刮板减速机模糊故障诊断方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种刮板减速机模糊故障诊断方法及系统，该方法包括：步骤1，基于刮板减速机故障案例及相关知识，构建基于故障原因和故障征兆的模糊关系矩阵；步骤2，基于刮板减速机故障案例及相关知识，构建基于粗糙集的权重矩阵；步骤3，将所述权重矩阵与所述模糊关系矩阵合并，构建新模糊关系矩阵；步骤4，对多传感器采集的刮板减速机监测参数模糊化，得到多源模糊输入向量；步骤5，基于所述新模糊关系矩阵及多源模糊输入向量，通过求解模糊矩阵及模糊评判，得到刮板减速机故障诊断结果。本发明专利技术基于粗糙集和模糊推理对刮板减速机的健康状态进行诊断，提高了诊断的准确率及效率，保障了刮板减速机运行可靠性。

Fuzzy Fault Diagnosis Method and System for Scraper Reducer

【技术实现步骤摘要】
刮板减速机模糊故障诊断方法及系统
本专利技术煤机故障诊断
，尤其涉及一种刮板减速机模糊故障诊断方法及系统。
技术介绍
刮板减速机作为煤矿生产活动中最重要的易损部件之一，其运行状态决定了煤矿生产活动能否顺利进行。刮板减速机工作条件恶劣，其故障和征兆之间映射关系复杂，维护工人主要依据经验对刮板减速机故障进行判断，导致刮板减速机故障诊断的准确性与维护工人的专业知识和实践经验息息相关，很多情况下只有在出现重大问题时才能发现故障，故障诊断准确率和效率低。随着煤矿生产节奏的加快，依靠经验和定期维修的维护方式已经不能满足煤矿生产的需要。随着智慧化煤矿、无人化工作面等先进采煤技术理念的提出和广泛应用，刮板减速机已经初步建立了状态感知体系，用于监测、诊断刮板减速机的健康状态。刮板减速机的振动、轴承温度、润滑油温度、润滑油液位、润滑油油质、冷却水温度、冷却水流量等状态参数被用来描述刮板减速机的健康状态。然而，这些状态参数除振动外的其它参数，在刮板减速机的健康监测与故障诊断中发挥的作用仅限于超值报警，没有形成有效的各参数之间的关联性分析，无法准确识别故障原因。同时，仅仅依靠对振动参数的分析，仅能实现刮板减速机轴承、齿轮、联轴器等零部件故障的诊断，而无法实现对于刮板减速机温度高、润滑变质等故障的分析，从而使温度、油质、流量等传感器的安装也失去其应有的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种刮板减速机模糊故障诊断方法及系统，基于粗糙集和模糊推理对刮板减速机的健康状态进行诊断，以提高诊断的准确率及效率，保障刮板减速机运行可靠性。本专利技术提供了一种刮板减速机模糊故障诊断方法，包括如下步骤：步骤1，基于刮板减速机故障案例及相关知识，构建基于故障原因和故障征兆的模糊关系矩阵；步骤2，基于刮板减速机故障案例及相关知识，构建基于粗糙集的权重矩阵；步骤3，将所述权重矩阵与所述模糊关系矩阵合并，构建新模糊关系矩阵；步骤4，对多传感器采集的刮板减速机监测参数模糊化，得到多源模糊输入向量；步骤5，基于所述新模糊关系矩阵及多源模糊输入向量，通过求解模糊矩阵及模糊评判，得到刮板减速机故障诊断结果。进一步地，步骤1中所述故障原因包括电机与刮板减速机之间的联轴器故障、刮板减速机与链轮之间的联轴器故障、刮板减速机螺栓松动故障、刮板减速机输入轴支撑轴承故障、刮板减速机输入轴齿轮故障、刮板减速机输出轴支撑轴承故障、刮板减速机输出轴齿轮故障、润滑油乳化、刮板减速机润滑油泄露、刮板减速机润滑油不足、刮板减速机冷却水泄露、刮板减速机冷却水堵塞中的任意一种或多种。进一步地，步骤1中所述故障征兆包括刮板减速机输入轴温度、刮板减速机输入轴振动、刮板减速机输出轴温度、刮板减速机输出轴振动、刮板减速机润滑油油位、刮板减速机润滑油油质、冷却水温度、冷却水压力中的任意一种或多种。