礦井提升系統(tǒng)監(jiān)控與故障診斷的研究

王寶剛

摘 要：礦井提升機(jī)是煤礦生產(chǎn)過程中所使用到了重大設(shè)備之一，其主工功能是用來提升人員，生產(chǎn)過程中所使用到的設(shè)備以及煤礦等。在整個(gè)的生產(chǎn)過程中，礦井提升機(jī)能否安全運(yùn)行對(duì)煤礦有著重大的影響，如果礦井提升出現(xiàn)故障，則會(huì)影響到礦井的生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生事故。

關(guān)鍵詞：礦井；提升系統(tǒng)；監(jiān)控與故障；診斷

中圖分類號(hào)： X752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）18-187-2

0 引言

隨著煤礦事故的不斷發(fā)生，為能夠確保提升機(jī)在礦井的生產(chǎn)運(yùn)作過程中，正常安全地運(yùn)行，需要著重對(duì)提升機(jī)系統(tǒng)有一個(gè)精確的監(jiān)控，以用高效的故障診斷技術(shù)，從而對(duì)于礦井提升系統(tǒng)的安全生產(chǎn)起到一定的積極作用。本文結(jié)合目前礦井提升系統(tǒng)的監(jiān)控與故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀，進(jìn)行分析，并對(duì)一些常見的故障形式采取相應(yīng)的措施方法。

1 礦井提升系統(tǒng)監(jiān)控與故障診斷的技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 礦井提升系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀

對(duì)于礦井提升系統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面。其一，對(duì)于礦井提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，可以從提升機(jī)的提升方向、高度以及速度等方面來進(jìn)行監(jiān)測(cè)；其二，提升機(jī)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)的監(jiān)控，具體包含有制動(dòng)的力矩、液壓油油溫和油壓，以及空運(yùn)時(shí)間等這些重要的參數(shù)；其三，提升機(jī)鋼絲的監(jiān)測(cè)，主要是從鋼絲繩的張力、直徑以及鋼絲繩的潤(rùn)滑等這些方面進(jìn)行監(jiān)控；其四，提升機(jī)的電動(dòng)力以及傳動(dòng)部分的監(jiān)測(cè)，主要是通過提升機(jī)的工作電壓、電流以及電動(dòng)機(jī)的功率、減速器油壓等這些方面來進(jìn)行監(jiān)控。

由于國(guó)外對(duì)礦井提升系統(tǒng)監(jiān)控的研究時(shí)間比早，因而現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了比較高的水平，不僅使得礦井提升系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上更加地合理，而且還能夠通過對(duì)提升機(jī)系統(tǒng)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)一種雙重保護(hù)的效果。雖然國(guó)外的這種礦井提升系統(tǒng)監(jiān)控穩(wěn)定性非常地好，但在價(jià)格上還是比較昂貴的，因而對(duì)于國(guó)內(nèi)一些小的礦井而言還是難以承受的。

1.2 礦井提升系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)狀

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息化的不斷普及，礦井提升系統(tǒng)的故障診斷也有用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，以及測(cè)試的技術(shù)信號(hào)分析，數(shù)據(jù)處理技術(shù)等，通過對(duì)數(shù)據(jù)的相關(guān)分析處理，從而及時(shí)、準(zhǔn)確地判斷出礦井提升系統(tǒng)的故障所在，包括故障的類型、所發(fā)生部位與原因，從而提出相關(guān)的維修建議。通常情況下表現(xiàn)為以下三種方法。

1.2.1 對(duì)于模型的解析法

采用傳感、摩擦理論以及機(jī)械振動(dòng)的理論知識(shí)，從而達(dá)到對(duì)礦井提升系統(tǒng)的故障模型分析，建立起礦井提升機(jī)齒輪箱動(dòng)力學(xué)的一種模型，對(duì)于礦井提升機(jī)的變載荷齒輪減速箱的故障診斷非常地有幫助。

1.2.2 信息處理法

小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法可以對(duì)礦井提升機(jī)的鋼絲繩的磨損度以及空動(dòng)時(shí)間、殘壓、制動(dòng)的盤偏擺度等這些關(guān)鍵性的參數(shù)起到一定的故障預(yù)報(bào)效果，通過對(duì)信息的處理，能夠準(zhǔn)確、合理地診斷出礦井提升機(jī)在運(yùn)行過程中早期出現(xiàn)的故障，并且其分辨率非常地高。

