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摘 要:本文介绍了寿命评价方法及新理论,构建煤矿综采设备的寿命评价理论方法,对指导生产企业进行设备的科学管理,具有重要的理论意义和工程价值。提出相应的评价指标体系以及寿命评价模型,为综采设备寿命评价系统的实现进行了理论上的准备。
关键词:综采设备 寿命评价 理论方法 指标体系
中图分类号:TD40 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(b)-0076-01
随着机械制造技术的发展,我国煤矿生产技术也在不断发展,煤炭综采设备越来越多的应用到煤矿产业中,对煤炭生产有着重要意义。为了更大程度的提高生产效率,减小浪费,对综采设备的健康状态进行评估是很有必要的,但是国内外对大型设备健康状态评估方法的研究集中在军工、电力及起重机等领域,而煤矿综采设备的寿命管理还缺乏科学合理的寿命评级体系。
1 寿命评价理论方法
1.1 寿命评价方法及新理论简介
寿命评价主要是指剩余寿命的预测,研究的内容是设备或不见在规定运行情况下能安全运行的时间,也有称剩余寿命评估评定、机构完整性评估。
1.1.1 寿命评价方法简介[1]
一般的寿命评估方法分为三类。
(1)解析法:根据运行情况下的材质老化数据和设备使用温度、应力大小及其分布状况等工况,综合判断并预测部件的剩余寿命。
(2)破坏性检测法:通过从有代表性的部位取得的试样进行相应的性能试验并进行分析,综合判断预测部件材料的剩余寿命。
从有代表性的部位取得试样后,进行相应的性能实验并进行组织断口状况分析、化学成分分析及碳化物分析,而后进行综合判断,进而预测部件材料的剩余寿命。
(3)非破坏性检测法:不破坏机组部件,通过被检测部件外部测量、试验就可以掌握材质状况,因此也称无损检测法。
以上三种方法都存在一定的局限性和不准确性,实际操作中,为使结果更加可靠,往往将以上的三种方法综合运用。
1.1.2 寿命评价新理论
随着机械制造技术、检测技术、信息技术的发展,已出现了设备寿命评价的新理论,主要有:神经元网络、概率趋势分析模型、基于使用环境信息的故障预测、基于损伤标尺的故障预测、数据融合及综合诊断与预测。
1.2 煤矿综采设备寿命评价指标体系
设备寿命评价理论体系结合了设备全寿命周期管理、机械结构强度理论及可靠性寿命分析方法,重点是寿命评价的方法体系。
评价设备状态首先要确定被评价对象的评价目标,其次是分析评估指标、评估评估方法和评估过程,再次运用数值分析、统计来求得评估指标,从而对设备进行综合评估。
1.2.1 评估指标的选取标准
在综采设备的寿命评价中,指标体系是对评价对象本质特征的客观描述,要能全面反映评价对象的属性,在综采设备寿命评价中指标选取应遵循科学性、独立性、可行性、一致性、全面性、可比性的原则。
在综采设备的寿命评价中,指标的数量也要慎重选择,并不是越多越好,关键是考虑评价指标所起作用的大小。在选取评价指标时不可能把全部指标都考虑进去,只能选取一些最能反映综采设备寿命特征优劣的指标,而删除一些次要指标因素。选取的指标太多,虽然对保证指标体系的全面性有一定的帮助,但会分散对主要指标因素的评估。
现代的煤矿综采设备是典型的机电液一体化系统,有众多因素影响其寿命,这些因素之间有着错综复杂的关系,且不能定量的用一个函数关系表达,过去是靠专家经驗来分析判断的。由于将综采设备寿命评价影响因素众多有,有必要将其分解为相对简单的子问题或指标,才进行分析和评价。
1.2.2 煤矿综采设备寿命评价模型
为了得到理性的评估结果,需要建立相应的模型体系,在指标评估体系结构的基础上,确定定量模型的结构及其支撑关系。
要对设备的寿命状态进行评价首先必须对寿命指标进行计算,将数据项的值代入到指标计算公式可以得到指标值f(x)。指标评价模型的定义为[2]:
Rijk=Gijk(fi(Xi)) （1）
其中,Rijk为第i个特性的第j个子特性的第k个指标的评估结果,Gijk为指标值与指标评估结果之间的对应关系函数,称为评估准则,i｛1,…,L｝；j｛1,…,Kj｝；k｛1,…,N｝。
