第七章提升系统智能故障诊断.docVIP

第7章 提升机智能故障诊断系统 7．1 引言 提升机在冶金、煤炭、石油等行业应用非常广泛，是企业生产和经济发展的物质技术基础，处于重要地位，其运转效益与企业的经济效益密切相关。然而提升设备在使用过程中不可避免地会经历三种状态，即正常、异常和故障。正常状态时，设备可以照常运行；发生异常后，说明运行状态已经恶化，应引起检修人员的注意，监视状态的发展；一旦发生到故障状态，若得不到及时的处理，就可能引起重大事故的发生，甚至造成人员伤亡。故障后，若不能很快地诊断排除故障，就会影响生产，带来巨大的经济损失。因此迫切需要为提升系统建立相应的故障监控与诊断系统。 故障监控和诊断技术是近三十年发展起来的一门新技术，它不仅能找出并消除生产系统中的事故隐患，而且能及时发现机器的故障，并预防设备恶性事故的发生，从而避免人员的伤亡、环境的污染和巨大的经济损失。尤为重要的是，应用故障监控和诊断技术，可以改革目前的设备维修制度——定期检修，实现现代化维修技术——预知维修。这样，不仅节约了大量的维修费用，而且由于减少了许多不必要的维修时间，从而大大增加了机器设备正常运行的时间，大幅度地提高生产率，产生巨大的经济效益。因此，故障监控和诊断已是现代工业的重要组成部分，故障监控和诊断技术已经成为自动控制领域中的一个新的研究课题。 当前故障检测与诊断技术一个重要的研究特征，就是与具体工程技术领域的结合比以往更加紧密，更注重解决实际应用问题，从而切实为保证工程系统的安全性与可靠性服务。对于实际的工程系统，故障诊断技术基本上有两大用途。其一是用于构成离线式的“计算机辅助决策支持系统”，即利用故障诊断系统来帮助快速发现系统的故障，制定更加合理有效的系统维修方案，找出系统的薄弱环节，最终提高系统的可靠性和生产效益。这类系统的应用近年来发展很快，如已有报道开发出了汽车发动机的故障诊断系统，辅助维修很有成效，可大大缩短维修时间，提高效率。其二是用于构成实时状态监视系统，或者进而实现高性能的自动控制系统。在这类应用中，故障诊断系统通常已在线方式运行，它连续的实时监视整个系统的测量参数，基于适当的在线故障检测与诊断算法给出系统的故障信息，包括故障报警信息、故障位置信息和故障程度信息等等。采用先进的控制系统设计方法，可以使控制系统具有自动利用这些故障信息、根据系统运行的不同故障工况自动调整控制方案的能力，其目标是保证系统运行在安全状态。 一个实际的故障检测与诊断系统（以下简称ＦＤＤ系统）所需要的故障诊断方案，是由诊断对象的性质以及对ＦＤＤ系统的功能要求决定的。提升机故障诊断系统首先要求能对各种常见的故障和历史上曾经发生过的故障做出准确的诊断，并能给出故障处理的建议方案，而且对历史上虽不曾发生、但实际上可能存在的故障也要具有一定的处理能力。对于提升机系统，由于故障现象形形色色，故障原因也多种多样，尤其是许多故障现象只能凭操作人员的语言描述，可实时利用的传感器信号较少，所以建立故障的解析模型将面临诸多困难。综合考虑各方面实际情况，基于诸如故障树、专家系统、神经网络和信息融合等人工智能的故障诊断方法建立提升机故障诊断系统是比较适宜的。 7．2 提升系统主要故障现象与征兆分析 7．2．1 提升机故障分类 提升系统由机械、液压和电气三部分构成，从系统组成的结构来分，系统故障分类模型如图7-1所示。 系统故障 机械类故障 信号闭锁类故障 液压制动 润滑 行程类故障 传动机构 电气类故障 调节控制 交流 直流 磁场 电源 调节器 计算机 图7-1 直流提升机故障分类示意图 7．2．2 主要故障现象与征兆 1、机械类故障 机械类故障主要包括主传动机构，液压制动装置和润滑系统三部分。 （1）主传动机构故障 1）主轴承超温 由非接触式温度继电器检测，但温度超过60度时，温度继电器动作。 2）尾绳扭结监视或松绳保护 尾绳扭结由尾绳环监视开关（水银开关）检测；松绳保护由松绳信号继电器来实现。 （2）液压制动装置故障 1）液压站油位、油温、油压监视 油位由浮子式液位计检测；油温由油温传感器检测；油压由压力继电器检测。 过滤器太脏监视 液压站控制回路 +24V 直流电源漏电监视 液压站蓄力器故障监视 制动油泵运行监视：由油泵电源开