一种采煤机故障分析系统的制作方法

本实用新型涉及采煤机械技术领域，特别是涉及一种采煤机故障分析系统。

背景技术：

采煤机是综采工作面的主要设备，其正常运转决定了工作面的持续生产。 因此，第一时间掌握采煤机的各项运行参数，防止采煤机带病运转，预测可能 出现的故障对于采煤机的正常工作是必要的。

采煤机出厂几乎没有任何关于机械故障诊断的检测器件，截割电机和牵引电机本身的温度监测PT100传感器，也经常在大修时甩掉。因此如何合理的布置传感器以便获取足够的多的采煤机的运行参数，对于采煤机的故障分析的全面性以及准确性都十分重要。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种采煤机故障分析系统。

本实用新型提供了如下方案：

一种采煤机故障分析系统，包括：

左切割部传感器组、右截割部传感器组、左牵引部传感器组、右牵引部传感器组、液压系统传感器、冷却水压力传感器以及环境温湿度传感器；所述左切割部传感器组与所述右截割部传感器组分别包括数量及安装位置均相同的多个振动传感器、腔体油液传感器以及第一电机电流互感器；所述左牵引部传感器组与所述右牵引部传感器组数量及安装位置均相同的多个第二电机电流互感器；

采集器控制箱，所述采集器控制箱内设置有故障信息采集器、热电阻模块以及串口服务器；多个所述振动传感器、第一电机电流互感器以及第二电机电流互感器分别与所述故障信息采集器相连，所述热电阻模块、液压系统传感器、冷却水压力传感器、腔体油液传感器以及环境温湿度传感器分别与所述串口服务器相连；

集控室PC机，所述故障信息采集器以及所述串口服务器分别与所述集控室PC机相连；

服务器PC机，所述集控室PC机与所述服务器PC机相连。

优选的：所述集控室PC机连接有语音报警器。

优选的：所述串口服务器连接有声光报警器。

优选的：所述故障信息采集器以及所述串口服务器分别通过第一光口交换机以及第二光口交换机与所述集控室PC机相连。

优选的：所述集控室PC机通过串第三光口交换机以及环网交换机与所述服务器PC机相连。

优选的：多个所述振动传感器包括截割电机驱动端振动传感器、摇臂二轴振动传感器以及第三级惰轮轴振动传感器；

所述截割电机驱动端振动传感器使用不锈钢螺栓固定于截割电机轴承盖起盖螺纹孔上，外部使用钢板焊制方形法兰同时采用耐磨钢板作为盖板防护，引线通过法兰上方圆孔引出，引线外套钢编胶管，摇臂上方焊接槽钢防护；用于测量X向、Y向、Z向振动参数和截割电机温度参数；

所述摇臂二轴振动传感器使用不锈钢螺栓固定于摇臂二轴轴承盖起盖螺纹孔上，引线通过摇臂冷却水管防护通道引出，引线外套钢编胶管，用于测量X向、Y向、Z向振动参数和摇臂二轴温度参数；

所述第三级惰轮轴振动传感器使用外六角螺栓固定于惰轮轴端面中心螺纹孔上，引线通过摇臂冷却水管防护通道引出，引线外套钢编胶管，用于测量X向、Y向、Z向振动参数和第三级惰轮轴温度参数。

优选的：所述液压系统传感器为摇臂腔体油液传感器，所述摇臂腔体油液传感器利用原有油窗螺纹孔安装连通管，通过法兰安装在连通管的中下部位置；所述摇臂腔体油液传感器用于测量摇臂腔体内460#工业齿轮油的运动粘度、密度、介电常数、温度参数；所述第一电机电流互感器为截割电机电流互感器，分别卡接在截割电机动力电缆的三根相线上，所述截割电机电流互感器变比为3000/1。

优选的：多个所述第二电机电流互感器包括三个牵引电机电流互感器，分别卡接在截割电机动力电缆的三根相线上，所述牵引电机电流互感器变比为2000/1。

优选的：所述液压系统传感器包括调高油压传感器以及制动油压传感器，通过三通安装在原有压力表的螺纹口上。

优选的：所述冷却水压力传感器，通过三通安装在冷却水管的总管部位；所述环境温湿度传感器，用于分别检测工况环境的温度和湿度，使用尼龙扎条固定在采煤机后腔动力电缆上。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

