矿井通风系统风速故障源诊断技术在大明矿的应用研究

通风系统风流发生变化,从整个网络角度考虑都可以归结为分支的风阻发生了变化。从这一角度分析了大明矿分支风阻变化与各分支风量之间的关系,提出了风阻-风流变化影响关系矩阵法,确定可能使风速异常的巷道集合——故障巷道集合,建立通风网络"故障巷道范围库"。为了故障源诊断能够包含所有分支,研究风速传感器布置的最小数量及位置问题,提出了最少全覆盖布点法,给出了大明矿风速传感器的布置方案。大明矿故障源诊断结果与现场试验结果一致,验证了矿井通风系统故障源诊断技术及方法的可行性。     

改进灵敏度矩阵的矿井通风故障源诊断及传感器布置研究

利用当前的矿井通风安全监测监控系统,只能反映安设风速传感器的井巷风量发生变化,至于变化是由该条巷道故障引起的,还是由于拓扑关系原因引起的,都无法诊断故障源,通风系统的故障可以归结为分支的风阻发生变化。如果分析每一条分支风阻变化对通风系统的影响,即每一条分支都安设风速传感器是不可能的。因此,井下风速传感器的布置最小数量及位置问题也是研究的重点。改进灵敏度矩阵,建立分支灵敏度0-1矩阵和通风网络故障巷道范围库,用以确定可能引起风速超限的故障巷道范围。最后,提出最少全覆盖布点法,给出分支覆盖度和影响巷道范围库的概念,用以求得风速传感器的宏观布点。     

基于网络分析的矿井通风智能诊断专家系统

提出了矿井通风智能诊断专家系统来解决通风系统故障诊断问题,设计了矿井通风智能诊断专家系统知识库和推理机,提出用逐步线性回归分析法确定可能引起某巷道风速超限的风路集合.在知识库中把通风系统故障原因详细归类,在专家系统推理机中进一步缩小了故障范围并推断故障原因.给出了矿井通风智能诊断专家系统推理流程并设计了用户接口,故障诊断结果图可以直接显示故障巷道范围、故障原因及故障巷道列表.最后对大明矿进行了工业试验,智能诊断专家系统的故障诊断结果与实际结果一致,验证了系统的可行性.     

智能通风矿井风速传感器数据清洗模型北大核心CSCD

针对当前智能通风矿井风速传感器监测数据清洗破坏信息完整性等问题,提出一种基于堆叠降噪自编码器(SDAE)的矿井风速传感器监测数据清洗模型。首先应用通风系统正常运行状态下的风速数据样本进行SDAE训练,并基于核密度估计(KDE)方法获取训练样本的重构误差上限及容限时间;然后分析测试样本中重构误差、误差持续时间与训练样本的重构误差上限、容限时间之间的关系,辨别“脏”数据类型;最后利用东山煤矿风速传感器监测数据进行有故障样本和无故障样本的数据清洗试验。结果表明:所提模型能自动辨别噪声点和缺失值,并通过数据重构修复“脏”数据,在过滤干扰数据的同时可有效保留通风故障状态信息,相比于降噪自编码器(DAE)、长短时记忆(LSTM)神经网络和卡尔曼滤波(KF)等其他数据清洗模型,该模型的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)平均降低了75.42%和74.98%。     

矿井3D风网图及基于MATLAB仿真编程实现

针对复杂矿井通风网络解算问题,基于MATLAB语言及其图形处理平台,提出用真实3D矿井巷道连结关系(3D风网图)代替复杂网络图进行解算.该方案只需将实际矿井巷道真实描画出来,由计算机程序自动从真实巷道中提取通风网络的拓扑关系,并自动添加大气、通风机风硐、掘进巷道风筒等辅助分支,将同属性巷道分支合并,缩减通风网络图的规模,得到计算所需的内部通风网络图.3D风网图是将矿井通风网络看作一个力学模型,直接按基本回路计算自然风压.从本质上说,3D风网图表达的是"具象"的通风网络图,它超越了传统平面网络图的技术层面.应用该通风仿真程序,能有效解决矿井通风信息管理、三维矿井通风立体图的自动生成、矿井通风网络自动解算、风网参数的自动标注等问题,在铁法矿区大兴煤矿的应用结果验证了其可靠性.     

