一種破碎篩分流程的故障診斷方法
【專利摘要】本發明公開了一種破碎篩分流程的故障診斷方法，該方法通過對工業過程所獲得生產數據的分析與特征提取，正確及時的推理出導致故障的原因，以求縮短故障停車處理的時間，甚至通過提前預測來避免故障的發生，確保破碎篩分流程持續、高效、穩定的運行。
【專利說明】一種破碎篩分流程的故障診斷方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及選冶過程故障監測與診斷【技術領域】，尤其涉及一種破碎篩分流程的故障診斷方法。
【背景技術】
[0002]破碎篩分生產條件復雜多變、突發性事件多、工作強度大，特別是礦石性質變化常常給生產帶來很多意想不到的困難；如雨季造成破碎篩分生產流程里大量礦泥堆積，導致物料轉運設備的下料漏斗堵塞、篩網堵塞、給礦口堵塞、皮帶運輸機過載等嚴重生產故障時有發生，一旦發現不及時，就會釀成大面積、長時間停車甚至人身傷害。
[0003]鑒于此，實際生產中需要監測和診斷堵料、皮帶過載或篩網破損等生產故障，進而對生產流程的問題進行定位，以便于生產操作人員及時采取措施、避免問題惡化、產生更大的經濟損失。
[0004]然而，現有技術方案中均過分依靠工人經驗和不間斷的巡檢來實現，即增加了選礦廠的人力成本，也容易因工人的惰性和經驗差異導致生產流程的異常波動甚至故障。因此及時準確的診斷碎篩分流程故障發生的原因，對生產和操作有著重要意義。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種破碎篩分流程的故障診斷方法，通過對工業過程所獲得生產數據的分析與特征提取，正確及時的推理出導致故障的原因，以求縮短故障停車處理的時間，甚至通過提前預測來避免故障的發生，確保破碎篩分流程持續、高效、穩定的運行。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0007]—種破碎篩分流程的故障診斷方法，該方法包括:
[0008]根據實時獲取到的自動化系統中各個設備的電流值組建一電流輸入數組，并剔除該數組中的異常值；
[0009]通過一段時間內該數組中每一電流值的變化量與閾值的大小,來確定每一設備的電流變化趨勢；利用方差分析，確定該數組中每一設備電流值在一段時間內的波動穩定性情況；根據該數組中每一電流值與負荷閾值的大小來判斷對應設備是否處于正常工作狀態；
[0010]判斷所述自動化系統中給礦機的給礦頻率值在當前時刻與上一次發生改變時間時隔是否超過給礦延時設定時間；
[0011]若是，則根據每一設備的電流變化趨勢、每一電流值在一段時間內的波動穩定性情況以及每一設備是否處于正常工作狀態來確定每一設備的穩態工作范圍，并根據穩態工作點偏移監測結果以及預先建立的故障診斷規則表A，診斷故障發生的原因；
[0012]否則，根據每一設備的電流變化趨勢以及預先建立的故障診斷規則表B，診斷故障發生的原因。
[0013]由上述本發明提供的技術方案可以看出，該破碎篩分流程故障診斷方法能夠正確及時的推理出導致故障的原因，以求縮短故障停車處理的時間，甚至通過提前預測來避免故障的發生，確保了破碎篩分流程持續、高效、穩定的運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。
[0015]圖1為本發明實施例一提供的一種破碎篩分流程的故障診斷方法的流程圖。
[0016]圖2是本發明實施例二提供的一種破碎流程篩分故障診斷算法結構示意圖；
[0017]圖3是本發明實施例二提供的破碎篩分工藝流程示意圖；
[0018]圖4是本發明實施例二提供的根據實時生產數據進行在線故障診斷的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0020]實施例一
[0021]圖1為本發明實施例一提供的一種破碎篩分流程的故障診斷方法的流程圖。如圖1所示，該方法主要包括如下步驟:
[0022]步驟11、根據實時獲取到的自動化系統中各個設備的電流值組建一電流輸入數組，并剔除該數組中的異常值。
[0023]本發明實施例中，自動化系統中的設備主要包括:給礦機、振動篩、篩上物料傳送皮帶運輸機及篩下物料傳送皮帶運輸機。
[0024]所述的異常值通常是指電流值大于等于該設備額定電流的N(例如，1.2)倍或小于等于空載電流的S (例如，0.8)倍。
[0025]步驟12、通過一段時間內該數組中每一電流值的變化量與閾值的大小，來確定每一設備的電流變化趨勢；利用方差分析，確定該數組中每一電流值在一段時間內的波動穩定性情況；根據該數組中每一電流值與負荷閾值的大小來判斷對應設備是否處于正常工作狀態。
[0026]本步驟中需要對數組中每一電流進行上述三種類型的判斷或計算；具體來說，設備的電流變化趨勢主要包括:趨勢上述、趨勢下降與趨勢平穩；波動穩定性情況主要包括:波動偏大、波動偏小與波動正常；工作狀態主要包括:負荷偏大、負荷偏小與負荷正常。
