铜钪金属矿重载机械故障检测与智能诊断技术的研究

通过对煤炭矿山关键设备故障检测与智能诊断技术的分析研究,结合铜钪金属矿的设备状况,分析了将煤矿技术应用于金属矿山的可行性,探讨了铜钪金属矿山关键设备核心部件故障检测与智能诊断的研究方法与策略、故障信号特征的提取方法以及设备状态评估与定量诊断方法。该文为推进金属矿山减排及资源化利用技术研究具有参考意义。     

煤矿机电设备智能化维护研究现状与发展趋势

煤矿机电设备智能化维护是智慧矿山建设的重要组成部分。从煤矿机电设备故障机理、设备状态监测、信号分析与处理、故障诊断与预测算法4个方面总结了煤矿机电设备的智能故障诊断与预测性维护研究现状:(1)设备故障机理研究主要是针对不同设备,采用不同方法建立设备故障的分析模型,并对模型施加激励以获得设备故障动态响应,从而为后续的故障诊断提供评判依据;(2)设备状态监测研究针对煤矿机电设备建立了较为完备的状态监测系统,能够准确及时地获取设备参数,为设备的故障诊断提供数据支持;(3)信号分析与处理研究除了采用传统的时域、频域和时频域分析方法外,还将多种方法结合的手段用于信号处理与特征提取,提高了信号处理效率和处理结果的可靠性;(4)故障诊断与预测算法主要采用人工神经网络及机器学习、深度学习等智能算法建立设备故障诊断与预测模型,从而实现故障的智能诊断和预测。指出煤矿机电设备智能化维护研究存在的问题:(1)设备故障机理的研究缺少多故障复合状态下的故障机理研究,需要更多地对设备某部分的故障带来的连锁反应进行研究;(2)模拟环境下所获得的故障数据不能完全真实反映设备实际的运行状况,需长时间不断采集现场监测数据,最好是设备全生命周期数据;(3)目前采用组合式的算法研究较少,并且研究对象更多局限在设备某个部分或零部件。最后给出煤矿机电设备智能化维护的发展趋势:(1)研究应用灵敏度更高的智能传感器来监测设备,结合随机共振、盲源分离等方法从强噪声中提取微弱的特征信号,及时地识别出设备早期故障,从而实现预测性维护;(2)采用独立的诊断方法已经不能适应实际设备的诊断需求,基于多传感器信息融合技术的诊断和预测可准确有效地识别出设备存在的所有故障;(3)将迁移学习算法作为"桥梁",建立仿真、试验数据与现场数据的相关性,为解决仿真与试验条件和现场条件差异的问题提供数据支持和保障。     

煤矿旋转机械在线故障诊断及预警系统设计

针对现有煤矿机械在线监测与诊断技术未实现故障特征在线提取及故障类型自动识别的问题,设计了一种基于LabVIEW的煤矿旋转机械故障在线诊断及预警系统。该系统采用频谱分析、功率谱分析、包络谱分析、倒频谱分析等方法分析振动信号,得到旋转机械运行过程中各部件的特征参数,与故障类型数据库里的特征参数进行对比,实现故障诊断。设计了精细诊断和粗略诊断2种故障诊断模式,通过互锁的方式将2种模式关联起来,若旋转机械各主要部件结构参数已知,可选用精细诊断模式,否则选用粗略诊断模式。通过模拟旋转机械转子不平衡故障验证系统性能,结果表明,该系统能够准确识别故障并发出提示,且操作简单、可靠性高。     

基于多技术融合的掘进机状态监测系统与维修技术研究

针对煤矿掘进机传统监测维修方式存在检测不到位、故障排查困难、维修成本较高、智能化不足等问题,开展了掘进机状态智能监测与维修技术的研究,将自主导航技术、在线监测技术和设备故障智能诊断技术融合,完成硬件选型和软件编程,搭建掘进机状态在线监测系统方案。结果表明,掘进机状态在线监测技术实现了设备运行参数远程化,在线监控设备运行状态,且故障识别响应时间仅为15s,异常在线排障和精准维修大大提高了设备维修效率。     

振动监测分析仪在煤矿机电设备故障诊断中的应用

针对传统振动监测仪在煤矿应用中存在着整机体积大、功耗高、现场安装复杂及离线诊断等问题,设计了一种在线的矿用本安型智能振动监测分析仪,介绍了该分析仪的工作原理,重点阐述了分析仪在煤矿通风机现场的使用情况。该分析仪利用包络解调技术与故障定量识别技术提取故障特征频率并对其进行量化标定,实现轴承在线监测与定量诊断。实际应用表明,该分析仪满足了煤矿大型机电设备运行状态与在线诊断的实时性和精确性要求,具有广泛的推广价值。     

