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矿井提升系统是矿井生产中极其重要的环节,它的正常运行与否直接影响到矿井的产量.然而提升设备在使用过程中可能会出现异常或者故障.正常状态时,设备可以照常运行,发生异常后,说明运行状况已经恶化,应引起检修人员的注意,监视状态的发展,一旦发生到故障状态,若得不到及时的处理,就可能引起重大事故的发生,甚至造成人员伤亡.故障后,如果不能很快地诊断排除故障,就会影响生产,带来巨大的经济损失.因此迫切需要为提升系统建立相应的故障监控与诊断系统.

1.提升机故障诊断系统

故障监控和诊断技术能够找出并消除生产系统中的事故隐患,而且能及时发现机器的故障,并预防设备恶性事故的发生,从而避免巨大的经济损失.应用故障监控和诊断技术,可以改革目前的设备维修制度——定期检修,实现现代化维修技术——预知维修.这样,不仅节约了大量的维修论文范文,而且出于减少了许多不必要的维修时间,从而大大增加机器设备正常运行的时间,大幅度地提高生产率,产大巨大的经济效益.因此,故障监控和诊断已是现代工业的重要组成部分.

当前故障检测与诊断技术一个重要的研究特征,就是与具体工程技术领域的结合比以往更加紧密,更注重解决实际应用问题,从而切实为保证工程系统的安全性与可靠件服务.对于实际的工程系统,故障诊断技术基本上有的大用途.其一是用于构成离线式的“计算机辅助决策支持系统”,即利用故障诊断系统来帮助快速发现系统的故障,制定更加合理有效的系统维修方案,找出系统的薄弱环节,最终提高系统的可靠性和生产效益.其二是用于构成实时状态监视系统,进而实现向性能的自动控制系统.在这类应用中,故障诊断系统通常以有线分式运行,它连续地实时监视整个系统的测量参数,基于适当的在线故障检测与诊断算法给出系统的故障信息,包括故障报警信息、故障位置信息和故障程度信息等等.采用先进的控制系统设计方法,可以使控制系统具有自动利用这些故障信息、根据系统运行的不同故障工况自动调整控制方案的能力,其目标是保证系统运行在安全状态.

一个实际的故障检测与诊断系统(简称FDD系统)所需要的故障诊断方案,是由诊断对象的性质以及对FDD系统的功能要求决定的.提升机故障诊断系统首先要求能对各种常见的故障和历史上曾经发生过的故障做出准确的诊断,并能给出故障处理的建议方案,而且对于以前没有出现过的故障、但实际上可能存在的故障也要具有一定的处理能力.对于提升机系统,由于故障现象形形色色,故障原因也多种多样,尤其是许多故障现象只能凭操作人员的语言描述,可实时利用的传感器信号较少,所以建立故障的解析模型将面临诸多困难.综合考虑各方而实际情况,基于多种人工智能技术的故障诊断方法建立提升机故障诊断系统是比较适宜的.

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2.提升机离线式辅助诊断方法

故障树分析是用于大型复杂系统可靠性、安全性分析以及故障诊断的一个有力工具.故障树方法基本上是将系统级的故障现象(称为顶事件)与最基本的故障原因(称为底事件)之间的内在关系表示成树形的网络闯,各层事件之间通过“与”、“或”、“非”、“异或”等逻辑运算关系相关联.基于故障树模型,可以对系统进行定性和定量的分析,故障诊断则是一个从观测到的顶层故障现象出发,逐步向下演绎,最终找出对应的底层故障原因的过程.故障树方法涉及的关键问题有两个:如何建立故障树?如何处理故障树?

在提升机的FDD系统中,将故障树方法作为故障诊断的一种基木方法的重要依据在于,提升系统的原始设计资料中已提供了一些主要故障现象的故障树诊断方法,并且经过长期的实际应用,这些诊断方法的准确性和可靠性已得到充分的证明.对于FDD系统的开发来说,这部分故障诊断知识具有很高的利用价值.因此,由原始技术资料提供的故障树诊断法被用作整个FDD系统的一种基本故障诊断方法,同时考虑到这部分故障树诊断知识仅仅覆盖了有限的故障现象,所以在系统外发过程中对诊断对象进一步作了故障机理分析,建立了一部分附加的故障树诊断模型,从而扩展了整个系统的故障树诊断知识.

在FDD系统开发中,对有关的故障诊断树采用了适当的结构化描述方法,从而将其转化成计算机数据结构的形式,并对故障诊断树中的各个节点进行“对象”编程处理,设计了故障诊断树“适时展开”的方案,从而使该FDD系统能够根据系统级的故障现象及当前的运行工况依次逐级向下展开有关的节点和树枝,直到最终找出底层的故障原因和处理对策.

此外,提升机离线式辅助诊断方法还可以采用专家系统方法.专家系统是人工智能技术的—个重要组成部分.在故障诊断专家系统中,故障诊断知识可以来用多种不同的方式来组织、存储、检索.例如,可以将知识表示成“字典”的格式.此时专家系统的“推理机”则采用字典检索方法.也可以采用语义方式来表示故障诊断知识.对于提升机的FDD系统,基于故障树的诊断功能不足以适应所有的实际可能的情况,所以系统设计过程中实际调查了许多矿的主、副井提升机操作人员的经验,获得了很多个其他故障现象和多种故障原因及相应的故障处理方案,形成了较为丰富的故障诊断知识.专家系统方法的引入显著地增强了FDD系统的处理能力和实用性,使FDD系统不但能够处理提升机系统原始技术资料所提供的几种基本故障,而且对以前曾经发生过的各种故障都具备了诊断能力.

3.提升机在线式监控与诊断方法

故障诊断就是一个多源信息融合过程,故障诊断的信息不但来自于传感器就地测量数据,还包括某些知识、某些中间结果,这些信息可能相同、相似或不同.此外,故障诊断中来自感器的信息是最原始信息,利用这些信息可提出一些有关系统故障的特征,然后由故障特征及系统的知识,进行更详细的诊断,判断系统是否有故障及故障源的性质.信息是故障诊断的源泉、按信息的小同来源划分为原始俏息、一次信息和二次信息.

提升机由机械设备、液压制动装置和电气控制系统3部分构成,根据提升机工艺和运行特点,常见的故障源有100多种,由此产生的故障征兆有高低压跳间、紧急停车、不能启动、超速、欠速、系统振荡、安全回路断开等,故障征兆与故障源存在对应关系.因此,故障诊断实际上就是根据测量所获得某些故障表征,以及系统故障源与故障表征之间的映射关系,找出系统故障源的过程.

参考文献

[1]钟秉林,黄仁主编.机械故障诊断学[M].机械工业出版社,1997.

[2]王新,王志珍.基于信息融合技术的提升机控制系统故障诊断方法的研究[J]. 煤矿机电,2007(02).

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