论文摘要
本文是山西省“晋城煤业集团重大科技攻关项目——+350东区矿井中央泵房主排水系统”改造工程的重要组成部分,是针对目前我国矿井主排水装置故障频发、状态监测可靠性差、故障诊断不完善等问题提出的。矿井主排水系统是煤矿安全生产系统的一个重要组成部分,其能否正常运行直接影响着整个矿井生产的安全,煤矿水灾是矿井五大灾害之一,矿井排水系统是降低水灾发生概率的主要措施。因此,确保矿井排水系统工作可靠非常重要。但目前我国多数矿井主排水系统自动化程度低,井下排水仍以人工手动控制为主,矿井主排水装置故障的判断仍依赖于人工经验,导致状态参数采集实时性差、系统应急能力差、缺少在线监测及故障诊断功能,增加了故障发生的可能性,从而制约矿井的安全生产。因此,本文在矿井主排水监控系统的基础上开发了一套矿井主排水装置状态监测及故障诊断软件系统,由上位机完成基于LabVIEW的在线监测及故障诊断功能。通过查阅大量与课题相关的文献,对目前矿井主排水系统的使用情况进行了实地调研,确定了状态监测及故障诊断软件系统的结构和功能。主要研究内容如下：分析了矿井主排水装置常见的故障及故障机理,确定了能够全面反映矿井主排水装置状态的目标参量,确定了状态监测及故障诊断的总体构架。研究了信号处理技术及故障诊断技术,结合本系统的故障诊断要求,确定了矿井主排水装置状态监测及故障诊断技术开发方案：利用时域分析、频域分析技术,分析了采集的温度、压力、流量、液位等参量,提取了振动信号中的故障特征频率,采用BP神经网络对矿井主排水装置进行故障诊断。根据诊断系统的整体要求并结合硬件特点,确定了软件的整体结构和技术方案：以LabVIEW作为本系统的软件开发平台,采用模块化的编程方法,设计了状态参量采集程序、数据处理程序、频谱分析程序、数据存储与查询程序、故障诊断程序及人机界面程序,实现对矿井主排水装置的状态监测及故障诊断。在实验室搭建了实验平台,在故障电动机上安装了相应的传感器,通过矿井主排水自动化监控系统的PLC控制柜采集了实验数据,对系统的状态监测及故障诊断进行了软件调试,优化了上位机软件。实验表明,系统运行稳定,数据采集实时、准确,诊断结果可靠,整个系统运行稳定,各项指标均达到设计要求。
论文目录
摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 课题研究的背景和意义1.2 故障诊断技术国内外发展概况1.2.1 国外设备故障诊断技术发展概况1.2.2 国内设备故障诊断技术发展概况1.3 本文研究目标及研究内容第二章 矿井主排水装置故障机理分析及故障特征量研究2.1 矿井主排水装置常见故障及机理分析2.1.1 水泵轴承故障2.1.2 转子不平衡2.1.3 转子不对中2.1.4 基础松动2.1.5 叶轮与转轴之间配合不当2.1.6 水泵过热2.1.7 水泵不出水2.1.8 水泵汽蚀2.1.9 排水管道漏水2.1.10 电磁阀故障2.2 矿井主排水装置敏感参数及特征参量2.3 矿井主排水装置状态监测及故障诊断系统方案2.3.1 研究对象2.3.2 总体结构2.3.3 上位机软件结构2.4 本章小结第三章 矿井主排水装置状态监测及故障诊断系统硬件结构3.1 信号采集系统硬件结构3.2 PLC模块3.3 信号采集传感器3.3.1 振动传感器3.3.2 温度传感器3.3.3 液位传感器3.3.4 流量传感器3.3.5 压力传感器3.4 本章小结第四章 矿井主排水装置故障诊断方法的研究4.1 时域分析4.2 频域分析4.2.1 傅里叶变换4.2.2 功率谱密度4.2.3 倒频谱分析4.2.4 包络谱分析4.2.5 小波分析4.3 人工神经网络4.3.1 人工神经网络的典型模型4.3.2 BP网络4.3.3 BP神经网络训练的具体步骤4.4 本章小结第五章 矿井主排水装置状态监测及故障诊断软件系统设计5.1 LabVIEW的基本概念5.1.1 LabVIEW的基本构成5.1.2 LabVIEW的特点5.2 系统软件整体设计5.2.1 软件功能5.2.2 软件结构5.3 数据采集模块5.4 数据处理模块5.5 频谱分析模块5.6 数据存储、查询模块5.6.1 SQL Sever数据库与LabVIEW连接5.6.2 数据表的创建5.6.3 数据存储5.6.4 数据查询5.7 故障诊断模块5.7.1 特征值的计算5.7.2 BP神经网络程序5.8 人机界面模块5.9 本章小结第六章 实验与调试6.1 状态参量采集及处理程序的调试6.2 故障分析6.3 电机轴承故障实验6.4 本章小结第七章 研究结论及展望7.1 研究结论7.2 工作展望参考文献致谢作者在攻读硕士学位期间的研究成果
相关论文文献
标签：矿井主排水系统论文; 状态监测论文; 故障诊断论文;
