CN210603417U - 一种基于物联网的井下设备*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的井下设备***，该***包括振动采集单元，所述振动采集单元包括多个传感器、采集器、数据交换机；多个所述传感器与采集器电连接，所述采集器与所述数据交换机电连接，所述操作服务器以及所述Web服务器分别与所述数据交换机可通信相连。该通过连续在线监测旋转机械运行振动参数，及时了解提升机机组的运行状况，为事故征兆的预诊断提供重要的数据资料，对已发生的故障进行快速的诊断分析，及时指出故障原因，提醒运行人员采取必要的措施，为机组的安全运行提供可靠的保障。此外可通过***的远程传输功能，各部件生产厂家可以辅助对故障作出判断，保证故障判断的结果更加准确。

Description

一种基于物联网的井下设备***

技术领域

本实用新型涉及煤矿设备监测设备技术领域，特别是涉及一种适于煤矿用基于物联网的井下设备***。

背景技术

近年来，随着煤矿企业设备结构大型化以及自动化程度的显著提高，对设备的可靠性和安全性的要求也越来越高。各个大型煤矿企业也一直致力于提高生产现场管理手段的科技含量和水平，探索设备控制远程化、运行无人化、设备监控科学化的目标。其中一个很重要的课题就是研究煤矿大型关键机组设备的状态监测，及时发现安全隐患，提前预计、及时报警，如何从传统的计划检修向状态预知检修方向的转变。

一方面，实施设备感知状态监测和故障分析技术不仅涉及到设备的维护方面，它对改善设备全寿命周期内各个环节的工作，包括设计、制造、安装、维护、检修以及备件及设备管理等，都提供了科学的、指导性的依据。

另一方面，故障分析技术作为现代化设备管理的重要组成部分，是设备管理与维修管理必不可少的手段。在市场竞争日益激烈的今天，设备维修成本的控制和降低是企业最可挖掘的潜力之一。因此，应用故障技术，使状态预知维修取代传统而落后的故障维修和定期预防维修是历史的必然。

主(副)提升机组包括原动机(电动机)、齿轮箱、传动机构(联轴器)和轴承、滚筒以及制动器、天轮组成。这样整个机组就包含轴承、电机、联轴器、齿轮箱、电机转子、天轮等较多易产生振动的部件，因此在机组振动频谱中多夹杂这些部件产生的正常振动频率或异常频率。由于振动监测是对机械设备进行状态监测和故障诊断最常用的监测方法，因此通过振动监测实现对主提升机的诊断，需要提取和分析常见故障的振动频谱。

另外，由于提升机在使用时，使用单位的人员对于提升各部件出现的问题不能很好的进行判断，而生产厂家虽然能对故障进行判断，但是由于现有技术中生产厂家通常获取提升机现场使用的实时数据相对比较困难，对于提升机故障的判断带来了很大的不便。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于物联网的井下设备***。

本实用新型提供了如下方案：

一种基于物联网的井下设备***，包括：

振动采集单元，所述振动采集单元包括多个传感器、采集器以及数据交换机；多个所述传感器与采集器电连接，所述采集器与所述数据交换机电连接；

操作服务器以及Web服务器，所述操作服务器以及所述Web服务器分别与所述数据交换机可通信相连；所述操作服务器以及所述Web服务器均接入以太网，所述Web服务器与各生产厂家的服务器实现可通信相连；

其中，多个所述传感器安装于提升机易振动部件检测点处，所述提升机包括电动机、联轴器、轴承、滚筒、制动器、上天轮以及下天轮，多个所述传感器包括多个转速传感器以及多个加速度传感器；所述采集器用于通过多个所述传感器获得提升机易振动部件的振动监测数据；所述数据交换机用于将所述振动监测数据转换后传输给所述操作服务器以及所述Web服务器；所述Web服务器用于将所述振动监测数据传输给所述各生产厂家的服务器并接收所述各生产厂家的服务器返回的故障分析信息。

