论文摘要
本课题是“十一五”国家科技支撑计划项目“矿井通风及供电系统安全状态监测及故障诊断预警系统的研究”（No:2007BAK29B05）的一个重要子课题,是针对目前我国矿井主通风机电动机绝缘故障频发、绝缘状态监测可靠性差、诊断功能不完善而提出的。矿井主通风机是矿井生产中的重要设备,担负着向矿井井下更换新鲜空气、排出有害气体、冲淡并排出井下的毒性、窒息性、爆炸性气体和粉尘,保障矿井安全生产的重任,有着“矿井肺脏”之称。矿井主通风机电动机是矿井通风系统的“心脏”,其能否安全运行,将直接影响到煤矿系统的安全和稳定。矿井主通风机电动机的绝缘材料由于长期在高温和潮湿的恶劣环境下,承受着巨大的机械应力,极易发生绝缘故障。因此,对矿井主通风机电动机的主绝缘系统进行状态监测,发现早期的绝缘故障与缺陷,评估定子绝缘的老化程度,对潜在的绝缘故障进行诊断、预警,及时掌握矿井主通风机电动机的运行状态,准确了解矿井主通风机电动机的健康状况,最大限度地消除故障隐患,提高主通风机电动机运行的可靠性和安全性,对矿井的安全、经济生产起着至关重要的作用。本文对矿井主通风机电动机的绝缘故障机理进行分析,通过分析电动机绝缘老化状态中绝缘故障的产生原因和演变过程,选择能反映绝缘状态监测的特征参量,确定了矿井主通风机电动机绝缘状态监测及故障诊断系统总体构架。设计了状态监测与故障诊断系统部分信号采集硬件电路,包括绝缘电阻信号采集电路、温度信号采集电路、局部放电信号协处理电路,调试了系统全部硬件电路,改进了部分硬件电路（同步信号发生电路、温度信号采集电路）,完成了硬件电路的系统性能测试和工业现场安装与调试。编写了基于C8051F020单片机为核心的下位机应用软件,实现了对矿井主通风机电动机绝缘电阻、温度、局部放电、工频电压等信号的有效采集、存储和处理,并将采集到的信号传送至上位机进行数据分析、处理的功能。对比常用信息融合故障诊断方法,针对绝缘状态监测及故障诊断系统的实际情况,确定了适合本系统的矿井主通风机电动机绝缘故障诊断方法,建立了故障诊断模型,并进行了故障诊断系统算例分析。分析结果表明：绝缘故障诊断方法可行、有效,诊断结果准确、可靠。根据故障诊断系统的整体要求,结合硬件电路特点,确立了故障预警应用软件的结构和方案：以LabVIEW作为故障预警软件的开发平台,采用两级数据融合方法设计了绝缘故障诊断预警程序,第一级采用算术平均值与分批估计理论结合方法、第二级采用D-S证据理论与模糊理论结合的方法,实现了矿井主通风机电动机故障预警功能。在高压试验室搭建系统实验平台,对矿井主通风机电动机状态监测及故障诊断系统各单元进行硬件、软件调试之后进行整机联调,最后在晋煤集团寺河矿二号井进行了现场工业性试验。试验结果表明：系统整体结构合理,硬件电路精度高、抗干扰性强；下位机软件区域分配合理、方便扩展、运行快速可靠；状态监测数据实时准确、诊断预警结果真实可靠；整个系统运行稳定,各项指标均达到了设计的要求,能够满足现代煤矿状态监测的需求。
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标签：矿井主通风机电动机论文; 定子绝缘论文; 状态监测论文; 故障诊断论文;