煤矿井下水泵性能分析状态监控与故障诊断系统研究与应用

水泵是煤矿井下排水系统的关键设备，它是否能正常工作直接影响煤矿生产和人员生命安全。煤矿井下水泵的性能进行分析是矿山排水设备技术管理的一项重要内容。因此对其进行性能状态监控和故障诊断具有重要意义。 本课题以山西平山煤矿为项目背景，分析了煤矿井下水泵的性能分析和状态监控及故障诊断的现状，并对系统的总体结构及软件进行设计，并对系统的功能予以详细的论述。设计并选取S7-300系列PLC作为监控系统硬件设计的核心。能够反映水泵工作性能的参数主要有扬程、流量、功率、转速、效率等。在本系统中，水泵性能分析部分的硬件设计主要依靠传感器及PLC来完成。传感器将测得的信号通过PLC的输入模块传输给PLC控制器，PLC对测量的参数信号进行处理运算得到水泵性能参数，并将水泵性能参数传输给上位机，从而实现对煤矿井下水泵的性能与状态的实时远程监控。 在水泵故障诊断部分，本文通过对煤矿井下水泵的几种常见故障的产生机理以及故障与振动信号频率之间的关系进行深入分析，针对每种故障在振动信号中具有特定频率分量的特点，通过小波变换对采集到的振动信号进行降噪并提取特征频率。在上位机实现中，设计了Matlab信号采集平台，将采集到的故障与特征频率作为样本，利用基于网格搜索法的支持向量机对样本数据进行处理，从而实现对水泵的故障诊断。实验验证表明，本文的故障诊断方法诊断精度高，时间开销小，因此为水泵的故障诊断提供了一定的实际应用价值。