摘要：针对用于选煤厂设备故障诊断的一种相对智能的程序诊断系统———专家系统，分别从软硬件系统详细分析该系统的设计过程与应用测试效果。结果表明，该系统运行稳定可靠，能对选煤厂设备进行实时检测和监控，可较好地满足选煤厂设备的故障诊断检测需求。
关键词：选煤厂；设备；故障诊断系统；改进设计
前言：目前，由于选煤厂作业环境的相对恶劣，加上设备的长时间运转，导致选煤厂中设备经常出现电机异常振动和转子的不平衡振动故障、齿轮箱故障、轴承故障等。而现有的选煤厂设备故障诊断系统整体存在功能性不全面，系统不稳定等现象，因此，不断提高选煤厂设备故障诊断系统的综合性能，将更先进的检测和监控技术应用到诊断系统中，已成为当下发展的重要方向。专家系统是一种相对智能的程序诊断系统，集成了较多的成功案例和复杂的计算程序，其系统主要包括数据库、知识库、解释程序、知识获取程度等。该系统在运行时，首先通过各类传感器，对设备的相对信息进行检测，通过RFID部件对设备的运行情况及作业人员情况进行收集和记录。采用负责的分析处理系统，将处理后的信号保存在数据库中，通过对数据进行数据分析，得出设备的故障情况，并针对不同故障情况，发出不同的故障报警提示。由此，完成对选煤厂设备运行故障的检测。该诊断方法具有诊断精度高、数据处理速度快等特点，目前，已在诸多选煤厂设备中进行了成功应用，对保障选煤厂设备的运行安全提供了重要支撑。
1选煤厂机电设备故障诊断的重要性
1.1提升选煤厂设备的效率
对一个企业来说，其目的是实现利益最大化，煤矿企业也不例外。随着科技的发展，煤矿企业对机电设备的需求也不断提高，当设备出现故障后，要及时修复，减少损失，保证作业的顺利进行，为企业创造效益。
1.2延长选煤厂设备使用寿命
为了延长机电设备使用寿命和保证设备正常运行，无论设备是否出现故障，都要对机电设备进行维修和保养。科学有效地使用故障检测技术，及时诊断故障，能减少一定的安全隐患，从而提前做好应对措施，减少故障发生的可能性，对机电设备的安全作业有着十分重要的意义
2硬件系统的设计分析
2.1数据采集模块的设计
数据采集模块是硬件系统中的重要组成部件，前端各类传感器通过对设备运行状态的信号采集，将信息传输至数据采集模块，在采集模块的数据转换和处理后，将其传输至CPU中进行分析处理。因此，所设计的数据采集模块需具有较高的信号采集精度和采集稳定性。通过市场匹配，选用了NI公司生产的NI9234型采集模块，该模块采用了四道设计，其输入通道配备有内置抗混叠滤波器，能对电路和非电路信号进行采集，具有较高的数据传输速度和采集精度，能满足选煤厂设备诊断系统的使用需求，其模块的主要性能参数如表1所示。
表1NI9234型数据采集模块主要性能参数
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2.2传感器的选型
设备运行过程中，会产生较大程度振动现象，并会使设备的运行温度时常发生变化。故在该故障诊断系统设计时，需采用加速度传感器、位移传感器等部件对选煤厂设备的运行状态进行实时的数据采集。在综合考虑传感器安装环境和所需实现功能基础上，主要对加速度传感器和位移传感器进行匹配设计。
1）加速度传感器。
由于加速度传感器安装在振动频率和幅度都比较大的破碎机等设备上，工作环境恶劣，因此，选用了608A11型加速度传感器，主要负责对设备的振动情况及受冲击程度进行信号采集，其灵敏度为110mV/g，分辨率为360μg，可测频率范围为0.5Hz～12kHz，该型号传感器具有精度高、抗冲击性能好等特点，能够永久安装。
2）位移传感器。
在该系统设计时，选用了JX70-04型电涡流位移传感器。其主要性能参数包括灵敏度5.000mA/mm、测量范围0.4～5mm，温漂0.09%/℃。该传感器能够测量探头表面与被测金属导体之间的距离，在静态和动态下都能应用，并且具有高分辨率和高线性度，特别适用于旋转机械设备的故障诊断测量。同时，该部件具有测量距离远、信号传输快等特点，能有效的与被测设备进行动态和静态的非接触探测。
2.3机箱的设计
机箱是诊断系统的重要组成部分，主要负责诊断系统中数据采集模块、数据处理中心等部分的安装和防护作用。根据配套选型，选用了NI公司的NIcDAQ-9188机箱，该结构整体结构尺寸较小，具有较高的IP等级，并在机箱上设置了多组I/O接口和模块，能有效实现不同模块之间的信号传输和模块保护。目前，已在诸多选煤厂设备的故障诊断系统中进行了成功应用。
3软件系统的设计分析
3.1数据库访问程序的设计
在故障诊断系统中，必须实现对数据库的访问，在系统运行过程中，需不断的对数据库进行访问和读取，并对访问的数据进行存储和记录。同时，在设计时，考虑到了当数据存储出现故障问题时，可仅对时域波形数据进行存储，不会对波形数据的进行冗余数据的存储，所存储的波形数据可直接保存在本地文件中，不用设置专门的存储器。另外，在访问程序设计时，主要通过通道目录形式来对当天的数据波形进行存储，并形成一条的数据库记录，从而降低了系统中文件的数量。
3.2监控界面的设计
所设计的故障诊断系统，在实现对选煤厂设备故障诊断检测基础上，需对检测和分析处理后的数据进行实时监测和显示。因此，以上位机LabVIEW软件系统为基础，对故障系统的显示界面进行了设计，在该显示界面中，可实现波形显示、轴心轨迹显示、频谱显示、报警信息显示等功能，并能对设备运行过程中的加速度波形的峰值、平均值等信号进行数据显示，并且能对设备运行过程中的速度波形、位移波形等件实时显示。
4现场应用的测试分析
所设计的故障诊断系统虽在理论上可实现对选煤厂设备的故障诊断，为进一步保证该系统的运行稳定和可靠性，在新景矿选煤厂中对其进行了应用测试，主要将该系统与该选煤厂中的旋转设备进行系统连接测试结果表明：该故障诊断系统功能运行正常和稳定，能对选煤厂设备运行过程中的振动幅度、电机转速、电机工作电压、设备承载能力等参数进行实时监测，并通过显示界面将分析处理后的运行参数进行实时显示；同时，针对选煤厂设备运行时出现的振动幅度较大问题，及时发出声光报警提示，并通过监控界面进行实时显示，其监控效果较为明显。据现场工作人员介绍，该故障诊断系统的应用，能大大提高选煤设备的运行效果，对提高选煤厂设备的运行安全起到了较大的支撑作用。
5结语
在选煤厂工作中，对选煤厂设备故障诊断系统的改进设计是必不可少的环节。为了保证工作环境的安全性，保证选煤厂持续健康运营，就要定期对机电设备进行检测。同时，要提高工作人员的安全意识，尽可能减少选煤厂损失。
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论文作者:刘森
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/14
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