矿用带式输送机的常见故障及其诊断系统开发

摘 要 带式输送机在我国国民生产中扮演着极其重要的角色,其广泛的应用于矿山、港口、钢铁等行业。煤矿的应用尤其典型,但由于煤矿井下的恶劣环境,导致带式输送机经常出现意想不到的故障,从而影响设备的正常运行,严重可能影响矿山的安全。本文综合分析了皮带机的特
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  摘 要   
  带式输送机在我国国民生产中扮演着极其重要的角色,其广泛的应用于矿山、港口、钢铁等行业。煤矿的应用尤其典型,但由于煤矿井下的恶劣环境,导致带式输送机经常出现意想不到的故障,从而影响设备的正常运行,严重可能影响矿山的安全。本文综合分析了皮带机的特点及危险因素,以及皮带机安全实现的四种方法,及风险评价原则、方法、程序过程等。并对现有故障进行了分类,建立故障树,通过分析研究得到故障处理措施。基于多带式输送机故障的分析,系统的介绍了基于故障诊断的专家系统,包括其特点、构建、知识库、推理及搜索策略等,并利用专家系统原理建立了带式输送机故障诊断专家系统。并详细阐述了其知识库的建立、知识库储存、推理机制建立及解释机制的原理等内容。为带式输送机的稳定应用及故障处理提供了参考。

矿用带式输送机的常见故障及其诊断系统开发
  
  关键词: 带式输送机;安全评价;故障诊断;故障树;专家系统。
     Abstract   
  Belt conveyor plays an extremely important role in China's national production.It is widely used in mines, ports, steel and other industries. The application of coal mine is particularly typical, but because of the harsh environment in coal mine, belt conveyor often has unexpected faults, which affects the normal operation of equipment, and may seriously affect the safety of the mine. The characteristics and risk factors of belt conveyor are analyzed comprehensively. Four methods of safety realization of belt conveyor, and the principles, methods and procedures of risk assessment are also discussed. The existing fault is classified, and the fault tree is established. The fault handling measures are obtained through analysis and research.
  
  Based on the fault analysis of multi-belt conveyor, this paper systematically introduces the expert system based on fault diagnosis, including its characteristics,construction, knowledge base, reasoning and search strategy, and establishes an expert system for fault diagnosis of belt conveyor by using the principle of expert system.The establishment of knowledge base, the storage of knowledge base, the establishment of thrust mechanism and the principle of explanation mechanism are elaborated in detail. It provides reference for stable application and fault handling of belt conveyor.
  
  Keywords: Belt conveyor; Safety evaluation; Fault diagnosis; Fault tree; Expert system。
     1、绪论
  
  1、 Introduction。
  
  1.1、背景和意义(Background and Significance。)。

  
  带式输送机又叫皮带机,是一种较大的作业装备,其在国民生产中主要用于物料等的连续性、长距离、大运量传递,图1-1所示为一种典型带式输送机。皮带机的核心工作原理为采用驱动装置驱动传递滚筒与胶带接触,进而产生所需要的驱动摩擦力,使得皮带可以不停的运行,进而可以将物料进行长距离移动。伴随着生产技术的快速发展,带式输送机各部分的机械化、自动化水平也跟随着不断的提升。因其高效、低阻、少消耗、可靠安全等诸多优势,慢慢取代了传统的人力运输以及车辆运输这样的运输形式,变成了工业领域散装货物的主要生产设备。在煤碳、港口、油田、化工等行业,皮带机逐渐向着长距离、大运量、大宽度、高速、环保及自动化等方面发展。
        
  多年以来,在保证我国经济快速,减少能源对外部依赖,维护我国能源及国家安全方面,煤炭起到了至关重要的作用,具有极其重要的战略核心价值。据统计我国一共有大概560000平方公里的煤矿资源,是全球煤炭资源储量最丰富的国家之一。
  
  2018年在国内的一次性能源中煤炭占比约为60%,所是说煤炭是我国至关重要的基础能源。伴随着生产技术的发展,新型开采作业技术以及大型开采设备在煤炭开采中的使用,大大提升了国内煤矿的机械化开采水平,很多国有企业煤矿的开采机械化水平已超过90%,综合采掘的机械化水平超过80%。然而与煤炭开采现代化、机械化的发展方向不同步的是无论井下或选煤厂,其运输设备的发展速度都显得比较落后,皮带机作为煤矿开采设备中至关重要的一环,其占据着煤炭开采后运输的关键环节,然而当前其他生产设备自动化程度的不断提升,同时也对皮带机及相关装备提出了更高层次的要求,所以皮带机运行的正常与否直接关系着煤矿开采企业的经济利益。虽然近年以来,国内煤炭开采设备生产企业对运输设备逐渐开展了升级优化,然而整体收益不够明显。煤矿企业的高效率、高安全性运行逐渐受到开采设备可靠性的制约。随着煤矿规模化开采,长距离带式输送机装机量的逐渐增多,皮带机使用的工况也越发复杂恶劣,从而致使皮带机的故障率升高、开机率逐渐降低,对物料运输系统乃至整个生产系统都产生了恶劣影响。如果皮带机在运行中一但出现问题,不仅查找故障艰难,而且即使找到问题所在,在现场开展设备修理的作业难度也非常大,从而直接增加设备的修理时长,造成了巨大的人、财、物支出,根本上限制了煤矿企业的高效生产。
        
