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礦井提升機的故障監(jiān)視和診斷

1 問題的提出
    礦井提升機是地下礦山的“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)生故障之后再進行修理，這種維修方式難以事先做好生產(chǎn)及維修計劃，因而維修費用高，對生產(chǎn)影響大。預(yù)防維修是在設(shè)備運行一段時間后，定期地對它進行檢查、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。這種維修方法不會等到因故障停機后修理，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)對礦井提升機采用預(yù)防維修的方法。

    但是，由于預(yù)防維修是按預(yù)定的時間間隔來進行的．故障的隨機性和維修時間的確定性之間存在著矛盾，在實際工怍中很容易出現(xiàn)設(shè)備尚好檢修期已到的“過剩維修"、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：要解決這些問題，更有效地對設(shè)備進行維修，景合理的方法應(yīng)該是根據(jù)設(shè)備運行狀態(tài)的好壞來安排檢修工作，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的微機故障監(jiān)視和診斷系統(tǒng)。

2 礦井提升機的故障模型
    為了滿足對起動、調(diào)速、制動及其它靜、動態(tài)特性的要求，目前礦井提升機電氣傳動系統(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
    簡稱I類故障，此類故障一旦發(fā)生，則斷開交、直流回路并立即制動停車。此類故障包括：
（1）提升機兩終端過卷揚；（2）制動系統(tǒng)液壓站電動機故障；（3）提升機錯向運行；（4）提升機運行過程中各水平搖臺穩(wěn)罐器動作；（5）兩終端超速；（6）主電動機失勵磁；（7）保護回路失電；（8）直流主回路過電流；（9）直流主回路過電壓；

2．2 事故停車
    簡稱為Ⅱ類故障，此類故障一旦發(fā)生，提升機將按照速度圖自動減速，在達到低于2 m／s時自動制動而停車。此類故障包括：（1）制動輪變形；（2）尾繩故障；（3）緊停后未調(diào)零；（4）操作限位開關(guān)失靈；（5）開車時安全門打開；（6）調(diào)零電機故障；（7）兩終端之間超速。
2．3 信號預(yù)報
    簡稱為Ⅲ類故障，此類故障發(fā)生時，不制動停車，只發(fā)生聲、光故障信號預(yù)報。此類故障包括：（1）直流主電機軸承過熱；（2）直流操作電流接地；（3）制動閘瓦磨損；（4）潤滑油壓異常；（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所示的提升機故障模型。

圖1 礦井提升機故障模型

    為了建立故障監(jiān)視和診斷系統(tǒng)，必須首先對以上故障進行分類編號，然后在人一機對話的方式下，逐次輸入以上故障類型、名稱、編號和部位等，以備計算機讀取和識別之用。

3 故障監(jiān)視和診斷
    依據(jù)上述故障模型，可采用二級微機系統(tǒng)來實現(xiàn)故障監(jiān)視和診斷。第一級負責(zé)運行參數(shù)顯示、故障綜合、停機故障診斷等功能，可選擇一臺IBM PC，這種機器內(nèi)存大、運算速度快、抗干擾能力強，且有較好的接口擴展功能，容易實現(xiàn)人機對話；第二級負責(zé)故障檢測和故障處理，可選擇MCS-51系列中低功耗的80C31單片機一臺；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。

    各種故障信號采集后，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成標準信號，即正常時為邏輯“1"，故障時為邏輯“0"，由數(shù)字輸入板輸入；各種運行參數(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單片機可采用匯編語言編程，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，又可滿足提升機的起動預(yù)檢、各種閉鎖、故障處理、故障監(jiān)視和診斷等功能。IBM PC機可采用智能語言Turbo Prolog編程，其軟件設(shè)計應(yīng)能滿足運行參數(shù)顯示、運行故障綜合、事故信號預(yù)報、停機故障診斷等功能。
    系統(tǒng)的主程序框圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)主程序