煤礦機電設(shè)備智能化維護研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

王濤

摘要：煤礦機電設(shè)備大數(shù)據(jù)具有大容量、多樣性和實時性的特點，從煤礦機電設(shè)備大數(shù)據(jù)中挖掘信息，高效、準(zhǔn)確地識別設(shè)備故障，成為煤礦機電設(shè)備維護管理面臨的新問題。傳統(tǒng)的診斷識別方法無法滿足大量監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析處理要求，智能故障診斷與預(yù)測方法通過深層挖掘監(jiān)測數(shù)據(jù)中所包含的多傳感器故障信息，利用專家系統(tǒng)及各類智能算法識別出設(shè)備當(dāng)前存在的故障隱患，并對其發(fā)展趨勢進行評判，從而智能化地提出維護管理意見，大大提高了設(shè)備維護管理的可靠性和效率。

關(guān)鍵詞：煤礦機電設(shè)備;智能化維護;研究現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

1煤礦機電設(shè)備智能化維護研究現(xiàn)狀

（1）設(shè)備的故障機理研究不足。煤礦機電設(shè)備往往體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對于該類型設(shè)備進行故障機理研究時，往往需要對研究對象進行一定程度的簡化，才可以建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)和力學(xué)模型，通過仿真等手段驗證模型是否有效，再結(jié)合試驗修正模型。過度簡化的數(shù)學(xué)模型不能完整反映設(shè)備本身全部的狀態(tài)信息，甚至可能會丟失反映設(shè)備故障狀態(tài)的重要特征，這會給診斷工作增加難度。因此，在機理研究方面需要進一步深入研究，建立能夠盡可能反映設(shè)備狀態(tài)的簡化模型（包括數(shù)學(xué)模型和試驗?zāi)Ｐ停?，合理地添加典型故障。目前對于設(shè)備故障機理的研究多集中于設(shè)備某種單一故障的機理研究，缺少多故障復(fù)合狀態(tài)下的故障機理研究，今后需要更多地對設(shè)備某部分故障帶來的連鎖反應(yīng)進行研究。（2）煤礦現(xiàn)場的故障數(shù)據(jù)不足。隨著煤礦信息化程度的不斷提高，獲取設(shè)備實時運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)已不再困難。但由于監(jiān)測時間有限，目前獲取的設(shè)備運行過程中含有故障的數(shù)據(jù)較少，而故障數(shù)據(jù)是對設(shè)備故障診斷與預(yù)測性維護具有重要意義的數(shù)據(jù)。目前諸多研究中普遍采用搭建試驗臺或計算機仿真的方法來模擬故障，但是模擬環(huán)境下所獲得的故障數(shù)據(jù)往往比較理想，不能完全真實反映設(shè)備實際的運行狀況。因此，仍需長時間不斷采集現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，最好是設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)，這對于設(shè)備的診斷和預(yù)測具有重要意義。

2煤礦機電設(shè)備智能化維護發(fā)展趨勢

2.1建立機電設(shè)備在線監(jiān)測管理系統(tǒng)

建立機電設(shè)備在線監(jiān)測管理系統(tǒng)，以設(shè)備為核心，以設(shè)備運行管理為重點，通過振動、溫度傳感器、智能數(shù)據(jù)采集器、交換機、服務(wù)器等設(shè)備，將設(shè)備各項數(shù)據(jù)參數(shù)實時傳輸上來，從而形成數(shù)據(jù)模型，具備設(shè)備狀態(tài)感知能力。再利用綜合分析、診斷技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備在線監(jiān)測、故障智能診斷和維修決策，為最終實現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理奠定基礎(chǔ)，保障設(shè)備安全、穩(wěn)定、高效運行。系統(tǒng)功能：（1）多源集成，互聯(lián)互通。系統(tǒng)全面集成設(shè)備管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)（包括在線監(jiān)測、精密分析）和集控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提供標(biāo)準(zhǔn)化接口供系統(tǒng)平臺或第三方系統(tǒng)對接。（2）健康評估，智能預(yù)警。系統(tǒng)以設(shè)備為單位進行整體狀態(tài)健康評價，設(shè)備健康狀態(tài)評價體系包括振動評價、電氣評價、工藝評價、點檢評價四大類。評價結(jié)果分為良好、可用、需維修三級，同時區(qū)別不同工況，提高評價的準(zhǔn)確性，避免誤判。（3）專家診斷，精準(zhǔn)定位。采用以振動、溫度、電氣等多指標(biāo)為基礎(chǔ)的故障規(guī)則知識專家系統(tǒng)，對于設(shè)備的基礎(chǔ)類故障、轉(zhuǎn)子類故障、滾動/滑動軸承故障、電氣類早期故障給出明確提醒，形象表達診斷結(jié)果，并提示相應(yīng)的處理措施，同時增強故障履歷水平的管理。（4）智能維修、決策無憂。根據(jù)實時報警數(shù)據(jù)以及設(shè)備整體評價結(jié)果，對報警數(shù)據(jù)進行基于故障風(fēng)險的維修決策分析，幫助現(xiàn)場人員及時了解問題的嚴重性，進行后續(xù)的處理。（5）閉環(huán)管理、工作找人。通過監(jiān)測評估系統(tǒng)、周期性點檢、異常維護等措施發(fā)現(xiàn)問題，通過缺陷管理匯總問題，通過維修管理解決問題，通過維修后的評價和決策支持系統(tǒng)實現(xiàn)全過程閉環(huán)管理。

