CN106066621A - 一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法 - Google Patents

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张小康
翟宇
程晓涵
汪爱明
张旭平
马丽芳
白建民
郑斌斌
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明属于煤矿水泵技术领域，尤其涉及一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法。首先对煤矿中央泵房水泵机械性能进行分析，然后将水泵关键工况参数传入远程预知维护决策中心，进行数据分析，远程预知维护决策中心将通过已有的数据模型，给出水泵目前的机械性能工况评价和维护建议以及维护的时间。远程预知维护决策中心包括实时工况模块、故障模拟模块、预知维护决策模块及日常维护基本信息模块。

Description

一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法
技术领域
本发明属于煤矿水泵技术领域，尤其涉及一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法。
背景技术
我国煤炭行业的发展非常迅速，对于矿山的安全生产以及经济效益的提高，矿山机电设备的健康运行至关重要，因此对煤矿水泵设备的维护和管理，就提出了更大的挑战。现行煤矿水泵设备的维修制度基本是计划维修制度，分为日常维修(小修)、一般维修(中修)和大修。小修、中修所需费用纳入生产成本，大修费用由设备大修资金中只出。检修计划纳入企业计划，这就会造成不管是否需要，都要按计划对设备进行检修。这样，在目前煤矿企业维修资金比较充裕的情况下，可能会出现许多过剩维修，而当煤矿亏损，维修资金极为有限时，则出现不足维修。事实证明，以时间为基础的计划维修，约有三分之一的工作量是由于时机不准而产生无效维修，有些在没有达到规定的维修时间之前发生了故障，使得设备带病运行，既浪费了维修力量，又影响了安全生产。目前，煤矿机电安全质量标准化标准规定：“全矿机电设备综合完好率90％以上，大型在用固定设备台台完好”。
煤矿水泵的作用就是及时把矿井涌水排到地面，保证井下人员的安全和生产的正常进行。由于排水设备功率大、耗电多，且长期运行在机器恶劣的环境中，因此对水泵进行安全性能的监测，保证其高效可靠运行，对降低生产成本、提高效益、保证井下人员的安全具有重要意义。目前，水泵的维护采用严格的定期检修制度，但是由于工况的不稳定性，使得水泵的定期停机检修并不能保证及时的排除水泵可能存在的故障隐患。而定期的检修难免会出现“欠维护”所造成的安全隐患，以及“过维护”所造成的人力和物质资源的浪费。
作为矿用大型固定设备的水泵，其运行的安全和稳定关乎煤矿安全生产的大局。而目前煤炭行业乃至整个机械制造生产行业的大型设备，仍是采用传统的定期维护、定期检修以及门限式故障报警和故障事后维修的模式。先进的检测设备功能集中在对设备的工况监测和故障报警。但机械设备的运转，尤其是关键设备，其安全稳定无故障运行是最终的目标，因此传统的维护模式无法在根本上提前将故障消灭在萌芽状态并使得机械设备始终工作在最佳性能点。
发明内容
针对目前水泵维护和故障诊断存在的不足，本发明提出一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法，对水泵各项工况参数进行监测并进入决策系统进行处理，改变以往的水泵被动维护、定期维护、故障事后诊断和处理的模式。建立水泵主动维护和应需式维护，事前预知性地进行检修和维护，从而保证水泵处于近零故障性能下的运行。
一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法，主要包括首先对煤矿中央泵房水泵机械性能进行分析，然后将水泵关键工况参数传入远程预知维护决策中心，进行数据分析，远程预知维护决策中心将通过已有的数据模型，给出水泵目前的机械性能工况评价和维护建议以及维护的时间。
远程预知维护决策中心包括实时工况模块、故障模拟模块、预知维护决策模块及日常维护基本信息模块；
实时工况模块主要由现场监测信号采集子站、网络传输平台、矿井监控中心、远程数据库、远程服务器组成；现场监测信号采集子站与矿井监控中心使用矿井环网通信，矿井监控中心接受来自现场监测信号采集子站采集的参数信息，并通过无线网络或有线光缆与预知维护决策模块联网，预知维护决策模块通过与矿井监控终端的通信获取水泵监控数据，并进行分析存入远程数据库，同时预知维护决策模块将获取的水泵监控数据与故障模拟模块中数据进行分析比较，对水泵给出评价和维护建议或者诊断结果，并以报表的形式通过网络传输平台传送到矿井监控中心。
矿井监控中心具有多块现实平台，可以与中央泵房同步显示水泵运行参数，并提供历史数据查询，能在运行参数异常时发出警报，避免了原先人工观察数据存在的疏漏。
现场监测信号采集子站对水泵的重要工况参数进行实时采集，并进行就地显示，主要监测水泵的振动、温度、压力、流量、水仓水位及电机电参数；振动传感器分别布置于水泵电机前轴、电机后轴、轴承前轴、轴承后轴及水泵轴向，振动传感器为振动加速度传感器，频率范围为1-10000HZ；温度传感器监测轴承及绕组温度；水仓水位传感器分别监测内水仓水位和外水仓水位。
故障模拟模块通过采用理论分析与计算机模拟相结合来模拟水泵关键部位的典型故障，对产生的模拟故障信号进行分析后，得到故障特征值存入故障模拟模块的故障模拟数据库，以用于水泵状态的识别。
日常维护基本信息模块包括设备基本信息子模块和设备维护管理子模块，两个子模块分别与预知维护决策模块网络连接以便于随时调用各设备基本信息和维护信息，为水泵的下一步预判维护及远程控制提供参数；并且实现了对中央泵房所有设备有效信息数据的信息化管理。
本发明的一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法，取得了如下显著的技术效果：
(1)建立中央泵房水泵在线监测系统，并通过远程网络传输技术，将各项参数数据传入设备维护决策诊断系统，通过现在数字信号处理和先进的故障诊断技术，对设备的维护和诊断给出诊断结果和维护建议，可以在更好地保障水泵安全高效运行的前提下，降低设备运作成本、提高生产效率。
(2)为水泵的安全稳定运行提供了保障，其矿井监控中心可以及时提醒值守人员水泵的工况，做到规范维护，提前报警和预知，保障水泵正常运行。
(3)大大降低水泵故障后的损坏率和运行成本，具有较大的经济效益；可以在整个矿山的机电设备维护中进行应用，预计可以有效地减少维护成本，提高生产效能。
(4)减少了员工的劳动强度，改善员工的工作环境，提高了员工的技术素质。
具体实施方式
本发明的一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法，在某煤矿应用中取得了显著的效果，通过对某煤矿中央泵房设备的的机械结构进行分析，并且利用本发明的预判维护及远程控制方法，得到了中央泵房水泵的故障报告及维修建议。
电机轴承振动及电机轴承温度同时大于设定阈值11.2时，分析故障原因为：轴承疲劳磨损，维修建议为：提醒运行人员电机轴承箱有可能发生疲劳损坏，出现了脱皮、锈蚀麻坑、内圈与轴配合间隙增大等，建议对该轴承进行重点检查。
电机轴承温度大于设定阈值50时，分析故障原因为：润滑冷却系统问题，维修建议为：提醒运行人员检查润滑系统和冷却系统。(1)检查轴承箱是否漏油；(2)检查加油是否恰当；应当按照定期工作的要求给轴承箱加油。润滑油油位保持在最高、最低刻线之间。注：轴承加油后有时也会出现温度高的情况，主要是加油过多。这时现象为温度持续不断上升，到达某点后(一般在比正常运行温度高10℃～15℃左右)就会维持不变，然后会逐渐下降。(3)检查压力平衡管，保持其与壳体内腔正常连通；(4)检查润滑油是否清洁；(5)确认不存在上述问题后再进一步仔细检查电机内部。
电机轴承振动大于设定阈值37时，分析故障原因为：连接问题，维修建议为：提醒运行人员电机振动异常，建议：检查水泵基础刚度和固定情况(基础刚度、地脚螺栓、机壳与支架、轴承底座等)
水泵轴承振动及水泵轴承温度同时大于设定阈值286时，分析故障原因为：提醒运行人员水泵轴承有可能发生疲劳损坏，出现了脱皮、锈蚀麻坑、内圈与轴配合间隙增大等，建议对该轴承进行重点检查。
建立中央泵房水泵在线监测系统，并通过远程网络传输技术，将各项参数数据传入设备维护决策诊断系统，通过现在数字信号处理和先进的故障诊断技术，对设备的维护和诊断给出诊断结果和维护建议，可以在更好地保障水泵安全高效运行的前提下，降低设备运作成本、提高生产效率。

