章名紅

（大同煤礦集團(tuán)機(jī)電裝備力泰有限責(zé)任公司，山西 大同 037036）

引言

近年來，由于機(jī)電設(shè)備故障而引發(fā)的礦山事故對煤礦生產(chǎn)和人員安全造成了嚴(yán)重影響，如何有效地開展機(jī)電設(shè)備診斷成為眾多礦山企業(yè)急待解決的問題。而故障診斷技術(shù)就是針對這一問題，集信息處理技術(shù)、傳導(dǎo)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等諸多技術(shù)于一體的全新手段，加強(qiáng)此方面的研究，是煤礦企業(yè)高效、高質(zhì)、安全生產(chǎn)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

1 故障診斷技術(shù)流程分析

礦山機(jī)電設(shè)備的故障診斷通常包含5個流程，分別為數(shù)學(xué)模型構(gòu)建、信息采集、信息處理、信息分析與故障預(yù)測。故障診斷原理如圖1所示。

圖1 故障診斷原理圖

1.1 數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建必須以機(jī)電設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，是鑒定設(shè)備運(yùn)行狀況的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。一般而言，所建立的數(shù)學(xué)模型應(yīng)當(dāng)包含設(shè)備運(yùn)行狀況、數(shù)據(jù)參數(shù)、故障存在與否三方面內(nèi)容，并可合理反饋三者相互關(guān)系。從而便于使用者快速、精準(zhǔn)地進(jìn)行故障診斷［1］。

1.2 信息采集

通過安設(shè)在設(shè)備不同位置的感應(yīng)裝置對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的采集，采集到的信息則被實時傳輸至計算機(jī)存儲器中，以便相關(guān)程序調(diào)用分析。

1.3 信息處理

采集到的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)往往十分復(fù)雜，難以直接對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)加以判定，必須借助信息處理將數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，剔除其中無用的信息，并對留存的有用信息進(jìn)行分類整合與轉(zhuǎn)化，使其變?yōu)槟軌虮还ぷ魅藛T或電腦快速識別的簡易信息。

1.4 信息分析與識別

經(jīng)由處理簡化后的數(shù)據(jù)被進(jìn)一步分析識別后，可同預(yù)存的設(shè)備正常運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，從而對設(shè)備的運(yùn)行狀況和故障類型進(jìn)行判定，并對故障的位置和原因進(jìn)行確定。

1.5 故障預(yù)測

在對各類數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行有效分析識別后，對設(shè)備故障的發(fā)展趨勢及設(shè)備未來使用狀況進(jìn)行預(yù)估［2］。

2 常見礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷方法

2.1 歷史記錄診斷法

這種診斷方法是根據(jù)機(jī)電設(shè)備整體構(gòu)成原理，從發(fā)生故障的位置入手，對故障部件所相連的各組件和系統(tǒng)逐層檢驗，直至確定真正的故障誘因。隨后將各類故障的原因進(jìn)行科學(xué)的分類總結(jié)，從而形成完善的故障診斷集，下一次再發(fā)生類似的故障現(xiàn)象，便能夠參照故障診斷集實現(xiàn)故障的快速定位和治理。這種方法完全依賴于企業(yè)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗，是礦山機(jī)電設(shè)備維護(hù)手冊編纂的主要參照內(nèi)容，優(yōu)勢在于實現(xiàn)故障的快速定位，是診斷常見多發(fā)故障的有力手段［3］。

2.2 壓力、溫度監(jiān)測診斷法

通過在機(jī)電設(shè)備齒輪、軸承等關(guān)鍵部位安設(shè)壓力與溫度感應(yīng)裝置，可實現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備特定部位壓力、溫度數(shù)據(jù)的在線實時監(jiān)測，從而直觀展現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行工況。與此同時，借助對相關(guān)數(shù)據(jù)的長時間有效記錄，則可結(jié)合以往故障歷史，通過科學(xué)、合理的分析，對設(shè)備故障隱患及時發(fā)現(xiàn)，評估故障的發(fā)展趨勢。這種方法是當(dāng)前使用極為普遍的礦山機(jī)電設(shè)備監(jiān)測方法，具有反應(yīng)速度快、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）所獨(dú)有的結(jié)構(gòu)特征與信息處理手段，使其在模式鑒定、信息處理、人工智能等方面有著巨大的應(yīng)用價值。這種借由某一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的活性網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)θ我獾姆蔷€性系統(tǒng)實現(xiàn)有效描述。除此之外，ANN還擁有自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)等諸多功效。一般來說，在礦山機(jī)電設(shè)備的故障診斷中，無論是初始的故障征兆還是最后的故障源映射往往包含了各類非線性關(guān)系，有鑒于此，將ANN應(yīng)用到采煤機(jī)等礦山機(jī)電設(shè)備的故障診斷中有著良好的應(yīng)用效果和應(yīng)用前景。

