有关故障诊断技术于煤矿综掘机械设备维修的应用研究

2014-10-30张化乾

中国科技纵横 2014年18期

关键词：提升机机械设备故障诊断

张化乾

(河南能源化工集团永煤公司新桥煤矿机电科,河南商丘 476600)

有关故障诊断技术于煤矿综掘机械设备维修的应用研究

张化乾

(河南能源化工集团永煤公司新桥煤矿机电科,河南商丘 476600)

煤矿综掘机械设备是煤矿生产的重要组成部分,将会对煤矿生产质量和效率产生直接影响,所以,做好煤矿综掘机械设备的维修工作便显得尤为重要了。本文围绕故障诊断技术于煤矿综掘机械设备维修中的应用进行相关研究,首先阐述了做好煤矿综掘机械设备维修工作的意义,其次介绍了几种常用的故障诊断技术(矿井提升机检测技术、振动与噪声检测技术、无损检测技术、油液磨屑分析检测技术),最后讨论了煤矿综掘机械设备诊断专家系统的构建与应用。

故障诊断技术煤矿综掘机械设备维修应用

1 做好煤矿综掘机械设备维修工作的意义

随着社会经济水平的不断提高，人们对煤炭的需求量也是与日俱增，然而煤炭大部分深埋地下，其开采工作往往需要借助各种煤矿机械设备，由此可见，煤矿机械设备是保障煤炭开采工作顺利进行和安全进行的重要条件[1]。现如今，我国煤矿开采工作已经由传统的人工方式渐渐过渡到更为先进的机械化方式，然而在实际开采工作中，煤矿机械全天运转情况相当常见，普遍处于超负荷状态，这将会给煤矿机械的工作性能带来一定的影响，甚至埋下安全隐患，因此，重视和做好煤矿挖掘机械设备维修工作便显得尤为重要了。

2 常用的故障诊断技术

随着科技水平的不断提高，我国煤矿行业普遍迈入了机电一体化行列，煤矿综掘机械设备在煤矿生产中得以广泛应用。该类机械设备的广泛应用给相应的故障诊断技术提出了更高的要求。目前，我国煤矿综掘机械设备的故障诊断技术主要有矿井提升机检测技术、振动与噪声检测技术、无损检测技术、油液磨屑分析检测技术等[2]。下面一一进行详细介绍。

2.1 矿井提升机检测技术

矿井提升机故障主要有两种，一种是硬故障，另一种是软故障。硬故障指的是由固定参数异常而导致的故障，一般借助相应保护装置即可解决；软故障检测工作需要借助专业的分析软件，然而受成因多样的影响，其诊断准确率有待提高。由软故障可对硬故障进行相应的预测，所以，重视设备的软故障诊断工作具有相当积极的意义。在煤矿开采中，提升机属于不可或缺的组成部分，所以，应尽可能地保障提升机的运行安全系数，这也是相关科研人员主要攻关的部分，为该设备的故障诊断设计了一系列设备装置，如ASCC控制系统装置便是其中的代表[3]，该装置能够对提升机的各项运行参数展开全天候的实时监控，同时提供预警服务，另外，当提升机出现制动失灵等故障时可快速对其保护，效果较为理想。

2.2 振动与噪声检测技术

所谓振动与噪声检测技术指的是，将检测设备安装在煤矿综掘机械设备的适当位置，对其工作状态下的振动以及噪声信息加以收集和分析，从而实现对设备工作状态的有效评价以及相关故障的及时有效预警。振动与噪声检测技术原理简单且比较实用，因而在煤矿行业中得以广泛应用。

2.3 无损检测技术

无损检测技术凭借自身的诸多优势在多个行业获得了良好应用，其突出优势在于能够在不破坏煤矿综掘机械设备的条件下对其内部故障进行诊断和分析。对设备的表面故障进行诊断时，一般采用渗透检测法或超声波检测法；对设备的内在故障进行诊断时，一般采用微波检测法或射线检测法。在运用无损检测技术之前，首先要做的工作是明确选择哪一种无损检测技术，所以，应对煤矿综掘机械设备的制作材料进行仔细分析和准确确定。除此之外，其他比较常见和常用的无损检测技术还包括电气检测技术以及湿度检测技术等。随着微电子技术和大(超)规模集成电路技术的不断发展，小波分析诊断技术和计算机远程协作诊断技术凭借自身优异性能在煤矿综掘机械设备诊断领域得以广泛应用[4]，在很大程度上保障了该类设备的工作性能和延长了该类设备的使用寿命。

