礦用電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)

歐海波

（湖南省財(cái)經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421000）

現(xiàn)階段，我國(guó)采礦工程一般選擇電氣設(shè)備作為采礦活動(dòng)的發(fā)電設(shè)備，由于礦山地質(zhì)復(fù)雜，加之電氣設(shè)備的整定、更換和檢修不方便[1]，因此及時(shí)診斷出電氣故障并進(jìn)行搶修是非常必要的。電子技術(shù)作為近年來(lái)炙手可熱的故障檢測(cè)技術(shù)，在電氣設(shè)備故障診斷的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，為此提出礦用電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)。本文通過(guò)兩個(gè)方面論述了電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的設(shè)計(jì)過(guò)程，針對(duì)電氣設(shè)備的故障特點(diǎn)，對(duì)故障邏輯進(jìn)行有效控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障數(shù)據(jù)的邏輯判斷；根據(jù)故障數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系，結(jié)合電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)故障邏輯執(zhí)行診斷算法，通過(guò)整合故障診斷算法，優(yōu)化算法步驟的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備故障的快速診斷。為保證本文設(shè)計(jì)的電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的有效性，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)能夠降低故障診斷耗時(shí)，并提高故障收斂速度，具備極高的有效性。

1 電子故障診斷技術(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)礦用電氣設(shè)備的故障特點(diǎn)，提出電子故障診斷技術(shù)，其途徑是對(duì)故障進(jìn)行邏輯控制后，通過(guò)判斷故障數(shù)據(jù)的邏輯特征，直接進(jìn)行診斷算法，診斷過(guò)程中結(jié)合故障邏輯及時(shí)調(diào)整診斷角度，同時(shí)簡(jiǎn)化算法步驟，從而在保證故障數(shù)據(jù)診斷質(zhì)量的同時(shí)，大量降低故障收斂耗時(shí)，節(jié)省電氣設(shè)備的維修費(fèi)用，保證礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.1 確定故障邏輯控制范圍

由于電氣設(shè)備故障特征的復(fù)雜性，常規(guī)控制模塊不能滿足故障控制的需求，因此本文采用$3C2440嵌入式診斷器作為核心控制器的控制過(guò)程，并在主控模塊內(nèi)設(shè)置多個(gè)接口，保證故障數(shù)據(jù)能夠有效進(jìn)入核心控制器內(nèi)并執(zhí)行控制操作。

充分利用電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從總線和支路兩個(gè)層次對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行充分挖掘與邏輯判斷，若控制器內(nèi)的故障數(shù)據(jù)呈單個(gè)時(shí)鐘運(yùn)轉(zhuǎn)，并且其輸出字節(jié)量在128字節(jié)以上，則可以說(shuō)該故障特征為有效邏輯；反之若控制器內(nèi)的故障數(shù)據(jù)呈雙個(gè)時(shí)鐘運(yùn)轉(zhuǎn)，并且其輸出字節(jié)量低于128字節(jié)，則可以說(shuō)該故障特征為無(wú)效邏輯。

1.2 電子故障診斷算法設(shè)計(jì)

根據(jù)上述電子主控模塊判斷的故障數(shù)據(jù)的邏輯特征，參照文獻(xiàn)中的故障診斷算法[2]，定義電子故障數(shù)據(jù)的診斷矩陣。假設(shè)故障輸入信號(hào)為正向傳播過(guò)程，則初始化狀態(tài)下的故障數(shù)據(jù)模型為：

式中，w代表故障數(shù)據(jù)；βi代表故障系數(shù)；x1代表故障矩陣為1個(gè)，x2代表故障矩陣為2個(gè)， x3代表故障矩陣為3個(gè)，以此類(lèi)推，xn代表故障矩陣為n個(gè)；y代表故障矩陣樣本。結(jié)合故障數(shù)據(jù)的邏輯特征，在保證隱含層及輸出層各個(gè)神經(jīng)元的數(shù)據(jù)診斷效率的前提下，計(jì)算故障邏輯與實(shí)際邏輯的誤差：

式中，λw代表誤差函數(shù)；d代表選擇性故障邏輯樣本；x代表故障數(shù)據(jù)的回歸關(guān)系。

將邏輯誤差反相傳播給隱含層，按照梯度下降的原則[3]，調(diào)整故障數(shù)據(jù)邏輯誤差的有效閾值，得出故障診斷算法模型：

式中，P代表故障診斷算法的函數(shù)表達(dá)式；m代表誤差允許范圍；α代表有效閾值范圍。

重復(fù)這一過(guò)程，直到將閾值誤差控制在合理范圍內(nèi)，滿足給定的精度要求后，即完成了對(duì)電氣設(shè)備故障數(shù)據(jù)的診斷。通過(guò)建立誤差權(quán)值與閾值的隱含關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備故障的有效診斷。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

圖1 實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果對(duì)比

為保證本文設(shè)計(jì)的電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，實(shí)驗(yàn)論證采用具有相同規(guī)格與參數(shù)的電氣設(shè)備模擬采礦活動(dòng)，并對(duì)電氣設(shè)備的故障進(jìn)行診斷論證實(shí)驗(yàn)。為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，采用傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)作為實(shí)驗(yàn)論證的對(duì)比，對(duì)兩種技術(shù)的故障收斂速度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。其實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果如圖1所示。

根據(jù)對(duì)圖1的分析可知，本文設(shè)計(jì)的電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)與傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)的故障檢測(cè)矩陣幾乎相同，在某些特定的環(huán)境下，電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)稍稍占有優(yōu)勢(shì)，但優(yōu)勢(shì)并不明顯。但從故障收斂速度上考量，本文設(shè)計(jì)的電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，特別是當(dāng)故障矩陣為1和5的時(shí)候，電子技術(shù)直接進(jìn)行故障回采與反饋，并結(jié)合故障矩陣的發(fā)展趨勢(shì)及時(shí)調(diào)整收斂角度，同時(shí)能夠?qū)收蠑?shù)據(jù)的收斂質(zhì)量進(jìn)行有效控制，與標(biāo)準(zhǔn)故障收斂曲線的態(tài)勢(shì)基本保持一致，且電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)在故障收斂過(guò)程中，其波動(dòng)性較小，因此可以得出結(jié)論，本文設(shè)計(jì)的電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)具備有效性，能夠提高電氣設(shè)備故障的收斂速度，保證礦山企業(yè)的采礦活動(dòng)有序進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)礦用電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，依托電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，利用主控模塊判斷故障數(shù)據(jù)的邏輯特征，并對(duì)故障邏輯執(zhí)行診斷算法，實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的電子電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)具備極高的有效性，能夠提高故障收斂速度和故障診斷效率。希望本文的研究能夠?yàn)榈V用電氣設(shè)備的故障診斷技術(shù)提供理論依據(jù)和參考。