運用故障樹分析法對壓風機群組的工作

　　1系統控制原理及節能措施（指針對問題的解決辦法)

　　1.1系統工作原理(yuán lǐ)平煤集團某礦現有空氣壓縮機7臺（1臺待安裝），其中3臺為BLT螺桿式壓風機，3臺為LGD螺桿式壓風機。
　　壓風機（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；打開進氣閥，使其空負荷啟動；運行約3min后，將排氣閥關閉，加載進入負荷運行。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計不合理造成的。并非所有機頭都按這個時間進行，如果保養好的可以延后，保養差的則需要提前。 
　　停車過程：先關閉進氣閥，再打開排氣閥卸載，然后關閉主電動機和冷卻水泵，最后關閉排氣閥。
　　1.2系統控制策略(strategy)
　　（1）設置水泵控制系統(system)站點，將已有的6臺壓風機系統分站相互融合，組成壓風機集中控制系統
　　（2）實現遠控和近控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1000個小時或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區，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。遠控模式下，實現主控室遠程操作自動(automatic)啟停，參數故障（fault）自動停車，并啟動備用的壓風機，設備可根據監測（Food Monitor)參數變化自動調節運行狀態；近控模式下，就地控制室可以實現就地控制，遠程計算機控制失效，風機由就地操作屏控制，水泵由就地控制柜控制。
　　1.3系統節能措施在壓風機組實際運行中，可以通過以下措施來達到節能的目的：
　　①合理配置輸氣管道(Conduit)，減少管道的壓力損失與空氣泄漏；
　　②合理潤滑(lubricating)，采用低黏度，潤滑性能較好的潤滑油來降低摩擦功耗，在保證實際用風量的同時盡可能（maybe)設定低的壓風機排氣壓力，因為排氣壓力設定的越低，所消耗的軸功率越少；
　　③定期對壓風機進行維護保養，發揮機器的最佳性能，另外還可以通過選擇高效（指效能高的）的電動機來達到節能的目的。
　　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機（Draught Fan）組的節能潛力對壓風機組采用變頻調節的方法可大大提高輕載運行時的工作效率(efficiency)，降低壓風機的能耗，創造較好的經濟效益，對煤礦經濟運轉(Operation)有著重要的意義。
　　2控制（control)系統的結構及監測（Food Monitor)功能
　　2.1控制系統的結構
　　擬定將壓風機集控系統結構設計成3級化網絡架構，按縱向控制層次(機構的等級)可依次分為設備(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備。空氣壓縮機與水泵構造類似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。控制層采集設備參數和執行控制命令，主站和分站間通過485方式進行通信，主站通過光纖(Fiber)以太網與監控計算機通信。
　　其中設備層是3級化網絡架構的最底層，主要包括噴油螺桿壓風機，螺桿式壓風機和循環水泵3部分以及傳感器(transducer)；控制層是3級化網絡架構的中間層，主要包括PLC控制器，觸摸屏和UPS電源等設備；信息管理是3級化網絡架構的最高層，是對控制系統進行管理調度的部分，主要包括監控服務器，工作站，工程師站，以太網交換機，打印機，UPS電源等設備通過3層網絡架構對壓風機群組的參數及故障進行監視與保護，可以使系統運行得更加完善，各部分獨立運行，相互協調。
　　2.2系統的監測（Food Monitor)功能
　　實時監測壓風機電動機的狀態，電壓，電流，排圖氣溫度，進氣溫度，排氣(Exhaust)壓力(pressure)，油分（油壓力），進水壓力，排水(drain)壓力，進水溫度，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，閥門狀態，水泵電流，水池溫度，壓力，儲氣罐溫度和壓風機房室溫等參數，在上位機中以曲線形式顯示，并記錄(jì lù)歷史數據，便于工作人員進行查詢。壓風機運行狀態監測部位模擬圖如圖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(related)閥門。
　　3壓風機（Draught Fan）常見故障（fault）及FTA研究
　　3.1壓風機系統常見故障
　　根據各種相關文獻資料(Means)以及工程技術人員的實踐經驗，總結歸納出壓風機（Draught Fan）系統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，FaultTreeAnalysis）是一種將系統(system)故障形成的原因由總體至部分按樹枝狀逐級細化的分析方法，是對復雜的動態系統設計，工廠試驗(test)或現場失效形式等進行可靠性分析的有效工具，其目的是判明基本故障，確定故障發生的原因，影響和發生概率。
　　以"空壓機系統故障"為頂節點事件，設定5個分系統節點，即軸承溫度過高，空壓機組(unit)振動大，排氣量不足，空壓機油路系統故障和空氣過濾器阻力大，從而構成空壓機系統的二級節點故障樹，再依次按照二級節點包含的故障，將系統故障樹擴展成為三級節點故障樹。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉1000個小時或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區，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則的選擇策略，即對出現的故障進行規劃區分，然后選擇故障樹中相對應的解決方法進行故障診斷。系統運用正反向混合推理控制策略對壓風機（Draught Fan）組節能系統進行了故障診斷模型(model)的建模，根據重要征兆，通過正向推理初步得出假設，再利用反向推理進一步驗證假設是否正確，如此反復，直至最終得出故障結論示。
　　故障搜索方式一般有2種：寬度優先和深度優先。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計不合理造成的。并非所有機頭都按這個時間進行，如果保養好的可以延后，保養差的則需要提前。 深度優先相對來說比較容易實現，它沿著一條推理規則的方向，依次深入到問題的更細致部分，在深入的同時詢問所有與之相關的問題；寬度優先搜索時一般從一個"話題"跳轉另一個"話題"；并隨機詢問。針對該壓風機系統發生故障的同時性，而且各種具體故障對機組的作用程度不同，對壓風機系統進行故障診斷的任務是要把同時存在的各種具體故障都找出來且區分其程度，所以該系統選擇了寬度優先的搜索策略。
　　4結語
　　壓風機組自動控制系統是由多臺螺桿式空壓機設備組成的一套連續供氣系統。針對目前壓風機組工作時能耗大，故障（fault）保護(bǎo hù )不足等問題，對原有的機組從控制策略和系統結構上進行了節能措施（指針對問題的解決辦法)的分析，提出了變頻（frequency conversion)調節的控制模式，設計了壓風機組的3層網絡架構，實現了整個系統的自動化控制和遠程管理(guǎn lǐ)。在故障診斷及專家系統知識的基礎上，分析了壓風機組可能出現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中的應用，確定了寬度優先的故障搜索策略和正反向混合推理（Reasoning)控制模型，實現了壓風機組控制系統的故障診斷。