1.2.3 采用知識(shí)法

把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家的系統(tǒng)相融合，然后再有效地結(jié)合礦井提升系統(tǒng)所常出現(xiàn)故障的深淺知識(shí)，然后用深度優(yōu)化的搜索，進(jìn)行正反向混合推理的策略，從而建立起一種故障樹的模型，有效的運(yùn)用于礦井提升系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中來。除此之外，在近幾年來的國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于礦井提升系統(tǒng)故障的診斷，還有效的利用了現(xiàn)代的診斷技術(shù)，如數(shù)學(xué)模型、人工智能以及新型的信息手?jǐn)嗟龋M(jìn)行了有效的研究，由于不是很成熟，很少能夠被成功地運(yùn)用于實(shí)際工作中。

2 礦井提升系統(tǒng)監(jiān)控與故障診斷的發(fā)展趨勢(shì)

如果把礦井提升系統(tǒng)監(jiān)控與故障診斷技術(shù)有效地運(yùn)用于實(shí)際工作中，從而可以有效地提高礦井提升機(jī)的安全可靠運(yùn)行，為礦井的安全生產(chǎn)提供一份保障。隨著人們對(duì)于礦井提升系統(tǒng)監(jiān)控與故障診斷技術(shù)的不斷深入研究，采用了各種科學(xué)的方法進(jìn)行相互融合、滲透的方法，所提出了智能化監(jiān)控與診斷技術(shù)，并且被廣泛的所運(yùn)用。其具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 結(jié)構(gòu)

對(duì)于礦井提升機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控與故障診斷的技術(shù)正在逐漸地向網(wǎng)絡(luò)化方向轉(zhuǎn)變發(fā)展。

2.2 監(jiān)測(cè)方式

對(duì)于礦井提升機(jī)的監(jiān)測(cè)方式，采用了一種新型的在線監(jiān)測(cè)，從而成功的替代了傳統(tǒng)的巡回、定期監(jiān)測(cè)，有效地提高了對(duì)設(shè)備的監(jiān)測(cè)效率，并且可以做到實(shí)時(shí)故障診斷。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

在軟件的設(shè)計(jì)上，采用了多任選并行的處理系統(tǒng)，從而取代了陳舊的單任務(wù)系統(tǒng)，并且在軟件的設(shè)計(jì)過程中增加了數(shù)據(jù)庫(kù)存設(shè)計(jì)、通訊處理以及推理設(shè)計(jì)等，并且對(duì)其分布進(jìn)行了具體的優(yōu)化處理。

2.4 監(jiān)測(cè)參數(shù)

由之前的單參數(shù)監(jiān)測(cè)逐漸地轉(zhuǎn)變成為多系統(tǒng)多參數(shù)的一種監(jiān)測(cè)參數(shù)設(shè)置，從而能夠?yàn)楹笃诘墓收显\斷提供最為原始的數(shù)據(jù)分析。

2.5 系統(tǒng)功能

對(duì)于礦井提升機(jī)的系統(tǒng)功能漸漸地向智能化、快捷、靈敏的方向發(fā)展，并且其診斷方式有現(xiàn)場(chǎng)診斷與遠(yuǎn)程診斷相融合。

2.6 故障診斷方法

在原來單參數(shù)單診斷的方法基礎(chǔ)上，采用了多診斷多方法的故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行互補(bǔ)，從而使得故障診斷方法更加有效、精準(zhǔn)。

3 常見的故障形式

在礦井中經(jīng)常會(huì)由于不同的原因而發(fā)生故障，下面以具體的事故來了解一下常見的故障形式有哪些？

3.1 過卷事故

這種事故的發(fā)生可以分為上提過卷和下放過卷兩種，其中的上提過卷是由于礦井提升機(jī)的提升容器在到達(dá)地面時(shí)沒有停止，從而超過井口的位置保持繼續(xù)地上行，從而造成一定的事故，最后導(dǎo)致把井架拉倒，或者是由于鋼絲繩的斷裂而把提升容器掉入到井底。而下提過卷則是當(dāng)?shù)V井提升機(jī)的提升容器到達(dá)井底時(shí)，還沒有減速停止，導(dǎo)致與井底的其他裝置發(fā)生碰撞。對(duì)于運(yùn)行過程中的礦井提升機(jī)，其提升容器的速度過快、過慢以及停止的位置不準(zhǔn)確，都會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)展，而其中最為嚴(yán)重的故障之一就是過卷情況。

