大型矿山企业机电设备运行故障智能检测系统设计

李 明

（神华准格尔能源有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

对机电设备运行故障进行检测，可以保证机电设备的安全，延长其使用寿命，我国目前的故障检测水平比较低，也不够完善，需要设计开发一个检测系统，来为机电设备的故障检测提供帮助。本文针对机电设备运行故障智能检测系统的硬件设计和软件设计，完成了机电设备运行故障智能检测系统设计。

1 大型矿山企业机电设备运行故障智能检测系统硬件设计

（1）传感器设计。本文设计的运行故障检测系统的硬件传感器采用的是超声传感器，主要采集机电设备运行故障的频率，采集频率的范围是20KHz到40KHz之间的超声波[1]。超声传感器的工作原理属于晶体压电效应，当机电设备运行过程产生机械波时，就会在晶体的两段聚集一部分正电荷与负电荷，将机电设备运行故障初期发出的超声振动波自动转化成为电信号，本文选用的超声传感器具有精确度准、灵敏度高的优点，在测量时对机电设备运行的干扰程度比较小。

（2）系统电路设计。系统的电流采集模块是通过采集机电设备感应线圈的交流电，在交流电的采集过程中，需要处理电流迸行整流，然后进行滤波，这样才能保证可以被其他运行故障检测模块使用。电流采集电路采用两个二极管设计[2]。

将两个二极管和电阻同时并联在机电设备的感应线圈上，设定机电设备切断线圈后的导通状态，确保二极管可以吸收设备运行时电磁释放出来的高压，同时消除开关电弧，机电设备的感应线圈可以通过这一过程采集到线圈的交流电，系统的电路在电流被整流后，会得到两路相同的直流电输出，输出的直流电作为机电设备电流突变检测和端电检测两个模块的电流输入。

2 大型矿山企业机电设备运行故障智能检测系统软件设计

（1）计算机电设备运行故障检测频率。在计算机电设备运行故障检测频率时选择的时间为：一个月、一个季度和一年。选择A-n来描述第n天机电设备运行故障的检测次数，A表示检测当天的机电设备检测次数，如果不添加机电设备当天统计故障的情况下，n天中机电设备运行故障检测数可以表示为：

如果添加机电设备当天统计故障的情况下，n天中机电设备运行故障检测数可以表示为：

对，n天中机电设备运行故障检测数进行分析可知，如果想要统计一年中机电设备运行的故障检测次数，必须先统计每一天的次数，这样导致计算的开销增大。因此选择一个求近似值的公式计算故障检测频率，计算公式为：

综上所述，计算机电设备运行故障检测频率可以降低矿山企业的计算开销。

（2）波形显示软件设计。波形显示软件设计包括处于控制芯片底层的系统驱动程序接口设计和显示波形时编写域指标判断程序。采用直方图显示时，是对采集完成后的两千个数据点进行每一个幅值的累加值计算，然后才能显示；波形显示软件的信号频谱图是直接调用故障检测系统中的变换库函数，信号频谱图具有使用简单，移植方便的优点。如果时域指标超出相应的阀值，数据就会自动进行保存操作，同时还会求出系统频谱的最大点，计算出频谱最大点的循环双谱峰值切片，找出机电设备的故障特征频率，最后才能对故障进行识别和监测。

3 仿真分析

为了验证本文设计的故障智能检测系统对机电设备故障检测的精度高，利用传统故障智能检测系统，以及本文设计的故障智能检测系统，进行机电设备故障检测精度仿真实验。

（1）实验过程。实验过程中，首先准备两台型号、配置完全相同的计算机，安装仿真软件，正式实验之前需要进行两次空载实验，保证整套仿真程序以及载入数据过程中系统的稳定性以及正确性。根据两种故障检测系统获取的数据信息进行分析，得出机电设备故障检测精度曲线。

（2）实验结果分析。根据两种故障检测系统在不同检测下，获取的检测精度，绘制机电设备故障检测精度对比曲线，如图1所示。

根据统计分析，计算十组机电设备的故障检测精度的平均值，得出本文设计的故障检测系统，较传统故障检测系统的故障检测精度提升26.13%，适合对机电设备进行故障检测。

图1 机电设备故障检测精度对比曲线

4 结语

本文提出了大型矿山企业机电设备运行故障智能检测系统设计，依托机电设备运行故障智能检测系统的硬件设计和软件设计，实现了本文的系统设计。实验数据表明，提出的机电设备运行故障智能检测系统，较传统故障检测系统对机电设备具有较高的故障检测精度。希望本文的设计可以为机电设备运行故障智能检测系统提供理论依据。