地面大型設備遠程故障診斷系統(tǒng)研究應用

李利軍

(山西焦煤集團公司 調(diào)度信息中心， 山西 太原 030022)

煤礦瓦斯泵站主通風機等大型設備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)是實現(xiàn)設備智能化運行的前提，通過監(jiān)測診斷系統(tǒng)可以實時了解設備運行狀態(tài)，預測設備潛在故障，防止隱患的發(fā)生。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，設備故障診斷開始與“互聯(lián)網(wǎng)+”不斷接軌，逐漸形成了“單機自診斷+礦井局域網(wǎng)異地診斷+設備廠家遠程云診斷”的三級故障診斷模式[1-3]. 基于該模式搭建監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)設備的連續(xù)數(shù)據(jù)采集與存儲、監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，根據(jù)預測結果，制定科學的運維策略，通過長時間的數(shù)據(jù)積累，不斷優(yōu)化設備運維、管理模型，最終實現(xiàn)設備的預測性維護。通過在風機、瓦斯泵等大型設備上增加在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，建立完備的遠程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷大數(shù)據(jù)平臺，以實現(xiàn)設備故障早期預警和遠程狀態(tài)預知，提高設備運行可靠性。

1 現(xiàn)場概況

杜兒坪礦為山西焦煤集團西山煤電下屬生產(chǎn)礦井，地面瓦斯泵站某風機房主通風機采用上海鼓風機廠的GAF28-14-1主通風機兩臺，同時安裝風機監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進行實時監(jiān)測。自投運以來，瓦斯泵站先后發(fā)生數(shù)起無計劃切換事故，但只能顯示故障部位，對故障缺乏定量化分析，現(xiàn)場恢復缺乏及時準確的應對措施，如果不及時修復，極易導致泵站停機事故，嚴重威脅礦井通風安全。因此，有必要建立大型設備的遠程故障診斷系統(tǒng)，以便及時采取針對性應急措施，確保大型設備供電可靠。

2 系統(tǒng)架構

基于風機等地面大型設備的遠程故障診斷系統(tǒng)包括監(jiān)測所需要的傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)應用管理器、狀態(tài)監(jiān)測分析軟件等，通過集團環(huán)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠程專家、集團層、設備現(xiàn)場層等多層次故障會診和數(shù)據(jù)共享。其系統(tǒng)架構見圖1.

3 系統(tǒng)平臺建設

基于Visual Studio2008 開發(fā)遠程故障診斷平臺，其基本開發(fā)情況見表1.

表1 遠程故障診斷平臺開發(fā)情況表

該模式可采用模塊化結構，能夠?qū)崿F(xiàn)多對象多層結構的有效開發(fā)，系統(tǒng)功能性和邏輯性較強，同時可以實現(xiàn)用戶的自定義功能擴展，架構簡單易操作。該系統(tǒng)共設計信息瀏覽、設備管理、故障診斷、實時工況、系統(tǒng)管理等5大模塊功能，見表2.

表2 平臺主要功能表

4 故障診斷

該平臺核心是基于人工智能的實時診斷專家系統(tǒng)，即結合該領域?qū)＜业膶I(yè)知識或現(xiàn)場經(jīng)驗對設備故障進行專業(yè)分析，并模擬專家進行現(xiàn)場決策，實現(xiàn)專家級水平的現(xiàn)場交互。其實質(zhì)是基于大數(shù)據(jù)分析交互的計算機程序，其系統(tǒng)結構見圖2.

圖2 故障診斷專家系統(tǒng)結構圖

由圖2可知，該系統(tǒng)包括知識庫、實時數(shù)據(jù)庫、故障推理機及面向?qū)＜?、用戶的雙通道人機交互接口，由設備廠家結合設備歷史故障情況建立初始知識庫和數(shù)據(jù)庫，操作人員在使用時也可以對數(shù)據(jù)庫進行定期更新。當設備出現(xiàn)故障時，可以通過電控系統(tǒng)的檢測功能板進行快速匹配檢索，從知識庫中迅速獲得故障提示及解決方案；對暫無提示的，也可以對知識庫和數(shù)據(jù)庫新增條目進行操作，不斷充實故障處理知識庫的相關儲備。

軸流風機測點分布：電機非驅(qū)動端軸承座處1個，電機驅(qū)動端3個，風機管道軸承座處2個，風機管道葉片處2個。1臺風機共計振動測點8個，工藝量參數(shù)約20個。

對旋風機測點分布：風道外殼水平垂直4組，布置在風道支撐電機和風機的位置。1臺風機共計8個振動測點，約20個工藝量參數(shù)。

5 應用實例

5.1 測點布置

以地面瓦斯泵站的主通風機為例，軸流風機和對旋風機測點布置見圖3，4.

圖3 軸流風機測點分布圖

圖4 對旋風機測點分布圖

5.2 診斷流程

2017年7月12日14時15分左右，杜兒坪礦地面3#瓦斯抽放泵站1#風機突然無計劃切換至2#風機，振動測點無信號，故障原因未知。此時系統(tǒng)將故障現(xiàn)象“無計劃切換”傳輸至地面集控，云終端出現(xiàn)“PLC控制器速度比較故障”，實時工況模擬量PLCSPEED參數(shù)為0. 操作人員結合現(xiàn)場實時視頻對應鏈接，進入故障判斷邏輯，并結合故障分析快速鎖定設備故障點，認定故障原因為“變頻控制故障”，并制定具體解決方案。經(jīng)現(xiàn)場確認為PM端子松動，緊固后重啟變頻器并手動將風機切回1#，風機運轉正常，系統(tǒng)將該次故障存檔備案。

6 結 語

通過對抽放泵站主通風機的故障處理可知，利用山西焦煤集團現(xiàn)有網(wǎng)絡和礦局域網(wǎng)搭建的設備故障診斷系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對主通風機的狀態(tài)監(jiān)控和故障異常定位，結合故障參數(shù)進行大數(shù)據(jù)智能分析，提出輔助性決策意見，為實現(xiàn)設備自動化、智能化運行提供參考。