TBM 故障诊断专家系统的设计与开发

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和 先 进 成 果 , 集 监 测 、数 据 库 管 理 、故 障 诊 断 推 理 、检 修 方 案 等 功 能 于 一 身 ;对 TB M 渐 进 型 的故 障作 出 提 前 预 报 ,对 突发 型 的 故 障 迅 速 诊 断 并 确 定 其 部 位 , 以提 高 设 备 的 完好 率及 利 用 率 ;具 有 先进
性 、可 维 护 性 、安 全 性 、实用 性 和 可 扩 充 性 . 并符 合 软 件 工 程设 计 要 求 。
1 . 2 系统 设 计 思 路
出 现 故 障 都 将 不 同 程 度 地 影 响 TB M 的掘 进速 度 ,
关 键 部位 的 损 坏 会 导 致 整 合 TB M 处 于 停 滞 ,影 响 整 个 工 程 的 进 度 ,还 会 大 大 增 加 工 程 成 本 。
Ab s t r a c t :S i t u a t i o n mo ni t o r i n g a n d t r o u b l e d i a g n o s i s e x p e r t s y s t e m f o r TBM i s d e v e l o p e d . Th e s t r u c t u r e p r i n c i p l e,i n f e r e n c e r u l e a n d g o a l a t t a i n i n g p r o c e s s a r e d e s c r i b e d . Fu n c t i o n o f mo ni t o r i n g.d a t a b a s e ma n a g i n g, t r o u b l e di a g n o s i s a n d r e p a i r p r o g r a m a r e i n t e g r a t e d wi t h a s y s t e m. I t c a n f o r e c a s t p r o g r e s s i v e t r o u b l e a n d c a n r a pi d l y d e t e r mi n e t h e t r o u b l e c o mp o n e n t d u r i n g s u d d e n f a i l u r e . S o t h e t r o u b l e _ s h o o t i ng t i me c a n b e s h o r t e n e d,a n d e q u i p me n t a v a i l a b i l i t y c a n b e i nc r e a s e d . Ke y wo r d s : TBM t r o u b l e d i a g n o s i s ;e x p e r t s y s t e m
W AN G Ma n - z e ng. XU M i n g— xi n
( Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g De p a r t me n t o f S h i j i a z h u a n g R a i l wa y I n s t i t u t e , S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 4 3 .C h i n a )
析 和光 谱 分 析 。振 动 监 测 有 实 时 监 测 与 分 析 功 能 .
采 用 最 先 进 的 面 向对 象 的开 放 式 结 构 , 以便 系
统 的扩 展 和完 善 。
1 . 3 研 究 方 法
包 括 振 动 的 时 域 波 形 、轴 心 轨 迹 、谱 分 析 等 。故 障
等) 、维 修 管 理 也 集 成 到 系 统 中 ,使 之 成 为 一 个 集
监 测 、诊 断 、管 理 于 一 体 的 系统 。
基 本数据库等共有 1 0 0多 个 子 库 。
( 4 )监 测 数 据 处 理 与 故 障 诊 断 油液 监 测 数 据 处 理 与分 析 方 法 包 括 直 读 铁谱 分
等 ,对 重 要 子 系统 和 重 要 部 件 的 重 要 参 数 进 行 全 方
位 、全 面监 测 。
[ 收稿 日期 ]2 0 0 3—0 5 —1 3 [ 通 讯地 址 ]王 满增 ,河 北 省石 家庄 市北 环东 路 1 5号
l 系统 目标 及 设 计 思 路
1 . 1 系 统 目标
等。
人 员 的 经 验 和 知 识 ,使 诊 断 的 准 确 率 不 断 提 高 。
将 TB M 的 数 据 、资 料 ( 含 文 档 、 图纸 、音 像
数 据 库 包 括 油 料 光谱 分 析 数 据 库 、直读 铁 谱 磨 粒 浓 度 数 据 库 、 每个 诊 断 对 象 的状 态 监 测 数 据 库 和
则 、 目标 实现 过 程 。系统 集监 测 、数 据 库 管理 、故 障诊 断 推 理 、检修 方 案 等 功能 于 一体 ,能 预 报 TB 8 8 0 E型 掘 进 机 渐进 形故 障 ,对 突发 形 的故 障能 迅速 诊断 故 障部位 ,可缩 短 故障诊 断 时间 ,提 高设 备 的完好 率及 利 用率 。
析 手段提取故障特征 。 采 用 故 障 诊 断 专 家 系统 等 智 能 方 法 作 为 系 统 的 主 要 诊 断 方法 u ] 。一 方 面 可 以降 低 现 场 人 员 使 用 难 度 ,减 少 对 使 用 人 员 经 验 的依 赖 ;另 一 方 面 也 可 以 将 现 场 工 程 技 术 人 员 的 经 验 和 知 识 充 分 、 系统 地 存 储 在 专 家 系统 的 知识 库 中 ,既 可 避 免 经 验 和 知 识 随
