煤礦架空人車故障診斷分析

吳計(jì)元

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)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(yùn)輸人員的交通工具。在應(yīng)用過程中，相對于罐籠運(yùn)輸人員有著明顯的優(yōu)勢，架空人車可以與運(yùn)料共同使用巷道，每小時(shí)運(yùn)輸人員的數(shù)量也可以達(dá)到500人左右，且整體的投資相對較小[1]。因此，在煤礦運(yùn)輸過程中，做好對架空人車故障診斷工作，及時(shí)采取針對性的措施進(jìn)行維修，對于更好地發(fā)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(fā)生，通過總結(jié)分析可知，故障主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，分別為電動機(jī)故障、液壓站故障及機(jī)械故障。第一是電動機(jī)故障，主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子斷條故障、定子故障、軸承故障、轉(zhuǎn)子匝間故障等；第二是液壓站故障，主要表現(xiàn)為液壓站出現(xiàn)了油溫過高、張緊力不足、驅(qū)動馬達(dá)故障，甚至出現(xiàn)油泵在使用過程中沒有壓力的情況；第三是機(jī)械故障，主要表現(xiàn)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(fā)生情況來看，前兩者故障需要進(jìn)行針對性的診斷。對于架空人車出現(xiàn)的機(jī)械故障，多數(shù)情況下不需要診斷，僅需在合適位置安裝保護(hù)傳感器即可。在出現(xiàn)了機(jī)械故障時(shí)，傳感器會采集相關(guān)的信號，同時(shí)將采集到的信號反饋到PLC控制點(diǎn)。根據(jù)實(shí)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(shù)

從架空人車的使用情況來看，其故障類型主要表現(xiàn)為兩大部分，分別為液壓站故障、電動機(jī)故障，機(jī)械故障相對較小且容易發(fā)現(xiàn)，維修也相對簡單，幾乎不需要診斷。因此，本文重點(diǎn)對架空人車出現(xiàn)的電動機(jī)故障、液壓站故障進(jìn)行診斷分析。在具體診斷時(shí)，需要通過專家系統(tǒng)建立知識庫，實(shí)現(xiàn)與PLC的數(shù)據(jù)交換，從而對系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)測，并對已經(jīng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷分析[2]。

從故障診斷系統(tǒng)的運(yùn)行來看，主要是首先通過檢測傳感器對架空人車的整體數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)傳遞到后臺單元中，對預(yù)處理信息進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行全面記錄，對記錄的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果對數(shù)據(jù)進(jìn)行全面診斷。整個(gè)流程如圖1所示。

圖1 煤礦架空人車故障診斷系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

2.1 電動機(jī)故障診斷

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

圖2 以模型為基礎(chǔ)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、遺傳算法模型及數(shù)學(xué)模型等方式，從具體實(shí)踐中獲得一手?jǐn)?shù)據(jù)，通過對模型進(jìn)行針對性訓(xùn)練的方式，根據(jù)產(chǎn)生的殘差，實(shí)現(xiàn)對故障的全面檢測[3]。根據(jù)得到的檢測結(jié)果，全面掌握電動機(jī)出現(xiàn)的故障類型，并根據(jù)結(jié)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(tǒng)。該系統(tǒng)以機(jī)器實(shí)現(xiàn)對人類智能的有效替代，通過將知識轉(zhuǎn)變?yōu)楹侠肀磉_(dá)形式，從而方便在計(jì)算機(jī)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(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

從專家系統(tǒng)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(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的計(jì)算機(jī)語言。綜合數(shù)據(jù)庫就是在系統(tǒng)整體運(yùn)行的過程中，根據(jù)架空人車的具體運(yùn)行情況，對其中的內(nèi)容進(jìn)行不斷更新與改變，數(shù)據(jù)的表示、組織形式應(yīng)當(dāng)與之相容甚至表現(xiàn)為一致。推理的過程就是對專家系統(tǒng)進(jìn)行全面規(guī)劃總結(jié)的過程，將數(shù)據(jù)庫中的信息作為基礎(chǔ)依據(jù)，對知識庫中的方法根據(jù)對架空人車的診斷需求，針對性地進(jìn)行選擇，并采取最為科學(xué)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(jìn)行針對性的闡述。人機(jī)接口就是將常規(guī)信息轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)運(yùn)行所需要的各種規(guī)范化的信息，通過工作人員可以接受、讀懂的方法展現(xiàn)給工作人員，用戶可以根據(jù)表達(dá)情況，讀懂其中蘊(yùn)含的各種消息。

在對液壓站進(jìn)行故障診斷時(shí)，其中的知識庫非常關(guān)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(fā)生時(shí)，相關(guān)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(fā)生的具體原因，列對應(yīng)的是具體的故障類型，數(shù)值是故障發(fā)生所代表的原因順序。架空人車具體的診斷人員可以根據(jù)數(shù)值大小對故障的原因進(jìn)行判斷，從而針對性地對故障進(jìn)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(xiàn)的電動機(jī)故障，需要根據(jù)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(jī)通電之后發(fā)出嗡嗡聲，但是電動機(jī)不轉(zhuǎn)的情況下，需要對電動機(jī)進(jìn)行診斷，并根據(jù)診斷情況采取針對性的維修措施。通常情況下，對電動機(jī)中是否有斷點(diǎn)進(jìn)行診斷，若存在則需進(jìn)行修復(fù)。同時(shí)，對電動機(jī)繞組極性進(jìn)行診斷，對繞組末端是否正確安裝進(jìn)行判斷。對緊固松動的接線螺絲進(jìn)行判斷，使用萬能表對各個(gè)接頭是否實(shí)現(xiàn)了順暢連接進(jìn)行診斷，特別是發(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)作為依據(jù)。

其次，對架空人車出現(xiàn)的液壓站故障，需要根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行全面診斷。若出現(xiàn)了液壓數(shù)值不動的問題，則應(yīng)當(dāng)對液壓站進(jìn)行全面診斷，看是否出現(xiàn)了漏液的問題，是否出現(xiàn)了液體變質(zhì)或者液體數(shù)量不足，或者液體中所含的雜質(zhì)相對較多，影響到液壓品質(zhì)，導(dǎo)致液壓站可以提供的液體壓力較為有限的問題，需根據(jù)診斷結(jié)果采取不同的方法。

此外，架空人車出現(xiàn)的機(jī)械故障相對較多。不同的機(jī)械故障表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，例如，對常出現(xiàn)的鋼絲繩掉道故障，維修技術(shù)人員首先需要對中心線進(jìn)行針對性的校核，對繩輪的位置進(jìn)行重新核定，必要情況下，還應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加壓繩輪的數(shù)量，對電源電壓是否穩(wěn)定進(jìn)行分析，嚴(yán)格控制架空人車的額定運(yùn)行速度，防止出現(xiàn)鋼絲繩掉道的問題[4]。

4 結(jié)語

雖然架空人車運(yùn)輸裝備較為“古老”，但是從架空人車的使用情況來看，其優(yōu)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(shí)際情況出發(fā)，全面做好對其中故障的有效診斷，為架空人車相應(yīng)作用的發(fā)揮提供更多的技術(shù)支撐。