矿井空压机冷却水泵远程监控及故障诊断系统研究

    芮雪

    摘 要：矿井空压机冷却水泵是保证矿井水冷空压机高效运行的核心部分，为了提高冷却水泵的智能化程度，构建远程监控及故障诊断系统具有重要的现实意义。本文结合矿井空压机冷却水泵的运行需求，分别从数据采集与控制系统、上位机远程监控系统以及矿井空压机冷却水泵故障诊断三个方面，对矿井空压机冷却水泵远程监控及故障诊断系统展开研究。

    关键词：矿井；空压机冷却水泵；远程监控；故障诊断

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.075

    0 前言

    空压机冷却水泵作为整个空压机系统的关键性环节之一，同时也是为空压机提供安全保障的重要冷却设备。在具体的运行过程中，借助冷却水的循坏可以有效降低排气温度，在此基础上冷却润滑油提升冷却效果。空压机本身的冷却水循坏系统，一般包括蓄水池、水箱、管道、水过滤器以及电动水泵等，为了进一步提升设备的运行效率，实现对空压机的远程控制与自动控制尤为重要。

    1 数据采集与控制系统分析

    1.1 数据采集与处理系统

    在构建矿井空压机冷却水泵远程控制与故障诊断系统工作中，首选需要明确空压机冷却水泵自动控制系统的基本組成，然后在此基础上完成数据采集与处理系统的设计。空压机冷却水泵的自动控制系统主要是以矿井施工现场的控制柜为主，将其作为控制系统核心，并经由传感器实现对空压机冷却水泵中各个检测参数信息的采集，待完成对相关数据信息的采集工作之后，需要借助PLC编写程序，将这些数据进行统一处理。这一过程中，空压机冷却水泵上位机采用的是组态软件，以此来对空压机冷却水泵数据显示界面实施开发与设计。与此同时，由于上位机和现场控制柜之间主要是通过以太环网实现通讯与数据交互，因此可以借助视频监控摄像头等方式，进一步完成对空压机冷却水泵远程视频监控的目的。

    1.2 综合控制系统

    在设计研究过程中，空压机冷却水泵综合控制系统主要分为手动控制与自动控制两种类型，并且在上位机组态换面中可以实现两种模式之间的任意转换。比如：在手动控制模式下，技术人员可以直接在调度室，经由组态控制画面来完成对空压机冷却水泵的控制，使其执行启停操作。在空压机冷却水泵控制系统无人值守的情况下，可以将控制模式转换为自动控制，这时系统可以根据水泵管道内承受压力值的大小，对系统运行情况和故障情况进行自动控制。空压机冷却水泵综合控制流程如下：水箱注水，启动进水阀和水泵电机——到达延时时间后启动出水阀，并向管道内注水——通过判断管道内压力进行合理的延时设定——对比分析管道实际水压和设定压力数值，如果实际水压大于设定值，则说明设备运行正常；如果实际水压小于设定值，则说明水泵系统发生故障，应该进行下一步的故障诊断与处理[1]。

    2 上位机远程监控系统与故障诊断分析

    2.1 上位机远程监控系统设计

    矿井空压机冷却水泵上位机远程监控系统的设计，需要借助组态软件来实现，将组态软件作为远程监控系统设计开发平台，在此基础上将矿井空压机冷却水泵机组的数据监控、远程控制以及视频监控，实施集成化控制，进而完成对矿井空压机冷却水泵运行状态的远程监控，并且还可以清晰的显示出设备各项运行参数，有利于各项参数超限报警与相关数据存储工作的顺利落实。在矿井空压机冷却水泵远程监控过程中，经由上位机冷却水泵组态画面，可以完成对各个冷却水泵、进水阀、出水阀、排气阀以及加水阀的控制。在动态显示水箱故障、水泵故障以及管道水压的基础上，最大程度上保证技术人员可以在故障发生的第一时间，明确故障位置和快速采用相应的处理措施，避免对矿井空压机冷却水泵的正常运行造成影响。另一方面，通过合理设计矿井空压机冷却水泵的上位机远程监控系统，还可以通过对冷水泵其他数据的监控与获得，充分发挥出实际查询功能，为后期设备系统的优化提供了科学的数据支持。

    2.2 矿井空压机冷却水泵故障诊断实例

    为了促进矿井空压机冷却水泵运行稳定性与安全性的提升，在对矿井空压机冷却水泵构建故障自动诊断系统时，应该充分考虑到实际工作需求，在明确矿井空压机冷却水泵组间部件关系的基础上，保证矿井空压机冷却水泵故障诊断专家系统构建的科学性[2]。比如：在具体的设计工作中，技术人员应该借助专家知识与现场实际操作经验，对矿井空压机冷却水泵系统故障实施精准定位，从而保证故障排除的及时性。从现阶段矿井空压机冷却水泵应用的实际情况来看，实现对矿井空压机冷却水泵的远程控制与故障诊断，不仅可以为矿井空压机冷却水泵系统的长期稳定运行提供坚实保障，在切实保证空压机冷却水供应以及避免安全事故损失等方面，也同样发挥着不可忽视的重要作用。因此，需要提高对矿井空压机冷却水泵系统的重视。

    此外，本次矿井空压机冷却水泵故障诊断系统的设计，主要是采用了基于故障树分析的诊断方式，通过合理构建矿井空压机冷却水泵故障诊断专家系统，切实为现场技术人员相关工作的开展奠定基础，有利于为维修人员提供更加有效的故障维修思路。以矿井空压机冷却水泵振动过大引发的故障为例，在矿井空压机冷却水泵故障诊断专家系统中，首先需要确定电机振动过大诊断模块，在进入电机振动过大诊断画面的同时，结合故障征兆添加相应的条件，完成之后点击“诊断”按钮，从而便可得出关于矿井空压机冷却水泵故障诊断的最终结果，并根据实际故障表现给出相应的处理建议。

    3 总结

    综上所述，冷却水泵系统在保障设备安全稳定运行等方面发挥着积极作用。想要促进空压机冷却水泵自动化水平的提升，应该综合分析矿井空压机冷却水泵的工作需求，同时将PLC作为自动控制核心，在此基础上通过联合上位机组态软件等方式，构建完善的远程监测和自动控制系统。同时，优化设计基于故障树诊断分析的故障诊断专家系统，可以为空压机冷却水泵故障的精准定位提供技术支持。

    参考文献：

    [1]王启才，王文海.水泵远程监控系统的设计与实现[J].办公自动化，

    2018，23（09）：63-64+17.

    [2]翟娟，谭公礼，曹国华.基于Web Server的消防水泵远程监控系统[J].软件，2017，38（08）：59-62.