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摘 要:提升机的运行状态对整个作业过程都具有极其重要的影响,一旦其发生故障,就极有可能导致重大的经济损失和安全事故。因此,必须对矿井提升机的工作状态进行严格的控制和管理,并运行先进的在线故障智能诊断技术对其进行“预知维修”,弥补传统计划维修、定期维修导致的维修过剩和欠修故障。本文从矿井提升机运行中常见的事故类型及其原因出发,分析了故障智能诊断系统应用于提升设备的工作原理及其优势,并对该系统的优化与完善提出富有针对性的建议。
关键词:矿井提升机 机械故障 智能诊断系统
中图分类号:TD53 文献标识码:A 文章编号:1674-198X(2012)05(b)-0074-01
1 矿井提升机常见的故障类型及其产生原因
1.1 提升机故障对矿井生产的影响
作为矿井生产过程中的关键环节,提升设备的主要任务是将矸石或原煤由井下提至地面,并帮助作业人员及生产资料往返于地面和井下之间。提升机的运行状态对整个作业过程都具有极其重要的影响,一旦其发生故障,极有可能导致重大的经济损失和安全事故。因此,必须对矿井提升机的工作状态进行严格的控制和管理,全面掌握设备的运行规律,对常见事故类型及其原因进行分析,并运行先进的在线故障智能诊断技术对其“预知维修”,弥补传统计划维修、定期维修导致的维修过剩和欠修故障,节约非必要的停机成本。
1.2 矿井提升机的常见故障类型
提升机在作业中常见的故障类型根据其严重性应分为必须紧急停车、必须事故停车以及须以信号预警等三个类型。必须紧急停车的事故包括提升机制动系统液压站电动机故障、错向运行、两终端过卷扬或超速、主电动机失励磁、直流主回路过电流或过电压,以及保护回路失电等问题,一旦发生该类事故,则必须马上断开交、直流回路并进行制动停车。事故停车故障包括制动轮变形、两终端之间超速、安全门打开、紧急停车后未调零或调零电机故障、操作限位开关失灵以及尾绳故障等,此类故障发生时应按速度图减速至2m/s后自动制动停车,再予以排除。而信号预警类的故障不需停车,而应以光、声等预警信号提示作业人员,该类故障主要包括直流操作电流接地、直流主回路接地、直流主电机轴承过热、制动闸瓦磨损以及通风故障等。
1.3 故障原因分析
要建立智能化的在线故障诊断系统,除掌握提升机常见的故障类型外,还必须对产生故障的原因进行分析,以便在发生故障时,及时为检修人员排除故障提供科学的依据。引发提升机故障的因素主要包括操作人员误操作或违反工艺规程,现有装置的保护功能不够完善,设备结构复杂对维修人员的技术经验要求过高,提升机长时间、高强度工作而设备故障的早期预兆未被注意等,此外,事故状态的初期预测及应对措施,也是决定故障是否能够有效排除的关键,因此,故障智能诊断系统必须对提升机工况进行全方位的监测,并结合现代计算机技术、信息技术及科学的分析方法,对各类故障的位置和成因进行判别,并采取有针对性的措施进行处理。
2 智能诊断系统在矿井提升机运行维护中的作用
2.1 智能诊断系统的工作原理及其诊断方法
故障智能诊断系统是以对摩擦提升的制动失效、过卷、滑动故障建立的故障分析模型为基础,结合神经网络模型,构成其运行故障诊断的基本结构。实践中通过对提升机电控系统的速度环、电流环、励磁环中的给定环和反馈环中的电量监测及曲线分析、液压系统的油压、电液比例阀的控制电流、储能器氮气压力参数及电控系统的故障机理的分析,来判断提升机的工作状态,并预测其历史变化趋势；对提升机盘式制动器故障机理进行详细研究和受力分析,以状态参数诊断制动器的运行故障。故障诊断技术的核心是通过运行信息来分析各种故障的表现特征以及对各种特征的识别,从而正确区分设备的各种故障,在故障发生初期就可以确定故障发生部位及程度,并为故障的处理提供对策分析。
具体的诊断方法包括:利用小波对模拟量进行去噪,对特征参数中制动正压力进行智能判别；利用模糊数学的原理和方法,对不同的故障,提取相应的开关量、模拟量信号和脉冲量信号,采用不同的处理方法,开发矿井提升机故障诊断专家系统；并在DOS环境下对直流提升机的电控部分进行知识表示与故障推理。