2.4 油液磨屑分析检测技术

油液磨屑分析检测技术的原理是，从煤矿综掘机械设备的液压系统或润滑系统中抽取一定量的油液，借助以光谱分析为代表的油液分析技术对油液中含有的微粒变化进行精准确定，进而找出故障，最终实现对整台设备的健康状态的科学判断和确定。

3 煤矿综掘机械设备诊断专家系统的构建

专家系统是一种以知识为基础的且具有一定智能化特点的故障诊断技术的应用系统，凭借知识以及推理过程，对那些高难度问题进行快速且准确的求解[5]。

煤矿综掘机械设备诊断专家系统指的是，借助不同类型的诊断知识对监测装置收集到的一系列信息予以分析和处理，从而实现对设备当前工作状态进行科学判断和严谨推理的软件系统。当设备出现不正常状况时，诊断专家系统便会根据相关信息进行推理和判断，从而确定故障原因，并确定故障的具体位置，最终提供诊断过程的关键解释以及故障解决措施，在设备故障萌芽阶段进行主动地预防式维修。诊断专家系统的应用能够为设备的安全运行、稳定运行、长周期运行、全性能运行以及优质运行提供坚实的技术以及管理保障。某煤业公司综掘机械设备诊断专家系统以设备工作状态以及计算机网络构成为基础依据，同时将数据库技术以及．NET技术用作设计开发手段，采用常规的C/S架构模式[6]，能够实现对所有在役机械设备的有效覆盖，主要由设备综合管理模块、故障诊断模块、维修助手模块以及预警提醒模块等组成。

3.1 设备综合管理模块

设备故障诊断工作需要足够的关于设备状态的准确数据，换而言之，需要获得充足的数据以供分析和决策，这就是所谓的设备数据综合管理。这一模块系统管理和存储机械设备的如下信息：(1)设备资产清单；(2)设备台账图纸；(3)设备设计数据；(4)设备安装状况及系统图；(5)维修历史数据；(6)设备变更与维修记录；(7)设备状态监测与诊断数据；(8)事故及异常记录；(9)测点设置；(10)设备可靠性状态统计分析等。

3.2 故障诊断模块

故障诊断模块的功能主要包括两大方面：(1)专家库维护。维护专家库内收集的各种知识以及经验，即有效维护选定设备所对应的征兆库、故障库以及二者之间所对应的逻辑关联；(2)诊断推理。对选定设备展开相应的故障诊断，推理方式主要包括三种，一是正向推理，二是反向推理，三是正反向混合推理，最终立足于推理结果提供针对性的维修措施。

3.3 维修助手模块

维修助手模块中以分门别类的方式科学存放了设备信息、维修信息、专家信息以及应急预案在内的所有信息和数据，肩负着规范统一管理设备全部信息的重任。在有需要的情况下，可以通过该模块及时且准确地找到相关资料，主要包括：(1)设备说明书；(2)设备性能参数；(3)设备图片；(4)设备图纸；(5)设备视频；(6)维修作业标准；(7)维修技术标准；(8)维修方法；(9)专家资料；(10)应急预案的能够。维修助手模块为煤矿综掘机械设备的安装工作、维护工作、调试工作以及检修工作等提供了有效的技术支持以及操作帮助。

3.4 预警提醒模块

预警提醒模块的功能主要包括两大方面：(1)故障预警。结合在线监测设备提供的一系列性能数据对选定设备发生的故障予以及时且准确的预警，以便提前采取针对性的应对措施；(2)维修提醒。结合选定设备所对应的维修周期，提醒相关人员在规定的时间内对设备进行相应的维护或维修。对单一设备进行维修时，应在参考其运行方式以及维修方式的基础上，合理运用技术经济分析方法，对维修费用等进行综合评估，形成和提供最合理的维修决策报告。

4 煤矿综掘机械设备诊断专家系统的应用与分析

煤矿综掘机械设备诊断专家系统在该煤业公司得以实践应用，能够对所有设备资源以及技术资源予以统一集成管理，进一步完善了既有的综掘机械设备管理体系，在很大程度上精简了综掘机械设备的管理以及维护过程，并实现了对故障的智能化诊断，如此一来，大幅提高了综掘机械设备管理质量，使得企业安全生产管理工作迈入了一个新的台阶，为企业创造了更高的经济效益和社会效益。

然而，智能诊断专家系统在取得不错应用成绩的同时，也表现出了一定的局限性，主要包括以下几个方面：(1)故障诊断的准确度在很大程度上依赖知识库中的专家知识丰富程度以及专家知识水平高低；(2)知识库的建立工作存在一定的困难，部分经验很难甚至无法采用形式化的方式进行描述；(3)当系统规模扩展到一定阶段之后，将会面临以“组合爆炸”为代表的一系列问题；(4)推理效率不高，自学功能以及自适应功能还有待加强。