采煤机故障诊断技术现状及其发展趋势.pdf

第 2 9 卷第 9 期 2 O O 8年 9月 煤矿机械 C o a l Mi n e Ma c hi n e r y V 0 1 ． 2 9 N o ． 9 S e p． 2 008 采煤机故障诊断技术现状及其发展趋势 胡俊 ，张世洪 ，汪崇建 煤炭科学研究总院 上海分院，上海 2 0 0 0 3 0 摘要概述了当前的采煤机故障诊断技术现状， 举出几种目前常用的采煤机故障诊断方法； 并指出专家系统、 人工神经网络、 远程智能故障诊断是采煤机故障诊断技术的研究热点和发展趋 势。 关键词 采煤机 ；故障诊断；专家系统；神经网络 ；远程智能故 障诊断 中图分类号T I M2 1 ． 6 ；T P 3 0 6 文献标志码 A文章编号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 2 0 0 8 1 0 9 ． 0 0 0 8 - 0 3 Di a g n o s i s o f S h e a r e r Fa u l t s a nd De v e l o p m e n t Tr e nd H U J an ，Z H A N G S h i h o n g ，WA N G C h o n g a l a n S h a n g h a i B r a n ， C h i n a C o a l R e s e a r c h I n s t i t u t e ， S h a n g h a i 2 0 0 0 3 0 ，C h i n a A-l r a c t T h e s t a t u s o f山e p r e s e n t t e c h no l o g i e s t o d i a g n o s e山e ma l f u n c t i o n o f t h e s he ar e r we r e g e n e r a l i z e d， a n d t h e c o mmo n me 山o d s w e r e s p e c i a l i z e d 山a t h a v e f o r山e mo me n t ．Mo r e o v e r ，i t d e mo n s t r a t e s山e t r e n d a n d 山e f o c u s o f the r e s e a r c h o n the d i a g n o s i s o f the s h e a r e r i S t o d e v e l o p the e x p e r t s y s t e m，the a r t i fi c i al n e u r a l n e t w o r k s and the r e mo t e i n t e l l i g e n c e d i a g n o s i s ． Ke y wo r d s s h e a r e r ；f a u l t d i a g n o s i s ；e x pe rt s y s t e m；a r t i fi c i al n e u r a l n e two r k s ；r e mo t e i n t e l l i g e n c e d i a g n o s i s 1 现用的采煤机故障诊断方法 1 参考故障历史记录诊断法 这种方法是依据采煤机的系统组成原理 ， 从 出 现的故障明显部位着手 ， 对该局部故 障的所有依赖 性元器件和系统进行分析排查 ， 直至找出出现故障 的症结。此方法也是构成采煤机使用维护手册的主 要部分。在采煤机发生故 障后 ， 对故障产 生的过程 进行细致排查可 以得出最终诊断结论 ， 将这些结论 有效地集 中归纳后 ， 便 可以形成一个故 障诊断集。 当再次出现相同的故 障现象后 ， 便 可通过查找上次 的诊断路径对故障进行诊断和处理。这种方法纯粹 地依赖历史诊断经验 ， 优点是在故 障现象相同的情 况下能够 比较快捷地定位 ； 缺点是在故障 出现的系 统复杂、 种类趋多情况下 ， 对故障诊断的经验记录就 过于庞杂 ， 诊断效率低下。 2 温度 、 压力监测诊断法 利用摩擦副、 轴承和齿轮传动箱等部位的温度、 压力传感器 ， 可以定点在线地监测采煤机相关部位 的温度和压力参数。