礦井提升機(jī)智能故障診斷系統(tǒng)

摘 要:提升機(jī)在采礦行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，是企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，處于重要地位，其運(yùn)轉(zhuǎn)效益與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。本文對提升機(jī)離線式輔助診斷方法和在線式監(jiān)控與診斷方法進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞:提升機(jī) 故障 故障診斷系統(tǒng)

中圖分類號:TP277文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0073-01

礦井提升系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)中極其重要的環(huán)節(jié)，它的正常運(yùn)行與否直接影響到礦井的產(chǎn)量。然而提升設(shè)備在使用過程中可能會出現(xiàn)異?；蛘吖收?。正常狀態(tài)時，設(shè)備可以照常運(yùn)行;發(fā)生異常后，說明運(yùn)行狀況已經(jīng)惡化，應(yīng)引起檢修人員的注意，監(jiān)視狀態(tài)的發(fā)展;一旦發(fā)生到故障狀態(tài)，若得不到及時的處理，就可能引起重大事故的發(fā)生，甚至造成人員傷亡。故障后，如果不能很快地診斷排除故障，就會影響生產(chǎn)，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此迫切需要為提升系統(tǒng)建立相應(yīng)的故障監(jiān)控與診斷系統(tǒng)。

1 提升機(jī)故障診斷系統(tǒng)

故障監(jiān)控和診斷技術(shù)能夠找出并消除生產(chǎn)系統(tǒng)中的事故隱患，而且能及時發(fā)現(xiàn)機(jī)器的故障，并預(yù)防設(shè)備惡性事故的發(fā)生，從而避免巨大的經(jīng)濟(jì)損失。應(yīng)用故障監(jiān)控和診斷技術(shù)，可以改革目前的設(shè)備維修制度——定期檢修，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化維修技術(shù)——預(yù)知維修。這樣，不僅節(jié)約了大量的維修費(fèi)用，而且出于減少了許多不必要的維修時間，從而大大增加機(jī)器設(shè)備正常運(yùn)行的時間，大幅度地提高生產(chǎn)率，產(chǎn)大巨大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，故障監(jiān)控和診斷已是現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分。

當(dāng)前故障檢測與診斷技術(shù)一個重要的研究特征，就是與具體工程技術(shù)領(lǐng)域的結(jié)合比以往更加緊密，更注重解決實(shí)際應(yīng)用問題，從而切實(shí)為保證工程系統(tǒng)的安全性與可靠件服務(wù)。對于實(shí)際的工程系統(tǒng)，故障診斷技術(shù)基本上有的大用途。其一是用于構(gòu)成離線式的“計算機(jī)輔助決策支持系統(tǒng)”，即利用故障診斷系統(tǒng)來幫助快速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，制定更加合理有效的系統(tǒng)維修方案，找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，最終提高系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)效益。其二是用于構(gòu)成實(shí)時狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)向性能的自動控制系統(tǒng)。在這類應(yīng)用中，故障診斷系統(tǒng)通常以有線分式運(yùn)行，它連續(xù)地實(shí)時監(jiān)視整個系統(tǒng)的測量參數(shù)，基于適當(dāng)?shù)脑诰€故障檢測與診斷算法給出系統(tǒng)的故障信息，包括故障報警信息、故障位置信息和故障程度信息等等。采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)設(shè)計方法，可以使控制系統(tǒng)具有自動利用這些故障信息、根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的不同故障工況自動調(diào)整控制方案的能力，其目標(biāo)是保證系統(tǒng)運(yùn)行在安全狀態(tài)。

一個實(shí)際的故障檢測與診斷系統(tǒng)(簡稱FDD系統(tǒng))所需要的故障診斷方案，是由診斷對象的性質(zhì)以及對FDD系統(tǒng)的功能要求決定的。提升機(jī)故障診斷系統(tǒng)首先要求能對各種常見的故障和歷史上曾經(jīng)發(fā)生過的故障做出準(zhǔn)確的診斷，并能給出故障處理的建議方案，而且對于以前沒有出現(xiàn)過的故障、但實(shí)際上可能存在的故障也要具有一定的處理能力。對于提升機(jī)系統(tǒng)，由于故障現(xiàn)象形形色色，故障原因也多種多樣，尤其是許多故障現(xiàn)象只能憑操作人員的語言描述，可實(shí)時利用的傳感器信號較少，所以建立故障的解析模型將面臨諸多困難。綜合考慮各方而實(shí)際情況，基于多種人工智能技術(shù)的故障診斷方法建立提升機(jī)故障診斷系統(tǒng)是比較適宜的。

