煤礦架空人車故障診斷分析

吳計元

（山西焦煤集團有限責任公司東曲煤礦，山西 古交 030200）

引言

架空人車就是人們常說的“猴車”，其是將座位固定在鋼絲繩上的一種煤礦運輸人員的交通工具。在應用過程中，相對于罐籠運輸人員有著明顯的優勢，架空人車可以與運料共同使用巷道，每小時運輸人員的數量也可以達到500人左右，且整體的投資相對較小[1]。因此，在煤礦運輸過程中，做好對架空人車故障診斷工作，及時采取針對性的措施進行維修，對于更好地發揮出架空人車的整體效能較為重要。

1 煤礦架空人車常見故障類型

從架空人車的具體使用情況來看，會有各種類型的故障發生，通過總結分析可知，故障主要表現在三個方面，分別為電動機故障、液壓站故障及機械故障。第一是電動機故障，主要表現為轉子斷條故障、定子故障、軸承故障、轉子匝間故障等；第二是液壓站故障，主要表現為液壓站出現了油溫過高、張緊力不足、驅動馬達故障，甚至出現油泵在使用過程中沒有壓力的情況；第三是機械故障，主要表現為重錘限位故障、抱索器打滑故障、鋼絲繩自旋故障等。

從上述三類故障的發生情況來看，前兩者故障需要進行針對性的診斷。對于架空人車出現的機械故障，多數情況下不需要診斷，僅需在合適位置安裝保護傳感器即可。在出現了機械故障時，傳感器會采集相關的信號，同時將采集到的信號反饋到PLC控制點。根據實際情況，可以讓架空人車緊急停車。

2 煤礦架空人車故障診斷技術

從架空人車的使用情況來看，其故障類型主要表現為兩大部分，分別為液壓站故障、電動機故障，機械故障相對較小且容易發現，維修也相對簡單，幾乎不需要診斷。因此，本文重點對架空人車出現的電動機故障、液壓站故障進行診斷分析。在具體診斷時，需要通過專家系統建立知識庫，實現與PLC的數據交換，從而對系統中可能出現的故障進行預測，并對已經出現的故障進行診斷分析[2]。

從故障診斷系統的運行來看，主要是首先通過檢測傳感器對架空人車的整體數據進行采集，并將采集到的數據傳遞到后臺單元中，對預處理信息進行A/D轉換，并對數據進行全面記錄，對記錄的數據信號進行數據處理，根據數據處理結果對數據進行全面診斷。整個流程如圖1所示。

圖1 煤礦架空人車故障診斷系統運行流程圖

2.1 電動機故障診斷

在對架空人車電動機進行故障診斷之前，需要對電動機故障進行全面檢測，將模型技術作為基礎的電動機故障診斷技術，相對于使用解析模式得到的結果和實際過程得到的結果進行對比的方式，將兩者差值作為故障診斷的主要依據。圖2為以模型為基礎的架空人車故障檢測流程圖。

圖2 以模型為基礎的架空人車故障檢測流程圖

解析模型屬于針對架空人車的通用模型，選擇使用神經網絡模型、遺傳算法模型及數學模型等方式，從具體實踐中獲得一手數據，通過對模型進行針對性訓練的方式，根據產生的殘差，實現對故障的全面檢測[3]。根據得到的檢測結果，全面掌握電動機出現的故障類型，并根據結果，采取針對性的維修措施。

2.2 液壓站故障診斷

首先是診斷專家系統。該系統以機器實現對人類智能的有效替代，通過將知識轉變為合理表達形式，從而方便在計算機中修改、存儲及具體使用。針對液壓站故障診斷流程如圖3所示。

圖3 專家系統功能結構圖

從專家系統來看，知識庫主要是將解決問題的各種類型的知識全部存儲其中，知識獲取就是將可以采用的解決問題的方法轉變為具體的計算機語言。綜合數據庫就是在系統整體運行的過程中，根據架空人車的具體運行情況，對其中的內容進行不斷更新與改變，數據的表示、組織形式應當與之相容甚至表現為一致。推理的過程就是對專家系統進行全面規劃總結的過程，將數據庫中的信息作為基礎依據，對知識庫中的方法根據對架空人車的診斷需求，針對性地進行選擇，并采取最為科學的推理方法，作出針對性的回答。咨詢解釋可以將問題解決的過程，通過用戶可以理解的方式進行針對性的闡述。人機接口就是將常規信息轉變為系統運行所需要的各種規范化的信息，通過工作人員可以接受、讀懂的方法展現給工作人員，用戶可以根據表達情況，讀懂其中蘊含的各種消息。

在對液壓站進行故障診斷時，其中的知識庫非常關鍵，表1是液壓站故障問題與故障原因知識庫。

表1中的具體符號“◎”是故障發生時，相關的具體原因及順序。例如，“◎1”表示的是故障類型所處的行列，行就是故障發生的具體原因，列對應的是具體的故障類型，數值是故障發生所代表的原因順序。架空人車具體的診斷人員可以根據數值大小對故障的原因進行判斷，從而針對性地對故障進行處理。

表1 液壓站故障問題與故障原因知識庫

3 煤礦架空人車故障維修措施

首先，對架空人車出現的電動機故障，需要根據不同的故障類型采取不同的維修方法。一般情況下，若電動機通電之后發出嗡嗡聲，但是電動機不轉的情況下，需要對電動機進行診斷，并根據診斷情況采取針對性的維修措施。通常情況下，對電動機中是否有斷點進行診斷，若存在則需進行修復。同時，對電動機繞組極性進行診斷，對繞組末端是否正確安裝進行判斷。對緊固松動的接線螺絲進行判斷，使用萬能表對各個接頭是否實現了順暢連接進行診斷，特別是發現其中是否存在假接的問題，等等。不同的故障類型需采取不同的維修措施，但均需要以診斷得到的數據作為依據。

其次，對架空人車出現的液壓站故障，需要根據檢測結果進行全面診斷。若出現了液壓數值不動的問題，則應當對液壓站進行全面診斷，看是否出現了漏液的問題，是否出現了液體變質或者液體數量不足，或者液體中所含的雜質相對較多，影響到液壓品質，導致液壓站可以提供的液體壓力較為有限的問題，需根據診斷結果采取不同的方法。

此外，架空人車出現的機械故障相對較多。不同的機械故障表現出不同的特點，例如，對常出現的鋼絲繩掉道故障，維修技術人員首先需要對中心線進行針對性的校核，對繩輪的位置進行重新核定，必要情況下，還應當適當增加壓繩輪的數量，對電源電壓是否穩定進行分析，嚴格控制架空人車的額定運行速度，防止出現鋼絲繩掉道的問題[4]。

4 結語

雖然架空人車運輸裝備較為“古老”，但是從架空人車的使用情況來看，其優勢也非常明顯，因此，煤礦需要全面重視對架空人車故障診斷的工作，從煤礦使用架空人車的實際情況出發，全面做好對其中故障的有效診斷，為架空人車相應作用的發揮提供更多的技術支撐。