[0027]步驟13、判斷所述自動化系統中給礦機的給礦頻率值在當前時刻與上一次發生改變時間時隔是否超過給礦延時設定時間；若是，則轉入步驟14 ;否則，轉入步驟15。
[0028]步驟14、根據每一設備的電流變化趨勢、每一電流值在一段時間內的波動穩定性情況以及每一設備是否處于正常工作狀態來確定每一設備的穩態工作范圍，并根據穩態工作點偏移監測結果以及預先建立的故障診斷規則表A，診斷故障發生的原因。
[0029]本步驟根據步驟12的結果來確定每一設備的穩態工作范圍，進而結合預先建立的故障診斷規則表A，診斷故障發生的原因。
[0030]步驟15、根據每一設備的電流的變化趨勢以及預先建立的故障診斷規則表B，診斷故障發生的原因。
[0031]本發明實施例提供的破碎篩分流程故障診斷方法能夠正確及時的推理出導致故障的原因，以求縮短故障停車處理的時間，甚至通過提前預測來避免故障的發生，確保了破碎篩分流程持續、高效、穩定的運行。
[0032]實施例二
[0033]為了便于理解本發明，下面結合附圖2-4對本發明做進一步說明。
[0034]如圖2所示，本發明主要包括如下步驟:
[0035]步驟21、實時獲取到的自動化系統中各個設備的電流值。
[0036]本發明實施例中，可通過計算機以太網通訊接口，以OPC(—種利用微軟的COM/DCOM技術來達成自動化控制的協定)方式與選礦廠自動化系統(DCS)實現生產數據實時交互。
[0037]實時獲取的數據主要包括:給礦機的電流值Cur_feed = Icf1, cf2, cf3,…，cfj和給礦頻率值 Freq = Ifreq1, freq2, freq3,…，freqj ,每一振動篩的電流值 Cur_screen =Ics1, cs2, cs3,…，csj ,篩上物料傳送皮帶運輸機電流值Cb1,篩下物料傳送皮帶運輸機電流值cb2;采樣周期可設置為I秒。
[0038]步驟22、組建一電流輸入數組，并剔除該數組中的異常值。
[0039]本發明實施例中，根據步驟21中所獲取到的電流值來組建一電流輸入數組:
[0040]Cur [] = {Cur_feed, Cur_screen, Cb1, cb2}
[0041]= Icf1, cf2, cf3,…，cfn, Cs1, cs2, cs3,…，csn, Cb1, cb2}；
[0042]之后，對該數組中每一設備的電流值進行判斷，若當前時刻某一設備的電流值大于等于該設備額定電流的N(例如，1.2)倍或小于等于空載電流的S(例如，0.8)倍，則判定其為異常值；再將上一時刻該設備的電流值作為當前時刻的有效電流值，并寫入該數組中。
[0043]步驟23、通過一段時間內該數組中每一電流值的變化量與閾值的大小，來確定每一設備的電流變化趨勢。
[0044]具體來說,計算該數組中任一設備在t時刻的電流值Cur[i]t的與t_l時刻的電流值Cur [i] η之間的變化量e [i] t:
[0045]e[i]t = Cur [i]t-Cur [i]t_!；
[0046]將該變化量e[i]t與變化量閾值進行比較，判斷該變化量e[i]t落入的區間，并計算該變化量e[i]t當前時刻變化得分Score [i]t:
[0047]
【權利要求】
1.一種破碎篩分流程的故障診斷方法，其特征在于，該方法包括: 根據實時獲取到的自動化系統中各個設備的電流值組建一電流輸入數組，并剔除該數組中的異常值； 通過一段時間內該數組中每一電流值的變化量與閾值的大小，來確定每一設備的電流變化趨勢；利用方差分析，確定該數組中每一設備電流值在一段時間內的波動穩定性情況；根據該數組中每一電流值與負荷閾值的大小來判斷對應設備是否處于正常工作狀態； 判斷所述自動化系統中給礦機的給礦頻率值在當前時刻與上一次發生改變時間時隔是否超過給礦延時設定時間； 若是，則根據每一設備的電流變化趨勢、每一電流值在一段時間內的波動穩定性情況以及每一設備是否處于正常工作狀態來確定每一設備的穩態工作范圍，并根據穩態工作點偏移監測結果以及預先建立的故障診斷規則表A，診斷故障發生的原因； 否則，根據每一設備的電流變化趨勢以及預先建立的故障診斷規則表B，診斷故障發生的原因。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述組建一電流輸入數組包括: 實時獲取自動化系統中每一給礦機的電流值Cur_feed = Icf1, cf2, cf3,…，cfn},每一振動篩的電流值Cur_screen = Ics1, cs2, cs3,…，csj ,篩上物料傳送皮帶運輸機電流值Cb1,篩下物料傳送皮帶運輸機電流值cb2 ； 根據獲取到的每一電流值組建一電流輸入數組:
Cur [] = {Cur_feed, Cur_screen, Cb1, cb2}
