皮帶機(jī)運(yùn)行狀態(tài)光纖綜合監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)介紹

1、皮帶機(jī)運(yùn)行狀態(tài)光纖綜合監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)介紹 皮帶機(jī)是煤礦上非常重要的自動化設(shè)備，它們的運(yùn)行狀況直接影響煤礦的正常生產(chǎn)及運(yùn)營，因此，很有必要對這些設(shè)備進(jìn)行實時的監(jiān)測，以便第一時間發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障，并及時檢修。 目前監(jiān)測主要依靠人工定時巡檢的方式，耗時耗力且效率低。為了提高煤礦的自動化水平，進(jìn)一步的提供機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行保障，公司專門研發(fā)了光纖式振動溫度監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)ζC(jī)的振動及溫度進(jìn)行實時在線監(jiān)測與分析，實時、客觀的反映皮帶機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和故障程度，避免不必要的停機(jī)檢修和盲目大修，節(jié)約人力物力，提高設(shè)備利用率：通過在線故障診斷趨勢分析，發(fā)現(xiàn)一些潛在故障，及早進(jìn)行處理，預(yù)防故障或事故的發(fā)生，減

2、少事故發(fā)生率，確保設(shè)備安全、長期、滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；提供發(fā)生事故的性質(zhì)和原因，縮短故障查找和檢修時間，提高檢修質(zhì)量；為設(shè)計單位和生產(chǎn)廠家提供設(shè)備實際運(yùn)行狀況及存在的問題，有利于提高設(shè)計和制造質(zhì)量等等。 本系統(tǒng)采用光纖振動傳感器和光纖檢測技術(shù)，對皮帶機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾的滾筒、CST 減速箱、驅(qū)動電機(jī)等關(guān)鍵重要設(shè)備進(jìn)行實時在線的振動、溫度檢測。通過監(jiān)測這些旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動幅度、頻率、方向等物理量的變化，及時掌握設(shè)備的工作狀態(tài)，可對運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行 24 小時監(jiān)控。利用計算機(jī)的存儲空間記錄設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，包括振動加速度、速度、位移等，系統(tǒng)自動生成日數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫及報警庫，設(shè)備一旦出現(xiàn)故障前兆及時報警并盡可能多的采

3、集故障信息，為了解故障現(xiàn)象和分析故障原因提供可靠的數(shù)據(jù)。一系統(tǒng)特點 系統(tǒng)利用光纖傳感技術(shù)對皮帶機(jī)沿線溫度、機(jī)頭設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異常點，將皮帶機(jī)的故障發(fā)現(xiàn)在早期階段，對控制預(yù)防皮帶機(jī)（工作面）發(fā)火及設(shè)備運(yùn)行故障具有重要意義。 該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點： 1）本質(zhì)安全，不帶電，不受外界電磁場干擾，長期漂移??； 2）皮帶機(jī)機(jī)頭和沿線綜合監(jiān)測，提前預(yù)警，及時性和有效性強(qiáng)； 3）皮帶機(jī)發(fā)火點精準(zhǔn)定位，誤差小，顯示直觀，反應(yīng)迅速。 二系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 本系統(tǒng)所采用的關(guān)鍵技術(shù)包括如下幾個方面： 1）基于光纖拉曼散射原理的分布式溫度監(jiān)測技術(shù)； 2）基于光纖光柵的溫度、振動傳感器的檢測技術(shù)； 3）基于加速度

4、信號頻譜分析的故障診斷技術(shù)。 2.1 光纖分布式溫度監(jiān)測技術(shù) 分布式光纖溫度在線檢測系統(tǒng)（Distributed Temperature Sensing DTS ）于 1980 年誕生于英國的 Southampton 大學(xué)，是一種利用激光在光纖中傳輸時產(chǎn)生的背向拉曼散射信號、根據(jù)光時域反射原理（Optical Time-Domain Reflectometer OTDR）和雷達(dá)工作原理來獲取空間溫度分布信息和空間定位信息的監(jiān)控系統(tǒng)。是近年發(fā)展起來的一種用于實時監(jiān)控溫度場的高新技術(shù)。它能夠連續(xù)測量光纖沿線所在處的溫度，可對測量距離最大在 60 公里的范圍，空間定位精度達(dá)到一米的數(shù)量級，將一條數(shù)公