2.2 智能诊断系统矿井作业中取得的成效
应用故障监测和诊断技术不仅能找出并消除生产系统中的事故隐患,也能及时发现提升机的潜在问题,预防设备恶性事故的发生,从而避免人员的伤亡、环境的污染和巨大的经济损失。作为现代工业的重要组成部分,应用在线故障智能诊断系统,可以将传统的定期设备维修制度改为“预知维修”的现代维护技术。与定期停机检修相比,在线故障的智能诊断节约了大量的维修时间、维修工作量及维修成本,使设备正常运行的时间显著加长,生产效率大幅提高,为企业创造了巨大的经济效益。
3 智能诊断系统应用的发展趋势
智能诊断系统在矿井提升机的设备检查和故障分析中取得了明显的成效,随着在线监测技术与信号处理技术等现代技术手段的不断发展,智能诊断系统也得到了逐步的优化。近年来,相关工作者开始重视该系统在不同的工作环境下、不同的运行状态下对设备各种故障模式的诊断和排除。矿井提升机诊断系统开始向着更加先进完善的方向发展。(1)基于混合模型的诊断系统的建立。与传统的基于规则的诊断系统相比,基于混合模型的系统结合了基于规则、基于功能甚至基于人工神经网络等形式,全方位、多深度地对工程系统进行推理,并在诊断的不同阶段采取不同的方法,提高了设备故障识别的准确性。(2)实时诊断的实现。实时诊断强调在线的数据处理与诊断推理。由于诊断速度在很多情况下都决定了故障的发展,系统应在有限的时间内自行决策,给出设备的运行工况问题或可能存在的问题,同时寻求合理的诊断方法,以合理的诊断软件结构,实行分级进程推理,尽可能提高处理速度,以发挥其在线处理的技术优势。(3)远程服务的实现。由于维修人员的技术和现场条件等方面的限制,一些故障很难及时查找处理,因此必须实施远程故障诊断,使故障信息经通信线路与上位机的故障诊断系统连接,该诊断系统可自动启动在线故障智能诊断程序,经过分析、比较、判断得出诊断结论,再将诊断结论和处理意见回馈现场。
参考文献
[1] 吴雪玲,李磊丽,唐夏钦.矿井提升机故障监测及安全保护系统分析[J].中州煤炭,2003(6).
[2] 杨淑珍,徐文尚,高云红.基于模糊推理的矿井提升机故障诊断方法的研究[J].煤矿机械,2005(9).
[3] 刘炜.机械设备故障监测与诊断系统的应用与研究[J].科技资讯,2007(9).
[4] 付艳丽,苏荣华.矿井提升机振动的故障诊断与控制措施[J].矿业安全与环保,2004(1).
关键词:矿井提升机 机械故障 智能诊断系统
中图分类号:TD53 文献标识码:A 文章编号:1674-198X(2012)05(b)-0074-01
1 矿井提升机常见的故障类型及其产生原因
1.1 提升机故障对矿井生产的影响
作为矿井生产过程中的关键环节,提升设备的主要任务是将矸石或原煤由井下提至地面,并帮助作业人员及生产资料往返于地面和井下之间。提升机的运行状态对整个作业过程都具有极其重要的影响,一旦其发生故障,极有可能导致重大的经济损失和安全事故。因此,必须对矿井提升机的工作状态进行严格的控制和管理,全面掌握设备的运行规律,对常见事故类型及其原因进行分析,并运行先进的在线故障智能诊断技术对其“预知维修”,弥补传统计划维修、定期维修导致的维修过剩和欠修故障,节约非必要的停机成本。
1.2 矿井提升机的常见故障类型
提升机在作业中常见的故障类型根据其严重性应分为必须紧急停车、必须事故停车以及须以信号预警等三个类型。必须紧急停车的事故包括提升机制动系统液压站电动机故障、错向运行、两终端过卷扬或超速、主电动机失励磁、直流主回路过电流或过电压,以及保护回路失电等问题,一旦发生该类事故,则必须马上断开交、直流回路并进行制动停车。事故停车故障包括制动轮变形、两终端之间超速、安全门打开、紧急停车后未调零或调零电机故障、操作限位开关失灵以及尾绳故障等,此类故障发生时应按速度图减速至2m/s后自动制动停车,再予以排除。而信号预警类的故障不需停车,而应以光、声等预警信号提示作业人员,该类故障主要包括直流操作电流接地、直流主回路接地、直流主电机轴承过热、制动闸瓦磨损以及通风故障等。
1.3 故障原因分析
