淺談礦井提升機故障智能診斷系統(tǒng)的應用與完善

于偉平

摘 要:提升機的運行狀態(tài)對整個作業(yè)過程都具有極其重要的影響,一旦其發(fā)生故障,就極有可能導致重大的經(jīng)濟損失和安全事故。因此,必須對礦井提升機的工作狀態(tài)進行嚴格的控制和管理,并運行先進的在線故障智能診斷技術對其進行“預知維修”,彌補傳統(tǒng)計劃維修、定期維修導致的維修過剩和欠修故障。本文從礦井提升機運行中常見的事故類型及其原因出發(fā),分析了故障智能診斷系統(tǒng)應用于提升設備的工作原理及其優(yōu)勢,并對該系統(tǒng)的優(yōu)化與完善提出富有針對性的建議。

關鍵詞:礦井提升機機械故障智能診斷系統(tǒng)

中圖分類號:TD53 文獻標識碼:A 文章編號:1674-198X(2012)05(b)-0074-01

1礦井提升機常見的故障類型及其產(chǎn)生原因

1.1 提升機故障對礦井生產(chǎn)的影響

作為礦井生產(chǎn)過程中的關鍵環(huán)節(jié),提升設備的主要任務是將矸石或原煤由井下提至地面,并幫助作業(yè)人員及生產(chǎn)資料往返于地面和井下之間。提升機的運行狀態(tài)對整個作業(yè)過程都具有極其重要的影響,一旦其發(fā)生故障,極有可能導致重大的經(jīng)濟損失和安全事故。因此,必須對礦井提升機的工作狀態(tài)進行嚴格的控制和管理,全面掌握設備的運行規(guī)律,對常見事故類型及其原因進行分析,并運行先進的在線故障智能診斷技術對其“預知維修”,彌補傳統(tǒng)計劃維修、定期維修導致的維修過剩和欠修故障,節(jié)約非必要的停機成本。

1.2 礦井提升機的常見故障類型

提升機在作業(yè)中常見的故障類型根據(jù)其嚴重性應分為必須緊急停車、必須事故停車以及須以信號預警等三個類型。必須緊急停車的事故包括提升機制動系統(tǒng)液壓站電動機故障、錯向運行、兩終端過卷揚或超速、主電動機失勵磁、直流主回路過電流或過電壓,以及保護回路失電等問題,一旦發(fā)生該類事故,則必須馬上斷開交、直流回路并進行制動停車。事故停車故障包括制動輪變形、兩終端之間超速、安全門打開、緊急停車后未調零或調零電機故障、操作限位開關失靈以及尾繩故障等,此類故障發(fā)生時應按速度圖減速至2m/s后自動制動停車,再予以排除。而信號預警類的故障不需停車,而應以光、聲等預警信號提示作業(yè)人員,該類故障主要包括直流操作電流接地、直流主回路接地、直流主電機軸承過熱、制動閘瓦磨損以及通風故障等。

1.3 故障原因分析

要建立智能化的在線故障診斷系統(tǒng),除掌握提升機常見的故障類型外,還必須對產(chǎn)生故障的原因進行分析,以便在發(fā)生故障時,及時為檢修人員排除故障提供科學的依據(jù)。引發(fā)提升機故障的因素主要包括操作人員誤操作或違反工藝規(guī)程,現(xiàn)有裝置的保護功能不夠完善,設備結構復雜對維修人員的技術經(jīng)驗要求過高,提升機長時間、高強度工作而設備故障的早期預兆未被注意等,此外,事故狀態(tài)的初期預測及應對措施,也是決定故障是否能夠有效排除的關鍵,因此,故障智能診斷系統(tǒng)必須對提升機工況進行全方位的監(jiān)測,并結合現(xiàn)代計算機技術、信息技術及科學的分析方法,對各類故障的位置和成因進行判別,并采取有針對性的措施進行處理。