的技术超级链接形 式进行诊断 。 专 家 系 统 诊 断 主 要 有 事 实 库 维 护 、 知 识 库 维 护 、推 理 主 界 面等 模 块 组 成 ,包 括 TB M 掘进机 1 8
碴 机 、料 车 拖 拉 系 统 为 重 点 诊 断 研 究 对 象 ( 共 计 1 0 1个 诊 断 对 象 ) ,研 究 开 发 集 监 测 、诊 断 、预 报 、 管理 于 一 身 的 “ TB 8 8 0 E型 掘 进 机 故 障诊 断 系 统 ” ,
实 现 以下 功 能 模 块 :
个 子 系统 常 见 故 障 的诊 断 推 理 ,有 正 向推 理 和 反 向
推 理 两种 诊 断 方 式 ,可 根 据 当前 已知 事 实 推 出 会 出
( 1 ) 故 障 现 场 分 类 及 故 障原 因 的逻 辑 分 析 根 据 机 电 液设 备 故 障 发 生 的一 般 规 律 ,对 诊 断
着 人 员 的流 动 而 流 失 ,又 可 在 诊 断 中充 分 发 挥 现 场
的监 测 及 分 析 数 据 ,状 态 监 测 根 据 监 测 种 类 划 分 为
温 度 监 测 、油 样 分 析 、性 能 参 数 测 试 、噪 声 监 测 、 振 动 监 测 、专 项 测 试 六 个 部 分 。对 每 一 类 监 测 都 有 异 常 征 兆 分 析 、趋 势 分 析 、 同 比对 照 、记 事 本 四个 方 面 的 处 理 , 针 对 油 样 分 析 还 有 光 谱 和 铁 谱 分 析
诊 断 功 能 模 块 包 括 逻 辑 诊 断 、专 家 系统 诊 断 、诊 断
以 TB 8 8 0 E型掘 进 机 的 刀 盘 驱 动 系 统 ( 含 主 电
机 、变 速 箱 、 大 齿 轮 箱 ,主 轴 承 ) 、润 滑 系 统 、 卸
史 志 三 部 分 ,其 中 逻 辑 诊 断 采 用 w ww 页 面 常 用
针 对 TB M 系 统 庞 大 、结 构 复 杂 的 特 点 ,对 不 同 的 子 系 统 和 部 件 采 用 不 同 的 监 测 手 段 , 包 括 温 度 、油 液 、摩 擦 磨 损 、 振 动 、 压 力 、 电 压 、 电 流
故 障 迅速确 定其 部位 ,缩 短故 障诊 断 时 间 和故 障停 机 时 问并 提 出相应 的维 修 建议 ,工 程意义 巨大 。
[ 关键词 ]TB M ;故 障诊 断 ;专 家系统 [ 中图分 类号 ]U4 5 5 . 3 9 [ 文献 标识 码 ]A [ 文 章编 号 ]1 0 0 1 - 5 5 4 X( 2 0 0 3 ) 1 1 - O 0 6 5 - 0 4
De s i g n a nd d e v e l o pm e nt o f t r o u bl e di a n o g s i s e x pe r t s y s t e m f o r TBM
1 7 5 0 t ,集 机 、 电 、 液 、 P L C 于 一 体 ,结 构 庞 大 、
技 术 复 杂 ,可 同 时 完 成 隧 道 的 破 岩 、支 护 、 喷 锚 、
通 风 除尘 、出 碴 运 输 等 作 业 ,使 隧 道 施 工 工 厂 化 ,
具 有 快 速 、 安 全 、高 效 、连 续 的 特 点 。 由 于 TB M 配 置 的设 备 数 量 多 、关 联 性 强 ,任何 一 套 独 立 设 备
TB M 故 障诊 断 与 排 除 ,过 去 多依 赖 于 专 业 工 程
师或 专家 的经验 ,如果 专 家不 在 现 场 ,就 会影 响故 障 的及 时排 除 。因此 ,设 计 一 套 T B M 故 障 诊 断 专 家 系 统 ,对设备 渐 进形 的故 障作 出 提 前 预报 ,对 突 发 形 的
对 象 按 基 本 功 能 分 类 ,针 对 该 项 诊 断对 象 在 秦 岭 隧 道 I线 和桃 花 铺 1号 隧 道 TB M 施 工 期 间 已 经 出 现
TB 8 8 0 E隧 道 掘 进 机 ( T BM)是 我 国首 次 利 用
论 和 方 法 ,把 数 十位 长 期 从 事 T B M 机 电液 系 统 使
外 资 从 国外 引进 的 应 用 于 铁 路 隧道 施 工 的 大 型 施 工
机 械 。 该 机 开 挖 断 面 8 . 8 m, 全 长 2 5 6 m,重 约
故 障 诊 断 系 统 的总 体 目标 :利 用 人 工 智 能 的理
建筑机械 2 0 0 . 3 01 )
试 验 研 究
采 用 光 谱 分 析 、铁 谱 分 析 、诊 断 分 析 等 多 种 分 ( 3 )状 态 监 测 数 据 管 理 T BM 故 障诊 断 专 家 系 统 数 据 库 中 可 存 储 大 量
用 、维 修 、故 障诊 断 专 业 技 术 人 员 ( 即领域 专 家 ) 的经 验 和 知 识 系 统 化 ,通 过 计 算 机 专 业 人 员 ( 即知 识 专家 ) 借 助 于 专 家 系 统 工 具 开 发 出 实 用 性 强 、人
机 界 面友 好 的 TB M 故 障诊 断 系 统 。 系 统 应 能 反 映 究
TB M 故 障 诊 断 专 家 系 统 的设 计 与 开 发
王 满 增 ,徐 明 新
( 石 家庄铁 道 学 院 机械 工程 分 院 ,河 北 石 家庄 0 5 0 ( ) 4 3 )
[ 摘要 ]基 于专 家 系统 工具 ,开 发 了 TB M 状态 监测 和故 障诊 断 专 家 系 统 ,阐 述 了系统 的结 构 原 理 、推 理 规
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