滚筒采煤机摇臂断轴故障在线识别方法技术

本发明专利技术涉及一种滚筒采煤机摇臂断轴故障在线识别方法，包括获取采煤机截割电机的实时三相电流和采煤机的实时牵引速度数据，进行时钟同步，获得与三相电流及牵引速同步的采样时间计数；以固定时间步距实时且同步计算截割电机的实时三相电流有效值及其变化率以及牵引速度的变化率；依据三相电流及三相电流有效值的变化率，判断此时截割电机是否处于电流跌落状态；当判定截割电机处于电流跌落状态时，再结合牵引速度的变化率进行判断，如果进一步排除了能导致电流跌落状态的非断轴故障，则判定为发生了摇臂断轴故障。本发明专利技术能利用现有的截割电机电流和牵引速度实时监测条件，在不增加硬件装置的情况下高效、准确地识别出断轴故障。障。障。

On-line identification method of broken shaft fault of drum shearer rocker arm

【技术实现步骤摘要】
滚筒采煤机摇臂断轴故障在线识别方法


[0001]本专利技术涉及一种采煤机摇臂故障诊断方法，特别是采煤机摇臂齿轮箱断轴故障识别方法。

技术介绍

[0002]采煤机作为现代化矿井安全、高效生产的主要机械设备，其可靠性直接影响着整个采煤面的正常工作，特别是在自动化工作面，设备的可靠安全工作是确保工作面减员增效的关键指标。
[0003]摇臂是采煤机割煤工作时的主要动力传动部件，所处的截割部消耗功率占整个采煤机功率的80％
‑
90％。据统计，某现代化亿吨矿区近年来采煤机截割部摇臂故障占采煤机故障率平均为34.2％，其中摇臂传动系统故障占所有摇臂故障的80％以上。
[0004]煤矿生产企业针对采煤机传动系统故障的诊断方法主要是通过定期提取齿轮箱润滑油，通过铁谱分析，判断齿轮箱工作状态趋势，属于滞后诊断。部分矿井通过增配油质检测，或振动检测传感设备对摇臂齿轮箱进行在线故障监测，但井下工况恶劣，增配的传感器装置安装在机身外，防护困难，很难实现长期可靠工作。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种滚筒采煤机摇臂断轴故障在线识别方法，利用现有的截割电机电流和牵引速度实时监测条件，在不增加硬件装置的情况下高效、准确地识别出断轴故障。
[0006]本专利技术的主要技术方案有：
[0007]一种滚筒采煤机摇臂断轴故障在线识别方法，包括如下步骤：
[0008]S101：获取采煤机截割电机的实时三相电流Icr、Ics、Ict和采煤机的实时牵引速度Vt；
>[0009]S102：进行时钟同步，获得与所述三相电流Icr、Ics、Ict及所述牵引速度Vt同步的采样时间计数tn；
[0010]S103：以固定时间步距
△
tn实时且同步计算截割电机的实时三相电流有效值Ic及其变化率
△
Ic/
△
tn以及所述牵引速度的变化率
△
Vt/
△
tn；
[0011]S104：依据所述三相电流Icr、Ics、Ict及所述三相电流有效值的变化率
△
Ic/
△
tn，判断此时截割电机是否处于电流跌落状态；
[0012]S105：当判定截割电机处于电流跌落状态时，再结合所述牵引速度的变化率
△
Vt/
△
tn如果进一步排除了能导致电流跌落状态的非断轴故障，则判定为发生了摇臂断轴故障。
[0013]优选以截割电机的供电周期作为所述固定时间步距
△
tn。
[0014]所述步骤S101中，通过布置在截割电机主回路上的三相电流传感器获取截割电机的实时三相电流Icr、Ics、Ict，采样率优选不低于500Hz。
[0015]所述步骤S101中，通过布置在牵引电机的转轴处的速度检测传感器，获取采煤机的实时牵引速度Vt，采样率优选大于或等于100Hz。
[0016]所述三相电流传感器可以采用三相电流互感器，所述速度检测传感器可以采用编码器。
[0017]所述步骤S102中，通过系统时钟信号，将所述三相电流Icr、Ics、Ict及所述牵引速度Vt这两组数据同步采样至数采模块中，通过所述数采模块中锁相环获得取样零点，以采集开始后的第一个取样零点做为计数基准零位。
[0018]所述步骤S104中，电流跌落状态的判断条件是所述三相电流有效值处于下降状态、连续多个分析周期内电流跌落幅值超过了跌落阈值，且截割电机自身未出现故障。
[0019]所述三相电流Icr、Ics、Ict的矢量和的绝对值在连续多个分析周期内小于所述截割电机的额定电流的0.04倍，表明截割电机自身未出现故障。
[0020]所述步骤S104中电流跌落状态的判断条件是连续多个分析周期内同时满足如下公式：
[0021](1)|Icr+Ics+Ict|＜0.04
×
Inom；
[0022](2)