  受到生产环境的不利因素,带式输送机常见在港口、矿井等极其复杂的环境下工作,图1-2所示为港口带式输送机。极其复杂地外部不利环境因素,加上复杂的系统内部因素极易引起单个部件甚至整个设备出现问题。然而故障一但出现,直接会影响生产运行,而且还极可能出现特别重大的安全事故,更有甚者还会对生产人员的本身造成安全危害。据估计,我国自19世纪八十年代来,仅因皮带机故障而导致的火灾事故便造成了超过200多人的伤亡[1]。并且皮带机是一种多学科的复杂的、大型的、成线形分布的机电一体化系统,各个子系统的故障及类型不甚繁举,且出现问题多不易检查及维修。为有效提升皮带机的使用可靠性、安全性,减小故障率,就要求对故障出现的原因、种类等进行系统的分析,对带式输送机的进行动力学分析,进而开展安全性评价,从运行特性入手进行全面的故障分析,最终建立带式输送机故障诊断专家系统,从而提高带式输送机的高效、经济运行水平。
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  1.2 带式输送机故障诊断国内外研究现状及存在问题.
  1.3 主要研究内容
  
  2 输送机安全及其评价研究
  
  2.1 输送机特点及其危险因素.
  2.2 输送机安全方案
  2.3 安全评价分析.
  2.4 本章小结
  
  3 带式输送机故障分析.
  
  3.1 故障分析.
  3.2 带式输送机故障树分析.
  3.3 本章小结
  
  4 基于故障树的输送机故障诊断专家系统
  
  4.1 基于故障树的故障诊断专家系统概述
  4.2 输送机故障诊断专家系统设计
  4.3 本章小结
  
  5 故障诊断操作终端构建及示范.
  

  5.1 专家系统开发工具的选择
  5.2 专家系统登陆模块与主界面构建.
  5.3 输送机知识库管理模块构建.
  5.4 输送机参数模块构建及示范
  5.5 输送机故障诊断模块构建及示范
  5.6 故障诊断应用示范
  5.7 本章小结

  6、结论

  本文通过调查大量文献,对带式输送机的国内外现状及存在的问题进行了分析,得出了当前带式输送机的运行存在诸多问题,虽然已有各种各样的故障分析,以及故障诊断系统,然而其实际效果却并不理想。所以开展系统性的故障分析有着重要的意义。首先从皮带机的特点入手对危险因素进行了分析,并详细介绍了皮带机安全的四种方面,得到了风险评价原则、方法及程序过程。其次对带式输送机系统的故障类型、特点进行了详细分析,借鉴故障树分析方法,建立了带式输送机的故障树及处理措施。基于以上分析研究建立了带式输送机故障诊断专家系统,并对各个部分进行了详细介绍。综上,本文的主要成果为:

  (1)对皮带机在正常运转的过程中可能出现的危险源进行了深入的研究,不仅如此,还分别研究了其本身以及环境和生产管理这三个方面对该机器维持正常运转的影响,另外还重点研究了安全保护装置对于其系统安全性所起到的作用的大小,针对研究结果采取一定的措施来提高皮带机的系统安全性,最后对其进行评价。

  (2)对其评价的基础是对该系统的组成和特点有一个比较准确的了解和把握,然后对造成该系统故障的原因进行分析,建立一个故障树,针对产生故障的基本原因提出预防措施。

  (3)基于故障树分析法阐述了带式输送机故障诊断专家系统的特点以及其构建,进行了带式输送机故障诊断的知识库建立及知识表示、故障推理及解释方法在系统运行中的实现过程。

  (4)通过Visual C++和SQL Server2008组合的方式来完成对专家系统的构建,分析了带式输送机故障诊断专家系统的输送机参数、故障诊断、知识库管理等模块的实现。通过实际故障验证了带式输送机故障诊断系统的有效性。

  参考文献

  原文出处:宋新扩. 带式输送机故障分析及其诊断系统设计研究[D].中国矿业大学,2019. 点击下载全文 转载请注明来源。原文地址:http://www.lw54.com/html/zhlw/20200707/8359412.html   

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