CN211190340U - 一种双齿辊破碎机状态监测与故障诊断*** - Google Patents
一种双齿辊破碎机状态监测与故障诊断*** Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型属于大型露天煤矿设备状态监测领域，具体技术方案为：一种双齿辊破碎机状态监测与故障诊断***，包括：位于***结构底层的传感器单元、位于***结构中间层的数据采集单元和位于***结构顶层的主控制器单元，传感器单元采集双齿辊破碎机关键部位的运行状态信息，并通过数据采集单元实现模数转换，再以工业以太网的通讯方式传输至主控制器单元，主控制器单元的控制模块为***人机界面，界面以表格、仪表、曲线的形式实时显示破碎机运行数据，并据此判断破碎机当前状态发出预警、报警；对破碎机关键部位的常见故障类型进行有效及时诊断；方便煤矿企业技术操作人员实时掌握破碎机的工作状态，实现优化能源管理。
Description
技术领域
本实用新型属于大型露天煤矿设备状态监测领域，具体涉及一种应用于双齿辊破碎机的状态监测与故障诊断***。
背景技术
大型露天煤矿开采已呈现出规模大型化、高度集中化、矿山智能化、工艺连续化和装备大型化的局面，自移式破碎站半连续工艺已成为大型露天煤矿开采的必然发展方向。自移式破碎站中的双齿辊破碎机作为开采工艺中的重要破碎设备，负责将开采物料破碎至规定尺寸。现有露天开采中，设备技术和使用管理上存在的经验不足问题将导致双齿辊破碎机故障率较高，而双齿辊破碎机机械结构复杂精密，各部分之间联系紧密，一个环节出现故障，将引起整个生产的中断，使全矿实际产量达不到设计产量，造成严重的经济损失。为使大型露天矿半连续开采高产、高效和可靠运行，提高煤矿企业的作业效率，对自移式破碎站中重要设备双齿辊破碎机的运行状态监测及诊断就显得尤为重要。
实用新型内容
为了能在双齿辊破碎机运行过程中直观可靠地监测其健康状况，有效地诊断其常见故障类型，本实用新型提供一种双齿辊破碎机状态监测与故障诊断***，通过表格、仪表、曲线的形式，实时监测并表征双齿辊破碎机润滑***、传动***以及机体本身轴承的工作情况，方便工作人员更直观地观察各监测量的变化趋势，实时监测破碎机的运行参数，一旦出现异常及时预警报警，若机器为故障状态，诊断其故障类型并给出故障说明。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种双齿辊破碎机状态监测与故障诊断***，该***包括：传感器单元，位于***结构的底层，用于实时采集获取双齿辊破碎机关键部位的关键数据；数据采集单元，用于连接***传感器单元与主控制器单元，实现数据的传输与模数转换；主控制器单元，位于***结构的顶层，用于实现对双齿辊破碎机关键数据的处理分析与存储记忆，完成设备的监测诊断。
其中传感器单元包括各类模拟传感器，数据采集单元包括电源模块和数据采集器模块，主控制器单元包括电源模块和控制模块。传感器单元采集到的双齿辊破碎机数据为模拟信号，经过数据采集单元转变为数字信号后再上传给主控制器单元，主控制器单元通过自身的控制模块处理分析数据以实现双齿辊破碎机的监测诊断。
在本实用新型实施例中，对于双齿辊破碎机的监测与诊断，通过在破碎机关键位置分布安装多个传感器来实时获取破碎机的关键数据，包括电压、电流、温度、压力、液位、转速和振动信号等，利用西门子S7-300 PLC与PCI数据采集卡转换传感器模拟信号为数字信号，并将数字信号传输至主控制器单元，存储于西门子WinCC软件默认的SQL Sever数据库中，同时利用WinCC建立监测画面对数据进行实时监测，利用MATLAB对数据进行及时分析处理得到诊断结果，MATLAB通过OPC的通信方式将处理结果送到WinCC监测画面进行显示说明。
本实用新型以双齿辊破碎机实际运行数据为基础，通过分布控制、实时处理并集中归档数据的方式，达到了设备状态监测及故障诊断的良好效果，解决了大型露天矿开采中双齿辊破碎机状态监测与故障诊断技术方案不够完善的问题。
本实用新型直接带来的和必然产生的优点与积极效果在于：传感器单元采集双齿辊破碎机关键部位的运行状态信息，并通过数据采集单元实现模数转换，再以工业以太网的通讯方式传输至主控制器单元，主控制器单元的控制模块为***人机界面，界面以表格、仪表、曲线的形式实时显示破碎机运行数据，并据此判断破碎机当前状态发出预警、报警；对破碎机关键部位的常见故障类型进行有效及时诊断；方便煤矿企业技术操作人员实时掌握破碎机的工作状态，实现优化能源管理。
附图说明
图1为本实用新型的***结构示意图。.
