一種懸臂式掘進機主軸振動運行狀態(tài)監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種懸臂式掘進機主軸振動運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，屬于礦山機械裝備自動化領域。本實用新型截割臂上至少設有一個振動傳感器，振動傳感器通過通信線與控制系統(tǒng)輸入端連接，控制系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集模塊、交換機、ARM微處理器，數(shù)據(jù)采集模塊通過交換機與ARM微處理器連接，控制系統(tǒng)輸出端通過通信線與遠程客戶端連接。本實用新型有效地發(fā)現(xiàn)掘進機運行過程中的早期故障，避免了故障的進一步擴大，為維護人員合理安排檢修工作贏得主動和時間，進而更好地實現(xiàn)掘進機的安全高效生產(chǎn)目標。
【專利說明】一種懸臂式掘進機主軸振動運行狀態(tài)監(jiān)測裝置
[0001]【技術領域】:
[0002]本實用新型涉及一種懸臂式掘進機主軸振動運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，屬于礦山機械裝備自動化領域。
[0003]【背景技術】:
[0004]懸臂式掘進機，又稱部分斷面掘進機，廣泛應用于礦山井下巷道掘進、交通和水下隧道以及其它工程的洞道開掘工作。掘進機作為一種大型專用設備，屬于典型的機、電、液一體化大型復雜旋轉(zhuǎn)對象，自身價值昂貴，一旦進入巷道掘進，無法在巷道內(nèi)解體檢查。掘進機主軸動力部分是掘進機的心臟，包括截割頭、截割臂、截割減速機、截割電機和主軸等單元。任何一套單獨設備出現(xiàn)故障后如果得不到及時的發(fā)現(xiàn)和處理，都將不同程度地影響整機的掘進性能，同時也會大大增加運行和維護工作的成本。因此開展掘進機的主軸工作性能在線監(jiān)測與早期故障診斷工作很有必要。
[0005]國外最早從事掘進機相關的遠程監(jiān)控和診斷工作的探索始于上世紀80年代末期。德國的Altas-Copco-Eickhoff公司最早涉及該領域。研制了帶有遠程監(jiān)測與保護功能一體化的監(jiān)控裝置，并在相關機型上加以使用。隨后，英國、美國、奧地利、日本等均研制出類似的可實現(xiàn)遠程監(jiān)測和自動控制功能的產(chǎn)品。近年來，國內(nèi)幾大掘進機制造方通過引進、消化、吸收和自主研發(fā)，不斷縮小與國外先進產(chǎn)品間的差距，目前已初步實現(xiàn)遠程監(jiān)控自動化功能(即三遙:遙測、遙信、遙控)，但其遠程診斷(遙診)功能尚未得到較好的實現(xiàn)。與掘進機狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷相關的裝置研制工作大都停留在方案論證、實驗仿真建模階段，歷經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試考驗和具有市場化成熟應用的掘進機主軸工作性能在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)及其裝置鮮見報道。
[0006]開展掘進機的主軸工作性能在線監(jiān)測與遠程診斷工作的主要特點與難點體現(xiàn)如下:
[0007](I)主軸處工作環(huán)境比較危險，不便靠近，不便采用便攜式檢測儀進行信號的采集。
[0008](2)主軸軸承上承受了巨大的徑向和軸向載荷，低速重載特性給監(jiān)診工作帶來了難度。
[0009](3)主機龐大，動力部件眾多，振源各異，振動信號的頻域?qū)拸V，各部件的固有頻率和相應的故障特征頻率可能會產(chǎn)生相互重疊，給頻域特征的識別帶來較大的困難。
[0010](4)由于煤層介質(zhì)的不均，載荷隨之波動，轉(zhuǎn)速也隨之波動，導致監(jiān)測信號隨機波動也不可避免，增加了故障特征信號的提取和分離難度。
[0011]利用振動信號對故障進行診斷是一種行之有效的方法。機械部件在運動過程中的振動及其特征信息是反映該系統(tǒng)狀態(tài)及其變化規(guī)律的主要信號，通過采集這些信號并加以處理，從而判別機械故障的原因、部位。
[0012]實用新型內(nèi)容:
[0013]本實用新型的目的在于提供一種能夠?qū)蜻M機主軸運行狀態(tài)的早期故障給予預警，及時避免故障的進一步惡化，保障整機的安全穩(wěn)定運行的一種懸臂式掘進機主軸振動運行狀態(tài)監(jiān)測裝置。
[0014]技術解決方案
[0015]本實用新型包括:截割臂，其特征在于，截割臂上的主軸由軸承座固定，所述主軸兩端分別設有振動傳感器，軸承座靠近主軸位置處設有四個振動傳感器，所述振動傳感器分別通過通信線與控制系統(tǒng)輸入端連接。
[0016]本實用新型優(yōu)點:
[0017]本實用新型由于在主軸兩端及軸承座靠近主軸位置處分別安裝了振動傳感器，振動傳感器用于數(shù)據(jù)采集，為兼顧振動、機械方面因素監(jiān)測的基本需要，能對設備振動狀態(tài)做出全面描述，選擇設備核心關鍵部件和容易產(chǎn)生劣化現(xiàn)象的易損點(旋轉(zhuǎn)機械安裝到軸承座)安裝，對于低頻段振動需測量水平和垂直兩個方向的振動。通過多次振動監(jiān)測試驗表明:由于掘進機的振動源主要來自截割時的載荷，掘進機位于機體部分的振幅較小，截割頭部分和懸臂處的振動劇烈，振幅較大，且呈現(xiàn)出較強的周期性規(guī)律。因此，振動傳感器的安裝位置盡量靠近截割頭和懸臂所在處，及時將主軸早期故障給予預警，方便準確。
[0018]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0019]圖1為本實用新型掘進機狀態(tài)監(jiān)測裝置框圖。
