運用故障樹分析法對壓風(fēng)機群組的工作

　　1系統(tǒng)控制原理及節(jié)能措施（指針對問題的解決辦法)

　　1.1系統(tǒng)工作原理(yuán lǐ)平煤集團(tuán)某礦現(xiàn)有空氣壓縮機7臺（1臺待安裝），其中3臺為BLT螺桿式壓風(fēng)機，3臺為LGD螺桿式壓風(fēng)機。
　　壓風(fēng)機（Draught Fan）啟動過程：先開啟水泵輸入冷卻水，然后打開排氣閥，開啟主電動機；打開進(jìn)氣閥，使其空負(fù)荷啟動；運行約3min后，將排氣閥關(guān)閉，加載進(jìn)入負(fù)荷運行。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設(shè)計不合理造成的。并非所有機頭都按這個時間進(jìn)行，如果保養(yǎng)好的可以延后，保養(yǎng)差的則需要提前。 
　　停車過程：先關(guān)閉進(jìn)氣閥，再打開排氣閥卸載，然后關(guān)閉主電動機和冷卻水泵，最后關(guān)閉排氣閥。
　　1.2系統(tǒng)控制策略(strategy)
　?。?）設(shè)置水泵控制系統(tǒng)(system)站點，將已有的6臺壓風(fēng)機系統(tǒng)分站相互融合，組成壓風(fēng)機集中控制系統(tǒng)
　?。?）實現(xiàn)遠(yuǎn)控和近控2種控制方式方法。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉(zhuǎn)1000個小時或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時間間隔要縮短。濾清器維修時必須停機，檢查壓縮機所有部件，排除壓縮機所有故障。遠(yuǎn)控模式下，實現(xiàn)主控室遠(yuǎn)程操作自動(automatic)啟停，參數(shù)故障（fault）自動停車，并啟動備用的壓風(fēng)機，設(shè)備可根據(jù)監(jiān)測（Food Monitor)參數(shù)變化自動調(diào)節(jié)運行狀態(tài)；近控模式下，就地控制室可以實現(xiàn)就地控制，遠(yuǎn)程計算機控制失效，風(fēng)機由就地操作屏控制，水泵由就地控制柜控制。
　　1.3系統(tǒng)節(jié)能措施在壓風(fēng)機組實際運行中，可以通過以下措施來達(dá)到節(jié)能的目的：
　?、俸侠砼渲幂敋夤艿?Conduit)，減少管道的壓力損失與空氣泄漏；
　?、诤侠頋櫥?lubricating)，采用低黏度，潤滑性能較好的潤滑油來降低摩擦功耗，在保證實際用風(fēng)量的同時盡可能（maybe)設(shè)定低的壓風(fēng)機排氣壓力，因為排氣壓力設(shè)定的越低，所消耗的軸功率越少；
　　③定期對壓風(fēng)機進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)揮機器的最佳性能，另外還可以通過選擇高效（指效能高的）的電動機來達(dá)到節(jié)能的目的。
　　但是僅僅依靠上述措施（指針對問題的解決辦法)還不能完全挖掘出壓風(fēng)機（Draught Fan）組的節(jié)能潛力對壓風(fēng)機組采用變頻調(diào)節(jié)的方法可大大提高輕載運行時的工作效率(efficiency)，降低壓風(fēng)機的能耗，創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益，對煤礦經(jīng)濟(jì)運轉(zhuǎn)(Operation)有著重要的意義。
　　2控制（control)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及監(jiān)測（Food Monitor)功能
　　2.1控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
　　擬定將壓風(fēng)機集控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計成3級化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，按縱向控制層次(機構(gòu)的等級)可依次分為設(shè)備(shèbèi)層，控制層和信息(information)管理層3級。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設(shè)備。空氣壓縮機與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機是非常大的應(yīng)用程序?？刂茖硬杉O(shè)備參數(shù)和執(zhí)行控制命令，主站和分站間通過485方式進(jìn)行通信，主站通過光纖(Fiber)以太網(wǎng)與監(jiān)控計算機通信。
　　其中設(shè)備層是3級化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的最底層，主要包括噴油螺桿壓風(fēng)機，螺桿式壓風(fēng)機和循環(huán)水泵3部分以及傳感器(transducer)；控制層是3級化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的中間層，主要包括PLC控制器，觸摸屏和UPS電源等設(shè)備；信息管理是3級化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的最高層，是對控制系統(tǒng)進(jìn)行管理調(diào)度的部分，主要包括監(jiān)控服務(wù)器，工作站，工程師站，以太網(wǎng)交換機，打印機，UPS電源等設(shè)備通過3層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對壓風(fēng)機群組的參數(shù)及故障進(jìn)行監(jiān)視與保護(hù)，可以使系統(tǒng)運行得更加完善，各部分獨立運行，相互協(xié)調(diào)。