图2为图1中传感器单元的具体结构示意图。
图3为图1中数据采集单元的具体结构示意图。
图4为图1中主控制器单元的具体结构示意图。
图5为本实用新型的主控制器单元控制模块人机界面的具体功能结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，一种双齿辊破碎机状态监测与故障诊断***，该***包括传感器单元、数据采集单元和主控制器单元。
其中，传感器单元位于***结构的底层，如图2所示，该单元由各类传感器组成，包括霍尔传感器、温度传感器、压力传感器、液位传感器、转速传感器及加速度传感器等，用于采集可表征破碎机实时状态的电压、电流、温度、压力、转速及振动情况等具体模拟量数据。
具体地，上述模拟传感器安装于破碎机的各个关键部位，具体获取破碎机的实际运行数据变化，如电流电压数据、温度变化、齿辊旋转速度，及破碎机各部分振动情况等。
此处需要说明的是，***设置破碎机正常运行的具体参数范围，传感器单元上传的实时数据变化若超过或低于正常范围，则可以判定监测位置工作状态异常，***发出预警甚至报警，提醒技术人员对破碎机采取及时有效的故障处理措施。
数据采集单元，用于连接***传感器单元与主控制器单元，如图3所示，该单元包括电源模块和数据采集器模块，主要负责破碎机数据的传输与模数转换。传感器单元采集到的模拟量数据从数据采集单元的模拟输入口进入数据采集单元，该单元将数据由模拟量转换为数字量后，再从数字输出口输出，和传感器单元配合完成数据采集功能，并通过工业以太网的通讯方式，将数据传输至主控制器单元进行数据分析处理。
主控制器单元位于***结构的顶层，如图4所示，该单元主要包括电源模块和控制模块，控制模块作为主控制单元的核心部分，是以西门子WinCC为主，SQL Server和MATLAB为辅助开发的人机界面，SQL Sever本身集成于西门子WinCC中，作为WinCC默认的数据库存储***数据，MATLAB通过OPC的通讯方式连接WinCC，利用MATLAB的高级算法分析功能实现破碎机数据的故障诊断。该单元用于对双齿辊破碎机关键部位的实时运行数据归档存储并分析处理，同时根据机器实时运行参数判断破碎机工作状态是否正常，异常情况发出预警报警信号。
具体地，上述主控制器单元的控制模块，即***人机界面，如图5所示，界面包括状态监测、故障诊断、参数设置、报警记录以及历史记录等五部分，采用按钮形式分别选择对应功能界面。利用WinCC默认的SQL Sever数据库存储破碎机关键数据，采用WinCC过程值归档实现破碎机关键数据的存储查询。利用WinCC建立监测诊断画面，以表格、仪表及趋势曲线的形式实时显示破碎机的实际运行数据，并可对数据的局部趋势进行缩放查看；具体设定破碎机的预警报警值，实时监测破碎机的运行参数，一旦出现异常及时预警、报警；以红黄绿三种颜色变化表示破碎机的工作状态，红色代表故障报警，黄色代表故障预警，绿色代表正常工作。利用MATLAB软件对破碎机的关键数据进行故障诊断分析，识别双齿辊破碎机的常见故障类型，若机器正常工作，则显示正常；若机器处于故障状态，则给出故障类型及故障说明；MATLAB诊断结果通过OPC的通讯方式传给WinCC画面进行显示。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本实用新型范围内。
Claims (5)
1.一种双齿辊破碎机状态监测与故障诊断***，其特征在于，包括主控制器单元、数据采集单元和传感器单元；
所述传感器单元位于***结构的底层，用于实时采集获取双齿辊破碎机的运行状态数据；
所述数据采集单元置于***结构的中间层，用于连接传感器单元与主控制器单元，实现对传感器单元采集的运行状态数据现场监测与模数转换；
所述主控制器单元位于***结构的顶层，用于对双齿辊破碎的运行状态数据进行处理分析与存储记忆，完成设备的监测诊断。
2.根据权利要求1所述的一种双齿辊破碎机状态监测与故障诊断***，其特征在于，所述传感器单元包括：
霍尔传感器，用于采集可表征破碎机实时状态的电压数据和电流数据；
温度传感器，用于采集可表征破碎机实时状态的温度数据；
压力传感器，用于采集可表征破碎机实时状态的压力数据；
液位传感器，用于采集可表征破碎机实时状态的液位数据；
转速传感器，用于采集可表征破碎机实时状态的转速数据；
加速度传感器，用于采集可表征破碎机实时状态的加速度信息。
3.根据权利要求2所述的一种双齿辊破碎机状态监测与故障诊断***，其特征在于，所述数据采集单元由数据采集器模块和为数据采集器模块供电的内置电源模块组成。
4.根据权利要求3所述的一种双齿辊破碎机状态监测与故障诊断***，其特征在于，数据采集单元由西门子S7-300 PLC和PCI数据采集卡，西门子S7-300 PLC实现电压数据、电流数据、温度数据、压力数据、液位数据和转速数据的模数转换；PCI数据采集卡用于将加速度传感器输出的电压模拟信号转换为数字信号。
5.根据权利要求4所述的一种双齿辊破碎机状态监测与故障诊断***，其特征在于，所述主控制器单元为***上位机人机界面，包括主画面、状态监测按键、故障诊断按键、参数设置按键、报警记录按键和历史记录按键。
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| CN112090478A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-18 | 辽宁科技大学 | 一种基于线性回归破碎机故障诊断方法 |
| CN112633526A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-09 | 华能伊敏煤电有限责任公司 | 一种半连续***设备检修管理*** |
| CN115158734A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-10-11 | 苏州优斯登物联网科技有限公司 | 一种设备异常动作监测***及自动化设备 |
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