李 明

（神華準格爾能源有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

對機電設備運行故障進行檢測，可以保證機電設備的安全，延長其使用壽命，我國目前的故障檢測水平比較低，也不夠完善，需要設計開發(fā)一個檢測系統(tǒng)，來為機電設備的故障檢測提供幫助。本文針對機電設備運行故障智能檢測系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計，完成了機電設備運行故障智能檢測系統(tǒng)設計。

1 大型礦山企業(yè)機電設備運行故障智能檢測系統(tǒng)硬件設計

（1）傳感器設計。本文設計的運行故障檢測系統(tǒng)的硬件傳感器采用的是超聲傳感器，主要采集機電設備運行故障的頻率，采集頻率的范圍是20KHz到40KHz之間的超聲波[1]。超聲傳感器的工作原理屬于晶體壓電效應，當機電設備運行過程產生機械波時，就會在晶體的兩段聚集一部分正電荷與負電荷，將機電設備運行故障初期發(fā)出的超聲振動波自動轉化成為電信號，本文選用的超聲傳感器具有精確度準、靈敏度高的優(yōu)點，在測量時對機電設備運行的干擾程度比較小。

（2）系統(tǒng)電路設計。系統(tǒng)的電流采集模塊是通過采集機電設備感應線圈的交流電，在交流電的采集過程中，需要處理電流迸行整流，然后進行濾波，這樣才能保證可以被其他運行故障檢測模塊使用。電流采集電路采用兩個二極管設計[2]。

將兩個二極管和電阻同時并聯(lián)在機電設備的感應線圈上，設定機電設備切斷線圈后的導通狀態(tài)，確保二極管可以吸收設備運行時電磁釋放出來的高壓，同時消除開關電弧，機電設備的感應線圈可以通過這一過程采集到線圈的交流電，系統(tǒng)的電路在電流被整流后，會得到兩路相同的直流電輸出，輸出的直流電作為機電設備電流突變檢測和端電檢測兩個模塊的電流輸入。

2 大型礦山企業(yè)機電設備運行故障智能檢測系統(tǒng)軟件設計

（1）計算機電設備運行故障檢測頻率。在計算機電設備運行故障檢測頻率時選擇的時間為：一個月、一個季度和一年。選擇A-n來描述第n天機電設備運行故障的檢測次數，A表示檢測當天的機電設備檢測次數，如果不添加機電設備當天統(tǒng)計故障的情況下，n天中機電設備運行故障檢測數可以表示為：

如果添加機電設備當天統(tǒng)計故障的情況下，n天中機電設備運行故障檢測數可以表示為：

對，n天中機電設備運行故障檢測數進行分析可知，如果想要統(tǒng)計一年中機電設備運行的故障檢測次數，必須先統(tǒng)計每一天的次數，這樣導致計算的開銷增大。因此選擇一個求近似值的公式計算故障檢測頻率，計算公式為：

綜上所述，計算機電設備運行故障檢測頻率可以降低礦山企業(yè)的計算開銷。

（2）波形顯示軟件設計。波形顯示軟件設計包括處于控制芯片底層的系統(tǒng)驅動程序接口設計和顯示波形時編寫域指標判斷程序。采用直方圖顯示時，是對采集完成后的兩千個數據點進行每一個幅值的累加值計算，然后才能顯示；波形顯示軟件的信號頻譜圖是直接調用故障檢測系統(tǒng)中的變換庫函數，信號頻譜圖具有使用簡單，移植方便的優(yōu)點。如果時域指標超出相應的閥值，數據就會自動進行保存操作，同時還會求出系統(tǒng)頻譜的最大點，計算出頻譜最大點的循環(huán)雙譜峰值切片，找出機電設備的故障特征頻率，最后才能對故障進行識別和監(jiān)測。

3 仿真分析

為了驗證本文設計的故障智能檢測系統(tǒng)對機電設備故障檢測的精度高，利用傳統(tǒng)故障智能檢測系統(tǒng)，以及本文設計的故障智能檢測系統(tǒng)，進行機電設備故障檢測精度仿真實驗。

（1）實驗過程。實驗過程中，首先準備兩臺型號、配置完全相同的計算機，安裝仿真軟件，正式實驗之前需要進行兩次空載實驗，保證整套仿真程序以及載入數據過程中系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及正確性。根據兩種故障檢測系統(tǒng)獲取的數據信息進行分析，得出機電設備故障檢測精度曲線。

（2）實驗結果分析。根據兩種故障檢測系統(tǒng)在不同檢測下，獲取的檢測精度，繪制機電設備故障檢測精度對比曲線，如圖1所示。

根據統(tǒng)計分析，計算十組機電設備的故障檢測精度的平均值，得出本文設計的故障檢測系統(tǒng)，較傳統(tǒng)故障檢測系統(tǒng)的故障檢測精度提升26.13%，適合對機電設備進行故障檢測。

圖1 機電設備故障檢測精度對比曲線

4 結語

本文提出了大型礦山企業(yè)機電設備運行故障智能檢測系統(tǒng)設計，依托機電設備運行故障智能檢測系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計，實現(xiàn)了本文的系統(tǒng)設計。實驗數據表明，提出的機電設備運行故障智能檢測系統(tǒng)，較傳統(tǒng)故障檢測系統(tǒng)對機電設備具有較高的故障檢測精度。希望本文的設計可以為機電設備運行故障智能檢測系統(tǒng)提供理論依據。