　　2.2系統(tǒng)的監(jiān)測（Food Monitor)功能
　　實時監(jiān)測壓風(fēng)機電動機的狀態(tài)，電壓，電流，排圖氣溫度，進(jìn)氣溫度，排氣(Exhaust)壓力(pressure)，油分（油壓力），進(jìn)水壓力，排水(drain)壓力，進(jìn)水溫度，排水溫度，油位，前軸承溫度，補水壓力，后軸承溫度，冷卻(cooling)水溫，水泵狀態(tài)，閥門狀態(tài)，水泵電流，水池溫度，壓力，儲氣罐溫度和壓風(fēng)機房室溫等參數(shù)，在上位機中以曲線形式顯示，并記錄(jì lù)歷史數(shù)據(jù)，便于工作人員進(jìn)行查詢。壓風(fēng)機運行狀態(tài)監(jiān)測部位模擬圖如圖3所示，主要包括(bāo kuò)6臺空壓機，3個水箱，6臺水泵，6臺儲氣罐以及相關(guān)(related)閥門。
　　3壓風(fēng)機（Draught Fan）常見故障（fault）及FTA研究
　　3.1壓風(fēng)機系統(tǒng)常見故障
　　根據(jù)各種相關(guān)文獻(xiàn)資料(Means)以及工程技術(shù)人員的實踐經(jīng)驗，總結(jié)歸納出壓風(fēng)機（Draught Fan）系統(tǒng)在實際運行過程中的常見故障，故障形成的原因以及解決方案。
　　3.2FTA算法研究
　　故障樹分析(Analyse)法（FTA，F(xiàn)aultTreeAnalysis）是一種將系統(tǒng)(system)故障形成的原因由總體至部分按樹枝狀逐級細(xì)化的分析方法，是對復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計，工廠試驗(test)或現(xiàn)場失效形式等進(jìn)行可靠性分析的有效工具，其目的是判明基本故障，確定故障發(fā)生的原因，影響和發(fā)生概率。
　　以"空壓機系統(tǒng)故障"為頂節(jié)點事件，設(shè)定5個分系統(tǒng)節(jié)點，即軸承溫度過高，空壓機組(unit)振動大，排氣量不足，空壓機油路系統(tǒng)故障和空氣過濾器阻力大，從而構(gòu)成空壓機系統(tǒng)的二級節(jié)點故障樹，再依次按照二級節(jié)點包含的故障，將系統(tǒng)故障樹擴(kuò)展成為三級節(jié)點故障樹。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉(zhuǎn)1000個小時或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時間間隔要縮短。濾清器維修時必須停機，檢查壓縮機所有部件，排除壓縮機所有故障。
　　故障分析的求解過程主要是推理和控制的過程。所謂推理，就是指按某種策略由己知的故障種類判斷推出其他可能的故障的思維過程；控制就是指控制診斷過程如何進(jìn)行下去，以及在何種情況下采取何種推理策略的一套控制方法，也就是指推理方向的控制及推理規(guī)則的選擇策略，即對出現(xiàn)的故障進(jìn)行規(guī)劃區(qū)分，然后選擇故障樹中相對應(yīng)的解決方法進(jìn)行故障診斷。系統(tǒng)運用正反向混合推理控制策略對壓風(fēng)機（Draught Fan）組節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行了故障診斷模型(model)的建模，根據(jù)重要征兆，通過正向推理初步得出假設(shè)，再利用反向推理進(jìn)一步驗證假設(shè)是否正確，如此反復(fù)，直至最終得出故障結(jié)論示。
　　故障搜索方式一般有2種：寬度優(yōu)先和深度優(yōu)先。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設(shè)計不合理造成的。并非所有機頭都按這個時間進(jìn)行，如果保養(yǎng)好的可以延后，保養(yǎng)差的則需要提前。 深度優(yōu)先相對來說比較容易實現(xiàn)，它沿著一條推理規(guī)則的方向，依次深入到問題的更細(xì)致部分，在深入的同時詢問所有與之相關(guān)的問題；寬度優(yōu)先搜索時一般從一個"話題"跳轉(zhuǎn)另一個"話題"；并隨機詢問。針對該壓風(fēng)機系統(tǒng)發(fā)生故障的同時性，而且各種具體故障對機組的作用程度不同，對壓風(fēng)機系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷的任務(wù)是要把同時存在的各種具體故障都找出來且區(qū)分其程度，所以該系統(tǒng)選擇了寬度優(yōu)先的搜索策略。
　　4結(jié)語
　　壓風(fēng)機組自動控制系統(tǒng)是由多臺螺桿式空壓機設(shè)備組成的一套連續(xù)供氣系統(tǒng)。針對目前壓風(fēng)機組工作時能耗大，故障（fault）保護(hù)(bǎo hù )不足等問題，對原有的機組從控制策略和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了節(jié)能措施（指針對問題的解決辦法)的分析，提出了變頻（frequency conversion)調(diào)節(jié)的控制模式，設(shè)計了壓風(fēng)機組的3層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的自動化控制和遠(yuǎn)程管理(guǎn lǐ)。在故障診斷及專家系統(tǒng)知識的基礎(chǔ)上，分析了壓風(fēng)機組可能出現(xiàn)的故障種類和解決方案，著重探討了FTA算法在機組故障維護(hù)中的應(yīng)用，確定了寬度優(yōu)先的故障搜索策略和正反向混合推理（Reasoning)控制模型，實現(xiàn)了壓風(fēng)機組控制系統(tǒng)的故障診斷。