煤矿架空人车故障诊断分析

吴计元

（山西焦煤集团有限责任公司东曲煤矿，山西 古交 030200）

引言

架空人车就是人们常说的“猴车”，其是将座位固定在钢丝绳上的一种煤矿运输人员的交通工具。在应用过程中，相对于罐笼运输人员有着明显的优势，架空人车可以与运料共同使用巷道，每小时运输人员的数量也可以达到500人左右，且整体的投资相对较小[1]。因此，在煤矿运输过程中，做好对架空人车故障诊断工作，及时采取针对性的措施进行维修，对于更好地发挥出架空人车的整体效能较为重要。

1 煤矿架空人车常见故障类型

从架空人车的具体使用情况来看，会有各种类型的故障发生，通过总结分析可知，故障主要表现在三个方面，分别为电动机故障、液压站故障及机械故障。第一是电动机故障，主要表现为转子断条故障、定子故障、轴承故障、转子匝间故障等；第二是液压站故障，主要表现为液压站出现了油温过高、张紧力不足、驱动马达故障，甚至出现油泵在使用过程中没有压力的情况；第三是机械故障，主要表现为重锤限位故障、抱索器打滑故障、钢丝绳自旋故障等。

从上述三类故障的发生情况来看，前两者故障需要进行针对性的诊断。对于架空人车出现的机械故障，多数情况下不需要诊断，仅需在合适位置安装保护传感器即可。在出现了机械故障时，传感器会采集相关的信号，同时将采集到的信号反馈到PLC控制点。根据实际情况，可以让架空人车紧急停车。

2 煤矿架空人车故障诊断技术

从架空人车的使用情况来看，其故障类型主要表现为两大部分，分别为液压站故障、电动机故障，机械故障相对较小且容易发现，维修也相对简单，几乎不需要诊断。因此，本文重点对架空人车出现的电动机故障、液压站故障进行诊断分析。在具体诊断时，需要通过专家系统建立知识库，实现与PLC的数据交换，从而对系统中可能出现的故障进行预测，并对已经出现的故障进行诊断分析[2]。

从故障诊断系统的运行来看，主要是首先通过检测传感器对架空人车的整体数据进行采集，并将采集到的数据传递到后台单元中，对预处理信息进行A/D转换，并对数据进行全面记录，对记录的数据信号进行数据处理，根据数据处理结果对数据进行全面诊断。整个流程如图1所示。

图1 煤矿架空人车故障诊断系统运行流程图

2.1 电动机故障诊断

在对架空人车电动机进行故障诊断之前，需要对电动机故障进行全面检测，将模型技术作为基础的电动机故障诊断技术，相对于使用解析模式得到的结果和实际过程得到的结果进行对比的方式，将两者差值作为故障诊断的主要依据。图2为以模型为基础的架空人车故障检测流程图。

图2 以模型为基础的架空人车故障检测流程图

解析模型属于针对架空人车的通用模型，选择使用神经网络模型、遗传算法模型及数学模型等方式，从具体实践中获得一手数据，通过对模型进行针对性训练的方式，根据产生的残差，实现对故障的全面检测[3]。根据得到的检测结果，全面掌握电动机出现的故障类型，并根据结果，采取针对性的维修措施。

2.2 液压站故障诊断

首先是诊断专家系统。该系统以机器实现对人类智能的有效替代，通过将知识转变为合理表达形式，从而方便在计算机中修改、存储及具体使用。针对液压站故障诊断流程如图3所示。

图3 专家系统功能结构图

从专家系统来看，知识库主要是将解决问题的各种类型的知识全部存储其中，知识获取就是将可以采用的解决问题的方法转变为具体的计算机语言。综合数据库就是在系统整体运行的过程中，根据架空人车的具体运行情况，对其中的内容进行不断更新与改变，数据的表示、组织形式应当与之相容甚至表现为一致。推理的过程就是对专家系统进行全面规划总结的过程，将数据库中的信息作为基础依据，对知识库中的方法根据对架空人车的诊断需求，针对性地进行选择，并采取最为科学的推理方法，作出针对性的回答。咨询解释可以将问题解决的过程，通过用户可以理解的方式进行针对性的阐述。人机接口就是将常规信息转变为系统运行所需要的各种规范化的信息，通过工作人员可以接受、读懂的方法展现给工作人员，用户可以根据表达情况，读懂其中蕴含的各种消息。

在对液压站进行故障诊断时，其中的知识库非常关键，表1是液压站故障问题与故障原因知识库。

表1中的具体符号“◎”是故障发生时，相关的具体原因及顺序。例如，“◎1”表示的是故障类型所处的行列，行就是故障发生的具体原因，列对应的是具体的故障类型，数值是故障发生所代表的原因顺序。架空人车具体的诊断人员可以根据数值大小对故障的原因进行判断，从而针对性地对故障进行处理。

表1 液压站故障问题与故障原因知识库

3 煤矿架空人车故障维修措施

首先，对架空人车出现的电动机故障，需要根据不同的故障类型采取不同的维修方法。一般情况下，若电动机通电之后发出嗡嗡声，但是电动机不转的情况下，需要对电动机进行诊断，并根据诊断情况采取针对性的维修措施。通常情况下，对电动机中是否有断点进行诊断，若存在则需进行修复。同时，对电动机绕组极性进行诊断，对绕组末端是否正确安装进行判断。对紧固松动的接线螺丝进行判断，使用万能表对各个接头是否实现了顺畅连接进行诊断，特别是发现其中是否存在假接的问题，等等。不同的故障类型需采取不同的维修措施，但均需要以诊断得到的数据作为依据。

其次，对架空人车出现的液压站故障，需要根据检测结果进行全面诊断。若出现了液压数值不动的问题，则应当对液压站进行全面诊断，看是否出现了漏液的问题，是否出现了液体变质或者液体数量不足，或者液体中所含的杂质相对较多，影响到液压品质，导致液压站可以提供的液体压力较为有限的问题，需根据诊断结果采取不同的方法。

此外，架空人车出现的机械故障相对较多。不同的机械故障表现出不同的特点，例如，对常出现的钢丝绳掉道故障，维修技术人员首先需要对中心线进行针对性的校核，对绳轮的位置进行重新核定，必要情况下，还应当适当增加压绳轮的数量，对电源电压是否稳定进行分析，严格控制架空人车的额定运行速度，防止出现钢丝绳掉道的问题[4]。

4 结语

虽然架空人车运输装备较为“古老”，但是从架空人车的使用情况来看，其优势也非常明显，因此，煤矿需要全面重视对架空人车故障诊断的工作，从煤矿使用架空人车的实际情况出发，全面做好对其中故障的有效诊断，为架空人车相应作用的发挥提供更多的技术支撑。