优选的：所述各生产厂家的服务器包括机械部件厂家服务器、电气厂家服务器、液压厂家服务器。

优选的：所述检测点包括电动机垂直检测点、电动机侧轴承垂直检测点、电动机侧轴承水平检测点、电动机侧轴承轴向检测点、滚筒侧轴承垂直检测点、滚筒侧轴承水平检测点、滚筒侧轴承轴向检测点、联轴器检测点、上天轮轴承垂直左检测点、上天轮轴承垂直右检测点、下天轮轴承垂直左检测点以及下天轮轴承垂直右检测点；其中，所述电动机垂直检测点、电动机侧轴承垂直检测点、电动机侧轴承水平检测点、电动机侧轴承轴向检测点、滚筒侧轴承垂直检测点、滚筒侧轴承水平检测点、滚筒侧轴承轴向检测点、联轴器检测点均用于设置转速传感器，所述上天轮轴承垂直左检测点、上天轮轴承垂直右检测点、下天轮轴承垂直左检测点以及下天轮轴承垂直右检测点均用于设置加速度传感器。

优选的：所述转速传感器包括低频振动传感器以及激光健相传感器；所述电动机垂直检测点、电动机侧轴承垂直检测点、电动机侧轴承水平检测点、电动机侧轴承轴向检测点、滚筒侧轴承垂直检测点、滚筒侧轴承水平检测点、滚筒侧轴承轴向检测点均用于设置所述低频振动传感器，所述联轴器检测点用于设置激光健相传感器。

优选的：所述低频振动传感器为0.4～0.6赫兹频率的低频振动传感器。

优选的：所述提升机包括主提升机以及副提升机；所述主提升机以及副提升机各自包含的传感器分别与独立的采集器相连。

进一步的，所述采集器为32通道采集器。

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，可以实现一种基于物联网的井下设备***，在一种实现方式下，该***可以振动采集单元，所述振动采集单元包括多个传感器、采集器以及数据交换机；多个所述传感器与采集器电连接，所述采集器与所述数据交换机电连接；操作服务器以及Web服务器，所述操作服务器以及所述Web服务器分别与所述数据交换机可通信相连；所述操作服务器以及所述Web服务器均接入以太网，所述Web服务器与各生产厂家的服务器实现可通信相连；其中，多个所述传感器安装于提升机易振动部件检测点处，所述提升机包括电动机、联轴器、轴承、滚筒、制动器、上天轮以及下天轮，多个所述传感器包括多个转速传感器以及多个加速度传感器；所述采集器用于通过多个所述传感器获得提升机易振动部件的振动监测数据；所述数据交换机用于将所述振动监测数据转换后传输给所述操作服务器以及所述Web服务器；所述Web服务器用于将所述振动监测数据传输给所述各生产厂家的服务器并接收所述各生产厂家的服务器返回的故障分析信息。本申请提供的基于物联网的井下设备***，集成了传感器技术、信号处理、计算机应用、专家***等技术的高科技应用产品。***通过连续在线监测旋转机械运行振动参数，及时了解提升机机组的运行状况，为事故征兆的预诊断提供重要的数据资料，对已发生的故障进行快速的诊断分析，及时指出故障原因，提醒运行人员采取必要的措施，为机组的安全运行提供可靠的保障。此外可通过***的远程传输功能，各部件生产厂家可以辅助对故障作出判断，保证故障判断的结果更加准确。

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基于物联网的井下设备***的连接框图；

图2是本实用新型实施例提供的检测点布置图。

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。

需要说明的是，本申请求保护的方案仅包括该***中包含的各个硬件结构以及各结构之间的连接关系，具体数据处理时需要的软件程序采用现有技术中中常用的软件程序即可，该软件程序为可实现通过振动数据对设备进行判断的软件程序。

实施例

参见图1、图2，为本实用新型实施例提供的一种基于物联网的井下设备***，如图1所示，该***包括振动采集单元，所述振动采集单元包括多个传感器、采集器以及数据交换机；多个所述传感器与采集器电连接，所述采集器与所述数据交换机电连接；

操作服务器以及Web服务器，所述操作服务器以及所述Web服务器分别与所述数据交换机可通信相连；所述操作服务器以及所述Web服务器均接入以太网，所述Web服务器与各生产厂家的服务器实现可通信相连；

