专利名称：副井提升机天轮运行状态在线监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及副井提升机技术领域，尤其是涉及一种副井提升机天轮运行状态在线监测装置。
背景技术：
副井提升系统是煤矿用于运输人员与物料的重大设备，其安全与高效运行是煤矿安全生产的重要一环，它主要由提升容器、提升钢丝绳、提升机、天轮、井架、电气设备等组成。但是副井提升设备庞大复杂，运转时间长，薄弱部位时常出现一些故障，例如天轮轴承失效，针对这些薄弱部位故障进行实时监测，及早发现隐患，对保证副井提升安全运行具有
重要意义。天轮轴承出现故障的原因一是轴承本身结构及加工装配误差引起的振动，二是轴承运行故障引起的振动,振动弓I起轴承表面损伤类故障和磨损类故障。监测磨损类故障通常做法是监测振动的有效值和峰值，如果明显高于正常轴承，即判定为磨损。通过监测轴承振动信号中是否存在高频固有振动是目前轴承振动诊断中所采用的行之有效的共振解调法的基本出发点。但是现有的提升机天轮状态检测技术均存在着运行不稳定、可靠性差的不足，并且不能实时监测各天轮的运行状态。
发明内容
本发明针对现有副井提升机天轮状态运行监测技术存在的不足，提供一种运行稳定、可靠性高的副井提升机天轮运行状态在线监测装置，它采用双传感器同时对提升机进行监测，采用的技术方案是副井提升机天轮运行状态在线监测装置，该装置包括传感器、信号放大处理器、信号处理模块、通讯模块、摄像头和工控机，其特征在于所述传感器包括振动传感器和温度传感器，所述振动传感器与所述信号放大处理器连接，信号放大处理器与所述信号处理模块连接，所述温度传感器也与所述信号处理模块连接，信号处理模块还与所述通讯模块连接，通讯模块与所述工控机连接，所述摄像头通过视频采集卡与所述工控机连接。本发明的技术方案还有所述摄像头安装在正对天轮处。本发明的技术方案还有所述振动传感器安装在副井提升机轴承位置处。本发明的技术方案还有所述振动传感器的磁力底座吸附在所述副井提升机轴承上。本发明的技术方案还有所述温度传感器也安装在副井提升机轴承位置处。本发明的有益效果在于I)本装置将振动传感器和温度传感器安装在副井提升设备的轴承的相应位置，摄像头分布在副井提升设备的天轮周围，振动传感器采集的信号经信号放大处理器处理后利用振动分析理论进行数据分析，提取出轴承的特征信息，再通过信号处理模块利用轴承故障判据判断出轴承的运行状态。温度传感器将轴承的温度信号采集并转换成电压信号输出。各信号经信号处理模块将运行状态数据上传给工控机进行状态分析、故障报警、数据存储等。2)本发明采用以工控机为核心的检测诊断系统，采用智能分站进行数据采集，将采集的轴承温度、振动频率等参数送至工控机中心监测系统，进行数据分析、故障诊断和告警，监测系统稳定、可靠性高，同时通过图像摄像头采集天轮轮辐运行图像，结合轴承的振动确定天轮轮辐的变形是否过大。具有运行稳定、可靠性高的特点。
附图I是本发明结构框图，附图2是信号处理放大器的电路原理示意图，其中I、轴承，2、振动传感器,3、温度传感器,4、信号放大处理器,5、信号处理模块,6、通讯模块,7、摄像头、8、视频采集卡，9、工控机。
具体实施例方式本发明的副井提升机天轮运行状态在线监测装置如图I所示，包括振动传感器2、温度传感器3、信号放大处理器4、信号处理模块5、通讯模块6、摄像头7和工控机9。振动传感器2与信号放大处理器4连接，信号放大处理器4与信号处理模块5连接，温度传感器3与信号处理模块5连接，信号处理模块5与通讯模块6连接，通讯模块6与工控机9连接，摄像头7通过视频采集卡8与工控机9连接。振动传感器2和温度传感器3安装在副井提升机天轮的轴承I的相应位置。振动传感器2采用压电加速度传感器，其作用是将副井机运行状态信息采集并转换成电压信号输出。由于轴承座上不宜钻螺纹安装孔，因此振动传感器2采用磁力底座固定的方式，将磁力底座吸附在轴承振动信号敏感的测点位置，用螺栓将传感器和磁力底座连接起来。传感器安装方向应该与轴承振动信号传递方向一致，这样方可拾取到幅度更大、信息量更多的振动信号。振动传感器2采集的信号经信号放大处理器4处理后利用振动分析理论进行数据分析，提取出轴承的特征信息，再通过信号处理模块5利用轴承故障判据判断出轴承的运行状态，将运行状态数据上传给工控机9进行状态分析、故障报警、数据存储等。振动传感器2的测量方向应该根据轴承的承载情况来考虑。提升机轴承工作在低速重载的环境下，主要承受径向载荷，因此反映轴承运行状况的振动信号主要是指径向的振动信号，根据轴承振动信号传递机理，轴承振动信号在载荷密度最低处，振动信号最强，因此滚动轴承传感器安装方式和结构应该以尽可能准确的获得轴承外圈本身的振动信号为原则，而且应该尽量布置在载荷密度最大的地方，以保证获取尽可能大的轴承本身的振动信号。考虑到提升机的轴承是不外露的，测点可以选择与轴承座或轴承外圈联接刚度较高的地方或箱体上的适当位置。此外还要考虑能量的损失及信号传递特性。