矿井自动排水系统故障诊断技术研究与实现

发布时间：2017-07-08 08:12

  本文关键词：矿井自动排水系统故障诊断技术研究与实现

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【摘要】：当今矿山正在朝着数字化、智能化方向发展。随着矿井综合自动化建设的不断推进,我国矿井排水系统正逐渐由人工排水向自动排水转变。这种排水方式的转变在减轻劳动强度、提高排水效率等方面取得了一定成效,但也因为设备数量增多、设备结构更复杂、系统对设备的依赖性更强、控制流程更规范等原因,导致系统启动失败及故障停机次数增多,系统维护难度加大。针对上述问题,论文首先阐述了当前排水监控技术及故障诊断技术的研究和应用情况,归纳了矿井排水系统的基本组成、操作流程、监控需求和监控方法以及矿井自动排水系统的典型架构,梳理了当前自动排水系统中常见的故障及外在表现。然后在总结分析常用故障诊断方法并结合自动排水系统自身特点基础上,提出了综合运用故障树、系统级故障诊断及模糊模式识别进行自动排水系统故障自诊断的新方法。随后论文分别介绍了所选故障诊断方法的基本概念、诊断原理和实现方法。并以矿井自动排水系统中典型报警——“启动负压不足”为例详细介绍了所研究故障诊断方法的设计思路和故障诊断模块的实现过程：1)根据自动排水系统的监控需求建立报警体系,以具体报警为顶节点建立故障树；2)由实时报警信息触发故障树,故障树根据传感器信息进行故障分析和诊断；3)对于无法分解到底事件的故障原因,根据故障树定量分析的结果执行系统级故障诊断测试和诊断,进一步缩小故障原因范围；4)如果故障原因仍未分解到故障树底事件,通过模糊模式识别诊断具体故障原因；5)根据诊断结果自动累加部件故障次数,通过自学习提高故障树定量分析的准确性。最后通过实验室测试和结果分析,得出结论：论文所研究的故障诊断方法能够对持续引发报警的较严重故障做出准确诊断,但对不明显的潜在故障缺乏预测能力,需要进一步研究和完善。
【关键词】：矿井 自动排水 监控系统 故障诊断
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD744
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 选题背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 矿井排水监控技术与系统现状11-13
• 1.2.2 故障诊断技术与应用现状13-14
• 1.2.3 目前研究存在的不足14-15
• 1.3 研究内容和文章结构15-17
• 第2章 矿井自动排水系统及常见故障分析17-26
• 2.1 矿井排水系统概述17-20
• 2.1.1 矿井排水系统基本组成17-19
• 2.1.2 矿井排水系统操作流程19-20
• 2.2 矿井排水系统监控需求与方法20-22
• 2.3 自动排水系统结构与组成22-23
• 2.4 自动排水系统常见故障分析23-25
• 2.4.1 上位机及通信网络故障24
• 2.4.2 现场设备故障24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 常用故障诊断方法与理论研究26-40
• 3.1 故障诊断方法的分类与特点26-28
• 3.2 故障诊断方法的选择28
• 3.3 故障树分析法28-33
• 3.3.1 故障树的符号与基本概念29
• 3.3.2 故障树分析法的数学表示29-31
• 3.3.3 故障树的建立31-32
• 3.3.4 故障树的定性分析32
• 3.3.5 故障树的定量分析32-33
• 3.4 系统级故障诊断33-36
• 3.4.1 符号和定义33-34
• 3.4.2 系统级故障诊断的诊断模型34-35
• 3.4.3 系统级故障诊断的布尔方程35
• 3.4.4 系统级故障诊断的诊断步骤35-36
• 3.5 模糊故障诊断36-39
• 3.5.1 模糊理论基础36-38
• 3.5.2 模糊故障诊断38-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 故障诊断功能的设计与实现40-60
• 4.1 故障诊断功能的整体设计40-42
• 4.1.1 硬件平台选择40-41
• 4.1.2 软件架构设计41-42
• 4.2 报警功能设计42-44
• 4.3 故障树模块设计44-47
• 4.3.1 故障树的建立44-45
• 4.3.2 故障树的分解45
• 4.3.3 定性及定量分析45-47
• 4.4 系统级故障诊断模块设计47-50
• 4.4.1 测试模型47-48
• 4.4.2 诊断模型48-49
• 4.4.3 测试及诊断过程49-50
• 4.5 模糊诊断模块设计50-52
• 4.5.1 征兆集与故障集50
• 4.5.2 隶属函数的确定50-51
• 4.5.3 建立权值矩阵51-52
• 4.5.4 诊断原则52
• 4.6 软件程序实现52-57
• 4.6.1 报警程序52-53
• 4.6.2 故障诊断程序53-57
• 4.7 人机界面设计57-59
• 4.8 本章小结59-60
• 第5章 实验与结果分析60-74
• 5.1 实验环境60-66
• 5.2 基本诊断功能测试66-69
• 5.3 故障辨识能力测试69-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第6章 总结与展望74-76
• 6.1 全文总结74-75
• 6.2 主要创新点75
• 6.3 研究展望75-76
• 参考文献76-81
• 致谢81-82
• 附录82

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本文编号：533683