機(jī)電設(shè)備的系統(tǒng)診斷方法及其應(yīng)用研究

摘要：本文以礦山設(shè)備為例，討論了機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的內(nèi)容，提出了機(jī)電設(shè)備的系統(tǒng)診斷技術(shù)思路，提高機(jī)電設(shè)備的診斷效率，減少因?yàn)樵O(shè)備故障帶來的不便和損失。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)診斷，礦山設(shè)備，

機(jī)電設(shè)備的故障診斷是根據(jù)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的信息來查找其故障源，同時(shí)確定對(duì)應(yīng)的解決方法的一門綜合性的新興學(xué)科，在20世紀(jì)60年代初該學(xué)科初步形成，70、80年代迅速發(fā)展，90年代大規(guī)模使用，該學(xué)科不僅有牢固的理論基礎(chǔ)，還有廣泛的應(yīng)用前景和應(yīng)用背景以及正在繼續(xù)發(fā)展和完善的交叉性工程應(yīng)用。我國(guó)礦山企業(yè)的設(shè)備基本靠國(guó)外進(jìn)口，維修成本較大，所以其故障診斷和維修技術(shù)的重要性就日趨明顯。該技術(shù)可以提前診斷設(shè)備可能出現(xiàn)的故障以及故障可能產(chǎn)生的原因和部位，減少設(shè)備故障，提高設(shè)備使用率同時(shí)減少企業(yè)設(shè)備維修經(jīng)費(fèi)。應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)確保機(jī)電設(shè)備正常高效運(yùn)行，保障生產(chǎn)是機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)診斷方法的主要用途。

1.設(shè)備系統(tǒng)診斷方法原理

機(jī)電設(shè)備是一種復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，是由多個(gè)子系統(tǒng)以及元素組合，但是組合之間的層次具有不確定性，導(dǎo)致相同的機(jī)電設(shè)備在同樣的輸入情況下也很難得到完全相同的輸出。設(shè)備故障是指機(jī)電系統(tǒng)處于共組狀態(tài)劣化，發(fā)生原因是多方面的，在整個(gè)設(shè)備使用的各個(gè)階段都有可能出現(xiàn)設(shè)備故障，一般不是由單個(gè)因素引起的，而是由多個(gè)因素綜合作用的結(jié)果，主要因素如下：

1.1.設(shè)備設(shè)計(jì)的不當(dāng)，例如結(jié)構(gòu)不合理

1.2.機(jī)械制造和裝配的不當(dāng)

1.3.機(jī)電設(shè)備安裝的不正確

1.4.設(shè)備運(yùn)行條件的不當(dāng)

1.5.維修措施的不當(dāng)

1.6.設(shè)備設(shè)施劣化

1.7.設(shè)備操作的不當(dāng)

綜合以上因素，分析處理被診斷設(shè)備所呈現(xiàn)出的各種信息來獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，與設(shè)備各種工作狀態(tài)建立相關(guān)聯(lián)系，從而通過數(shù)據(jù)分析設(shè)備是否正常工作，對(duì)于出現(xiàn)的故障，設(shè)計(jì)合適的維修方案，進(jìn)行故障診修。

2.設(shè)備診斷技術(shù)方法

2.1.故障樹分析方法

故障樹分析方法就是先把最不希望發(fā)生的狀況設(shè)定為分析目標(biāo)，然后分級(jí)找故障發(fā)生的全部原因，一直查到故障機(jī)理和概率分布結(jié)果一致為止，而我們把最不愿意發(fā)生的狀況稱為頂事件，在分析過程中最后一步稱為底事件，這兩者之間的一切事件都稱為中間事件，這些事件用相應(yīng)的符號(hào)表示，再把這些事件聯(lián)結(jié)成樹形圖，這樣的形成的圖被稱為故障樹，使用故障樹可以計(jì)算各個(gè)可行性因素的特征量，分析系統(tǒng)各種發(fā)生故障的原因，對(duì)系統(tǒng)的可靠性和安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，這種方法就稱為故障樹分析方法。

2.2. 數(shù)學(xué)模型識(shí)別法

數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)靜、動(dòng)態(tài)特性的一種重要工具，在診斷故障的系統(tǒng)中，數(shù)學(xué)模型識(shí)別法是通過現(xiàn)代的優(yōu)化方法，以現(xiàn)代控制理論為指導(dǎo)，把系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型作為基礎(chǔ)，計(jì)算系統(tǒng)設(shè)定的估計(jì)值和實(shí)際工作過程中的正常值之間的偏離數(shù)值來判斷系統(tǒng)的故障狀況，但是該方法在一定情況下存在缺陷，例如當(dāng)系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí)，很難得到精確的數(shù)學(xué)模型，而只能通過測(cè)試的方法得到系統(tǒng)的近似數(shù)學(xué)模型，導(dǎo)致較大的誤差。

