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      連續(xù)采煤機(jī)裝載系統(tǒng)故障診斷的專家系統(tǒng)

      2018-06-01 06:55:37閆建軍
      機(jī)械管理開發(fā) 2018年5期
      關(guān)鍵詞:減速器采煤機(jī)故障診斷

      閆建軍

      (山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)申南凹焦煤有限公司, 山西 臨汾 042105)

      引言

      圖1 某場連續(xù)采煤機(jī)裝載系統(tǒng)示意圖

      連續(xù)采煤機(jī)中的裝載裝置對于采煤機(jī)的正常工作運行起到了重要作用[1]。本文主要對連續(xù)采煤機(jī)中裝載系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障及其具體的診斷方法進(jìn)行詳細(xì)分析,通過采用BP的相關(guān)技術(shù)以及具體的實踐方法,并以VC++6.0作為相應(yīng)的變成平臺來進(jìn)行人機(jī)交換界面的具體操作,將SQL2000作為數(shù)據(jù)庫,從而建立起專業(yè)的故障分析專家系統(tǒng)。

      1 連續(xù)采煤機(jī)的故障及其診斷

      1.1 連續(xù)采煤機(jī)可能出現(xiàn)的故障

      如圖1所示是某場的連續(xù)采煤機(jī)裝載系統(tǒng),圖中的M1至M11所對應(yīng)的分別為其裝載系統(tǒng)的具體部位[2],連續(xù)采煤機(jī)中裝載系統(tǒng)所出現(xiàn)的具體故障主要體現(xiàn)在:轉(zhuǎn)速過慢(X1)、轉(zhuǎn)動速度時快時慢(X2)、工作時震動幅度較大導(dǎo)致噪音較大(X3)、工作時異常發(fā)熱(X4)、轉(zhuǎn)動過慢(X5)、輸送機(jī)轉(zhuǎn)動異常(X6)、減速器的轉(zhuǎn)動快慢不均(X7)、減速器在震動時噪音過大(X8)、減速器工作時異常散熱(X9)、電動機(jī)工作時有噪音(X10)、轉(zhuǎn)動不均(X11)、電動機(jī)過熱(X12)。

      1.2 造成故障的主要原因

      經(jīng)分析,造成故障的原因有:電壓與額定電壓不符(Y1)、內(nèi)部線圈短路(Y2)、離合器不牢固(Y3)、軸出現(xiàn)變形(Y4)、齒輪存在磨損現(xiàn)象(Y5)、軸承出現(xiàn)故障(Y6)、軸承不夠潤滑(Y7)、錐齒輪存在異常磨損現(xiàn)象(Y8)、齒輪零件的磨損破舊(Y9—Y11)、軸減速器的軸承年久失修(Y12—Y14)[3]。減速器運轉(zhuǎn)不夠潤滑(Y15)、減速器的螺絲沒有固定(Y16)、電螺機(jī)的螺絲沒有牢固(Y17)、電機(jī)缺少一定的潤滑(Y18)、電機(jī)數(shù)值超過負(fù)荷(Y19)、電機(jī)內(nèi)部的軸承出現(xiàn)產(chǎn)生壓痕和表面脫落等不同方面的損壞(Y20)。

      1.3 檢測出現(xiàn)故障的方法

      連續(xù)采煤機(jī)內(nèi)部裝載機(jī)構(gòu)出現(xiàn)的問題主要是通過傳感器進(jìn)行獲取和傳輸?shù)?,進(jìn)行裝載機(jī)構(gòu)檢測主要分為11個測試環(huán)節(jié),專業(yè)的技術(shù)工作人員首先將傳感器模擬的電信號輸出進(jìn)行提前處理,從而將單片機(jī)上的AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行專業(yè)的數(shù)據(jù)采集,使得專家系統(tǒng)能夠更加方便地獲取檢驗的具體數(shù)據(jù),最后將專家系統(tǒng)得出連續(xù)采煤機(jī)中裝載系統(tǒng)所出現(xiàn)的具體問題并進(jìn)行合理修復(fù)[4]。在連接星輪的軸承、轉(zhuǎn)動軸承座、電機(jī)軸承座以及減速器進(jìn)行速度傳感器的具體安裝,由M2負(fù)責(zé)X2以及X3的測試、由M5負(fù)責(zé)X6以及X3的測試、由M10負(fù)責(zé)X10以及X11的測試、由M6、M7、M8負(fù)責(zé)X7以及X8的具體裝置測試。與此同時,專業(yè)技術(shù)人員還需在兩個星輪的連接處以及減速外殼等分別設(shè)置對應(yīng)的傳感器,并進(jìn)行上述相對應(yīng)的具體測試。

      2 連續(xù)采煤機(jī)故障診斷模型

      通過故障征兆的個數(shù)與故障的個數(shù)可形成一個由2個子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的一個復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1是由輸入層的6個神經(jīng)元(n=6)、隱藏層的10 個神經(jīng)元(j=1、2、...、10)和輸出層的 8 個神經(jīng)元(k=1、2、...、8)構(gòu)成的 3 層 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),負(fù)責(zé)星輪部分的故障。子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2是由輸入層的6個神經(jīng)元(n=6)、隱藏層的 10 個神經(jīng)元(j=1、2、...、10)和輸入層的 12 個神經(jīng)元(k=1、2、...、12)構(gòu)成的 3 層 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),負(fù)責(zé)電動機(jī)和減速器的故障。

