煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

摘 要：在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)不斷發(fā)展的過程中，人們對(duì)煤炭資源的需求量也在不斷的增加，這在一定程度上推動(dòng)了煤礦企業(yè)的發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)不斷現(xiàn)代化和自動(dòng)化的背景下，煤礦的機(jī)電設(shè)備在煤炭的生產(chǎn)中所起的作用越來(lái)越明顯。但是，隨著煤礦生產(chǎn)機(jī)械化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，機(jī)械設(shè)備事故經(jīng)常發(fā)生，這一問題給企業(yè)的安全生產(chǎn)帶來(lái)了非常大的影響。因此，應(yīng)該加強(qiáng)煤礦企業(yè)機(jī)電設(shè)備的健康管理。本文首先對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)的概念和應(yīng)用的意義進(jìn)行了闡述，在此基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)中的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)分別是煤礦機(jī)電設(shè)備點(diǎn)檢制度和基于點(diǎn)檢數(shù)據(jù)的趨勢(shì)預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電設(shè)備;健康管理系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)代化的水平也在不斷的提高。煤炭企業(yè)的規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大，并且在煤炭企業(yè)的生產(chǎn)中已經(jīng)形成了機(jī)械化的生產(chǎn)模式。煤炭企業(yè)機(jī)械化水平和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，使得煤炭企業(yè)的生產(chǎn)效率也在不斷的提高，在發(fā)展的過程中，設(shè)備的使用、管理和維修也存在一定的問題[1]。在煤礦企業(yè)中，機(jī)電設(shè)備事故經(jīng)常發(fā)生，這在一定程度上給煤礦企業(yè)的生產(chǎn)帶來(lái)了很大的影響，所以應(yīng)該加大對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理的力度，降低設(shè)備發(fā)生故障的概率，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，是我們現(xiàn)階段必須要做的事。

1 煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)概念及應(yīng)用意義

煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及現(xiàn)代維護(hù)理論為基礎(chǔ)，通過結(jié)合對(duì)電子商務(wù)的分布性、在線性、服務(wù)性的利用，借助來(lái)自 WEB 技術(shù)的支持，使得設(shè)備維護(hù)更加的智能化、網(wǎng)絡(luò)化及遠(yuǎn)程化，通過相關(guān)資源的整合維護(hù)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理的一種智能化服務(wù)管理系統(tǒng)[2]。

煤礦企業(yè)對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)應(yīng)用意義一般表現(xiàn)為三個(gè)方面：1）煤礦企業(yè)平穩(wěn)運(yùn)行的前提條件是能夠進(jìn)行安全的生產(chǎn)，通過對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)的應(yīng)用，可以有效提升煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理工作的質(zhì)量，從而有效避免了因煤礦機(jī)電設(shè)備故障問題而導(dǎo)致生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。2）當(dāng)下的很多煤礦企業(yè)在進(jìn)行相關(guān)的機(jī)械化生產(chǎn)時(shí)仍是以人員動(dòng)手操作為主，通過對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)，降低機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障的概率，從而保證了操作人員的權(quán)益與生命安全。3）機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行與煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效益息息相關(guān)，若煤礦機(jī)電設(shè)備缺乏必要的保養(yǎng)與維護(hù)，則會(huì)使煤礦機(jī)電設(shè)備的故障發(fā)生率大大增加，從而影響煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率，進(jìn)而對(duì)煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成不利的影響，而通過對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備健康管理系統(tǒng)的應(yīng)用，可有效避免上述問題的發(fā)生，從而提升煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備的點(diǎn)檢制度

在煤礦機(jī)電設(shè)備的健康管理體系中，煤礦機(jī)電設(shè)備的點(diǎn)檢制度屬于較關(guān)鍵的技術(shù)，其有效的為煤礦機(jī)電設(shè)備的健康趨勢(shì)預(yù)測(cè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.1 點(diǎn)檢制度含義

點(diǎn)檢制度指的是對(duì)機(jī)電設(shè)備各關(guān)鍵部件按一定周期和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，確定其是否運(yùn)行正常，若機(jī)電設(shè)備部件運(yùn)行出現(xiàn)異?；蚬收?，及時(shí)采取相應(yīng)解決措施進(jìn)行檢修維護(hù)，從而確保機(jī)電設(shè)備各關(guān)鍵部件能夠正常運(yùn)行的一種機(jī)電設(shè)備管理辦法。點(diǎn)檢制度既是檢查機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行與否的方式，又是一種制度和管理方法。

機(jī)電設(shè)備的點(diǎn)檢制度通常依據(jù)相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)，對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行定標(biāo)準(zhǔn)、定點(diǎn)、定人、定方法、定量、定流程等方式進(jìn)行檢測(cè)和記錄，并通過對(duì)檢測(cè)和記錄結(jié)果進(jìn)行分析，已達(dá)到對(duì)所測(cè)設(shè)備進(jìn)行量化評(píng)價(jià)的目的[3]。煤礦企業(yè)通過推行機(jī)電設(shè)備的點(diǎn)檢制度可有效避免 “欠維修”和“過維修”問題，并對(duì)減少機(jī)電設(shè)備故障發(fā)生率、提高機(jī)電設(shè)備安全操作性、降低機(jī)電設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用等方面具有積極的作用。

