CADETECH SA公司使用CompactRIO平台监测露天采矿场使用的电铲

露天采矿场用的电铲属于非平稳性大型移动机器,用于将矿石装载到卡车上运输到加工厂。 通常,电铲与卡车的数量比是1:12,因此一旦电铲停工,便会对产量产生直接影响。 所以电铲被视为非常重要的机器。

挖掘电铲每趟运输可负载100吨矿石。总额定功率大约为3 MW。

露天采矿场用的电铲属于非平稳性大型移动机器,用于将矿石装载到卡车上运输到加工厂。 通常,电铲与卡车的数量比是1:12,因此一旦电铲停工,便会对产量产生直接影响。 所以电铲被视为非常重要的机器。

过去,由于缺乏足够的分析算法与设备,而且环境非常恶劣,因此要对这种电铲进行状态监测并应用预测技术是非常困难的。 普通设备的传统振动分析(旋转机器进行预测性维修的主要工具) 是基于傅立叶变换,而使用傅立叶变换的前提是假设旋转速度保持恒定。 这对电铲来说是不够的,因此需要使用另一种方法。

硬件必须能够在恶劣环境下工作。

由于亟需从突发性和预防性维护策略转变成预测性主动策略,我们便开发了SiAMFlex这种灵活监测先进系统(Advanced System for Flexible Monitoring)。 SiAMFlex原先是智利Concepción大学Pedro Saavedra教授所进行的项目,目的是要为电铲的振动信号开发适当的振动分析算法。 算法开发成功之后,下一步就是将该算法作为连续监测系统的核心进行部署。 现在SiAMFlex是由NI联盟伙伴CADETECH公司支持和持续更新,以维护完整的机械和结构资产完整性管理与分析工具。

分析软件完全使用LabVIEW开发。

监测系统包含了车载设备、一个外部服务器、计算机和无线网络设备。 电铲的车载设备包括: 

  • 采用NI cRIO-9014 8槽机箱的CompactRIO系统
  • 用于振动测量的NI 9233模块
  • 用于动态应变测量的NI 9237模块
  • 提供精确、高分辨率转速数据的NI 9422模块
  • 提供电铲控制系统补偿信号的NI 9205模块
  • 安装在电铲主旋转元件(单机与变速箱传动装置)上的压电加速度计
  • 安装在电铲主要结构元件上的应变计
  • 主电机上的增量编码器
  • 无线网络设备
  • 功率滤波设备

车载CompactRIO系统可同步采集来自加速度计、编码器与应变计的信号。 振动与应变信号持续受到监测,并与设定的警报值进行比较,以便在发生问题时作为第一个指示标志。 如果发生警报时,信号会以用户定义的间隔定期储存。 这时,CompactRIO平台的监测应用程序可找出适合分析的最佳测量时段,从而提高信噪比(SNR)。 采用这一方法,数据会定期以预设的时间间隔储存,以控制机器的最终机械改变,而发生突发事件时数据也会记录下来。 在两种情况下,电铲控制系统的补偿信号会储存起来以便日后参考,并可提高主动校正的概率。

采集的数据暂时储存在CompactRIO的内部闪存中,然后通过无线连接自动下载到主服务器中,数据在主服务器中进行处理、与更多复杂的警报参数比较,然后储存在数据库中。 如果不能通过无线连接到服务器,用户可以通过短程点对点无线方式连接(用户必须靠近电铲才能建立连接)并手动下载数据;也可直接连接以太网线,或是将U盘插入CompactRIO的USB端口,数据便会自动上传。

数据经处理储存以后,用户就可以在服务器或是在任何通过网络连接到数据库的计算机上进行可视化、分析、手动处理和趋势管理。 所有配置、数据传输、处理、可视化与分析软件都使用LabVIEW开发。

2008年4月,智利4个不同的露天矿场使用SiAMFlex持续监测9个电铲,其中的2个矿场是世界上最大的铜矿场。 除了连续监测系统外,CADETECH还开发了几种便携式仪器,以供不使用SiAMFlex系统的电铲之用。 其中一种是基于NI CompactDAQ系统开发的,另一种使用CompactRIO与NI TPC-2006触摸屏计算机来配置一个完全自主的16通道仪器,采用手提箱的外形结构,专用于进行振动分析。

这些开发证明了NI软硬件开发平台的灵活性、易用性和确定性。 

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