2.4 基于模糊數(shù)學(xué)的故障診斷

通常而言，礦山機(jī)電設(shè)備發(fā)生的故障，原因與現(xiàn)象之間存在一定的多重對應(yīng)關(guān)系，這里面既包含可確定因素，亦含有不確定因素，這導(dǎo)致故障往往存在隱蔽性與漸變性等特征。基于這種繁復(fù)的非線性映射聯(lián)系，為確保故障診斷的高效、精準(zhǔn)，可將模糊數(shù)學(xué)相關(guān)知識引入到機(jī)電設(shè)備故障的診斷中，借由構(gòu)建模糊診斷數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)定量分析同定性分析、專家經(jīng)驗的有機(jī)融合，從而用于輔助礦山機(jī)電設(shè)備故障的診斷。在進(jìn)行模糊模型的構(gòu)建時，首先應(yīng)當(dāng)參照設(shè)備故障的知識特性，從而篩選出適宜的故障表達(dá)關(guān)系，構(gòu)建起展示故障誘因同各種外在現(xiàn)象間因果聯(lián)系的模糊數(shù)學(xué)矩陣。需注意的是，矩陣中隸屬度的確定必須充分參照大量故障實測數(shù)據(jù)，且可在使用中隨時依據(jù)最小數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整［4］。

2.5 故障診斷專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是指模擬人類專家對某一問題進(jìn)行專業(yè)解答的計算機(jī)軟件程序，通過對多位專家經(jīng)驗知識的匯集總結(jié)，以此作為判定的參照數(shù)據(jù)，對工程實際問題給出專業(yè)的處理意見。一般而言，國內(nèi)常見的礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)，其知識庫的構(gòu)建多是通過先創(chuàng)建故障樹，隨后借由對故障樹的定量與定性分析獲得由產(chǎn)生式所組成的各種規(guī)則。故障樹作為專家系統(tǒng)故障診斷的初始參考模型，其數(shù)據(jù)多源自于機(jī)電設(shè)備實際故障參數(shù)的歷史記錄與分析歸納，因此不僅含有故障源特性，更含有實施故障診斷與判定所不可或缺的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)。目前在故障領(lǐng)域中主要具備兩點(diǎn)功效：一是專家系統(tǒng)可實現(xiàn)同采煤機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的相兼容，從而借助對設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，對采煤機(jī)存在的故障類型及故障位置進(jìn)行確定；二為依據(jù)所確定的故障類型與故障位置，對故障的原因進(jìn)行分析，并就如何解決提出參考意見。

3 礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷有效開展的措施

3.1 重視員工培訓(xùn)

機(jī)電設(shè)備的自動化不僅是科技發(fā)展的必然趨勢，更是降低企業(yè)成本、提升勞動效率的主要途徑。因此在設(shè)備的管理中，必須始終重視對技術(shù)人員的培訓(xùn)，確保能夠熟練操作設(shè)備，對設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行有效判別，及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患，并能以最優(yōu)的方式對故障進(jìn)行處理。

3.2 加強(qiáng)技術(shù)改造

科學(xué)、合理的技術(shù)改造是改良機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，延長設(shè)備使用周期的重要手段。因此，礦山企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極組織專業(yè)技術(shù)人員，依據(jù)企業(yè)自身工作環(huán)境，對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行改造工作，實現(xiàn)設(shè)備性能的大幅提升。在改造中應(yīng)當(dāng)全面考量設(shè)備電氣部分的可行性，實現(xiàn)機(jī)電共同參與。

3.3 完善礦山機(jī)電設(shè)備管理制度

高效的管理制度是確保機(jī)電設(shè)備故障診斷高效、準(zhǔn)確進(jìn)行的另一保障。礦山企業(yè)應(yīng)當(dāng)構(gòu)建完善的機(jī)電設(shè)備管理制度，實現(xiàn)管理責(zé)任的有效落實，并構(gòu)建完善的獎懲制度，從而保證設(shè)備管理維護(hù)的直接參與人自覺主動擔(dān)負(fù)相應(yīng)職責(zé)。

4 結(jié)語

礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行良好直接關(guān)系著礦山作業(yè)進(jìn)行的安全與高效。有鑒于此，開展切實高效的礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷與治理意義重大，機(jī)電技術(shù)人員必須開拓創(chuàng)新，不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的故障診斷技術(shù)，確保故障的及時發(fā)現(xiàn)與處理，從而為機(jī)電設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供根本保障。

［1］ 顏飛.礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)分析研究［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2015（9）：67.

［2］ 葉文祥.煤礦井下礦山機(jī)電設(shè)備故障檢修技術(shù)應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014（5）：42，47.

［3］ 王成旺.礦山機(jī)電設(shè)備管理與診斷研究［J］.煤炭技術(shù)，2013（6）：258－260.

［4］ 薄秀英.礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)分析探討［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2013（1）：138－139.