運(yùn)用故障樹分析法對(duì)壓風(fēng)機(jī)群組的工作

　　1系統(tǒng)控制原理及節(jié)能措施（指針對(duì)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(jī)7臺(tái)（1臺(tái)待安裝），其中3臺(tái)為BLT螺桿式壓風(fēng)機(jī)，3臺(tái)為L(zhǎng)GD螺桿式壓風(fēng)機(jī)。
　　壓風(fēng)機(jī)（Draught Fan）啟動(dòng)過程：先開啟水泵輸入冷卻水，然后打開排氣閥，開啟主電動(dòng)機(jī)；打開進(jìn)氣閥，使其空負(fù)荷啟動(dòng)；運(yùn)行約3min后，將排氣閥關(guān)閉，加載進(jìn)入負(fù)荷運(yùn)行。昆山空壓機(jī)維修軸承跑外圈一般是因?yàn)榕浜系木炔粔蛞约巴馊Χㄎ环绞皆O(shè)計(jì)不合理造成的。并非所有機(jī)頭都按這個(gè)時(shí)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(dòng)機(jī)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(diǎn)，將已有的6臺(tái)壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)分站相互融合，組成壓風(fēng)機(jī)集中控制系統(tǒng)
　?。?）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控和近控2種控制方式方法。昆山空壓機(jī)維修是更換全部磨損的零件，空壓機(jī)轉(zhuǎn)1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機(jī)，檢查壓縮機(jī)所有部件，排除壓縮機(jī)所有故障。遠(yuǎn)控模式下，實(shí)現(xiàn)主控室遠(yuǎn)程操作自動(dòng)(automatic)啟停，參數(shù)故障（fault）自動(dòng)停車，并啟動(dòng)備用的壓風(fēng)機(jī)，設(shè)備可根據(jù)監(jiān)測(cè)（Food Monitor)參數(shù)變化自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)；近控模式下，就地控制室可以實(shí)現(xiàn)就地控制，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制失效，風(fēng)機(jī)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(jī)組實(shí)際運(yùn)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；
　　②合理潤(rùn)滑(lubricating)，采用低黏度，潤(rùn)滑性能較好的潤(rùn)滑油來降低摩擦功耗，在保證實(shí)際用風(fēng)量的同時(shí)盡可能（maybe)設(shè)定低的壓風(fēng)機(jī)排氣壓力，因?yàn)榕艢鈮毫υO(shè)定的越低，所消耗的軸功率越少；
　?、鄱ㄆ趯?duì)壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，發(fā)揮機(jī)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(dòng)機(jī)來達(dá)到節(jié)能的目的。
　　但是僅僅依靠上述措施（指針對(duì)問題的解決辦法)還不能完全挖掘出壓風(fēng)機(jī)（Draught Fan）組的節(jié)能潛力對(duì)壓風(fēng)機(jī)組采用變頻調(diào)節(jié)的方法可大大提高輕載運(yùn)行時(shí)的工作效率(efficiency)，降低壓風(fēng)機(jī)的能耗，創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)煤礦經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(cè)（Food Monitor)功能
　　2.1控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
　　擬定將壓風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成3級(jí)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，按縱向控制層次(機(jī)構(gòu)的等級(jí))可依次分為設(shè)備(shèbèi)層，控制層和信息(information)管理層3級(jí)。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)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(jì)算機(jī)通信。
　　其中設(shè)備層是3級(jí)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的最底層，主要包括噴油螺桿壓風(fēng)機(jī)，螺桿式壓風(fēng)機(jī)和循環(huán)水泵3部分以及傳感器(transducer)；控制層是3級(jí)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(jí)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的最高層，是對(duì)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(jī)，打印機(jī)，UPS電源等設(shè)備通過3層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)壓風(fēng)機(jī)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(yùn)行得更加完善，各部分獨(dú)立運(yùn)行，相互協(xié)調(diào)。
　　2.2系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)（Food Monitor)功能
　　實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)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(bǔ)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(chǔ)氣罐溫度和壓風(fēng)機(jī)房室溫等參數(shù)，在上位機(jī)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(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)部位模擬圖如圖3所示，主要包括(bāo kuò)6臺(tái)空壓機(jī)，3個(gè)水箱，6臺(tái)水泵，6臺(tái)儲(chǔ)氣罐以及相關(guān)(related)閥門。
　　3壓風(fēng)機(jī)（Draught Fan）常見故障（fault）及FTA研究
　　3.1壓風(fēng)機(jī)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)歸納出壓風(fēng)機(jī)（Draught Fan）系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)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(jí)細(xì)化的分析方法，是對(duì)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工廠試驗(yàn)(test)或現(xiàn)場(chǎng)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(jī)系統(tǒng)故障"為頂節(jié)點(diǎn)事件，設(shè)定5個(gè)分系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，即軸承溫度過高，空壓機(jī)組(unit)振動(dòng)大，排氣量不足，空壓機(jī)油路系統(tǒng)故障和空氣過濾器阻力大，從而構(gòu)成空壓機(jī)系統(tǒng)的二級(jí)節(jié)點(diǎn)故障樹，再依次按照二級(jí)節(jié)點(diǎn)包含的故障，將系統(tǒng)故障樹擴(kuò)展成為三級(jí)節(jié)點(diǎn)故障樹。昆山空壓機(jī)維修是更換全部磨損的零件，空壓機(jī)轉(zhuǎn)1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區(qū)，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機(jī)，檢查壓縮機(jī)所有部件，排除壓縮機(jī)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(duì)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(duì)應(yīng)的解決方法進(jìn)行故障診斷。系統(tǒng)運(yùn)用正反向混合推理控制策略對(duì)壓風(fēng)機(jī)（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(yàn)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(jī)維修軸承跑外圈一般是因?yàn)榕浜系木炔粔蛞约巴馊Χㄎ环绞皆O(shè)計(jì)不合理造成的。并非所有機(jī)頭都按這個(gè)時(shí)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(duì)來說比較容易實(shí)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(shí)詢問所有與之相關(guān)的問題；寬度優(yōu)先搜索時(shí)一般從一個(gè)"話題"跳轉(zhuǎn)另一個(gè)"話題"；并隨機(jī)詢問。針對(duì)該壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障的同時(shí)性，而且各種具體故障對(duì)機(jī)組的作用程度不同，對(duì)壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷的任務(wù)是要把同時(shí)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(jī)組自動(dòng)控制系統(tǒng)是由多臺(tái)螺桿式空壓機(jī)設(shè)備組成的一套連續(xù)供氣系統(tǒng)。針對(duì)目前壓風(fēng)機(jī)組工作時(shí)能耗大，故障（fault）保護(hù)(bǎo hù )不足等問題，對(duì)原有的機(jī)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(duì)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(jì)了壓風(fēng)機(jī)組的3層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)程管理(guǎn lǐ)。在故障診斷及專家系統(tǒng)知識(shí)的基礎(chǔ)上，分析了壓風(fēng)機(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)了壓風(fēng)機(jī)組控制系統(tǒng)的故障診斷。