煤矿井下机电设备状态监测的重要性及应用分析范文

煤矿井下机电设备状态监测的重要性及应用分析范文

　　1煤矿井下机电设备状态监测的重要性

　　认识到机电设备状态监测的重要性对于更好地实施机电设备状态监测具有重要意义。机电设备状态监测的重要性主要体现在可以保证设备运行的安全性、延长设备的使用寿命及降低设备运行成本方面。下面将进行具体分析。

　　1.1保证设备运行的安全性

　　在煤矿井下恶劣的环境中，机电设备可能会发生各种故障。由于很多机电设备都属于重型设备或高压设备，发生故障时非常危险，很容易造成重大的安全事故。例如，煤矿线缆由于短路而自燃，很容易造成重大火灾事故[4-5]。因此，必须及时发现设备的故障。越早发现设备的故障，则故障造成的安全隐患越小。为了及时发现设备故障，必须对设备状态进行监测。现代化监测技术具有实时性，能对设备实现24h监测，一旦发现故障，则能立即自动发出警报，从而及时进行处理。一些监测系统能自动控制某些机电设备，这能最大程度上保证设备运行的安全性，例如在监测到设备内部出现短路故障时，保护器会发生动作，切断电源，保证设备运行的安全性。

　　1.2延长设备的使用寿命

　　设备在使用过程中会出现磨损，需要进行维护。合理维护可维持设备的性能，还有助于延长设备使用寿命。在进行维护时，需要选择合适的维护周期，即在一个合适的时间点进行维护。基于对设备运行状态的监测，分析设备性能的波动情况，进而确定最佳的维护时间。智能化算法的出现极大地简化了分析流程。井下使用的很多机电设备价格昂贵，只有使用的年限较长时，使用的成本才能收回。在井下机电设备使用过程中，电网谐波对设备正常使用具有较大的威胁。电网中存在高次谐波时电网电压会出现畸变（见图1），导致设备异常震动或发热，这会加剧机电设备内部某些元件的老化，非常不利于设备的正常使用。通过对设备运行电流波形的监测，一旦发现设备运行电流出现异常，则可立即进行处理，从而保证设备处于一个正常的运行状态。

　　1.3降低设备运行成本

　　电能是机电设备重要的动力，其质量对机电设备运行功率有十分重要的影响。功率因数是反映电能质量的一个非常重要的指标。功率因数较低时，无功功率较高，浪费了大量的电能。同时，无功功率过高还会导致电网电压线损增加，容易引起设备过载。通过对电气设备有功功率和无功功率的监测，有效控制无功功率，从而降低设备运行成本。

　　2基于物联网的井下机电设备状态监测的实现

　　2.1物联网的概念

　　物联网是随着信息技术发展起来的设备交互控制的一种方式，主要包括感、传、知和用四方面。总的来说，物联网可分为感知层、网络层及应用层，其中感知层处于最底层，是实现物联网的前提[6-8]。通常情况下，感知层主要由各种传感器组成，负责各种信息的采集；网络层是数据传输的平台，主要由无线网、以太网及局域网组成；应用层主要连接各种设备，即用户端，完成设备与设备、人与设备的相互沟通。物联网技术的原理如图2所示。为了能实现对物联网的高效应用，使用了RFID技术。该技术主要用于信号的无线传输，RFID模块可接收或发送特定频率的电磁场，从而快速实现信号的传输和交换。可以说，RFID技术是物联网的基石。传感器是感知物体状态的重要设备，它将物体的运行规律转换成一定的电信号，从而更好地表征物体的状态。传感器技术是物联网的基础技术，是物联网发展的重要内容。目前，已经有多重无线传输技术可作为信息传输的网络，主要为4G和5G技术。其中5G技术由于高容量、低延迟和抗干扰能力强的特点，已成为了物联网技术的重要内容。

　　2.2机电设备状态监测的实现

　　与其他行业相比，煤炭行业中物联网应用得比较缓慢，这是因为：a）物联网的应用需要对设备进行改造，而煤矿的很多设备比较老旧，改造起来相当困难；b）煤矿生产对安全性要求较高，很多信息化设备难以在井下安全使用。近些年来，煤矿井下也开始逐步应用物联网，其中典型的就是机车运输监测系统的应用，其通过视频系统及时传输机车上人员的实时信息情况，通过定位系统实时传输机车的位置与速度情况。煤矿井下机电设备状态监测物联网系统主要分为硬件部分和软件部分。硬件部分主要用于数据的采集和传输，而软件部分主要用于数据的处理和判断。下面将进行具体分析。煤矿井下机电设备状态监测物联网系统主要分为3个功能模块，即现场采集数据模块、实时网络通信模块及控制管理模块，如图3所示。按照物联网的层级来划分，现场采集数据模块属于感知层，实时网络通信模块属于网络层，而控制管理模块属于应用层。根据煤矿井下机电设备的特点，感知层主要采集井下机电设备的一些状态参数，例如位置、功率、电压、电流、温度及振动等[9-10]。网络层主要是煤矿井下建立的一些通信网络，例如无线通信、光纤通信及局域网等。平台层主要由为机电设备控制提供服务的设备组成。对于煤矿井下机电设备状态监测物联网系统，系统软件发挥着十分重要的作用。系统软件主要是将感知层采集来的机电设备状态信息及时进行处理，从而判定设备的工作状态是否正常。信息传输通常需要通过建立的通信系统来完成，需要处理的参数主要有设备的电压、电流、温度、负载、速度及位置情况等。在设备状态参数异常时，要能及时发出警报，从而杜绝危险情况的发生。

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