李彥峰
(同煤集團(tuán)云岡礦綜采二隊(duì),山西 大同 037003)
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國煤礦的開采也越來越多。當(dāng)前我國大部分的煤礦工作情況都是在井下,煤礦機(jī)電的設(shè)備長期處于井下潮濕影暗的工作環(huán)境,極易導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生事故,使其不能正常工作。另外很多煤礦井下的粉塵濃度比較大,空間有限,無法及時把粉塵排出來的話,就更加容易導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障。隨著當(dāng)前我國機(jī)械設(shè)備更加趨向機(jī)電一體化與大型化,對于機(jī)械設(shè)備的診斷就變得更加復(fù)雜了。為了保障設(shè)備系統(tǒng)的正常運(yùn)行,需要診斷系統(tǒng)進(jìn)行管理和監(jiān)控,及時地對煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行診斷和維修,這對煤礦企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展也是非常重要的。
隨著全球信息技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用也越來越廣。專家系統(tǒng)從本質(zhì)上來講一種智能化程度很好的應(yīng)用系統(tǒng),主要是用在自動化系統(tǒng)當(dāng)中的故障診斷。原理主要是應(yīng)用知識與推理來求解高難度的問題。當(dāng)前將先進(jìn)的信號與傳感技術(shù)給合在一起應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備的故障診斷系統(tǒng)是現(xiàn)代診斷系統(tǒng)的發(fā)展趨向。如果機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過程當(dāng)中發(fā)生了故障,專家系統(tǒng)可以按相關(guān)的程度給予準(zhǔn)確的定位,及時發(fā)現(xiàn)故障的部位與發(fā)生故障的原因。這在現(xiàn)代智能系統(tǒng)當(dāng)中是非常重要的。
煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)及專家系統(tǒng)主要包括診斷和檢測的功能。診斷技術(shù)的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測,主要是監(jiān)測機(jī)電設(shè)備整體的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行信號;設(shè)備的特征提取,從前面的狀態(tài)監(jiān)測上可以看出運(yùn)行的狀態(tài)信號,并可以發(fā)現(xiàn)與故障相關(guān)的特征信息;設(shè)備的故障診斷,可以根據(jù)故障進(jìn)行相應(yīng)的診斷,從而發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障發(fā)生的情況和地方;自動決策。整個專家可以根據(jù)上面的三個功能,對所有的信息進(jìn)行綜合分析,了解對機(jī)電設(shè)備是否需要進(jìn)行相關(guān)的措施,從而實(shí)現(xiàn)某種決策。
煤礦機(jī)電設(shè)備診斷專家系統(tǒng)的功能主要包括設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測,設(shè)備的特征提取構(gòu)建,設(shè)備的故障診斷,自動決策四個方面。假如在設(shè)備運(yùn)行過程當(dāng)中發(fā)生異常,專家系統(tǒng)需要迅速地判斷事故發(fā)生的位置以及事故發(fā)生的原因,然后進(jìn)一步推導(dǎo)出事故的發(fā)生過程并對其進(jìn)行分析,最后還需要做出決策給予相應(yīng)的處理對策?,F(xiàn)以某煤礦有限公司的機(jī)電設(shè)備診斷專家系統(tǒng)為例進(jìn)行分析。該機(jī)電設(shè)備診斷專家系統(tǒng)以設(shè)備運(yùn)行狀況及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成為依據(jù),主要由設(shè)備綜合管理模塊、故障診斷模塊、維修助手模塊、預(yù)警提醒模塊等功能模塊或子系統(tǒng)等組成。
1)設(shè)備綜合管理模塊。設(shè)備故障診斷需要大量的設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測和監(jiān)控,用來做大量的分析從而進(jìn)行最后的決策。這就是設(shè)備的數(shù)據(jù)綜合管理。該模塊管理、存儲所有設(shè)備資產(chǎn)清單、設(shè)備臺帳圖紙、設(shè)備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)等等。
