一種礦井風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種礦井風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 礦井風(fēng)機(jī)是用于向井下輸送新鮮空氣，并將有害、有毒氣體以及粉塵從井下帶走， 保證井下工作順利進(jìn)行，保證工作人員的人身安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)，70%以上的煤礦事故是由于通 風(fēng)設(shè)備出現(xiàn)故障致使通風(fēng)不良，通風(fēng)管理不善等原因造成的，而煤礦事故的發(fā)生不僅會(huì)給 企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)更會(huì)危及工作人員的生命安全，產(chǎn)生惡劣的社會(huì)影響。目前礦 山設(shè)備的檢修模式多是采用傳統(tǒng)的定期維修，即對(duì)機(jī)器的檢修是按周期進(jìn)行的，到了規(guī)定 時(shí)間，不論機(jī)器有無(wú)故障都要對(duì)全部機(jī)器進(jìn)行拆機(jī)檢修，而未到規(guī)定時(shí)間，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)些 小的毛病，有時(shí)也會(huì)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。這種維修方式不僅會(huì)造成維修過(guò)剩、降低設(shè)備的利用率、影 響經(jīng)濟(jì)效益，而"帶病"運(yùn)行很有可能造成重大事故。另外定期維修還會(huì)增加設(shè)備的總體故 障率，有許多案例說(shuō)明，原本穩(wěn)定的設(shè)備，經(jīng)過(guò)維修反而更易出現(xiàn)故障，這是因?yàn)榫S修之前 系統(tǒng)本身處于穩(wěn)定的狀態(tài)，然而經(jīng)過(guò)維修拆裝，進(jìn)行再組合時(shí)，安裝精度已達(dá)不到原來(lái)的要 求。此外，目前的診斷通常根據(jù)某種診斷方法給出唯一的診斷結(jié)論，忽略了多重故障發(fā)生的 可能，造成診斷結(jié)果單一、絕對(duì)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明目的在于提供一種礦井風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，以先進(jìn)的故障監(jiān)測(cè) 與診斷技術(shù)，完成傳統(tǒng)維修方式的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)按狀態(tài)維修；通過(guò)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)實(shí) 時(shí)采集，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，設(shè)備運(yùn)行正常值、預(yù)報(bào)警值和停機(jī)范圍值的設(shè)置、顯示和 報(bào)警提示；根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況利用層次分析法進(jìn)行診斷，得出故障發(fā)生概率，改變傳統(tǒng)的單 一診斷結(jié)論。
[0004] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種礦井風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，包括：
[0005] 安裝于風(fēng)機(jī)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的振動(dòng)傳感器以獲得風(fēng)機(jī)振動(dòng)狀態(tài)模擬數(shù)據(jù)；
[0006] 與傳感器相連的用以完成傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理的信號(hào)調(diào)理設(shè)備；
[0007] 與信號(hào)調(diào)理設(shè)備相連的端子板及數(shù)據(jù)采集卡，采集經(jīng)調(diào)理后的模擬數(shù)據(jù)，將模擬 數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；
[0008] 數(shù)據(jù)采集卡插入工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的PCI總線插槽內(nèi)，用于在計(jì)算機(jī)控制下完成多 路傳感器信號(hào)的采集工作，在作為控制核心的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)上安裝有本地監(jiān)測(cè)與診斷軟 件，同時(shí)在遠(yuǎn)程終端上安裝有遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷軟件。內(nèi)含采集控制模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊、在 線診斷模塊、信息管理模塊和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布模塊，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí)采集，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)動(dòng) 態(tài)監(jiān)測(cè)，設(shè)備運(yùn)行正常值、預(yù)報(bào)警值和停機(jī)范圍值的設(shè)置、顯示和報(bào)警提示，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行 情況通過(guò)層次分析法進(jìn)行診斷，得出故障發(fā)生概率，建立有線通訊網(wǎng)絡(luò)，利用共享變量技術(shù) 共享數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)異地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與診斷。
