防爆煤礦在線油液監測系統開發與應用

 摘要：油液監測技術，是以油液分析為手段，通過對在用油液的磨粒檢測、污染度檢測、理化性能檢測、元素分析等，對煤礦設備進行在用油使用狀況實施動態監控、預測與診斷，并提出管理措施和維修決策的技術。

        關鍵詞：煤礦設備;油液監測系統;開發與應用

        引言

        油液監測技術是通過對煤礦設備潤滑油樣品進行取樣，利用多種的監測技術手段，對樣品的理化指標、污染物指標和磨損指標進行分析，結合設備的的實際工況、潤滑狀態等進行數據結果分析，不但可以對在用設備的磨損狀態進行定性和定量分析，還可有效的對設備故障進行預防預測，結合摩擦磨損特性的變化進行監測分析結果，可以對設備的故障類型、故障部位、故障原因和進行快速而科學的診斷，這對于煤礦設備的安全運行有著重要而深遠的意義。

        1油液監測技術內容

        目前，油液監測技術使用最廣泛和有效的手段，主要時潤滑油理化指標分析和磨損顆粒分析。前者通過監測油品添加劑的損耗情況、基礎油衰變情況、以及油品理化性能指標的劣化程度，來監控設備的潤滑狀態及潤滑不良導致的設備故障。后者是通過對潤滑油中磨損顆粒的尺寸、形貌、數量等參數的監測，可以實現設備故障的診斷、實現設備的預防性維護、最終實現設備的按質換油、延長潤滑油的使用期限的目的，最終達到對設備摩擦狀態監測和故障診斷的目的，通常情況下，設備的磨損呈現一種緩慢上升的狀態，從最初的摩擦磨合到穩定的磨損，最終出現劇烈磨損階段，也就是我們常說的故障高發期階段。

        2煤煤礦設備油液監測系統的開發與應用

        2.1系統設計

        從生產現場的設備潤滑油中采集具有代表性的油樣，送入油液分析實驗室進行檢測，油樣的質量可以有效反映生產現場設備的運行狀態，從而將實驗室與生產現場聯系起來。以油液分析實驗室—生產現場為基本模式，從設備操作人員、取樣人員、檢測人員和維護人員的不同角度設計了油液監測管理系統，系統包括檢測數據采集系統和監測業務管理系統兩部分。檢測數據采集系統服務于實驗室端，實現收樣/留樣/制樣信息記錄、試劑材料設備使用信息記錄、檢測數據采集分析和檢測報告生成等功能。監測業務管理系統服務于整個油液監測管理流程，實現檢測樣品遞交、檢測任務傳遞、檢驗報告審核、數據傳輸、報表管理、留樣管理、檢測查詢和故障預警功能。同時系統可直接調用企業設備管理系統中的ERPPM模塊，通過此模塊可以查詢油液的提取時間及來源設備，便于準確定位到故障位置，幫助分析故障原因。

        2.2系統實現

        考慮到多用戶性和可擴展性，油液監測管理系統采用B/S架構，以C#.net為開發工具，在.net平臺上開發，采用面向對象的開發思想，在編寫系統公共類的基礎上實現相應功能。

        2.3檢測數據采集

        系統結構設計通過分析不同礦區的生產流程，以單個礦區為單位，應用組件技術開發出滿足煤礦設備在用油檢測需求的檢測數據采集系統。根據檢測儀器分為在線式、離線式、便攜式3種的不同需要將系統的數據采集模塊分為實驗儀器直讀、實驗人員手工輸入和其他數據庫數據導入3種。將檢測數據導入基礎檔案數據庫，與標準信息數據庫一并通過接口組件應用于各功能模塊，實現數據分析、數據統計、數據上傳、檢驗全過程查詢和檢測報表管理等功能。

        2.4監測業務管理系統主要功能設計

        監測業務管理系統將各個工作面設備的油液檢測數據進行匯總，建立統一的監測業務管理系統中心數據庫，建立界面友好、功能強大的系統，對全礦區設備工作情況進行動態監控與管理。監測業務管理系統主要功能有監測業務管理和設備故障預警。（1）監測業務管理取樣人員取回油樣后在系統軟件上登記樣品信息，工作人員將樣品信息與登記信息進行核對，完成接收檢驗樣品工作。實驗室技術員接收樣品后下達檢測任務，確定主檢和檢驗員。檢測人員再次登記，并開始對油液進行分析。結束后由檢測人員在系統中輸入設備信息、制譜人員、分析人員等信息，錄入檢驗結果，并結合被檢測點位的歷史檢測信息和設備使用情況給出綜合結論，生成在用油檢測報告。經審核人員審核后，報告上傳至監測業務管理中心數據庫。系統通過檢測信息對設備故障及時預警，工作面的一線工人可以通過監測管理系統查看可能故障的設備部位。油液檢測報告出現故障信息需要設備停機檢修時，可通過短信、郵件等不同平臺將故障信息發送給一線工人。檢測完的油樣由綜合業務室進行保管，以備對檢測結果有異議時進行重新檢測。（2）設備故障預警在油液檢測信息的管理中對設備工作過程實行安全預警，實時提出預警信息，給出故障排查建議，提醒一線工作人員。預警是通過集成標準信息來實現的。油液檢測信息進入系統故障預警模塊，啟動預警，將檢測信息與設備故障標準判據比較，看其是否符合標準。如果符合，則退出預警系統，執行下一個檢測周期；如不符合，則系統生成警告信息，并通過短信、郵件等通信方式將可能故障信息發送給現場相關人員。現場工人對故障進行排查，對故障設備維修后繼續關注此位置的后續油液檢測信息，若排查后未發現故障，系統將記錄此次警告信息，以備后續查詢。

        3油液監測技術的技術發展趨勢

        3.1新型磨粒自動識別技術的開發

        由于多種原因，油液監測技術中的磨粒識別大多主要直接通過顯微鏡的觀察，盡管這種分析具有操作靈活，速度快等優點，但是這種分析手段過度的依賴檢測人員的經驗，在某些情況下，會帶來較大的檢測誤差。近年來磨損顆粒的自動識別技術得到了快速的發展，越來越多的諸如圖像分析理論、人工神經網絡技術、模糊識別技術等多新技術逐漸應用到故障診斷中的磨粒識別中，依靠這種技術可以在極短的時間里，快速高效的對磨損顆粒進行識別，這種技術可以有效地降低分析人員的主觀性，從而提高檢測的準確性。

        3.2開發油液檢測的新的技術方法

        隨著各種高端制造裝備的出現，越來越多的新型設備被應用到工業化生產中，傳統的檢測數據分析技術對數據的分析已經不能滿足當今的發展要求，近年來，國內外相繼出現了例如線性回歸技術、矩陣變換技術、灰色理論分析等新型的數據分析方法，其背后主要得益于新型的數學模型和極度優化的算法，例如傳統的鐵譜磨粒的圖象識別大多基于人工對圖像的判斷，而神經網絡技術、分形理論等新型數學算法的出現，尤其是5G技術的出現，快速提高了網絡運算能力和存儲能力，對于鐵譜分析技術的快速發展起到了極其重要的作用，借助5G通訊技術，使鐵譜分析技術從傳統的人工離線分析延伸到超遠程監測數據的快速傳輸、數據的網絡計算以及超快速在線監測。

        結束語

        根據煤礦行業特殊的生產環境和設備特點，綜合多種油液分析方法，同時開發了集成到企業設備管理體系中的油液監測管理系統，依托監測管理系統進行設備潤滑狀態監測，對油液檢驗結果進行詳細分析并第一時間與生產現場進行溝通，提高了煤礦設備的整體管理水平。