[0023](3)
△
Ic/
△
tn＜0；
[0024]其中Inom为截割电机的额定电流，Id为所述跌落阈值，n为自然数。
[0025]所述跌落阈值Id优选取截割电机的空载电流Inlaod。
[0026]所述步骤S105中，当连续多个分析周期内同时满足如下公式时，则判定为发生了摇臂断轴故障：
[0027]△
Vt/
△
tn≥0；和Ic＜Inload。
[0028]本专利技术的有益效果是：
[0029]本专利技术的在线识别方法是基于采煤机截割电机电流及牵引速度信号进行的判断，这两种传感信号是采煤机的基础监控信号，无需增加多余的硬件装置，因此具有实施方便且识别率高的特点。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的断轴故障在线识别方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
[0031]如图1所示，本专利技术公开了一种滚筒采煤机摇臂断轴故障在线识别方法(可简称为断轴故障在线识别方法)，包括如下步骤：
[0032]S101：获取采煤机截割电机的实时三相电流Icr、Ics、Ict和采煤机的实时牵引速度Vt；
[0033]S102：进行时钟同步，获得与所述三相电流Icr、Ics、Ict及所述牵引速度Vt同步的采样时间计数tn；
[0034]S103：以固定时间步距
△
tn实时且同步计算截割电机的实时三相电流有效值Ic及其变化率
△
Ic/
△
tn以及所述牵引速度的变化率
△
Vt/
△
tn；
[0035]S104：依据所述三相电流Icr、Ics、Ict及所述三相电流有效值的变化率
△
Ic/
△
tn，判断此时截割电机是否处于电流跌落状态；
[0036]S105：当判定截割电机处于电流跌落状态时，再结合所述牵引速度的变化率
△
Vt/
△
tn作进一步判断，如果进一步排除了能导致电流跌落状态的非断轴故障，则判定为发生了摇臂断轴故障。
[0037]优选以截割电机的供电周期作为所述固定时间步距
△
tn，本实施例中所述固定时间步距
△
tn为20ms。
[0038]所述步骤S101中，通过布置在采煤机电控箱内的截割电机主回路上的三相电流传感器获取截割电机的实时三相电流Icr、Ics、Ict，采样率优选为不低于500Hz。所述三相电流传感器可以采用三相电流互感器。
[0039]所述步骤S101中，通过布置在牵引电机的转轴处的速度检测传感器，获取采煤机的实时牵引速度Vt，采样率大于或等于100Hz。所述速度检测传感器可以采用编码器。
[0040]所述步骤S102中，通过系统时钟信号，将所述三相电流Icr、Ics、Ict及所述牵引速度Vt这两组数据同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滚筒采煤机摇臂断轴故障在线识别方法，其特征在于：包括如下步骤：S101：获取采煤机截割电机的实时三相电流Icr、Ics、Ict和采煤机的实时牵引速度Vt；S102：进行时钟同步，获得与所述三相电流Icr、Ics、Ict及所述牵引速度Vt同步的采样时间计数tn；S103：以固定时间步距
△
tn实时且同步计算截割电机的实时三相电流有效值Ic及其变化率
△
Ic/
△
tn以及所述牵引速度的变化率
△
Vt/
△
tn；S104：依据所述三相电流Icr、Ics、Ict及所述三相电流有效值的变化率
△
Ic/
△
tn，判断此时截割电机是否处于电流跌落状态；S105：当判定截割电机处于电流跌落状态时，再结合所述牵引速度的变化率
△
Vt/
△
tn如果进一步排除了能导致电流跌落状态的非断轴故障，则判定为发生了摇臂断轴故障。2.如权利要求1所述的滚筒采煤机摇臂断轴故障在线识别方法，其特征在于：以截割电机的供电周期作为所述固定时间步距
△
tn。3.如权利要求2所述的滚筒采煤机摇臂断轴故障在线识别方法，其特征在于：所述步骤S101中，通过布置在截割电机主回路上的三相电流传感器获取截割电机的实时三相电流Icr、Ics、Ict，采样率不低于500Hz。4.如权利要求3所述的滚筒采煤机摇臂断轴故障在线识别方法，其特征在于：所述步骤S101中，通过布置在牵引电机的转轴处的速度检测传感器，获取采煤机的实时牵引速度Vt，采样率大于或等于100Hz。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄德玉，赵国瑞，刘博，刘宏睿，罗昆，郭岱，
申请(专利权)人：中煤科工集团上海有限公司中国煤炭科工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：