緒論：寫作既是個人情感的抒發(fā)，也是對學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇故障檢測與診斷范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

中圖分類號：TN79 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）11-0214-02

21世紀(jì)的今天，隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化格局的形成，經(jīng)濟(jì)技術(shù)迅速發(fā)展，以數(shù)字技術(shù)為主導(dǎo)的高科技產(chǎn)品層出不窮，并且已滲透到我們生活的各個方面，遍布于每一個角落。然而，在我們的生活如此數(shù)字技術(shù)的當(dāng)下，電子工程技術(shù)人員在設(shè)計、安裝、維修、調(diào)試數(shù)字電路的過程中或多或少都會遇到各種事故。因此，掌握正確的數(shù)字電路故障檢測與診斷方法對于保障數(shù)字電路的有效開發(fā)與生產(chǎn)是極為重要的。

1 數(shù)字電路故障產(chǎn)生的原因

1.1 電路元器件的老化

無論什么東西在使用的過程中因為摩擦等一些原因，在一定程度上都說到了損壞，對于電路元器件來說尤其如此。因為電路元器件大都是金屬材質(zhì)，在長期不斷使用的過程中，就會導(dǎo)致部分元器件老化和參數(shù)性能下降，除此之外，有的電路元器件也會在遇到高溫或極冷的天氣狀況下改變參數(shù)值。

1.2 電路元器件接觸不良

由電路元器件接觸不良導(dǎo)致的數(shù)字電路故障是最常見的原因。在日常生活中，可能會因為使用不當(dāng)或者保管不善，破壞電器外殼使得電路元件暴露在空氣中或者一不下心使電器進(jìn)水等情況發(fā)生，那么電器內(nèi)部的焊點就會被氧化，以至于導(dǎo)致電路板故障的發(fā)生。

1.3 電路設(shè)備工作環(huán)境不健全

每一樣設(shè)備的順利使用都是有一定的條件的，但是并不是所有設(shè)備都能夠在健全的工作環(huán)境中，所以，一旦工作環(huán)境達(dá)不到電路設(shè)備的要求時，例如，溫度、適度、電子磁場等改變，數(shù)字電路就會發(fā)生故障，那么設(shè)備也就無法實現(xiàn)正常工作了。

1.4 電路元件過了使用期

電路元器件都是有保質(zhì)期的，只有在規(guī)定的年限內(nèi)使用才能發(fā)揮它功效。如果過了使用期限，電路元器件就會負(fù)荷不了，就會出現(xiàn)元器件老化、性能指標(biāo)降低等現(xiàn)象。所以說電器元件使用過程超出期限，設(shè)備的故障發(fā)生率就會增加。

2 數(shù)字電路及其故障的特點

所謂的數(shù)字信號是在時間上和數(shù)值上都離散的信號，而數(shù)字電路就是用來處理和變化這些離散信號的電路。它的工作原理主要就是利用兩個狀態(tài)的元器件來表示離散信號，看似很復(fù)雜，其實它的基本電路單元十分的簡單。在數(shù)字電路中的每一個元器件的參數(shù)值都有較大的差異性，所以絕對不會出現(xiàn)電壓不高不低的電平，除了三態(tài)門之外，輸出的要么是高電平要么就是低電平。所有對高電平和對低電平的區(qū)分了解能夠我們更好的了解數(shù)字電路的特征。

如果把數(shù)字電路按照邏輯功能來劃分，可以分為時序邏輯電路和組合邏輯電路兩種。從功能上來說，時序邏輯電路它是由具有儲存功能的觸發(fā)器所組成的電路來進(jìn)行記憶和表達(dá)功能，但是關(guān)鍵得是儲存電路的輸出狀態(tài)必須反映到輸出端上，并且要與輸出端共同作用才能決定時序電路的輸出。另一個組合邏輯電路顧名思義就是由各種電路組合而成。不過組合邏輯電路在輸出時，都是有那個時刻輸入的信號來決定的，它與原電路的輸出狀態(tài)并沒有直接的關(guān)系。

在數(shù)字電路的檢測和診斷過程中一定要按照它所規(guī)定的順序來想電路施加測試，并挨個觀察數(shù)字電路的反應(yīng)狀態(tài)，看其是否正常。之所以要這樣一步步仔細(xì)的檢測那是因為數(shù)字電路的測試對象實在是多了，電路的輸入、輸出變量甚者有時候可以達(dá)到上百個，而且每一個都有可能出現(xiàn)偏差，如不逐一檢測很難找到問題所在。此外，數(shù)字電路它還存在一定得物理缺陷，構(gòu)成集成電路的門和記憶元件是封存在芯片里面的，以至于無法直接觀察電路輸入、輸出的波形以及很難檢測它們的邏輯電平，所以也就沒辦法快速查出數(shù)字電路的故障之所在。因此，研究出簡單可行的測試電路故障的方法迫在眉睫，需要大家的共同努力。當(dāng)然，也只有當(dāng)數(shù)字電路故障檢測方法解決之后，數(shù)字電路才能得到更好的應(yīng)用。

