李萌蕾 侯圣偉 馮傳道

兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦 山東菏澤 274000

1 故障分析

帶式輸送機(jī)在煤礦的生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的設(shè)備故障。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查和理論研究表明，頻繁的皮帶輸送機(jī)故障主要是縱向皮帶撕裂、皮帶打滑、皮帶偏轉(zhuǎn)和斷裂等現(xiàn)象造成的。當(dāng)帶式輸送機(jī)將煤炭和其他燃燒原料運(yùn)輸?shù)皆簜}中時(shí)，由于與多個(gè)故障相關(guān)的巨大影響，記錄和監(jiān)視測(cè)量點(diǎn)的工作會(huì)變得越來越有難度，且需要負(fù)擔(dān)很高設(shè)備的尺寸，可能導(dǎo)致所有運(yùn)輸設(shè)備發(fā)生故障。在嚴(yán)重的情況下，會(huì)威脅到整個(gè)煤炭相關(guān)工程的建設(shè)質(zhì)量，所以必須要保證相關(guān)工作的安全性和可靠性。

1.1 縱向條撕裂

煤礦帶式輸送機(jī)使用鋼絲繩芯作為皮帶的中心框架，以提高皮帶的拉伸和壓縮強(qiáng)度。由于其特殊的結(jié)構(gòu)，膠帶無法抵抗縱向撕裂，同時(shí)又要確保高強(qiáng)度。因此，皮帶的鋼絲繩芯為輸送帶的可靠運(yùn)輸提供了設(shè)備保護(hù)，但使用成本較高。發(fā)生事故時(shí)，對(duì)煤礦公司和工人的安全會(huì)造成一定威脅。

1.2 皮帶滑動(dòng)機(jī)構(gòu)

輸送帶的動(dòng)力傳遞主要基于輥與帶之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞。因此，當(dāng)皮帶和輥?zhàn)又g存在協(xié)作問題時(shí)，就會(huì)發(fā)生打滑。如果此時(shí)啟動(dòng)了帶式輸送機(jī)，皮帶上物料上的負(fù)載將突然改變，從而導(dǎo)致物料之間發(fā)生變化，并且電動(dòng)機(jī)將繼續(xù)根據(jù)額定功率工作，其中所提供的功率與皮帶的變速之間的差異是由于速度差異引起的，從而形成相對(duì)位移，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)摩擦，并且皮帶和輥?zhàn)颖砻娴臏囟妊杆偕?。如果此時(shí)無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正故障，則皮帶很容易被損壞。

1.3 帶隙

在皮帶輸送機(jī)操作期間，皮帶的偏轉(zhuǎn)在日常操作中非常普遍。缺陷主要發(fā)生在皮帶的局部區(qū)域，并導(dǎo)致皮帶兩側(cè)的磨損或皮帶的局部變形。同時(shí)，皮帶對(duì)齊不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致其他事故，例如皮帶撕裂和材料溢出。

1.4 皮帶斷裂

在運(yùn)行過程中，帶式輸送機(jī)的皮帶斷裂是非常嚴(yán)重的操作錯(cuò)誤。帶式輸送機(jī)在電動(dòng)機(jī)提供的力和慣性作用下斷裂后，斷裂的皮帶和皮帶上的物料立即堆積在機(jī)器上。束帶的體積很重要，會(huì)影響碳材料的松散度。因此，維護(hù)工作非常困難。如果皮帶斷裂發(fā)生在下部運(yùn)輸區(qū)域，則在嚴(yán)重情況下會(huì)發(fā)生失控現(xiàn)象，這在實(shí)踐中會(huì)導(dǎo)致難以想象的事故。因此，有必要嚴(yán)格監(jiān)視和檢測(cè)皮帶的運(yùn)行故障[1]。

2 多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與理論分析

基于多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械設(shè)備故障診斷包括訓(xùn)練和學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)備的故障信息和積累的故障診斷經(jīng)驗(yàn)，然后利用從機(jī)械設(shè)備中學(xué)到的故障診斷知識(shí)直接連接到網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)值進(jìn)行分析和計(jì)算以給出高效的研究結(jié)果。因此，從這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤類別的關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)，可以進(jìn)行錯(cuò)誤類型的適應(yīng)和相似性的歸納，以確保錯(cuò)誤和現(xiàn)象之間的復(fù)雜非線性關(guān)系。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在錯(cuò)誤預(yù)測(cè)和診斷系統(tǒng)的組合優(yōu)化中具有廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)大的糾錯(cuò)和強(qiáng)大的容錯(cuò)能力。經(jīng)典的此類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括用于導(dǎo)入關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的輸入層，用于處理數(shù)據(jù)的隱藏中間層和用于輸出數(shù)據(jù)的輸出層。結(jié)構(gòu)如圖所示[2]。

考慮到煤礦帶式輸送機(jī)運(yùn)行的非線性關(guān)系，我們研究了多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用情況，使應(yīng)用效果更具有可靠性，并使研究人員可以獲得更好的參數(shù)結(jié)果。

2.1 建立多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的感知器有很多用途，它是δ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一部分。這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)信號(hào)的傳輸和反饋誤差不斷學(xué)習(xí)，并不斷調(diào)整同步中間層和傳輸層之間的權(quán)重，以集成網(wǎng)絡(luò)模型，提高網(wǎng)絡(luò)容量。

2.2 多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法

如果將輸入信號(hào)傳遞到隱藏接口，然后再從隱藏接口傳遞到輸出層，其次我們需要分析系統(tǒng)反饋信號(hào)。首先，有必要將輸出層的目標(biāo)值與訓(xùn)練信號(hào)進(jìn)行比較，以獲得輸出層的誤差信號(hào)，并使用輸出層進(jìn)行調(diào)整。輸出層調(diào)整信號(hào)被連續(xù)反饋到每個(gè)隱藏的中間層，信號(hào)基準(zhǔn)測(cè)試執(zhí)行權(quán)重調(diào)整，最后整個(gè)信號(hào)返回到輸入層。在該調(diào)整反饋處理中，僅輸入一次初始值信號(hào)，并且進(jìn)行兩次信號(hào)調(diào)整。因此，可看出該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自學(xué)習(xí)能力[3]。

調(diào)整特定信號(hào)時(shí)，最重要的是調(diào)整比值。因此，在實(shí)際數(shù)據(jù)分析中，可以使用梯度下降和比值進(jìn)行調(diào)整，以確保帶式輸送機(jī)安全高效地運(yùn)行。

3 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的監(jiān)視和錯(cuò)誤檢測(cè)

基于模糊數(shù)學(xué)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)能力強(qiáng)和透明性高的優(yōu)點(diǎn)，為操作故障的診斷提供了高精度、快速的故障診斷技術(shù)，以合理設(shè)置帶式輸送機(jī)的位置。由模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建的模型，該模型將操作數(shù)據(jù)從帶式輸送機(jī)傳感器傳輸?shù)剿B接的計(jì)算機(jī)，將數(shù)據(jù)集成到計(jì)算機(jī)中，輸出相關(guān)的操作參數(shù)并使用數(shù)據(jù)處理技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)模糊處理，消除所有的影響因素，然后通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。

4 結(jié)語

模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要用于帶式輸送機(jī)的錯(cuò)誤監(jiān)視和檢測(cè)工作，使用相應(yīng)軟件進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果分析表明，基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸送帶故障檢測(cè)技術(shù)優(yōu)于僅依靠神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用技術(shù)，而且它可以清除冗余信息，節(jié)省監(jiān)視和診斷時(shí)間，對(duì)于快速診斷煤帶輸送機(jī)故障具有很高的實(shí)用價(jià)值。