有關(guān)故障診斷技術(shù)于煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備維修的應(yīng)用研究

張化乾

(河南能源化工集團(tuán)永煤公司新橋煤礦機(jī)電科,河南商丘 476600)

有關(guān)故障診斷技術(shù)于煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備維修的應(yīng)用研究

張化乾

(河南能源化工集團(tuán)永煤公司新橋煤礦機(jī)電科,河南商丘 476600)

煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備是煤礦生產(chǎn)的重要組成部分,將會(huì)對(duì)煤礦生產(chǎn)質(zhì)量和效率產(chǎn)生直接影響,所以,做好煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備的維修工作便顯得尤為重要了。本文圍繞故障診斷技術(shù)于煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備維修中的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)研究,首先闡述了做好煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備維修工作的意義,其次介紹了幾種常用的故障診斷技術(shù)(礦井提升機(jī)檢測(cè)技術(shù)、振動(dòng)與噪聲檢測(cè)技術(shù)、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、油液磨屑分析檢測(cè)技術(shù)),最后討論了煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備診斷專家系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用。

故障診斷技術(shù) 煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備 維修 應(yīng)用

1 做好煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備維修工作的意義

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們對(duì)煤炭的需求量也是與日俱增，然而煤炭大部分深埋地下，其開采工作往往需要借助各種煤礦機(jī)械設(shè)備，由此可見，煤礦機(jī)械設(shè)備是保障煤炭開采工作順利進(jìn)行和安全進(jìn)行的重要條件[1]?，F(xiàn)如今，我國(guó)煤礦開采工作已經(jīng)由傳統(tǒng)的人工方式漸漸過渡到更為先進(jìn)的機(jī)械化方式，然而在實(shí)際開采工作中，煤礦機(jī)械全天運(yùn)轉(zhuǎn)情況相當(dāng)常見，普遍處于超負(fù)荷狀態(tài)，這將會(huì)給煤礦機(jī)械的工作性能帶來(lái)一定的影響，甚至埋下安全隱患，因此，重視和做好煤礦挖掘機(jī)械設(shè)備維修工作便顯得尤為重要了。

2 常用的故障診斷技術(shù)

隨著科技水平的不斷提高，我國(guó)煤礦行業(yè)普遍邁入了機(jī)電一體化行列，煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中得以廣泛應(yīng)用。該類機(jī)械設(shè)備的廣泛應(yīng)用給相應(yīng)的故障診斷技術(shù)提出了更高的要求。目前，我國(guó)煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備的故障診斷技術(shù)主要有礦井提升機(jī)檢測(cè)技術(shù)、振動(dòng)與噪聲檢測(cè)技術(shù)、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、油液磨屑分析檢測(cè)技術(shù)等[2]。下面一一進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.1 礦井提升機(jī)檢測(cè)技術(shù)

礦井提升機(jī)故障主要有兩種，一種是硬故障，另一種是軟故障。硬故障指的是由固定參數(shù)異常而導(dǎo)致的故障，一般借助相應(yīng)保護(hù)裝置即可解決；軟故障檢測(cè)工作需要借助專業(yè)的分析軟件，然而受成因多樣的影響，其診斷準(zhǔn)確率有待提高。由軟故障可對(duì)硬故障進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)測(cè)，所以，重視設(shè)備的軟故障診斷工作具有相當(dāng)積極的意義。在煤礦開采中，提升機(jī)屬于不可或缺的組成部分，所以，應(yīng)盡可能地保障提升機(jī)的運(yùn)行安全系數(shù)，這也是相關(guān)科研人員主要攻關(guān)的部分，為該設(shè)備的故障診斷設(shè)計(jì)了一系列設(shè)備裝置，如ASCC控制系統(tǒng)裝置便是其中的代表[3]，該裝置能夠?qū)μ嵘龣C(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)展開全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)提供預(yù)警服務(wù)，另外，當(dāng)提升機(jī)出現(xiàn)制動(dòng)失靈等故障時(shí)可快速對(duì)其保護(hù)，效果較為理想。

2.2 振動(dòng)與噪聲檢測(cè)技術(shù)

所謂振動(dòng)與噪聲檢測(cè)技術(shù)指的是，將檢測(cè)設(shè)備安裝在煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備的適當(dāng)位置，對(duì)其工作狀態(tài)下的振動(dòng)以及噪聲信息加以收集和分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的有效評(píng)價(jià)以及相關(guān)故障的及時(shí)有效預(yù)警。振動(dòng)與噪聲檢測(cè)技術(shù)原理簡(jiǎn)單且比較實(shí)用，因而在煤礦行業(yè)中得以廣泛應(yīng)用。

