纪连猛 解红胜
中钢集团?山东富全矿业有限公司 山东汶上 272500
摘要：提升机故障诊断的软件系统包含信号的采集与处理、模态的计算与比较、故障、保护、报警、上下位机通信以及人机界面几部分。我国的铁矿资源含量是比较丰富的，分布的范围也比较广，铁矿矿床种类也很多，例如接触交代热液型的矿床，沉积变质型的矿床，岩浆型的矿床等，不同的矿床都是具有各自特点及不同地域分布的。为了提高矿井提升机的故障诊断，保证其安全顺利运行至关重要。鉴于此，本文主要在分析矿井提升机设备常见故障处理措施。
关键词：矿井；提升机设备；故障
1、矿井提升机使用现状
矿产行业为了应对复杂的生产环境才有了矿井提升机的应用，因为矿井提升机的特殊性，所以几乎没有可以借鉴的生产经验，在应用初期涌现了许多问题，随着科学技术的进步，矿井提升机的设计和使用都实现了较大的突破，积累了丰富的经验，也通过故障树的方式组建了专家系统，对于一直以来阻碍矿井提升机产业发展的问题提出了相应的见解，传统的矿产提升机故障诊断技术完全依赖于操作人员的语言描述，并且根据这些信息源来分析问题产生的原因，无法对故障的发生做出提前预知，因为操作人员的语言描述在一定程度上存在着误差，这就会导致问题的严重程度无法划分的问题，现代的矿井提升机故障诊断技术将机械自动化与人为主管因素相结合，通过故障树分析法、信息融合、神经网络、专家系统等方式让故障的分析更加客观合理，全面地参考多方数据也增加了结论的准确性，除此之外，在对于可能发生的故障方面也有着良好的预知，为工作人员的修补争取了时间，作为矿井工作必不可少的一部分，只有充分保证故障检测的准确性才能保证矿井提升机更好地为矿井生产服务。
现阶段我国的矿井提升机技术与西方工业大国相比仍存在较大的差距，在德法等国家已经尝试通过PLC对其电控系统进行重新设计，使其实现双通道安全监控与回路，并积极结合多种可行性的监控手段，将其安全性能大幅度地提升，但我国仍延续使用继电器和由电子元件组成的控制单元，虽有安全电路作为保障，但是由于构成复杂、生产环境恶劣等原因，故障的发生和监测仍存在一定的困难，需要积极地向发达国家寻求技术支持。
2、提升机故障的特点
提升机作为一个复杂的机电系统，其运行过程中产生故障的原因和故障特征也极其复杂，因此，提升机故障具有以下特点。
2.1、复杂性
矿井提升机作为铁矿设备中最复杂的系统，其控制系统中包含了高压供变电、电机调速、PLC技术、自动控制技术、单片机技术、数字电子技术等。提升机系统设备组成的复杂性决定了其故障的复杂性。
2.2、层次性
提升机系统的机构具有层次性，可以划分为主系统、子系统、部件和元件等各个层次，因此，故障的产生对应于提升机系统的不同层次。故障的层次性为提升机的日常维护和制定诊断策略提供了方便。
2.3、相关性
提升机故障的发生往往不会孤立存在，它们之间相互影响，相互依存。一个原发故障能引发多个故障同时存在，一个故障也可能对应多种征兆。这样征兆和故障之间的复杂关系给提升机故障诊断带来了一定困难。
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3、矿井提升机设备常见故障处理措施
3.1、开关量信号
因为大部分矿井提升机的故障都是由此类信号造成的，专家系统对各类信号的检测能力也有限，因此择优选取一项可测性强、具有明显检测特征的故障原因进行检测。1) 择优选择被诊对象。根据模糊数学当中结构重要度的思想，对造成某一故障的多种原因进行结构重要度计算，然后比较最终的计算结果，如果没有特殊原因，则判定结构重要度大的一方面为引发事故可能性最大的方面。而这一方面就是专家系统进行故障诊断的对象。2) 信号的检测及处理。通过固态继电器实现对开关量信号的检测，此类型的部件输入端对电流的要求比较小，而且与 CMOS、TTC 等集成电路实现兼容，输出与输入之间通过光耦器件实现隔离，通断电时不存在接触部件，输出回路选取的是双向晶闸管，运行起来可靠、稳定，噪声小，完全能达到系统的基本需求。信号处理时是利用时间序列分析的思想，根据信号采集的时间及其状态，通过将其与标准的信号序列进行比较，确定出所检测对象的工作情况。
3.2、模拟量信号
1) 被诊对象。信号源即被诊对象，对象内容主要有闸瓦间隙、油压、油温等。2) 传感元件。传感元件的主要功能是实现被诊对象产生的二次效应( 压力、温度等) 到可直接进行分析、处理的数字量信号之间的转换。一般而言，根据被测参数的性质选取相应的传感元件，比如间隙传感器、压力传感器和温度传感器等。
3) 调整信号环节。这一环节就是将接收到的信号进行缩小或放大处理，以便达到系统诊断的需求，便于系统对信号进行分析与处理。4) V / F 与 A / D 转换。这一环节主要是进行模数转换，将接收到的模拟量转换成为数字量，然后再将其传送到计算机系统，由 CPU 对其进行分析与处理。这一过程可以使用 A/D 转换器件或者是V / F转换器件，将模拟信号转换成脉冲信号，以对信号进行更深一步的分析与处理。这两种转换形式需要结合实际情况进行选择。
3.3、硬件设计
检测到的信号经过简单的调节及处理之后传输到下位机 CPU 中，待 CPU 对其进行滤波、去除干扰等处理之后与外部的 ＲAM 中存储的标准模态进行比较，将比较的结果传送到上位机，上位机对接收到的信号进行处理及识别，将其转换成员工可视的信息，通过人机界面展现出诊断信息，在下位机向上位机传输诊断信息时，系统会自动发出保护与报警指令，以防止设备故障严重最终酿成大错。
矿井提升机的自身结构复杂，且它的作业环境多在恶劣的地方，这些因素都不利于人工的探查故障的发生部位及故障的发生原因，在短时间内一般无法确定故障的模糊关系，对于分析得出的故障原因及位置的准确性还难以保证，这些都阻碍了矿井提升机故障的分析，上述的分析方法可以与专家系统相结合，这样可以对故障树的整体信息进行综合分析，可以让故障的判定有着充分的理论支持，这样可以完善故障的判定的信息，可以提升模糊关系确定的可能性，故障树的建立时间还比较短，故障树的发展还处于不成熟的阶段，对于故障的分析总结和信息录入还不完整，无法根据以往经验准确的判断故障的类型，所以对于专家系统的应用我们还有很长的路要走。
总之，矿产的生产环境极为复杂，施工人员不得不进入这些不稳定的区域作业，不稳定区域的恶劣环境给专业人员作业带来一定的困难，所以需要专项的设备保证人员、物资顺利地往返于地面与矿井之中，矿井提升机正是实现运输的主要工具，矿井提升机作为矿产开采中必不可少的工具之一，需要对其进行严格的控制，由此可见其可靠性与稳定性直接关系到参与矿井生产所有人员的生命财产安全，必须受到足够的重视。
参考文献：
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[4]王峰. 网络环境下矿井提升机智能故障诊断关键技术研究[D].中国矿业大学,2013.
[5]牛强. 语义环境下的矿井提升机故障诊断研究[D].中国矿业大学,2010.
论文作者:纪连猛,解红胜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/16
标签：矿井论文; 故障论文; 提升机论文; 信号论文; 专家系统论文; 系统论文; 故障诊断论文; 《防护工程》2018年第13期论文;