基于决策树的矿井通风阻变型故障诊断及传感器优化布置

为实现矿井通风阻变型故障智能诊断,解决风速传感器优化布置与诊断模型不匹配的问题,提出基于决策树的矿井通风故障位置分类判断、故障量回归预测及嵌入式风速传感器优化布置一体化方法;以唐安矿为例对上述方法进行验证.结果表明:矿井通风空间数据集无量纲化能提高故障诊断准确率、提升模型收敛速度,剪枝能提高模型泛化能力;以基尼系数为嵌...     

塔式多绳摩擦提升机振动故障源的模糊综合评判

根据塔式多绳摩擦提升机的运行特点,分析了振动原因,建立了振动故障源的模糊综合评判模型.结合对某矿井塔式多绳摩擦提升系统的振动测试结果,应用该模型对系统振动故障源进行了诊断和评判,对各种振动原因引起的系统故障的可能性给出了定量评价.实践表明,应用文中建立的模糊综合评判模型提高了塔式多绳摩擦提升机故障源诊断的客观性和准确性,为有效治理提升机的超限振动提供了可靠的理论依据,对当前老矿井改造具有一定的指导意义.     

基于FTA的矿井监控预警诊断知识表示及推理机制

当前的矿井监测监控系统给出的预警结果只能反映传感器所在位置的参数变化,并不能依此判断传感器所在位置就是故障源。研究矿井监控预警诊断专家系统,通过建立矿井通风系统故障树设计面向故障树的基于框架与规则的混合知识表示方法,利用框架中诊断规则的推理确定故障传播关系,找到故障源。设计了矿井监控预警诊断推理机制,利用监控系统对灾变时期的火灾和瓦斯大量涌出以及正常生产时期矿井中的活塞效应、巷道风阻变化、通风构筑物故障、爆破、通风动力故障以及自然风压变化进行故障诊断推理分析,给出监控预警诊断故障源分析界面,为管理人员对矿井正常生产和灾变时期的故障处理提供依据。     

薄膜结构的气弹动力失稳临界风速

笔者采用解析方法研究了三维薄膜结构的气弹失稳临界风速。首先应用薄壳的无矩理论建立了薄膜结构的动力平衡方程 ;随后假设来流为均匀的理想势流 ,考虑流固耦合作用 ,采用不考虑流动分离和考虑流动分离两种气弹模型应用流体力学中的势流理论 ,并参考空气动力学中的薄翼型理论 ,确定了作用于薄膜表面的气动力 ,得到了两种模型情况下薄膜结构的气弹动力耦合作用方程 ;进而利用Bubnov Galerkin方法将此耦合作用方程转化为一常系数二阶微分方程 ,并根据Routh Hurwitz稳定性准则确定了薄膜的失稳临界风速 ;最后通过对临界风速的影响因素进行分析并对两种模型得到的结果进行比较 ,得到了一些重要结论。     

积雪灾害防治中的积雪深度与风速的计算

为防止积雪灾害的发生或采取必要的防治措施,必须弄清积雪灾害特征,分析积雪的影响因素,研究积雪灾害的发生机理,理顺积雪灾害的类型,探讨积雪灾害发生的规模,以确保工程建设及人民生命安全。降水量是积雪灾害首要因素,是积雪灾害物质的来源;气温的高低是造成积雪的前提;风不仅对水汽和降雪有影响,而且对积雪有再分配的作用;降雪量直接影响积雪分布,地形、风向、风速(风力)、植被、坡向等对积雪分布也有一定影响。在分析研究灾害积雪的特征、类型、影响因素、发生机制、规模以及发生的规律等同时,探讨了最大积雪深度、最大风速的计算方法。通过定量计算,为研究积雪灾害的防治提供依据。     

矿井通风网络的社团结构及灾害控制研究

为研究矿井通风网络的社团结构特征和有效控制灾害在通风网络中的传播范围,根据通风网络的连接特点对传统的GN算法进行改进,以淮南某矿井的通风网络结构为例进行说明,发现矿井通风网络具有较强的社团结构特征;引入强弱社团结构和外内连接边数比后,社团结构的划分更符合实际。根据矿井通风网络社团间的连接关系,就会找到灾害传播的关键分支与节点并加以控制,降低灾害对相邻社团危害程度,控制灾害的蔓延范围。     