2)故障診斷模塊。一方面是專家?guī)斓木S護(hù),主要是用來記錄專家的一些經(jīng)驗(yàn)和總結(jié),具體來講就是對以往發(fā)生的一些故障的詳細(xì)征兆的關(guān)聯(lián)進(jìn)行記錄。另一方面主要是對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障診斷,把正向、反向以及正反向混合推理結(jié)合在一起進(jìn)行決策最后給出維修對策。
3)維修助手模塊。維修助手里面主要是對設(shè)備的各類資料和文案進(jìn)行了統(tǒng)一的規(guī)范及管理,為設(shè)備的安裝維護(hù)、檢查調(diào)試、定期檢修、故障處理、事故應(yīng)對、專家咨詢等各個方面提供技術(shù)支持和操作幫助。
4)預(yù)警提醒模塊。一方面是故障預(yù)警,根據(jù)在線監(jiān)測設(shè)備采集到的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)和指標(biāo)對選定設(shè)備出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)警,以便及早采取措施。另一方面是維修提醒,做好設(shè)備的及時維護(hù)。同時還需要進(jìn)行相關(guān)的經(jīng)濟(jì)利益分析,給出最好的維修成本決策結(jié)果[1-2]。
在煤礦井下的開采過程中,由于很多原因的不確定性,導(dǎo)致了機(jī)電設(shè)備故障的不確定性。也在專家系統(tǒng)當(dāng)中需要有很強(qiáng)的信息融入能力及相應(yīng)的適應(yīng)性,這樣才能提高診斷的有效性。本節(jié)就應(yīng)用情況做詳細(xì)的闡述。
礦井提升機(jī)是礦井當(dāng)中最常見的機(jī)械,是實(shí)現(xiàn)煤礦礦進(jìn)生產(chǎn)和工作的重要設(shè)備,聯(lián)接著井下和地面的關(guān)鍵部位,作用非常關(guān)鍵。礦井提升機(jī)的安全操作關(guān)系到整個礦井工作人員的生命安全,所以一定要做好檢測和故障診斷工作。提升機(jī)的故障主要表現(xiàn)為“硬故障”。硬故障是指由于機(jī)電設(shè)備在工作過程中,在已經(jīng)設(shè)計(jì)好的參數(shù)出現(xiàn)了超限,使得機(jī)電設(shè)備遭到破壞,所以此類故障可以通過保護(hù)裝置來處理?!败浌收稀保?],它是需要很多的實(shí)際工況數(shù)據(jù)來進(jìn)行了解的,另外還需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理才能知道診斷結(jié)果,因?yàn)闇y試的過程復(fù)雜,要經(jīng)過相關(guān)的運(yùn)行才能得出結(jié)論。
當(dāng)前我國對于主風(fēng)機(jī)故障檢測診斷的系統(tǒng)還很少,應(yīng)用得比較多的是FJZ型礦井主風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測與故障診斷儀。它的主要部分是一個以809機(jī)為核心的通風(fēng)機(jī)在線檢測與故障診斷系統(tǒng),它將主風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測與機(jī)械故障診斷一體化。8098單片機(jī)系統(tǒng)是目前面向控制應(yīng)用領(lǐng)域性能價格比最高的單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。主要有以下功能:實(shí)時檢測的功能。檢測的數(shù)據(jù)主要包括軸心軌跡、軸溫量、負(fù)壓、通風(fēng)機(jī)電流,并可巡回顯示;報(bào)警、打印功能。各種參數(shù)報(bào)警值可任意設(shè)定超限時即可進(jìn)報(bào)警并隨初打??;智能診斷功能。利用主機(jī)內(nèi)專家系統(tǒng),對通風(fēng)機(jī)常見的“轉(zhuǎn)子”等機(jī)械故障進(jìn)行診斷[4-5]。
煤礦設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的預(yù)知維修、狀態(tài)維修,以保證機(jī)電設(shè)備可靠運(yùn)轉(zhuǎn),這大大提高了企業(yè)的工作效率,同時也保障了工作人員的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。針對煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測技術(shù)專家系統(tǒng)方面的問題,我國在這方面開發(fā)研究工作相對不足,在技術(shù)和理論上還不夠成熟,必須和當(dāng)代的前沿學(xué)科相結(jié)合,引入相關(guān)學(xué)科中的新思維和新方法,進(jìn)一步提高檢測系統(tǒng)的全面性。
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