礦井提升機智能故障診斷系統

摘 要:提升機在采礦行業應用非常廣泛，是企業生產和經濟發展的物質技術基礎，處于重要地位，其運轉效益與企業的經濟效益密切相關。本文對提升機離線式輔助診斷方法和在線式監控與診斷方法進行了研究。

關鍵詞:提升機 故障 故障診斷系統

中圖分類號:TP277文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0073-01

礦井提升系統是礦井生產中極其重要的環節，它的正常運行與否直接影響到礦井的產量。然而提升設備在使用過程中可能會出現異?；蛘吖收?。正常狀態時，設備可以照常運行;發生異常后，說明運行狀況已經惡化，應引起檢修人員的注意，監視狀態的發展;一旦發生到故障狀態，若得不到及時的處理，就可能引起重大事故的發生，甚至造成人員傷亡。故障后，如果不能很快地診斷排除故障，就會影響生產，帶來巨大的經濟損失。因此迫切需要為提升系統建立相應的故障監控與診斷系統。

1 提升機故障診斷系統

故障監控和診斷技術能夠找出并消除生產系統中的事故隱患，而且能及時發現機器的故障，并預防設備惡性事故的發生，從而避免巨大的經濟損失。應用故障監控和診斷技術，可以改革目前的設備維修制度——定期檢修，實現現代化維修技術——預知維修。這樣，不僅節約了大量的維修費用，而且出于減少了許多不必要的維修時間，從而大大增加機器設備正常運行的時間，大幅度地提高生產率，產大巨大的經濟效益。因此，故障監控和診斷已是現代工業的重要組成部分。

當前故障檢測與診斷技術一個重要的研究特征，就是與具體工程技術領域的結合比以往更加緊密，更注重解決實際應用問題，從而切實為保證工程系統的安全性與可靠件服務。對于實際的工程系統，故障診斷技術基本上有的大用途。其一是用于構成離線式的“計算機輔助決策支持系統”，即利用故障診斷系統來幫助快速發現系統的故障，制定更加合理有效的系統維修方案，找出系統的薄弱環節，最終提高系統的可靠性和生產效益。其二是用于構成實時狀態監視系統，進而實現向性能的自動控制系統。在這類應用中，故障診斷系統通常以有線分式運行，它連續地實時監視整個系統的測量參數，基于適當的在線故障檢測與診斷算法給出系統的故障信息，包括故障報警信息、故障位置信息和故障程度信息等等。采用先進的控制系統設計方法，可以使控制系統具有自動利用這些故障信息、根據系統運行的不同故障工況自動調整控制方案的能力，其目標是保證系統運行在安全狀態。

一個實際的故障檢測與診斷系統(簡稱FDD系統)所需要的故障診斷方案，是由診斷對象的性質以及對FDD系統的功能要求決定的。提升機故障診斷系統首先要求能對各種常見的故障和歷史上曾經發生過的故障做出準確的診斷，并能給出故障處理的建議方案，而且對于以前沒有出現過的故障、但實際上可能存在的故障也要具有一定的處理能力。對于提升機系統，由于故障現象形形色色，故障原因也多種多樣，尤其是許多故障現象只能憑操作人員的語言描述，可實時利用的傳感器信號較少，所以建立故障的解析模型將面臨諸多困難。綜合考慮各方而實際情況，基于多種人工智能技術的故障診斷方法建立提升機故障診斷系統是比較適宜的。

2 提升機離線式輔助診斷方法

故障樹分析是用于大型復雜系統可靠性、安全性分析以及故障診斷的一個有力工具。故障樹方法基本上是將系統級的故障現象(稱為頂事件)與最基本的故障原因(稱為底事件)之間的內在關系表示成樹形的網絡闖，各層事件之間通過“與”、“或”、“非”、“異或”等邏輯運算關系相關聯?；诠收蠘淠Ｐ?，可以對系統進行定性和定量的分析，故障診斷則是一個從觀測到的頂層故障現象出發，逐步向下演繹，最終找出對應的底層故障原因的過程。故障樹方法涉及的關鍵問題有兩個:如何建立故障樹？如何處理故障樹？

在提升機的FDD系統中，將故障樹方法作為故障診斷的一種基木方法的重要依據在于，提升系統的原始設計資料中已提供了一些主要故障現象的故障樹診斷方法，并且經過長期的實際應用，這些診斷方法的準確性和可靠性已得到充分的證明。對于FDD系統的開發來說，這部分故障診斷知識具有很高的利用價值。因此，由原始技術資料提供的故障樹診斷法被用作整個FDD系統的一種基本故障診斷方法，同時考慮到這部分故障樹診斷知識僅僅覆蓋了有限的故障現象，所以在系統外發過程中對診斷對象進一步作了故障機理分析，建立了一部分附加的故障樹診斷模型，從而擴展了整個系統的故障樹診斷知識。

在FDD系統開發中，對有關的故障診斷樹采用了適當的結構化描述方法，從而將其轉化成計算機數據結構的形式，并對故障診斷樹中的各個節點進行“對象”編程處理，設計了故障診斷樹“適時展開”的方案，從而使該FDD系統能夠根據系統級的故障現象及當前的運行工況依次逐級向下展開有關的節點和樹枝，直到最終找出底層的故障原因和處理對策。

此外，提升機離線式輔助診斷方法還可以采用專家系統方法。專家系統是人工智能技術的—個重要組成部分。在故障診斷專家系統中，故障診斷知識可以來用多種不同的方式來組織、存儲、檢索。例如，可以將知識表示成“字典”的格式。此時專家系統的“推理機”則采用字典檢索方法。也可以采用語義方式來表示故障診斷知識。對于提升機的FDD系統，基于故障樹的診斷功能不足以適應所有的實際可能的情況，所以系統設計過程中實際調查了許多礦的主、副井提升機操作人員的經驗，獲得了很多個其他故障現象和多種故障原因及相應的故障處理方案，形成了較為豐富的故障診斷知識。專家系統方法的引入顯著地增強了FDD系統的處理能力和實用性，使FDD系統不但能夠處理提升機系統原始技術資料所提供的幾種基本故障，而且對以前曾經發生過的各種故障都具備了診斷能力。

3 提升機在線式監控與診斷方法

故障診斷就是一個多源信息融合過程，故障診斷的信息不但來自于傳感器就地測量數據，還包括某些知識、某些中間結果，這些信息可能相同、相似或不同。此外，故障診斷中來自感器的信息是最原始信息，利用這些信息可提出一些有關系統故障的特征，然后由故障特征及系統的知識，進行更詳細的診斷，判斷系統是否有故障及故障源的性質。信息是故障診斷的源泉、按信息的小同來源劃分為原始俏息、一次信息和二次信息。

提升機由機械設備、液壓制動裝置和電氣控制系統3部分構成，根據提升機工藝和運行特點，常見的故障源有100多種，由此產生的故障征兆有高低壓跳間、緊急停車、不能啟動、超速、欠速、系統振蕩、安全回路斷開等，故障征兆與故障源存在對應關系。因此，故障診斷實際上就是根據測量所獲得某些故障表征，以及系統故障源與故障表征之間的映射關系，找出系統故障源的過程。

參考文獻

[1]鐘秉林，黃仁主編.機械故障診斷學[M].機械工業出版社，1997.

[2]王新，王志珍.基于信息融合技術的提升機控制系統故障診斷方法的研究[J]. 煤礦機電，2007(02).