淺談礦井提升機故障智能診斷系統的應用與完善

于偉平

摘 要:提升機的運行狀態對整個作業過程都具有極其重要的影響,一旦其發生故障,就極有可能導致重大的經濟損失和安全事故。因此,必須對礦井提升機的工作狀態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,分析了故障智能診斷系統應用于提升設備的工作原理及其優勢,并對該系統的優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

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生原因

1.1 提升機故障對礦井生產的影響

作為礦井生產過程中的關鍵環節,提升設備的主要任務是將矸石或原煤由井下提至地面,并幫助作業人員及生產資料往返于地面和井下之間。提升機的運行狀態對整個作業過程都具有極其重要的影響,一旦其發生故障,極有可能導致重大的經濟損失和安全事故。因此,必須對礦井提升機的工作狀態進行嚴格的控制和管理,全面掌握設備的運行規律,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”,彌補傳統計劃維修、定期維修導致的維修過剩和欠修故障,節約非必要的停機成本。

1.2 礦井提升機的常見故障類型

提升機在作業中常見的故障類型根據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,除掌握提升機常見的故障類型外,還必須對產生故障的原因進行分析,以便在發生故障時,及時為檢修人員排除故障提供科學的依據。引發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程,現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,故障智能診斷系統必須對提升機工況進行全方位的監測,并結合現代計算機技術、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智能診斷系統在礦井提升機運行維護中的作用

2.1 智能診斷系統的工作原理及其診斷方法

故障智能診斷系統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,結合神經網絡模型,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的速度環、電流環、勵磁環中的給定環和反饋環中的電量監測及曲線分析、液壓系統的油壓、電液比例閥的控制電流、儲能器氮氣壓力參數及電控系統的故障機理的分析,來判斷提升機的工作狀態,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,以狀態參數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特征以及對各種特征的識別,從而正確區分設備的各種故障,在故障發生初期就可以確定故障發生部位及程度,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,對特征參數中制動正壓力進行智能判別；利用模糊數學的原理和方法,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,開發礦井提升機故障診斷專家系統；并在DOS環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 智能診斷系統礦井作業中取得的成效

應用故障監測和診斷技術不僅能找出并消除生產系統中的事故隱患,也能及時發現提升機的潛在問題,預防設備惡性事故的發生,從而避免人員的傷亡、環境的污染和巨大的經濟損失。作為現代工業的重要組成部分,應用在線故障智能診斷系統,可以將傳統的定期設備維修制度改為“預知維修”的現代維護技術。與定期停機檢修相比,在線故障的智能診斷節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,生產效率大幅提高,為企業創造了巨大的經濟效益。

3智能診斷系統應用的發展趨勢

智能診斷系統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,隨著在線監測技術與信號處理技術等現代技術手段的不斷發展,智能診斷系統也得到了逐步的優化。近年來,相關工作者開始重視該系統在不同的工作環境下、不同的運行狀態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開始向著更加先進完善的方向發展。(1)基于混合模型的診斷系統的建立。與傳統的基于規則的診斷系統相比,基于混合模型的系統結合了基于規則、基于功能甚至基于人工神經網絡等形式,全方位、多深度地對工程系統進行推理,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。實時診斷強調在線的數據處理與診斷推理。由于診斷速度在很多情況下都決定了故障的發展,系統應在有限的時間內自行決策,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,以發揮其在線處理的技術優勢。(3)遠程服務的實現。由于維修人員的技術和現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,使故障信息經通信線路與上位機的故障診斷系統連接,該診斷系統可自動啟動在線故障智能診斷程序,經過分析、比較、判斷得出診斷結論,再將診斷結論和處理意見回饋現場。

參考文獻

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