如采煤机截割滚筒内轴承损坏 发生严重摩擦 ， 则滚筒温度的急剧上升 ， 便可直接通 过其上面的温度传感器监测显示 出来 ， 可 以准确快 速地定位故障部位。连续地对这些部位进行监测并 记 录历史变化数据 ， 能够快速、 直观地反应采煤机的 工况状态 ，还能及时发现故障和预测故障的状态和 5 结语 磨料水射 流切割力强 、 安全 、 快速 、 机 动 ， 作 为 2 1 世纪优先发展的绿色主流切割技术 ， 今后将 向高 效 、 多功能、 智能化 、 高精度化、 环保化方 向发展 。随 着科学技术的发展 ， 磨料水射流切割技术必将 日臻 完善 ， 从而更好地为现代生活服务 。 参考文献 [ 1 ] 薛胜雄 ． 高压水射流技术与应用[ M] ． 北京 机械工业 出版社， 1 9 9 8． [ 2 3 杨波． 几种新型特种切割方法及其特性对比[ J ] ． 煤矿机械， 2 0 0 5 ， 2 6 1 0 8 08 2 ． [ 3 ] 侯健， 韩育礼 ． 超高压磨料水射流切割系统试验研究[ J ] ． 兵工学 报 ， 2 o o 0 8 2 5 32 5 6 ． [ 4 ] t t K a l i n a ． 水喷射切割技术[ J ] ． We l d i n g J o u r n a l ， 1 9 9 9 7 ． 5 7 5 9 ． [ 5 ] 宋拥政 ， 温效康 ， 梁志强 ． 磨料水射 流的切割机制[ J ] ． 机械工程学 报 ， 1 9 卯 6 1 0 21 0 7 ． T r a n s a c t i o n s [ J ] ． J o u r n a l o f E n n e e r in g Ma t e r i a l a n d T e c h n o l o g y ．v o 1 ． 1 1 1 ． 1 5 4 1 6 2． [ 7 ] 陈义强 ， 张伟 ， 胡俊 伟 ． 磨料 水射 流切割方 程 的研究 [ J ] ． 煤矿机 械 ， 2 0 0 3 ， 2 4 9 2 32 5 ． [ 8 ] 陈光明． 数控超高压水射流切割技术的特点及应用[ J ] ． 机床与液 压 ， 2 0 o 7 8 6 46 8 ． [ 9 ] 杨林 ， 张风华 ， 唐 川林 ． 超高 压磨料 水射 流切 割质 量的实 验研究 [ J ] ． 制造技术 与机床 ， 2 0 o 4 5 7 27 5 ． [ 1 0 ] 雷玉勇， 贾强， 杨桂林， 等． 基于人工神经网络的磨料水射流精密 特种 H T _ I- J ] ． 四川大学学报 工程科学版 ， 2 0 0 5 6 1 5 5 1 5 9 ． [ 1 1 ] 杨桂林 ． 磨料水射流切 割断 面质量控 制的研 究 [ D ] ． 西华 大学 ， 2 0 o 6 ． [ 1 2 3 张凤莲 ． 磨料水射 流加工工 程陶瓷工艺 参数对加 工质量 的影响 [ J ] ． 机 械制造 ， 2 o 0 3 4 1 01 1 ． 作者简 介李连荣 1 9 7 5一 ， 女 ， 河南 郑州人 ， 桂林 电子科技大 学机 电工程学院机械设计及 理论专业在读硕士研究生 ， 研究方向 水 射流特种加工技术 、 机电产品结构设计 ， 电子信箱 1 ]．02 1 1 6 3 ． e o m． [ 6 ] H a s h i s h ， M ． A m o d e l 咖d y o f a b r a s i v e w a t e r j e t M a c h i n i n g ， A S M E ． 收稿 日期 2 0 0 8 0 4 - 2 7 8 一 维普资讯 第2 9 卷第9 期 采煤机故障诊断 术理 基 屋 二二塑 簦 发展趋势 。温度 、 压力 的在线监测诊断法是一种普 遍 的监测诊断手段 ， 它的优点是能正确、 快速和灵敏 地反应设备的工况状 态 ； 缺点是对 于电气系统的故 障诊断效果有些局限， 且对传感器 的设计和安装提 出了很高的要求。 3 采煤机故障诊断专家 系统 采煤机故障通常具有复杂性和隐蔽性 ， 采用传 统 的诊断方法难 以快速 、 准确地诊断。而专家系统 能够综合运用领域专家的经验和专 门知识 ， 模拟专 家的思维过程 ， 对故障进行分析求解 ， 得 出可靠的诊 断结论。