礦用電子電氣設備故障診斷技術

歐海波

（湖南省財經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術學院，湖南 衡陽 421000）

現(xiàn)階段，我國采礦工程一般選擇電氣設備作為采礦活動的發(fā)電設備，由于礦山地質復雜，加之電氣設備的整定、更換和檢修不方便[1]，因此及時診斷出電氣故障并進行搶修是非常必要的。電子技術作為近年來炙手可熱的故障檢測技術，在電氣設備故障診斷的應用范圍越來越廣，為此提出礦用電子電氣設備故障診斷技術。本文通過兩個方面論述了電子電氣設備故障診斷技術的設計過程，針對電氣設備的故障特點，對故障邏輯進行有效控制，以實現(xiàn)對故障數(shù)據(jù)的邏輯判斷；根據(jù)故障數(shù)據(jù)的邏輯關系，結合電子技術的優(yōu)勢，對故障邏輯執(zhí)行診斷算法，通過整合故障診斷算法，優(yōu)化算法步驟的方式，實現(xiàn)對電氣設備故障的快速診斷。為保證本文設計的電子電氣設備故障診斷技術的有效性，設計仿真實驗，實驗結果表明，本文設計的電子電氣設備故障診斷技術能夠降低故障診斷耗時，并提高故障收斂速度，具備極高的有效性。

1 電子故障診斷技術設計

根據(jù)礦用電氣設備的故障特點，提出電子故障診斷技術，其途徑是對故障進行邏輯控制后，通過判斷故障數(shù)據(jù)的邏輯特征，直接進行診斷算法，診斷過程中結合故障邏輯及時調整診斷角度，同時簡化算法步驟，從而在保證故障數(shù)據(jù)診斷質量的同時，大量降低故障收斂耗時，節(jié)省電氣設備的維修費用，保證礦山企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.1 確定故障邏輯控制范圍

由于電氣設備故障特征的復雜性，常規(guī)控制模塊不能滿足故障控制的需求，因此本文采用$3C2440嵌入式診斷器作為核心控制器的控制過程，并在主控模塊內設置多個接口，保證故障數(shù)據(jù)能夠有效進入核心控制器內并執(zhí)行控制操作。

充分利用電子技術的優(yōu)勢，從總線和支路兩個層次對故障數(shù)據(jù)進行充分挖掘與邏輯判斷，若控制器內的故障數(shù)據(jù)呈單個時鐘運轉，并且其輸出字節(jié)量在128字節(jié)以上，則可以說該故障特征為有效邏輯；反之若控制器內的故障數(shù)據(jù)呈雙個時鐘運轉，并且其輸出字節(jié)量低于128字節(jié)，則可以說該故障特征為無效邏輯。

1.2 電子故障診斷算法設計

根據(jù)上述電子主控模塊判斷的故障數(shù)據(jù)的邏輯特征，參照文獻中的故障診斷算法[2]，定義電子故障數(shù)據(jù)的診斷矩陣。假設故障輸入信號為正向傳播過程，則初始化狀態(tài)下的故障數(shù)據(jù)模型為：

式中，w代表故障數(shù)據(jù)；βi代表故障系數(shù)；x1代表故障矩陣為1個，x2代表故障矩陣為2個， x3代表故障矩陣為3個，以此類推，xn代表故障矩陣為n個；y代表故障矩陣樣本。結合故障數(shù)據(jù)的邏輯特征，在保證隱含層及輸出層各個神經(jīng)元的數(shù)據(jù)診斷效率的前提下，計算故障邏輯與實際邏輯的誤差：

式中，λw代表誤差函數(shù)；d代表選擇性故障邏輯樣本；x代表故障數(shù)據(jù)的回歸關系。

將邏輯誤差反相傳播給隱含層，按照梯度下降的原則[3]，調整故障數(shù)據(jù)邏輯誤差的有效閾值，得出故障診斷算法模型：

式中，P代表故障診斷算法的函數(shù)表達式；m代表誤差允許范圍；α代表有效閾值范圍。

重復這一過程，直到將閾值誤差控制在合理范圍內，滿足給定的精度要求后，即完成了對電氣設備故障數(shù)據(jù)的診斷。通過建立誤差權值與閾值的隱含關系，實現(xiàn)對電氣設備故障的有效診斷。

2 實驗論證分析

圖1 實驗論證結果對比

為保證本文設計的電子電氣設備故障診斷技術的有效性，進行實驗論證，實驗論證采用具有相同規(guī)格與參數(shù)的電氣設備模擬采礦活動，并對電氣設備的故障進行診斷論證實驗。為保證實驗的嚴謹性，采用傳統(tǒng)故障診斷技術作為實驗論證的對比，對兩種技術的故障收斂速度進行統(tǒng)計。其實驗論證結果如圖1所示。

根據(jù)對圖1的分析可知，本文設計的電子電氣設備故障診斷技術與傳統(tǒng)的故障診斷技術的故障檢測矩陣幾乎相同，在某些特定的環(huán)境下，電子電氣設備故障診斷技術稍稍占有優(yōu)勢，但優(yōu)勢并不明顯。但從故障收斂速度上考量，本文設計的電子電氣設備故障診斷技術具有明顯的優(yōu)勢，特別是當故障矩陣為1和5的時候，電子技術直接進行故障回采與反饋，并結合故障矩陣的發(fā)展趨勢及時調整收斂角度，同時能夠對故障數(shù)據(jù)的收斂質量進行有效控制，與標準故障收斂曲線的態(tài)勢基本保持一致，且電子電氣設備故障診斷技術在故障收斂過程中，其波動性較小，因此可以得出結論，本文設計的電子電氣設備故障診斷技術具備有效性，能夠提高電氣設備故障的收斂速度，保證礦山企業(yè)的采礦活動有序進行。

3 結語

本文對礦用電子電氣設備故障診斷技術進行分析與設計，依托電子技術的優(yōu)勢，利用主控模塊判斷故障數(shù)據(jù)的邏輯特征，并對故障邏輯執(zhí)行診斷算法，實現(xiàn)本文設計。實驗論證結果表明，本文設計的電子電氣設備故障診斷技術具備極高的有效性，能夠提高故障收斂速度和故障診斷效率。希望本文的研究能夠為礦用電氣設備的故障診斷技術提供理論依據(jù)和參考。