3 數(shù)字電路故障檢測與診斷方法的現(xiàn)狀

3.1 直接觀察檢測診斷法

直接檢查法就是通過直接的觀察來推斷電路大致在那個部分出現(xiàn)了問題。這種方法相對于比較適合有一定經(jīng)驗的電路維修員，他們通過詢問顧客電路故障發(fā)生時出現(xiàn)了哪些現(xiàn)象來判斷發(fā)生電路故障的大致原因，這樣既方便有簡潔，省去了中間的很多過程，為客戶和自己都節(jié)省了時間，是一舉兩得的好事。例如，電視機(jī)突然不亮了，我們在檢測之前應(yīng)該首先觀察一下外觀是否破損，用手感覺一下外殼溫度是否過高，其次看插頭是否斷開或與插班接觸不良，然后用鼻子問一下電視機(jī)有沒有異味等等，通過用這些直觀的方法來判斷電視機(jī)大概是哪一個部位出了問題啊，最后著手檢測。雖然這種方法比較快速，但對于經(jīng)驗不足的電路維修員來說，還是不要貿(mào)然使用，否則可能是既浪費了時間也還是沒有找到電路故障發(fā)生的原因，得不償失。

3.2 順序檢測診斷法

現(xiàn)在應(yīng)用于數(shù)字電路故障檢測的數(shù)字檢測法一般分為兩種。一種是在輸入端加上信號，從輸入級開始向輸出級檢測，當(dāng)信號中斷或者是出現(xiàn)異常時也就找到了數(shù)字電路的故障所在地。第二種方法是在輸入級到輸出級的過程中加上信號，一旦出現(xiàn)信號不對的情況，就立馬停下，然后以此為據(jù)點想下一級進(jìn)行電路故障檢測。雖然這種數(shù)字電路檢測方法準(zhǔn)確性比較高，但是需要花很長時間。在現(xiàn)在全球經(jīng)濟(jì)高速運轉(zhuǎn)的是時刻，這種低效率的工作方法已經(jīng)逐漸不適應(yīng)時代的發(fā)展要求了，在某種程度上是可以被淘汰的，但是，前提條件就是我們必須盡快找到一種更好的電路故障檢測方法來代替它。否則，還是得用順序檢測法。

3.3 比較檢測診斷法

在檢查數(shù)字電路故障時，比較法其實也是一種比較常用的檢測方法。一般要想快速的檢測出數(shù)字電路哪里出現(xiàn)問題，經(jīng)常就會對電路的各個關(guān)鍵點進(jìn)行測試，得出具體的參數(shù)值，然后找來同樣的完好無損、能夠正常運轉(zhuǎn)的電器，也測出每一個關(guān)鍵點的參數(shù)值，最后將兩組數(shù)值進(jìn)行比較，參數(shù)值不一樣的那個地方就是數(shù)字電路出現(xiàn)故障的地方。不過，能夠這樣很快就檢查出問題所在的情況并不多，大多數(shù)電路故障地方都在比較細(xì)小的地方。因為，在數(shù)字電路器材生產(chǎn)過程中，廠商一般都會針對電路板比較薄弱的地方多做幾道加工程序，確保質(zhì)量安全，而那些人們認(rèn)為不會發(fā)生故障的地方就沒有多注意，所以往往電路發(fā)生的故障并不在電路板的關(guān)鍵點上。因此，比較檢查法還算不上市完美的檢測方法，依然有它的缺陷存在。

3.4 替代檢測診斷法

有時候電路比較復(fù)雜，可能當(dāng)我們試了各種方法還沒有找到故障時，我們就應(yīng)該想到用替代法來檢查數(shù)字電路故障。所謂的替代檢測法就是將數(shù)字電路中的電子元件用同等型號的電路元件來替換掉，不過質(zhì)量一定要比元件好一些，否則質(zhì)量太差的話還是無法檢測出電路故障在哪里。當(dāng)高質(zhì)量的電路元件安裝到元電路板中，合上電源，看電路板是否能夠正常運轉(zhuǎn)。若能正常運轉(zhuǎn)則證明是元電路元件有問題，若不能，則證明原電路元件沒有問題。若是前者，數(shù)字電路故障檢測就能很快完成，但若是后者的話，就還需要再次進(jìn)行檢查與診斷。總之，替代檢測在某種程度上也是比較麻煩和費時的。

