矿井提升机远程状态监测与智能故障诊断分析

矿井提升机远程状态监测与智能故障诊断分析

胡江宁

开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司，河北唐山 063000

摘要：为了使得煤炭生产能够顺利展开，必须要对矿井提升机加以合理应用，这样可以使得矿石、煤炭、矸石提升目的切实达成，而且人员、设备、材料的升降也能够实现。当然，煤矿生产环境是较为特殊的，一旦矿井提升机发生故障的话，造成的经济损失必然大幅增加，人员安全也难以保证，若想解决存在的问题，应该要将远程状态监测与智能故障诊断系统的作用发挥出来。本文主要针对矿井提升机的应用展开深入探析，寻找到可行的途径将远程状态监测与智能故障诊断系统的作用充分发挥出来，以期使得既定的管理目标顺利达成，运行的可靠性、安全性能够有大幅提升。

关键词：矿井提升机；远程状态监测；智能故障诊断

引言：矿井开采所需的机电设备是较多的，提升机是其中之一，其对矿井生产会产生直接影响。我们国家的煤矿行业呈现出较快的发展趋势，规模逐渐扩大，开采深度也大幅增加，如果依然选择现场监控和故障诊断系统的话，矿井提升机运行的安全性就很难保证。计算机、检测监测、故障诊断等技术已经较为成熟，对其加以充分利用可以保证矿井提升机监测的效果更为理想，故障诊断工作也可顺利完成。

1矿井提升机构成

对矿井提升机加以分析可知，其是由以下几个部分构成，一是制动系统，主要包括液压泵站、制动器、制动闸盘；二是动力传动机构，主要包括主轴装置、减速器、电机；三是观测、操作系统，主要包括深度指示器、操作台；四是润滑系统，主要包括润滑油泵站、管路[1]；四是保护系统，主要包括电控系统等。

2国内外远程监测诊断技术的发展

机械设备发生故障的几率是较高的，为了能够顺利完成诊断工作，故障诊断技术开始得到应用。现代故障诊断有所不同，故障维修也涵盖在内。在进行故障维修时，除了要在故障发生之后完成好维修工作，同时应该要将监测诊断结果作为依据，将故障源予以确定，在此基础上将预防维修做到位。

2.1发达国家远程检测技术的发展

域外发达国家是非常重视故障诊断工作的，相关的技术研究也深入展开，并取得理想的效果。美国的故障诊断技术在全球处于领先地位，尤其是航空、核工业、军事等领域有着明显的优势。英国针对飞机、汽车发动机等方面的监测诊断技术进行了深入研究，相关技术也处于世界前沿。日本的工业水平也是较为发达的，化工、冶金以及铁路运输等方面的诊断技术有了长足的进步。

2.2国内矿井提升机远程监测技术的发展

从我们国家的现状来看，煤矿安全监察的受关注度日益提升。对于煤矿企业而言，若想保证矿井机电设备保持稳定的运行状态，必须要将在线监测做到位，除了要按照既定计划完成检修工作外，同时针对远程监测、智能故障诊断展开深入研究，如此方可使得设备维护效果达到预期[2]。这里需要指出的是，国内的设备监测与故障诊断技术有了明显的提升，然而相关的研究工作并不全面，必须要寻找到可行的措施促使研究更为深入。

3矿井提升机常见故障

在矿井提升机运行的过程中，故障是难以避免的，简单来说就是实际运行参数、正常运行参数存在差异。众所周知，提升机运行环境非常恶劣，而且其结构也是较为复杂的，这就使得故障发生几率大幅增加，而且故障形式也呈现出多样化。当下较为常见的故障如下：

（1）电机。如果电机负荷过大的话，超温、电流过大就会出现；电机存在质量问题，或者是操作失误的话，电机超速就难以避免；间隙超出规定范围，润滑没有做到位则会导致轴承超温发生；主轴抱死是导致电机堵转的主要原因。

（2）减速器。对齿轮进行装配时，啮合间隙太大会引起大幅振动；异物掉入会导致滑动轴承出现明显的磨损；啮合、润滑达不到要求会使得齿轮加速磨损；材料存在质量问题，或是存在异物的话，齿轮断齿的发生几率会明显增加。

