于偉平

摘 要:提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)整個(gè)作業(yè)過(guò)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(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。因此,必須對(duì)礦井提升機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)格的控制和管理,并運(yùn)行先進(jìn)的在線(xiàn)故障智能診斷技術(shù)對(duì)其進(jìn)行“預(yù)知維修”,彌補(bǔ)傳統(tǒng)計(jì)劃維修、定期維修導(dǎo)致的維修過(guò)剩和欠修故障。本文從礦井提升機(jī)運(yùn)行中常見(jiàn)的事故類(lèi)型及其原因出發(fā),分析了故障智能診斷系統(tǒng)應(yīng)用于提升設(shè)備的工作原理及其優(yōu)勢(shì),并對(duì)該系統(tǒng)的優(yōu)化與完善提出富有針對(duì)性的建議。

關(guān)鍵詞:礦井提升機(jī)機(jī)械故障智能診斷系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào):TD53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-198X(2012)05(b)-0074-01

1礦井提升機(jī)常見(jiàn)的故障類(lèi)型及其產(chǎn)生原因

1.1 提升機(jī)故障對(duì)礦井生產(chǎn)的影響

作為礦井生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),提升設(shè)備的主要任務(wù)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(jī)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)整個(gè)作業(yè)過(guò)程都具有極其重要的影響,一旦其發(fā)生故障,極有可能導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。因此,必須對(duì)礦井提升機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)格的控制和管理,全面掌握設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律,對(duì)常見(jiàn)事故類(lèi)型及其原因進(jìn)行分析,并運(yùn)行先進(jìn)的在線(xiàn)故障智能診斷技術(shù)對(duì)其“預(yù)知維修”,彌補(bǔ)傳統(tǒng)計(jì)劃維修、定期維修導(dǎo)致的維修過(guò)剩和欠修故障,節(jié)約非必要的停機(jī)成本。

1.2 礦井提升機(jī)的常見(jiàn)故障類(lèi)型

提升機(jī)在作業(yè)中常見(jiàn)的故障類(lèi)型根據(jù)其嚴(yán)重性應(yīng)分為必須緊急停車(chē)、必須事故停車(chē)以及須以信號(hào)預(yù)警等三個(gè)類(lèi)型。必須緊急停車(chē)的事故包括提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)液壓站電動(dòng)機(jī)故障、錯(cuò)向運(yùn)行、兩終端過(guò)卷?yè)P(yáng)或超速、主電動(dòng)機(jī)失勵(lì)磁、直流主回路過(guò)電流或過(guò)電壓,以及保護(hù)回路失電等問(wèn)題,一旦發(fā)生該類(lèi)事故,則必須馬上斷開(kāi)交、直流回路并進(jìn)行制動(dòng)停車(chē)。事故停車(chē)故障包括制動(dòng)輪變形、兩終端之間超速、安全門(mén)打開(kāi)、緊急停車(chē)后未調(diào)零或調(diào)零電機(jī)故障、操作限位開(kāi)關(guān)失靈以及尾繩故障等,此類(lèi)故障發(fā)生時(shí)應(yīng)按速度圖減速至2m/s后自動(dòng)制動(dòng)停車(chē),再予以排除。而信號(hào)預(yù)警類(lèi)的故障不需停車(chē),而應(yīng)以光、聲等預(yù)警信號(hào)提示作業(yè)人員,該類(lèi)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(jī)軸承過(guò)熱、制動(dòng)閘瓦磨損以及通風(fēng)故障等。

1.3 故障原因分析

要建立智能化的在線(xiàn)故障診斷系統(tǒng),除掌握提升機(jī)常見(jiàn)的故障類(lèi)型外,還必須對(duì)產(chǎn)生故障的原因進(jìn)行分析,以便在發(fā)生故障時(shí),及時(shí)為檢修人員排除故障提供科學(xué)的依據(jù)。引發(fā)提升機(jī)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(hù)功能不夠完善,設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜對(duì)維修人員的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)要求過(guò)高,提升機(jī)長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度工作而設(shè)備故障的早期預(yù)兆未被注意等,此外,事故狀態(tài)的初期預(yù)測(cè)及應(yīng)對(duì)措施,也是決定故障是否能夠有效排除的關(guān)鍵,因此,故障智能診斷系統(tǒng)必須對(duì)提升機(jī)工況進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè),并結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)及科學(xué)的分析方法,對(duì)各類(lèi)故障的位置和成因進(jìn)行判別,并采取有針對(duì)性的措施進(jìn)行處理。

