焦煤机械液压系统故障诊断及专家系统研究

论文摘要

该课题基于与宝山钢铁集团炼铁厂的合作项目“焦煤机械液压系统监测测及故障诊断专家系统”,旨在解决宝钢炼铁厂焦煤液机械压系统的频发故障,以一套实时准确的监测系统为基础,结合专家知识建立故障诊断专家系统,缩短故障诊断时间,提高生产效率。同时该方法还将在宝钢其他重要生产设备上推广应用。宝钢炼铁厂的焦煤机械一期工程配备五套推焦车,三台为日本进口,两台为大连重型机械厂设计安装,均为上世纪八十年代建设。因最初的设计缺陷及长期满负荷运行带来了极大的设备损耗,其中一台设备经多次维修仍不能够保证长时间无故障运行,严重影响了企业的生产效率。针对该液压系统,应用AMESim建立提门系统及电液换向系统模型,采用变参数和改变控制变量的方法,对焦煤液压系统进行故障诊断分析。研究分析表明改造后的电液换向阀液控先导油路引起的换向压力不足为主要故障来源。在进行实地调研的基础上,设立了16个压力采集点以获得系统运行的特征参数。基于AMESim故障诊断结果建立的现场监测系统验证了建模仿真方法的准确性与可靠性。建立了实时监测硬件系统,以传感器、数据采集卡、工业控制机为主要架构,应用虚拟仪器技术实现数据实时采集与显示,单通道数据观测,历史数据查询和数据实时保存等功能,为故障诊断专家系统的建立提供数据支持。焦煤机械液压系统故障诊断专家系统采用神经网络与专家系统相结合的方法,利用已经获取的系统运行特征数据和对应的系统故障原因训练神经网络并将其作为专家系统的推理机,其中专家知识和历史数据为专家系统的知识库。最终设计完成的专家系统能够模拟人类专家做出故障判断,具有自适应能力,有助于理解液压系统运行特征参数与故障原因之间的非线性对应关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 液压系统故障智能诊断技术
• 1.3 专家系统概述
• 1.3.1 专家系统的定义
• 1.3.2 专家系统的发展与现状
• 1.3.3 神经网络技术在专家系统中的应用
• 1.4 研究目的
• 1.5 本文的组织结构
• 第2章 系统建模及故障分析
• 2.1 液压系统仿真原理
• 2.1.1 液压系统仿真的数值计算原理
• 2.1.2 AMESim图形建模与仿真软件
• 2.1.3 焦煤机械液压系统仿真数学模型
• 2.2 焦煤机械液压系统整体分析
• 2.3 提门系统建模与仿真
• 2.3.1 提门模块工况
• 2.3.2 工作缸性能仿真与分析
• 2.3.3 工作回路电液换向阀仿真与分析
• 2.3.4 电液换向阀性能对系统运行的影响
• 2.4 电液换向阀建模与仿真
• 2.4.1 电液换向阀工况分析
• 2.4.2 电液换向阀性能仿真与分析
• 2.5 焦煤机械液压系统故障分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 专家系统硬件结构设计
• 3.1 系统整体结构
• 3.2 压力采集点的布置
• 3.3 数据采集系统硬件
• 3.3.1 信号转换电路设计
• 3.3.2 压力传感器选型
• 3.3.3 数据采集卡选型
• 3.3.4 硬件设备整体布置
• 3.4 本章小结
• 第4章 专家系统软件结构设计
• 4.1 神经网络专家系统模块设计
• 4.1.1 专家系统设计
• 4.1.2 神经网络模型与算法
• 4.1.3 专家系统神经网络的训练
• 4.1.4 故障诊断专家系统功能
• 4.2 专家系统监测模块设计
• 4.2.1 虚拟仪器技术
• 4.2.2 系统结构设计
• 4.2.3 数据实时显示模块
• 4.2.4 数据实时保存模块
• 4.2.5 历史数据查询模块
• 4.3 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