综采工作面的设备故障诊断系统的制作方法

1.本实用新型属于煤矿综采工作面技术领域，具体涉及一种综采工作面的设备故障诊断系统。


背景技术：

2.目前许多矿井综采工作面的采煤机、液压支架、乳化液泵站、刮板机、转载机等设备均为单机独立运行，各设备运行的参数不便于监控中心的实时提取，从而不便于监控中心进行综合分析。现阶段，在综采工作面中的所使用设备控制都是以分别控制综采面采煤机、液压支架、刮板运输机及其配套设备的方式，不但不便于实现集中调度，而且导致生产效率低、生产成本高，且存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种综采工作面的设备故障诊断系统，该系统能建立综采工作面中的多种设备的互联互通，能便于监控中心实时的提取各设备的运行参数和故障信息，有利于监控中心进行综合分析；有助于实现集中调度，并能提高生产效率、降低生产成本，同时，有利于确保煤矿的安全生产工作。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供一种综采工作面的设备故障诊断系统，包括处理器、液压支架控制单元、乳化液泵站控制单元、采煤机控制单元、图像处理单元、图像采集单元、刮板机控制单元和转载机控制单元；
5.所述液压支架控制单元与处理器连接，用于对综采工作面液压支架的位移信号、立柱压力信号、开关电源状态信号、耦合器状态信号和采煤机位置信号进行采集，并用于对采集的信号进行处理，同时，用于将处理后的信号实时发送给处理器；
6.所述乳化液泵站控制单元与处理器连接，用于对综采工作面液压支架的供液的通断及流量进行控制，同时，用于采集供液的流量信号和供液通断信号，并将采集的信号实时发送给处理器；
7.所述采煤机控制单元与处理器连接，用于对综采工作面采煤机进行启停、加减速和升降摇臂进行控制，并用于对采煤机进行故障诊断，还用于对综采工作面采煤机的各项运行数据进行采集，同时，用于将所采集的运行数据和诊断结果实时发送给处理器；
8.所述图像采集单元与图像处理单元连接，用于实时采集综采工作面的图像数据，并将图像数据实时发送给图像处理单元；
9.所述图像处理单元与处理器连接，用于对接收的图像数据进行实时处理和显示，同时，用于将图像数据和处理结果实时发送给处理器；
10.所述刮板机控制单元与处理器连接，用于对综采工作面的刮板机的开停、伸缩机尾进行自动控制；用于对综采工作面的刮板机的温度、压力、转速、负荷情况和开停状态信号进行采集，用于对刮板机出现的出现各传感器故障、超温、超压现象进行及时诊断，同时用于将所采集的信号和诊断结果实时发送给处理器；
11.所述转载机控制单元与处理器连接，用于对综采工作面的转载机的开停、伸缩机尾进行自动控制；用于对综采工作面的转载机的温度、压力、转速、负荷情况和开停状态信号进行采集，用于对转载机出现的出现各传感器故障、超温、超压现象进行及时诊断，同时用于将所采集的信号和诊断结果实时发送给处理器；
12.所述处理器设置在综采工作面的集控列车中，用于对所接收的数据和诊断结果进行分析处理，并显示各单元的信息状态，用于根据常见故障进行分析，并判断设备的故障原因，同时，形成报表反馈给操作人员及调度指挥人员；还用于分别向液压支架控制单元、乳化液泵站控制单元、采煤机控制单元、图像处理单元、刮板机控制单元和转载机控制单元发送控制信号。
13.作为一种优选，所述处理器为矿用隔爆兼本安型计算机。
14.作为一种优选，所述液压支架控制单元包括支架电液控制器、支架位移传感器、立柱压力传感器、隔爆兼本安开关电源、隔离耦合器和采煤机位置定位传感器。
15.作为一种优选，所述运行数据包括采煤机给定速度、实际运行速度、牵引电流、截割电流、电机电流、摇臂釆高、变频器电流、变频器电压、变频器功率、采煤机倾角、油压、油温、液位、动作状态、报警、故障显示、工作模式。
16.作为一种优选，所述采煤机控制单元为可编程控制器；所述图像采集单元为矿用本安型红外摄像仪；所述图像处理单元为工作面视频处理器。