近年来 ， 基于专家系统 的采煤机故障诊断 方法是 目前 国内最为活跃的研究领域 。 专家系统的故障处理能力取决于它的知识库容 量与质量 ， 同时还取决于其推理引擎 的结构和性能。 专家系统的知识库中知识主要 由事实与经验知识构 成， 由领域专家群体所公认的事实构成一个共用的 数据体 。经验性知识主要是一些有效 的判别规则 ， 这些规则是在专家处理问题 的决策 中提炼出来 ， 不 仅仅是简单的逻辑推理 ， 更主要 的是经验性正确的 判断规则。 国内现有的一些采煤机故障诊 断专家系统 ， 其 知识库 的构成通常先借助于建立采煤机故障树 ， 对 故障树进行定性 、 定量分析后得 出由产生式表示成 的许多条的规则 。故障树是故障诊断分析的初始知 识模型 ， 它来源于对现场故障诊 断数据 的历史记录 和分类总结 ， 其 内容包含了故障源的特性 ， 以及进行 故障决策和求证 目标故障源所需的 目标结点 。在实 际故障诊断过程 中， 规则前提条件的重要度一般 由 领域专家提供 。目前有人将粗糙集理论引入到对采 煤机诊断规则的约简当 中， 挖掘规则集 中各规则 中 条件的隐藏关系 ， 剔除不必要的属性 ， 揭示了故障诊 断信息中内在的冗余性， 获得最简专家诊断规则， 提 高了系统的效率。 4 模糊数学的应用 采煤机的故障现象与故障原因之间通常具有多 种对应关系， 既有确定性的因素 ， 又有 随机 的因素 ， 使得故障具有渐变性 与隐蔽性等特点。针对这种非 线性复杂映射关系 ， 在保证诊断精度的要求下 ， 将模 糊数学引入采煤机 的故障诊 断中， 建立模糊诊断数 学模型 ， 使得定 量分 析与专家经验 、 定性分 析相结 合 ， 并在计算机上实现 ， 为采煤机故障诊断决策者提 供辅助作用 。数学模型的建立首先需要参考到采煤 机领域的故障知识特性 ， 选取适合 的知识表示方式 ， 建立表示故障原因和各种征兆之间模糊 因果关系对 应矩阵。矩阵中的隶属度值的确定需要参考大量故 障诊断经验和实验测试 的结果 ， 隶属度值应 可由实 际诊断过程中产生 的概率数据进行实时刷新。为了 提高诊断的精度 ， 可 以在诊断的过程 中根据经验积 累对权矩阵进行修改 。 一 5 J l , 波神经网络的应用 神经网络独特的结构和信息处理方法， 使其在 模式识别 、 信号处理、 自动控制与人工智能等许多领 域得到了实际的应用 。采用某种网络拓扑结构构成 的活性网络 ， 通过学习可 以描述几乎所有任意的非 线性系统。此外 ， 神经 网络还具有 自学 习、 自适应等 能力。采煤机的故 障诊断中从故障初始征兆到故障 源的映射通常具有复杂 的非线性映射关系， 因此将 人工神经 网络 A N N 应用于采煤机某些系统 的诊断 是当前故障检测的前沿技术 。 2 采煤机故障诊断方法的发展趋势与研究热点 采煤机故障诊断领域的研究热点和发展趋势要 有如下几个方面 1 基于神经网络技术的专家系统 采用神经网络技术作为核心的专家系统由知识 预处理模块 、 神经 网络模块 、 知识后处理模块以及系 统控制模块组成 。在该 专家系统 中， 诊断知识 的存 储和故障诊断过程中的推理过程均在神经 网络模块 中隐式地进行。神经 网络模块接受 由知识预处理模 块送来的规范化证据 ， 输 出诊断结果 由知识后处理 模块进行表述转化 ， 因此 ， 知识处理模块相 当于神经 网络模块的“ 翻译” 。系统的控制模块控制着系统的 输入输出以及系统的整体运行。 2 模糊神经网络故障诊断系统 模糊逻辑与神经网络方法是一种集成的融合 ， 从互补的观点看 ， 模糊逻辑与神经 网络 的融合 有助 于模糊逻辑系统 的 自适应能力 的提高 ， 有利于神经 网络系统的全局性能改善和可观测性 的加强。这种 融合可分为串联 和并联两种结构。串联结构 用神 经 网络作为模糊逻辑的前端 ， 以改善模糊逻辑系统 的输入样本 ， 或者在神经 网络的输 入或输 出端加以 模糊逻辑模块 ， 以增强神经 网络 的样本特征的提取 或者改善神经网络 的结果更为合理。并联结构 模 糊逻辑与神经网络分别独立控制不 同的对象或 同一 对象的不同参数 的模型与神经 网络 的输 出作为模糊 推理系统输 出的修正 。 