機電設備的系統診斷方法及其應用研究

摘要：本文以礦山設備為例，討論了機電設備故障診斷技術的內容，提出了機電設備的系統診斷技術思路，提高機電設備的診斷效率，減少因為設備故障帶來的不便和損失。

關鍵詞：系統診斷，礦山設備，

機電設備的故障診斷是根據機電設備的運行狀態的信息來查找其故障源，同時確定對應的解決方法的一門綜合性的新興學科，在20世紀60年代初該學科初步形成，70、80年代迅速發展，90年代大規模使用，該學科不僅有牢固的理論基礎，還有廣泛的應用前景和應用背景以及正在繼續發展和完善的交叉性工程應用。我國礦山企業的設備基本靠國外進口，維修成本較大，所以其故障診斷和維修技術的重要性就日趨明顯。該技術可以提前診斷設備可能出現的故障以及故障可能產生的原因和部位，減少設備故障，提高設備使用率同時減少企業設備維修經費。應用現代先進技術確保機電設備正常高效運行，保障生產是機電設備系統診斷方法的主要用途。

1.設備系統診斷方法原理

機電設備是一種復雜的機電系統，是由多個子系統以及元素組合，但是組合之間的層次具有不確定性，導致相同的機電設備在同樣的輸入情況下也很難得到完全相同的輸出。設備故障是指機電系統處于共組狀態劣化，發生原因是多方面的，在整個設備使用的各個階段都有可能出現設備故障，一般不是由單個因素引起的，而是由多個因素綜合作用的結果，主要因素如下：

1.1.設備設計的不當，例如結構不合理

1.2.機械制造和裝配的不當

1.3.機電設備安裝的不正確

1.4.設備運行條件的不當

1.5.維修措施的不當

1.6.設備設施劣化

1.7.設備操作的不當

綜合以上因素，分析處理被診斷設備所呈現出的各種信息來獲得相關數據，與設備各種工作狀態建立相關聯系，從而通過數據分析設備是否正常工作，對于出現的故障，設計合適的維修方案，進行故障診修。

2.設備診斷技術方法

2.1.故障樹分析方法

故障樹分析方法就是先把最不希望發生的狀況設定為分析目標，然后分級找故障發生的全部原因，一直查到故障機理和概率分布結果一致為止，而我們把最不愿意發生的狀況稱為頂事件，在分析過程中最后一步稱為底事件，這兩者之間的一切事件都稱為中間事件，這些事件用相應的符號表示，再把這些事件聯結成樹形圖，這樣的形成的圖被稱為故障樹，使用故障樹可以計算各個可行性因素的特征量，分析系統各種發生故障的原因，對系統的可靠性和安全性進行評價，這種方法就稱為故障樹分析方法。

2.2. 數學模型識別法

數學模型是描述系統靜、動態特性的一種重要工具，在診斷故障的系統中，數學模型識別法是通過現代的優化方法，以現代控制理論為指導，把系統數學模型作為基礎，計算系統設定的估計值和實際工作過程中的正常值之間的偏離數值來判斷系統的故障狀況，但是該方法在一定情況下存在缺陷，例如當系統比較復雜時，很難得到精確的數學模型，而只能通過測試的方法得到系統的近似數學模型，導致較大的誤差。

2.3. 專家系統識別法

專家系統是一套計算機程序，由數據庫、知識庫、上下文、推理機學習系統、征兆提取機和解釋器組成，可以達到人類專家的水平來解決特定領域中的困難問題，專家系統有一下幾種分類：旋轉機械故障、汽車發動機故障和往復機械故障三種專家診斷系統，這些在故障診斷領域的應用是很有前景的。

2.4. 神經網絡識別法

神經網絡是模擬生物神經機理，由連接形式簡單的最初部件即神經元，按照一定的結構和規律組成的系統，一般應用于故障診斷、非線性控制等領域，具有快速處理、自組織、自學習等特點，用神經網絡診斷設備故障時，要根據系統的故障特點和類型選擇恰當的神經網絡拓撲結構和學習算法，然后依據檢測的子系統所檢測到的故障信息，按照診斷系統所選擇的算法來確定設備的故障原因。

3 .故障診斷技術的應用

礦上機電設備的故障診斷具體應用在以下的幾個方面：礦井提升機的故障診斷、采礦機的故障診斷、通風機的故障診斷以及高壓異步電動機故障診斷等。

第一，礦井提升機的故障診斷。礦井提升機主要用于物質和員工的升降，是礦井生產運輸過程中的重要機電設備，常見的提升機的設備故障是松繩，會對安全生產造成嚴重的危害，針對此類問題時，可以采用簡單可行的松繩監測裝置對提升機進行故障檢測，判斷提升機是否存在潛在的松繩隱患。

第二，采礦機的故障診斷。采礦機的故障診斷系統主要包括變頻器的通信設備、工況故障的檢測診斷裝置、綜合檢測診斷的故障設備，通過采礦機故障診斷系統，收集采礦機的運行參數、數據，處理分析相關信息，同時與標準設備運行信息進行對照，診斷采礦機是否存在故障以及故障的發生部位。

第三，通風機故障診斷。主要是通過檢測機來檢測器故障。

最后，高壓異步電動機故障診斷。較常使用的高壓異步電動機的診斷方法包括：電流高次諧波檢測、局部放電的檢測、磁通的檢測等，而參數識別、信號處理、模式識別等是高壓電動機故障特征提取的常用方法。

4. 總結：

機電設備的故障診斷技術是一門綜合性的技術，涉及多個學科，綜合運用各學科知識，該技術在中國的發展起步的較晚，在礦山設備中使用較多，可以為維修人員提供有參考價值的數據，及時的發現故障及時解決，以達到安全生產和延長設備的使用壽命的目的，從而為礦山的安全穩定生產和實現高效益提供保障，通過礦山機電設備故障技術，可以降低開采工程的難度，同時可以保障施工人員的人生安全，提高企業經濟效應，從而促進我國經濟發展。在實際生活中，要靈活運用各種診斷技術，實現智能化減少企業損失，及時有效的排除安全隱患和解決設備故障，保障設備的高效運行。

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