鋼鐵冶煉設(shè)備故障診斷探討

李曉強(qiáng)

（北興公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

1 關(guān)于故障診斷科技的歷程

它的全稱是狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷（CMFD）。其涵蓋兩個(gè)層次的要素。第一，對機(jī)械的運(yùn)作狀態(tài)開展的監(jiān)測活動(dòng)。第二，在得知不正常的狀況之后對機(jī)械的問題開展綜合化的判別。該項(xiàng)技術(shù)是一項(xiàng)綜合化的內(nèi)容，其涵蓋了現(xiàn)代控制理論、信號處理、模式識別、最優(yōu)化方法、決策論、人工智能等，為處理繁瑣的問題診斷活動(dòng)提供了非常多的知識，而且?guī)?dòng)了診斷科技朝著實(shí)用性的方向不斷的進(jìn)步。在最近的一些時(shí)間中，因?yàn)榧夹g(shù)高速發(fā)展，同時(shí)市場的需求也擴(kuò)張了，此時(shí)的故障診斷科技獲取了非常顯著的成就，在很多的行業(yè)，比如航空以及電廠等等層次之中都獲取了優(yōu)秀的意義。自從該項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)其，世界上的自控領(lǐng)域就對其給予了厚望。

將運(yùn)行設(shè)備的振動(dòng)檢測當(dāng)成是關(guān)鍵點(diǎn)。配合氣溫以及壓力等的相關(guān)數(shù)值的搜集，進(jìn)而對冶煉活動(dòng)中的一些大規(guī)模的傳動(dòng)裝置的狀態(tài)開展分辨活動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制問題的意義。

2 問題診斷的參考信息和措施

1971年Beard發(fā)表的博士論文以及Mehra和Peschon發(fā)表的論文標(biāo)志著故障診斷這門交叉學(xué)科的誕生。一直到目前為止，已經(jīng)存在了三十多年了。不過其身為一項(xiàng)綜合化的知識，是在最近的時(shí)間之中出現(xiàn)的。站在不一樣的層次之中分析，我們得知該項(xiàng)問題的診斷措施有很多，而且有著自身的獨(dú)特性，不過具體的講有如下的一些措施。

（1）基于系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的診斷方法:這個(gè)措施是將數(shù)學(xué)模型當(dāng)成是前提，其將當(dāng)前的礦工知識等當(dāng)成是關(guān)鍵的指引理念，利用Luenberger觀測器、等價(jià)空間方程、Kalman濾波器、參數(shù)模型估計(jì)與辨識等方法產(chǎn)生殘差，然后基于某種準(zhǔn)則或閥值對殘差進(jìn)行分析與評價(jià)，實(shí)現(xiàn)故障診斷。該方法要求與控制系統(tǒng)緊急結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、容錯(cuò)控制、系統(tǒng)修復(fù)與重構(gòu)等的前提、得到了高度重視，但是這種方法過于依賴系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的精確性，對于非線性高耦合等難以建立數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起來較困難。如狀態(tài)估計(jì)診斷法、參數(shù)估計(jì)診斷法、一致性檢查診斷法等。

（2）基于系統(tǒng)輸入輸出信號處理的診斷方法:經(jīng)由特定的信息處理以及特點(diǎn)的提取措施來開展問題的診斷工作，目前使用較多的有各種譜分析方法、時(shí)間序列特征提取方法、自適應(yīng)信號處理方法等。此類措施無需客體的模型，所以他的適應(yīng)能力非常優(yōu)秀。這類診斷方法有基于小波變換的診斷方法、基于輸出信號處理的診斷方法、基于時(shí)間序列特征提取的診斷方法?；谛畔⑷诤系脑\斷方法等。

（3）基于人工智能的診斷方法:基于建模處理和信號處理的診斷技術(shù)正發(fā)展為基于知識處理的智能診斷技術(shù)。該項(xiàng)措施是當(dāng)前行業(yè)中非常先進(jìn)的技術(shù)，其在問題診斷中獲取了非常顯著的意義。針對那種未設(shè)置精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型或是無法設(shè)置模型的繁瑣的體系，該措施有著非常多的優(yōu)勢特點(diǎn)。基于專家系統(tǒng)的智能診斷技術(shù)、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷技術(shù)與基于模糊邏輯的診斷方法已成為解決復(fù)雜大系統(tǒng)故障診斷的首選方法，有著非常積極地探索意義以及應(yīng)用性。這類智能診斷方法有基于專家系統(tǒng)的智能診斷技術(shù)、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷技術(shù)、基于模糊邏輯的診斷方法、基于故障樹分析的診斷方法等。