5、里乃至數(shù)十公里長的光纖（光纖既是傳輸媒體，又是傳感媒體）鋪設(shè)到待測空間，可連續(xù)測量、準(zhǔn)確定位整條光纖所處空間各點的溫度，通過光纖上的溫度的變化來檢測出光纖所處環(huán)境變化，特別適用于需要大范圍多點測量的應(yīng)用場合。 光纖分布式溫度檢測系統(tǒng)采用拉曼散射原理和光時域反射技術(shù)實現(xiàn)溫度和距離的測定。拉曼散射原理是依據(jù)光在光纖中傳播過程中，產(chǎn)生后向拉曼散射光譜的溫度效應(yīng)。當(dāng)入射的光量子與光纖物質(zhì)分子產(chǎn)生碰撞時，產(chǎn)生彈性碰撞和非彈性碰撞。彈性碰撞時，光量子和物質(zhì)分子之間沒有能量交換，光量子的頻率不發(fā)生任何改變，表現(xiàn)為瑞利散射光保持與入射光相同的波長；在非彈性碰撞時，發(fā)生能量交換，光量子可以釋放或吸收聲子，表現(xiàn)為

6、產(chǎn)生一個波長較長的斯托克斯光和一個波長較短的反斯托克斯光。由于反斯托克斯光受溫度影響比較敏感，系統(tǒng)采用以斯托克斯光通道作為參考通道，反斯托克斯光通道作為信號通道，有兩者的比值可以消除光源信號波動、光纖彎曲等非溫度因素，實現(xiàn)對溫度信息的采集。 光時域反射技術(shù)（即 OTDR 原理）是對空間分布的溫度實現(xiàn)空間測量的理論基礎(chǔ)。根據(jù)激光脈沖在光纖中傳輸時入射光經(jīng)過背向散射返回到光纖入射端所需時間，然后乘以光速即可測得激光脈沖在光纖中傳播的長度，進(jìn)而實現(xiàn)定位。 光纖分布式測溫裝置可應(yīng)用于采空區(qū)多參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)、皮帶機(jī)綜合監(jiān)測系統(tǒng)、電力設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測等系統(tǒng)中。 2.2 光纖光柵傳感技術(shù)2.2.1 光纖光

7、柵的基本原理 光纖光柵是利用光纖材料的光敏性，通過紫外光曝光的方法將入射光相干場圖樣寫入纖芯，在纖芯內(nèi)產(chǎn)生沿纖芯軸向的折射率周期性變化，從而形成永久性空間的相位光柵，其作用實質(zhì)上是在纖芯內(nèi)形成一個窄帶的（透射或反射）濾波器或反射鏡。當(dāng)一束寬光譜光經(jīng)過光纖光柵時，滿足光纖光柵布拉格條件的波長將產(chǎn)生反射，其余的波長透過光纖光柵繼續(xù)傳輸。 l 光纖光柵傳感器通常是將光纖光柵附著在某一彈性體上，同時進(jìn)行保護(hù)封裝。反射光的波長對溫度、應(yīng)力和應(yīng)變非常敏感，當(dāng)彈性體受到壓力時時,光纖光柵與彈性體一起發(fā)生應(yīng)變，導(dǎo)致光纖光柵反射光的峰值波長漂移，通過對波長漂移量的度量來實現(xiàn)對溫度、應(yīng)力和應(yīng)變的感測。 2.2.2

