矿井提升机状态监测数据分析研究

王海峰

摘要：矿井生产过程中，很多的机械化操作都需要相对应的机电设备完成，而实际生产过程中机电设备运行经常会出现多种故障，对于整个矿井生产过程中如何采取有效 的措施来处理这些故障，对于实现矿井的高效生产具有积极重要的意义。基于此，本文以矿井实践经验为研究背景，分析了现阶段生产过程中矿井机电设备常见的故障类型，并提出对应的维护及维修方案，以期能够有效推进整个矿井机电设备管理的发展进程，提升矿井的生产技术水平。

关键词：矿井提升机;PLC;控制故障;处理方法;检修

引言：

矿井提升机是目前我国矿山使用量最大的提升运输设备之一，设备能否安全运转，直接关系到矿山企业生命财产的安全。矿井提升机一旦发生安全隐患，很容易引起群死群伤的事故。制动闸在提升机的组成中是至关重要的一个部件，当提升机出现故障或安全隐患时，制动闸能够安全有效的实施制动，即能保证减少安全事故的发生。为了保证提升机的正常运行，应定期对制动闸进行测试与调试，而空洞时 间的测试项目是制动闸性能的一个关键指标。一旦测试数据 不符合标准要求，应对制动闸进行调试与整修，直到数据符 合标准要求为止。为此本文对空洞时间的测试方法进行了探讨和研究。

正文：一、矿井提升机监测系统组成

矿井提升机监测系统包括硬件系统和软件系统，硬件系统包括现场传感器、变送器、数据采集卡、通信网关等部件，主要通过系统集成的方式进行实现。软件系统主要包括现场数据采集端的数据采集与处理软件，以及安装在监 控室上位机的数据分析软件组成。采用 LabVIEW 作为软件开发平台，针对矿井提升机的电枢电流，电压，温度，速度，加速度等状态参数进行监测和数据分析，同时设置过流、过压等超限报警功能。LabVIEW 是一种用图形代替文字进行创作、编辑的图形化编程语言，具有操作便捷、界面直观等优点。提升机状态监 测数据分析软件的主要功能如下：

（1）能够显示提升机的实时动态位置以及运动情况;

（2）能够监测提升机的速度、加速度、电压、电流等状 态量的变化;

（3）能够以文本、曲线等形式对监测的状态数据进行 实时显示;

（4）具有参数超限报警功能，当检测数据超过预先设 定的预警值之后能够发出报警提示;

（5）能够对监测数据进行均值、方差、标准差等时域分 析。

（6）能够对监测数据进行频谱：功率谱、傅里叶变换等频域分析。

二、矿井提升机的常见故障及其应对策略

2.1 主轴出现故障

在矿井提升机在增常运转的过程中，比较容易出现故障的位置是主轴，主轴的故障主要涵盖着两种不同的类型，分别是联轴器出现故障或者是主轴的中心出现倾斜。联轴器故障指的是在主轴与齿轮之间起连接作用的销键出现松动或者是脱落的现象，很多原因都可能造成这类型的故障，比如提升机本身存在一定的设计缺陷，亦或是实际操作不当等。当对这类型的故障进行处理时，检修人员需要结合实际状况对切向的销键重新进行配置，提升设备的稳固性。主轴的中心出现偏斜状况的主要原因是提升机在工作时受到了严重 的抖动或者撞击造成的，也可能是相应的工作人员并未完全按照图纸对主轴进行安装，使得提升机在后期使用过程中一旦出现对方受力的现象，那就会导致主轴出现偏斜的状况。对这类型的故障进行处理时，首先检修人员需要对主轴的中心位置进行优化和调整，其次，若是制动盘已经出现了变形的情况，就需要及时对其进行更换。

2.2 液压站故障

在提升机在正常运转的过程中，液压站故障也是比较常见的。液压站故障主要指的是系统出现液压油泄漏的现象、制动过程中出现液压不稳定或者无法正常发挥功效等状况。之所以会出现液压站的液压油泄漏的故障，可能是因为在提升机运转的过程中未对设备及时进行检修，使得液压油输送的管道出现老化甚至是断裂的现象，这会使得液压油出现泄漏的情况。处理这类型的故障时，若故障原因是因为管道的老化或者破裂，则需要及时对其进行更换，以免造成液压油进一步的损失。