17.该系统便于实现对综采工作面所有设备的统一监管，能便于实时监测液压支架的压力，以作为判断液压系统情况的状态，能便于通过故障诊断的结果来判断出是否存在漏液等故障。还可以便于参与自动补压功能等作业的控制。该系统能便于实现实时监测采煤机的运行数据，能便于及时发现采煤机的牵引机构和摇臂调节机构失灵的情况、采煤机的牵引速度低于设定速度的情况、双向牵引故障的情况、摇臂调节故障的情况、牵引机构失效的情况、电机频繁断电的情况、启动后自动断电的情况、摇臂定位机构故障的情况和无法保持定位等故障情况诊断。该系统能便于实现对刮板输送机的启动故障、电机烧毁故障、刮板链卡链故障、掉链等故障的诊断。能便于实现对液压泵站压力、电流、流量等数据进行监测。能便于实现对采煤机的位置进行实时定位以及图像的跟机监控。还能便于做到采煤工作面设备的统一故障诊断及分析工作。本实用新型中，通过使相互独立的液压支架控制单元、乳化液泵站控制单元、采煤机控制单元、图像处理单元、图像采集单元、刮板机控制单元和转载机控制单元均与处理器连接，能便于监控中心实时的提取各设备的运行参数和故障信息，有利于监控中心进行综合分析；同时，还能便于监控中心将采集的数据和分析结构传输给外部的设备，其有助于实现集中调度，并能提高生产效率、降低生产成本，同时，有利于确保煤矿的安全生产工作，符合煤矿的安全生产规程要求。
附图说明
18.图1是本实用新型的原理框图；
19.图2是本实用新型中液压支架控制单元的电路原理框图；
20.图3是本实用新型中采煤机控制单元的拓扑图；
21.图4是本实用新型中处理器与地面监控主机的连接示意框图。
22.图中：u1、处理器，u2、液压支架控制单元，u3、乳化液泵站控制单元，u4、采煤机控
制单元，u5图像处理单元，u6图像采集单元，u7、刮板机控制单元，u8、转载机控制单元。
具体实施方式
23.下面对本实用新型作进一步说明。
24.如图1所示，一种综采工作面的设备故障诊断系统，包括处理器u1、液压支架控制单元u2、乳化液泵站控制单元u3、采煤机控制单元u4、图像处理单元u5、图像采集单元u6、刮板机控制单元u7和转载机控制单元u8；
25.所述液压支架控制单元u2与处理器u1连接，用于对综采工作面液压支架的位移信号、立柱压力信号、开关电源状态信号、耦合器状态信号和采煤机位置信号进行采集，并用于对采集的信号进行处理，同时，用于将处理后的信号实时发送给处理器u1；作为一种优选，液压支架控制单元u2通过can总线与处理器u1连接；作为一种优选，液压支架控制单元u2的电路原理框图如图2所示。
26.所述乳化液泵站控制单元u3与处理器u1连接，用于对综采工作面液压支架的供液的通断及流量进行控制，同时，用于采集供液的流量信号、压力信号和供液通断信号，并将采集的信号实时发送给处理器u1；作为一种优选，乳化液泵站控制单元u3通过can总线与处理器u1连接；
27.所述采煤机控制单元u4与处理器u1连接，用于对综采工作面采煤机进行启停、加减速和升降摇臂进行控制，并用于对采煤机进行故障诊断，还用于对综采工作面采煤机的各项运行数据进行采集，同时，用于将所采集的运行数据和诊断结果实时发送给处理器u1；作为一种优选，采煤机控制单元u4通过can总线与处理器u1连接；作为一种优选，采煤机控制单元u4的电路原理框图如图2所示。作为一种优选，采煤机控制单元u4通过继电器与截割电机连接、通过变频器与牵引电机连接，以便于对截割电机和牵引电机进行控制，同时，采煤机控制单元u4还连接有瓦斯浓度传感器、电源互感器和温度传感器，以便于对周围的瓦斯浓度、电源的电流大小和周围的温度进行实时采集，同时，将采集的周围的瓦斯浓度、电源的电流大小和周围的温度发送给处理器u1，如图3所示；
28.所述图像采集单元u6与图像处理单元u5连接，用于实时采集综采工作面的图像数据，并将图像数据实时发送给图像处理单元u5；作为一种优选，图像采集单元u6安装在液压支架上，每5个液压支架安装一台，图像采集单元u6之间通过矿用阻燃网线级联至图像处理单元u5；
29.所述图像处理单元u5与处理器u1连接，用于对接收的图像数据进行实时处理和显示，同时，用于将图像数据和处理结果实时发送给处理器u1；作为一种优选，图像处理单元u5通过以太网与处理器u1连接，以便于处理器u1根据采煤机的位置来控制采煤机位置图像的跟机。