基于TD-SCDMA的煤矿智能电力故障检测与分析系统

针对煤矿井下供电设备故障给煤矿安全生产带来很大隐患的问题,提出了一种基于TD-SCDMA技术的煤矿智能电力故障检测与分析系统。该系统通过供电检测采集系统实时采集各段母线电压、各分支电流、功率、断路器状态以及故障信息,然后通过TD-SCDMA/工业以太网络支撑系统将煤矿供配电系统各设备运行状态、运行参数、故障信息传输到智能电力故障分析系统,完成煤矿供配电系统的信息加工、分析和故障诊断与处理。应用结果表明,该系统提高了供电可靠性,为煤矿的安全生产提供了保障。     

煤矿提升机智能监控及故障诊断技术的研究

针对煤矿提升机传统监控系统存在控制效率低、监控不全面、故障诊断耗时较长以及远程运维困难等问题,本文通过分析煤矿提升机结构以及常见故障,提出了一种煤矿提升机智能监控系统及故障诊断技术方案。采用先进的传感检测技术、工业互联网技术以及上位机监控系统实现对煤矿提升机运行状态的实时监控与故障智能诊断,完成硬件系统选型和软件编程。结果表明,本文提出的煤矿提升机智能监控与故障诊断技术实现了对矿井提升机运行参数的实时监控,响应时间为2.89 s,并且能及时发现设备运行异常参数并进行报警,取得了较为满意的应用结果。     

综采工作面无人化远程监控技术

为解决煤矿井下综采工作面监控不足、劳动力成本大、设备状态实时性较差等问题,本文提出了一套煤矿井下综采工作面无人化远程在线监控系统,介绍了硬件系统模块,根据模块化设计理念编写了故障识别软件程序。经应用表明,本次提出的方案实现了综采工作面的无人化、工作面设备的互联互通以及故障智能分析与决策,解决了长期困扰煤矿企业发展的难题,大大提高了煤矿井下智能化水平,降低了工人劳动强度。     

数控设备机械故障预测中的人工神经网络技术

通过对当前数控设备机械故障预测诊断技术现状的分析,提出了人工神经网络的模型机构,并结合实际生产中数控设备出现的机械故障,对人工神经网络模型在数控设备机械故障预测中的实际应用进行了研究探讨.     

基于物联网的煤矿机电设备智能管理平台设计

针对目前煤矿机电设备人工登记管理效率低、协同控制性差等问题,设计了基于物联网的煤矿机电设备智能管理平台。该平台通过实时采集煤矿机电设备运行数据,实现设备运行状况实时展示、故障分级报警、故障快速定位及设备间协同控制;通过管理机电设备巡检过程,实现巡检计划编制、工单管理、日常巡检及故障处理;通过融合分析实时监测数据和日常巡检数据,实现设备故障诊断、设备使用率分析、人员到岗履职考核、维检计算编制及能效分析。该平台的应用可提高机电设备间协同效率,有效降低设备故障发生概率,提升设备精细化管理水平,实现设备全生命周期管理。     

煤矿监控系统本质安全型互连认证方法研究

针对煤矿监控系统结构复杂多变、互连设备类型众多且不断增加的特点,分析了我国传统的本质安全型互连系统认证方法、国外的接口参数认证方法和系列本质安全型标准对我国煤矿监控系统本质安全型互连认证的适用性,指出目前煤矿监控系统本质安全性能的判定依据只能是GB3836.4-2000 equ IEC60079-11:1999,提出了煤矿监控系统非总线型接口设备本质安全型互连认证采用参数认证方法、总线型接口设备本质安全型互连认证目前应采用系统认证方法的方案,详细介绍了参数认证方法和系统认证方法的实施要点及未来实现总线型接口设备本质安全型互连参数认证的途径;还提出了煤矿监控系统接口设备的设计原则,以及煤矿监控系统本质安全型互连认证方法进一步的研究方向。该文有助于煤矿监控系统接口设备本质安全型互连参数认证方法的发展。     

