[發明專利]一種乳化液泵故障分級診斷方法

有效

• 申請號: 202110529358.3
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113378887B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 丁華;牛銳祥;孟祥龍;施瑞;呂彥寶
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王軍

本發明公開了一種乳化液泵故障分級診斷方法，通過將多個自動編碼器和Softmax分類器堆棧搭建深度自編碼網絡（DAE），以乳化液泵的多源監測參數作為輸入，自適應特征學習，識別乳化液泵的故障形式，開發故障定位專家系統，融合已識別的故障形式與必要故障信息，分析產生原因。所采用的故障分級診斷方法，第一級為基于深度自編碼網絡的在線故障識別，客觀準確地反映了乳化液泵的故障形式，一旦確認故障，則立即告警并觸發離線故障定位專家系統；第二級為基于專家系統的故障定位，能精確定位故障，同時節約成本。該方法充分利用深度自編碼網絡強大的自適應特征提取能力和專家系統處理難以求解的數學問題的優越性，為乳化液泵故障診斷提供新思路。

技術領域

本發明涉及乳化液泵故障診斷技術領域，尤其涉及一種乳化液泵故障分級診斷方法。

背景技術

煤炭是我國主要的消耗能源，是國民經濟的動力支撐，隨著煤基清潔利用技術的發展，煤炭將在今后的國民經濟發展中依然扮演重要的角色。長期以來，煤炭的安全開采問題一直吸引著煤礦企業的重視。煤炭開采設備的正常運行是煤礦安全生產的基本保障，但由于煤機裝備的結構復雜、工況多變、工作環境惡劣，導致煤機裝備故障率居高不下，嚴重影響到了煤礦的安全生產。

乳化液泵作為液壓支架“動力源”，是液壓支架供液系統的關鍵設備，其主要功能是向綜采工作面的液壓支架供給高壓乳化液，進而實現液壓支架動作。由于乳化液泵結構精密，集機械、電氣和液壓于一身，其日常維護耗時耗力，且對一線設備工作人員有很高技術要求。當發生故障時，無法做到快速準確故障診斷，難以故障定位，極大延長了維修時間，拖慢綜采工作面復工時間，加劇煤礦經濟損失。目前對于乳化液泵故障診斷方法的研究還比較少，大多通過PLC等對乳化液泵參數在線監測，無法做到準確地預防、診斷。乳化液泵故障機理復雜，包括，故障現象多樣、故障耦合、產生原因不一、故障定位難等，傳統的故障診斷方法無法勝任乳化液泵故障診斷任務。

發明內容

本發明為了解決上述提到的問題，提供了一種乳化液泵故障分級診斷方法，通過對乳化液泵的運行數據在線監測診斷，對乳化液泵的運行狀態分析判斷，為乳化液泵的日常維護提供參考，在故障發生時，實現乳化液泵快速、準確地故障診斷并分析產生原因。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種乳化液泵故障分級診斷方法，包括：

獲取數據庫中存儲的乳化液泵及其液壓支架供液系統的監測參數，對監測參數進行故障類型標注預處理后劃分為訓練集和測試集；

構建深度自編碼網絡模型，將作為訓練集的監測參數輸入深度自編碼網絡模型進行訓練，調節網絡參數與函數，至輸出的結果為準確故障類型為止，訓練完成后將作為測試集的監測參數輸入深度自編碼網絡模型，驗證深度自編碼網絡模型識別故障類型的準確性；

獲取乳化液泵及其液壓支架供液系統在運行過程中產生的實時監測參數，輸入至訓練好的深度自編碼網絡模型中，輸出結果即為故障類型；

在根據實時監測參數，判定乳化液泵及其液壓支架供液系統發生故障時，將實時的監測參數和必要故障信息輸入離線故障定位專家系統中；

離線故障定位專家系統融合已識別故障形式和包含必要故障信息的實時監測參數，分析產生原因，實現故障定位。

其中，液壓支架供液系統包括，清水過濾站、水箱、乳化油箱、自動配比、乳化液箱、乳化液泵、高壓反沖洗、支架系統、回液過濾站和相關輸送管路。

其中，監測參數分為易監測參數和難監測參數，所述易監測參數包括，乳化液泵的系統壓力、乳化液流量、乳化液濃度、乳化液溫度，電動機電流、電動機轉矩、電動機轉速、潤滑壓力、潤滑油溫、繞組溫度、乳化油位、乳化液位；難監測參數包括，支架動作狀態、泵噪聲、閥尖叫聲、異味、設備上的沖刷痕跡、連接件的松緊程度；易監測參數通過傳感器監測，作為深度自編碼網絡輸入，難監測參數作為必要故障信息輸入至專家系統。