[0009] 進(jìn)一步，在上述系統(tǒng)中，所述傳感器為振動(dòng)速度傳感器和霍爾傳感器，振動(dòng)速度傳 感器獲取風(fēng)機(jī)振動(dòng)模擬數(shù)據(jù)，霍爾傳感器獲取風(fēng)機(jī)運(yùn)行位置數(shù)據(jù)；選擇風(fēng)機(jī)電機(jī)輸出端、風(fēng) 機(jī)轉(zhuǎn)子前端和后端作為振動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每點(diǎn)分別設(shè)置橫向和縱向監(jiān)測(cè)點(diǎn)；轉(zhuǎn)軸某一位置安裝 磁鋼片，作為信號(hào)起始位置，霍爾傳感器具該位置IOmm安裝。
[0010] 進(jìn)一步，在上述系統(tǒng)中，所述信號(hào)調(diào)理設(shè)備為振動(dòng)烈度監(jiān)控儀，具有信號(hào)放大、濾 波功能，可進(jìn)行有效值線性檢波計(jì)算，計(jì)算值通過(guò)硬件顯示屏顯示以及預(yù)警報(bào)警設(shè)定、指 /Jn〇
[0011] 進(jìn)一步，在上述系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備為PCI數(shù)據(jù)采集卡，可實(shí)現(xiàn)多通道高速 同步采集。
[0012] 進(jìn)一步，在上述系統(tǒng)中，所述軟件系統(tǒng)包含采集控制模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊、在線診 斷模塊、信息管理模塊和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布模塊。
[0013] 進(jìn)一步，在上述系統(tǒng)中，所述采集控制模塊控制采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換，并對(duì) 數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；通過(guò)采集模塊可實(shí)現(xiàn)采集方式控制、過(guò)程參數(shù)及通道設(shè)置、采集設(shè)備功能 設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集；所述實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊對(duì)單機(jī)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，包括實(shí)時(shí)烈度值、烈度 級(jí)別、預(yù)警報(bào)警狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)烈度的儀表顯示、趨勢(shì)顯示和時(shí)域信號(hào)顯示三種顯示 界面切換，并且可對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行人工切換；所述現(xiàn)場(chǎng)診斷模塊對(duì)設(shè)備各振動(dòng)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)診斷和歷史數(shù)據(jù)診斷，診斷過(guò)程依據(jù)時(shí)域分析、頻域分析、穩(wěn)定性分析和軸心軌跡分 析過(guò)程及其所對(duì)應(yīng)的22種征兆參量，利用多目標(biāo)層次分析法、模糊綜合評(píng)判法，定量計(jì)算 故障權(quán)重矩陣，與征兆參量結(jié)合給出各種故障發(fā)生的概率；診斷結(jié)果可以Word文本形式輸 出；所述信息管理模塊包括采樣數(shù)據(jù)、用戶(hù)信息、診斷信息、報(bào)警信息、參量閾值和系統(tǒng)信息 管理；構(gòu)建關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)保存采樣數(shù)據(jù)、用戶(hù)信息、診斷信息、報(bào)警信息；構(gòu)建系統(tǒng)配置文件 保存參量閾值和系統(tǒng)信息；根據(jù)采樣數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種按時(shí)間距離逐段遞減的 數(shù)據(jù)存數(shù)方法，大幅度減小數(shù)據(jù)量。
[0014] 進(jìn)一步，在上述系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)發(fā)布模塊通過(guò)以太網(wǎng)，利用共享變量技術(shù)，采用C/S 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)異地?cái)?shù)據(jù)傳輸；本地端兼顧網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器功能，遠(yuǎn)程端通過(guò)接收服務(wù)器數(shù)據(jù)， 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與診斷；遠(yuǎn)程端可進(jìn)行信息管理操作，將信息操作結(jié)果和操作指令同時(shí)發(fā)送到服 務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)操作指令進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)修改。
[0015] 在上述系統(tǒng)中，所述軟件部分由LabVIEW軟件編程實(shí)現(xiàn)。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本項(xiàng)發(fā)明綜合采用儀表指針顯示、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線顯示、實(shí)時(shí)模擬 信號(hào)顯示和參數(shù)顯示，提高了人機(jī)交互能力；實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)機(jī)按狀態(tài)維修，提高了風(fēng)機(jī)安全 性，降低了設(shè)備保養(yǎng)成本；在故障類(lèi)型分析及特征參量選取上達(dá)到了 22個(gè)，提高了故障識(shí) 別率；將層次分析法和模糊綜合算法用于風(fēng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的軟件系統(tǒng)功能圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)采集流程圖；