通过本实用新型，可以实现一种采煤机故障分析系统，在一种实现方式下，该系统可以包括左切割部传感器组、右截割部传感器组、左牵引部传感器组、右牵引部传感器组、液压系统传感器、冷却水压力传感器以及环境温湿度传感器；所述左切割部传感器组与所述右截割部传感器组分别包括数量及安装位置均相同的多个振动传感器、腔体油液传感器以及第一电机电流互感器；所述左牵引部传感器组与所述右牵引部传感器组数量及安装位置均相同的多个第二电机电流互感器；采集器控制箱，所述采集器控制箱内设置有故障信息采集器、热电阻模块以及串口服务器；多个所述振动传感器、第一电机电流互感器以及第二电机电流互感器分别与所述故障信息采集器相连，所述热电阻模块、液压系统传感器、冷却水压力传感器、腔体油液传感器以及环境温湿度传感器分别与所述串口服务器相连；集控室PC机，所述故障信息采集器以及所述串口服务器分别与所述集控室PC机相连；服务器PC机，所述集控室PC机与所述服务器PC机相连。本申请提供的采煤机故障分析系统，结构简单合理，通过合理的传感器类型选择以及安装位置的确定，可以对采煤机主要故障点的数据进行实时获取，通过采集器采集数据并传输给PC机进行运算，从而实现对采煤机故障的诊断。通过该系统可以便于用户采煤机重要部位故障的原因进行分析和处理，以便采取必要的措施。

当然,实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种采煤机故障分析系统的连接框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

参见图1，为本实用新型实施例提供的一种采煤机故障分析系统，如图1所示，该系统包括左切割部传感器组、右截割部传感器组、左牵引部传感器组、右牵引部传感器组、液压系统传感器、冷却水压力传感器以及环境温湿度传感器；所述左切割部传感器组与所述右截割部传感器组分别包括数量及安装位置均相同的多个振动传感器、腔体油液传感器以及第一电机电流互感器；所述左牵引部传感器组与所述右牵引部传感器组数量及安装位置均相同的多个第二电机电流互感器；

采集器控制箱，所述采集器控制箱内设置有故障信息采集器、热电阻模块以及串口服务器；多个所述振动传感器、第一电机电流互感器以及第二电机电流互感器分别与所述故障信息采集器相连，所述热电阻模块、液压系统传感器、冷却水压力传感器、腔体油液传感器以及环境温湿度传感器分别与所述串口服务器相连；

集控室PC机，所述故障信息采集器以及所述串口服务器分别与所述集控室PC机相连；

服务器PC机，所述集控室PC机与所述服务器PC机相连。

进一步的，所述集控室PC机连接有语音报警器。所述串口服务器连接有声光报警器。所述故障信息采集器以及所述串口服务器分别通过第一光口交换机以及第二光口交换机与所述集控室PC机相连。所述集控室PC机通过串第三光口交换机以及环网交换机与所述服务器PC机相连。

多个所述振动传感器包括截割电机驱动端振动传感器、摇臂二轴振动传感器以及第三级惰轮轴振动传感器；

所述截割电机驱动端振动传感器使用不锈钢螺栓固定于截割电机轴承盖起盖螺纹孔上，外部使用钢板焊制方形法兰同时采用耐磨钢板作为盖板防护，引线通过法兰上方圆孔引出，引线外套钢编胶管，摇臂上方焊接槽钢防护；用于测量X向、Y向、Z向振动参数和截割电机温度参数；

所述摇臂二轴振动传感器使用不锈钢螺栓固定于摇臂二轴轴承盖起盖螺纹孔上，引线通过摇臂冷却水管防护通道引出，引线外套钢编胶管，用于测量X向、Y向、Z向振动参数和摇臂二轴温度参数；

所述第三级惰轮轴振动传感器使用外六角螺栓固定于惰轮轴端面中心螺纹孔上，引线通过摇臂冷却水管防护通道引出，引线外套钢编胶管，用于测量X向、Y向、Z向振动参数和第三级惰轮轴温度参数。

所述液压系统传感器为摇臂腔体油液传感器，所述摇臂腔体油液传感器利用原有油窗螺纹孔安装连通管，通过法兰安装在连通管的中下部位置；所述摇臂腔体油液传感器用于测量摇臂腔体内460#工业齿轮油的运动粘度、密度、介电常数、温度参数；所述第一电机电流互感器为截割电机电流互感器，分别卡接在截割电机动力电缆的三根相线上，所述截割电机电流互感器变比为3000/1。

多个所述第二电机电流互感器包括三个牵引电机电流互感器，分别卡接在截割电机动力电缆的三根相线上，所述牵引电机电流互感器变比为2000/1。

所述液压系统传感器包括调高油压传感器以及制动油压传感器，通过三通安装在原有压力表的螺纹口上。

所述冷却水压力传感器，通过三通安装在冷却水管的总管部位；所述环境温湿度传感器，用于分别检测工况环境的温度和湿度，使用尼龙扎条固定在采煤机后腔动力电缆上。

在实际应用中，可以布置测点49个，安装传感器24个，采集控制箱2个，声光语音报警器2套、集控上位机1台，以达到精确获取采煤机各项性能指标的目的。具体的：

（一）左截割部

共布置测点19个，安装传感器7个，分别是：

1.截割电机驱动端振动传感器，测量X向、Y向、Z向振动参数和该部位温度参数。使用M12×1.75-20不锈钢螺栓固定于该部位轴承盖起盖螺纹孔上，外部使用30mm后钢板焊制方形法兰同时采用16mm耐磨钢板作为盖板防护，引线通过法兰上方15mm圆孔引出，引线外套DN13钢编胶管，摇臂上方焊接80mm槽钢防护。盖板与法兰之间使用16颗M30×3-50镀锌螺栓连接。

