一种破碎筛分流程的故障诊断方法
【专利摘要】本发明公开了一种破碎筛分流程的故障诊断方法，该方法通过对工业过程所获得生产数据的分析与特征提取，正确及时的推理出导致故障的原因，以求缩短故障停车处理的时间，甚至通过提前预测来避免故障的发生，确保破碎筛分流程持续、高效、稳定的运行。
【专利说明】一种破碎筛分流程的故障诊断方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及选冶过程故障监测与诊断【技术领域】，尤其涉及一种破碎筛分流程的故障诊断方法。
【背景技术】
[0002]破碎筛分生产条件复杂多变、突发性事件多、工作强度大，特别是矿石性质变化常常给生产带来很多意想不到的困难；如雨季造成破碎筛分生产流程里大量矿泥堆积，导致物料转运设备的下料漏斗堵塞、筛网堵塞、给矿口堵塞、皮带运输机过载等严重生产故障时有发生，一旦发现不及时，就会酿成大面积、长时间停车甚至人身伤害。
[0003]鉴于此，实际生产中需要监测和诊断堵料、皮带过载或筛网破损等生产故障，进而对生产流程的问题进行定位，以便于生产操作人员及时采取措施、避免问题恶化、产生更大的经济损失。
[0004]然而，现有技术方案中均过分依靠工人经验和不间断的巡检来实现，即增加了选矿厂的人力成本，也容易因工人的惰性和经验差异导致生产流程的异常波动甚至故障。因此及时准确的诊断碎筛分流程故障发生的原因，对生产和操作有着重要意义。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种破碎筛分流程的故障诊断方法，通过对工业过程所获得生产数据的分析与特征提取，正确及时的推理出导致故障的原因，以求缩短故障停车处理的时间，甚至通过提前预测来避免故障的发生，确保破碎筛分流程持续、高效、稳定的运行。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种破碎筛分流程的故障诊断方法，该方法包括:
[0008]根据实时获取到的自动化系统中各个设备的电流值组建一电流输入数组，并剔除该数组中的异常值；
[0009]通过一段时间内该数组中每一电流值的变化量与阈值的大小,来确定每一设备的电流变化趋势；利用方差分析，确定该数组中每一设备电流值在一段时间内的波动稳定性情况；根据该数组中每一电流值与负荷阈值的大小来判断对应设备是否处于正常工作状态；
[0010]判断所述自动化系统中给矿机的给矿频率值在当前时刻与上一次发生改变时间时隔是否超过给矿延时设定时间；
[0011]若是，则根据每一设备的电流变化趋势、每一电流值在一段时间内的波动稳定性情况以及每一设备是否处于正常工作状态来确定每一设备的稳态工作范围，并根据稳态工作点偏移监测结果以及预先建立的故障诊断规则表A，诊断故障发生的原因；
[0012]否则，根据每一设备的电流变化趋势以及预先建立的故障诊断规则表B，诊断故障发生的原因。
[0013]由上述本发明提供的技术方案可以看出，该破碎筛分流程故障诊断方法能够正确及时的推理出导致故障的原因，以求缩短故障停车处理的时间，甚至通过提前预测来避免故障的发生，确保了破碎筛分流程持续、高效、稳定的运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0015]图1为本发明实施例一提供的一种破碎筛分流程的故障诊断方法的流程图。
[0016]图2是本发明实施例二提供的一种破碎流程筛分故障诊断算法结构示意图；
[0017]图3是本发明实施例二提供的破碎筛分工艺流程示意图；
[0018]图4是本发明实施例二提供的根据实时生产数据进行在线故障诊断的示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0020]实施例一
[0021]图1为本发明实施例一提供的一种破碎筛分流程的故障诊断方法的流程图。如图1所示，该方法主要包括如下步骤:
[0022]步骤11、根据实时获取到的自动化系统中各个设备的电流值组建一电流输入数组，并剔除该数组中的异常值。
[0023]本发明实施例中，自动化系统中的设备主要包括:给矿机、振动筛、筛上物料传送皮带运输机及筛下物料传送皮带运输机。
[0024]所述的异常值通常是指电流值大于等于该设备额定电流的N(例如，1.2)倍或小于等于空载电流的S (例如，0.8)倍。
[0025]步骤12、通过一段时间内该数组中每一电流值的变化量与阈值的大小，来确定每一设备的电流变化趋势；利用方差分析，确定该数组中每一电流值在一段时间内的波动稳定性情况；根据该数组中每一电流值与负荷阈值的大小来判断对应设备是否处于正常工作状态。
[0026]本步骤中需要对数组中每一电流进行上述三种类型的判断或计算；具体来说，设备的电流变化趋势主要包括:趋势上述、趋势下降与趋势平稳；波动稳定性情况主要包括:波动偏大、波动偏小与波动正常；工作状态主要包括:负荷偏大、负荷偏小与负荷正常。