—(cfi, Cf2, cf3,...，cfn, Cs1, cs2, cs3,...，csn, cbj, cb2}。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述剔除該數組中的異常值包括: 對該數組中每一設備的電流值進行判斷，若當前時刻某一設備的電流值大于等于該設備額定電流的N倍或小于等于空載電流的S倍，則判定其為異常值； 將上一時刻該設備的電流值作為當前時刻的有效電流值，并寫入該數組中。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過一段時間內該數組中每一電流值的變化量與閾值的大小，來確定每一設備的電流變化趨勢包括: 計算該數組中任一設備在t時刻的電流值Cur [i]t的與t-Ι時刻的電流值Cur [i] η之間的變化量e[i]t:
e[i]t = Cur[i]「Cur[i]η ； 將該變化量e[i]t與變化量閾值進行比較，判斷該變化量e[i]t落入的區間，并計算該變化量e[i]t當前時刻變化得分Score [i]t:
2c\i\ > error — hh
Ierror hh > e[i]t > error h
Score\i\ = s 0 error_h> t{/], > error_1-1 error _/ > e[i\ > error _Il
[-2Φ] < error Il 其中，error—hh 與 error—h 為上升閾值高限，且 error—hh > error—h ;error—I 與error—11 為下降閾值低限，且 error—I > error—11 ；根據滑動窗口寬度h，將從第t-h+1時刻到t時刻的該變量得分進行累加，得到累計得分 Score_total [i]t:
Score_total [i] t = Score [i] t+Score [i] +Score [i] t_h+1 ； 根據累計得分結果，判斷該電流的變化趨勢:
其中，Scoremax為預先設置的上升趨勢判斷得分閾值，Scoremin為下降趨勢判斷得分閾值。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用方差分析，確定該數組中每一設備電流值在一段時間內的波動穩定性情況包括: 根據滑動窗口寬度h，將從第t-h時刻起，到t時刻止，每個采樣周期內任一設備電流值Cur [i]的變化量組成數組:
{Cur [i] t-Cur [i] H, Cur [i] ^1-Cur [i] t_2,...，Cur [i] t_h+1_Cur [i] t_J ； 并計算該數組的方差σ [i]t; 將計算得到的方差ο [i]t與從歷史數據進行方差學習得到的閾值進行比較，判斷變量的波動情況:
其中，為波動高限，σ —為波動低限。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據該數組中每一電流值與負荷閾值的大小來判斷對應設備是否處于正常工作狀態包括:
其中，Cur[i]max為正常工作負荷高限，Cur [i]min為正常工作負荷負荷低限，Cur [i]為該數組任一設備在t時刻的電流值。
7.根據權利要求1、4、5或6所述的方法,其特征在于,所述確定每一設備的穩態工作范圍包括: 若某一設備的電流變化趨勢為趨勢平穩、其在一段時間內的波動穩定性情況為波動正常且工作狀態為負荷正常的狀態，則其對應的穩態工作點提取計數器加I ;否則，其對應的穩態工作點提取計數器清O ;且當任一臺給礦機的給礦頻率發生變化時，其對應的穩態工作點提取計數器也清O ; 當該設備的穩態工作點提取計數器達到設定值count_k時,計算從第t-count_k+l時刻起，到t時刻止,該設備的電流值Cur [i]的平均值Ave_Cur[i]作為該設備當前給礦頻率下的穩態工作點； 并確定計算穩態工作范圍:
若當前給礦頻率下，還沒有計算出穩態工作點Ave_CUr[i]時，則以Cur[i]max作為穩態工作高限初始值，Cur[i]min作為穩態工作低限初始值。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述根據穩態工作點偏移監測結果以及預先建立的故障診斷規則表A，診斷故障發生的原因包括: 工作點緩慢偏移的情況:若某一設備的電流變化趨勢為趨勢平穩，且持續超過穩態工作范圍到達設定的時間，則判定該設備工作點緩慢偏移；否則，判定設備工作點正常； 工作點迅速偏移的情況:若某一設備的電流變化趨勢為趨勢上升或趨勢下降，且超過穩態工作范圍，則判定該設備工作點迅速偏移；否則，判定設備工作點正常； 根據該設備穩態工作點偏移情況，再結合預先建立的故障診斷規則表A，診斷故障發生的原因。
【文檔編號】G05B23/02GK104133468SQ201410371534
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】周俊武, 徐寧, 王旭, 王慶凱, 王寶勝, 李濤, 段銀聯, 彭秀云 申請人:北京礦冶研究總院