礦山機(jī)電設(shè)備的故障診斷論述

黃健

摘 要：礦山生產(chǎn)中，機(jī)電設(shè)備發(fā)揮著極為重要的作用，但是也受到諸多因素的影響?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步在一定程度上減少了機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率，能夠保證礦山生產(chǎn)更加安全，維護(hù)工作人員的生命安全。對(duì)礦山機(jī)電設(shè)備的故障進(jìn)行有效的診斷，有助于設(shè)備更加穩(wěn)定的運(yùn)行。本文旨在研究論述礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)，為礦山企業(yè)的生產(chǎn)提供參考。

關(guān)鍵詞：礦山；機(jī)電設(shè)備；故障診斷

中圖分類(lèi)號(hào)：TD407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）23-0033-02

隨著采礦產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，礦山生產(chǎn)的安全性逐漸受到關(guān)注和重視。但是相比于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的礦山機(jī)電設(shè)備診斷技術(shù)還存在不足，與市場(chǎng)發(fā)展的實(shí)際需要不相適應(yīng)。礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷能夠很好的保障設(shè)備運(yùn)行，避免出現(xiàn)故障問(wèn)題，采取有效的診斷技術(shù)明確設(shè)備的相關(guān)參數(shù)以及運(yùn)行狀態(tài)，從而保證礦山機(jī)電設(shè)備診斷能夠更加安全，進(jìn)一步推動(dòng)礦山生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)效益。

1 故障診斷的基本技術(shù)分析

故障診斷其實(shí)就是對(duì)機(jī)電設(shè)備等進(jìn)行有效的檢測(cè)、分析研究的過(guò)程，使用多樣化的技術(shù)手段，有效處理和控制機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況，故障診斷基本技術(shù)涉及到以下幾個(gè)方面。

（1）信息采集，利用多樣化的感應(yīng)器設(shè)備采集機(jī)電設(shè)備的相關(guān)信息，有效處理這些信息，明確機(jī)電設(shè)備的故障，提出針對(duì)性的處理策略，避免機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p失。（2）信息處理，采集信息之后，需要使用計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)有效的處理信息，結(jié)合這些信息科學(xué)的調(diào)整機(jī)電設(shè)備，使機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行能夠更加有序、穩(wěn)定，因此信息處理技術(shù)是機(jī)電設(shè)備故障診斷的重要技術(shù)。（3）識(shí)別分析信息技術(shù)，對(duì)信息采集處理之后，需要使用篩選軟件、程序?qū)π畔⒅械挠杏玫牟糠诌M(jìn)行識(shí)別，從而對(duì)機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行判斷。（4）診斷預(yù)測(cè)技術(shù)，做好上述工作后，需要準(zhǔn)確的診斷和預(yù)測(cè)礦山機(jī)電設(shè)備的使用壽命，防止再次出現(xiàn)設(shè)備故障。（5）數(shù)學(xué)模型技術(shù)，使用該技術(shù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，使礦山機(jī)電設(shè)備的相關(guān)參數(shù)變化被準(zhǔn)確的反映出來(lái)，以此為依據(jù)診斷礦山機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)以及運(yùn)行[1]。

2 礦山機(jī)電設(shè)備的故障診斷技術(shù)

2.1 主觀診斷技術(shù)

主觀診斷技術(shù)其實(shí)就是機(jī)電設(shè)備的擦作人員依據(jù)自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)聽(tīng)、看等方式判斷礦山機(jī)電設(shè)備的故障原因以及種類(lèi)，這種診斷技術(shù)方式與操作人員的技術(shù)水平有著密切的聯(lián)系。診斷礦山機(jī)電設(shè)備時(shí)，如果故障明顯超出工作人員的能力范圍，就需要借助于一些機(jī)械設(shè)備對(duì)診斷進(jìn)行輔助，但是輔助設(shè)備只能將單一的檢測(cè)數(shù)據(jù)提供給工作人員，最終的判斷還是依靠操作人員的主觀經(jīng)驗(yàn)。對(duì)礦山設(shè)備故障進(jìn)行主觀診斷，其應(yīng)用范圍是比較廣的，可以在很多種類(lèi)型的機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用，但是這種方法主要依靠操作人員的主觀經(jīng)驗(yàn)，容易受到操作人員的情緒、心理等因素的影響，因此這種診斷技術(shù)方法不夠科學(xué)準(zhǔn)確。

2.2 故障樹(shù)診斷技術(shù)