[0027]步骤13、判断所述自动化系统中给矿机的给矿频率值在当前时刻与上一次发生改变时间时隔是否超过给矿延时设定时间；若是，则转入步骤14 ;否则，转入步骤15。
[0028]步骤14、根据每一设备的电流变化趋势、每一电流值在一段时间内的波动稳定性情况以及每一设备是否处于正常工作状态来确定每一设备的稳态工作范围，并根据稳态工作点偏移监测结果以及预先建立的故障诊断规则表A，诊断故障发生的原因。
[0029]本步骤根据步骤12的结果来确定每一设备的稳态工作范围，进而结合预先建立的故障诊断规则表A，诊断故障发生的原因。
[0030]步骤15、根据每一设备的电流的变化趋势以及预先建立的故障诊断规则表B，诊断故障发生的原因。
[0031]本发明实施例提供的破碎筛分流程故障诊断方法能够正确及时的推理出导致故障的原因，以求缩短故障停车处理的时间，甚至通过提前预测来避免故障的发生，确保了破碎筛分流程持续、高效、稳定的运行。
[0032]实施例二
[0033]为了便于理解本发明，下面结合附图2-4对本发明做进一步说明。
[0034]如图2所示，本发明主要包括如下步骤:
[0035]步骤21、实时获取到的自动化系统中各个设备的电流值。
[0036]本发明实施例中，可通过计算机以太网通讯接口，以OPC(—种利用微软的COM/DCOM技术来达成自动化控制的协定)方式与选矿厂自动化系统(DCS)实现生产数据实时交互。
[0037]实时获取的数据主要包括:给矿机的电流值Cur_feed = Icf1, cf2, cf3,…，cfj和给矿频率值 Freq = Ifreq1, freq2, freq3,…，freqj ,每一振动筛的电流值 Cur_screen =Ics1, cs2, cs3,…，csj ,筛上物料传送皮带运输机电流值Cb1,筛下物料传送皮带运输机电流值cb2;采样周期可设置为I秒。
[0038]步骤22、组建一电流输入数组，并剔除该数组中的异常值。
[0039]本发明实施例中，根据步骤21中所获取到的电流值来组建一电流输入数组:
[0040]Cur [] = {Cur_feed, Cur_screen, Cb1, cb2}
[0041]= Icf1, cf2, cf3,…，cfn, Cs1, cs2, cs3,…，csn, Cb1, cb2}；
[0042]之后，对该数组中每一设备的电流值进行判断，若当前时刻某一设备的电流值大于等于该设备额定电流的N(例如，1.2)倍或小于等于空载电流的S(例如，0.8)倍，则判定其为异常值；再将上一时刻该设备的电流值作为当前时刻的有效电流值，并写入该数组中。
[0043]步骤23、通过一段时间内该数组中每一电流值的变化量与阈值的大小，来确定每一设备的电流变化趋势。
[0044]具体来说,计算该数组中任一设备在t时刻的电流值Cur[i]t的与t_l时刻的电流值Cur [i] η之间的变化量e [i] t:
[0045]e[i]t = Cur [i]t-Cur [i]t_!；
[0046]将该变化量e[i]t与变化量阈值进行比较，判断该变化量e[i]t落入的区间，并计算该变化量e[i]t当前时刻变化得分Score [i]t:
[0047]
【权利要求】
1.一种破碎筛分流程的故障诊断方法，其特征在于，该方法包括: 根据实时获取到的自动化系统中各个设备的电流值组建一电流输入数组，并剔除该数组中的异常值； 通过一段时间内该数组中每一电流值的变化量与阈值的大小，来确定每一设备的电流变化趋势；利用方差分析，确定该数组中每一设备电流值在一段时间内的波动稳定性情况；根据该数组中每一电流值与负荷阈值的大小来判断对应设备是否处于正常工作状态； 判断所述自动化系统中给矿机的给矿频率值在当前时刻与上一次发生改变时间时隔是否超过给矿延时设定时间； 若是，则根据每一设备的电流变化趋势、每一电流值在一段时间内的波动稳定性情况以及每一设备是否处于正常工作状态来确定每一设备的稳态工作范围，并根据稳态工作点偏移监测结果以及预先建立的故障诊断规则表A，诊断故障发生的原因； 否则，根据每一设备的电流变化趋势以及预先建立的故障诊断规则表B，诊断故障发生的原因。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组建一电流输入数组包括: 实时获取自动化系统中每一给矿机的电流值Cur_feed = Icf1, cf2, cf3,…，cfn},每一振动筛的电流值Cur_screen = Ics1, cs2, cs3,…，csj ,筛上物料传送皮带运输机电流值Cb1,筛下物料传送皮带运输机电流值cb2 ； 根据获取到的每一电流值组建一电流输入数组:
Cur [] = {Cur_feed, Cur_screen, Cb1, cb2}