（4）別的措施:其它診斷方法有模式識別診斷方法、定性模型診斷方法以及基于灰色系統(tǒng)理論的診斷方法等。另外還包括前述方法之間互相耦合、互補(bǔ)不足而形成的一些混合診斷方法。

3 鋼鐵領(lǐng)域中的問題診斷科技的使用

對于鋼鐵領(lǐng)域來講，它的關(guān)鍵的機(jī)械裝置是所有的傳動(dòng)裝置以及液壓裝置。其活動(dòng)狀態(tài)決定了其效率和品質(zhì)等，對此類機(jī)械開展在線的檢測活動(dòng)，可以精準(zhǔn)的得知其運(yùn)作模式，而且給出一定的建議性內(nèi)容。所以，設(shè)置有關(guān)的問題診斷體系對于總的體系的運(yùn)作來講意義非常關(guān)鍵。因?yàn)榻Y(jié)合鋼鐵領(lǐng)域的獨(dú)特的設(shè)備氛圍，有關(guān)的診斷體系也要將相關(guān)的特點(diǎn)當(dāng)成是參考信息來設(shè)置。其活動(dòng)原理是結(jié)合設(shè)備的振動(dòng)參量檢測為中心，輔助以溫度、壓力、位移、轉(zhuǎn)速和電流等各種參數(shù)的采集，進(jìn)而對此類大規(guī)模的傳動(dòng)機(jī)械的狀態(tài)全方位的分析，進(jìn)而做出一定的處理。整套故障診斷系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集單元、檢測元件、數(shù)據(jù)通訊單元以及專業(yè)開發(fā)軟件組成。這個(gè)體系不但可以自行活動(dòng)，同時(shí)還可以和其他的一些體系組合運(yùn)行。

在活動(dòng)中經(jīng)常性的容易遇到機(jī)械振動(dòng)。它會干擾到活動(dòng)的精確性，使得磨損變得更加嚴(yán)重。而且因?yàn)槟p變多了，又容易導(dǎo)致它的振動(dòng)變得厲害，進(jìn)而成了一個(gè)不良循環(huán)體系，一直到機(jī)械出現(xiàn)問題，無法運(yùn)作。而且，機(jī)械的活動(dòng)氛圍也會導(dǎo)致其出現(xiàn)問題。所以，要切實(shí)的結(jié)合其振動(dòng)信號以及活動(dòng)狀態(tài)等積極的探索，不需要停機(jī)就能夠得知機(jī)械的受損狀態(tài)以及問題的特征等。而且結(jié)合過去的經(jīng)驗(yàn)設(shè)置合理的處理機(jī)制庫，進(jìn)而可以針對不一樣的問題進(jìn)行不一樣的分析。所有的處理活動(dòng)有以下的一些:

（1）傳感器采集設(shè)備工作狀態(tài)信號。如各種傳動(dòng)裝置的振動(dòng)信號、溫度信號、液壓裝置的壓力、流量和功率信號等。

（2）特征信號提取。把所有的傳感其的信號劃分類型，得出有關(guān)的傳感器的信號，如振動(dòng)傳感器采集的文振動(dòng)強(qiáng)度信號、壓力傳感器采集的壓力信號等。

（3）對特征信號處理。對傳感器采集的特征信號進(jìn)行濾波、放大等處理，提取出相應(yīng)的特征信號。

（4）對搜集的信號開展問題診斷活動(dòng)。把獲取的獨(dú)特的信號做一定的判別，選取優(yōu)秀的問題應(yīng)對措施，分析問題的種類和機(jī)械的狀態(tài)，進(jìn)而分析問題庫，得到有關(guān)的應(yīng)對方法。

[1]沈慶根，鄭水英.設(shè)備故障診斷[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2]王仲生.智能故障診斷與容錯(cuò)控制[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2005.

[3]李民中.狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在煤礦大型機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2006（03）.