2.3 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)憑借自身的諸多優(yōu)勢(shì)在多個(gè)行業(yè)獲得了良好應(yīng)用，其突出優(yōu)勢(shì)在于能夠在不破壞煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備的條件下對(duì)其內(nèi)部故障進(jìn)行診斷和分析。對(duì)設(shè)備的表面故障進(jìn)行診斷時(shí)，一般采用滲透檢測(cè)法或超聲波檢測(cè)法；對(duì)設(shè)備的內(nèi)在故障進(jìn)行診斷時(shí)，一般采用微波檢測(cè)法或射線檢測(cè)法。在運(yùn)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)之前，首先要做的工作是明確選擇哪一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，所以，應(yīng)對(duì)煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備的制作材料進(jìn)行仔細(xì)分析和準(zhǔn)確確定。除此之外，其他比較常見和常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)還包括電氣檢測(cè)技術(shù)以及濕度檢測(cè)技術(shù)等。隨著微電子技術(shù)和大(超)規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，小波分析診斷技術(shù)和計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程協(xié)作診斷技術(shù)憑借自身優(yōu)異性能在煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備診斷領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用[4]，在很大程度上保障了該類設(shè)備的工作性能和延長(zhǎng)了該類設(shè)備的使用壽命。

2.4 油液磨屑分析檢測(cè)技術(shù)

油液磨屑分析檢測(cè)技術(shù)的原理是，從煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)或潤(rùn)滑系統(tǒng)中抽取一定量的油液，借助以光譜分析為代表的油液分析技術(shù)對(duì)油液中含有的微粒變化進(jìn)行精準(zhǔn)確定，進(jìn)而找出故障，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)整臺(tái)設(shè)備的健康狀態(tài)的科學(xué)判斷和確定。

3 煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備診斷專家系統(tǒng)的構(gòu)建

專家系統(tǒng)是一種以知識(shí)為基礎(chǔ)的且具有一定智能化特點(diǎn)的故障診斷技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)，憑借知識(shí)以及推理過程，對(duì)那些高難度問題進(jìn)行快速且準(zhǔn)確的求解[5]。

煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備診斷專家系統(tǒng)指的是，借助不同類型的診斷知識(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)裝置收集到的一系列信息予以分析和處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)判斷和嚴(yán)謹(jǐn)推理的軟件系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)不正常狀況時(shí)，診斷專家系統(tǒng)便會(huì)根據(jù)相關(guān)信息進(jìn)行推理和判斷，從而確定故障原因，并確定故障的具體位置，最終提供診斷過程的關(guān)鍵解釋以及故障解決措施，在設(shè)備故障萌芽階段進(jìn)行主動(dòng)地預(yù)防式維修。診斷專家系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?yàn)樵O(shè)備的安全運(yùn)行、穩(wěn)定運(yùn)行、長(zhǎng)周期運(yùn)行、全性能運(yùn)行以及優(yōu)質(zhì)運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)以及管理保障。某煤業(yè)公司綜掘機(jī)械設(shè)備診斷專家系統(tǒng)以設(shè)備工作狀態(tài)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成為基礎(chǔ)依據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及．NET技術(shù)用作設(shè)計(jì)開發(fā)手段，采用常規(guī)的C/S架構(gòu)模式[6]，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所有在役機(jī)械設(shè)備的有效覆蓋，主要由設(shè)備綜合管理模塊、故障診斷模塊、維修助手模塊以及預(yù)警提醒模塊等組成。

3.1 設(shè)備綜合管理模塊

設(shè)備故障診斷工作需要足夠的關(guān)于設(shè)備狀態(tài)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，換而言之，需要獲得充足的數(shù)據(jù)以供分析和決策，這就是所謂的設(shè)備數(shù)據(jù)綜合管理。這一模塊系統(tǒng)管理和存儲(chǔ)機(jī)械設(shè)備的如下信息：(1)設(shè)備資產(chǎn)清單；(2)設(shè)備臺(tái)賬圖紙；(3)設(shè)備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；(4)設(shè)備安裝狀況及系統(tǒng)圖；(5)維修歷史數(shù)據(jù)；(6)設(shè)備變更與維修記錄；(7)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷數(shù)據(jù)；(8)事故及異常記錄；(9)測(cè)點(diǎn)設(shè)置；(10)設(shè)備可靠性狀態(tài)統(tǒng)計(jì)分析等。

3.2 故障診斷模塊

故障診斷模塊的功能主要包括兩大方面：(1)專家?guī)炀S護(hù)。維護(hù)專家?guī)靸?nèi)收集的各種知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn)，即有效維護(hù)選定設(shè)備所對(duì)應(yīng)的征兆庫(kù)、故障庫(kù)以及二者之間所對(duì)應(yīng)的邏輯關(guān)聯(lián)；(2)診斷推理。對(duì)選定設(shè)備展開相應(yīng)的故障診斷，推理方式主要包括三種，一是正向推理，二是反向推理，三是正反向混合推理，最終立足于推理結(jié)果提供針對(duì)性的維修措施。

