現(xiàn)代煤礦長壁采煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測與專家決策系統(tǒng)研究

李 勇

（山西焦煤汾西礦業(yè)柳灣煤礦， 山西 孝義 032303）

1 現(xiàn)代煤礦所使用的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)

1.1 振動(dòng)監(jiān)測

長壁采礦機(jī)械在地下環(huán)境中采用了許多機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，然而，只有其中一些可用于長壁采煤機(jī)械。振動(dòng)監(jiān)測長期以來被認(rèn)為是在許多行業(yè)進(jìn)行監(jiān)測的潛在手段。但是，它在長壁采礦機(jī)械中的應(yīng)用目的是要努力找出最合適的地下變速箱狀態(tài)。目前，振動(dòng)監(jiān)測主要以簡單的水平進(jìn)行特征檢測，其使用的測量儀器以手持式測振儀為主。

1.2 磨損監(jiān)測

磨損監(jiān)測或分析被廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)。這項(xiàng)技術(shù)首次應(yīng)用于英國的地下設(shè)備，當(dāng)時(shí)，該技術(shù)主要是一個(gè)簡單的測量軟件，它所給出電感讀數(shù)存在于一個(gè)包含金屬油的小樣本中，所有碎片讀數(shù)的樣品都可以使用低倍顯微鏡進(jìn)行檢查，并與已有的實(shí)例進(jìn)行了比較。當(dāng)磨損分析給出時(shí)，該軟件對(duì)變速箱進(jìn)行控制，油可以受到進(jìn)一步簡單的控制和測試，如黏度測試和百分比水含量測試，以確定潤滑劑的性能。結(jié)果來自碎片測試儀，所得結(jié)果會(huì)以數(shù)字和圖形形式顯示在兩個(gè)Commodore 8000系列電腦當(dāng)中[1-2]。

1.3 乳液分析

現(xiàn)代長壁支架采礦系統(tǒng)使用含有大量水包油乳液的閥門和氣缸的設(shè)計(jì)。監(jiān)測員每天通過觀察外觀、測量液體濃度，可以對(duì)樣品指標(biāo)進(jìn)行常規(guī)分析，如pH值、原水硬度、濃度、細(xì)菌和真菌。該檢測中的低濃度水平95/5水/油乳液非常重要。

1.4 油位監(jiān)測

油位插頭所在采煤機(jī)機(jī)器的正面，或傾斜的地方是無法人工維修的，因此，在難以接近的地方監(jiān)控液位的能力對(duì)于煤礦動(dòng)力裝載機(jī)齒輪箱來說是非常重要的。1983年，英國某煤炭公司使用棱鏡檢查機(jī)器油位證實(shí)了在困難條件下監(jiān)測油位的可能性。制造油位檢測棱鏡的目的是取代地下使用的某些齒輪箱中原有的水平塞，該應(yīng)用程序是成功和單一的。

1.5 沖擊脈沖監(jiān)測

大多數(shù)變速箱軸承的監(jiān)測主要是通過對(duì)石油的分析進(jìn)行的。遠(yuǎn)程脂潤滑軸承、皮帶輸送機(jī)滾筒軸承等長期建立在沖擊脈沖監(jiān)測方法基礎(chǔ)上。這種儀器是一種內(nèi)在的、被廣泛使用的沖擊脈沖帶探頭的安全版本儀表。該儀器為手持式，并附帶一套耳機(jī)。

1.6 孔板測試

這是一個(gè)用于快速檢查液壓回路的健康狀況且易于應(yīng)用的測試方式。此方式的監(jiān)測可以永久安置在一個(gè)測試人員輕松訪問的位置。測試儀有一個(gè)帶有快速安裝適配器的壓力表和單位操作鍵。動(dòng)力屋頂支撐液壓系統(tǒng)旨在確保足以達(dá)到設(shè)定壓力給予適當(dāng)?shù)奈蓓斂刂啤？装鍦y試單元可以安裝在動(dòng)力單元卸載閥附近，以便檢查動(dòng)力單元的性能?？装鍦y試可以監(jiān)視泵輸出、卸載器閥門性能、系統(tǒng)壓力損失和油面的泄漏。電路壓力表安裝在維護(hù)人員立即識(shí)別的設(shè)備基座上。

