王震+崔凯凯+魏晋+李高峰

[摘 要]大型煤矿机械企业中，电子监控与故障诊断系统的运用促进了煤矿事业的快速有效发展。本文论述了工程机械电子监控与故障诊断系统的三种模式，以108吨自卸车为例，具体介绍了大型矿机械电子监控与故障诊断系统的研制。

[关键词]机械电子监控与故障诊断系统；煤矿；自卸车；故障

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0253-01

对于一些大型工程器械来讲，比如装载机、自卸车、挖掘机一般都会安装电子监控与故障诊断系统，这个系统是为了保障这些器械能够安全有效的持续作业和安全化运行。如果机器遇到故障，保证技术人员能发现问题所在，对其进行有效的维修，最大限度的发挥其工作效能。电子监控与故障诊断系统也越来越广泛运用于各大大型器械中。

一、电子监控与故障诊断系统的模式

工程机械电子监控与故障诊断系统就目前来讲，一般有下面三种模式：电子―液压单元控制模式，电子―液压集成控制模式，集管理、控制和自动操纵为一体的电子液压控制模式。

（一）电子―液压单元控制模式

工程机械的发展进入80年代后，工程机械的发展方向开始逐渐发生转变，即开始向电子液压单元方向发展和转变。它采取的模式是传感器―电子控制单元结合液压驱动执行机构，这种新的转变大大提升了整机各方面的效能。比如CAT公司在966E以上的装载机采用过程控制系统，750C以上的自卸机上采用电子监控报警系统，对于200E以上的挖掘机，则采用电子液压先导操纵系统和应急安全控制系统。这些都提高了其工作效率，延长了其使用寿命。这种新模式的成本和传统模式相比，成本没有太大的变化，但机器的性能价格比却有了显著的提高。

（二）电子―液压集成控制模式

科学技术的高速发展又为工程机械电子控制程度的发展提供了条件，电子―液压单元控制模式也开始逐渐向新的方向发展，即开始向电子―液压集成控制模式转变。这一新模式的出现同样提高了煤矿企业的生产管理，比如减低了机器在工作能好的消损，对于操作者来讲，进一步改善了在劳动中的强度。因此，在一些比较大规格的装载机设备中，为了简化原有的液压控制机构和控制逻辑，在其全液压控制的基础上又嵌入了双微处理器单元。

（三）集管理、控制和自动操纵为一体的电子液压控制模式

集管理、控制和自动操纵为一体的电子液压控制模式，对于机械设备的运行、维护、保养和状态等参数。在电子―液压集成控制模式的基础上嵌入卫星通讯管理模块和自动操纵模块，这样，集管理、控制和自动操纵为一体的电子液压控制模式就开始逐渐进入历史舞台，这是其发展的趋势。

二、以大型自卸车为例的系统研制

（一）故障与诊断方法

大型矿山运输机的工作环境一般都有复杂多变、载荷情况不稳定，所以一些关键部件在正常工作情况下容易发生超载现象，比如重量为108T的大型自卸车的电动轮部位就是容易引发故障的部位，而且电轮车发生故障后，会造成巨大的经济损失。而对于此类的运输机械的故障进行诊断的方法有很多种：比如抽液体分析法、噪声诊断法、振动诊断法、温度检测诊断法。由于温度检测能正确、快速反映设备的工作状态这一大优势，笔者重点讲解温度检测法的研制。

（二）在线监测系统的研制

1、信息监测。微电子技术的飞速发展以及信号测试水平的提高，促使大型煤矿企业都开始采用计算机来完成对矿山机械工数据的实时监测及故障诊断报警。通过计算机（单片微机）检测自卸电动轮轴承的温度，掌握自卸电动轮的运行情况。计算机预先编制的软件可以对自卸电动轮的故障进行诊断并识别，从而作出判断，输出结果并且及时有效的启动报警系统，有效的提醒了工作人员，减轻了自卸车由于故障而也产生的一系列损失。那这个系统的总体构成和功能又是怎样的呢？自卸车电动轮实时监测与故障诊断报警系统主要有数据在线采集、故障报警、数据分析这三个部分，它能有效监测自卸车电动轮的工况数据。图1是该系统的基本原理图：

完成传感器的智能识别、机械工况参数的采集功能部分有两个组成部分，即传感器阵列、信号调理电路。其中选用的传感器则是半导体集成温度传感器AD590，它具有较宽的测温范围、较高的灵敏度和可靠性，较好的互换性等优点，与此同时，它的恒流源性质对电源电压的稳定性并不做太大的要求，而且可以串联数百欧姆的电阻，这就为两个双向路模拟开关（CD4015，1H6108）组成传感器阵列提供了可行性。两个多路模拟开关能构成（8×8）64个模入通道。接着就是进行A/D转换，即将传感器阵列、调理电路输出的模拟信号转换成计算机可以接受的数字信号，这样就方便计算机进行处理。计算机再通过﹣﹢对已经转换成数量的信号进行分析处理，判断电动轮机当前运行的实际状态。凭借数据库的功能，将存放在机械设备运行的异常温度数据、发生部位及时间在需要时进行打印输出，以作分析研究处理，然后以一种恰当的形式，比如LED显示或是蜂鸣器报警把当前的状态、故障等通知操作人员，给操作人员提前有效的采取措施提供保障。

2、系统硬盤盒软件的设计。这里先来讲系统硬件的设计。检测系统在自卸车开始正常工作后也随之打开，数据分析电路在接收到经过转换后的顺序采集及监视各个传感器的传感信号后进行有效处理，而系统上采用的64道巡回检测、掉电保护等电路、电路板的布线等几个方面都考虑了系统的干扰性，这也使得整个系统具有良好的抗干扰性，工作起来也更加可靠。系统软件的设计主要是为传感器识别、数据采集处理、故障判断分析、机械运行状态提示和结果输出服务的。

三、结束语

科学技术的飞速发展促进机械电子监控与故障诊断系统的不断完善。在实际操作中，108吨的自卸车出现故障时，采用温度检测诊断法时，实时监测系统把自卸车信息检测与故障诊断有效的结合起来，有效解决了自卸车在野外恶劣条件下进行数据采集和故障报警问题，还能及时有效的发现故障发生的部位，为后期分析和排除故障提供了基础。

参考文献

[1] 邓鹏程.基于数据的铅锌熔炼过程自适应在线监控与故障诊断[D].中南大学，2011（5）.

[2] 李剑峰.大型空气压缩机远程监控与故障诊断系统[J].工况自动化，2011（2）.