張化乾

(河南能源化工集團永煤公司新橋煤礦機電科,河南商丘 476600)

有關(guān)故障診斷技術(shù)于煤礦綜掘機械設(shè)備維修的應(yīng)用研究

張化乾

(河南能源化工集團永煤公司新橋煤礦機電科,河南商丘 476600)

煤礦綜掘機械設(shè)備是煤礦生產(chǎn)的重要組成部分,將會對煤礦生產(chǎn)質(zhì)量和效率產(chǎn)生直接影響,所以,做好煤礦綜掘機械設(shè)備的維修工作便顯得尤為重要了。本文圍繞故障診斷技術(shù)于煤礦綜掘機械設(shè)備維修中的應(yīng)用進行相關(guān)研究,首先闡述了做好煤礦綜掘機械設(shè)備維修工作的意義,其次介紹了幾種常用的故障診斷技術(shù)(礦井提升機檢測技術(shù)、振動與噪聲檢測技術(shù)、無損檢測技術(shù)、油液磨屑分析檢測技術(shù)),最后討論了煤礦綜掘機械設(shè)備診斷專家系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用。

故障診斷技術(shù) 煤礦綜掘機械設(shè)備 維修 應(yīng)用

1 做好煤礦綜掘機械設(shè)備維修工作的意義

隨著社會經(jīng)濟水平的不斷提高，人們對煤炭的需求量也是與日俱增，然而煤炭大部分深埋地下，其開采工作往往需要借助各種煤礦機械設(shè)備，由此可見，煤礦機械設(shè)備是保障煤炭開采工作順利進行和安全進行的重要條件[1]。現(xiàn)如今，我國煤礦開采工作已經(jīng)由傳統(tǒng)的人工方式漸漸過渡到更為先進的機械化方式，然而在實際開采工作中，煤礦機械全天運轉(zhuǎn)情況相當常見，普遍處于超負荷狀態(tài)，這將會給煤礦機械的工作性能帶來一定的影響，甚至埋下安全隱患，因此，重視和做好煤礦挖掘機械設(shè)備維修工作便顯得尤為重要了。

2 常用的故障診斷技術(shù)

隨著科技水平的不斷提高，我國煤礦行業(yè)普遍邁入了機電一體化行列，煤礦綜掘機械設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中得以廣泛應(yīng)用。該類機械設(shè)備的廣泛應(yīng)用給相應(yīng)的故障診斷技術(shù)提出了更高的要求。目前，我國煤礦綜掘機械設(shè)備的故障診斷技術(shù)主要有礦井提升機檢測技術(shù)、振動與噪聲檢測技術(shù)、無損檢測技術(shù)、油液磨屑分析檢測技術(shù)等[2]。下面一一進行詳細介紹。

2.1 礦井提升機檢測技術(shù)

礦井提升機故障主要有兩種，一種是硬故障，另一種是軟故障。硬故障指的是由固定參數(shù)異常而導(dǎo)致的故障，一般借助相應(yīng)保護裝置即可解決；軟故障檢測工作需要借助專業(yè)的分析軟件，然而受成因多樣的影響，其診斷準確率有待提高。由軟故障可對硬故障進行相應(yīng)的預(yù)測，所以，重視設(shè)備的軟故障診斷工作具有相當積極的意義。在煤礦開采中，提升機屬于不可或缺的組成部分，所以，應(yīng)盡可能地保障提升機的運行安全系數(shù)，這也是相關(guān)科研人員主要攻關(guān)的部分，為該設(shè)備的故障診斷設(shè)計了一系列設(shè)備裝置，如ASCC控制系統(tǒng)裝置便是其中的代表[3]，該裝置能夠?qū)μ嵘龣C的各項運行參數(shù)展開全天候的實時監(jiān)控，同時提供預(yù)警服務(wù)，另外，當提升機出現(xiàn)制動失靈等故障時可快速對其保護，效果較為理想。

2.2 振動與噪聲檢測技術(shù)

所謂振動與噪聲檢測技術(shù)指的是，將檢測設(shè)備安裝在煤礦綜掘機械設(shè)備的適當位置，對其工作狀態(tài)下的振動以及噪聲信息加以收集和分析，從而實現(xiàn)對設(shè)備工作狀態(tài)的有效評價以及相關(guān)故障的及時有效預(yù)警。振動與噪聲檢測技術(shù)原理簡單且比較實用，因而在煤礦行業(yè)中得以廣泛應(yīng)用。

2.3 無損檢測技術(shù)