进一步地，所述步骤1包括：采用模糊统计方法对刮板减速机故障案例及相关知识进行统计，建立刮板减速机故障原因与故障征兆模糊关系表；根据所述模糊关系表构建模糊关系矩阵。进一步地，所述步骤2包括：采用粗糙集方法对对刮板减速机故障案例及相关知识进行特征提取，建立故障原因与故障征兆信息表；对建立的故障原因与故障征兆信息表进行知识提取和属性约简，得到最佳属性约简，并去除信息表中的冗余及冲突；将最佳属性约简中条件属性的权重值设置为1(条件属性值为0除外)，其它条件属性权重值均设置为0，得到权重矩阵。进一步地，步骤3中所述权重矩阵与所述模糊关系矩阵按照下式进行合并：R＝R1+α·R2；式中，R为新模糊关系矩阵；R1为模糊关系矩阵；R2为权重矩阵；α权重系数。进一步地，所述步骤4包括：根据不同传感器采集参数的特性，选取与之匹配的隶属度函数进行参数模糊化；其中，对于具有上限值的监测参数采用升半梯形隶属函数，对于具有下限值的监测参数采用降半梯形隶属函数。进一步地，步骤5中所述模糊矩阵表示为：其中，Y为模糊矩阵；X为多源模糊输入向量；R为新模糊关系矩阵。本专利技术还提供了一种刮板减速机模糊故障诊断系统，包括：知识库模块，用于基于刮板减速机故障案例及相关知识，构建基于故障原因和故障征兆的模糊关系矩阵，基于刮板减速机故障案例及相关知识，构建基于粗糙集的权重矩阵，将所述权重矩阵与所述模糊关系矩阵合并，构建新模糊关系矩阵；参数模糊化处理模块，用于对多传感器采集的刮板减速机监测参数模糊化，得到多源模糊输入向量；故障诊断模块，用于基于所述新模糊关系矩阵及多源模糊输入向量，通过求解模糊矩阵及模糊评判，得到刮板减速机故障诊断结果。进一步地，所述知识库模块采用粗糙集方法对对刮板减速机故障案例及相关知识进行特征提取，建立故障原因与故障征兆信息表；对建立的故障原因与故障征兆信息表进行知识提取和属性约简，得到最佳属性约简，并去除信息表中的冗余及冲突；以及将最佳属性约简中条件属性的权重值设置为1(条件属性值为0除外)，其它条件属性权重值均设置为0，得到权重矩阵。借由上述方案，通过刮板减速机模糊故障诊断方法及系统，基于粗糙集和模糊推理对刮板减速机的健康状态进行诊断，提高了诊断的准确率及效率，保障了刮板减速机运行可靠性。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本专利技术刮板减速机模糊故障诊断方法的流程图；图2为本专利技术刮板减速机模糊故障诊断系统的结构框图；图3为应用本专利技术进行故障诊断的一具体实施例的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。参图1所示，本实施例提供了一种刮板减速机模糊故障诊断方法，包括：步骤S1，基于刮板减速机故障案例及相关知识(如专家知识)，构建基于故障原因和故障征兆的模糊关系矩阵；步骤S2，基于刮板减速机故障案例及相关知识，构建基于粗糙集的权重矩阵；步骤S3，将权重矩阵与模糊关系矩阵合并，构建新模糊关系矩阵；步骤S4，对多传感器采集的刮板减速机监测参数模糊化，得到多源模糊输入向量；步骤S5，基于新模糊关系矩阵及多源模糊输入向量，通过求解模糊矩阵及模糊评判，得到刮板减速机故障诊断结果。该刮板减速机模糊故障诊断方法，基于粗糙集和模糊推理对刮板减速机的健康状态进行诊断，提高了诊断的准确率及效率，保障了刮板减速机运行可靠性。在本实施例中，步骤S1中故障原因包括电机与刮板减速机之间的联轴器故障、刮板减速机与链轮之间的联轴器故障、刮板减速机螺栓松动故障、刮板减速机输入轴支撑轴承故障、刮板减速机输入轴齿轮故障、刮板减速机输出轴支撑轴承故障、刮板减速机输出轴齿轮故障、润滑油乳化、刮板减速机润滑油泄露、刮板减速机润滑油不足、刮板减速机冷却水泄露、刮板减速机冷却水堵塞中的任意一种或多种。