3 远程智能故障诊断系统 为了提高采煤机故障诊断的实时眭和准确可靠 性 ， 克服地域障碍、 实现多专家多系统协 同诊断与诊 断知识的重用 ， 提高采煤机企业技术服务组工作效 率 ， 一种非常有效的途径就是使智能诊断网络化 ， 即 远程智能故 障诊断系统。该系统的核心模块一智能 诊断模块是一个基于 We b的远程诊断专家系统 ， 采 用 B ／ S 工作体系结构， 在客户端浏览器上提供用户 接 口， 基于网络数据库建立专家系统的知识库 ， 在诊 一 9一 维普资讯 第 2 9卷第 9期 2 0 O 8年 9月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e r v V0 1 ． 2 9 No ． 9 S 印 ．20 08 铝及其合金表面微 弧氧化工艺 的研究进展 * 韦星 ，吴幸凯 ，植海深 ，徐晋勇 1 ． 广西右江矿务局 ，广西 田东 5 3 1 5 0 1 ；2 ． 广西隆林各族自治县电业公司，广西 隆林 5 3 3 4 0 0 ； 3 ． 桂林电子科 技大学 机电工程学院 ，广 西 桂林 5 4 1 0 0 4 摘要 微弧氧化技术是一种直接在有色金属表 面原位生长陶瓷膜的新技术。利用该技术可 使铝及其合金表面的陶瓷膜层结构致密， 结合好， 具有优 良的综合力学性能。在国内外公开发表的 微弧氧化技术文献的基础上， 概括了微弧氧化的基本原理、 生长规律以及工艺参数对陶瓷膜生长和 性能的影响规律 ， 并展 望了该技术的应用前景及研究方向。 关键词 微弧氧化 ；铝及其合金 ；陶瓷膜层 ；研 究方向 中图分类号T G 1 4 6 ；T G 1 7 4 ． 4 5 3 文献标志码 A文章编号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 2 0 0 8 0 9 ． 0 0 1 0 ． 0 4 Cu r r e n t S t a t u s a n d P r o g r e s s 0 f M i c r oa r c Ox i d a t i o n 0 n Al u mi n u m a nd Al l o y s WE I x i n g I ， 、 Ⅳ uX i n g k a ， Z H I H a i s h e n ， X U J i n y o n g ’ 1 ． Ql a n j Y o i a n g Mi n e B u r e a u ，T i a n d o n g 5 3 1 5 0 1 ， C h i n a ； 2 ． G s x i I _ o n g l i n E l e c t r i c i t y C o m p a n y ， L o n g l i n 5 3 3 4 0 0 ， C h i n a ； 3 ． Col l e g e o f Mech a n i c a l a n d Elect r o n i c E n g i n e e r i n g ，G u i l i n U n i v e r s i ty o f Elect r o ni c T ech n o l o g y ，G u il i n 541 0 0 4 ， C h i n a Ab s t r a c t Mi c roa l e o x i d a t i o n MA Oi S a n o v e l t e c h n i q u e ，w h i c h c a n i ns i t u f o r m t h e c e r a mi c c o a t i n g s o n the s u r f a c e s o f s o me n o nf e r r o u s me t a l s．W i t h d e n s e s t ruc tur e．h i g h a d h e s i o n a nd e x c e l l e n t i n t e g r a t e d me ． c h an i c al p rop e r t y．the c e r a mi c c o a t i n g s c a n b e o b t a i ned o n s u r f a c e s o f alu mi n u ms an d i t s a l l o y s b y MA0． B a s e d o n the p a p e r s o n MA O t e c h n o l o g y p u b l i s h e d i n thi s a r e a o f d o me s t i c and i n t e ma t i o n a l d e v e l o p me n t ．