無損檢測技術(shù)憑借自身的諸多優(yōu)勢在多個行業(yè)獲得了良好應(yīng)用，其突出優(yōu)勢在于能夠在不破壞煤礦綜掘機械設(shè)備的條件下對其內(nèi)部故障進行診斷和分析。對設(shè)備的表面故障進行診斷時，一般采用滲透檢測法或超聲波檢測法；對設(shè)備的內(nèi)在故障進行診斷時，一般采用微波檢測法或射線檢測法。在運用無損檢測技術(shù)之前，首先要做的工作是明確選擇哪一種無損檢測技術(shù)，所以，應(yīng)對煤礦綜掘機械設(shè)備的制作材料進行仔細分析和準確確定。除此之外，其他比較常見和常用的無損檢測技術(shù)還包括電氣檢測技術(shù)以及濕度檢測技術(shù)等。隨著微電子技術(shù)和大(超)規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，小波分析診斷技術(shù)和計算機遠程協(xié)作診斷技術(shù)憑借自身優(yōu)異性能在煤礦綜掘機械設(shè)備診斷領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用[4]，在很大程度上保障了該類設(shè)備的工作性能和延長了該類設(shè)備的使用壽命。

2.4 油液磨屑分析檢測技術(shù)

油液磨屑分析檢測技術(shù)的原理是，從煤礦綜掘機械設(shè)備的液壓系統(tǒng)或潤滑系統(tǒng)中抽取一定量的油液，借助以光譜分析為代表的油液分析技術(shù)對油液中含有的微粒變化進行精準確定，進而找出故障，最終實現(xiàn)對整臺設(shè)備的健康狀態(tài)的科學(xué)判斷和確定。

3 煤礦綜掘機械設(shè)備診斷專家系統(tǒng)的構(gòu)建

專家系統(tǒng)是一種以知識為基礎(chǔ)的且具有一定智能化特點的故障診斷技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)，憑借知識以及推理過程，對那些高難度問題進行快速且準確的求解[5]。

煤礦綜掘機械設(shè)備診斷專家系統(tǒng)指的是，借助不同類型的診斷知識對監(jiān)測裝置收集到的一系列信息予以分析和處理，從而實現(xiàn)對設(shè)備當前工作狀態(tài)進行科學(xué)判斷和嚴謹推理的軟件系統(tǒng)。當設(shè)備出現(xiàn)不正常狀況時，診斷專家系統(tǒng)便會根據(jù)相關(guān)信息進行推理和判斷，從而確定故障原因，并確定故障的具體位置，最終提供診斷過程的關(guān)鍵解釋以及故障解決措施，在設(shè)備故障萌芽階段進行主動地預(yù)防式維修。診斷專家系統(tǒng)的應(yīng)用能夠為設(shè)備的安全運行、穩(wěn)定運行、長周期運行、全性能運行以及優(yōu)質(zhì)運行提供堅實的技術(shù)以及管理保障。某煤業(yè)公司綜掘機械設(shè)備診斷專家系統(tǒng)以設(shè)備工作狀態(tài)以及計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成為基礎(chǔ)依據(jù)，同時將數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及．NET技術(shù)用作設(shè)計開發(fā)手段，采用常規(guī)的C/S架構(gòu)模式[6]，能夠?qū)崿F(xiàn)對所有在役機械設(shè)備的有效覆蓋，主要由設(shè)備綜合管理模塊、故障診斷模塊、維修助手模塊以及預(yù)警提醒模塊等組成。

3.1 設(shè)備綜合管理模塊

設(shè)備故障診斷工作需要足夠的關(guān)于設(shè)備狀態(tài)的準確數(shù)據(jù)，換而言之，需要獲得充足的數(shù)據(jù)以供分析和決策，這就是所謂的設(shè)備數(shù)據(jù)綜合管理。這一模塊系統(tǒng)管理和存儲機械設(shè)備的如下信息：(1)設(shè)備資產(chǎn)清單；(2)設(shè)備臺賬圖紙；(3)設(shè)備設(shè)計數(shù)據(jù)；(4)設(shè)備安裝狀況及系統(tǒng)圖；(5)維修歷史數(shù)據(jù)；(6)設(shè)備變更與維修記錄；(7)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷數(shù)據(jù)；(8)事故及異常記錄；(9)測點設(shè)置；(10)設(shè)備可靠性狀態(tài)統(tǒng)計分析等。

3.2 故障診斷模塊

故障診斷模塊的功能主要包括兩大方面：(1)專家?guī)炀S護。維護專家?guī)靸?nèi)收集的各種知識以及經(jīng)驗，即有效維護選定設(shè)備所對應(yīng)的征兆庫、故障庫以及二者之間所對應(yīng)的邏輯關(guān)聯(lián)；(2)診斷推理。對選定設(shè)備展開相應(yīng)的故障診斷，推理方式主要包括三種，一是正向推理，二是反向推理，三是正反向混合推理，最終立足于推理結(jié)果提供針對性的維修措施。

