矿用往复式空压机远程监测预警及性能测定系统的研发

摘要

往复式空压机是矿用空压机的主要类型，是煤矿生产所需要的主要动力之一，担负着全矿井风动机械和主井卸煤机械等的动力供给任务，其设备规模大，价格昂贵，一旦发生故障，不仅造成巨大的经济损失还给煤矿安全生产带来巨大隐患。此外，往复式空压机结构复杂，激励源较多，各信号之间的叠加和耦合导致其故障诊断比较复杂。另一方面，往复式空压机状态监测和诊断以及技术性能测定的现状仍然是自动化程度低，工作环境差，效率低。为此，很有必要建立一套往复式空压机运行状态监测预警和在线技术性能测定系统，以确保空压机安全、可靠、经济地运行。 本文在对往复式空压机监测现状和故障机理及故障分类深入调查和研究的基础上，应用计算机监控技术、工业以太网技术和支持向量机智能故障诊断技术等，确定了矿用往复式空压机远程监测预警系统的模型，即系统硬件平台、监测预警系统软件平台、故障诊断系统软件平台和性能测定系统软件平台。系统采用基于工业以太网的环形网络结构，建立了完整的数据采集系统，将往复式空压机的运行状态参数集中采集，通过网络传输至监测预警中心，实现了往复式空压机运行的远程实时状态监测；为了实现往复式空压机故障隐患的预警功能，提出了基于支持向量机的往复式空压机故障诊断方法，即以空压机的振动信号为分析对象，利用AR特征分析模型和支持向量机理论构建了故障诊断模型；在监测系统所构建的硬件基础上，通过采集空压机的运行参数，并将这些参数存入指定数据库，利用KingView组态软件开发了往复式空压机技术性能测定软件，通过软件的数据处理和测定结果分析，完成对往复式空压机的技术性能测定。 系统于2008年11月运行至今状态良好，性能稳定，达到了对矿用往复式空压机的远程状态监测、故障预警和技术性能测定的预期功能，为往复式空压机安全、可靠、高效运行提供了保障。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.1.1课题的背景

1.1.2研究意义

1.2相关技术国内外研究现状

1.2.1 往复式空压机状态监测的研究现状

1.2.2往复式空压机故障诊断研究现状

1.2.3支持向量机理论的产生和发展

1.2.4往复式空压机技术性能测定的研究现状

1.3本课题的主要研究内容

第2章系统总体设计

2.1 往复式空压机的基本结构和工作原理

2.1.1往复式空压机的基本结构

2.1.2往复式空压机的工作原理

2.2往复式空压机常见故障及机理

2.2.1热力学性能故障及机理

2.2.2机械性能故障及机理

2.3系统的总体功能和结构

2.3.1系统的功能

2.3.2系统的结构及原理

2.4系统设计方案的关键技术

2.4.1 数据的实时采集

2.4.2数据的远程传输

2.4.3故障特征的提取

2.4.4故障诊断技术

2.5本章小结

第3章系统硬件平台设计

3.1 系统通讯功能的实现

3.1.1工业以太网技术

3.1.2组网设备及方案

3.2数据采集系统设计

3.2.1传感器的选择和安装

3.2.2 I／O模块的选择

3.2.3数据采集系统方案

3.3本章小结

第4章状态监测预警系统软件设计

4.1组态软件简介

4.1.1 组态软件的发展

4.1.2主要组态软件产品介绍

4.2 Kingview组态软件

4.3状态监测预警软件的开发

4.3.1数据的采集

4.3.2数据的处理

4.3.3往复式空压机的运行仿真

4.3.4状态监测软件的界面及功能

4.4本章小结

第5章故障诊断系统的研发

5.1 故障诊断信号及特征选取

5.1.1采集信号的选取

5.1.2信号的分析和特征选取

5.2故障诊断软件原理及组成

5.2.1 SVM理论简介

5.2.2 SVM方法介绍

5.2.3故障诊断软件的组成

5.3故障诊断软件的设计

5.3.1 数据采集和特征提取模块设计

5.3.2支持向量机诊断模块设计

5.3.3程序设计流程

5.4故障诊断软件的界面及功能

5.5故障诊断的实验研究

5.6本章小结

第6章技术性能测定系统的开发

6.1 技术性能测定系统的构成及功能

6.2技术性能测定软件开发

6.2.1数据采集模块的实现

6.2.2技术性能测定项目及算法

6.3技术性能测定软件的界面及功能

6.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