（3）主轴卷筒。材质达不到标准，安装存在问题的话，主轴会出现折断状况；连接零件出现松动、断裂会导致卷筒皮出现裂缝；配合间隙过小则是引起滑动轴瓦烧毁的原因所在。

（4）制动系统。如果调压电磁阀存在异常会导致残压明显加大；密封圈损坏，油管发生堵塞的话，油压难以保持稳定状态；制动油过少会使得液压站出现欠压问题；制动力不足、闸瓦间隙过大会使得空动时间变长。

对矿井提升机故障加以分析可知，减速器故障、卷筒故障、主轴故障、电机故障等均是较为常见的。导致制动系统出现故障的原因较多，液压站油压力、制动盘偏摆等均在其内，因而要对其进行实时监测，而通过传感器就可顺利获取所需的数据信息，并保证诊断分析能够有序展开。旋转机械的故障类型是较多的，转子无法保持平衡、不对中、弯曲等都会发生。如果转子处于回转状态时，呈现出的是离心失衡现象，那么发生的就是转子不平衡故障，具体的原因是转子存在质量问题，或者出现了偏心。除此以外，转子不对中也经常发生，简单来说就是临近两个转子的轴心线有一定程度偏移、倾斜，这是因为设备的制造、安装没有达到标准要求。转子弯曲就是横截面的几何中心连线、旋转轴线没有做到重合，导致此种故障发生的原因就是附加应力对转子局部产生较大影响

[3]。除此以外，动静碰摩也是不可忽视的，也就是间隙过小会使得转子、静止部件发生摩擦。对减速器故障加以分析可知，齿轮箱发生问题的概率是较高的，滚动轴承、联轴器、转子等均属于易发生故障部件。为了保证齿轮箱故障的诊断工作顺利完成，通常是对齿轮、转子、滚动轴承的故障诊断技术加以联合应用。

4矿井提升机远程状态监控与智能故障诊断系统的设计

4.1系统结构设计

为了使得矿井提升机保持安全的运行状态，应该要将远程状态监控与智能故障诊断系统的作用充分发挥出来，简单来说就是要确保现场监测站、远程监控中心能够实现联合使用。对现场通讯进行设计时，应该要将PPI协议、OPC服务器作为关注的重点；对远程通信进行设计的过程中，要确保GPRS网络无线组网顺利建立起来。而在现场监测站中，电源、工控机以及传感器系统均是不可缺少的。远程监控中心应该要选用固定IP计算机，这样就可确保GPRS网络发挥出自身的作用，通过在线方式对矿井提升机的运行展开在线监测，一旦发生故障后，也可立即做出准确的诊断。

4.2功能设计

矿井提升机远程监测与故障诊断系统软件、硬件要符合以下功能：

（1）实时采集、分析提升机运行状态数据，即在线监测电气设备的电参量参数、闸瓦间隙与制动盘偏摆量、转子振动信号、第一故障点的捕捉、液压站压力与温度、GPRS无线收发数据；

（2）对监测站工控机进行现场监测，以实时在线采集提升机数据并开展故障诊断；

（3）监控中心可对现场监测站采集运行数据和故障分析数据进行反映，结合趋势曲线图将提升机运行状态变化趋势展现出来；

（4）若有异常状况发生，上位机会及时报警显示，并通过短消息报警，在报警记录中详细记录；

（5）管理者打印报表即可对提升机某一阶段运行状况、故障历史状况和人员操作状况进行查看，为排查故障提供帮助[4]。

结语

由上可知，将远程状态监测与智能故障诊断做到位，可以将矿井提升机运行过程中产生的各种数据完整收集起来，并做好实时分析，如此就可在第一时间发出警报，提升机运行自然就更为安全。另外来说，通过这个系统还可保证通信故障的发生概率降低很多，煤矿机电管理的整体效果会得到明显提高。

参考文献：

[1]裴利峰.选煤机电设备状态远程监测平台设计研究[J].石化技术,2020,27(12):22-23.

[2]魏保玉,茹瑞鹏.智能故障检测技术在矿井提升机中的应用[J].科技视界,2018(27):36-37.

[3]姜波,王猛,张修臣,杨留龙.远程在线状态监测系统在丁辛醇循环气压缩机上的应用[J].广州化工,2014,42(18):179-180+196.

[4]龚建云,马继平.矿井提升机智能故障诊断技术的研究[J].硅谷,2013,6(09):41+22.