煤矿大型设备在线监测与故障诊断系统的研究与应用

发布时间：2017-09-21 00:34

  本文关键词：煤矿大型设备在线监测与故障诊断系统的研究与应用

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【摘要】：煤矿生产过中胶带机、提升机、通风机等大型机电设备起着至关重要的作用。大型设备的故障常常发生是由于滚动轴承发生故障引起的,所以一旦其发生故障异常,将不仅仅会严重影响到煤矿企业的生产效益,更会造成矿井人员的伤亡。因此,随着计算机技术、传感器技术、信息处理技术的快速发展,煤矿大型设备在线监测与故障诊断系统的研究有重要意义,将更好的监测设备做到预测故障、及时处理。本课题是以阳泉煤业集团一矿为项目背景,根据阳泉煤业集团一矿的实际项目系统需求分析,首先了解一矿中大型设备的常见故障的机理及损坏部位,进行实地的分析大型机电设备主井胶带机、通风机、提升机等的关键部位电动机、减速器、滚筒等易监测部位,其故障特点都是由于滚动轴承引起的,所以轴承是易损坏点。因此,研究出了针对滚动轴承的煤矿大型设备在线监测与故障诊断系统。该系统数据采集使用加速度传感器对设备关键部位的滚动轴承进行振动信号的采集及用温度传感器对设备进行温度信号检测,振动信号为主,温度信号为辅进行在线监测。信号处理对振动信号进行信号的放大、过滤等处理,对其时、频特性,包络谱分析,选择特征参量作为故障诊断依据;运用了模糊逻辑进行故障严重程度的诊断分析等功能。监测上位机使用IFIX、组态王软件进行开发,OPC数据通信,数据管理实现实时监测、趋势分析、报表查询、报告生产、诊断分析及web发布等功能。本课题整体系统以对滚动轴承的振动信号监测为主,温度为辅,在工业以太网的基础下实现全矿井自动化大型设备的实时在线监测与故障诊断。解决了传统故障诊断存在的故障报警不及时,故障部位准确率低、维修费用高、可集成性能差等问题,提高了点检人员的工作效率,降低故障的发生率。在阳泉煤业集团一矿项目部经过6个多月的实地与各个单位部门的紧密合作及跟进研究,系统正式运行后实际应用表明,该系统可在线监测大型设备易损坏部位的状态及故障诊断,可达到及时性和准确性的要求。
【关键词】：滚动轴承 在线监测 振动信号 模糊逻辑 故障诊断
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD76
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景和目的、意义10-11
• 1.2 滚动轴承在线监测与故障诊断系统的基本概述11-12
• 1.3 滚动轴承故障诊断的常见方法12-13
• 1.4 滚动轴承故障诊断技术的国内外发展状况13-15
• 1.5 研究主要内容15
• 1.6 本章小结15-16
• 2 滚动轴承的故障与振动分析16-23
• 2.1 滚动轴承基本结构及主要失效形式16-17
• 2.1.1 滚动轴承基本结构16
• 2.1.2 主要的失效形式16-17
• 2.2 滚动轴承的振动机理与信号特征17-20
• 2.2.1 滚动轴承的振动机理17-18
• 2.2.2 滚动轴承的固有频率与故障频率18-20
• 2.3 基于振动信号的滚动轴承故障的分析方法20-22
• 2.3.1 时域分析20-21
• 2.3.2 频域分析21
• 2.3.3 包络分析21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 基于模糊逻辑的故障诊断23-29
• 3.1 模糊集合的基本理论23-24
• 3.1.1 经典集合论与模糊集合论23
• 3.1.2 隶属函数23-24
• 3.1.3 模糊关系24
• 3.2 模糊综合评判24-25
• 3.2.1 模糊推理基本过程24-25
• 3.2.2 模糊综合评价方法25
• 3.3 模糊故障诊断基本原理25-28
• 3.4 本章小结28-29
• 4 在线监测与故障系统的系统方案设计及硬件选型29-42
• 4.1 系统的需求分析29-31
• 4.1.1 系统的设备对象分析29-30
• 4.1.2 系统功能的需求分析30-31
• 4.2 系统总体方案的确定31-33
• 4.2.1 系统设计的总体结构31-32
• 4.2.2 系统设计的总体设计32-33
• 4.3 系统的硬件组成33-36
• 4.4 主要硬件设备参数36-39
• 4.5 测点的位置与安装39-41
• 4.6 本章小结41-42
• 5 在线监测与故障诊断系统的监控设计42-63
• 5.1 组态软件的选择42-43
• 5.2 故障诊断组态变量及故障诊断函数43-47
• 5.3 系统的功能实现47-55
• 5.3.1 子系统的软件功能实现47-52
• 5.3.2 子系统的测试结果52-55
• 5.4 基于IFIX的大型设备在线监测与故障诊断集中控制平台55-62
• 5.4.1 OPC技术55-59
• 5.4.2 子系统接入IFIX集控中心59-60
• 5.4.3 基于IFIX的大型设备故障系统的实现60-62
• 5.5 本章小结62-63
• 6 总结63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 附录70-77
• 攻读硕士学位期间发表论文情况77

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本文编号：891338