2 提升機(jī)離線式輔助診斷方法

故障樹分析是用于大型復(fù)雜系統(tǒng)可靠性、安全性分析以及故障診斷的一個有力工具。故障樹方法基本上是將系統(tǒng)級的故障現(xiàn)象(稱為頂事件)與最基本的故障原因(稱為底事件)之間的內(nèi)在關(guān)系表示成樹形的網(wǎng)絡(luò)闖，各層事件之間通過“與”、“或”、“非”、“異或”等邏輯運(yùn)算關(guān)系相關(guān)聯(lián)?；诠收蠘淠Ｐ?，可以對系統(tǒng)進(jìn)行定性和定量的分析，故障診斷則是一個從觀測到的頂層故障現(xiàn)象出發(fā)，逐步向下演繹，最終找出對應(yīng)的底層故障原因的過程。故障樹方法涉及的關(guān)鍵問題有兩個:如何建立故障樹？如何處理故障樹？

在提升機(jī)的FDD系統(tǒng)中，將故障樹方法作為故障診斷的一種基木方法的重要依據(jù)在于，提升系統(tǒng)的原始設(shè)計資料中已提供了一些主要故障現(xiàn)象的故障樹診斷方法，并且經(jīng)過長期的實(shí)際應(yīng)用，這些診斷方法的準(zhǔn)確性和可靠性已得到充分的證明。對于FDD系統(tǒng)的開發(fā)來說，這部分故障診斷知識具有很高的利用價值。因此，由原始技術(shù)資料提供的故障樹診斷法被用作整個FDD系統(tǒng)的一種基本故障診斷方法，同時考慮到這部分故障樹診斷知識僅僅覆蓋了有限的故障現(xiàn)象，所以在系統(tǒng)外發(fā)過程中對診斷對象進(jìn)一步作了故障機(jī)理分析，建立了一部分附加的故障樹診斷模型，從而擴(kuò)展了整個系統(tǒng)的故障樹診斷知識。

在FDD系統(tǒng)開發(fā)中，對有關(guān)的故障診斷樹采用了適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)化描述方法，從而將其轉(zhuǎn)化成計算機(jī)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式，并對故障診斷樹中的各個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行“對象”編程處理，設(shè)計了故障診斷樹“適時展開”的方案，從而使該FDD系統(tǒng)能夠根據(jù)系統(tǒng)級的故障現(xiàn)象及當(dāng)前的運(yùn)行工況依次逐級向下展開有關(guān)的節(jié)點(diǎn)和樹枝，直到最終找出底層的故障原因和處理對策。

此外，提升機(jī)離線式輔助診斷方法還可以采用專家系統(tǒng)方法。專家系統(tǒng)是人工智能技術(shù)的—個重要組成部分。在故障診斷專家系統(tǒng)中，故障診斷知識可以來用多種不同的方式來組織、存儲、檢索。例如，可以將知識表示成“字典”的格式。此時專家系統(tǒng)的“推理機(jī)”則采用字典檢索方法。也可以采用語義方式來表示故障診斷知識。對于提升機(jī)的FDD系統(tǒng)，基于故障樹的診斷功能不足以適應(yīng)所有的實(shí)際可能的情況，所以系統(tǒng)設(shè)計過程中實(shí)際調(diào)查了許多礦的主、副井提升機(jī)操作人員的經(jīng)驗(yàn)，獲得了很多個其他故障現(xiàn)象和多種故障原因及相應(yīng)的故障處理方案，形成了較為豐富的故障診斷知識。專家系統(tǒng)方法的引入顯著地增強(qiáng)了FDD系統(tǒng)的處理能力和實(shí)用性，使FDD系統(tǒng)不但能夠處理提升機(jī)系統(tǒng)原始技術(shù)資料所提供的幾種基本故障，而且對以前曾經(jīng)發(fā)生過的各種故障都具備了診斷能力。

3 提升機(jī)在線式監(jiān)控與診斷方法

故障診斷就是一個多源信息融合過程，故障診斷的信息不但來自于傳感器就地測量數(shù)據(jù)，還包括某些知識、某些中間結(jié)果，這些信息可能相同、相似或不同。此外，故障診斷中來自感器的信息是最原始信息，利用這些信息可提出一些有關(guān)系統(tǒng)故障的特征，然后由故障特征及系統(tǒng)的知識，進(jìn)行更詳細(xì)的診斷，判斷系統(tǒng)是否有故障及故障源的性質(zhì)。信息是故障診斷的源泉、按信息的小同來源劃分為原始俏息、一次信息和二次信息。

提升機(jī)由機(jī)械設(shè)備、液壓制動裝置和電氣控制系統(tǒng)3部分構(gòu)成，根據(jù)提升機(jī)工藝和運(yùn)行特點(diǎn)，常見的故障源有100多種，由此產(chǎn)生的故障征兆有高低壓跳間、緊急停車、不能啟動、超速、欠速、系統(tǒng)振蕩、安全回路斷開等，故障征兆與故障源存在對應(yīng)關(guān)系。因此，故障診斷實(shí)際上就是根據(jù)測量所獲得某些故障表征，以及系統(tǒng)故障源與故障表征之間的映射關(guān)系，找出系統(tǒng)故障源的過程。

參考文獻(xiàn)

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