現代煤礦長壁采煤機狀態監測與專家決策系統研究

李 勇

（山西焦煤汾西礦業柳灣煤礦， 山西 孝義 032303）

1 現代煤礦所使用的狀態監測技術

1.1 振動監測

長壁采礦機械在地下環境中采用了許多機器狀態監測技術，然而，只有其中一些可用于長壁采煤機械。振動監測長期以來被認為是在許多行業進行監測的潛在手段。但是，它在長壁采礦機械中的應用目的是要努力找出最合適的地下變速箱狀態。目前，振動監測主要以簡單的水平進行特征檢測，其使用的測量儀器以手持式測振儀為主。

1.2 磨損監測

磨損監測或分析被廣泛應用于許多行業。這項技術首次應用于英國的地下設備，當時，該技術主要是一個簡單的測量軟件，它所給出電感讀數存在于一個包含金屬油的小樣本中，所有碎片讀數的樣品都可以使用低倍顯微鏡進行檢查，并與已有的實例進行了比較。當磨損分析給出時，該軟件對變速箱進行控制，油可以受到進一步簡單的控制和測試，如黏度測試和百分比水含量測試，以確定潤滑劑的性能。結果來自碎片測試儀，所得結果會以數字和圖形形式顯示在兩個Commodore 8000系列電腦當中[1-2]。

1.3 乳液分析

現代長壁支架采礦系統使用含有大量水包油乳液的閥門和氣缸的設計。監測員每天通過觀察外觀、測量液體濃度，可以對樣品指標進行常規分析，如pH值、原水硬度、濃度、細菌和真菌。該檢測中的低濃度水平95/5水/油乳液非常重要。

1.4 油位監測

油位插頭所在采煤機機器的正面，或傾斜的地方是無法人工維修的，因此，在難以接近的地方監控液位的能力對于煤礦動力裝載機齒輪箱來說是非常重要的。1983年，英國某煤炭公司使用棱鏡檢查機器油位證實了在困難條件下監測油位的可能性。制造油位檢測棱鏡的目的是取代地下使用的某些齒輪箱中原有的水平塞，該應用程序是成功和單一的。

1.5 沖擊脈沖監測

大多數變速箱軸承的監測主要是通過對石油的分析進行的。遠程脂潤滑軸承、皮帶輸送機滾筒軸承等長期建立在沖擊脈沖監測方法基礎上。這種儀器是一種內在的、被廣泛使用的沖擊脈沖帶探頭的安全版本儀表。該儀器為手持式，并附帶一套耳機。

1.6 孔板測試

這是一個用于快速檢查液壓回路的健康狀況且易于應用的測試方式。此方式的監測可以永久安置在一個測試人員輕松訪問的位置。測試儀有一個帶有快速安裝適配器的壓力表和單位操作鍵。動力屋頂支撐液壓系統旨在確保足以達到設定壓力給予適當的屋頂控制。孔板測試單元可以安裝在動力單元卸載閥附近，以便檢查動力單元的性能。孔板測試可以監視泵輸出、卸載器閥門性能、系統壓力損失和油面的泄漏。電路壓力表安裝在維護人員立即識別的設備基座上。

1.7 溫度監測

溫度監測包括操作溫度和測量組件表面的溫度。該監測運行溫度可以視為操作變量的一個子集。組件表面的監控與機器元件中溫度、磨損有關，特別是在機器元件中軸承潤滑不充分或不存在時。溫度監測技術機器組件包括光學高溫計、熱電偶、熱成像和電阻溫度計。對于地下機械，溫度探頭可以安裝在輸送機驅動頭部變速箱上。探頭與CONSPEC計算機監控系統相連，該系統可以連續監測齒輪箱的油溫，并在短時間內可以在一個VDU屏幕顯示溫度。預設警報溫度和更高的關機溫度可以被預先編入計算機。收集到的數據也可以在VDU上顯示。

2 狀態監測技術在長壁采煤機械中的應用

在過去的十年中，英國等國家投入了很多努力，旨在為監測技術在長壁開采中的應用提供條件。第一個稱為ELSIE（電子信號和指示設備）的系統是在英國的Bold Colliery公司執行應用的，ELSIE制作了一個巨大的有關地下操作的信息量。

英國目前使用的最新長壁采煤機械檢測系統為基于微型計算機的控制和健康監控系統開發出的BJD采煤機狀態檢測系統。該設施用于顯示電機負載、拖運負載、滾筒位置和機器速度，以及健康狀況，警報發出低油位或高油位信號或溫度太高的信息。信息可以傳輸到信息終端煤層和表面。同時，道蒂礦業設備有限公司也開發了一個視覺顯示單元，并與FIDO系統兼容，支持系統流量、壓力最小試點設定和監測操作。

對于支撐腿部壓力監測，道蒂礦業設備有限公司開發了一個全面的壓力監測系統，用于將信息傳輸給計算機顯示和分析。此信息可以被記錄并傳輸到界面當中。詢問每個支持監視器的另一種方法可以通過使用便攜式顯示器來實現。

3 地下采煤專家系統分析

只要安裝好狀態監測系統，就可輕松獲得監控數據。然而，解釋這些數據可能是一項艱巨的任務。例如，盡管已經開發了高成本條件指令，但是數據分析必須由其供應商執行，因為這通常需要振動和磨損專家的服務分析，以及采集系統和專家系統數據整合。這就意味著開發專家系統的重要性，便于管理和維護維修人員使用。專家系統本質上是一臺計算機，而一套用于長壁開采機械狀態監測的專家系統由三個關鍵部分組成：知識庫、干擾引擎和數據庫。專家系統基本上是一個使用知識庫來操作信息的程序數據庫。用來執行推理過程的兩種最常見的策略是向前和向后鏈接。推理過程從一個新的數據開始通過規則搜索找到滿意的數據，確定是否有故障出現。替代策略反向鏈接從一個特定的故障開始，然后通過“向后”工作規則到暗含的條件滿足可用信息的程度數據庫。如果所有條件都滿足，那么判斷故障存在。到目前為止，煤礦機械真正規模化使用的專家系統很少，特別是長壁采礦機械，正在處于開發階段[3-4]。

4 結語

雖然我國自動化技術已經取得飛速發展，但是很多情況下仍無法將自動化技術與煤炭行業進行有效的結合，這就需要各煤炭企業不斷研發新技術，不斷創新生產能力，以促進煤炭企業生產向著更智能、更先進的方向發展。