矿井主通风机叶轮磨损失效的评价

矿井主通风机叶轮严重磨损威胁着矿井安全生产 ,研究主通风机叶轮磨损和正确地评价叶轮的磨损失效 ,对煤矿安全生产具有重大的现实意义。应用气—固两相流动理论分析了主通风机叶轮的磨损部位 ,结论与现场叶轮的实际磨损相吻合。提出了叶轮磨损过程的 3个阶段。利用材料磨损理论分析了主通风机叶轮磨损机理 ,得出了叶轮磨损是以气体动力学磨料的冲蚀磨损为主 ,低应力擦伤型磨料磨损、腐蚀磨损为辅的结论。依据国家标准 ,结合矿井主通风机工作特点 ,从安全角度提出了矿井主通风机叶轮磨损永久失效的判据 ,并给出了判定标准。     

沁海煤矿瓦斯重大灾害及生产动态安全状况诊断

按照《煤矿安全规程》2010版制成安全检查表,运用安全检查表法和系统分析的方法对煤矿的主要系统存在的隐患进行逐项诊断,主要诊断矿井的瓦斯抽放系统、矿井的通风系统、矿井的防尘系统、矿井的防灭火系统以及矿井运输提升系统等。诊断主要是针对瓦斯重大灾害及矿井生产过程中违章违规现象以及矿井自然属性带来的系统固有隐患,对矿井中员工的操作规范情况也进行检查,并对存在的隐患和员工的错误操作提出相应的整改措施,促使煤矿及时对矿井存在的系统固有隐患和人为隐患进行整改,以消除在生产动态过程中查出的隐患,从而预防煤矿事故的发生。消灭了事故隐患,实际上也是把事故消灭在萌芽状态之中,达到防患于未然,提高我国煤矿安全生产水平。     

矿井通风系统稳定性定量判定方法研究

稳定的矿井通风系统是实现矿井安全高效生产的前提,但是随着采掘工作面的推进,通风网络结构的变化,巷道的冒顶变形等,通风系统的稳定性也随之变化.基于矿井通风系统稳定性的重要性、非线性和时变性,运用Lyapounov(李雅普诺夫)稳定性理论和灵敏度,提出了定量分析判定矿井通风系统稳定性的方法.方法以Lyapounov稳定性分...     

基于LabVIEW的水质微型站实时故障诊断专家系统

设计一种基于微试剂原位水质检测仪的多参数水质微型站监控系统。通过对水质检测流程合理分析以及各监控点反馈信号诊断,结合LabVIEW可视化编程技术、信号分析技术和测控技术,分别从硬件和软件方面,设计了一种基于多传感器数据融合的水质微型站监控感知的检测流程测控模型。现场应用结果表明,采用诊断专家系统的水质微型站监控系统满足水质测控的需求,极大提升系统的稳定性、安全性。     

关联维数在机械设备故障诊断中的应用研究

研究了混沌与分形的特征参数———关联维数的计算方法和参数的选择。以滚动轴承在正常、外圈故障、滚动体故障、内圈故障4种状态下的信号特征为标准样本,以其运行的实测信号为例,对时域信号进行了频谱分析,并进一步进行了关联维数分析。通过对滚动轴承振动信号的关联维数分析,证明了该轴承在4种不同标准状态下具有明显不同的关联维数特征。因此,按照相关性的大小,就可诊断出实测信号属于外圈故障状态信号。研究结果表明,关联维数分析方法在设备状态监测与故障诊断中,尤其是在非线性系统的故障诊断中显示出其独特的优势,具有较为广阔的应用前景。     

矿井通风系统安全性的多层次模糊综合评价

按照事故致因理论,并进行系统安全分析和易发事故分析,建立了矿井通风系统安全性的多层次评价体系;应用层次分析法和Matlab软件,确定矿井通风系统安全性评价体系中各子系统及各指标的权重;结合实际经验,根据安全规范构造各指标隶属度;进而根据评价集构造了梯形分布的隶属函数,并得到各指标对评价集的最终隶属度、模糊关系矩阵和综合评价矩阵;求得矿井通风系统安全状况的综合得分,进而划分安全评价等级,并提出了对应各等级的处理措施。将该评价方法应用到重庆开县桃园联合煤矿,取得了良好的效果。