3.3 維修助手模塊

維修助手模塊中以分門別類的方式科學(xué)存放了設(shè)備信息、維修信息、專家信息以及應(yīng)急預(yù)案在內(nèi)的所有信息和數(shù)據(jù)，肩負(fù)著規(guī)范統(tǒng)一管理設(shè)備全部信息的重任。在有需要的情況下，可以通過該模塊及時(shí)且準(zhǔn)確地找到相關(guān)資料，主要包括：(1)設(shè)備說明書；(2)設(shè)備性能參數(shù)；(3)設(shè)備圖片；(4)設(shè)備圖紙；(5)設(shè)備視頻；(6)維修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；(7)維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；(8)維修方法；(9)專家資料；(10)應(yīng)急預(yù)案的能夠。維修助手模塊為煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備的安裝工作、維護(hù)工作、調(diào)試工作以及檢修工作等提供了有效的技術(shù)支持以及操作幫助。

3.4 預(yù)警提醒模塊

預(yù)警提醒模塊的功能主要包括兩大方面：(1)故障預(yù)警。結(jié)合在線監(jiān)測(cè)設(shè)備提供的一系列性能數(shù)據(jù)對(duì)選定設(shè)備發(fā)生的故障予以及時(shí)且準(zhǔn)確的預(yù)警，以便提前采取針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施；(2)維修提醒。結(jié)合選定設(shè)備所對(duì)應(yīng)的維修周期，提醒相關(guān)人員在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)或維修。對(duì)單一設(shè)備進(jìn)行維修時(shí)，應(yīng)在參考其運(yùn)行方式以及維修方式的基礎(chǔ)上，合理運(yùn)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法，對(duì)維修費(fèi)用等進(jìn)行綜合評(píng)估，形成和提供最合理的維修決策報(bào)告。

4 煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備診斷專家系統(tǒng)的應(yīng)用與分析

煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備診斷專家系統(tǒng)在該煤業(yè)公司得以實(shí)踐應(yīng)用，能夠?qū)λ性O(shè)備資源以及技術(shù)資源予以統(tǒng)一集成管理，進(jìn)一步完善了既有的綜掘機(jī)械設(shè)備管理體系，在很大程度上精簡(jiǎn)了綜掘機(jī)械設(shè)備的管理以及維護(hù)過程，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)故障的智能化診斷，如此一來(lái)，大幅提高了綜掘機(jī)械設(shè)備管理質(zhì)量，使得企業(yè)安全生產(chǎn)管理工作邁入了一個(gè)新的臺(tái)階，為企業(yè)創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

然而，智能診斷專家系統(tǒng)在取得不錯(cuò)應(yīng)用成績(jī)的同時(shí)，也表現(xiàn)出了一定的局限性，主要包括以下幾個(gè)方面：(1)故障診斷的準(zhǔn)確度在很大程度上依賴知識(shí)庫(kù)中的專家知識(shí)豐富程度以及專家知識(shí)水平高低；(2)知識(shí)庫(kù)的建立工作存在一定的困難，部分經(jīng)驗(yàn)很難甚至無(wú)法采用形式化的方式進(jìn)行描述；(3)當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)展到一定階段之后，將會(huì)面臨以“組合爆炸”為代表的一系列問題；(4)推理效率不高，自學(xué)功能以及自適應(yīng)功能還有待加強(qiáng)。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于煤礦企業(yè)而言，煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備屬于不可或缺的組成部分，發(fā)揮著十分重要的作用，所以，煤礦企業(yè)應(yīng)關(guān)注該類設(shè)備的正常運(yùn)行和安全運(yùn)行，換而言之，應(yīng)積極采用先進(jìn)的故障診斷技術(shù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)該類設(shè)備的及時(shí)有效維修。只有如此，才能發(fā)揮該類機(jī)械設(shè)備的最大效能，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]陳志達(dá),張潔.煤礦機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)探討[J].電子制作,2013,21:198.

[2]陳文龍.故障診斷技術(shù)在煤礦綜掘機(jī)械設(shè)備維修中的應(yīng)用與探討[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊),2011,12:294.

[3]樊明,孟慶林. 煤礦機(jī)械設(shè)備的使用維修和故障診斷[J].煤礦機(jī)械,2013,01:280-282.

[4]王智萍.煤礦機(jī)械設(shè)備的故障診斷及維修技術(shù)探析[J].煤炭技術(shù),2013,08:246-247.

[5]左華貞.振動(dòng)監(jiān)測(cè)故障診斷技術(shù)在大型機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場(chǎng),2013,07:95-98.

[6]張志華.試析煤礦機(jī)械設(shè)備故障診斷與維護(hù)[J].能源與節(jié)能,2014,05:45-46.