2智能診斷系統(tǒng)在礦井提升機(jī)運(yùn)行維護(hù)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(duì)摩擦提升的制動(dòng)失效、過(guò)卷、滑動(dòng)故障建立的故障分析模型為基礎(chǔ),結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,構(gòu)成其運(yùn)行故障診斷的基本結(jié)構(gòu)。實(shí)踐中通過(guò)對(duì)提升機(jī)電控系統(tǒng)的速度環(huán)、電流環(huán)、勵(lì)磁環(huán)中的給定環(huán)和反饋環(huán)中的電量監(jiān)測(cè)及曲線(xiàn)分析、液壓系統(tǒng)的油壓、電液比例閥的控制電流、儲(chǔ)能器氮?dú)鈮毫?shù)及電控系統(tǒng)的故障機(jī)理的分析,來(lái)判斷提升機(jī)的工作狀態(tài),并預(yù)測(cè)其歷史變化趨勢(shì)；對(duì)提升機(jī)盤(pán)式制動(dòng)器故障機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)研究和受力分析,以狀態(tài)參數(shù)診斷制動(dòng)器的運(yùn)行故障。故障診斷技術(shù)的核心是通過(guò)運(yùn)行信息來(lái)分析各種故障的表現(xiàn)特征以及對(duì)各種特征的識(shí)別,從而正確區(qū)分設(shè)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(duì)策分析。

具體的診斷方法包括:利用小波對(duì)模擬量進(jìn)行去噪,對(duì)特征參數(shù)中制動(dòng)正壓力進(jìn)行智能判別；利用模糊數(shù)學(xué)的原理和方法,對(duì)不同的故障,提取相應(yīng)的開(kāi)關(guān)量、模擬量信號(hào)和脈沖量信號(hào),采用不同的處理方法,開(kāi)發(fā)礦井提升機(jī)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)；并在DOS環(huán)境下對(duì)直流提升機(jī)的電控部分進(jìn)行知識(shí)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(yīng)用故障監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)不僅能找出并消除生產(chǎn)系統(tǒng)中的事故隱患,也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)提升機(jī)的潛在問(wèn)題,預(yù)防設(shè)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(jì)損失。作為現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分,應(yīng)用在線(xiàn)故障智能診斷系統(tǒng),可以將傳統(tǒng)的定期設(shè)備維修制度改為“預(yù)知維修”的現(xiàn)代維護(hù)技術(shù)。與定期停機(jī)檢修相比,在線(xiàn)故障的智能診斷節(jié)約了大量的維修時(shí)間、維修工作量及維修成本,使設(shè)備正常運(yùn)行的時(shí)間顯著加長(zhǎng),生產(chǎn)效率大幅提高,為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3智能診斷系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

智能診斷系統(tǒng)在礦井提升機(jī)的設(shè)備檢查和故障分析中取得了明顯的成效,隨著在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)與信號(hào)處理技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)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(lái),相關(guān)工作者開(kāi)始重視該系統(tǒng)在不同的工作環(huán)境下、不同的運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)設(shè)備各種故障模式的診斷和排除。礦井提升機(jī)診斷系統(tǒng)開(kāi)始向著更加先進(jìn)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(jié)合了基于規(guī)則、基于功能甚至基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等形式,全方位、多深度地對(duì)工程系統(tǒng)進(jìn)行推理,并在診斷的不同階段采取不同的方法,提高了設(shè)備故障識(shí)別的準(zhǔn)確性。(2)實(shí)時(shí)診斷的實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)診斷強(qiáng)調(diào)在線(xiàn)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(yīng)在有限的時(shí)間內(nèi)自行決策,給出設(shè)備的運(yùn)行工況問(wèn)題或可能存在的問(wèn)題,同時(shí)尋求合理的診斷方法,以合理的診斷軟件結(jié)構(gòu),實(shí)行分級(jí)進(jìn)程推理,盡可能提高處理速度,以發(fā)揮其在線(xiàn)處理的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。(3)遠(yuǎn)程服務(wù)的實(shí)現(xiàn)。由于維修人員的技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)條件等方面的限制,一些故障很難及時(shí)查找處理,因此必須實(shí)施遠(yuǎn)程故障診斷,使故障信息經(jīng)通信線(xiàn)路與上位機(jī)的故障診斷系統(tǒng)連接,該診斷系統(tǒng)可自動(dòng)啟動(dòng)在線(xiàn)故障智能診斷程序,經(jīng)過(guò)分析、比較、判斷得出診斷結(jié)論,再將診斷結(jié)論和處理意見(jiàn)回饋現(xiàn)場(chǎng)。

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