4 提高數(shù)字電路故障檢測與診斷效率的對策

4.1 分塊測試診斷法

當(dāng)我們無法通過直接觀察檢測法檢測出數(shù)字電路故障時，用分塊檢測法是最好的檢測辦法之一。當(dāng)我們對某種電路板進(jìn)行檢查時 ，對其電路結(jié)構(gòu)、功能等要有一個事先的了解，根據(jù)實際情況，看怎樣組合比較簡單，然后就將電路分成若干個獨立的電路，分別進(jìn)行通電進(jìn)行測試，觀察測試結(jié)果找出有故障的那一部分電路，最后采取相應(yīng)的措施準(zhǔn)確找到數(shù)字電路故障點，診斷其原因，“對癥下藥”，解決問題。像這種分塊測試方法過程比較簡單，針對性也強(qiáng)，它能夠有效的提高數(shù)字電路故障檢測與診斷效率，更適合于比較復(fù)雜的數(shù)字電路故障檢測與診斷中。

4.2 電阻檢測診斷法

在日常生活中，當(dāng)我們看到某種電器冒煙兒或者散發(fā)異味時，首先要做的就是切斷電源，避免事故范圍擴(kuò)大。然后就是要檢查電路是否有短路現(xiàn)象，那么這個時候就需要用到電阻檢測診斷法。電阻檢測診斷法它的作用就是能夠檢測診斷出數(shù)字電路底板內(nèi)部和電路連接線之間是否是接觸不良或短路等情況，操作過程簡單，就算不是專業(yè)電路維修員也能夠很好的掌握與應(yīng)用。在碰到類似的事情時不至于驚慌失措，即使不花錢找專業(yè)維修人員自己就能夠輕松搞定。所以電阻檢測診斷法實用性比較強(qiáng)，適用人群比較廣，在數(shù)字電路故障檢測與診斷上效果比較明顯與突出，是提高數(shù)字電路故障檢測與診斷效率的好方法。

4.3 波形檢測診斷法

波形檢測診斷法對電路故障檢測與診斷人員的專業(yè)素質(zhì)要求比較高，要具備較高的電路維修理論知識，同時還要會使用示波器，這兩個條件缺一不可。其實，我們所說的波形檢測診斷法就是通過使用示波器對電路板的各級輸出波形進(jìn)行檢查，觀察它所輸出的波形是否是正常的，以此來檢測診斷出電路故障。目前，這種波形檢測診斷法被廣泛的應(yīng)用于脈沖電路中，準(zhǔn)確性高、安全系數(shù)高、效率也很高，是提高數(shù)字電路檢測與診斷效率的完美對策。

5 結(jié)語

在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)騰飛的年代，數(shù)字電路已經(jīng)取得了飛速發(fā)展，為了能夠更好的將數(shù)字電路應(yīng)用到現(xiàn)代電路中，提高數(shù)字電路檢測與診斷技能、效率尤為重要。對于可能出現(xiàn)或者是已經(jīng)出現(xiàn)的電路故障要能夠及時預(yù)防與解決。因此，我們要不斷完善數(shù)字電路檢測與診斷技術(shù)，使之能夠更好的適應(yīng)時代的發(fā)展要求，為我們的生活提供更加便捷的服務(wù)。總之，本文主要是希望通過論述數(shù)字電路故障產(chǎn)生的原因、分析數(shù)字電路及其故障的特點、介紹目前我國對數(shù)字電路檢測與診斷所采取的方法以及建議來給現(xiàn)在正身處數(shù)字電路的工作者一些幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]張?zhí)m，徐紅兵.一種新的數(shù)字電路故障定位算法研究[J].電子科技大學(xué)學(xué)報，2009.

[2]郭希維，蘇群星，谷宏強(qiáng).數(shù)字電視測試中的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2008.

[3]朱大奇，電子設(shè)備故障診斷原理與實踐[M].電子工業(yè)出版社，2008年9月.

篇（2）

高壓開關(guān)柜是配網(wǎng)的重要設(shè)施，對電網(wǎng)安全可靠的運行起著重要作用，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)也在飛速的發(fā)展，加之變電站無人值班管理模式和綜合自動化的普及，高壓開關(guān)柜的安全運行越來越重要，因此迫切需要高壓開關(guān)柜具有高可靠性,并能在線檢測故障,避免局部放電事故發(fā)生。局部放電分為內(nèi)部、表面和電暈放電，并主要以電磁、聲波和氣體形式釋放能量，這些是絕緣性能檢測的主要信號。

1.檢測方法

1.1 超聲波檢測

局部放電是一種快速的電荷釋放或遷移過程，當(dāng)發(fā)生局部放電時，放電點周圍的電場應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力與粒子力失去平衡狀態(tài)而產(chǎn)生振變化，機(jī)械應(yīng)力與粒子力的快速振蕩，導(dǎo)致放電點周圍介質(zhì)的振動，從而產(chǎn)生聲波信號。放電產(chǎn)生的聲波頻譜很寬，可以從幾十赫到幾兆赫，放電強(qiáng)度的大小決定了電場應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和粒子力的振蕩幅度，直接決定了振動的程度和聲波的相度。