[0021 ] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例的診斷流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為使本發(fā)明的上述目的、特征更易懂，下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】和附圖對(duì)本發(fā)明做 詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 本發(fā)明提供了一種礦井風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)由硬 件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成，硬件系統(tǒng)包括傳感器2、信號(hào)調(diào)理設(shè)備3、轉(zhuǎn)接端子4、采集設(shè)備5、 監(jiān)測(cè)與診斷軟件（計(jì)算機(jī)）6 ;軟件系統(tǒng)包括采集控制模塊7、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊8、在線診斷模 塊9、信息管理模塊10、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布模塊11。本系統(tǒng)具體構(gòu)成如下：
[0024] 與風(fēng)機(jī)1通訊的傳感器2用于獲取風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程各個(gè)監(jiān)測(cè)部位的模擬數(shù)據(jù)；具體 來(lái)說(shuō)，傳感器能獲取被測(cè)量部分的狀態(tài)信息，并將狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換成可用于測(cè)取、傳輸、分析 處理的模擬量，通常為電壓或電流值，傳感器種類(lèi)多樣，需根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)參數(shù)選用不用的 測(cè)量傳感器。如圖2所示，本系統(tǒng)根據(jù)待測(cè)設(shè)備參數(shù)和監(jiān)測(cè)位置，可選振動(dòng)傳感器21~26， 用于測(cè)取風(fēng)機(jī)電機(jī)輸出端、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子前端和后端振動(dòng)信號(hào)，采集各點(diǎn)的電流值；可選霍爾傳 感器27,用于獲取風(fēng)機(jī)采樣信號(hào)起始位置，采集開(kāi)關(guān)量信號(hào)。
[0025] 與傳感器2中部分傳感器通訊的信號(hào)調(diào)理設(shè)備3用于調(diào)理采集的模擬量，對(duì)模擬 信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理；具體地，如圖2,可選振動(dòng)烈度監(jiān)控儀作為信號(hào)調(diào)理設(shè)備3,傳感 器21、22與振動(dòng)烈度監(jiān)控儀31通訊；傳感器23、24與振動(dòng)烈度監(jiān)控儀32通訊；傳感器25、 26與振動(dòng)烈度監(jiān)控儀33通訊，監(jiān)控儀由AC220V穩(wěn)壓電源供電，其具有信號(hào)放大、濾波功能， 可進(jìn)行有效值線性檢波計(jì)算，計(jì)算值通過(guò)硬件顯示屏顯示以及預(yù)警報(bào)警設(shè)定、指示。
[0026] 采集設(shè)備5經(jīng)轉(zhuǎn)接端子4與信號(hào)調(diào)理設(shè)備3通訊，采集經(jīng)調(diào)理后的模擬數(shù)據(jù)，將模 擬數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；具體的，采集設(shè)備5的型號(hào)和類(lèi)型各異，設(shè)備參數(shù)不用，采集 的信號(hào)精度、信號(hào)類(lèi)型不同，根據(jù)實(shí)際需要，如圖2,可選用PCI數(shù)據(jù)采集卡采集振動(dòng)傳感器 21~26經(jīng)調(diào)理設(shè)備調(diào)理的模擬信號(hào)和霍爾傳感器27提供的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，經(jīng)量化、編碼以及 LSB原碼轉(zhuǎn)換，獲取適合采集設(shè)備量程的電壓信號(hào)。
[0027] 與采集設(shè)備5通訊的監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)軟件（計(jì)算機(jī)）6,內(nèi)含采集控制模塊7、實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)模塊8、在線診斷模塊9、信息管理模塊10和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布模塊11，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)實(shí)時(shí) 采集，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，設(shè)備運(yùn)行正常值、預(yù)報(bào)警值和停機(jī)范圍值的設(shè)置、顯示和報(bào) 警提示，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況通過(guò)層次分析法進(jìn)行診斷，得出故障發(fā)生概率，建立有線通訊網(wǎng) 絡(luò)，利用共享變量技術(shù)共享數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)異地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與診斷。
[0028] 詳細(xì)地，如圖3,軟件系統(tǒng)功能如下：
[0029] 采集控制模塊7控制采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采