30.所述刮板机控制单元u7与处理器u1连接，用于对综采工作面的刮板机的开停、伸缩机尾进行自动控制；用于对综采工作面的刮板机的温度、压力、转速、负荷情况和开停状态信号进行采集，还可以用于对刮板机的减速器温度、电机温度、电机三相绕组电压、电机三相绕组电流、冷却水路进口压力、电机转速、电机运行状态进行实时采集；用于对刮板机出现的出现各传感器故障、超温、超压现象进行及时诊断，同时用于将所采集的信号和诊断结果实时发送给处理器u1，以便于在出现超温、超压等现象时能够及时报警，从而能快速提
醒操作人员及时对报警排查处理。作为一种优选，刮板机控制单元u7通过can总线与处理器u1连接；
31.所述转载机控制单元u8与处理器u1连接，用于对综采工作面的转载机的开停、伸缩机尾进行自动控制；用于对综采工作面的转载机的温度、压力、转速、负荷情况和开停状态信号进行采集，还可以用于对转载机的减速器温度、电机温度、电机三相绕组电压、电机三相绕组电流、冷却水路进口压力、电机转速、电机运行状态进行实时采集；用于对转载机出现的出现各传感器故障、超温、超压现象进行及时诊断，同时用于将所采集的信号和诊断结果实时发送给处理器u1；以便于在出现超温、超压等现象时能够及时报警，从而能快速提醒操作人员及时对报警排查处理。作为一种优选，转载机控制单元u8通过can总线与处理器u1连接；
32.所述处理器u1设置在综采工作面的集控列车中，用于对所接收的数据和诊断结果进行分析处理，并显示各单元的信息状态，用于根据常见故障进行分析，并判断设备的故障原因，同时，形成报表反馈给操作人员及调度指挥人员。处理器u1还用于分别向液压支架控制单元u2、乳化液泵站控制单元u3、采煤机控制单元u4、图像处理单元u5、刮板机控制单元u7和转载机控制单元u8发送控制信号。作为一种优选，如图4所示，所述处理器u1通过矿井环网和地面监控主机进行连接，以便于能将综采工作面数据上传至地面监控主机。作为一种优选，处理器u1由控制模块、本安通信模块、输入输出设备、储存模块和电源模块，其中控制模块分别与本安通信模块、输入输出设备、储存模块和电源模块连接。
33.作为一种优选，所述处理器u1为矿用隔爆兼本安型计算机。
34.作为一种优选，所述液压支架控制单元u2包括支架电液控制器、支架位移传感器、立柱压力传感器、隔爆兼本安开关电源、隔离耦合器和采煤机位置定位传感器。
35.作为一种优选，所述运行数据包括采煤机给定速度、实际运行速度、牵引电流、截割电流、电机温度、电机电流、摇臂釆高、变频器电流、变频器电压、变频器功率、采煤机倾角、油压、油温、液位、动作状态（方向、牵起、牵停、摇臂、减速、加速）、报警、故障显示（左右牵引电机及截割电机是否过载、油压是否过高、油位是否过低等）、工作模式。运行数据还可以包括采煤机的截割电机、变频器、电流互感器和温度传感器的运行数据；
36.作为一种优选，所述采煤机控制单元u4为可编程控制器；所述图像采集单元u6为矿用本安型红外摄像仪；所述图像处理单元u5为工作面视频处理器。
37.该系统便于实现对综采工作面所有设备的统一监管，能便于实时监测液压支架的压力，以作为判断液压系统情况的状态，能便于通过故障诊断的结果来判断出是否存在漏液等故障。还可以便于参与自动补压功能等作业的控制。该系统能便于实现实时监测采煤机的运行数据，能便于及时发现采煤机的牵引机构和摇臂调节机构失灵的情况、采煤机的牵引速度低于设定速度的情况、双向牵引故障的情况、摇臂调节故障的情况、牵引机构失效的情况、电机频繁断电的情况、启动后自动断电的情况、摇臂定位机构故障的情况和无法保持定位等故障情况诊断。该系统能便于实现对刮板输送机的启动故障、电机烧毁故障、刮板链卡链故障、掉链等故障的诊断。能便于实现对液压泵站压力、电流、流量等数据进行监测。能便于实现对采煤机的位置进行实时定位以及图像的跟机监控。还能便于做到采煤工作面设备的统一故障诊断及分析工作。本实用新型中，通过使相互独立的液压支架控制单元、乳化液泵站控制单元、采煤机控制单元、图像处理单元、图像采集单元、刮板机控制单元和转
载机控制单元均与处理器连接，能便于监控中心实时的提取各设备的运行参数和故障信息，有利于监控中心进行综合分析；同时，还能便于监控中心将采集的数据和分析结构传输给外部的设备，其有助于实现集中调度，并能提高生产效率、降低生产成本，同时，有利于确保煤矿的安全生产工作，符合煤矿的安全生产规程要求。