赵科强
天地科技股份有限公司，北京 100013
摘要：矿用提升机械装置是煤矿运行的重要设备，所以该装置的可靠性和准确性监控非常关键，故障诊断系统也要具有及时性，以保证故障得到及时准确的诊断，避免煤矿作业过程中造成较大的伤亡。本文对矿用提升机械装置的监控及故障诊断系统作下述探讨。
关键词：矿用提升机械装置；监控；故障诊断系统
煤矿产业的产能关系着现代化社会经济的发展，且煤矿的产能和煤矿提升机的机械化与现代化程度相关，这也是煤矿生产过程中必可缺少的内容与设备。当前我国的煤矿机械化程度高，采用的各种设施设备均具备高精的特点，一般单一零件发生错误或者损坏，则设施设备的运行会受到较大的影响，尤其是矿井的提升机械装置，零件损害时便不能正常的工作，严重影响煤矿的经济效益，所以关于矿用提升机械装置的监控及故障诊断系统非常重要。
一、矿用提升机械装置的常见故障
1、主轴装置故障
一般主轴装置故障较为常见，主要是辊皮裂开而不能正常工作，或者是卷筒的噪声明显，以及卷筒的偏摆异常、轴瓦温度较高而烧损等均是主轴装置常见故障，实际工作中也见主轴不能承受工作动力而断裂或者轴承的温度抬高而不能正常运行。
2、齿轮故障
齿轮故障主要是齿轮之间存在不平衡的情况，这种不平衡致使齿轮出现误差，从而影响装置的正常工作。局部齿轮异常主要是齿轮表现为不同轴的问题，或者是齿轮偏心，以及齿轮产生一定程度的磨损等，上述情况均会导致装置不能正常的运行。
3、减速器故障
减速器故障是驱动轴出现断裂、弯曲等方面问题，或者是齿轮具有一定程度的振动、噪声较大等情况，以及轴承在非正常工作状态下过热等问题，滑动轴承不能承受较大的力道而断裂，也见齿轮因为不正常的工作状态而出现较为严重的打磨[1]。
4、电机故障
电机故障主要是电机超速而引起电机轴承过热的情况，一般轴承出现不正常的声音，则会造成温度过高和不契合、滚动较慢或者较快等问题，电机过流与电机失速也是电机故障的一方面原因。
5、液压制动系统故障
液压制动系统发生故障一般是该系统的压力不稳定，造成液压系统失压或者残余压较大等情况，或者是制动油生成的压力未达到标准值，制动器空转的时间较长和刹车油未形成适当的压力等情况也是液压制动系统发生故障的原因。
二、故障诊断系统设计
1、硬件系统设计
矿用提升机的监测及故障诊断系统硬件系统设计最为关键，而硬件系统包括计算机和信号调理电路以及采集卡、传感器等，这些设施设备共同构成监控及故障诊断系统的硬件系统（见图1）。一般矿用提升机装置的故障监测与诊断时，要注重传感器的选择，因为传感器与时间、旋转编码器以及位移、功率、电流与压力、温度、振动等作功有关。设计时要高度重视匹配采集卡输入及传感器输出等方面情况的分析和评估，选择具备符合标准特征的电器，强调系统抗干扰能力的增强[2]。对信号调理电路要全面设计，保证系统设计的合理性与准确性，避免信号调理电路发生异常而影响提升机械装置的运行。系统设计中的工作机和采集卡、传感器以及电源等，要根据矿井的实际情况选择，确保选择的每个设备都符合矿井的实际运作，杜绝设备型号的不达标和不合理。
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图1 矿用提升机械装置的监测及故障诊断系统硬件系统设计
2、传感器设计
矿用提升机械装置监控及故障诊断系统中的传感器设计非常关键，要注重传感器的选择，确保传感器的型号符合煤矿的实际运用。一般在设计时要注重空间时间传感器的设计，主要是选择新型数字式传感器，采用这种传感器对两信号间的时间进行充分显示和记录，并能用机械测头准确的采集闸盘的瞬间贴闸状态。常用的新型数字式传感器是测量计时电路与机械测头等器件构成（见表1），且每个器件的功能不同，相较于传统的传感器，该传感器的机械化和精确度明显提高[3]。新型数字式传感器是以虚拟仪器技术，进行矿井提升机械装置监测及故障诊断系统的设计，整个系统强调数据采集卡及其计数器的信号采集和显示等，目的在于实现空动时间的监测和信息传递，通常新型数字式传感器的测量电路是采用三极管和可控硅、光点隔离以及桥式整流等构成（见图2）。
表1 新型数字式传感器部件及其功能
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图2 新型数字式传感器的测量电路
3、信号调理电路设计
矿用提升机械装置的监控及故障诊断系统设计，要注重信号调理电路设计，以及选择科学合理的工控机。一般信号调理电路设计的目的是有效阻止环境对系统造成的干扰，采用该设计对脉冲型信号实现光电隔离，这种信号处理后能使信号进入采集卡中，而标准开关量具有直接连接采集卡的功能。工控机通常会因为复杂的电磁场环境而发生异常，或者是矿井提升机械装置所处的环境也会对其运行造成很大的影响，所以要注重工控机的抗干扰能力[4]。工控机抗干扰能力的加强非常关键，一般可以进行增强加固PC，提高工控机的防冲击和防尘、防磁作用，确保工控机能在各种环境下正常运行。
结束语
本文对矿用提升机械装置的常见故障进行了浅析，根据故障发生情况进行监控及故障诊断系统设计的研究与探讨，着眼于硬件系统、传感器、信号调理电路这三方面进行设计内容的分析，旨在为实际的系统设计工作提供参考。
参考文献
[1]宋会锋,赤孟博,陈海峰,等.煤矿提升机监测和故障诊断硬件系统设计研究[J].能源与环保,2019,41(5):124-127.
[2]王景.煤矿提升机减速器常见故障分析及技术改进[J].石化技术,2020,27(4):173-174.
[3]王鹏凯.煤矿提升机运行监测及故障诊断方法的研究[J].机电工程技术,2020,49(1):174-176.
[4]李斌.煤矿提升机减速器故障及技术改进的研究[J].机械管理开发,2020,35(5):113-114,120.