基于Zigbee技术的煤矿安全监控系统

文章提出了采用新型的Zigbee短距离无线通信技术与现有的有线监控设备相结合组建煤矿安全监控系统,从而实现煤矿井下动态的、全方位的实时监控方案。主要介绍了Zigbee技术概况、Zigbee网络构成及网络节点的设计等,并指出基于Zigbee技术的煤矿安全监控系统具有真正实现对井下环境的动态的、全方位的实时监控、功耗低、成本低廉等特点。     

煤矿安全生产监控系统联网

分析了我国乡镇煤矿安全生产状况:乡镇煤矿煤炭产量约占全国煤炭产量的37.8%,发生死亡事故起数和死亡人数却占全国煤矿事故总起数的73.5%和74.1%,百万吨死亡率是国有重点煤矿的7倍。乡镇煤矿事故频发的原因包括技术装备落后、矿井系统不完善、专业技术人才匮乏、安全教育培训滞后、安全责任不落实、现场管理松弛、隐患排查治理不到位等,而技术装备落后和机械化、自动化、信息化程度低是最主要的原因。煤矿安全生产监控系统联网是加强煤矿安全生产监管的重要措施之一。提出了煤矿安全生产监控系统联网方法:中心站(或主机)应及时向监控中心上传有关监控信息;中心站(或主站)和监控中心应具有符合IEEE802.3协议的以太网接口等。     

LinkOne在煤矿设备基础信息管理系统中的应用

通过分析现有大型煤炭企业资产设备具有数量多、型号多、供应商多、价值高等行业特点,提出了LinkOne软件在煤矿设备基础信息管理系统中的应用方案,介绍了LinkOne软件在煤矿设备管理中的应用效果。     

煤矿井下紧急避险与应急救援技术

分析了避险专用管线技术,指出煤矿井下安全避险"六大系统"采用避险专用管线,可提高煤矿井下安全避险"六大系统"管线抗灾变能力;但由该专用管线派生出的煤矿井下专用管线避险系统,无法替代煤矿井下通信系统、监测监控系统和人员定位系统,更不能感知灾害。对比分析了救生舱和避难硐室技术特点,指出救生舱具有易受灾害影响、需降温、成本高等缺点。提出煤矿应装备大功率潜水泵;水灾钻孔救援要慎重。提出区队长和班组长宜是兼职救护队员。提出交接班工作尽量在地面完成,以减少井下人员。     

5G通信技术及其在煤矿的应用构想

近年来我国煤矿无线通信系统首选WiFi和4G通信技术,随着煤矿智能化建设的发展,现阶段煤矿无线通信系统的性能已无法满足煤矿智能化发展的各项需求。对比前几代移动通信技术,阐述了第五代移动通信技术(5G)关键技术及其性能优势;给出了矿用5G无线通信系统的组成及组网方式;结合5G通信技术特点和煤矿智能化发展需求,提出了5G通信技术在煤矿的应用场景,如井下无人驾驶及智能运输、全矿井位置服务、设备远程操控、故障远程诊断、大宽带业务数据传输、煤矿机器人云端控制、全矿井安全监测信息采集、虚拟现实/增强现实矿山等;指出针对煤炭行业的5G技术应用场景还需不断挖掘和完善,且由于5G网络对承载网要求较高,煤矿应预估部署成本,结合自身发展状况和需求搭建矿井5G通信网络。     

中国煤矿机电设备一体化管理系统

开发了迄今为止我国第一套网络化大型煤矿机电设备计算机管理系统。该系统的推广使用，可提高煤矿设备的科学管理水平和设备的综合使用率，从而带动了经济效益的提高，是我国煤矿管理信息化的一项重要举措。     

基于CDMA技术的矿井无线通信系统的设计与应用

文章介绍了基于CDMA技术的矿井无线通信系统的结构、地面及井下无线覆盖方案、主要的井下无线通信设备及系统所实现的功能特点等,并将该系统与现有的煤矿井下无线通信系统的性能进行了比较分析。该系统已在多个矿井推广使用,使用效果较好。     

煤矿机电设备监测系统的设计

为了实时了解煤矿主要机电设备的运行情况,提出了一种煤矿机电设备监测系统的设计方案。该系统采用温度传感器、压力传感器、电量采集盒采集井下通风机、提升机等主要机电设备的运行状态数据,将数据统一传送到监测分站,监测分站通过RS485总线与地面监测中心的上位机通信,从而实现对煤矿井下机电设备的远程监测功能。长时间的性能测试结果表明,该系统运行状况良好。