自己整理的矿井提升机故障诊断资料.doc

博士学位论文语义环境下的矿井提升机故障诊断研究 1 课题研究的背景和意义矿井提升机是煤矿生产过程中集机、电、液于一体的大型机电设备, 它担负着提升煤炭和矸石、下放材料、升降人员和设备的任务, 是连接井上、井下的唯一通道, 是煤矿生产的“咽喉”,其运行的安全可靠状况,直接影响矿山生产人员的生命安全和矿井生产能力[1] 。自 20 世纪 90 年代以来, 我国矿山工业逐步开始引进数字控制提升机系统, 数字提升机不但提高了生产效率, 而且增强了提升系统的安全性和可靠性。但数字提升机的控制系统涉及自动控制、电力驱动、电力电子、计算机控制、网络及通讯、供电、检测和液压控制等技术领域, 设备组成和结构越来越复杂, 功能愈来愈多, 各部分的关联变得越来越密切, 性能指标变得越来越高, 同时对设备管理与维修人员的素质要求也越来越高, 已成为目前矿山中技术最先进、最复杂的系统。数字化提升机一方面满足了矿山提高生产率, 降低成本和改善工人的劳动条件的要求, 节约了能源, 精简了人员, 但另一方面由于数字提升机系统的物理和逻辑复杂性, 也潜伏着一个危机, 即一旦发生故障, 很难高效快捷地确定故障原因和故障位置, 从而所造成的直接、间接损失也将十分严重。历年来国家对矿井提升机的维护和安全问题极为重视,对矿井提升设备的安全性提出了极严格的要求。《煤矿安全规程》和《煤矿机电设备完好标准》对此都做出了明确规定[2] , 要求对运转使用的提升机定期进行技术测试, 即实行比设备固有寿命短得多的定期小修, 中修, 大修。但由于故障的随机性与维修时间的确定性存在矛盾, 因而不少故障不可能通过细而密的定期维修得到解决, 相反会因频繁的拆装出现更多故障[3] 。因而提高对矿山提升机的监测监控能力以及故障检测诊断水平,如何在故障发出之前进行预防,避免重大事故的发生,以及事故发生之后如何快速查找故障,减少事故危害程度, 对矿井的生产及安全起着重要的作用, 成为矿山安全生产中越来越突出的问题。因此, 对数字化提升设备运行状态各种单元的检测和故障诊断技术提出了更高的要求。虽然近些年国内外针对故障诊断技术已开展了一定的研究[4,5] , 但目前提升机故障诊断方法主要是采用传统的专家诊断系统与现场技术工作者的人工判断相结合的方式, 由于该方法自身的固有缺点[1,6] , 首先, 专家知识获取的局限性和专家知识表达方法有相当大的难度造成了诊断知识库的不完备; 其次, 传统专家系统的知识推理的不确定性, 不仅推理方法简单、控制策略不灵活, 易出现“匹配冲突”、“组合爆炸”及“无穷递归”等问题, 且推理速度慢、效率低; 再则, 系统缺乏自学****和自我完善能力, 求解能力完全局限于知识库中仅有的规则, 系统不能在实例中自我完善。所以, 一旦发生推理出错, 很难得出故障发生的具体原因和位置。另外由于从事设备故障诊断的技术人员多数集中在学术界, 而企业特别是在矿山中, 经验丰富的技术人员十分缺少, 加上地域以及企业之间的相互限制, 使得学术界与矿山企业接合不紧密, 科研人员与工矿企业无法在时间上和地理上紧密合作, 造成了信息上的堵塞和滞后。所以,有计划、有针对性地对提升机结构组成及其故障知识结构进行分析,整理故障之间的关联性, 研究设计智能故障诊断技术和方法, 做到尽早地发现提升机在运行过程中的各种隐患, 提高故障检测和维护效率, 成为目前煤矿提升机故障诊断系统面临和亟待解决的首要问题。近 10 多年来人工智能技术特别是知识工程方法发展迅速, 领域专家知识得到充分地重视, 故障诊断问题中基于信号处理和解析模型的故障诊断方法正发展为基于知识工程的故障诊断方法, 在知识层面上, 着力于辩证逻辑与数理逻辑的集成、符号处理与数值处理的统一、推理过程与算法过程的统一以及知识库与数据库的交互等[1] 。本文就是充分考虑数字化提升机自身结构和运行特点, 从数字化提升机系统物理结构和逻辑组成出发, 深入分析提升机故障现象和故障原因的传播机理, 融合语义知识和本体技术, 对提升机系统单元及其故障领域知识进行建模,以及对提升机故障诊断知识及其关联的概念、属性和实例进行语义描述, 构建矿井提升机故障语义知识推理系统, 从而解决语义环境下提升机故障知识的分析、转换和处理等关键问题,从而提高矿井提升机故障诊断的效率。 2 课题国内外研究现状 1) 故障诊断方法概述故障诊断技术是一门集数学、电子技术、计算机技术、测试技术、信息处理、模式识别和人工智能等快速发展的交叉学科[6] 。故障诊断主要研究如何对系统中出现的故障进行检测、分离和辨识,即判断故障是否发生, 定位故障发生的部位和种类, 以及确定故障的大小和发生的时间等。目前对于工业生产中故障诊断技术研究和应用虽然己有三十多年的发展历史, 但是故障诊断学作为一门综合性的新