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(shí)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(shí)時在線監(jiān)測與分析，實(shí)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)

2、生， 減少事故發(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(jì)單位和生產(chǎn)廠家提供設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況及存在的 問題，有利于提高設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)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

3、多的采集故障信息，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(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn)：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(diǎn)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）基于加速度信號頻譜分

4、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(shí)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)公里乃至數(shù)十公

5、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(diǎn)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(diǎn)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(shí)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)為產(chǎn)生一個

6、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(shí)現(xiàn)對溫度信息的采集。Output /r激光脈沖與光纖相互作用光時域反射技術(shù)（即 OTDR原理）是對空間分布的溫度實(shí)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(shí)現(xiàn)定位。OTDR定位技術(shù)皮帶機(jī)綜合監(jiān)測系統(tǒng)、電力設(shè)備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)、 狀態(tài)在線監(jiān)測等系統(tǒng)中。

7、礦用分布式測溫裝置礦用鎧裝測溫光纜2.2 光纖光柵傳感技術(shù)2.2.1 光纖光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(shí)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。光纖光柵的濾波特性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

8、射光的峰值波長漂移，通過對波長漂移量的度量來實(shí)現(xiàn)對溫度、 應(yīng)力和應(yīng)變的感測。2.2.2 光纖光柵解調(diào)儀光纖光解調(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(shí)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(shí)現(xiàn)了多參量光纖光柵傳感器信號的分析處理?？山庹{(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(diǎn)， 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。可通過軟件自行定義傳 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

9、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，低電平有效。:浦通波/1三i百道:分*Xi光源.光電轉(zhuǎn)換及處理裝置涌遇計(jì)算機(jī)處理 .數(shù)據(jù)儲存光纖光柵解調(diào)儀的結(jié)構(gòu)據(jù)圖產(chǎn)品特點(diǎn)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(shí)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(diǎn)溫度傳感器以光纖光柵作為檢測元件，對溫度進(jìn)行

10、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：本質(zhì)防爆、無電傳感； 化學(xué)性能穩(wěn)定； 傳輸距離遠(yuǎn)技術(shù)指標(biāo):美期項(xiàng)目備注點(diǎn)式溫度膠曲測溫范圍溫度分辨率0.1T酒易精度1.0T溫度響應(yīng)時間60單地遒傳感器容量12支可擴(kuò)展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(jì)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

11、化，即可實(shí)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)；光纖加速度傳感器技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目事數(shù)值單位*注動態(tài)范圍50dB最大加速度3g20itig頻率響應(yīng)5700Hz2.3、軟件功能2.3.1 皮帶機(jī)分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)I、溫度曲線顯示篩選有效數(shù)據(jù),n、溫度數(shù)值實(shí)時列表 表格顯示所有數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)表格樣式，分頁顯示功能, 異常數(shù)據(jù)用圖形標(biāo)記出、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。*() MB999*MftfliMWIV、報警查詢 查詢?nèi)我鈺r間段，不同級別報警數(shù)據(jù)V、報表統(tǒng)計(jì) 統(tǒng)計(jì)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(jì)，報表 可以下載為 word格式2.3.2 點(diǎn)式振動及溫度監(jiān)測I、平面圖顯示n、歷史數(shù)據(jù)查詢可以查詢?nèi)我獗O(jiān)測點(diǎn)在任意時間段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)。主要設(shè)計(jì)的是表格顯