矿用MG—300730—QWD采煤机震动状态监测系统研究

刘晓国

摘 要：在煤矿生产过程中，矿用采煤机是煤矿生产的必备设备。本文研究的主要内容是利用LabVIEW将数据的采集、处理以及显示功能进行图形化，并对采集来的数据加以分析，更加科学、直观地反映出采煤机运行状态及故障的发展趋势，以便帮助工作人员对其进行使用和维护。

关键词：煤矿；采煤机；运行状态；监测系统

中图分类号 ：TD421 文献标志码：A

鸡西煤机厂生产的MG-300/730-QWD无链变频电牵引采煤机是我矿目前主力机型，共计6套。在采煤过程中由于机组割矸石或过老硐产生较大震动，往往导致机组出现故障，例如机组内1140V电缆由于震动与腔壁摩擦，导致绝缘损坏发生漏电或短路；再如由于震动致使元器件松动脱落；震动导致滚筒刀座松动，出现甩刀等现象，影响正常使用。

MG-300/730-QWD采煤机没有过震动保护装置，加之开采过程中噪声非常大和操作人员野蛮操作，导致过震时机组故障不能及时发现。利用LabVIEW软件开发的采煤机检测系统，是由人工设定超限制，一旦测定值超限，报警系统就会根据提前设定好的报警等级报警。监测系统的普遍使用，准确报警，做出正确的故障诊断以及给出合理的维修建议，不仅及时保护了设备以及人员安全，而且还确保了煤矿生产的正常运行。

1 矿用采煤机状态监测系统概述

对于采煤机状态监测系统而言，故障预判、故障初始、及时报警和定期维护功能是非常重要的，它可以为采煤机的正常运行提供保障。采用编程语言LabVIEW软件开发的采煤机在线监测系统，一方面减少了采煤机系统在工作过程中故障引起的间断，提高了采煤机的工作效率以及安全性，降低突发事故发生的概率，减轻经济损失和人身伤害，另一方面保障了生产的安全进行，降低了生产成本，提高了工作效率。

2 矿用采煤机状态监测系统研究内容和方案

我们研究的主要内容是硬件的系统集成部分，硬件主要包括：传感器的选择、安装、连接和设置，还有工控机和数据采集模块。具体的研究方案是按照系统的调研、分析需求、软硬件设计、总体设计和硬件实现的程序实施。实际的研究过程是先对唐山矿业分公司综二区，Y292下工作面进行现场调研，通过观察现场、查看工作记录和走访现场工作人员的方式，统计并记录了生产过程中的常见故障、发生故障的根本原因和具体的处理办法。总结震动典型的故障监测点，归纳出故障的出现规律以及确定方法，并且将这些资料进行模型化、数据化处理，以便确定系统软硬件的总体设计目标。参照硬件的设计目标，针对不同故障的参数及位置，对传感器进行选型。根据生产环境和传感器的需求，对工控机和数据采集模块进行选型。根据传感器、数据采集模块以及工控机的使用说明进行安装调试，确定可以正常工作。

2.1 系统总体设计

系统由位于中控室的监控系统软件、位于机柜中的数据采集模块和采煤机上的传感器组成。硬件系统包括硬件选型、安装、连接以及配置等。硬件系统完成以后，可以利用数据采集模块的测试软件进行测试，测试通过之后进入试运行阶段，试运行无误之后方可正常使用。

2.2 硬件结构总体设计

系统的主要硬件有：工控机、数据采集模块、传感器3个部分。一般情况下，传感器被安装在需要监测的位置；由于需要用到两个数据采集模块，1个HUB，所以将数据采集模块和HUB安装在离采煤机较近的机柜中；工控机通常被放置在工作面的风道。采用RJ45以太网来连接工控机和数据采集模块，确保数据传输的准确性和速度，同时还便于扩展。

3 矿用采煤机状态监测系统研究的实验记录

经过调试，系统可以正常运行，准确显示各监测点的监测值，在监测值超限的时候，还能及时报警，满足了用户对系统的需求。

3.1 实验数据记錄

测试当天的温度为25℃～35℃，测试采样时间设置为5s，其振幅和采样时间之间的振动状态如图1所示。

3.2 实验数据分析

依据外部测量设备的测定值以及系统的测定值，可计算出各自平均值及总体方差。

平均值公式：

总体方差公式：

表1显示有3处系统的测试方差比外部的测试方差高，并且均系振幅。综合考虑工作环境、测定部位、外部干扰、传感器灵敏度等因素，测试结果比较理想，基本符合用户的要求。

4 矿用采煤机状态监测系统研究的结论

这套系统利用虚拟仪器的数据采集、分析和处理技术，运行稳定，结果可靠，完全可以满足用户的需求。此系统利用编程语言LabVIEW软件的图形化、数字化模块式方式，依据采煤机自身功能特征，结合实际工作环境和条件的变化，制定了科学合理的测试和监控系统。同时，利用LabVIEW软件的网络通信功能，实现了远程在线测试盒和监控数据的功能，其现场应用的效果十分理想。主要表现在：

（1）降低了设备出现故障的概率，减少了备品备件的使用。

（2）大大降低了设备的维修时间和维修费用。

（3）使采煤机的运行变得更加平稳，减少了停机的情况，提高了产能。

（4）提升了设备的自动化测试和监控程度，降低了工人的劳动强度。

本套系统利用LabVIEW软件的图形化编程语言来编写采煤机的虚拟仪表，准确地显示了采煤机的运行振幅信息，进而实现了监测采煤机性能状态的功能，便于及时进行调整，确保采煤机的正常运行，提高了采煤机的工作效率。除此之外，监测系统还能够在采煤机过震的时候及时发出声光警报。技术人员可以随时调出报警前后储存的参数，根据系统给出的诊断结论以及维修建议，对设备进行故障分析，然后进行维修。

结语

随着采煤机状态监测系统的不断完善，以编程语言LabVIEW软件为发展平台的监测系统，除了用于采煤机，还可以扩大其应用领域，用于其他设备的监控系统。

参考文献

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