礦井智能排水設(shè)備健康管理數(shù)字化應(yīng)用場景
2023-04-13 15:06:00
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一、項(xiàng)目背景
礦山排水是指在礦山建設(shè)和生產(chǎn)過程中排除進(jìn)入礦山的地下水和地表水，是戰(zhàn)勝水害的重要手段之一。傳統(tǒng)井下礦區(qū)依靠排水為采掘工作及工人的健康和安全創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，保障在充水礦床得到徹底疏干，以保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
煤礦所用排水機(jī)械設(shè)備往往處于工況惡劣、不穩(wěn)定、負(fù)載重、連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，由早期故障發(fā)展而導(dǎo)致惡性事故頻頻，為了消除故障隱患，需要通過實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，并對狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能預(yù)警來實(shí)現(xiàn)故障的早期預(yù)警，防止惡性事故的發(fā)生。通過礦區(qū)排水設(shè)備的核心耗損性部件的故障進(jìn)行預(yù)測，可以據(jù)此對于相關(guān)部件的進(jìn)行提前維護(hù)或者更換，從而減少整個(gè)設(shè)備非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，避免因計(jì)劃外停機(jī)而帶來的經(jīng)濟(jì)損失和安全事件；準(zhǔn)確預(yù)測可能涌入礦坑的水量，可幫助礦坑在開采前合理安排排水機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，在生產(chǎn)上要求預(yù)測的礦坑涌水量應(yīng)接近開采時(shí)的實(shí)際涌水量，避免生產(chǎn)事故。
二、建設(shè)目標(biāo)
礦井智能排水?dāng)?shù)字化應(yīng)用場景，需要完成對應(yīng)水泵的設(shè)備動態(tài)健康評估、動態(tài)性能評估、故障預(yù)測、運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警、振動信號突變檢測、礦坑涌水量預(yù)測等智能算法模型，對礦區(qū)排水設(shè)備的使用狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測、預(yù)警，并對礦區(qū)的涌水量進(jìn)行及時(shí)預(yù)測，合理安排設(shè)備的運(yùn)行、維修保養(yǎng)，在保障設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)降低設(shè)備的能耗投入，為企業(yè)降本增效。
三、實(shí)施內(nèi)容
1）設(shè)備動態(tài)健康評估：通過采集設(shè)備在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的故障發(fā)生率、溫升時(shí)間、排氣時(shí)間、開機(jī)成功率等數(shù)據(jù)，使用綜合評價(jià)算法，每天對設(shè)備進(jìn)行綜合評價(jià)得分，通過可視化的方式將設(shè)備的健康度得分進(jìn)行動態(tài)展示，完成設(shè)備的動態(tài)健康評估，幫助礦區(qū)智能掌握設(shè)備的健康狀態(tài)，合理安排設(shè)備運(yùn)行計(jì)劃。
2）設(shè)備動態(tài)性能評估：通過采集設(shè)備在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的工序能耗、每噸水耗電量、每時(shí)排水量等數(shù)據(jù)，使用層次分析法，每天對設(shè)備進(jìn)行綜合評價(jià)得分，通過可視化的方式將設(shè)備的性能得分進(jìn)行動態(tài)展示，完成設(shè)備的動態(tài)性能評估，幫助礦區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的關(guān)鍵部件性能章狀態(tài)，根據(jù)各設(shè)備的性能狀態(tài)合理安排排水計(jì)劃。
3）設(shè)備故障預(yù)測：通過采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)類參數(shù)、設(shè)備靜態(tài)屬性、設(shè)備典型故障類型等數(shù)據(jù)，使用分類預(yù)測算法對設(shè)備的核心耗損性部件發(fā)生的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合并預(yù)測對應(yīng)故障的概率值，統(tǒng)計(jì)歷史數(shù)據(jù)中故障概率由50%上升至80%所需時(shí)間，基于耗時(shí)數(shù)據(jù)自身的概率分布，對設(shè)備運(yùn)行過程中故障概率達(dá)到50%后，預(yù)測故障概率達(dá)到80%所需時(shí)間95%的置信區(qū)間，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，評估設(shè)備所需的維修保養(yǎng)周期，將傳統(tǒng)的事后運(yùn)維優(yōu)化至事前運(yùn)維，保障礦區(qū)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
4）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警：通過采集煤礦所用工業(yè)設(shè)備的電流、電壓、溫度等設(shè)備運(yùn)行過程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)自身的概率分布，將其轉(zhuǎn)換為正態(tài)分布后，結(jié)合領(lǐng)域知識進(jìn)行自適應(yīng)閾值的計(jì)算，通過可視化的方式對狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行上下動態(tài)閾值的區(qū)間設(shè)置，完成對不同狀態(tài)參數(shù)的動態(tài)預(yù)警，對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能分析，幫助礦區(qū)及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的異常信息，進(jìn)行快速處理。
5）設(shè)備振動信號突變檢測：通過傳感器采集設(shè)備在運(yùn)行過程中水平和垂直方向的振動幅值，通過信號分析進(jìn)行設(shè)備信號數(shù)據(jù)的變點(diǎn)檢測，從信號突變的角度對設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)測，并通過可視化的方式對信號數(shù)據(jù)和變點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識，完成對設(shè)備信號數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢測，對各類突變的異常信息進(jìn)行綜合分析，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行態(tài)勢。
6）礦坑涌水量預(yù)測：通過采集歷史數(shù)據(jù)中的排水量、液位變化量、涌水速度、排水所用泵數(shù)、排水時(shí)長、涌水量等數(shù)據(jù)，融合時(shí)間序列算法與多種回歸算法擬合涌水量預(yù)測模型，并通過可視化方式將涌水量的預(yù)測值與實(shí)際觀測值用不同顏色的折線圖每天動態(tài)展示，可高效檢測涌水量變化情況，幫助礦區(qū)合理安排排水設(shè)備啟停，實(shí)現(xiàn)降本增效。
四、項(xiàng)目價(jià)值
通過對井下排水多類設(shè)備的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)實(shí)時(shí)采集，通過智能化算法的應(yīng)用，全方位可視化展示設(shè)備健康性能及故障的預(yù)測預(yù)警，輔助礦區(qū)在地下、地表排水時(shí)，能夠全方位掌握排水設(shè)備的運(yùn)行態(tài)勢、異常信息，合理安排設(shè)備的運(yùn)維保養(yǎng)計(jì)劃、設(shè)備啟停計(jì)劃，保障礦區(qū)在排水方面安全、平穩(wěn)、有序的進(jìn)行生產(chǎn)，為企業(yè)安全生產(chǎn)、節(jié)能減排進(jìn)行數(shù)據(jù)化支撐。
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