2.2 點(diǎn)檢制度的組成

煤礦機(jī)電設(shè)備的點(diǎn)檢制度主要由點(diǎn)檢位置的選擇、點(diǎn)檢參數(shù)的選擇和點(diǎn)檢周期的確定三部分組成。第一，在點(diǎn)檢位置的選擇方面，應(yīng)依據(jù)所測(cè)機(jī)電設(shè)備自身特點(diǎn)，對(duì)所檢測(cè)位置進(jìn)行科學(xué)合理選擇，通常將設(shè)備的關(guān)鍵部件和劣化部位作為點(diǎn)檢選擇位置，并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記，以確保檢測(cè)位置正確。第二，在點(diǎn)檢參數(shù)的選擇方面，通常以采集機(jī)電設(shè)備的溫度、聲音和振動(dòng)三個(gè)重要數(shù)據(jù)作為點(diǎn)檢參數(shù)。溫度在機(jī)電設(shè)備點(diǎn)檢制度中具有不可代替的地位，通常可通過接觸式或非接觸式方法進(jìn)行溫度測(cè)試。 機(jī)電設(shè)備振動(dòng)是評(píng)價(jià)其性能的重要指標(biāo)，通常以振幅、頻率和相位三個(gè)參數(shù)指標(biāo)對(duì)機(jī)電設(shè)備振動(dòng)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。第三，在確定點(diǎn)檢周期方面，主要從確保機(jī)電設(shè)備操作的安全性和機(jī)電設(shè)備維護(hù)費(fèi)用最小化兩方面進(jìn)行考慮。在確保機(jī)電設(shè)備操作的安全性方面，為確保機(jī)電設(shè)備的正常安全運(yùn)行，通常規(guī)定機(jī)電設(shè)備維護(hù)檢修周期一般要低于機(jī)電設(shè)備內(nèi)潛在故障發(fā)展為功能故障所需周期。

在機(jī)電設(shè)備維護(hù)費(fèi)用最小化方面，由于機(jī)電設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)檢修費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于機(jī)電設(shè)備功能性維護(hù)檢修費(fèi)用，因此，通過以機(jī)電設(shè)備維護(hù)檢修費(fèi)用最小為原則進(jìn)行點(diǎn)檢的檢測(cè)周期確定。

3 基于點(diǎn)檢數(shù)據(jù)的趨勢(shì)預(yù)測(cè)

3.1 最小二乘支持向量機(jī)（LS-SVM）

支持向量機(jī)（SVM）最早由Cortes在上世紀(jì)九十年代末提出的，基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論，解決非線性、高位模式識(shí)別和小樣本等實(shí)際問題的一種計(jì)算方法。該方法有效的解決了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中欠學(xué)習(xí)與過學(xué)習(xí)、收斂速度慢、訓(xùn)練過程中樣本不足以及局部極點(diǎn)小等問題，并且成功地應(yīng)用于分類、函數(shù)逼近和時(shí)間序列預(yù)測(cè)等方面。

最小二乘支持向量機(jī)（LS-SVM）在支持向量機(jī)基礎(chǔ)上，通過將不等式約束改進(jìn)為等式約束，并把損失函數(shù)、誤差平方認(rèn)定為訓(xùn)練集的經(jīng)驗(yàn)損失，從而使解二次規(guī)劃問題轉(zhuǎn)換為求解線性方程組問題，進(jìn)而有效的提高了問題解決的速度和精確性。該方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能在較短的時(shí)間內(nèi)解決規(guī)模較大的計(jì)算問題。

3.2 預(yù)測(cè)模型的建立

采用機(jī)電設(shè)備點(diǎn)檢過程中所得的數(shù)據(jù)序列對(duì)其未來(lái)走勢(shì)做出相應(yīng)預(yù)測(cè)，以驗(yàn)證最小二乘支持向量機(jī)方法是否可行或有效。通過選取大柳塔煤礦921膠帶輸送機(jī)高速軸非驅(qū)動(dòng)端溫度為點(diǎn)檢參數(shù)進(jìn)行研究，并建立預(yù)測(cè)模型。并通過采用預(yù)處理方法，提高了所建模型的精確度。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，有效防止了數(shù)據(jù)范圍較小的屬性被數(shù)據(jù)范圍較大的屬性控制，有效解決了計(jì)算過程中的困難問題。 最終通過將預(yù)測(cè)值與真實(shí)值比較發(fā)現(xiàn)，預(yù)測(cè)值與真實(shí)值間誤差小，走勢(shì)趨勢(shì)相近。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著科技水平不斷發(fā)展，煤礦機(jī)械化生產(chǎn)發(fā)展迅速，這就對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備安全生產(chǎn)提出了更高要求。通過加強(qiáng)煤礦機(jī)電設(shè)備的健康管理，可有效的加強(qiáng)了設(shè)備維護(hù)力度，降低了設(shè)備維護(hù)實(shí)際工作量，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電設(shè)備維護(hù)工作效率高、成本低等目標(biāo)，并且有效的提高了機(jī)電設(shè)備的實(shí)際使用率，從而增加了煤礦企業(yè)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

杜銀吉（1974-），男，江蘇省邳州市，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)，工程師，機(jī)電專業(yè)方向。