8、 光纖光柵解調(diào)儀 礦用光纖光柵解調(diào)儀用于各類光纖光柵的波長解調(diào)，進(jìn)而實現(xiàn)對多物理量的在線監(jiān)測。采用高精度微型光譜分析技術(shù)、嵌入電子技術(shù)、高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實現(xiàn)了多參量光纖光柵傳感器信號的分析處理。 可解調(diào)分析 C 波段（1526-1566）光譜，具有高精度、高靈敏度、掃描速度快等特點，已廣泛用于電力、煤礦、石油、化工等工業(yè)企業(yè)的安全監(jiān)測系統(tǒng)中?？赏ㄟ^軟件自行定義傳感器類型，用于測量溫度、壓力、應(yīng)變等參數(shù)；儀器通道數(shù)可根據(jù)用戶需求定制，擴(kuò)展性強(qiáng)；與上位機(jī)通訊有 RS485 和網(wǎng)口兩種方式，網(wǎng)口通訊速度快，運(yùn)行穩(wěn)定性好，長期運(yùn)行推薦使用并口通訊方式；通過 DIO 卡控制輸出，具有紅燈報警功能，低電

9、平有效。 產(chǎn)品特點 1. 光纖傳輸溫度信號； 2. 傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀對溫度信息進(jìn)行采集； 3. 光纖感知溫度和位置信息，系統(tǒng)本質(zhì)安全，絕緣性能強(qiáng)； 4. 溫度信息通過光信號傳輸，不受電磁干擾； 5. 感溫迅速，靈敏度高； 6. 光信號在光纖中的損耗很小，從而能夠?qū)崿F(xiàn) 10km 以上的測量距離。 7. 實時在線監(jiān)測，遠(yuǎn)程控制，24 小時無人值守。 2.2.3 光纖溫度傳感器 光纖多點溫度傳感器以光纖光柵作為檢測元件，對溫度進(jìn)行檢測。工作時，由光纖光柵解調(diào)儀內(nèi)的光源發(fā)出連續(xù)寬帶光，經(jīng)傳輸光纜傳送到監(jiān)測現(xiàn)場的傳感器，傳感器對寬帶光有選擇地反射回一窄帶光，經(jīng)同一傳輸光纜回送到光纖光柵解調(diào)儀，測定出窄帶光

10、中心波長的波長漂移變化，再經(jīng)過軟件的解調(diào)與分析便確定出現(xiàn)場的溫度信息。技術(shù)優(yōu)勢： l 本質(zhì)防爆、無電傳感； l 化學(xué)性能穩(wěn)定； l 傳輸距離遠(yuǎn) 2.2.4 光纖加速度傳感器 光纖光柵振動傳感器的基本設(shè)計思想是將地面的振動轉(zhuǎn)化成光纖光柵的應(yīng)變，這個應(yīng)變會引起光柵中心反射波長的變化，通過波長解調(diào)系統(tǒng)可將波長變化轉(zhuǎn)化成電壓的變化，即可實現(xiàn)振動信號的傳感。 光纖振動傳感器可應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢測系統(tǒng)、電力設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)、皮帶機(jī)綜合監(jiān)測系統(tǒng)； 2.3、軟件功能 2.3.1 皮帶機(jī)分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng) 、溫度曲線顯示 、溫度數(shù)值實時列表 表格顯示所有數(shù)據(jù)，設(shè)計表格樣式，分頁顯示功能，篩選有效數(shù)據(jù)，異常數(shù)據(jù)用圖形標(biāo)記 、溫度歷史查詢 查詢?nèi)我馕恢?、時間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)導(dǎo)出、打印。 、報警查詢 查詢?nèi)我鈺r間段，不同級別報警數(shù)據(jù) 、報表統(tǒng)計 統(tǒng)計任意一天的監(jiān)測數(shù)據(jù)，溫度根據(jù)分區(qū)，每天分四個時間段統(tǒng)計，報表可以下載為 word 格式 2.3.2 點式振動及溫度監(jiān)測 、平面圖顯示 、