the b a s i c p r i n c i p l e o fthe t e c h n i qu e an d the g r o wt h l o w o fthe c o a t i n g a l e i n t r o d u c e d．T h e i n flu e n c e s o fp r o c e s s o n the g r o wt h an d p rop e r t i e s o f the c o a t i n g s a l e s u mma r i z e d．I t Was p o i n t ed o u t a o u tlo o k o f the a p p l i c a t i o n an d r e s e a r c h t r e n d o f the t e c h n i q u e． Ke y wo r d s mi c ro a r c o x i d a t i o n；alu mi n u m an d i t s all o y s ；c e r a mi c c o a t i n g；r e s e a r c h t r e n d *广西壮族自治区 自然科学基金项 目 0 7 2 8 2 0 9 ； 广西科学 研究与技术开发计划项 目 桂科攻 0 8 1 5 0 0 1 8 1 铝及其合金表面微弧氧化原理 微弧氧化是在阳极氧化技术的基础上发展起来 的技术 ， 但 两 者 膜层的形成机理有很大 不 同， 并由 断中心的专家系统服务器上实现逻辑推理诊断。为 了实现复杂 的推理功能 ， 可以利用 A S P ． N E T技术来 实现 ， 后 台逻辑代码采用如 C高级语言 ， 符合 We b 的未来发展方 向。 4 研究热点 当前采煤机故障诊断技术的研究热点主要集中 在以下几个方面 ①在故障诊断专家系统研究中， 以对推理机模 块的设计研究为重点 。目前知识系统 中的推理机制 主要有 3种 基于规则的推理机制 R B R 、 基 于模型 的推理机制 MB R 和基于实例的推理机制 C B R 。 ②在人工神经网络 的研究 中， 重点放在对前馈 神经 网络 中众多不 同特性类型网络 的算法改进上 ， 前馈神经网络有 B P网络、 径向基函数 R B F 网络、 函数链 F L 网络、 多层感知机 ML P 、 小波 Wa v e l e t 网络等 。 ③在智能诊断研究发展的同时使其网络化、 协同 化发展 ， 建立企业级采煤机产品远程智能故障诊断系 统。将采煤机现场运行状态数据通过现场总线技术 传输到地面监测监控与故障诊断服务器 ， 通过该系统 对井下作业的采煤机进行实时工况监测与故 障诊断， 并可以通过 I n t e m e t 访问网上其他诊断资源。 参考文献 [ 1 ] 鄂加 强 ． 智 能故 障诊 断及 其应 用 [ M] ． 长 沙 湖 南 大学 出版社 ， 2 0 0 6． [ 2 ] 张寒松 ， 贾瑞清 ， 王廷军 ． 采煤机 的故 障分析与诊断及其发展趋势 [ J ] ． 矿冶 ， 2 O O 4 ， 1 3 2 8 5 8 8 ． [ 3 ] 岑健 ． 小波神经网络在 电牵引采煤机故障诊断中的应用 [ J ] ． 煤矿 机械 ， 2 O 0 6 ， 2 7 4 7 0 5 7 0 7 ． [ 4 ] 陈孝 国 ， 杨 悦 ， 孙 秀 娟 ． F u z z y数 学 在采 煤 机故 障诊 断 中 的应 用 [ J ] ． 煤矿机械 ， 2 O O 7 ， 2 8 5 1 8 7 1 8 8 ． [ 5 ] 毛红保， 徐卿 ， 梁伟 ． 基于 We b的远程故障诊断技术研究 [ J ] ． 计算 机工程与设计 ， 2 0 0 5 ， 2 6 3 6 8 67 4 9 ． [ 6 ] 李 晓辉 ， 刘妍秀 ． 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