礦井提升機(jī)的故障監(jiān)視和診斷
1 問題的提出
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(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(dòng)停車。此類故障包括:
(1)提升機(jī)兩終端過卷揚(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(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)操作限位開關(guān)失靈;(5)開車時(shí)安全門打開;(6)調(diào)零電機(jī)故障;(7)兩終端之間超速。
2.3 信號預(yù)報(bào)
簡稱為Ⅲ類故障,此類故障發(fā)生時(shí),不制動(dòng)停車,只發(fā)生聲、光故障信號預(yù)報(bào)。此類故障包括:(1)直流主電機(jī)軸承過熱;(2)直流操作電流接地;(3)制動(dòng)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(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),必須首先對以上故障進(jìn)行分類編號,然后在人一機(jī)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(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,可采用二級微機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)視和診斷。第一級負(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)對話;第二級負(fù)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(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。
各種故障信號采集后,經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號,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
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