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礦井提升機(jī)的故障監(jiān)視和診斷

1 問(wèn)題的提出
    礦井提升機(jī)是地下礦山的“咽喉"設(shè)備，一旦發(fā)生故障，造成的損失是很大的。為此，必須抓好維修工作。傳統(tǒng)的維修方式一般為事后維修和預(yù)防維修兩種。事后維修是發(fā)生故障之后再進(jìn)行修理，這種維修方式難以事先做好生產(chǎn)及維修計(jì)劃，因而維修費(fèi)用高，對(duì)生產(chǎn)影響大。預(yù)防維修是在設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，定期地對(duì)它進(jìn)行檢查、清掃、保養(yǎng)更換零部件或做修理，以避免設(shè)備發(fā)生故障和停機(jī)。這種維修方法不會(huì)等到因故障停機(jī)后修理，因而提高了設(shè)備利用率，降低了維修成本。目前，大部分礦山企業(yè)對(duì)礦井提升機(jī)采用預(yù)防維修的方法。

    但是，由于預(yù)防維修是按預(yù)定的時(shí)間間隔來(lái)進(jìn)行的．故障的隨機(jī)性和維修時(shí)間的確定性之間存在著矛盾，在實(shí)際工怍中很容易出現(xiàn)設(shè)備尚好檢修期已到的“過(guò)剩維修"、設(shè)備有隱患但檢修期未到的“欠修"和頻繁拆卸而造成的人為故障：要解決這些問(wèn)題，更有效地對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，景合理的方法應(yīng)該是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的好壞來(lái)安排檢修工作，這種方法稱為預(yù)知維修。而要真正做好預(yù)知維修，必須建立礦井提升機(jī)的微機(jī)故障監(jiān)視和診斷系統(tǒng)。

2 礦井提升機(jī)的故障模型
    為了滿足對(duì)起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)及其它靜、動(dòng)態(tài)特性的要求，目前礦井提升機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)多采用晶閘管整流裝置供電的直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其故障大體可分為3類。
2．1 緊急停車
    簡(jiǎn)稱I類故障，此類故障一旦發(fā)生，則斷開(kāi)交、直流回路并立即制動(dòng)停車。此類故障包括：
（1）提升機(jī)兩終端過(guò)卷?yè)P(yáng)；（2）制動(dòng)系統(tǒng)液壓站電動(dòng)機(jī)故障；（3）提升機(jī)錯(cuò)向運(yùn)行；（4）提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中各水平搖臺(tái)穩(wěn)罐器動(dòng)作；（5）兩終端超速；（6）主電動(dòng)機(jī)失勵(lì)磁；（7）保護(hù)回路失電；（8）直流主回路過(guò)電流；（9）直流主回路過(guò)電壓；

2．2 事故停車
    簡(jiǎn)稱為Ⅱ類故障，此類故障一旦發(fā)生，提升機(jī)將按照速度圖自動(dòng)減速，在達(dá)到低于2 m／s時(shí)自動(dòng)制動(dòng)而停車。此類故障包括：（1）制動(dòng)輪變形；（2）尾繩故障；（3）緊停后未調(diào)零；（4）操作限位開(kāi)關(guān)失靈；（5）開(kāi)車時(shí)安全門打開(kāi)；（6）調(diào)零電機(jī)故障；（7）兩終端之間超速。
2．3 信號(hào)預(yù)報(bào)
    簡(jiǎn)稱為Ⅲ類故障，此類故障發(fā)生時(shí)，不制動(dòng)停車，只發(fā)生聲、光故障信號(hào)預(yù)報(bào)。此類故障包括：（1）直流主電機(jī)軸承過(guò)熱；（2）直流操作電流接地；（3）制動(dòng)閘瓦磨損；（4）潤(rùn)滑油壓異常；（5）通風(fēng)故障；（6）直流主回路接地。

    根據(jù)以上3種故障類型，我們可建立如圖1所示的提升機(jī)故障模型。

圖1 礦井提升機(jī)故障模型

    為了建立故障監(jiān)視和診斷系統(tǒng)，必須首先對(duì)以上故障進(jìn)行分類編號(hào)，然后在人一機(jī)對(duì)話的方式下，逐次輸入以上故障類型、名稱、編號(hào)和部位等，以備計(jì)算機(jī)讀取和識(shí)別之用。

3 故障監(jiān)視和診斷
    依據(jù)上述故障模型，可采用二級(jí)微機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)視和診斷。第一級(jí)負(fù)責(zé)運(yùn)行參數(shù)顯示、故障綜合、停機(jī)故障診斷等功能，可選擇一臺(tái)IBM PC，這種機(jī)器內(nèi)存大、運(yùn)算速度快、抗干擾能力強(qiáng)，且有較好的接口擴(kuò)展功能，容易實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話；第二級(jí)負(fù)責(zé)故障檢測(cè)和故障處理，可選擇MCS-51系列中低功耗的80C31單片機(jī)一臺(tái)；另外，配置16路A／D板1塊、32路數(shù)字輸入板5塊、32路數(shù)字輸出板2塊和16路D／A輸出板1塊。硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    各種故障信號(hào)采集后，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，即正常時(shí)為邏輯“1"，故障時(shí)為邏輯“0"，由數(shù)字輸入板輸入；各種運(yùn)行參數(shù)如電流、電壓、速度、溫升等，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路后，由A／D輸入板輸入；各種故障處理信號(hào)由數(shù)字輸出板和D／A輸出板輸出。

圖2 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    80C31單片機(jī)可采用匯編語(yǔ)言編程，采用模塊化方式，即便于程序調(diào)試和提高系統(tǒng)的通用性，又可滿足提升機(jī)的起動(dòng)預(yù)檢、各種閉鎖、故障處理、故障監(jiān)視和診斷等功能。IBM PC機(jī)可采用智能語(yǔ)言Turbo Prolog編程，其軟件設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足運(yùn)行參數(shù)顯示、運(yùn)行故障綜合、事故信號(hào)預(yù)報(bào)、停機(jī)故障診斷等功能。
    系統(tǒng)的主程序框圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)主程序