其中，多个所述传感器安装于提升机易振动部件检测点处，所述提升机包括电动机、联轴器、轴承、滚筒、制动器、上天轮以及下天轮，多个所述传感器包括多个转速传感器以及多个加速度传感器；所述采集器用于通过多个所述传感器获得提升机易振动部件的振动监测数据；所述数据交换机用于将所述振动监测数据转换后传输给所述操作服务器以及所述Web服务器；所述Web服务器用于将所述振动监测数据传输给所述各生产厂家的服务器并接收所述各生产厂家的服务器返回的故障分析信息。

进一步的，所述各生产厂家的服务器包括机械部件厂家服务器、电气厂家服务器、液压厂家服务器。

该***可以通过Web服务器实现将振动采集单元获取到的振动监测数据实时传输给各部件的生产厂家，生产厂家通过各部件出现的异常振动数据对故障问题作出判断，然后将判断结果反馈至Web服务器，Web服务器再将反馈结构发送至操作服务器供现场工作人员进行查看。

进一步的，所述提升机包括电动机、联轴器、轴承、滚筒、制动器、上天轮以及下天轮，多个所述传感器包括多个转速传感器以及多个加速度传感器；所述检测点包括电动机垂直检测点、电动机侧轴承垂直检测点、电动机侧轴承水平检测点、电动机侧轴承轴向检测点、滚筒侧轴承垂直检测点、滚筒侧轴承水平检测点、滚筒侧轴承轴向检测点、联轴器检测点、上天轮轴承垂直左检测点、上天轮轴承垂直右检测点、下天轮轴承垂直左检测点以及下天轮轴承垂直右检测点；其中，所述电动机垂直检测点、电动机侧轴承垂直检测点、电动机侧轴承水平检测点、电动机侧轴承轴向检测点、滚筒侧轴承垂直检测点、滚筒侧轴承水平检测点、滚筒侧轴承轴向检测点、联轴器检测点均用于设置转速传感器，所述上天轮轴承垂直左检测点、上天轮轴承垂直右检测点、下天轮轴承垂直左检测点以及下天轮轴承垂直右检测点均用于设置加速度传感器。所述转速传感器包括低频振动传感器以及激光健相传感器；所述电动机垂直检测点、电动机侧轴承垂直检测点、电动机侧轴承水平检测点、电动机侧轴承轴向检测点、滚筒侧轴承垂直检测点、滚筒侧轴承水平检测点、滚筒侧轴承轴向检测点均用于设置所述低频振动传感器，所述联轴器检测点用于设置激光健相传感器。所述低频振动传感器为0.4～0.6赫兹频率的低频振动传感器。

进一步的，所述提升机包括主提升机以及副提升机；所述主提升机以及副提升机各自包含的传感器分别与独立的采集器相连。所述采集器为32通道采集器。

本申请提供的方案是根据现场机组的技术特点，提供提升机状态在线监测***完整解决方案，并提供配套硬件，技术和工程服务等。***基于水泵的结构特点，结合机组常见故障机理和特点，充分运用计算机技术、现代信号处理技术和INTERNET技术,结合DAM9210-10、DAM9210-16采集器和TDP9100瞬态数据分析模块。具有稳定可靠、数据准确、故障分析功能强大等特点。***整体框架如图1所示。

振动采集单元是专门针对设备振动、转速、温度、电流等状态信号进行采集的高性能分析模块。它采用当前国际最先进的计算阶次跟踪算法。(COT,Computation OrderTracking algorithm)对设备振动信号进行采集，分析和计算。模块采用DSP+FPGA架构，FPGA保证接入的振动和转速信号高速同步采集，DSP利用其超强的计算能力，实时对信号计算阶次跟踪分析。

一个完整的主(副)提升机组包括原动机(电动机)、传动机构(联轴器)和轴承、滚筒以及制动器组成。这样整个机组就包含轴承、电机、联轴器、电机转子等较多易产生振动的部件，因此在机组振动频谱中多夹杂这些部件产生的正常振动频率或异常频率。由于振动监测是对机械设备进行状态监测和故障诊断最常用的监测方法，因此通过振动监测实现对主提升机的诊断，需要提取和分析常见故障的振动频谱。