2.3. 專家系統(tǒng)識(shí)別法

專家系統(tǒng)是一套計(jì)算機(jī)程序，由數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫、上下文、推理機(jī)學(xué)習(xí)系統(tǒng)、征兆提取機(jī)和解釋器組成，可以達(dá)到人類專家的水平來解決特定領(lǐng)域中的困難問題，專家系統(tǒng)有一下幾種分類：旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障和往復(fù)機(jī)械故障三種專家診斷系統(tǒng)，這些在故障診斷領(lǐng)域的應(yīng)用是很有前景的。

2.4. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬生物神經(jīng)機(jī)理，由連接形式簡(jiǎn)單的最初部件即神經(jīng)元，按照一定的結(jié)構(gòu)和規(guī)律組成的系統(tǒng)，一般應(yīng)用于故障診斷、非線性控制等領(lǐng)域，具有快速處理、自組織、自學(xué)習(xí)等特點(diǎn)，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷設(shè)備故障時(shí)，要根據(jù)系統(tǒng)的故障特點(diǎn)和類型選擇恰當(dāng)?shù)纳窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法，然后依據(jù)檢測(cè)的子系統(tǒng)所檢測(cè)到的故障信息，按照診斷系統(tǒng)所選擇的算法來確定設(shè)備的故障原因。

3 .故障診斷技術(shù)的應(yīng)用

礦上機(jī)電設(shè)備的故障診斷具體應(yīng)用在以下的幾個(gè)方面：礦井提升機(jī)的故障診斷、采礦機(jī)的故障診斷、通風(fēng)機(jī)的故障診斷以及高壓異步電動(dòng)機(jī)故障診斷等。

第一，礦井提升機(jī)的故障診斷。礦井提升機(jī)主要用于物質(zhì)和員工的升降，是礦井生產(chǎn)運(yùn)輸過程中的重要機(jī)電設(shè)備，常見的提升機(jī)的設(shè)備故障是松繩，會(huì)對(duì)安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害，針對(duì)此類問題時(shí)，可以采用簡(jiǎn)單可行的松繩監(jiān)測(cè)裝置對(duì)提升機(jī)進(jìn)行故障檢測(cè)，判斷提升機(jī)是否存在潛在的松繩隱患。

第二，采礦機(jī)的故障診斷。采礦機(jī)的故障診斷系統(tǒng)主要包括變頻器的通信設(shè)備、工況故障的檢測(cè)診斷裝置、綜合檢測(cè)診斷的故障設(shè)備，通過采礦機(jī)故障診斷系統(tǒng)，收集采礦機(jī)的運(yùn)行參數(shù)、數(shù)據(jù)，處理分析相關(guān)信息，同時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備運(yùn)行信息進(jìn)行對(duì)照，診斷采礦機(jī)是否存在故障以及故障的發(fā)生部位。

第三，通風(fēng)機(jī)故障診斷。主要是通過檢測(cè)機(jī)來檢測(cè)器故障。

最后，高壓異步電動(dòng)機(jī)故障診斷。較常使用的高壓異步電動(dòng)機(jī)的診斷方法包括：電流高次諧波檢測(cè)、局部放電的檢測(cè)、磁通的檢測(cè)等，而參數(shù)識(shí)別、信號(hào)處理、模式識(shí)別等是高壓電動(dòng)機(jī)故障特征提取的常用方法。

4. 總結(jié)：

機(jī)電設(shè)備的故障診斷技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，涉及多個(gè)學(xué)科，綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)，該技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展起步的較晚，在礦山設(shè)備中使用較多，可以為維修人員提供有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)解決，以達(dá)到安全生產(chǎn)和延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命的目的，從而為礦山的安全穩(wěn)定生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)高效益提供保障，通過礦山機(jī)電設(shè)備故障技術(shù)，可以降低開采工程的難度，同時(shí)可以保障施工人員的人生安全，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，從而促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在實(shí)際生活中，要靈活運(yùn)用各種診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化減少企業(yè)損失，及時(shí)有效的排除安全隱患和解決設(shè)備故障，保障設(shè)備的高效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐廷吉.礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)探議[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2013，03：105-106.

[2] 薄秀英.礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)分析探討[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013，S1：138-139.

[3] 安啟強(qiáng).礦山機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究[J].科技風(fēng)，2012，04：113.

[4] 王元生. 機(jī)電設(shè)備的系統(tǒng)診斷方法及其應(yīng)用研究[D].武漢理工大學(xué)，2004.

[5] 任越. 機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)診斷方法原理分析[J]. 科技致富向?qū)В?012，29：404+432.

[6] 薛光輝，吳淼.機(jī)電設(shè)備故障診斷方法研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].煤炭工程，2010，05：103-105.