帶式輸送機(jī)故障分析及安全診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

張麗娟

（山西省大同市同煤集團(tuán)四臺(tái)礦質(zhì)管科，山西 大同037003）

引言

帶式輸送機(jī)是煤礦中主要的運(yùn)輸設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于煤炭運(yùn)輸?shù)墓ぷ髦校哂羞\(yùn)量大、運(yùn)距長(zhǎng)、可連續(xù)運(yùn)輸、便于自動(dòng)控制、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但由于設(shè)備老舊、工人缺乏安全防護(hù)意識(shí)、監(jiān)控檢測(cè)手段存在問(wèn)題等原因容易導(dǎo)致帶式輸送機(jī)發(fā)生事故。在現(xiàn)有情況下經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)法有效處理和排查帶式輸送機(jī)發(fā)生的故障[1]。因此，研究設(shè)計(jì)并應(yīng)用智能化的帶式輸送機(jī)故障診斷系統(tǒng)至關(guān)重要。

1 帶式輸送機(jī)故障分析

帶式輸送機(jī)通過(guò)皮帶將煤炭長(zhǎng)距離輸送，需要帶式輸送機(jī)擁有較大的張力與較快的運(yùn)行速度，并且?guī)捷斔蜋C(jī)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(jī)極易發(fā)生故障，帶式輸送機(jī)常見(jiàn)的故障如圖1所示。

圖1 帶式輸送機(jī)常見(jiàn)故障

2 帶式輸送機(jī)安全診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

帶式輸送機(jī)的故障診斷系統(tǒng)主要有基于規(guī)則的專(zhuān)家系統(tǒng)診斷方法[2]、基于故障樹(shù)的診斷方法[3]、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方式和基于模型的故障診斷方式[4]。專(zhuān)家系統(tǒng)是使用人類(lèi)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)對(duì)帶式輸送機(jī)的故障進(jìn)行分析診斷的計(jì)算機(jī)程序，在其他領(lǐng)域使用十分廣泛，能夠替代人類(lèi)專(zhuān)家對(duì)故障進(jìn)行處理，可節(jié)約人力資源，并且能夠在剛出現(xiàn)故障時(shí)就對(duì)故障進(jìn)行處理，節(jié)約處理故障的時(shí)間，提高工作效率，避免因?yàn)槿斯づ挪楣收峡赡馨l(fā)生的安全事故。煤礦中帶式輸送機(jī)的使用環(huán)境、工作參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都存在差異，因此發(fā)生的故障也各有特點(diǎn)，表現(xiàn)出的數(shù)據(jù)不一定是相同或者類(lèi)似的，所以要構(gòu)建帶式輸送機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)首先要對(duì)帶式輸送機(jī)的故障進(jìn)行分析研究，要基于前人進(jìn)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(kù)，構(gòu)建知識(shí)庫(kù)，最終形成故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)。一個(gè)完善的專(zhuān)家系統(tǒng)的核心部件包括：自學(xué)習(xí)模塊、解釋機(jī)、推理機(jī)、知識(shí)庫(kù)、動(dòng)態(tài)識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)、管理模塊等，人機(jī)交互界面負(fù)責(zé)將機(jī)器語(yǔ)言與人類(lèi)語(yǔ)言進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，自學(xué)習(xí)模塊將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在知識(shí)庫(kù)，推理機(jī)從動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)與知識(shí)庫(kù)中的信息推理出故障信息顯示在人機(jī)交互界面上，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)解釋機(jī)表訴在人機(jī)交互界面上，各個(gè)模塊共同構(gòu)建了完善的專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)帶式輸送機(jī)故障進(jìn)行診斷。本文建立的帶式輸送機(jī)安全診斷專(zhuān)家系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 專(zhuān)家系統(tǒng)理想結(jié)構(gòu)圖

3 帶式輸送機(jī)安全診斷系統(tǒng)的構(gòu)成

構(gòu)建專(zhuān)家系統(tǒng)的步驟：構(gòu)建知識(shí)庫(kù)→完成原型機(jī)的建立與完善→完善知識(shí)庫(kù)。專(zhuān)家系統(tǒng)的建立是一個(gè)不斷重復(fù)、慢慢擴(kuò)充的過(guò)程。

構(gòu)建專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)帶式輸送機(jī)的故障進(jìn)行分析診斷不僅需要完善的知識(shí)庫(kù)，也需要對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行改造，通過(guò)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(duì)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將檢測(cè)的數(shù)據(jù)輸入到專(zhuān)家系統(tǒng)中，緊急開(kāi)關(guān)主要是為應(yīng)對(duì)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(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成如表1所示。

4 帶式輸送機(jī)安全診斷系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

表1 帶式輸送機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

在專(zhuān)家系統(tǒng)軟件運(yùn)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(dǎo)入知識(shí)庫(kù)中與數(shù)據(jù)庫(kù)中信息做出比對(duì)，如果沒(méi)有查詢(xún)到對(duì)應(yīng)信息則將該信息添加到數(shù)據(jù)庫(kù)中；如果查詢(xún)到對(duì)應(yīng)規(guī)程，對(duì)比閾值與特征參量，若以數(shù)據(jù)沒(méi)有超出閾值，表明帶式輸送機(jī)運(yùn)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(dòng)技術(shù)人員進(jìn)行服務(wù)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(kù)中，增加故障診斷能力；或者當(dāng)數(shù)據(jù)超出閾值時(shí)，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(gè)查詢(xún)案例的過(guò)程中都可以將此次故障案例添加到案例庫(kù)中。本文設(shè)計(jì)的帶式輸送機(jī)安全診斷系統(tǒng)軟件運(yùn)行流程如圖3所示。

圖3 專(zhuān)家系統(tǒng)軟件運(yùn)行流程

5 結(jié)論

1）帶式輸送機(jī)安全診斷系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)帶式輸送機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)帶式輸送機(jī)發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警，保障生產(chǎn)安全。

2）該帶式輸送機(jī)安全診斷系統(tǒng)的作用與人類(lèi)專(zhuān)家類(lèi)似，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)通過(guò)比對(duì)自身數(shù)據(jù)庫(kù)分析故障發(fā)生原因，還能通過(guò)學(xué)習(xí)豐富自身數(shù)據(jù)庫(kù)，提升對(duì)故障的識(shí)別能力。