得到指标评价结果以后,根据子特性和指标之间的关系可以计算子特性的评价结果。得到子特性评价结果以后,根据特性与子特性之间的对应关系,可以计算出特性的评价结果。基于指标模型建立评价模型,它通过对指标、子特性、特性的评价对设备寿命状态做出评价。不同的指标对子特性的贡献(影响)不同,在寿命评价指标体系确定后,须对各指标、子特性赋予不同的权重系数。
2 煤矿综采设备寿命评价体系应用
液压支架作为煤矿综采设备的关键设备之一,是保证正常作业和安全生产的重要设备,重量占整个综合综采设备总重量的80%～90%,其价值占到整个综采设备总费用的60%～70%。液压支架的安全性和可靠性是综采技术的关键。在其寿命评价中,收集、处理影响其因素,首先得出底层评价结果,底层评价结果向上层输入直至顶层结束。由于其分层结构及因素数目大的缘故,通常对其因素作模糊评判,一级模糊综合评判,反映了一类因素对评判对象的影响。应用多级模糊综合评判方法,对液压支架的寿命进行了综合评价,基于B/S模式综采设备寿命评价系统的评价结果与实际有较好的一致性。依据液压支架寿命评价指标体系以及寿命评价模型的分析计算,结合生产企业综采设备的管理规范,得出液压支架的安全性、可靠性、技术性等寿命评价结果。
3 结语
煤炭综采设备寿命评价体系,客观、科学、全面地反映了综采设备的寿命状态,评价体系模型和寿命评价模型从理论上描述了寿命评价的基本方法,为综采设备寿命评价的实现奠定了理论基础。在整个理论框架的基础上,采用先进的评估方法进行实际操作,如煤矿液压支架安全综合评价就可采用模糊评价、专家系统进行研究,从部件到整体,分层递进,综合考虑各个指标,从而达到煤矿综采设备寿命评价。
参考文献
[1] 刘海鹏.大中型水电站设备健康状态评估体系研究[D].重庆大学,2010:17～18.
[2] 刘混举,杨兆建.煤矿综采设备寿命评价的理论体系[J].机械工程与自动化,2009(4):5～7.
[3] 周津慧.重大设备状态监测与寿命预测方法研究[D].西安:西安电子科技大学,2006:51～53.
[4] 刘混举,杨兆建.煤矿综采设备寿命评价体系的应用研究[J].煤矿机械,2009(10):54～56.
[5] 毛祎琳.煤矿液压支架安全综合评价及专家系统研究[D].安徽理工大学,2010.
[6] 冯恒志.一种船舶电气设备健康状态评估方法[J].中国水运(理论版),2007(1):10～11.
[7] 李星照.煤矿综采设备的维护与管理探讨[J].经营管理者,2011(18):373.
关键词:综采设备 寿命评价 理论方法 指标体系
中图分类号:TD40 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(b)-0076-01
随着机械制造技术的发展,我国煤矿生产技术也在不断发展,煤炭综采设备越来越多的应用到煤矿产业中,对煤炭生产有着重要意义。为了更大程度的提高生产效率,减小浪费,对综采设备的健康状态进行评估是很有必要的,但是国内外对大型设备健康状态评估方法的研究集中在军工、电力及起重机等领域,而煤矿综采设备的寿命管理还缺乏科学合理的寿命评级体系。
1 寿命评价理论方法
1.1 寿命评价方法及新理论简介
寿命评价主要是指剩余寿命的预测,研究的内容是设备或不见在规定运行情况下能安全运行的时间,也有称剩余寿命评估评定、机构完整性评估。
1.1.1 寿命评价方法简介[1]
一般的寿命评估方法分为三类。
(1)解析法:根据运行情况下的材质老化数据和设备使用温度、应力大小及其分布状况等工况,综合判断并预测部件的剩余寿命。
(2)破坏性检测法:通过从有代表性的部位取得的试样进行相应的性能试验并进行分析,综合判断预测部件材料的剩余寿命。
从有代表性的部位取得试样后,进行相应的性能实验并进行组织断口状况分析、化学成分分析及碳化物分析,而后进行综合判断,进而预测部件材料的剩余寿命。
(3)非破坏性检测法:不破坏机组部件,通过被检测部件外部测量、试验就可以掌握材质状况,因此也称无损检测法。
以上三种方法都存在一定的局限性和不准确性,实际操作中,为使结果更加可靠,往往将以上的三种方法综合运用。
1.1.2 寿命评价新理论
随着机械制造技术、检测技术、信息技术的发展,已出现了设备寿命评价的新理论,主要有:神经元网络、概率趋势分析模型、基于使用环境信息的故障预测、基于损伤标尺的故障预测、数据融合及综合诊断与预测。
1.2 煤矿综采设备寿命评价指标体系