要建立智能化的在线故障诊断系统,除掌握提升机常见的故障类型外,还必须对产生故障的原因进行分析,以便在发生故障时,及时为检修人员排除故障提供科学的依据。引发提升机故障的因素主要包括操作人员误操作或违反工艺规程,现有装置的保护功能不够完善,设备结构复杂对维修人员的技术经验要求过高,提升机长时间、高强度工作而设备故障的早期预兆未被注意等,此外,事故状态的初期预测及应对措施,也是决定故障是否能够有效排除的关键,因此,故障智能诊断系统必须对提升机工况进行全方位的监测,并结合现代计算机技术、信息技术及科学的分析方法,对各类故障的位置和成因进行判别,并采取有针对性的措施进行处理。
2 智能诊断系统在矿井提升机运行维护中的作用
2.1 智能诊断系统的工作原理及其诊断方法
故障智能诊断系统是以对摩擦提升的制动失效、过卷、滑动故障建立的故障分析模型为基础,结合神经网络模型,构成其运行故障诊断的基本结构。实践中通过对提升机电控系统的速度环、电流环、励磁环中的给定环和反馈环中的电量监测及曲线分析、液压系统的油压、电液比例阀的控制电流、储能器氮气压力参数及电控系统的故障机理的分析,来判断提升机的工作状态,并预测其历史变化趋势；对提升机盘式制动器故障机理进行详细研究和受力分析,以状态参数诊断制动器的运行故障。故障诊断技术的核心是通过运行信息来分析各种故障的表现特征以及对各种特征的识别,从而正确区分设备的各种故障,在故障发生初期就可以确定故障发生部位及程度,并为故障的处理提供对策分析。
具体的诊断方法包括:利用小波对模拟量进行去噪,对特征参数中制动正压力进行智能判别；利用模糊数学的原理和方法,对不同的故障,提取相应的开关量、模拟量信号和脉冲量信号,采用不同的处理方法,开发矿井提升机故障诊断专家系统；并在DOS环境下对直流提升机的电控部分进行知识表示与故障推理。
2.2 智能诊断系统矿井作业中取得的成效
应用故障监测和诊断技术不仅能找出并消除生产系统中的事故隐患,也能及时发现提升机的潜在问题,预防设备恶性事故的发生,从而避免人员的伤亡、环境的污染和巨大的经济损失。作为现代工业的重要组成部分,应用在线故障智能诊断系统,可以将传统的定期设备维修制度改为“预知维修”的现代维护技术。与定期停机检修相比,在线故障的智能诊断节约了大量的维修时间、维修工作量及维修成本,使设备正常运行的时间显著加长,生产效率大幅提高,为企业创造了巨大的经济效益。
3 智能诊断系统应用的发展趋势
智能诊断系统在矿井提升机的设备检查和故障分析中取得了明显的成效,随着在线监测技术与信号处理技术等现代技术手段的不断发展,智能诊断系统也得到了逐步的优化。近年来,相关工作者开始重视该系统在不同的工作环境下、不同的运行状态下对设备各种故障模式的诊断和排除。矿井提升机诊断系统开始向着更加先进完善的方向发展。(1)基于混合模型的诊断系统的建立。与传统的基于规则的诊断系统相比,基于混合模型的系统结合了基于规则、基于功能甚至基于人工神经网络等形式,全方位、多深度地对工程系统进行推理,并在诊断的不同阶段采取不同的方法,提高了设备故障识别的准确性。(2)实时诊断的实现。实时诊断强调在线的数据处理与诊断推理。由于诊断速度在很多情况下都决定了故障的发展,系统应在有限的时间内自行决策,给出设备的运行工况问题或可能存在的问题,同时寻求合理的诊断方法,以合理的诊断软件结构,实行分级进程推理,尽可能提高处理速度,以发挥其在线处理的技术优势。(3)远程服务的实现。由于维修人员的技术和现场条件等方面的限制,一些故障很难及时查找处理,因此必须实施远程故障诊断,使故障信息经通信线路与上位机的故障诊断系统连接,该诊断系统可自动启动在线故障智能诊断程序,经过分析、比较、判断得出诊断结论,再将诊断结论和处理意见回馈现场。
参考文献
[1] 吴雪玲,李磊丽,唐夏钦.矿井提升机故障监测及安全保护系统分析[J].中州煤炭,2003(6).
[2] 杨淑珍,徐文尚,高云红.基于模糊推理的矿井提升机故障诊断方法的研究[J].煤矿机械,2005(9).
[3] 刘炜.机械设备故障监测与诊断系统的应用与研究[J].科技资讯,2007(9).
[4] 付艳丽,苏荣华.矿井提升机振动的故障诊断与控制措施[J].矿业安全与环保,2004(1).