滚动轴承因元件损伤引起的高频冲击振动由冲击点以半球面波的方式向外传播，冲击振动所包含的频率很高，通过不同零件联接的界面一次，其能量就会有损失，所以，测点选择时应注意尽量减少中间界面，尽量减少测点与轴承外圈的距离。试验及现场测试表明，传感器装在轴承座上轴承径向载荷密度最大位置可以准确获取轴承振动信号，且干扰很小。采用多功能振动分析仪，在现场对轴承I进行振动信号的采集，考虑到振动信号的传递特性当天轮的两个支撑轴承中，其中一个轴承出现故障时，其产生的振动信号势必会传递到天轮另一支撑轴承上，可能会影响到该支撑轴承故障诊断的准确性。因此在采集轴承振动信号时同时采集天轮两个支撑轴承的振动信号，以此检验设计算法的精确性。在现场采集振动信号时，通过对轴承座上不同位置设置各个测点拾取振动信号，经过对不同位置的振动信号的分析处理，寻找出了适合天轮在线监测的故障敏感测点位置。温度传感器3采用带温度变送器的热电偶，可用热电阻三线制双路信号变送器，将温度信号采集并转换成电压信号输出。将温度传感器3中的热电偶紧贴轴承I的外圈，通过轴承座固定，然后将信号经温度变送器处理输出给信号处理模块5，即DSP，通过DSP对采集的温度信号进行处理，并传输给工控机9，通过工控机9及时了解副井各个轴承的温度状况。温度检测部分采用三线制双路信号变送器实现温度信号的转换，能有效检测轴承运行温度，实现在线实时温度检测。从运行的情况看，该部分能够实时检测轴承运行温度，数据准确，传输可靠，误差率低，运行正常。信号放大处理器4将振动传感器2采集的微弱电压信号经过放大电路和低通滤波后，转换成为适合DSP进行A/D转换的电平。信号放大处理器4采用常规信号放大滤波电路。如图2所示，信号放大处理器4通过三端可调恒流源LM334提供24V，4mA的恒定电流向压电加速度传感器供电，同时将压电加速度传感器采集的加速度信号取出。但是此时的加速度信号是叠加在加速度传感器直流偏压上的，因此需经CR高通滤波后，隔掉直流偏压，经“放大级”放大60后，再经“滤波级”输出。信号放大处理器4的作用是
(I)为压电加速度传感器提供恒流电源。(2)将叠加在直流偏压上的交流加速度信号取出。(3)对微弱的采集信号进行放大处理，增益60倍。(4)采用两阶巴特沃斯低通滤波器滤除不需要的高频信号，巴特沃斯低通滤波器的转折频率为25KHz。(5)输出、正负电源均有保护。信号处理模块5采用DSP芯片，将经过预处理的电压信号通过DSP的12位A/D转换成数字信号，对转换后的数字信号进行处理和分析，并将反应副井天轮运行状态的特征信息提取出来。通讯模块6的作用是将经处理过的副井天轮运行状态信息通过RS485通讯方式传输给工控机9内的组态软件，实现人机交互，人机交互界面主要完成以下任务第一，完成副井提升机天轮运行状态信息的存储；第二，判断副井提升天轮故障，并对出现的故障进行及时报警；第三，及时存储故障报警信息，方便查看。摄像头7通过视频采集卡8与工控机9连接。采用高分辨率红外摄像头，在白天和夜晚都能清晰准确的监测到副井提升机各个天轮的运行状况，而且能够实现图像的保存和回放等功能。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
权利要求
1.副井提升机天轮运行状态在线监测装置，该装置包括传感器、信号放大处理器、信号处理模块、通讯模块、摄像头和工控机，其特征在于所述传感器包括振动传感器和温度传感器，所述振动传感器与所述信号放大处理器连接，信号放大处理器与所述信号处理模块连接，所述温度传感器也与所述信号处理模块连接，信号处理模块还与所述通讯模块连接， 通讯模块与所述工控机连接，所述摄像头通过视频采集卡与所述工控机连接。
2.按照权利要求I所述的副井提升机天轮运行状态在线监测装置，其特征在于所述摄像头安装在正对天轮处。
3.按照权利要求I所述的副井提升机天轮运行状态在线监测装置，其特征在于所述振动传感器安装在副井提升机轴承位置处。
4.按照权利要求3所述的副井提升机天轮运行状态在线监测装置，其特征在于所述振动传感器的磁力底座吸附在所述副井提升机轴承上。
5.按照权利要求3所述的副井提升机天轮运行状态在线监测装置，其特征在于所述温度传感器也安装在副井提升机轴承位置处。
全文摘要
一种副井提升机天轮运行状态在线监测装置，传感器包括振动传感器和温度传感器，振动传感器与信号放大处理器连接，信号放大处理器与信号处理模块连接，温度传感器也与信号处理模块连接，信号处理模块还与通讯模块连接，通讯模块与所述工控机连接，摄像头通过视频采集卡与所述工控机连接。本发明采用以工控机为核心的检测诊断系统，采用智能分站进行数据采集，将采集的轴承温度、振动频率等参数送至工控机中心监测系统，进行数据分析、故障诊断和告警，监测系统稳定、可靠性高，同时通过图像摄像头采集天轮轮辐运行图像，结合轴承的振动确定天轮轮辐的变形是否过大。具有运行稳定、可靠性高的特点。
文档编号G01M13/04GK102980761SQ20121053440
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者孔华, 刘心广, 田涛, 陆玉敏, 王增才 申请人:兖州煤业股份有限公司