李利軍

(山西焦煤集團(tuán)公司 調(diào)度信息中心， 山西 太原 030022)

煤礦瓦斯泵站主通風(fēng)機(jī)等大型設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化運(yùn)行的前提，通過(guò)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測(cè)設(shè)備潛在故障，防止隱患的發(fā)生。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備故障診斷開(kāi)始與“互聯(lián)網(wǎng)+”不斷接軌，逐漸形成了“單機(jī)自診斷+礦井局域網(wǎng)異地診斷+設(shè)備廠家遠(yuǎn)程云診斷”的三級(jí)故障診斷模式[1-3]. 基于該模式搭建監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的連續(xù)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，制定科學(xué)的運(yùn)維策略，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)積累，不斷優(yōu)化設(shè)備運(yùn)維、管理模型，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)。通過(guò)在風(fēng)機(jī)、瓦斯泵等大型設(shè)備上增加在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，建立完備的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷大數(shù)據(jù)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障早期預(yù)警和遠(yuǎn)程狀態(tài)預(yù)知，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。

1 現(xiàn)場(chǎng)概況

杜兒坪礦為山西焦煤集團(tuán)西山煤電下屬生產(chǎn)礦井，地面瓦斯泵站某風(fēng)機(jī)房主通風(fēng)機(jī)采用上海鼓風(fēng)機(jī)廠的GAF28-14-1主通風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，同時(shí)安裝風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。自投運(yùn)以來(lái)，瓦斯泵站先后發(fā)生數(shù)起無(wú)計(jì)劃切換事故，但只能顯示故障部位，對(duì)故障缺乏定量化分析，現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)缺乏及時(shí)準(zhǔn)確的應(yīng)對(duì)措施，如果不及時(shí)修復(fù)，極易導(dǎo)致泵站停機(jī)事故，嚴(yán)重威脅礦井通風(fēng)安全。因此，有必要建立大型設(shè)備的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，以便及時(shí)采取針對(duì)性應(yīng)急措施，確保大型設(shè)備供電可靠。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

基于風(fēng)機(jī)等地面大型設(shè)備的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)所需要的傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)應(yīng)用管理器、狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析軟件等，通過(guò)集團(tuán)環(huán)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程專家、集團(tuán)層、設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)層等多層次故障會(huì)診和數(shù)據(jù)共享。其系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖1.

3 系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)

基于Visual Studio2008 開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)程故障診斷平臺(tái)，其基本開(kāi)發(fā)情況見(jiàn)表1.

表1 遠(yuǎn)程故障診斷平臺(tái)開(kāi)發(fā)情況表

該模式可采用模塊化結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)多對(duì)象多層結(jié)構(gòu)的有效開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)功能性和邏輯性較強(qiáng)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)用戶的自定義功能擴(kuò)展，架構(gòu)簡(jiǎn)單易操作。該系統(tǒng)共設(shè)計(jì)信息瀏覽、設(shè)備管理、故障診斷、實(shí)時(shí)工況、系統(tǒng)管理等5大模塊功能，見(jiàn)表2.

表2 平臺(tái)主要功能表

4 故障診斷

該平臺(tái)核心是基于人工智能的實(shí)時(shí)診斷專家系統(tǒng)，即結(jié)合該領(lǐng)域?qū)＜业膶I(yè)知識(shí)或現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行專業(yè)分析，并模擬專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)決策，實(shí)現(xiàn)專家級(jí)水平的現(xiàn)場(chǎng)交互。其實(shí)質(zhì)是基于大數(shù)據(jù)分析交互的計(jì)算機(jī)程序，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2.

圖2 故障診斷專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

由圖2可知，該系統(tǒng)包括知識(shí)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、故障推理機(jī)及面向?qū)＜?、用戶的雙通道人機(jī)交互接口，由設(shè)備廠家結(jié)合設(shè)備歷史故障情況建立初始知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)，操作人員在使用時(shí)也可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行定期更新。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)電控系統(tǒng)的檢測(cè)功能板進(jìn)行快速匹配檢索，從知識(shí)庫(kù)中迅速獲得故障提示及解決方案；對(duì)暫無(wú)提示的，也可以對(duì)知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)新增條目進(jìn)行操作，不斷充實(shí)故障處理知識(shí)庫(kù)的相關(guān)儲(chǔ)備。

軸流風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)分布：電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸承座處1個(gè)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)端3個(gè)，風(fēng)機(jī)管道軸承座處2個(gè)，風(fēng)機(jī)管道葉片處2個(gè)。1臺(tái)風(fēng)機(jī)共計(jì)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)8個(gè)，工藝量參數(shù)約20個(gè)。

對(duì)旋風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)分布：風(fēng)道外殼水平垂直4組，布置在風(fēng)道支撐電機(jī)和風(fēng)機(jī)的位置。1臺(tái)風(fēng)機(jī)共計(jì)8個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)，約20個(gè)工藝量參數(shù)。

5 應(yīng)用實(shí)例

5.1 測(cè)點(diǎn)布置

以地面瓦斯泵站的主通風(fēng)機(jī)為例，軸流風(fēng)機(jī)和對(duì)旋風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖3，4.

圖3 軸流風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)分布圖

圖4 對(duì)旋風(fēng)機(jī)測(cè)點(diǎn)分布圖

5.2 診斷流程

2017年7月12日14時(shí)15分左右，杜兒坪礦地面3#瓦斯抽放泵站1#風(fēng)機(jī)突然無(wú)計(jì)劃切換至2#風(fēng)機(jī)，振動(dòng)測(cè)點(diǎn)無(wú)信號(hào)，故障原因未知。此時(shí)系統(tǒng)將故障現(xiàn)象“無(wú)計(jì)劃切換”傳輸至地面集控，云終端出現(xiàn)“PLC控制器速度比較故障”，實(shí)時(shí)工況模擬量PLCSPEED參數(shù)為0. 操作人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻對(duì)應(yīng)鏈接，進(jìn)入故障判斷邏輯，并結(jié)合故障分析快速鎖定設(shè)備故障點(diǎn)，認(rèn)定故障原因?yàn)椤白冾l控制故障”，并制定具體解決方案。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)為PM端子松動(dòng)，緊固后重啟變頻器并手動(dòng)將風(fēng)機(jī)切回1#，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，系統(tǒng)將該次故障存檔備案。

6 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)抽放泵站主通風(fēng)機(jī)的故障處理可知，利用山西焦煤集團(tuán)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和礦局域網(wǎng)搭建的設(shè)備故障診斷系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)主通風(fēng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)控和故障異常定位，結(jié)合故障參數(shù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)智能分析，提出輔助性決策意見(jiàn)，為實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化、智能化運(yùn)行提供參考。