帶式輸送機故障分析及安全診斷系統(tǒng)的設(shè)計研究

張麗娟

（山西省大同市同煤集團四臺礦質(zhì)管科，山西 大同037003）

引言

帶式輸送機是煤礦中主要的運輸設(shè)備，被廣泛應用于煤炭運輸?shù)墓ぷ髦?，具有運量大、運距長、可連續(xù)運輸、便于自動控制、環(huán)境適應性強等優(yōu)點，但由于設(shè)備老舊、工人缺乏安全防護意識、監(jiān)控檢測手段存在問題等原因容易導致帶式輸送機發(fā)生事故。在現(xiàn)有情況下經(jīng)常出現(xiàn)無法有效處理和排查帶式輸送機發(fā)生的故障[1]。因此，研究設(shè)計并應用智能化的帶式輸送機故障診斷系統(tǒng)至關(guān)重要。

1 帶式輸送機故障分析

帶式輸送機通過皮帶將煤炭長距離輸送，需要帶式輸送機擁有較大的張力與較快的運行速度，并且?guī)捷斔蜋C設(shè)備中含有較多的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，這些構(gòu)造使得帶式輸送機極易發(fā)生故障，帶式輸送機常見的故障如圖1所示。

圖1 帶式輸送機常見故障

2 帶式輸送機安全診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計

帶式輸送機的故障診斷系統(tǒng)主要有基于規(guī)則的專家系統(tǒng)診斷方法[2]、基于故障樹的診斷方法[3]、基于神經(jīng)網(wǎng)絡的診斷方式和基于模型的故障診斷方式[4]。專家系統(tǒng)是使用人類專家的經(jīng)驗和知識對帶式輸送機的故障進行分析診斷的計算機程序，在其他領(lǐng)域使用十分廣泛，能夠替代人類專家對故障進行處理，可節(jié)約人力資源，并且能夠在剛出現(xiàn)故障時就對故障進行處理，節(jié)約處理故障的時間，提高工作效率，避免因為人工排查故障可能發(fā)生的安全事故。煤礦中帶式輸送機的使用環(huán)境、工作參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點都存在差異，因此發(fā)生的故障也各有特點，表現(xiàn)出的數(shù)據(jù)不一定是相同或者類似的，所以要構(gòu)建帶式輸送機專家系統(tǒng)首先要對帶式輸送機的故障進行分析研究，要基于前人進行的大量調(diào)研數(shù)據(jù)，建立完善的故障信息數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建知識庫，最終形成故障診斷專家系統(tǒng)。一個完善的專家系統(tǒng)的核心部件包括：自學習模塊、解釋機、推理機、知識庫、動態(tài)識別數(shù)據(jù)庫、管理模塊等，人機交互界面負責將機器語言與人類語言進行相互轉(zhuǎn)換，自學習模塊將數(shù)據(jù)存儲在知識庫，推理機從動態(tài)數(shù)據(jù)庫與知識庫中的信息推理出故障信息顯示在人機交互界面上，動態(tài)數(shù)據(jù)通過解釋機表訴在人機交互界面上，各個模塊共同構(gòu)建了完善的專家系統(tǒng)對帶式輸送機故障進行診斷。本文建立的帶式輸送機安全診斷專家系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 專家系統(tǒng)理想結(jié)構(gòu)圖

3 帶式輸送機安全診斷系統(tǒng)的構(gòu)成

構(gòu)建專家系統(tǒng)的步驟：構(gòu)建知識庫→完成原型機的建立與完善→完善知識庫。專家系統(tǒng)的建立是一個不斷重復、慢慢擴充的過程。

構(gòu)建專家系統(tǒng)對帶式輸送機的故障進行分析診斷不僅需要完善的知識庫，也需要對帶式輸送機進行改造，通過速度傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器、堆煤傳感器、張緊力傳感器對帶式輸送機的運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，將檢測的數(shù)據(jù)輸入到專家系統(tǒng)中，緊急開關(guān)主要是為應對突發(fā)情況，防止發(fā)生安全事故，本文構(gòu)造的帶式輸送機監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成如表1所示。

4 帶式輸送機安全診斷系統(tǒng)軟件的設(shè)計

表1 帶式輸送機監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成

在專家系統(tǒng)軟件運行的流程中首先將故障信息輸入到診斷系統(tǒng)中，系統(tǒng)從輸入信息中提取出故障信息的主要特征參量，將獲取的特征參量信息導入知識庫中與數(shù)據(jù)庫中信息做出比對，如果沒有查詢到對應信息則將該信息添加到數(shù)據(jù)庫中；如果查詢到對應規(guī)程，對比閾值與特征參量，若以數(shù)據(jù)沒有超出閾值，表明帶式輸送機運行正常；如果超出閾值，首先將輸入?yún)?shù)信息作為診斷程序的輸入信息，系統(tǒng)輸出判斷結(jié)果調(diào)動技術(shù)人員進行服務處理故障，如果故障與診斷系統(tǒng)輸出的結(jié)果不相同則需要修改系統(tǒng)的診斷規(guī)則，將診斷結(jié)果反饋給工作人員，并且將結(jié)果添加到規(guī)則庫中，增加故障診斷能力；或者當數(shù)據(jù)超出閾值時，診斷系統(tǒng)查找是否有相同案例，如果有則檢查案例是否一致，如果一致則直接保存診斷結(jié)果，輸出結(jié)果派遣維修人員處理故障，在整個查詢案例的過程中都可以將此次故障案例添加到案例庫中。本文設(shè)計的帶式輸送機安全診斷系統(tǒng)軟件運行流程如圖3所示。

圖3 專家系統(tǒng)軟件運行流程

5 結(jié)論

1）帶式輸送機安全診斷系統(tǒng)能夠監(jiān)測帶式輸送機運行數(shù)據(jù)，當帶式輸送機發(fā)生故障時能夠及時報警，保障生產(chǎn)安全。

2）該帶式輸送機安全診斷系統(tǒng)的作用與人類專家類似，當發(fā)生故障時通過比對自身數(shù)據(jù)庫分析故障發(fā)生原因，還能通過學習豐富自身數(shù)據(jù)庫，提升對故障的識別能力。