2.3 磁场失磁故障

故障问题：矿井提升机在运作过程中，提升至23m处，突然出现抱闸、停车现象，控制系统告警显示安全回路断开、PLC控制系统故障、磁场失磁。经过初步检查，发现，矿井提升机磁场脉冲孔子主板侧灯闪烁、励磁柜脉冲放大版上所有电源提示灯关闭、励磁柜交流输入电压处于正常状态，但是励磁柜无直流输出电压。

因矿井提升机在运作过程中突然停止，在罐笼中有工作人员，所以无法进行常规检查，以避免出现安全事故。根据矿井提升机的运作机理，采用现场复位的方式进行试验性检查，即“将调节柜上CPU板复位按钮按下，矿井提升机系统正常复位”，经过简单处理，矿井提升机恢复正常运作，判断故障为磁场失磁故障。

2.4 电枢整流柜快熔故障

故障问题：矿井提升机在提升工作过程中，上升至距离平硐30m处，突然发生紧急停车情况。经过初步检查，发现矿井提升机上位机显示“整流柜熔断器 熔断、快速熔断器熔断”。翻阅此前矿井提升机的维修记录，发现此前矿井提升机整流柜熔断器也出现过熔断故障，每次熔断故障发生都会烧坏约4个熔断器，且晶闸管保持正常状态，经过深入拆解检查，发现整 流柜中有一晶闸管安装不牢固，另一晶闸管引出母线未压实。

三、故障诊断建模

基于故障树分析法的故障诊断步骤：

（1）寻找顶事件顶事件是系统最不希望出现的事件.往往会导致最坏的结果，在工程中依据实际情况而定。

（2）构造故障树分析引起顶事件的所有可能 原因，按照相应的逻辑关系，将顶事件、中间事件、底事件联系起来.形成树状图。

（3）定性分析定性分析的主要目的是找到故障树的最小割集.简化故障树模型，便于故障定量分析。最小割集指的是不能拆分的底事件，代表一种故障情况。最小割集中的事件同时发生是顶事件 发生的必要前提.最小割集相互独立.任意割集事件发生.都会导致顶事件发生。所以最小割集的确定是故障树分析准确性的重要步骤。

（4）定量分析定量分析的主要目的是计算顶事件发生的概率.并分析底事件的重要度，有针对性的定位故障位置.有助于快速排除故障。

（5）采取预防措施综合分析故障树顶事件、中间事件、底事件的关系，底事件的概率大小以及对顶事件的影响程度。发现系统薄弱环节，及时改进、维护。减少系统故障发生概率。

四、总结

矿井生产对我国国民经济的发展有着不容小觑的作用，因此，需要重视矿井生产，不斷提升矿井生产的机能。同时矿井提升机是矿井生产的主要设备，所以，相关工作人员需要对矿井提升机可能发生的故障予以重视。对此，相关的检修人员需要不断提升检修的力度和频次，对可能出现的各种类型的故障采取行之有效的措施进行解决，为矿井生产的顺利开展奠定基础，为矿井工人的生命以及财产安全提供保障。综上所述，矿井提升机在运作过程中，可能会出现诸多故障，常见故障表现可能较为复杂，广 大从业者应对上述内容有足够认识，在实际检修、维护过程中，根据矿井提升机的运作机理来逐步排查故 障。上述内容在物理故障方面存在一定不足，还望广 大从业者在实践中不断探索。

参考文献：

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[2]  贾艺栋 . 基于模糊网络原理的矿井提升机故障诊断 技术研究 [J]. 自动化应用，2019（9）：96-97.

[3]  闫萍，马龙 .DSP 信号采集处理在矿井提升机监测诊 断中的研究与应用 [J]. 电子测试，2019（19）：72-73.

（作者单位：山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿）