电气设备故障诊断系统的分析及其设计

电气设备故障诊断系统的分析及其设计

李满平

(摘要)电牵引采煤机的工作环境恶劣,而且采煤机自身结构和组成也比较复杂,增加采煤机运行时发生故障的几率。采煤机发生故障容易出现停机,影响煤矿企业的正常生产。因此,完善采煤机发生故障的诊断系统对提高煤矿企业生产效率具有重要意义。文章首先对电牵引采煤机故障诊断系统进行简要分析,然后简单介绍故障诊断系统中的关键技术。

(关键词)电牵引采煤机;故障诊断;系统设计

0.引言

在科学技术不断进步和社会对煤炭需求量的增加,大功率和大釆高的电气设备被应用也煤矿行业,极大的推动了煤矿行业的发展。但是,大量电气设备的应用也存在设备故障问题。一旦设备发生故障轻则影响生产,重则造成严重的安全事故。因此,加强对电气设备诊断系统的研究和应用对保证生产安和煤矿企业的正常运行具有重要意义。虽然,我国许多煤矿企业也逐渐重视故障诊诊断系统应用,但是,从整体来看,我国煤矿行业应用的电气水平设备故障诊断系统技术水平较低,和国外发达国家还有较大的差距。因此,我国还要加强故障诊断系统的研发力度,提高我国故障诊断系统的水平。文章就电牵引采煤机的故障诊断系统设计谈谈自己的看法。

1.电牵引采煤机故障诊断系统

1.1实现诊断故障的手段

从电牵引采煤机故障部分分布频率来看,电牵引采煤机故障可分为机械零部件故障、液压系统故障、电气系统故障和润滑系统故障四种。其中机械零部件故障时诊断难度最大的故障类型。温度、压力、震动和噪声是电气设备传递故障信息的主要方式。根据信息传递方式,可采用噪声监视技术、红外线测温技术等一系列技术

来获取故障信号。并根据故障信号特点的不同,可使用小波分析法、基于贝叶斯决策判据、模糊逻辑、专家系统或者人工智能网络等多种手段来诊断设备存在的故障,达到快速诊断设备故障的目的。

1.2电牵引采煤机故障诊断系统设计方案

根据电牵引采煤机故障类型,故障诊断系统应包括测试子系统和信息处理子系统两个部分。测试子系统主要发挥实施监控的作用。它可以实际对电牵引采煤机的电气、机械、液压等多个系统运行时的关键数据进行检测,列如机械设备的温度和震动情况、液压和润滑系统的压力参数。电气系统的电流和电压等等。并保证各个系统的正常数据,为今后监控和诊断设备情况提供参考。信息处理子系统可实现自动化判别,依据判别结果判定设备故障。同时该子系统还能根据设备故障的特征和状态分析故障发展趋势、评定设备健康程度,并为设备维护人员制定维护计划提供维护作为参考。列如陕西铜川某矿公司的大功率电牵引采煤机,故障诊断系统可以实现对采煤机运行状态进行实时监控,在监控的同时传感器也在实时采集、存储和传送设备运行状态参数,诊断系统通过该网络实现与远程服务中的连接,实现远程对设备运行状态的分析和预测。

2故障诊断系统设计的关键技术

2.1故障动态演化机理

早期采煤机机械故障多由多因素诱发,及设备故障信号和设备参数系统的映射关系非常复杂。故障机理是从大量实践研究中发现的设备故障信号和设备参数相互联系的规律表达方式,如果系统参数发生变化,设备信号也会随之变化。而信号和设备故障之间的内在联系时故障诊断系统的基础,对采煤机而言,故障信号多为不规律的震动和异常噪声,不同故障的机理也有很大不同,再加上设备运行环境对故障信号的干扰,故障信号采集和处理难度更大。而且当前我国故障诊断系统只能根据采煤机的电压电流和温度等简单参数进行监测,并不能实现定了诊断故障和定位诊断故障。因此,对我国采煤机故障诊断系统的基础技术。

2.2故障信号特诊提取技术

故障诊断系统以故障信号为诊断基础,但是采煤机的故障信号会受到不稳定的设备转速以及负荷的冲击和摩擦,造成故障信号不能稳定的被故障诊断系统采集系统核心要对采集的信号进行降噪处理才能保证获的信号能够真实的反映设备故障。当前信号降噪的方法有小波分析、神经网等。但是这些方法在降噪处理时有许多限制因素。依据采煤机运行的环境,要快速提取设备故障信号还需从非线性和非平稳的信号特诊两个角度出发。采煤机故障信号有时域和频域两个特征,时域特征的故障信号采用波形观察方式处理,频域特征的故障信号可以用小波变换方法处理。

2.3基于支持向量机的智能故障诊断技术

在人工智能和神经网络等技术的发展的基础上,智能故障诊断技术也在快速发展,并且成为未来发展的趋势。由于设备振动信号中包含许多设备运行状态信息,因此基于振动信号采集和处理技术已经成为设备故障诊断的基础。通过振动信号的普值或能量的诊断判断设备故障位置和性质。从处理振动信号的普值和能量诊断到设备故障位置和性质、整个过程都与智能识别算法技术有关。但是采煤机的故障诊断系统缺少足够的样本,采煤机运行环境复杂却也处于不断变化发展中,多传感器之间的信息融合存在较大问题。支持向量机可以突破样本少、条件不确定的因素的限制,因此可以使用支持向量机方法解决设备故障信号模式分类问题。

3.结语

电牵引采煤机通常在恶劣的环境中保持长时间运行,而且大功率和大釆高的采煤机自身机构和组成也非常复杂,采煤机在运行中容易出现各种问题,造成设备停止工作,给煤矿企业正常生产带来严重的影响。故障诊断系统的研究和应用可以帮助维护人员快速诊断和解决设备故障,提高采煤机的利用率,为煤矿企业创造更多的经济效益。