3.2 斷繩事故

斷繩的故障會(huì)給礦井帶來致命的經(jīng)濟(jì)損失，在這個(gè)故障的發(fā)生過程中，可能會(huì)涉及工人的生命安全。而斷繩故障的發(fā)生往往是由以下幾個(gè)原因所造成。一是鋼絲繩在使用過程中受到銹蝕，從而降低了鋼絲繩的抗沖擊力度。二是由于鋼絲繩的磨損。三是長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)彎曲導(dǎo)致了鋼絲繩的疲勞，使得其強(qiáng)度降低。四是鋼絲繩在使用過程中經(jīng)常會(huì)受到?jīng)_擊與振動(dòng)。五是鋼絲繩的超越。除此之外，對(duì)于設(shè)備的不及時(shí)檢修、操作不當(dāng)?shù)仍蚨紩?huì)導(dǎo)致鋼絲繩在使用過程中會(huì)出現(xiàn)故障。

4 提升礦井提升系統(tǒng)監(jiān)控與故障診斷效果

4.1 對(duì)于提升機(jī)常見的故障形式與代碼進(jìn)行提升

對(duì)于在礦井提升機(jī)運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的故障，如空動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)、軸承過熱、電機(jī)超速等故障形式，建立起一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)存，并且針對(duì)不同的機(jī)械故障形式進(jìn)行代碼編制，從有助于提升機(jī)診斷系統(tǒng)的建立，如在進(jìn)行編碼過程中，對(duì)于代碼的編制可以采用故障發(fā)生的部位與故障形式的漢語(yǔ)拼音相結(jié)合的方式。

4.2 礦井提升機(jī)監(jiān)測(cè)與故障診斷的硬件系統(tǒng)的合理性

礦井提升機(jī)監(jiān)測(cè)與故障診斷的硬件系統(tǒng)通常包括有傳感器、采集卡以及計(jì)算機(jī)設(shè)備等，當(dāng)傳感器的輸出與采集卡輸入的電氣特性相匹配，需要有一個(gè)合理的信號(hào)調(diào)理電路來做支撐，與此同時(shí)，還能夠提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

4.3 礦井提升機(jī)監(jiān)測(cè)與故障診斷軟件系統(tǒng)的有效性

對(duì)于監(jiān)測(cè)與故障診斷的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案，可以設(shè)置多個(gè)功能，如參數(shù)的管理、在線的監(jiān)測(cè)以及故障診斷、系統(tǒng)管理等，并且設(shè)置一定的權(quán)限管理，對(duì)于使用者，要進(jìn)行先注冊(cè)登記，并且其所提供的資料真實(shí)有效。另外就是對(duì)于故障與歷史數(shù)據(jù)的查詢功能，對(duì)于其診斷分析非常的有幫助，而對(duì)于提升機(jī)的監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的報(bào)表可以自動(dòng)生成功能，并進(jìn)行打印，從而方便了各個(gè)部門之間的資源共享與交流。而對(duì)于參數(shù)管理模塊的設(shè)置，都是需要通過硬件系統(tǒng)在運(yùn)行過程中所采集到了相關(guān)數(shù)據(jù)，來進(jìn)行正確的設(shè)置。

隨著科學(xué)技術(shù)與信息化的不斷發(fā)展，對(duì)于礦井提升系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與故障診斷方案除了需要有扎實(shí)的理論做基礎(chǔ)之外，漸漸地運(yùn)用了科學(xué)技術(shù)與信息化的方法，從而能夠更加精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)與判斷出礦井提升機(jī)運(yùn)行過程中的問題與故障，并采取相應(yīng)的方案進(jìn)行解決，從而把故障降到最低，有效提高提升機(jī)在礦井運(yùn)作過程中的安全性，減少一些不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

參 考 文 獻(xiàn)

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