自己整理的礦井提升機(jī)故障診斷資料

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1、博士學(xué)位論文語義環(huán)境下的礦井提升機(jī)故障診斷研究1課題研究的背景和意義礦井提升機(jī)是煤礦生產(chǎn)過程中集機(jī)、電、液于一體的大型機(jī)電設(shè)備，它擔(dān)負(fù)著提升煤炭和矸石、下放材料、升降人員和設(shè)備的任務(wù)，是連接井上、井下的唯一通道，是煤礦生產(chǎn)的“咽喉”，其運(yùn)行的安全可靠狀況，直接影響礦山生產(chǎn)人員的生命安全和礦井生產(chǎn)能力[1]。自20世紀(jì)90年代以來，我國礦山工業(yè)逐步開始引進(jìn)數(shù)字控制提升機(jī)系統(tǒng)，數(shù)字提升機(jī)不但提高了生產(chǎn)效率，而且增強(qiáng)了提升系統(tǒng)的安全性和可靠性。但數(shù)字提升機(jī)的控制系統(tǒng)涉及自動控制、電力驅(qū)動、電力電子、計(jì)算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)及通訊、供電、檢測和液壓控制等技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)備組成和結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能愈來愈多，各部分

2、的關(guān)聯(lián)變得越來越密切，性能指標(biāo)變得越來越高，同時對設(shè)備管理與維修人員的素質(zhì)要求也越來越高，已成為目前礦山中技術(shù)最先進(jìn)、最復(fù)雜的系統(tǒng)。數(shù)字化提升機(jī)一方面滿足了礦山提高生產(chǎn)率，降低成本和改善工人的勞動條件的要求，節(jié)約了能源，精簡了人員，但另一方面由于數(shù)字提升機(jī)系統(tǒng)的物理和邏輯復(fù)雜性，也潛伏著一個危機(jī)，即一旦發(fā)生故障，很難高效快捷地確定故障原因和故障位置，從而所造成的直接、間接損失也將十分嚴(yán)重。歷年來國家對礦井提升機(jī)的維護(hù)和安全問題極為重視，對礦井提升設(shè)備的安全性提出了極嚴(yán)格的要求。《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦機(jī)電設(shè)備完好標(biāo)準(zhǔn)》對此都做出了明確規(guī)定[2]，要求對運(yùn)轉(zhuǎn)使用的提升機(jī)定期進(jìn)行技術(shù)測試，即實(shí)行比

3、設(shè)備固有壽命短得多的定期小修，中修，大修。但由于故障的隨機(jī)性與維修時間的確定性存在矛盾，因而不少故障不可能通過細(xì)而密的定期維修得到解決，相反會因頻繁的拆裝出現(xiàn)更多故障[3]。因而提高對礦山提升機(jī)的監(jiān)測監(jiān)控能力以及故障檢測診斷水平，如何在故障發(fā)出之前進(jìn)行預(yù)防，避免重大事故的發(fā)生，以及事故發(fā)生之后如何快速查找故障，減少事故危害程度，對礦井的生產(chǎn)及安全起著重要的作用，成為礦山安全生產(chǎn)中越來越突出的問題。因此，對數(shù)字化提升設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)各種單元的檢測和故障診斷技術(shù)提出了更高的要求。雖然近些年國內(nèi)外針對故障診斷技術(shù)已開展了一定的研究[4,5]，但目前提升機(jī)故障診斷方法主要是采用傳統(tǒng)的專家診斷系統(tǒng)與現(xiàn)場技術(shù)

4、工作者的人工判斷相結(jié)合的方式，由于該方法自身的固有缺點(diǎn)[1,6]，首先，專家知識獲取的局限性和專家知識表達(dá)方法有相當(dāng)大的難度造成了診斷知識庫的不完備；其次，傳統(tǒng)專家系統(tǒng)的知識推理的不確定性，不僅推理方法簡單、控制策略不靈活，易出現(xiàn)“匹配沖突”、“組合爆炸”及“無窮遞歸”等問題，且推理速度慢、效率低；再則，系統(tǒng)缺乏自學(xué)習(xí)和自我完善能力，求解能力完全局限于知識庫中僅有的規(guī)則，系統(tǒng)不能在實(shí)例中自我完善。所以，一旦發(fā)生推理出錯，很難得出故障發(fā)生的具體原因和位置。另外由于從事設(shè)備故障診斷的技術(shù)人員多數(shù)集中在學(xué)術(shù)界，而企業(yè)特別是在礦山中，經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員十分缺少，加上地域以及企業(yè)之間的相互限制，使得學(xué)術(shù)

5、界與礦山企業(yè)接合不緊密，科研人員與工礦企業(yè)無法在時間上和地理上緊密合作，造成了信息上的堵塞和滯后。所以，有計(jì)劃、有針對性地對提升機(jī)結(jié)構(gòu)組成及其故障知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，整理故障之間的關(guān)聯(lián)性，研究設(shè)計(jì)智能故障診斷技術(shù)和方法，做到盡早地發(fā)現(xiàn)提升機(jī)在運(yùn)行過程中的各種隱患，提高故障檢測和維護(hù)效率，成為目前煤礦提升機(jī)故障診斷系統(tǒng)面臨和亟待解決的首要問題。近10多年來人工智能技術(shù)特別是知識工程方法發(fā)展迅速，領(lǐng)域?qū)＜抑R得到充分地重視，故障診斷問題中基于信號處理和解析模型的故障診斷方法正發(fā)展為基于知識工程的故障診斷方法，在知識層面上，著力于辯證邏輯與數(shù)理邏輯的集成、符號處理與數(shù)值處理的統(tǒng)一、推理過程與算法過程的

6、統(tǒng)一以及知識庫與數(shù)據(jù)庫的交互等[1]。本文就是充分考慮數(shù)字化提升機(jī)自身結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，從數(shù)字化提升機(jī)系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)和邏輯組成出發(fā)，深入分析提升機(jī)故障現(xiàn)象和故障原因的傳播機(jī)理，融合語義知識和本體技術(shù)，對提升機(jī)系統(tǒng)單元及其故障領(lǐng)域知識進(jìn)行建模，以及對提升機(jī)故障診斷知識及其關(guān)聯(lián)的概念、屬性和實(shí)例進(jìn)行語義描述，構(gòu)建礦井提升機(jī)故障語義知識推理系統(tǒng)，從而解決語義環(huán)境下提升機(jī)故障知識的分析、轉(zhuǎn)換和處理等關(guān)鍵問題，從而提高礦井提升機(jī)故障診斷的效率。2課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1)故障診斷方法概述故障診斷技術(shù)是一門集數(shù)學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、測試技術(shù)、信息處理、模式識別和人工智能等快速發(fā)展的交叉學(xué)科[6]。故障診斷主要

7、研究如何對系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測、分離和辨識，即判斷故障是否發(fā)生，定位故障發(fā)生的部位和種類,以及確定故障的大小和發(fā)生的時間等。目前對于工業(yè)生產(chǎn)中故障診斷技術(shù)研究和應(yīng)用雖然己有三十多年的發(fā)展歷史，但是故障診斷學(xué)作為一門綜合性的新學(xué)科，則是近些年發(fā)展起來的，經(jīng)過大量的研究，它得到了極大的豐富和發(fā)展。對于故障診斷技術(shù)和方法的分類從不同的角度，有不同的故障診斷分類方法[5]，按國際故障診斷權(quán)威，德國的P