對(duì)于礦山機(jī)電設(shè)備而言，隱蔽性、復(fù)雜性比較強(qiáng)，使用故障樹(shù)診斷技術(shù)，對(duì)機(jī)電設(shè)備的故障進(jìn)行初步的分析，依據(jù)礦山現(xiàn)場(chǎng)故障診斷數(shù)據(jù)和記錄進(jìn)行。故障樹(shù)模型是一種定性的因果模型，頂事件是系統(tǒng)最不希望出現(xiàn)的事件，將可能造成頂事件的其他事件作為中間和底事件，通過(guò)邏輯門(mén)對(duì)事件間的聯(lián)系表示出來(lái)，是一種倒數(shù)形狀的結(jié)構(gòu)。這種故障樹(shù)能夠?qū)⑻卣飨蛄颗c故障向量之間的邏輯關(guān)系表現(xiàn)出來(lái)。故障樹(shù)示意圖1所示，其中系統(tǒng)故障是頂事件，主要是由于A故障和B故障造成的，導(dǎo)致A故障出現(xiàn)的原因是元件1或元件2一個(gè)出現(xiàn)失效造成的，造成B故障出現(xiàn)的原因是元件3和元件4同時(shí)失效導(dǎo)致的[2]。

2.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)

礦山機(jī)電設(shè)備中也有很多柴油機(jī)燃油系統(tǒng)，其狀態(tài)機(jī)信息主要通過(guò)高壓油管壓力波形表現(xiàn)出來(lái)，若出現(xiàn)故障，供油狀態(tài)以及燃油流動(dòng)壓力、流速等會(huì)出現(xiàn)變化，在壓力波形上表現(xiàn)出波形參數(shù)以及形態(tài)的變化。使用壓力傳感器對(duì)高壓油管燃油壓力波形進(jìn)行檢測(cè)，分析波形，明確故障特點(diǎn)，通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型識(shí)別故障。

結(jié)合傳感器采集到的相關(guān)壓力數(shù)據(jù)，將供油量不同的燃油壓力波形進(jìn)行繪制，并提取相關(guān)的特征值，如波形幅度、寬度、最大壓力、落座壓力等。將特征值樣本進(jìn)行提取，每一樣本都有8個(gè)特征值，與4中供油狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，分別為怠速油量、25%油量、75%油量以及100%油量，按照順序其輸出編碼分別對(duì)應(yīng)（0，0，0，1）、（0，0，1，0）、（0，1，0，0）、（1，0，0，0）。構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸入層為8個(gè)，輸出層為4個(gè)，隱含層的數(shù)量并不是固定的，要結(jié)合實(shí)際的檢測(cè)以及調(diào)整對(duì)隱含層數(shù)進(jìn)行確定，一般關(guān)系式：n2=2n1+1，公式中的n1代表輸入層的數(shù)量，n2為隱含層的數(shù)量，因此隱含層為17個(gè)。使用網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練原始樣本，明確初始連接值和閾值之后，在使用Matlab編程得到不同連接的權(quán)值以及閾值，從而使訓(xùn)練結(jié)束。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練完畢后，還需要再挑選數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷檢測(cè)。

2.4 模糊數(shù)學(xué)法

在礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷過(guò)程中使用模糊數(shù)學(xué)的方法，建立數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)定性和定量分析，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)故障診斷，更好的輔助故障診斷。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型需要結(jié)合機(jī)電設(shè)備故障知識(shí)的特點(diǎn)，選擇合適的知識(shí)表示方式，建立故障原因與模糊因果關(guān)系的矩陣[3]。

使用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)對(duì)機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行診斷，將0、1的邏輯關(guān)系應(yīng)用到0-1范圍內(nèi)的相關(guān)邏輯數(shù)值中，因此模糊數(shù)學(xué)法是比較合理的。利用模糊數(shù)學(xué)法對(duì)機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行診斷時(shí)，0和1之間的數(shù)值對(duì)應(yīng)的特征函數(shù)就是模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)。隸屬函數(shù)與評(píng)估對(duì)象之間有著極為密切的客觀性，函數(shù)選擇會(huì)對(duì)評(píng)估診斷產(chǎn)生決定性的影響。

為使礦山機(jī)電設(shè)備故障得到有效的診斷，就必須要建立模糊診斷矩陣，通常而言，結(jié)合數(shù)據(jù)的精確以及豐富性進(jìn)行確定，所以需要分析機(jī)電故障的原因以及大數(shù)據(jù)結(jié)果。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)的礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)有了很好的發(fā)展，但是還需要繼續(xù)研究，加強(qiáng)人財(cái)物等方面的投入力度，對(duì)故障診斷技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，將其科學(xué)的應(yīng)用到礦山生產(chǎn)中，為礦山安全生產(chǎn)提供科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)，減少設(shè)備故障造成的經(jīng)濟(jì)損失，幫助礦山企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)保證礦山工作人員的安全性，促使礦山機(jī)電設(shè)備的診斷技術(shù)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王璟珵.礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)分析探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016，（23）：38+40.

[2]朱子敬.論礦山機(jī)電設(shè)備維修中故障診斷技術(shù)的運(yùn)用之我見(jiàn)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，（11）：127-128.

[3]章名紅.礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)分析[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2015，（09）：41-43.endprint