地面大型設備遠程故障診斷系統(tǒng)的研究應用

賈曉偉

（山西省晉城煤業(yè)集團沁秀公司岳城煤礦， 山西 晉城 048000）

引言

煤礦風機、瓦斯泵站等地面大型設備運行的安全穩(wěn)定，一直是“智慧礦山”項目攻關的課題之一。設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)是實現設備智能化運行的前提，通過監(jiān)測診斷系統(tǒng)可以實時了解設備運行狀態(tài)，預測設備潛在故障，實現防患于未然。隨著當前煤礦智能化、無人化的不斷普及，設備故障診斷開始與“互聯網+”不斷接軌，逐漸形成了“單機自診斷+礦井局域網異地診斷+設備廠家遠程云診斷”的三級故障診斷模式[1]。基于該模式搭建監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，能夠實現設備的連續(xù)數據采集與存儲、監(jiān)測數據的統(tǒng)一管理，根據預測結果，制定科學的運維策略，通過長時間的數據積累，不斷優(yōu)化設備運維、管理模型，最終實現設備的預測性維護。

1 研究內容

對大型風機、瓦斯泵增加在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，建立完備的遠程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷大數據平臺，能夠實現設備故障早期預警，從而避免重大設備事故發(fā)生，減少事故發(fā)生次數及危害程度；能夠實現狀態(tài)預知維修、故障溯源，達到精準維修；依靠診斷平臺，提高設備管理水平。

2 系統(tǒng)架構

建立了基于風機、瓦斯泵站等地面大型設備的遠程故障系統(tǒng)，其系統(tǒng)架構見圖1。

如圖1所示，系統(tǒng)包括監(jiān)測所需要的傳感器、數據采集器、數據應用管理器、狀態(tài)監(jiān)測分析軟件等，通過集團環(huán)網能夠實現遠程專家、集團層、設備現場等多層次故障會診和數據共享，提升系統(tǒng)的反應可靠性。

3 系統(tǒng)平臺建設

基于Visual Studio2008開發(fā)遠程故障診斷平臺，其基本開發(fā)情況見表1。

圖1 大型設備遠程故障診斷系統(tǒng)架構圖

表1 遠程故障診斷平臺開發(fā)情況表

該模式采用模塊化結構，能夠實現多對象多層結構的有效開發(fā)，系統(tǒng)功能性和邏輯性較強，同時可以實現用戶的自定義功能擴展，架構簡單易操作[2]。本系統(tǒng)共設計信息瀏覽、設備管理、故障診斷、實時工況、系統(tǒng)管理等5大模塊功能，見下頁表2。

4 故障診斷

該平臺核心是基于人工智能的實時診斷專家系統(tǒng)，即結合該領域專家的專業(yè)知識或現場經驗對設備故障進行專業(yè)分析，并模擬專家進行現場決策，實現專家級水平的現場交互。其實質是基于大數據分析交互的計算機程序，其系統(tǒng)結構如圖2所示。

表2 平臺主要功能表

圖2 故障診斷專家系統(tǒng)結構圖

該系統(tǒng)包括知識庫，實時數據庫，故障推理機及面向專家、用戶的雙通道人機交互接口[3]。由設備廠家結合設備歷史故障情況建立初始知識庫和數據庫，操作人員在使用時也可以對數據庫進行定期更新。當設備出現故障時，可以通過電控系統(tǒng)的檢測功能板進行快速匹配檢索，從知識庫中迅速獲得故障提示及解決方案；對暫無提示的，也可以對知識庫和數據庫新增條目操作，不斷充實故障處理知識庫的相關儲備。

5 應用實例

5.1 測點布置

以地面瓦斯泵站主風機為例，對軸流風機和旋風機測點布置分別如圖3、圖4所示。

軸流風機測點分布：電機非驅動端軸承座處（水平），電機驅動端（水平垂直軸向），風機管道軸承座處（水平垂直），風機管道葉片處（水平垂直）。1臺風機共計振動8個測點，工藝量參數約20個。

對旋風機測點分布：風道外殼水平垂直4組，布置在風道支撐電機和風機的位置。1臺風機共計8個振動測點，約20個工藝量參數。

圖3 軸流風機測點分布圖

圖4 對旋風機測點分布圖

5.2 診斷流程

2017年7月12日14時15分左右，A礦地面3號瓦斯抽放泵站1號風機突然無計劃切換至2號風機，故障原因未知。此時系統(tǒng)將故障現象“無計劃切換”傳輸至地面集控，云終端出現“PLC控制器速度比較故障”，實時工況模擬量PLCSPEED參數為0。操作人員結合現場實時視頻對應鏈接，進入故障判斷邏輯，并結合故障分析快速鎖定設備故障點，認定故障原因為“變頻控制故障”，并針對該故障制定具體解決方案。此故障現任操作人員最終確認為PM端子松動，緊固后重啟變頻器并手動將風機切回1號，風機運轉正常，系統(tǒng)將本次故障存檔備案。

6 結語

通過對抽放泵站風機的故障處理可知，利用集團現有網絡和礦局域網搭建設備故障診斷系統(tǒng)，能夠實現對主風機、瓦斯泵站等地面大型設備進行24 h實時狀態(tài)監(jiān)控，遇到故障時能夠及時反應，結合故障參數快速查找原因并制定故障處理措施，為實現設備自動化、智能化運行提供參考。