—(cfi, Cf2, cf3,...，cfn, Cs1, cs2, cs3,...，csn, cbj, cb2}。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述剔除该数组中的异常值包括: 对该数组中每一设备的电流值进行判断，若当前时刻某一设备的电流值大于等于该设备额定电流的N倍或小于等于空载电流的S倍，则判定其为异常值； 将上一时刻该设备的电流值作为当前时刻的有效电流值，并写入该数组中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过一段时间内该数组中每一电流值的变化量与阈值的大小，来确定每一设备的电流变化趋势包括: 计算该数组中任一设备在t时刻的电流值Cur [i]t的与t-Ι时刻的电流值Cur [i] η之间的变化量e[i]t:
e[i]t = Cur[i]「Cur[i]η ； 将该变化量e[i]t与变化量阈值进行比较，判断该变化量e[i]t落入的区间，并计算该变化量e[i]t当前时刻变化得分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 与 error—h 为上升阈值高限，且 error—hh > error—h ;error—I 与error—11 为下降阈值低限，且 error—I > error—11 ；根据滑动窗口宽度h，将从第t-h+1时刻到t时刻的该变量得分进行累加，得到累计得分 Score_total [i]t:
Score_total [i] t = Score [i] t+Score [i] +Score [i] t_h+1 ； 根据累计得分结果，判断该电流的变化趋势:
其中，Scoremax为预先设置的上升趋势判断得分阈值，Scoremin为下降趋势判断得分阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用方差分析，确定该数组中每一设备电流值在一段时间内的波动稳定性情况包括: 根据滑动窗口宽度h，将从第t-h时刻起，到t时刻止，每个采样周期内任一设备电流值Cur [i]的变化量组成数组:
{Cur [i] t-Cur [i] H, Cur [i] ^1-Cur [i] t_2,...，Cur [i] t_h+1_Cur [i] t_J ； 并计算该数组的方差σ [i]t; 将计算得到的方差ο [i]t与从历史数据进行方差学习得到的阈值进行比较，判断变量的波动情况:
其中，为波动高限，σ —为波动低限。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据该数组中每一电流值与负荷阈值的大小来判断对应设备是否处于正常工作状态包括:
其中，Cur[i]max为正常工作负荷高限，Cur [i]min为正常工作负荷负荷低限，Cur [i]为该数组任一设备在t时刻的电流值。
7.根据权利要求1、4、5或6所述的方法,其特征在于,所述确定每一设备的稳态工作范围包括: 若某一设备的电流变化趋势为趋势平稳、其在一段时间内的波动稳定性情况为波动正常且工作状态为负荷正常的状态，则其对应的稳态工作点提取计数器加I ;否则，其对应的稳态工作点提取计数器清O ;且当任一台给矿机的给矿频率发生变化时，其对应的稳态工作点提取计数器也清O ; 当该设备的稳态工作点提取计数器达到设定值count_k时,计算从第t-count_k+l时刻起，到t时刻止,该设备的电流值Cur [i]的平均值Ave_Cur[i]作为该设备当前给矿频率下的稳态工作点； 并确定计算稳态工作范围:
若当前给矿频率下，还没有计算出稳态工作点Ave_CUr[i]时，则以Cur[i]max作为稳态工作高限初始值，Cur[i]min作为稳态工作低限初始值。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据稳态工作点偏移监测结果以及预先建立的故障诊断规则表A，诊断故障发生的原因包括: 工作点缓慢偏移的情况:若某一设备的电流变化趋势为趋势平稳，且持续超过稳态工作范围到达设定的时间，则判定该设备工作点缓慢偏移；否则，判定设备工作点正常； 工作点迅速偏移的情况:若某一设备的电流变化趋势为趋势上升或趋势下降，且超过稳态工作范围，则判定该设备工作点迅速偏移；否则，判定设备工作点正常； 根据该设备稳态工作点偏移情况，再结合预先建立的故障诊断规则表A，诊断故障发生的原因。
【文档编号】G05B23/02GK104133468SQ201410371534
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】周俊武, 徐宁, 王旭, 王庆凯, 王宝胜, 李涛, 段银联, 彭秀云 申请人:北京矿冶研究总院