2.2智能化的高效運維保障

大多數(shù)礦山企業(yè)都是簡單的應(yīng)用型用戶，不具備專業(yè)化的研發(fā)機構(gòu)與高科技含量的維保團隊，這就使得某種意義上講，未來對專業(yè)化的高精尖設(shè)備及系統(tǒng)的維護，將會給礦山企業(yè)帶來一定的應(yīng)用現(xiàn)實風(fēng)險和運維保障危機。為杜絕該類風(fēng)險或隱患，很多礦山企業(yè)在智能化升級改造的同時，還在積極提前探討未來的運維保障模式及管理模式的變更，甚至很多廠礦將會以業(yè)務(wù)打包的形式，進行專業(yè)化外委。智能化改造之前，生產(chǎn)鏈條中所固有的基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施等物理組件，對于原有包機運維人員來說可謂是輕車熟路，但智能化改造之后，隨之所新增的包含傳感器、控制器、軟件、人機交互界面等智能組件，對于既有包機運維人員來說就是一個新生事物，在運維保障過程中就會存在一定的難度，需要一個系統(tǒng)再學(xué)習(xí)、再磨合的過程，而且針對科技含量較高的一些智能組件，對運維保障人員的專業(yè)素質(zhì)要求也相對較高，有可能會存在原有包機維保人員無法勝任的情況。針對上述情況，目前各大工業(yè)自動化控制和信息解決方案供應(yīng)商，以及專注于軟件開發(fā)的相關(guān)企業(yè)，正在不斷拓寬增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)的應(yīng)用面。利用AR技術(shù)，不但能夠有效地將現(xiàn)實世界中的數(shù)字化信息進行展現(xiàn)，還可做到更廣泛、更直接的知識共享。若該技術(shù)得以充分開發(fā)利用，具體實操者可從中實時獲取包含設(shè)備性能和維修歷史信息的數(shù)字化工作指令，可使技術(shù)人員做到即使在陌生設(shè)備上進行具體操作和檢修，也能利用其所形成的綜合診斷、建議性引領(lǐng)操作，進而獲得零誤差操作的最終效果，以確保能一次性保質(zhì)保量將設(shè)備修復(fù)完好。因此，類似相關(guān)技術(shù)足以滿足日常運維保障的各項需求，可有效解決上所述問題給企業(yè)所帶來的現(xiàn)實困擾。

2.3缺陷故障管理

缺陷是指設(shè)備出現(xiàn)了性能、零部件及消耗指標(biāo)偏離了原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定要求，設(shè)備仍可運行，安全評估風(fēng)險低;故障是指設(shè)備失去或降低了其規(guī)定功能，設(shè)備無法正常運行，安全評估風(fēng)險中級及以上，需停機維修。缺陷/故障管理實現(xiàn)了對點巡檢、保養(yǎng)、檢驗、監(jiān)測報警和日常檢查過程中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備或功能位置的缺陷故障從提報、審核、確認、處理、信息完善到關(guān)閉的閉環(huán)管理;實現(xiàn)了故障體系的統(tǒng)一管理及應(yīng)用;缺陷故障的全過程管理都可以通過移動端掃描二維碼、RFID或手工選擇設(shè)備來完成，提高了響應(yīng)速度和現(xiàn)場處理問題、解決問題的效率。在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)缺陷故障時，通過移動端及時以文字描述、現(xiàn)場照片、現(xiàn)場視頻、語音等多種方式采集現(xiàn)場異常信息，上傳系統(tǒng)，以便設(shè)備管理人員和維修人員得到第一手資料，作為診斷故障和維修時有價值的參考依據(jù)，確認是缺陷還是故障、是否停機、是否立即處理、判斷故障發(fā)生的部位、預(yù)判故障原因等，在確認時關(guān)聯(lián)故障體系;如不需立即處理，可推送到周檢修計劃中進行維修處理;如需立即處理，則生成故障通知單，需要領(lǐng)料則生成工單領(lǐng)取維修需要的物料，不需要領(lǐng)料則直接維修，維修完成后由故障信息完善人員完善故障信息，記錄故障完成時間、故障損壞情況、故障處理過程、故障原因分析等信息，提交后關(guān)閉缺陷故障，完成的缺陷故障記錄形成故障知識庫，讓好的經(jīng)驗與做法得到傳承，把經(jīng)驗融合到系統(tǒng)中，為后續(xù)遇到類似故障時提供參考，從而提高故障處理的效率，通過分析、采取措施減少類似故障的發(fā)生、保證設(shè)備的安全高效運行。

3結(jié)束語

對煤礦等重資產(chǎn)企業(yè)，設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的物質(zhì)基礎(chǔ)，“工欲善其事，必先利其器”，對設(shè)備的點巡檢、保養(yǎng)、檢測檢驗、檢修、缺陷故障的處理和運行情況的跟蹤等工作是煤礦設(shè)備運行與維護管理工作的主要內(nèi)容，是企業(yè)安全高效生產(chǎn)的重要保障。煤礦機電設(shè)備種類繁多，靠經(jīng)驗管理已不能滿足設(shè)備維護管理的需要，對設(shè)備管理進行智能化管控成為保障煤礦企業(yè)安全高效生產(chǎn)的迫切需要。

參考文獻

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