矿井机电设备状态检测的探讨

武靖

摘 要：机电系统在很多行业中都得到了广泛应用，尤其是在矿井开采过程中，它不仅能够预防各类事故的发生，还能很大程度提升劳动生产率。对于矿井机电系统的状态监测和故障诊断是很有必要的。本文笔者对矿井机电设备状态检测进行了探讨。

关键词：矿井；机电设备；状态检测

引言

对于煤矿企业，机电设备的机械化和智能化水平直接体现出整个矿山的自动化水平，而机电设备运行状态的好坏也直接影响到企业的整体效益，所以为了确保这些设备有良好的运行状况，能够高效的进行生产，就必须要提高对其的管理和维护水平。

一、矿并机电设备状态监测的特点

（1）移动设备：矿山机电设备中的掘进机、滚筒采煤机、刮板输送机、液压支架和可伸缩带式输送机属于移动设备。设备在运行过程中不断地移动作业，传感器的布置和信息的采集便成为监测移动设备的主要监测难点，目前有效的监测手段是使用功率传感器和高速红外CCD相机。

（2）固定设备：矿井提升机、空压机、水泵、通风机等属于固定设备。在传感器的布置上比移动设备要简单，一般是依据机械故障诊断技术，将传感器尽量安装在设备的振动敏感点或者离核心部位最近的关键点。

二、矿并机电设备监测系统架构

井下部分，在带式输送机上布置的无线传感器节点和巷道安装的读卡器、基站构成无线传感器网络，采掘设备构成的小型物联网和带式输送设备构成的无线传感器网络进行信息交换，采集到的设备运行数据经过交换机中转最终通过光纤到达调度中心或监控中心。

地面主井和副井绞车房如果近距离可以使用光纤进行信息通信：如果距离较远，利用GPRS技术进行数据传输，避免了布线的繁琐和高费用。对通风设备进行监测的无线传感器自组织构成一个小型物联网，采集通风设备的实时状态监测数据进行汇总和分析，再将信息传输到地面以太网，最终到达调度中心，也可以与绞车房的无线网络进行通信，地面管理人员手持手机等个人终端可以随时加入WSN网络获取设备实时数据。地面部分工业以太网与3G网络相结合，能及时的获取地面设备的实时状态信息，最终将所有数据上传到调度中心，共同构成矿山机电设备状态监测物联网系统。

调度中心是矿区综合信息化系统，包含矿区视频监控系统、人员管理系统、短信管理平台、地理信息系统、设备管理系统、调度指挥系统等。其建立在“云计算”的平台上，可对获得的实时传感器数据进行存储分析，并给出相应的决策。调度中心同时也提供各种通用的数据接口，远程的用户可通过数据接口获得实时的传感器分析结果，并对突发情况做出及时的判断。

整个系统在原有的工业以太网的基础上，融合了电子标签，RFID技术和WSN技术，构建光纤冗余工业以太网+无线传感器网络的无缝监测系统。整个矿井机电设备物联网由几个小的物联网组成，它们可以通过Wi-Fi，3 G网络等无线技术进行数据传递，再将数据汇总通过以太网传递到集团总部进行数据的分类处理以及其他分析。矿山设备的实时监控信息由附加在其上的设备传感器采集获得，设备传感器分布在设备的不同位置，如果使用传统有线传感器的部署方式，对传感器的布线有很大的限制，而且也不利于传感器设备的扩展.这里使用无线传感器网络技术对传感器部署，可很好的解决这个问题.部署时将无线采集设备安装在各个传感器上，进行实时的数据采集，WSN可保证网络中的传感器自组织为一个数据网，在数据汇总时由节点之间传递数据，最终传感器节点将数据发送到以太网交换机完成数据汇总传输。这样的网络拓扑保证了每一个WSN节点都可以随时加入或退出网络，提高了系统的鲁棒与扩展能力。对于机电设备附近的短程用户，其与提升机可以形成另一个小型的自组网络，通过手持设备可通过加入网络获取实时的设备检测数据。设备传感器的自组织网络与提升机设备可以通过无线局域网（Wi-Fi）的方式与这个网络交换数据。

三、矿井机电系统的故障诊断

1、系统故障诊断类型

故障诊断类型大致可以分为三种：事后维护检修、按计划性定期维修及计划性状态检修。

1）事后维护检修是在事故发生后再来采取措施进行设备维修，这种方式较为被动，通常当有突发事故、没有被预测到时会采取这种方法，事后维修效果并不好，不建议经常采用；

2）按计划性定期维修是指按照相应的周期定期对设备进行简易的维护，周期的制定和设备白身的运行状况及性能有关，只要到了检修周期不管设备是不是有故障都要进行相应的检修，这能够保证设备的正常运行，对于潜在故障能够防患于未然；

3）计划性状态检修是和设备的监测技术有关的，借助现在越来越先进的监测系统能够及时获取设备运行的相关数据，经过计算机的整理分析能够从数据中反应出潜在故障可能会在哪里发生，有了这些参照后能够有针对性的制定出维修计划和维修措施，这种方式十分高效，能够有效的延一长设备的使用寿命，并且保障其运行的稳定性。

2、故障诊断技术

故障诊断前首先要搜集相关的设备信息，对于设备的运行状态要有准确的了解，可以通过看、定、摸、触等方式对设备状态有初步的感受，之后可以借助传感器及点检仪采集设备运行的多方面数据，在对设备的温度、加速度、振动、工艺量及位移等有了准确判断后方能对设备的运行状况有进一步了解与认识，从而帮助制定合适的维修计划。

设备的诊断方法很多，要结合设备的具体状况选取最为合适的方式。例如，设备运行中很可能发生运行速度变换，工作效率变低的状况，这种变化很容易被人察觉，但要找到其中故障的原因则需要相应的技巧。在进行诊断时首先可以对设备的温度进行感受，如果温度有明显提升很可能是机器内部有机件损伤，有了这个初步判断后可以再来展开后续的维修。此外，设齐运行工作效率变低，想要尽快找到问题所在，也可以对其振动频率进行监测，一旦发现机器振动频率发生异常，那么将可以迅速锁定目标，采取后续的维修措施。

结语

总之，对煤炭机电设备进行状态监测及故障診断可以防患于未然，意义非凡。设备工作状态执行跟踪、记录、监测，第一时间发现故障的早期征兆，将事故的恶式发展状态理没在摇篮中，从而以减级、减少、退免、大型事故的发生。如果故障无可遥免的发生了，那么设备监测仪器可以自动记录故障生成过程中的全部数据、信息，这就为揭示事故产生的原因、程度、部位，及后期的维修、同类错误的产生提供了最直接依据基础。此外，对设备状态监测及故障诊断还可充分的了解设备性能.为改进设计、制造与雄修水平提供有力证据，也为设备的在线调理、停机检修提供科学依据.可延长运行周期，降低维修费用。

参考文献：

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[2]吴撰梅.浅议煤矿机电设备借理与维护的应对措施[J].科技信息，2010，（36）.