洗煤厂振动筛板工况监测系统的研发与应用_陈德伟.pdf
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1、 收稿日期:第一作者:陈德伟()男,硕士,山东济南商河人,研究方向为电力系统及其自动化。:洗煤厂振动筛板工况监测系统的研发与应用陈德伟,孟祥忠,战仕发(青岛科技大学 自动化与电子工程学院,山东 青岛;山东能源集团西北矿业有限公司亭南煤矿,山东 济宁)摘要:目前,洗煤厂进行煤炭的大小颗粒分拣使用的是筛分机带动筛板振动的方式,因此振动筛板的掉落将会严重影响洗煤效率,目前洗煤厂主要采用人工巡检方式检查振动筛板是否掉落,这种巡检方式易出现漏检、报错等问题,巡检人员劳动强度较大,无法实时监测振动筛板的工况,针对以上情况,该文融合智能传感器技术、无线通讯技术、大型数据库开发技术等先进技术研制出“洗煤厂振动
2、筛板工况监测系统”,系统通过无线智能传感器模块采集振动筛板的振动信号,振动筛板故障诊断专家子系统通过对振动信号分析进行故障诊断,实现了对振动筛板工况的实时监控。关键词:振动筛板;无线通讯技术;无线智能传感器;故障诊断中图分类号:文章编号:()文献标识码:,(,):,:;引言洗煤是煤炭深加工中一个必不可少的工序,从矿井中直接开采出来煤炭原煤混入了许多杂质,且包含不同品质的煤炭。洗煤厂进行煤炭的大小颗粒分拣使用的是筛分机带动筛板振动的方式。在实际的工作运行中,可能会存在对洗煤效率有诸多影响的因素,比如筛板在振动时因边缘老化或磨损掉落,筛板网面磨损严重未及时发现等,其中对生产影响最大的为筛板掉落,将
3、会导致大量未经筛选的原煤与经过筛选的煤炭混合,降低煤炭筛选品质。该文针对洗煤厂现存的这些问题研制“洗煤厂振动筛板工况监测系统”,目的是对振动筛板的工况进行实时监测,若监测到筛板有掉落的风险,会将报警信 年第 期 工业仪表与自动化装置息显示在上位机页面上,再有工作人员到现场进行查验;若监测到筛板掉落,则会使筛分机停机,防止混淆待筛选煤和已筛选煤。系统构成洗煤厂振动筛板工况监测系统结构如图 所示。整个系统可分为数据采集与传输层、数据处理层和远程监控层。数据采集与传输层主要由无线智能传感器节点、以太网模块和无线基站组成,可以同时监测振动筛板在三轴上的振动信号。数据处理层由通信中继模块、微型处理器和嵌
4、入式触摸屏组成,通信中继模块接收数据采集与传输层采集的信号并由微型处理器对信号进行分析处理,最终将振动筛版的信息显示在嵌入式触摸屏。远程监控层是放置于调度中心的监控主机,值班人员不仅可以通过现场的嵌入式触摸屏获取振动筛板的工况信息,还可以实现在调度中心远程监控。无线振动传感器与无线基站之间采用无线通信,最大通信距离达 ,通过以太网 交换机将监测数据显示与 触摸屏上,无线基站通过自带的网络模块接入地面工业以太网,调度中心的监控主机通过设置对应的 可以实现与无线基站的通信。图 系统结构图 系统设计 无线智能传感器模块设计 硬件设计由于振动筛板排列紧密、边框较窄等特点,无法在传感器节点与无线采集卡之
5、间采用有线传输方式,该文设计一款无线智能传感器模块来对振动筛板的工况进行监测,其结构图如图 所示,包括:运动传感器芯片、低功耗微处理器模以及低功耗通信模块。图 无线传感器模块结构图 振动筛板的故障特征主要以振动参数为主,振动信号对振动筛板的故障状态进行提前预警,因此选用 芯的运动传感器芯片,它具有 轴 陀螺仪和 轴 加速度计,能够很好的监测振动筛板的工况。由于需要无线智能传感器模块需要长时间工作,所以用到低功耗微处理器,对收集数据进行记录,该低功耗微处理器 封装、表面安装、具有 引脚 位 核心微控制器。低功耗通信模块是采用 无线通信技术,能够以较低功耗实现长距离信号传输和大范围覆盖,一个 网关
6、可连接成千上万个节点 ,通过配合相应的无线基站,最大通信距离可达 。软件设计在对微处理器设置定时唤醒,实现数据采集,通过对采集的数据,计算时频特征量、更新自适应门限,当到达设定时间,将数据传输到上位机,其流程如图 所示。图 软件流程图 将无线智能传感器模块放置于振动筛板上,通工业仪表与自动化装置 年第 期过测试模块,将无线智能传感器模块收集的数据传输到 卡上,再将数据传到上位机。在上位机的 上针对读取的数据调用()函数进行频域分析,然后调用()函数绘制图形,如图 所示。而无线智能传感器模块界自身提供的时域数据可直接调用()函数,如图 所示。图 无线智能传感器频谱图图 无线智能传感器时域图 图
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