矿井提升系统监控与故障诊断的研究

王宝刚

摘 要：矿井提升机是煤矿生产过程中所使用到了重大设备之一，其主工功能是用来提升人员，生产过程中所使用到的设备以及煤矿等。在整个的生产过程中，矿井提升机能否安全运行对煤矿有着重大的影响，如果矿井提升出现故障，则会影响到矿井的生产，严重时还会发生事故。

关键词：矿井；提升系统；监控与故障；诊断

中图分类号： X752 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）18-187-2

0 引言

随着煤矿事故的不断发生，为能够确保提升机在矿井的生产运作过程中，正常安全地运行，需要着重对提升机系统有一个精确的监控，以用高效的故障诊断技术，从而对于矿井提升系统的安全生产起到一定的积极作用。本文结合目前矿井提升系统的监控与故障诊断技术的现状，进行分析，并对一些常见的故障形式采取相应的措施方法。

1 矿井提升系统监控与故障诊断的技术现状

1.1 矿井提升系统监控技术现状

对于矿井提升系统的监控技术主要包括以下几个方面。其一，对于矿井提升机的运行状态，可以从提升机的提升方向、高度以及速度等方面来进行监测；其二，提升机的液压制动系统的监控，具体包含有制动的力矩、液压油油温和油压，以及空运时间等这些重要的参数；其三，提升机钢丝的监测，主要是从钢丝绳的张力、直径以及钢丝绳的润滑等这些方面进行监控；其四，提升机的电动力以及传动部分的监测，主要是通过提升机的工作电压、电流以及电动机的功率、减速器油压等这些方面来进行监控。

由于国外对矿井提升系统监控的研究时间比早，因而现在已经达到了比较高的水平，不仅使得矿井提升系统在设计上更加地合理，而且還能够通过对提升机系统的重点环节进行监控，从而实现一种双重保护的效果。虽然国外的这种矿井提升系统监控稳定性非常地好，但在价格上还是比较昂贵的，因而对于国内一些小的矿井而言还是难以承受的。

1.2 矿井提升系统故障诊断现状

随着网络技术与信息化的不断普及，矿井提升系统的故障诊断也有用了网络技术与计算机技术，以及测试的技术信号分析，数据处理技术等，通过对数据的相关分析处理，从而及时、准确地判断出矿井提升系统的故障所在，包括故障的类型、所发生部位与原因，从而提出相关的维修建议。通常情况下表现为以下三种方法。

1.2.1 对于模型的解析法

采用传感、摩擦理论以及机械振动的理论知识，从而达到对矿井提升系统的故障模型分析，建立起矿井提升机齿轮箱动力学的一种模型，对于矿井提升机的变载荷齿轮减速箱的故障诊断非常地有帮助。

1.2.2 信息处理法

小波神经网络的方法可以对矿井提升机的钢丝绳的磨损度以及空动时间、残压、制动的盘偏摆度等这些关键性的参数起到一定的故障预报效果，通过对信息的处理，能够准确、合理地诊断出矿井提升机在运行过程中早期出现的故障，并且其分辨率非常地高。

1.2.3 采用知识法

把神经网络与专家的系统相融合，然后再有效地结合矿井提升系统所常出现故障的深浅知识，然后用深度优化的搜索，进行正反向混合推理的策略，从而建立起一种故障树的模型，有效的运用于矿井提升系统故障诊断系统的设计方法中来。除此之外，在近几年来的国内外学者对于矿井提升系统故障的诊断，还有效的利用了现代的诊断技术，如数学模型、人工智能以及新型的信息手断等，进行了有效的研究，由于不是很成熟，很少能够被成功地运用于实际工作中。

2 矿井提升系统监控与故障诊断的发展趋势

如果把矿井提升系统监控与故障诊断技术有效地运用于实际工作中，从而可以有效地提高矿井提升机的安全可靠运行，为矿井的安全生产提供一份保障。随着人们对于矿井提升系统监控与故障诊断技术的不断深入研究，采用了各种科学的方法进行相互融合、渗透的方法，所提出了智能化监控与诊断技术，并且被广泛的所运用。其具体体现在以下几个方面。

