现代煤矿长壁采煤机状态监测与专家决策系统研究

李 勇

（山西焦煤汾西矿业柳湾煤矿， 山西 孝义 032303）

1 现代煤矿所使用的状态监测技术

1.1 振动监测

长壁采矿机械在地下环境中采用了许多机器状态监测技术，然而，只有其中一些可用于长壁采煤机械。振动监测长期以来被认为是在许多行业进行监测的潜在手段。但是，它在长壁采矿机械中的应用目的是要努力找出最合适的地下变速箱状态。目前，振动监测主要以简单的水平进行特征检测，其使用的测量仪器以手持式测振仪为主。

1.2 磨损监测

磨损监测或分析被广泛应用于许多行业。这项技术首次应用于英国的地下设备，当时，该技术主要是一个简单的测量软件，它所给出电感读数存在于一个包含金属油的小样本中，所有碎片读数的样品都可以使用低倍显微镜进行检查，并与已有的实例进行了比较。当磨损分析给出时，该软件对变速箱进行控制，油可以受到进一步简单的控制和测试，如黏度测试和百分比水含量测试，以确定润滑剂的性能。结果来自碎片测试仪，所得结果会以数字和图形形式显示在两个Commodore 8000系列电脑当中[1-2]。

1.3 乳液分析

现代长壁支架采矿系统使用含有大量水包油乳液的阀门和气缸的设计。监测员每天通过观察外观、测量液体浓度，可以对样品指标进行常规分析，如pH值、原水硬度、浓度、细菌和真菌。该检测中的低浓度水平95/5水/油乳液非常重要。

1.4 油位监测

油位插头所在采煤机机器的正面，或倾斜的地方是无法人工维修的，因此，在难以接近的地方监控液位的能力对于煤矿动力装载机齿轮箱来说是非常重要的。1983年，英国某煤炭公司使用棱镜检查机器油位证实了在困难条件下监测油位的可能性。制造油位检测棱镜的目的是取代地下使用的某些齿轮箱中原有的水平塞，该应用程序是成功和单一的。

1.5 冲击脉冲监测

大多数变速箱轴承的监测主要是通过对石油的分析进行的。远程脂润滑轴承、皮带输送机滚筒轴承等长期建立在冲击脉冲监测方法基础上。这种仪器是一种内在的、被广泛使用的冲击脉冲带探头的安全版本仪表。该仪器为手持式，并附带一套耳机。

1.6 孔板测试

这是一个用于快速检查液压回路的健康状况且易于应用的测试方式。此方式的监测可以永久安置在一个测试人员轻松访问的位置。测试仪有一个带有快速安装适配器的压力表和单位操作键。动力屋顶支撑液压系统旨在确保足以达到设定压力给予适当的屋顶控制。孔板测试单元可以安装在动力单元卸载阀附近，以便检查动力单元的性能。孔板测试可以监视泵输出、卸载器阀门性能、系统压力损失和油面的泄漏。电路压力表安装在维护人员立即识别的设备基座上。

1.7 温度监测

温度监测包括操作温度和测量组件表面的温度。该监测运行温度可以视为操作变量的一个子集。组件表面的监控与机器元件中温度、磨损有关，特别是在机器元件中轴承润滑不充分或不存在时。温度监测技术机器组件包括光学高温计、热电偶、热成像和电阻温度计。对于地下机械，温度探头可以安装在输送机驱动头部变速箱上。探头与CONSPEC计算机监控系统相连，该系统可以连续监测齿轮箱的油温，并在短时间内可以在一个VDU屏幕显示温度。预设警报温度和更高的关机温度可以被预先编入计算机。收集到的数据也可以在VDU上显示。

2 状态监测技术在长壁采煤机械中的应用

在过去的十年中，英国等国家投入了很多努力，旨在为监测技术在长壁开采中的应用提供条件。第一个称为ELSIE（电子信号和指示设备）的系统是在英国的Bold Colliery公司执行应用的，ELSIE制作了一个巨大的有关地下操作的信息量。

英国目前使用的最新长壁采煤机械检测系统为基于微型计算机的控制和健康监控系统开发出的BJD采煤机状态检测系统。该设施用于显示电机负载、拖运负载、滚筒位置和机器速度，以及健康状况，警报发出低油位或高油位信号或温度太高的信息。信息可以传输到信息终端煤层和表面。同时，道蒂矿业设备有限公司也开发了一个视觉显示单元，并与FIDO系统兼容，支持系统流量、压力最小试点设定和监测操作。

对于支撑腿部压力监测，道蒂矿业设备有限公司开发了一个全面的压力监测系统，用于将信息传输给计算机显示和分析。此信息可以被记录并传输到界面当中。询问每个支持监视器的另一种方法可以通过使用便携式显示器来实现。

3 地下采煤专家系统分析

只要安装好状态监测系统，就可轻松获得监控数据。然而，解释这些数据可能是一项艰巨的任务。例如，尽管已经开发了高成本条件指令，但是数据分析必须由其供应商执行，因为这通常需要振动和磨损专家的服务分析，以及采集系统和专家系统数据整合。这就意味着开发专家系统的重要性，便于管理和维护维修人员使用。专家系统本质上是一台计算机，而一套用于长壁开采机械状态监测的专家系统由三个关键部分组成：知识库、干扰引擎和数据库。专家系统基本上是一个使用知识库来操作信息的程序数据库。用来执行推理过程的两种最常见的策略是向前和向后链接。推理过程从一个新的数据开始通过规则搜索找到满意的数据，确定是否有故障出现。替代策略反向链接从一个特定的故障开始，然后通过“向后”工作规则到暗含的条件满足可用信息的程度数据库。如果所有条件都满足，那么判断故障存在。到目前为止，煤矿机械真正规模化使用的专家系统很少，特别是长壁采矿机械，正在处于开发阶段[3-4]。

4 结语

虽然我国自动化技术已经取得飞速发展，但是很多情况下仍无法将自动化技术与煤炭行业进行有效的结合，这就需要各煤炭企业不断研发新技术，不断创新生产能力，以促进煤炭企业生产向着更智能、更先进的方向发展。