采煤機(jī)故障診斷決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

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山東科技大學(xué)，山東 泰安 271019

采煤機(jī)故障診斷決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

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山東科技大學(xué)，山東 泰安 271019

AM-500型采煤機(jī)的故障報(bào)警后，故障數(shù)據(jù)通過故障診斷決策支持系統(tǒng)的分析后，及時(shí)顯示機(jī)器隱患之處，從而使技術(shù)工作人員快速做出正確決策，以提高工作面生產(chǎn)效率。

采煤機(jī)；故障報(bào)警；故障診斷決策支持系統(tǒng)

引言

“破、裝、運(yùn)、支、處”是綜采工作面生產(chǎn)的主要工序。采煤機(jī)是綜采生產(chǎn)的核心設(shè)備，可以完成破煤、裝煤兩大工序。因此，采煤機(jī)在規(guī)定條件和時(shí)間內(nèi)無故障完成規(guī)定任務(wù)的能力即采煤機(jī)可靠性的高低，直接反映工作面的效益指標(biāo)。采煤機(jī)故障診斷決策支持系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)監(jiān)控的方式及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備在使用過程中出現(xiàn)的故障后，系統(tǒng)診斷故障并采取相應(yīng)措施、做出正確決策，使故障對(duì)整個(gè)生產(chǎn)的影響限制在最小范圍內(nèi)。

1 軟件部分系統(tǒng)模塊組成

盡管決策支持系統(tǒng)（DSS）在形態(tài)上各色各樣，但它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有一個(gè)基本特征-集成性，本文DSS由五個(gè)主要部件組成：人機(jī)接口、數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識(shí)庫、方法庫。每個(gè)庫又帶有各自的管理系統(tǒng)。由于機(jī)器設(shè)計(jì)及制造、人為使用、運(yùn)作環(huán)境等多因素引發(fā)故障，使得采煤機(jī)故障診斷決策支持系統(tǒng)及各子庫存在信息源多、信息形態(tài)多樣、信息關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn)。圖1為采煤機(jī)故障診斷決策支持系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

2 軟件系統(tǒng)功能分析

圖1 采煤機(jī)故障診斷決策支持系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2.1 數(shù)據(jù)庫：存放供決策所需要的外部和內(nèi)部數(shù)據(jù)，以及運(yùn)行過程中產(chǎn)生的一些中間數(shù)據(jù)。本數(shù)據(jù)庫用于存放圖1中輸出端送來的各傳感器采集到的采煤機(jī)報(bào)警時(shí)的數(shù)據(jù)信息，通過與采煤機(jī)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的對(duì)比，尋找故障差異。

2.2 模型庫：是DSS的核心。本文DSS模型庫基于采煤機(jī)故障樹模型。故障樹是利用圖解的方法將故障進(jìn)行分解，全面表達(dá)其可能波及的范圍，是對(duì)故障和失效在一定條件下的邏輯推理方法。圖2為采煤機(jī)故障樹模型，通過判斷可以確定機(jī)器故障的部位、起因和嚴(yán)重程度，為處理決策提供條件。此外，模型庫還需要系統(tǒng)開發(fā)人員定期采集故障數(shù)據(jù)后對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的添加和完善。

2.3 知識(shí)庫：存放專家提供的采煤機(jī)故障診斷領(lǐng)域知識(shí)，知識(shí)可以以文本、數(shù)據(jù)、圖像等方式來表達(dá)。知識(shí)庫按其涉及的內(nèi)容性質(zhì)分塊進(jìn)行組織，本文DSS包括專家經(jīng)驗(yàn)總結(jié)；以往采煤機(jī)故障處理方案庫；礦山機(jī)電安全管理?xiàng)l例；AM-500型采煤機(jī)使用說明4個(gè)子塊。

2.4 方法庫：DSS通過模糊數(shù)學(xué)方法和灰色系統(tǒng)理論兩種算法以模型庫中模型為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)為對(duì)象，進(jìn)行求解，對(duì)采煤機(jī)的運(yùn)行工況進(jìn)行診斷。例如，采煤機(jī)的軸承出現(xiàn)了裂紋并且齒面有較嚴(yán)重的剝蝕現(xiàn)象，通過診斷可以預(yù)測(cè)機(jī)器是否可以繼續(xù)運(yùn)行和尚能運(yùn)行多久以及以后后果會(huì)如何，以便進(jìn)一步做出合理的決策。

2.5 人機(jī)接口：采用VisualBasic面向?qū)ο罂梢暬Z言完成接口界面，實(shí)現(xiàn)用戶與系統(tǒng)信息的相互交換。并將與故障相關(guān)的信息打印輸出或者瀏覽。

圖2 采煤機(jī)故障樹模型

3 結(jié)語

通過分析，采煤機(jī)故障報(bào)警與診斷決策支持系統(tǒng)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)過程中，能真實(shí)地反映機(jī)器的運(yùn)行狀況，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，效果良好。采用該系統(tǒng)對(duì)采煤機(jī)故障進(jìn)行報(bào)警和診斷，比常規(guī)的按經(jīng)驗(yàn)設(shè)定值進(jìn)行選擇更科學(xué)，更加理性化。總之，系統(tǒng)通過人機(jī)對(duì)話等方式為決策者提供了一個(gè)將知識(shí)性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性和信息處理能力相結(jié)合、定性與定量相結(jié)合的工作環(huán)境，協(xié)助決策者分析問題、探索決策方法，進(jìn)行評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)和選優(yōu)。

采煤機(jī)故障報(bào)警與診斷決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是煤礦機(jī)械管理的重要組成部分。將新技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)中，并按計(jì)劃投入生產(chǎn)是煤炭生產(chǎn)各個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，也是整個(gè)煤礦企業(yè)正常、穩(wěn)定和持續(xù)生產(chǎn)的保證。

[1]孫慶超.礦井設(shè)備故障與技術(shù)決策[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1994,19～25

[2]李昌熙,沈立山,高榮.采煤機(jī)[M].北京: 煤炭工業(yè)出版社,1992,180～205

[3]張寒松,賈瑞清,王廷軍.采煤機(jī)的故障分析與診斷及其發(fā)展趨勢(shì)[J].礦冶,Vol.13.No.2, Jun.2004: 85 ～88

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.061

山東科技大學(xué)科學(xué)研究“春蕾計(jì)劃”項(xiàng)目

張?zhí)铮綎|濟(jì)南人（1981/08出生），碩士研究生，現(xiàn)從事礦業(yè)系統(tǒng)工程方面科研工作。