2智能診斷系統(tǒng)在礦井提升機運行維護中的作用

2.1 智能診斷系統(tǒng)的工作原理及其診斷方法

故障智能診斷系統(tǒng)是以對摩擦提升的制動失效、過卷、滑動故障建立的故障分析模型為基礎,結合神經(jīng)網(wǎng)絡模型,構成其運行故障診斷的基本結構。實踐中通過對提升機電控系統(tǒng)的速度環(huán)、電流環(huán)、勵磁環(huán)中的給定環(huán)和反饋環(huán)中的電量監(jiān)測及曲線分析、液壓系統(tǒng)的油壓、電液比例閥的控制電流、儲能器氮氣壓力參數(shù)及電控系統(tǒng)的故障機理的分析,來判斷提升機的工作狀態(tài),并預測其歷史變化趨勢；對提升機盤式制動器故障機理進行詳細研究和受力分析,以狀態(tài)參數(shù)診斷制動器的運行故障。故障診斷技術的核心是通過運行信息來分析各種故障的表現(xiàn)特征以及對各種特征的識別,從而正確區(qū)分設備的各種故障,在故障發(fā)生初期就可以確定故障發(fā)生部位及程度,并為故障的處理提供對策分析。

具體的診斷方法包括:利用小波對模擬量進行去噪,對特征參數(shù)中制動正壓力進行智能判別；利用模糊數(shù)學的原理和方法,對不同的故障,提取相應的開關量、模擬量信號和脈沖量信號,采用不同的處理方法,開發(fā)礦井提升機故障診斷專家系統(tǒng)；并在DOS環(huán)境下對直流提升機的電控部分進行知識表示與故障推理。

2.2 智能診斷系統(tǒng)礦井作業(yè)中取得的成效

應用故障監(jiān)測和診斷技術不僅能找出并消除生產(chǎn)系統(tǒng)中的事故隱患,也能及時發(fā)現(xiàn)提升機的潛在問題,預防設備惡性事故的發(fā)生,從而避免人員的傷亡、環(huán)境的污染和巨大的經(jīng)濟損失。作為現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分,應用在線故障智能診斷系統(tǒng),可以將傳統(tǒng)的定期設備維修制度改為“預知維修”的現(xiàn)代維護技術。與定期停機檢修相比,在線故障的智能診斷節(jié)約了大量的維修時間、維修工作量及維修成本,使設備正常運行的時間顯著加長,生產(chǎn)效率大幅提高,為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。

3智能診斷系統(tǒng)應用的發(fā)展趨勢

智能診斷系統(tǒng)在礦井提升機的設備檢查和故障分析中取得了明顯的成效,隨著在線監(jiān)測技術與信號處理技術等現(xiàn)代技術手段的不斷發(fā)展,智能診斷系統(tǒng)也得到了逐步的優(yōu)化。近年來,相關工作者開始重視該系統(tǒng)在不同的工作環(huán)境下、不同的運行狀態(tài)下對設備各種故障模式的診斷和排除。礦井提升機診斷系統(tǒng)開始向著更加先進完善的方向發(fā)展。(1)基于混合模型的診斷系統(tǒng)的建立。與傳統(tǒng)的基于規(guī)則的診斷系統(tǒng)相比,基于混合模型的系統(tǒng)結合了基于規(guī)則、基于功能甚至基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡等形式,全方位、多深度地對工程系統(tǒng)進行推理,并在診斷的不同階段采取不同的方法,提高了設備故障識別的準確性。(2)實時診斷的實現(xiàn)。實時診斷強調在線的數(shù)據(jù)處理與診斷推理。由于診斷速度在很多情況下都決定了故障的發(fā)展,系統(tǒng)應在有限的時間內(nèi)自行決策,給出設備的運行工況問題或可能存在的問題,同時尋求合理的診斷方法,以合理的診斷軟件結構,實行分級進程推理,盡可能提高處理速度,以發(fā)揮其在線處理的技術優(yōu)勢。(3)遠程服務的實現(xiàn)。由于維修人員的技術和現(xiàn)場條件等方面的限制,一些故障很難及時查找處理,因此必須實施遠程故障診斷,使故障信息經(jīng)通信線路與上位機的故障診斷系統(tǒng)連接,該診斷系統(tǒng)可自動啟動在線故障智能診斷程序,經(jīng)過分析、比較、判斷得出診斷結論,再將診斷結論和處理意見回饋現(xiàn)場。

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