设备寿命评价理论体系结合了设备全寿命周期管理、机械结构强度理论及可靠性寿命分析方法,重点是寿命评价的方法体系。
评价设备状态首先要确定被评价对象的评价目标,其次是分析评估指标、评估评估方法和评估过程,再次运用数值分析、统计来求得评估指标,从而对设备进行综合评估。
1.2.1 评估指标的选取标准
在综采设备的寿命评价中,指标体系是对评价对象本质特征的客观描述,要能全面反映评价对象的属性,在综采设备寿命评价中指标选取应遵循科学性、独立性、可行性、一致性、全面性、可比性的原则。
在综采设备的寿命评价中,指标的数量也要慎重选择,并不是越多越好,关键是考虑评价指标所起作用的大小。在选取评价指标时不可能把全部指标都考虑进去,只能选取一些最能反映综采设备寿命特征优劣的指标,而删除一些次要指标因素。选取的指标太多,虽然对保证指标体系的全面性有一定的帮助,但会分散对主要指标因素的评估。
现代的煤矿综采设备是典型的机电液一体化系统,有众多因素影响其寿命,这些因素之间有着错综复杂的关系,且不能定量的用一个函数关系表达,过去是靠专家经驗来分析判断的。由于将综采设备寿命评价影响因素众多有,有必要将其分解为相对简单的子问题或指标,才进行分析和评价。
1.2.2 煤矿综采设备寿命评价模型
为了得到理性的评估结果,需要建立相应的模型体系,在指标评估体系结构的基础上,确定定量模型的结构及其支撑关系。
要对设备的寿命状态进行评价首先必须对寿命指标进行计算,将数据项的值代入到指标计算公式可以得到指标值f(x)。指标评价模型的定义为[2]:
Rijk=Gijk(fi(Xi)) （1）
其中,Rijk为第i个特性的第j个子特性的第k个指标的评估结果,Gijk为指标值与指标评估结果之间的对应关系函数,称为评估准则,i｛1,…,L｝；j｛1,…,Kj｝；k｛1,…,N｝。
得到指标评价结果以后,根据子特性和指标之间的关系可以计算子特性的评价结果。得到子特性评价结果以后,根据特性与子特性之间的对应关系,可以计算出特性的评价结果。基于指标模型建立评价模型,它通过对指标、子特性、特性的评价对设备寿命状态做出评价。不同的指标对子特性的贡献(影响)不同,在寿命评价指标体系确定后,须对各指标、子特性赋予不同的权重系数。
2 煤矿综采设备寿命评价体系应用
液压支架作为煤矿综采设备的关键设备之一,是保证正常作业和安全生产的重要设备,重量占整个综合综采设备总重量的80%～90%,其价值占到整个综采设备总费用的60%～70%。液压支架的安全性和可靠性是综采技术的关键。在其寿命评价中,收集、处理影响其因素,首先得出底层评价结果,底层评价结果向上层输入直至顶层结束。由于其分层结构及因素数目大的缘故,通常对其因素作模糊评判,一级模糊综合评判,反映了一类因素对评判对象的影响。应用多级模糊综合评判方法,对液压支架的寿命进行了综合评价,基于B/S模式综采设备寿命评价系统的评价结果与实际有较好的一致性。依据液压支架寿命评价指标体系以及寿命评价模型的分析计算,结合生产企业综采设备的管理规范,得出液压支架的安全性、可靠性、技术性等寿命评价结果。
3 结语
煤炭综采设备寿命评价体系,客观、科学、全面地反映了综采设备的寿命状态,评价体系模型和寿命评价模型从理论上描述了寿命评价的基本方法,为综采设备寿命评价的实现奠定了理论基础。在整个理论框架的基础上,采用先进的评估方法进行实际操作,如煤矿液压支架安全综合评价就可采用模糊评价、专家系统进行研究,从部件到整体,分层递进,综合考虑各个指标,从而达到煤矿综采设备寿命评价。
参考文献
[1] 刘海鹏.大中型水电站设备健康状态评估体系研究[D].重庆大学,2010:17～18.
[2] 刘混举,杨兆建.煤矿综采设备寿命评价的理论体系[J].机械工程与自动化,2009(4):5～7.
[3] 周津慧.重大设备状态监测与寿命预测方法研究[D].西安:西安电子科技大学,2006:51～53.
[4] 刘混举,杨兆建.煤矿综采设备寿命评价体系的应用研究[J].煤矿机械,2009(10):54～56.
[5] 毛祎琳.煤矿液压支架安全综合评价及专家系统研究[D].安徽理工大学,2010.
[6] 冯恒志.一种船舶电气设备健康状态评估方法[J].中国水运(理论版),2007(1):10～11.
[7] 李星照.煤矿综采设备的维护与管理探讨[J].经营管理者,2011(18):373.