煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用

李彥峰

（同煤集團(tuán)云岡礦綜采二隊(duì)，山西 大同 037003）

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)煤礦的開采也越來(lái)越多。當(dāng)前我國(guó)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(zhǎng)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(wú)法及時(shí)把粉塵排出來(lái)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(guó)機(jī)械設(shè)備更加趨向機(jī)電一體化與大型化，對(duì)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(shí)地對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備進(jìn)行診斷和維修，這對(duì)煤礦企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展也是非常重要的。

1 煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)

1.1 煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)

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(lái)越廣。專家系統(tǒng)從本質(zhì)上來(lái)講一種智能化程度很好的應(yīng)用系統(tǒng)，主要是用在自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中的故障診斷。原理主要是應(yīng)用知識(shí)與推理來(lái)求解高難度的問(wèn)題。當(dāng)前將先進(jìn)的信號(hào)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(guò)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(shí)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。

1.2 煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷過(guò)程分析

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(cè)的功能。診斷技術(shù)的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，主要是監(jiān)測(cè)機(jī)電設(shè)備整體的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行信號(hào)；設(shè)備的特征提取，從前面的狀態(tài)監(jiān)測(cè)上可以看出運(yùn)行的狀態(tài)信號(hào)，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(dòng)決策。整個(gè)專家可以根據(jù)上面的三個(gè)功能，對(duì)所有的信息進(jìn)行綜合分析，了解對(duì)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。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備診斷專家系統(tǒng)的構(gòu)建

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(cè)，設(shè)備的特征提取構(gòu)建，設(shè)備的故障診斷，自動(dòng)決策四個(gè)方面。假如在設(shè)備運(yùn)行過(guò)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(guò)程并對(duì)其進(jìn)行分析，最后還需要做出決策給予相應(yīng)的處理對(duì)策。現(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(cè)和監(jiān)控，用來(lái)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(chǔ)所有設(shè)備資產(chǎn)清單、設(shè)備臺(tái)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(lái)記錄專家的一些經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)，具體來(lái)講就是對(duì)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(duì)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(duì)策。

3）維修助手模塊。維修助手里面主要是對(duì)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(duì)、專家咨詢等各個(gè)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(cè)設(shè)備采集到的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)和指標(biāo)對(duì)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(shí)維護(hù)。同時(shí)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］。

3 煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用與分析

在煤礦井下的開采過(guò)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。

3.1 礦井提升機(jī)檢測(cè)與故障診斷

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(gè)礦井工作人員的生命安全，所以一定要做好檢測(cè)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(guò)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(guò)保護(hù)裝置來(lái)處理。“軟故障”［3］，它是需要很多的實(shí)際工況數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行了解的，另外還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理才能知道診斷結(jié)果，因?yàn)闇y(cè)試的過(guò)程復(fù)雜，要經(jīng)過(guò)相關(guān)的運(yùn)行才能得出結(jié)論。

3.2 通風(fēng)機(jī)的檢測(cè)診斷技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)對(duì)于主風(fēng)機(jī)故障檢測(cè)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(cè)與故障診斷儀。它的主要部分是一個(gè)以809機(jī)為核心的通風(fēng)機(jī)在線檢測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，它將主風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)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(jià)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(shí)檢測(cè)的功能。檢測(cè)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(shí)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(duì)通風(fēng)機(jī)常見的“轉(zhuǎn)子”等機(jī)械故障進(jìn)行診斷［4－5］。

4 結(jié)語(yǔ)

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(shí)也保障了工作人員的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。針對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)專家系統(tǒng)方面的問(wèn)題，我國(guó)在這方面開發(fā)研究工作相對(duì)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(cè)系統(tǒng)的全面性。

［1］ 溫勇.煤礦機(jī)電設(shè)備管理中機(jī)械故障檢測(cè)診斷技術(shù)的應(yīng)用分析［J］.機(jī)電信息，2013（6）：107；109.

［2］ 何新建.變頻控制技術(shù)在煤礦機(jī)電中的應(yīng)用研究［J］.河南科技，2013（14）：111－112.

［3］ 吳艦，吳楠.基于小波分析的煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究［J］.自動(dòng)化與儀器儀表，2011（5）：84－85；89.

［4］ 李樂(lè)，李金華.煤礦機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)及專家系統(tǒng)構(gòu)建［J］.煤，2011（9）：75－76.

［5］ 張厚春，高保.計(jì)算機(jī)技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用［J］.硅谷，2012（14）：149－150.