主(副)提升机测点布置图如图2以及表1所示。由于电机转速最大不超过57转/分，选用激光传感器进行转速测量，振动传感器选用0.5Hz左右低频振动传感器。

表1提升机测点布置

本申请提供的基于物联网的井下设备***，集成了传感器技术、信号处理、计算机应用、专家***等技术的高科技应用产品。***通过连续在线监测旋转机械运行振动参数，及时了解提升机机组的运行状况，为事故征兆的预诊断提供重要的数据资料，对已发生的故障进行快速的诊断分析，及时指出故障原因，提醒运行人员采取必要的措施，为机组的安全运行提供可靠的保障。此外可通过***的远程传输功能，各部件生产厂家可以辅助对故障作出判断，保证故障判断的结果更加准确。

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。

Claims (7)

1.一种基于物联网的井下设备***，其特征在于，所述***包括：

振动采集单元，所述振动采集单元包括多个传感器、采集器以及数据交换机；多个所述传感器与采集器电连接，所述采集器与所述数据交换机电连接；

操作服务器以及Web服务器，所述操作服务器以及所述Web服务器分别与所述数据交换机可通信相连；所述操作服务器以及所述Web服务器均接入以太网，所述Web服务器与各生产厂家的服务器实现可通信相连；

其中，多个所述传感器安装于提升机易振动部件检测点处，所述提升机包括电动机、联轴器、轴承、滚筒、制动器、上天轮以及下天轮，多个所述传感器包括多个转速传感器以及多个加速度传感器；所述采集器用于通过多个所述传感器获得提升机易振动部件的振动监测数据；所述数据交换机用于将所述振动监测数据转换后传输给所述操作服务器以及所述Web服务器；所述Web服务器用于将所述振动监测数据传输给所述各生产厂家的服务器并接收所述各生产厂家的服务器返回的故障分析信息。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的井下设备***，其特征在于，所述各生产厂家的服务器包括机械部件厂家服务器、电气厂家服务器、液压厂家服务器。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的井下设备***，其特征在于，所述检测点包括电动机垂直检测点、电动机侧轴承垂直检测点、电动机侧轴承水平检测点、电动机侧轴承轴向检测点、滚筒侧轴承垂直检测点、滚筒侧轴承水平检测点、滚筒侧轴承轴向检测点、联轴器检测点、上天轮轴承垂直左检测点、上天轮轴承垂直右检测点、下天轮轴承垂直左检测点以及下天轮轴承垂直右检测点；其中，所述电动机垂直检测点、电动机侧轴承垂直检测点、电动机侧轴承水平检测点、电动机侧轴承轴向检测点、滚筒侧轴承垂直检测点、滚筒侧轴承水平检测点、滚筒侧轴承轴向检测点、联轴器检测点均用于设置转速传感器，所述上天轮轴承垂直左检测点、上天轮轴承垂直右检测点、下天轮轴承垂直左检测点以及下天轮轴承垂直右检测点均用于设置加速度传感器。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的井下设备***，其特征在于，所述转速传感器包括低频振动传感器以及激光健相传感器；所述电动机垂直检测点、电动机侧轴承垂直检测点、电动机侧轴承水平检测点、电动机侧轴承轴向检测点、滚筒侧轴承垂直检测点、滚筒侧轴承水平检测点、滚筒侧轴承轴向检测点均用于设置所述低频振动传感器，所述联轴器检测点用于设置激光健相传感器。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的井下设备***，其特征在于，所述低频振动传感器为0.4～0.6赫兹频率的低频振动传感器。

6.根据权利要求1所述的基于物联网的井下设备***，其特征在于，所述提升机包括主提升机以及副提升机；所述主提升机以及副提升机各自包含的传感器分别与独立的采集器相连。

7.根据权利要求1所述的基于物联网的井下设备***，其特征在于，所述采集器为32通道采集器。

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