2.摇臂二轴振动传感器，测量X向、Y向、Z向振动参数和该部位温度参数。使用M12×1.75-20不锈钢螺栓固定于该部位轴承盖起盖螺纹孔上，引线通过摇臂冷却水管防护通道引出，引线外套DN13钢编胶管。

3.第三级惰轮轴振动传感器，测量X向、Y向、Z向振动参数和该部位温度参数。使用M24×3-60外六角螺栓固定于惰轮轴端面中心螺纹孔上，引线通过摇臂冷却水管防护通道引出，引线外套DN13钢编胶管。

4.摇臂腔体油液传感器，测量摇臂腔体内460#工业齿轮油的运动粘度、密度、介电常数、温度等参数。利用原有油窗螺纹孔安装连通管，通过自制法兰安装在连通管的中下部位置。连通管使用钢编胶管制作，既可以起到减振作用，又可以有效降低因齿轮啮合飞溅造成的油液快速流动，避免了对检测效果的影响。

5.截割电机电流互感器，分别卡接在截割电机动力电缆的三根相线上。互感器变比为3000/1。

（二）右截割部

同左截割部。

（三）左牵引部

共安装三个牵引电机电流互感器，分别卡接在截割电机动力电缆的三根相线上。互感器变比为2000/1。

（四）右牵引部

同左牵引部。

（五）液压系统

安装调高油压传感器1个和制动油压传感器1个，通过自制三通安装在原有压力表的M13×1.25-15螺纹口上。

（六）其它部位

1.冷却水压力传感器，通过自制三通安装在冷却水管的总管部位。

2.环境温湿度传感器，分别检测工况环境的温度和湿度，使用尼龙扎条固定在采煤机后腔动力电缆上。

（七）采集器控制箱

加工不锈钢采集器控制箱2个，安装于采煤机后腔合适位置。控制箱内主要放置16通道故障信息采集板2块（20通道采集振动，12通道采集电流）、电源模块1个（230V/24V）、交换机1个、模拟量采集模块2个（采集压力、环境温度和湿度信号）、热电阻模块1个（采集热电阻温度信号）

（八）集控室工控机一台

安装于工作面集控室的集控外壳内，通过10.1英寸显示屏进行显示，Windows7操作系统。

（九）声光语音报警器两套

分别安装于工作面集控室和采煤机本体，前者安装在集控外壳内，后者通过集控扩音电话外壳固定在采煤机前面合适位置。

（一）软件功能基本架构

监控软件应该实现以下功能：

1.采煤机运行状态、结构特点的直观显示。

2.被监测参数实时变化情况以及状态判断情况。

3.能够在设定历史时间内查询并直观显示故障报警信息。

4.报警信息应该结合工况现场尽可能准确的判断故障发生的直接原因并提出必要的处理措施。

5.故障报警应通过灯光、语音等途径提示作业人员，并且可以有效区分故障等级。

6.故障报警应具备逐条消音和确认功能，并能够有效记录确认人员和确认时间。

7.报警信息一经确认后，如果传感器监测数值未有明显好转，应继续报警，并视变化情况改变报警级别。

8.被监测参数应能够直观显示历史变化趋势，并能够分析不同项目，分析结果要通过图形和文字等不同方式直观、醒目的显示。

9.被测参数的分析应具备有效识别传感器自身故障、安装故障或通讯故障的功能。

10.软件具有打印功能，趋势图、报警表、分析数据等结论性信息应能够生成报告并打印。

11.所有被测参数要允许具有权限的管理人员根据工况变化情况修改阈值。

12.软件应具备多用户权限管理功能，设置1名管理员权限用户用于修改阈值，设置3-5名操作人员权限用户用于监视操作，确认故障信息，设置多名访问权限用户用于监视设备运转信息，另设1名超级管理员权限用户用于对软件逻辑关系、显示画面等进行必要修改。