      首先得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層到隱藏層的凈輸入值n1j為:

      式中:ωij為輸入層到輸出層權(quán)值;Xi為輸入故障值;θ1j為輸入層到輸出層閾值。

      將凈輸入值n1j代入到sigmoid的函數(shù)中,得到具體的隱藏層值:

      式中:λ為sigmoid函數(shù)的速度系數(shù),在實際的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中常取1。

      則隱藏層到輸入層凈值為:

      式中:vik為隱藏層到輸出層權(quán)值;θ2k為隱藏層到輸出層閾值。

      最后得到輸出值:

      在經(jīng)過上述的具體表達(dá)后,專業(yè)的技術(shù)人員便可以通過BD神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來完成循環(huán)系統(tǒng),從而更為完善地構(gòu)成連續(xù)采煤機(jī)專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫,并形成專家系統(tǒng),專業(yè)的技術(shù)人員也可以通過專家系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫對連續(xù)采煤機(jī)中裝載系統(tǒng)所出現(xiàn)的問題進(jìn)行合理且精準(zhǔn)的排查修復(fù)。

      3 專家系統(tǒng)VC實現(xiàn)

      3.1 診斷概述

      專家系統(tǒng)主要是包含有兩個子網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障的診斷與排查,主要包括不同環(huán)節(jié)所出現(xiàn)的故障。首先是星輪部分所存在的故障,其次是電動機(jī)以及減速器所出現(xiàn)的故障。在此過程中進(jìn)行專業(yè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí),有效克服以往故障診斷需要通過采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性以及模仿性來完成的模式,在具體過程中,只建立一個網(wǎng)絡(luò),會對所診斷的轉(zhuǎn)載系統(tǒng)的對象以及結(jié)構(gòu)的具體表達(dá)進(jìn)行遺漏,使其不能適應(yīng)具體連接值的體現(xiàn),導(dǎo)致數(shù)值的不規(guī)律的增加。與此同時,進(jìn)行樣本學(xué)習(xí)的組合也有了一定程度上的增加,更為龐大的診斷為整個專家系統(tǒng)的診斷工作提供了一定的難度。但是,以VC++6.0作為主要的編程平臺,可以通過編程平臺來對人機(jī)交互式畫面進(jìn)行制作,從而通過數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行圖表以及故障歷史表的保存。在專家系統(tǒng)的內(nèi)部嵌入Matlab6.5,便可通過其完善且專業(yè)的圖像功能與上述提及的而混合編程分別對子神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理有效的仿真。

      3.2 具體案例

      連續(xù)采煤機(jī)的裝載系統(tǒng)在進(jìn)入專家系統(tǒng)后,可以從專家系統(tǒng)的主頁面進(jìn)入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)界面中,并得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本中的訓(xùn)練數(shù)據(jù),利用專業(yè)的算法制成樣本數(shù)據(jù),最終進(jìn)入數(shù)據(jù)庫,形成知識庫。在進(jìn)入到專家系統(tǒng)后可以進(jìn)入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷界面,然后在進(jìn)入故障診斷界面,對采煤機(jī)中的運載裝置所出現(xiàn)的問題進(jìn)行合理修復(fù),并通過串口將所要檢驗的故障體現(xiàn)出來,以便開始進(jìn)行具體的專家診斷。在此過程中,專家系統(tǒng)可以依靠數(shù)據(jù)庫中的主要內(nèi)容對連續(xù)采煤機(jī)中的運載裝置所存在的問題進(jìn)行專業(yè)的檢測以及修復(fù)。

      4 結(jié)論

      利用專家系統(tǒng)和專業(yè)數(shù)據(jù)庫對裝載系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)節(jié)診斷,不僅可以節(jié)省對裝載系統(tǒng)的維修時間,而且可在一定程度上提升連續(xù)采煤機(jī)的工作效率。可見裝載系統(tǒng)及其故障診斷專家系統(tǒng)對連續(xù)采煤機(jī)的重要性。

      [1] 張衛(wèi)亮,李飛舟.狀態(tài)監(jiān)測裝載機(jī)液壓故障診斷專家系統(tǒng)的研究[J].機(jī)床與液壓,2017,45(1):167-172.

      [2] 劉志海,張榮華,楊凱迪,等.基于模糊專家系統(tǒng)的采煤機(jī)故障診斷研究[J].煤炭技術(shù),2017(1):227-229.

      [3] 渠通.采煤機(jī)常見故障的分析和故障診斷的基本方法研究[J].機(jī)械管理開發(fā),2017,32(7):61-62.

      [4] 張杰.連續(xù)采煤機(jī)電氣故障分析與防治[J].能源與節(jié)能,2017(4):54-55.

      [5] 肖峰.JOY 12CM15-10D直流牽引連續(xù)采煤機(jī)電控系統(tǒng)國產(chǎn)化改造[J].煤礦機(jī)械,2017,38(8):103-106.

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