在本实施例中，步骤S1中故障征兆包括刮板减速机输入轴温度、刮板减速机输入轴振动、刮板减速机输出轴温度、刮板减速机输出轴振动、刮板减速机润滑油油位、刮板减速机润滑油油质、冷却水温度、冷却水压力中的任意一种或多种。在本实施例中，步骤1包括：采用模糊统计方法对刮板减速机故障案例及相关知识进行统计，建立刮板减速机故障原因与故障征兆模糊关系表；根据所述模糊关系表构建模糊关系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刮板减速机模糊故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，基于刮板减速机故障案例及相关知识，构建基于故障原因和故障征兆的模糊关系矩阵；步骤2，基于刮板减速机故障案例及相关知识，构建基于粗糙集的权重矩阵；步骤3，将所述权重矩阵与所述模糊关系矩阵合并，构建新模糊关系矩阵；步骤4，对多传感器采集的刮板减速机监测参数模糊化，得到多源模糊输入向量；步骤5，基于所述新模糊关系矩阵及多源模糊输入向量，通过求解模糊矩阵及模糊评判，得到刮板减速机故障诊断结果。

【技术特征摘要】
1.一种刮板减速机模糊故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，基于刮板减速机故障案例及相关知识，构建基于故障原因和故障征兆的模糊关系矩阵；步骤2，基于刮板减速机故障案例及相关知识，构建基于粗糙集的权重矩阵；步骤3，将所述权重矩阵与所述模糊关系矩阵合并，构建新模糊关系矩阵；步骤4，对多传感器采集的刮板减速机监测参数模糊化，得到多源模糊输入向量；步骤5，基于所述新模糊关系矩阵及多源模糊输入向量，通过求解模糊矩阵及模糊评判，得到刮板减速机故障诊断结果。2.根据权利要求1所述的刮板减速机模糊故障诊断方法，其特征在于，步骤1中所述故障原因包括电机与刮板减速机之间的联轴器故障、刮板减速机与链轮之间的联轴器故障、刮板减速机螺栓松动故障、刮板减速机输入轴支撑轴承故障、刮板减速机输入轴齿轮故障、刮板减速机输出轴支撑轴承故障、刮板减速机输出轴齿轮故障、润滑油乳化、刮板减速机润滑油泄露、刮板减速机润滑油不足、刮板减速机冷却水泄露、刮板减速机冷却水堵塞中的任意一种或多种。3.根据权利要求2所述的刮板减速机模糊故障诊断方法，其特征在于，步骤1中所述故障征兆包括刮板减速机输入轴温度、刮板减速机输入轴振动、刮板减速机输出轴温度、刮板减速机输出轴振动、刮板减速机润滑油油位、刮板减速机润滑油油质、冷却水温度、冷却水压力中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的刮板减速机模糊故障诊断方法，其特征在于，所述步骤1包括：采用模糊统计方法对刮板减速机故障案例及相关知识进行统计，建立刮板减速机故障原因与故障征兆模糊关系表；根据所述模糊关系表构建模糊关系矩阵。5.根据权利要求1所述的刮板减速机模糊故障诊断方法，其特征在于，所述步骤2包括：采用粗糙集方法对对刮板减速机故障案例及相关知识进行特征提取，建立故障原因与故障征兆信息表；对建立的故障原因与故障征兆信息表进行知识提取和属性约简，得到最佳属性约简，并去除信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：马海龙，李臻，朱益军，贾洪刚，
申请(专利权)人：北京天地龙跃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11