1.7 溫度監(jiān)測

溫度監(jiān)測包括操作溫度和測量組件表面的溫度。該監(jiān)測運(yùn)行溫度可以視為操作變量的一個(gè)子集。組件表面的監(jiān)控與機(jī)器元件中溫度、磨損有關(guān)，特別是在機(jī)器元件中軸承潤滑不充分或不存在時(shí)。溫度監(jiān)測技術(shù)機(jī)器組件包括光學(xué)高溫計(jì)、熱電偶、熱成像和電阻溫度計(jì)。對(duì)于地下機(jī)械，溫度探頭可以安裝在輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)頭部變速箱上。探頭與CONSPEC計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相連，該系統(tǒng)可以連續(xù)監(jiān)測齒輪箱的油溫，并在短時(shí)間內(nèi)可以在一個(gè)VDU屏幕顯示溫度。預(yù)設(shè)警報(bào)溫度和更高的關(guān)機(jī)溫度可以被預(yù)先編入計(jì)算機(jī)。收集到的數(shù)據(jù)也可以在VDU上顯示。

2 狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)在長壁采煤機(jī)械中的應(yīng)用

在過去的十年中，英國等國家投入了很多努力，旨在為監(jiān)測技術(shù)在長壁開采中的應(yīng)用提供條件。第一個(gè)稱為ELSIE（電子信號(hào)和指示設(shè)備）的系統(tǒng)是在英國的Bold Colliery公司執(zhí)行應(yīng)用的，ELSIE制作了一個(gè)巨大的有關(guān)地下操作的信息量。

英國目前使用的最新長壁采煤機(jī)械檢測系統(tǒng)為基于微型計(jì)算機(jī)的控制和健康監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)出的BJD采煤機(jī)狀態(tài)檢測系統(tǒng)。該設(shè)施用于顯示電機(jī)負(fù)載、拖運(yùn)負(fù)載、滾筒位置和機(jī)器速度，以及健康狀況，警報(bào)發(fā)出低油位或高油位信號(hào)或溫度太高的信息。信息可以傳輸?shù)叫畔⒔K端煤層和表面。同時(shí)，道蒂礦業(yè)設(shè)備有限公司也開發(fā)了一個(gè)視覺顯示單元，并與FIDO系統(tǒng)兼容，支持系統(tǒng)流量、壓力最小試點(diǎn)設(shè)定和監(jiān)測操作。

對(duì)于支撐腿部壓力監(jiān)測，道蒂礦業(yè)設(shè)備有限公司開發(fā)了一個(gè)全面的壓力監(jiān)測系統(tǒng)，用于將信息傳輸給計(jì)算機(jī)顯示和分析。此信息可以被記錄并傳輸?shù)浇缑娈?dāng)中。詢問每個(gè)支持監(jiān)視器的另一種方法可以通過使用便攜式顯示器來實(shí)現(xiàn)。

3 地下采煤專家系統(tǒng)分析

只要安裝好狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，就可輕松獲得監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。然而，解釋這些數(shù)據(jù)可能是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。例如，盡管已經(jīng)開發(fā)了高成本條件指令，但是數(shù)據(jù)分析必須由其供應(yīng)商執(zhí)行，因?yàn)檫@通常需要振動(dòng)和磨損專家的服務(wù)分析，以及采集系統(tǒng)和專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合。這就意味著開發(fā)專家系統(tǒng)的重要性，便于管理和維護(hù)維修人員使用。專家系統(tǒng)本質(zhì)上是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，而一套用于長壁開采機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測的專家系統(tǒng)由三個(gè)關(guān)鍵部分組成：知識(shí)庫、干擾引擎和數(shù)據(jù)庫。專家系統(tǒng)基本上是一個(gè)使用知識(shí)庫來操作信息的程序數(shù)據(jù)庫。用來執(zhí)行推理過程的兩種最常見的策略是向前和向后鏈接。推理過程從一個(gè)新的數(shù)據(jù)開始通過規(guī)則搜索找到滿意的數(shù)據(jù)，確定是否有故障出現(xiàn)。替代策略反向鏈接從一個(gè)特定的故障開始，然后通過“向后”工作規(guī)則到暗含的條件滿足可用信息的程度數(shù)據(jù)庫。如果所有條件都滿足，那么判斷故障存在。到目前為止，煤礦機(jī)械真正規(guī)?；褂玫膶＜蚁到y(tǒng)很少，特別是長壁采礦機(jī)械，正在處于開發(fā)階段[3-4]。

4 結(jié)語

雖然我國自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)取得飛速發(fā)展，但是很多情況下仍無法將自動(dòng)化技術(shù)與煤炭行業(yè)進(jìn)行有效的結(jié)合，這就需要各煤炭企業(yè)不斷研發(fā)新技術(shù)，不斷創(chuàng)新生產(chǎn)能力，以促進(jìn)煤炭企業(yè)生產(chǎn)向著更智能、更先進(jìn)的方向發(fā)展。