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礦井提升機的故障監視和診斷

1 問題的提出
    礦井提升機是地下礦山的“咽喉"設備，一旦發生故障，造成的損失是很大的。為此，必須抓好維修工作。傳統的維修方式一般為事后維修和預防維修兩種。事后維修是發生故障之后再進行修理，這種維修方式難以事先做好生產及維修計劃，因而維修費用高，對生產影響大。預防維修是在設備運行一段時間后，定期地對它進行檢查、清掃、保養更換零部件或做修理，以避免設備發生故障和停機。這種維修方法不會等到因故障停機后修理，因而提高了設備利用率，降低了維修成本。目前，大部分礦山企業對礦井提升機采用預防維修的方法。

    但是，由于預防維修是按預定的時間間隔來進行的．故障的隨機性和維修時間的確定性之間存在著矛盾，在實際工怍中很容易出現設備尚好檢修期已到的“過剩維修"、設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，更有效地對設備進行維修，景合理的方法應該是根據設備運行狀態的好壞來安排檢修工作，這種方法稱為預知維修。而要真正做好預知維修，必須建立礦井提升機的微機故障監視和診斷系統。

2 礦井提升機的故障模型
    為了滿足對起動、調速、制動及其它靜、動態特性的要求，目前礦井提升機電氣傳動系統多采用晶閘管整流裝置供電的直流雙閉環調速系統，其故障大體可分為3類。
2．1 緊急停車
    簡稱I類故障，此類故障一旦發生，則斷開交、直流回路并立即制動停車。此類故障包括：
（1）提升機兩終端過卷揚；（2）制動系統液壓站電動機故障；（3）提升機錯向運行；（4）提升機運行過程中各水平搖臺穩罐器動作；（5）兩終端超速；（6）主電動機失勵磁；（7）保護回路失電；（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，此類故障一旦發生，提升機將按照速度圖自動減速，在達到低于2 m／s時自動制動而停車。此類故障包括：（1）制動輪變形；（2）尾繩故障；（3）緊停后未調零；（4）操作限位開關失靈；（5）開車時安全門打開；（6）調零電機故障；（7）兩終端之間超速。
2．3 信號預報
    簡稱為Ⅲ類故障，此類故障發生時，不制動停車，只發生聲、光故障信號預報。此類故障包括：（1）直流主電機軸承過熱；（2）直流操作電流接地；（3）制動閘瓦磨損；（4）潤滑油壓異常；（5）通風故障；（6）直流主回路接地。

    根據以上3種故障類型，我們可建立如圖1所示的提升機故障模型。

圖1 礦井提升機故障模型

    為了建立故障監視和診斷系統，必須首先對以上故障進行分類編號，然后在人一機對話的方式下，逐次輸入以上故障類型、名稱、編號和部位等，以備計算機讀取和識別之用。

3 故障監視和診斷
    依據上述故障模型，可采用二級微機系統來實現故障監視和診斷。第一級負責運行參數顯示、故障綜合、停機故障診斷等功能，可選擇一臺IBM PC，這種機器內存大、運算速度快、抗干擾能力強，且有較好的接口擴展功能，容易實現人機對話；第二級負責故障檢測和故障處理，可選擇MCS-51系列中低功耗的80C31單片機一臺；另外，配置16路A／D板1塊、32路數字輸入板5塊、32路數字輸出板2塊和16路D／A輸出板1塊。硬件系統結構如圖2所示。

    各種故障信號采集后，經轉換電路轉換成標準信號，即正常時為邏輯“1"，故障時為邏輯“0"，由數字輸入板輸入；各種運行參數如電流、電壓、速度、溫升等，經轉換電路后，由A／D輸入板輸入；各種故障處理信號由數字輸出板和D／A輸出板輸出。

圖2 硬件系統結構

    80C31單片機可采用匯編語言編程，采用模塊化方式，即便于程序調試和提高系統的通用性，又可滿足提升機的起動預檢、各種閉鎖、故障處理、故障監視和診斷等功能。IBM PC機可采用智能語言Turbo Prolog編程，其軟件設計應能滿足運行參數顯示、運行故障綜合、事故信號預報、停機故障診斷等功能。
    系統的主程序框圖如圖3所示。

圖3 系統主程序