3.3 維修助手模塊

維修助手模塊中以分門別類的方式科學(xué)存放了設(shè)備信息、維修信息、專家信息以及應(yīng)急預(yù)案在內(nèi)的所有信息和數(shù)據(jù)，肩負著規(guī)范統(tǒng)一管理設(shè)備全部信息的重任。在有需要的情況下，可以通過該模塊及時且準確地找到相關(guān)資料，主要包括：(1)設(shè)備說明書；(2)設(shè)備性能參數(shù)；(3)設(shè)備圖片；(4)設(shè)備圖紙；(5)設(shè)備視頻；(6)維修作業(yè)標準；(7)維修技術(shù)標準；(8)維修方法；(9)專家資料；(10)應(yīng)急預(yù)案的能夠。維修助手模塊為煤礦綜掘機械設(shè)備的安裝工作、維護工作、調(diào)試工作以及檢修工作等提供了有效的技術(shù)支持以及操作幫助。

3.4 預(yù)警提醒模塊

預(yù)警提醒模塊的功能主要包括兩大方面：(1)故障預(yù)警。結(jié)合在線監(jiān)測設(shè)備提供的一系列性能數(shù)據(jù)對選定設(shè)備發(fā)生的故障予以及時且準確的預(yù)警，以便提前采取針對性的應(yīng)對措施；(2)維修提醒。結(jié)合選定設(shè)備所對應(yīng)的維修周期，提醒相關(guān)人員在規(guī)定的時間內(nèi)對設(shè)備進行相應(yīng)的維護或維修。對單一設(shè)備進行維修時，應(yīng)在參考其運行方式以及維修方式的基礎(chǔ)上，合理運用技術(shù)經(jīng)濟分析方法，對維修費用等進行綜合評估，形成和提供最合理的維修決策報告。

4 煤礦綜掘機械設(shè)備診斷專家系統(tǒng)的應(yīng)用與分析

煤礦綜掘機械設(shè)備診斷專家系統(tǒng)在該煤業(yè)公司得以實踐應(yīng)用，能夠?qū)λ性O(shè)備資源以及技術(shù)資源予以統(tǒng)一集成管理，進一步完善了既有的綜掘機械設(shè)備管理體系，在很大程度上精簡了綜掘機械設(shè)備的管理以及維護過程，并實現(xiàn)了對故障的智能化診斷，如此一來，大幅提高了綜掘機械設(shè)備管理質(zhì)量，使得企業(yè)安全生產(chǎn)管理工作邁入了一個新的臺階，為企業(yè)創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟效益和社會效益。

然而，智能診斷專家系統(tǒng)在取得不錯應(yīng)用成績的同時，也表現(xiàn)出了一定的局限性，主要包括以下幾個方面：(1)故障診斷的準確度在很大程度上依賴知識庫中的專家知識豐富程度以及專家知識水平高低；(2)知識庫的建立工作存在一定的困難，部分經(jīng)驗很難甚至無法采用形式化的方式進行描述；(3)當系統(tǒng)規(guī)模擴展到一定階段之后，將會面臨以“組合爆炸”為代表的一系列問題；(4)推理效率不高，自學(xué)功能以及自適應(yīng)功能還有待加強。

5 結(jié)語

對于煤礦企業(yè)而言，煤礦綜掘機械設(shè)備屬于不可或缺的組成部分，發(fā)揮著十分重要的作用，所以，煤礦企業(yè)應(yīng)關(guān)注該類設(shè)備的正常運行和安全運行，換而言之，應(yīng)積極采用先進的故障診斷技術(shù)以實現(xiàn)對該類設(shè)備的及時有效維修。只有如此，才能發(fā)揮該類機械設(shè)備的最大效能，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]陳志達,張潔.煤礦機械設(shè)備故障診斷技術(shù)探討[J].電子制作,2013,21:198.

[2]陳文龍.故障診斷技術(shù)在煤礦綜掘機械設(shè)備維修中的應(yīng)用與探討[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊),2011,12:294.

[3]樊明,孟慶林. 煤礦機械設(shè)備的使用維修和故障診斷[J].煤礦機械,2013,01:280-282.

[4]王智萍.煤礦機械設(shè)備的故障診斷及維修技術(shù)探析[J].煤炭技術(shù),2013,08:246-247.

[5]左華貞.振動監(jiān)測故障診斷技術(shù)在大型機械設(shè)備上的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場,2013,07:95-98.

[6]張志華.試析煤礦機械設(shè)備故障診斷與維護[J].能源與節(jié)能,2014,05:45-46.