[实用新型]基于嵌入式数据采集系统的矿用风机机械故障诊断装置

说明书

（一）技术领域：

本实用新型涉及机械故障诊断装置，具体为一种基于嵌入式数据采集系统的矿用风机机械故障诊断装置。

（二）背景技术：

煤矿（通）风机是煤矿安全生产的重要设备之一，它每天24小时不停运转，担负着向井下输送新鲜空气、排除粉尘等污浊气流的重任。一旦煤矿通风机运行出现故障，导致井下瓦斯浓度上升至一定程度，进而造成煤矿瓦斯爆炸，危及矿工生命安全，影响煤矿的安全生产。因此对煤矿风机的运行状况（特别是对风机轴承的工作状况）进行在线监测，是十分有必要的。

目前，机电系统运行状态监测与故障诊断系统采用单机式监测诊断系统、集中式监测诊断系统、基于网络的在线分布式监测诊断系统等，在大型机电装备和系统中发挥了重要的作用。然而，这些监测控制系统价格昂贵(譬如：大型汽轮发电机转子振动量监控装置价格高达百万元），而无法推广运用。

而嵌入式系统作为新近发展起来的工况监测方法，是将先进的计算机技术、半导体技术以及电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。其特点在于嵌入式系统通常是面向用户、面向产品、面向特定应用的。具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于整个系统设计趋于小型化。为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存贮于磁盘等载体中。由于嵌入式系统的运算速度和存储容量仍然存在一定程度的限制，另外，由于大部分嵌入式系统必须具有较高的实时性，因此对程序的质量，特别是可靠性，有着较高的要求。嵌入式系统所支持的开发工具易学、易用、可靠、高效，便于培养具有坚实专业知识基础的各个应用领域中的专家。

因此，基于嵌入式的关键技术研发和工业应用领域十分广阔。

（三）实用新型内容：

本实用新型设计出一种基于嵌入式系统的矿用风机机械故障诊断装置，其设计目的在于能够高效、可靠地解决矿用风机机械故障诊断问题。

本实用新型基于嵌入式数据采集系统的矿用风机机械故障诊断装置的技术方案包括本质安全型传感器、嵌入式数据采集系统和故障判断系统，所述本质安全型传感器包括本质安全型加速度传感器、本质安全型温度传感器和本质安全型转速传感器，所述故障诊系统块包括在线监测模块、故障诊断模块、报警维修模块和数据存储模块，所述本质安全型加速度传感器、本质安全型温度传感器和本质安全型转速传感器通过线路分别接入嵌入式数据采集系统的输入接口，所述嵌入式数据采集系统的输出接口通过线路分别连接在线监测模块、故障诊断模块、报警维修模块和数据存储模块。

本实用新型通过设定风机的各个故障特征频谱及特征参数，将其存储于嵌入式数据采集系统的存储器中，用于匹配通过本质安全型传感器实时监测获得电机主轴、轴承振动信号特征及轴承温度，进行综合决策，给出是否具有故障及其严重程度的判断，并给出维修的指导意见。

所述本质安全型加速度传感器安装于风机电机两端轴承的外壳上，通过电机轴承和轴的振动情况，对轴承的磨损程度和风机叶轮的运行状况进行实时监测。

所述本质安全型轴承温度传感器的接线盒安装在电机的适当位置，传感器的感温元件探头插入电机轴承附近的螺孔或钻孔中并固定，以获取轴承的工作温度。

所述本质安全型转速传感器安装于风机电机外壳上，对电机转速进行实时测量。

所述嵌入式数据采集系统设有输入设定风机各种机械故障临界参数的按键，将采集到的信号和预设的参数进行比较，超出临界状态发出声光报警；所述嵌入式数据采集系统的输出接口采用外接RS485接口；嵌入式数据采集系统设于风机操作间。

所述输出接口还包括工业以太网口，所述嵌入式数据采集系统通过工业以太网口的线路分别接入煤矿调度室和厂家服务器，一旦发生疑难故障，便于调度员和厂家进行远程技术指导；所述在线监测模块、故障诊断模块、报警维修模块和数据存储模块设于煤矿控制室。

所述在线监测模块将嵌入式数据采集系统采集到的数据以波形图标的形式呈现。

所述故障诊断模块采用FFT分析、共振解调、小波包络等方法获取有用的风机故障信息，与典型故障进行匹配分析，判断轴承温度、轴承损伤类型及程度，风机叶轮及叶片等的运行状况。

所述报警维修模块中预设各个参数的临界值，当某项指标超过风机工作的正常指标时发出报警信号，并给出维修指导建议。