Claims (5)

1.一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法，其特征在于：首先对煤矿中央泵房水泵机械性能进行分析，然后将水泵关键工况参数传入远程预知维护决策中心，进行数据分析，远程预知维护决策中心将通过已有的数据模型，给出水泵目前的机械性能工况评价和维护建议以及维护的时间。
远程预知维护决策中心包括实时工况模块、故障模拟模块、预知维护决策模块及日常维护基本信息模块。
实时工况模块主要由现场监测信号采集子站、网络传输平台、矿井监控中心、远程数据库、远程服务器组成；现场监测信号采集子站与矿井监控中心使用矿井环网通信，矿井监控中心接受来自现场监测信号采集子站采集的参数信息，并通过无线网络或有线光缆与预知维护决策模块联网，预知维护决策模块通过与矿井监控终端的通信获取水泵监控数据，并进行分析存入远程数据库，同时预知维护决策模块将获取的水泵监控数据与故障模拟模块中数据进行分析比较，对水泵给出评价和维护建议或者诊断结果，并以报表的形式通过网络传输平台传送到矿井监控中心。
2.如权利要求1所述的一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法，其特征在于：矿井监控中心具有多块现实平台，可以与中央泵房同步显示水泵运行参数，并提供历史数据查询，能在运行参数异常时发出警报，避免了原先人工观察数据存在的疏漏。
3.如权利要求1所述的一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法，其特征在于：现场监测信号采集子站对水泵的重要工况参数进行实时采集，并进行就地显示，主要监测水泵的振动、温度、压力、流量、水仓水位及电机电参数；振动传感器分别布置于水泵电机前轴、电机后轴、轴承前轴、轴承后轴及水泵轴向，振动传感器为振动加速度传感器，频率范围为1-10000HZ；温度传感器监测轴承及绕组温度；水仓水位传感器分别监测内水仓水位和外水仓水位。
4.如权利要求1所述的一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法，其特征在于：故障模拟模块通过采用理论分析与计算机模拟相结合来模拟水泵关键部位的典型故障，对产生的模拟故障信号进行分析后，得到故障特征值存入故障模拟模块的故障模拟数据库，以用于水泵状态的识别。
5.如权利要求1所述的一种煤矿中央泵房水泵的预判维护及远程控制方法，其特征在于：日常维护基本信息模块包括设备基本信息子模块和设备维护管理子模块，两个子模块分别与预知维护决策模块网络连接以便于随时调用各设备基本信息和维护信息，为水泵的下一步预判维护及远程控制提供参数；并且实现了对中央泵房所有设备有效信息数据的信息化管理。
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