13.软件应具备自动计时功能：能够显示设备开停状态、本次运行时间、累计运行时间、停机时间等，并能够通过月度设置进行自动清零，同时应具备登录账户限时自动退出功能。

14.软件应具备检修周期的提示报警功能，根据预设周期提示作业人员进行计划性检修和定期换油。

15.软件界面应该友好，颜色、字体应柔和、直观、亲和力强，长时间观看无疲劳感，报警信息直观提示，人机对话简洁、全面。

16.软件应有功能信息的使用说明，具备二次开发功能，具备防盗版功能。

（二）软件页面规划

1．软件打开后第一界面显示“某某煤矿综采工作面采煤机运行监控系统”和企业单位名称信息、商业标识。

2.延时后弹出账户登录对话框，提示输入用户名和密码信息。

3.用户确认登录后进入系统主界面，直观显示采煤机结构特征，运行状态等信息。

4.主界面分区域显示监测参数的部位、名称、实时数据和状态结果。

5.在主界面左侧以菜单列表的方式分区域显示各部位状态显示的界面图标链接。

6.在主界面显示的各部位监测数据上设置链接，单击后能够调出该数据的历史变化曲线界面，并能够支持用户自定义操作。

7.在主界面显示的各部位状态信息上设置链接，单击后能够进入该状态信息的历史变化以及判定状态信息的阈值设定。

8.通过界面显示的阈值设定原则，用户可以在权限许可内修改设定阈值。

9.软件设置事件记录表，能够按照时间先后自动记录所有用户的登录信息以及对软件参数进行的任何修改，该记录表应按照时间先后保存7天的信息，自动覆盖最早信息，不能直接进行修改。

10.主界面适当区域显示系统时间、设备开停状态、本次运行时间、累计运行时间、停机时间等，累计时间可以同时打开通过预设时间和周期进行清零，同时应具备登录账户限时自动退出功能。

11.主页面应设置报警信息区域，该区域显示最近5条报警信息，单击报警信息空白区域可以打开报警记录主页面。

12.报警页面应以表格形式显示报警时间、报警内容、实测数据、阈值数据、原因分析、建议措施。

13.单击实测数据可以进入该数据的历史变化趋势界面、单击阈值数据能够进入阈值设定界面。

14.在主页面报警信息区域或报警页面的报警内容上，单击后可弹出消音和确认对话框，当操作确认时，需要有提示，确认后在报警页面显示该条信息的确认时间和确认人员（账户），当操作消音时，报警语音停止，灯光指示正常显示。

15.软件结构以设备结构部位规划构架，设置左摇臂、右摇臂、左牵引、右牵引和其它参数等部分，每部分包含参数以该部位所安装传感器监测参数为主要内容设置分析页面。

16.软件本身的账户权限设置、采集频率设置、网络通讯设置等软件功能性参数应单独设置页面，根据权限不同开放许可程度。

17.在功能性参数设置页面应设置“设为默认值”和“恢复默认设置”两个功能按键，“设为默认值”的操作应分配最高权限或管理员权限，“恢复默认设置”的操作应分配操作员权限，防止误操作。

（二）报警信息逻辑原理

1.通讯类故障：电源正常、测点数据丢失（采集器应有效区分电源未通电和通讯中断两种故障状态）。

2.电源类故障：电源信号无反馈、测点数据丢失。

3.阈值超差类故障：测点数据超过设定的上下界限。

4.温度类故障：以环境温度和运行时间为基础进行比较，综合判断油液温度、各轴承温度，相邻部位测点数据变化趋势基本相同；运行时间越长运转部位温度越高；温度变化趋势基本为等斜率直线，除开停机状态变化点外不应出现明显的拐点。

5.电流类故障：三相电流符合要求，数值偏差不应超过限定值；与电动机额定参数比较空载电流不应低于限定值；过载电流不能超过限定值；工作电流应符合上下限定范围；截割电机与机身整体振动参数进行比较，设备运行状态下机身振动越大说明截割负荷越大，截割电流相应增大；牵引电应预设工作面坡度大小和方向，通过电动机正反转进行比较电流大小，截割电机负荷相对恒定，曲线不应出现突变。

6.振动类故障：通过程序中设置不同滤波方式有效区分轴承故障特征、齿轮啮合故障特征、机身故障特征：

轴承故障，通过振动分析结合温度变化判断故障类型；

齿轮啮合故障通过振动分析结合齿轮副传动比区分某一个齿轮故障；

机身故障：长期比较历史数据，总结负荷大小与机身振动的关系，同样负荷条件下机身振动幅度增加说明机身铰接部位磨损严重。

7.油液类故障：通过环境湿度、设备累计运转时间、加油时间等信息综合分析油液运动粘度、密度、介电常数、温度等参数。

总之，本申请提供的采煤机故障分析系统，结构简单合理，通过合理的传感器类型选择以及安装位置的确定，可以对采煤机主要故障点的数据进行实时获取，通过采集器采集数据并传输给PC机进行运算，从而实现对采煤机故障的诊断。通过该系统可以便于用户采煤机重要部位故障的原因进行分析和处理，以便采取必要的措施。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。