2.1 结构

对于矿井提升机系统的监控与故障诊断的技术正在逐渐地向网络化方向转变发展。

2.2 监测方式

对于矿井提升机的监测方式，采用了一种新型的在线监测，从而成功的替代了传统的巡回、定期监测，有效地提高了对设备的监测效率，并且可以做到实时故障诊断。

2.3 软件设计

在软件的设计上，采用了多任选并行的处理系统，从而取代了陈旧的单任务系统，并且在软件的设计过程中增加了数据库存设计、通讯处理以及推理设计等，并且对其分布进行了具体的优化处理。

2.4 监测参数

由之前的单参数监测逐渐地转变成为多系统多参数的一种监测参数设置，从而能够为后期的故障诊断提供最为原始的数据分析。

2.5 系统功能

对于矿井提升机的系统功能渐渐地向智能化、快捷、灵敏的方向发展，并且其诊断方式有现场诊断与远程诊断相融合。

2.6 故障诊断方法

在原来单参数单诊断的方法基础上，采用了多诊断多方法的故障诊断系统进行互补，从而使得故障诊断方法更加有效、精准。

3 常见的故障形式

在矿井中经常会由于不同的原因而发生故障，下面以具体的事故来了解一下常见的故障形式有哪些？

3.1 过卷事故

这种事故的发生可以分为上提过卷和下放过卷两种，其中的上提过卷是由于矿井提升机的提升容器在到达地面时没有停止，从而超过井口的位置保持继续地上行，从而造成一定的事故，最后导致把井架拉倒，或者是由于钢丝绳的断裂而把提升容器掉入到井底。而下提过卷则是当矿井提升机的提升容器到达井底时，还没有减速停止，导致与井底的其他装置发生碰撞。对于运行过程中的矿井提升机，其提升容器的速度过快、过慢以及停止的位置不准确，都会导致事故的发展，而其中最为严重的故障之一就是过卷情况。

3.2 断绳事故

断绳的故障会给矿井带来致命的经济损失，在这个故障的发生过程中，可能会涉及工人的生命安全。而断绳故障的发生往往是由以下几个原因所造成。一是钢丝绳在使用过程中受到锈蚀，从而降低了钢丝绳的抗冲击力度。二是由于钢丝绳的磨损。三是长时间的反复弯曲导致了钢丝绳的疲劳，使得其强度降低。四是钢丝绳在使用过程中经常会受到冲击与振动。五是钢丝绳的超越。除此之外，对于设备的不及时检修、操作不当等原因都会导致钢丝绳在使用过程中会出现故障。

4 提升矿井提升系统监控与故障诊断效果

4.1 对于提升机常见的故障形式与代码进行提升

对于在矿井提升机运行过程中所出现的故障，如空动时间过长、轴承过热、电机超速等故障形式，建立起一个数据库存，并且针对不同的机械故障形式进行代码编制，从有助于提升机诊断系统的建立，如在进行编码过程中，对于代码的编制可以采用故障发生的部位与故障形式的汉语拼音相结合的方式。

4.2 矿井提升机监测与故障诊断的硬件系统的合理性

矿井提升机监测与故障诊断的硬件系统通常包括有传感器、采集卡以及计算机设备等，当传感器的输出与采集卡输入的电气特性相匹配，需要有一个合理的信号调理电路来做支撑，与此同时，还能够提高系统的抗干扰能力。

4.3 矿井提升机监测与故障诊断软件系统的有效性

对于监测与故障诊断的系统软件设计方案，可以设置多个功能，如参数的管理、在线的监测以及故障诊断、系统管理等，并且设置一定的权限管理，对于使用者，要进行先注册登记，并且其所提供的资料真实有效。另外就是对于故障与历史数据的查询功能，对于其诊断分析非常的有帮助，而对于提升机的监测与故障诊断系统的报表可以自动生成功能，并进行打印，从而方便了各个部门之间的资源共享与交流。而对于参数管理模块的设置，都是需要通过硬件系统在运行过程中所采集到了相关数据，来进行正确的设置。

随着科学技术与信息化的不断发展，对于矿井提升系统的监測与故障诊断方案除了需要有扎实的理论做基础之外，渐渐地运用了科学技术与信息化的方法，从而能够更加精准的预测与判断出矿井提升机运行过程中的问题与故障，并采取相应的方案进行解决，从而把故障降到最低，有效提高提升机在矿井运作过程中的安全性，减少一些不必要的经济损失。

参 考 文 献

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