运用故障树分析法对压风机群组的工作

　　1.1系统工作原理平煤集团某矿现有空气压缩机7台（1台待安装），其中3台为BLT螺杆式压风机，3台为LGD螺杆式压风机。

　　压风机启动过程：先开启水泵输入冷却水，然后打开排气阀，开启主电动机；打开进气阀，使其空负荷启动；运行约3min后，将排气阀关闭，加载进入负荷运行。

　　停车过程：先关闭进气阀，再打开排气阀卸载，然后关闭主电动机和冷却水泵，*后关闭排气阀。

　　1.2系统控制策略

　　（1）设置水泵控制系统站点，将已有的6台压风机系统分站相互融合，组成压风机集中控制系统。

　　（2）实现远控和近控2种控制方式。远控模式下，实现主控室远程操作自动启停，参数故障自动停车，并启动备用的压风机，设备可根据监测参数变化自动调节运行状态；近控模式下，就地控制室可以实现就地控制，远程计算机控制失效，风机由就地操作屏控制，水泵由就地控制柜控制。

　　1.3系统节能措施在压风机组实际运行中，可以通过以下措施来达到节能的目的：

　　①合理配置输气管道，减少管道的压力损失与空气泄漏；

　　②合理润滑，采用低黏度，润滑性能较好的润滑油来降低摩擦功耗，在保证实际用风量的同时尽可能设定低的压风机排气压力，因为排气压力设定的越低，所消耗的轴功率越少；

　　③定期对压风机进行维护保养，发挥机器的*佳性能，另外还可以通过选择高效的电动机来达到节能的目的。

　　但是仅仅依靠上述措施还不能完全挖掘出压风机组的节能潜力。对压风机组采用变频调节的方法可大大提高轻载运行时的工作效率，降低压风机的能耗，创造较好的经济效益，对煤矿企业经济运转有着重要的意义。

　　2控制系统的结构及监测功能

　　2.1控制系统的结构

　　拟定将压风机集控系统结构设计成3级化网络架构，按纵向控制层次可依次分为设备层，控制层和信息管理层3级。控制层采集设备参数和执行控制命令，主站和分站间通过485方式进行通信，主站通过光纤以太网与监控计算机通信。

　　其中设备层是3级化网络架构的*底层，主要包括喷油螺杆压风机，螺杆式压风机和循环水泵3部分以及传感器；控制层是3级化网络架构的中间层，主要包括PLC控制器，触摸屏和UPS电源等设备；信息管理是3级化网络架构的*高层，是对控制系统进行管理调度的部分，主要包括监控服务器，工作站，工程师站，以太网交换机，打印机，UPS电源等设备。通过3层网络架构对压风机群组的参数及故障进行监视与保护，可以使系统运行得更加完善，各部分独立运行，相互协调。

　　2.2系统的监测功能

　　实时监测压风机电动机的状态，电压，电流，排图气温度，进气温度，排气压力，油分（油压力），进水压力，排水压力，进水温度，排水温度，油位，前轴承温度，补水压力，后轴承温度，冷却水温，水泵状态，阀门状态，水泵电流，水池温度，压力，储气罐温度和压风机房室温等参数，在上位机中以曲线形式显示，并记录历史数据，便于工作人员进行查询。压风机运行状态监测部位模拟图如图3所示，主要包括6台空压机，3个水箱，6台水泵，6台储气罐以及相关阀门。

　　3压风机常见故障及FTA研究

　　3.1压风机系统常见故障

　　根据各种相关文献资料以及工程技术人员的实践经验，总结归纳出压风机系统在实际运行过程中的常见故障，故障形成的原因以及解决方案。

　　3.2FTA算法研究

　　故障树分析法（FTA，FaultTreeAnalysis）是一种将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝状逐级细化的分析方法，是对复杂的动态系统设计，工厂试验或现场失效形式等进行可靠性分析的有效工具，其目的是判明基本故障，确定故障发生的原因，影响和发生概率。

　　以"空压机系统故障"为顶节点事件，设定5个分系统节点，即轴承温度过高，空压机组振动大，排气量不足，空压机油路系统故障和空气过滤器阻力大，从而构成空压机系统的二级节点故障树，再依次按照二级节点包含的故障，将系统故障树扩展成为三级节点故障树。

　　故障分析的求解过程主要是推理和控制的过程。所谓推理，就是指按某种策略由己知的故障种类判断推出其他可能的故障的思维过程；控制就是指控制诊断过程如何进行下去，以及在何种情况下采取何种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规则的选择策略，即对出现的故障进行规划区分，然后选择故障树中相对应的解决方法进行故障诊断。系统运用正反向混合推理控制策略对压风机组节能系统进行了故障诊断模型的建模，根据重要征兆，通过正向推理初步得出假设，再利用反向推理进一步验证假设是否正确，如此反复，直至*终得出故障结论示。

　　故障搜索方式一般有2种：宽度优先和深度优先。深度优先相对而言比较容易实现，它沿着一条推理规则的方向，依次深入到问题的更细致部分，在深入的同时询问所有与之相关的问题；宽度优先搜索时一般从一个"话题"跳转另一个"话题"，并随机询问。针对该压风机系统发生故障的同时性，而且各种具体故障对机组的作用程度不同，对压风机系统进行故障诊断的任务是要把同时存在的各种具体故障都找出来且区分其程度，所以该系统选择了宽度优先的搜索策略。

　　4结语

　　压风机组自动控制系统是由多台螺杆式空压机设备组成的一套连续供气系统。针对目前压风机组工作时能耗大，故障保护不足等问题，对原有的机组从控制策略和系统结构上进行了节能措施的分析，提出了变频调节的控制模式，设计了压风机组的3层网络架构，实现了整个系统的自动化控制和远程管理。在故障诊断及专家系统知识的基础上，分析了压风机组可能出现的故障种类和解决方案，着重探讨了FTA算法在机组故障维护中的应用，确定了宽度优先的故障搜索策略和正反向混合推理控制模型，实现了压风机组控制系统的故障诊断。