[0020]圖2為本實用新型的振動傳感器安裝位置示意圖。
[0021]【具體實施方式】:
[0022]實施例1
[0023]見圖1、圖2所示。懸臂式掘進機主軸振動運行狀態(tài)監(jiān)測裝置包括振動傳感器1、控制系統(tǒng)、通信線5、遠程客戶端6四部分組成，截割臂上的主軸7貫穿于電機8與截割臂9中間,主軸7由軸承座固定，主軸7兩端分別設有振動傳感器I,截割臂9的軸承座靠近主軸7位置處設有四個振動傳感器1，振動傳感器I通過通信線5與控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊2輸入端連接，控制系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)采集模塊2、交換機3、ARM微處理器4，數(shù)據(jù)采集模塊2通過交換機3與ARM微處理器4連接，控制系統(tǒng)中ARM微處理器4輸出端通過通信線5與遠程客戶端6連接。
[0024]振動傳感器I用于數(shù)據(jù)采集。安裝原則:兼顧振動、機械方面因素監(jiān)測的基本需要，能對設備振動狀態(tài)做出全面描述，選擇設備核心關鍵部件和容易產(chǎn)生劣化現(xiàn)象的易損點(旋轉(zhuǎn)機械安裝到軸承座)安裝，對于低頻段振動需測量水平和垂直兩個方向的振動。通過多次振動監(jiān)測試驗表明:由于掘進機的振動源主要來自截割時的載荷,掘進機位于機體部分的振幅較小，截割頭部分和懸臂處的振動劇烈，振幅較大，且呈現(xiàn)出較強的周期性規(guī)律。因此，振動傳感器的安裝位置盡量靠近截割頭和懸臂所在處，具體安裝示意圖見附圖2。振動傳感器的選型需考慮掘進機工作環(huán)境的防爆要求，選擇本質(zhì)安全型內(nèi)裝集成電路放大器的振動傳感器。
[0025]振動傳感器I輸入震動信號至控制系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集模塊2內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳送給交換機3。交換機3對信息進行收集、整理和存儲，ARM微處理器4篩選能夠準確反映旋轉(zhuǎn)機械健康狀態(tài)的特征參數(shù)，對交換機3采集的信息進行分析，從監(jiān)測指標中提取出故障特征，診斷設備狀態(tài)和運行趨勢。ARM微處理器4通過通信線5與遠程客戶端6連接，遠程客戶端6實時顯示主軸7工作運行狀態(tài)。
[0026]控制系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)采集模塊2、交換機3、ARM微處理器4。
[0027]數(shù)據(jù)采集模塊2包括4個輸入通控制系統(tǒng)道，用以收集傳感器的振動信號，并通過內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳送給交換機3。
[0028]交換機3是設備信息的收集、整理和存儲，包括運行數(shù)據(jù)、常規(guī)監(jiān)測數(shù)據(jù)(點檢數(shù)據(jù)、定期試驗數(shù)據(jù)、性能測試記錄等)；狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)(狀態(tài)監(jiān)測設備測得的數(shù)據(jù)，傳感器是關鍵);設備歷史數(shù)據(jù)(安裝記錄、故障記錄數(shù)據(jù)、檢修記錄)。數(shù)據(jù)存儲主要負責對采集數(shù)據(jù)進行入庫管理。數(shù)據(jù)庫采用集中、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，把以后在維護工作量降到最低；從滿足系統(tǒng)需要和性價比考慮。使用大型關系型數(shù)據(jù)庫Microsoft Windows SQL SERVER2008數(shù)據(jù)庫。
[0029]ARM微處理器4是建立設備的狀態(tài)分析模型，篩選可以準確反映旋轉(zhuǎn)機械健康狀態(tài)的特征參數(shù)。對采集的信息進行分析，從監(jiān)測指標中提取出故障特征，診斷設備狀態(tài)和運行趨勢。
[0030]所述的控制系統(tǒng)安裝在掘進機的中部。
[0031]遠程客戶端6實時顯示掘進機主軸7振動運行狀態(tài)，安裝在掘進機外部?？刂葡到y(tǒng)中的
[0032](ARM)微處理器4通過通信線5與遠程客戶端6連接，遠程客戶端6是指能夠?qū)崟r顯示掘進機主軸振動運行狀態(tài)的設備。
[0033]通過上述過程，最終完成懸臂式掘進機主軸振動運行狀態(tài)監(jiān)測。
【權(quán)利要求】
1.一種懸臂式掘進機主軸振動運行狀態(tài)監(jiān)測裝置，包括:截割臂，其特征在于，截割臂上的主軸由軸承座固定,所述主軸兩端分別設有振動傳感器,軸承座靠近主軸位置處設有四個振動傳感器，所述振動傳感器分別通過通信線與控制系統(tǒng)輸入端連接。
【文檔編號】G01H17/00GK203965033SQ201320787751
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】高樹軍, 李丹, 石明全, 郭養(yǎng)臣, 孫勇剛, 陳勇強, 杜建, 趙建林, 王祺, 王曉東, 宗偉, 王穎, 李清云, 李淑珍, 周全, 王麗萍, 張朝霞, 岳進偉, 金教智, 劉正偉, 賈智慧, 崔淑梅, 羅宏宇 申請人:內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團有限公司