聲能與放電釋放的能量成比例，雖然在實際中各種因素的影響會使這個比例不確定，但從統(tǒng)計角度看，二者之間的比例關(guān)系是確定的。從局部放電的機(jī)理可知，局部放電初期是微弱的輝光放電，釋放的能量很小，后期出現(xiàn)強(qiáng)烈的電弧放電，此時釋放的能量很大，局部放電的發(fā)展過程中釋放的能量是從小到大變化的，所以聲能也從小到大變化。

根據(jù)球面波的聲能量式可知，在不考慮空氣密度和聲速的變化時，聲能量與聲壓的平方成正比。根據(jù)放電釋放的能量與聲能之間的關(guān)系，用超聲波信號聲壓的變化代表局部放電所釋放能量的變化，通過測量超聲波信號的聲壓，就可以推測出放電的強(qiáng)弱。

1.2 TEV檢測

當(dāng)高壓電氣設(shè)備發(fā)生局部放電時，放電電量先聚集在與放電點相鄰的接地金屬部分，形成電流脈沖并向各個方向傳播。

脈沖電流的透入深度與頻率的平方根成反比。高頻局放電流只在導(dǎo)體表面?zhèn)鬏敗τ趦?nèi)部放電，放電電量聚集在接地屏蔽內(nèi)表面，因此如果屏蔽層是連續(xù)的，則無法在外部檢測到放電信號。但實際上，屏蔽層通常在絕緣部位、墊圈連接處、電纜絕緣終端等部位因破損而導(dǎo)致不連續(xù)，高頻信號因此傳輸?shù)皆O(shè)備外層而被檢測出來。

因放電產(chǎn)生的電磁波通過金屬箱體的接縫處或氣體絕緣開關(guān)的襯墊傳播出去，同時產(chǎn)生一個暫態(tài)電壓，這個電壓脈沖稱為暫態(tài)對地電壓（TransientEarthVoltage，TEV）。

TEV的檢測原理見圖1，高壓電氣設(shè)備的對地絕緣部分發(fā)生局部放電時，導(dǎo)電系統(tǒng)對接地金屬殼之間有少量電容性放電電量，通常只有幾兆分之一庫侖，放電持續(xù)時間一般只有幾納秒。因為電量等于電流乘以時間，一次放電1000pC，持續(xù)10ns，就產(chǎn)生100mA的電流。對于持續(xù)時間那么短的放電脈沖，被測設(shè)備就不能看作是個整體，而應(yīng)看作是傳輸線，其電氣特性由分布電容和電感決定。此時，可以將地看成一個金屬板，縫隙所處的位置看成另一個金屬板，縫隙與地之間的距離為傳輸線。

當(dāng)發(fā)生局部放電時，電磁波從放電點向外傳播，電流大小與這些電磁波產(chǎn)生的電壓有關(guān)。電壓等于電流與路徑阻抗的乘積。在不考慮損耗的傳輸線上，阻抗?jié)M足下式：

式中的L和C是傳輸線單位長度的自感和電容，ZO的數(shù)值變化很大。通過研究可知，單芯10kV電纜約為10Ω，35kV金屬外殼的母線室大約70Ω。因此，1000pC的放電可產(chǎn)生對地1-7V持續(xù)10ns的電壓。電壓脈沖在金屬殼的內(nèi)表面?zhèn)鞑ィ罱K從開口、接頭、蓋板等的縫隙處傳出，然后沿著金屬殼外表傳到大地。這樣，使用電容耦合式傳感器就可檢測到放電信號。

研究發(fā)現(xiàn)，局部放電產(chǎn)生的TEV信號的大小與局部放電的激烈程度及放電點的遠(yuǎn)近有直接關(guān)系，可以利用專門的探測器進(jìn)行檢測。通過檢測局部放電產(chǎn)生的TEV信號，不僅可以對運行中開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備局部放電狀況進(jìn)行定量測試，而且可以通過同一放電源到不同探測器的時間差，對局部放電點進(jìn)行定位。

2.開關(guān)柜絕緣性能故障檢測診斷系統(tǒng)

這一系統(tǒng)的檢測技術(shù)在原理上是一種比較性的檢測技術(shù)。某個開關(guān)柜上的檢測結(jié)果應(yīng)與其以前的檢測數(shù)據(jù)或其它同類型的開關(guān)柜所檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果檢測數(shù)據(jù)大于其它同型號開關(guān)柜或以前的結(jié)果，說明該開關(guān)柜存在放電活動，進(jìn)而推斷故障的可能性。因此，需要有相當(dāng)?shù)脑O(shè)備運行經(jīng)驗，才能根據(jù)技術(shù)檢測結(jié)果分析設(shè)備絕緣材料還能維持運行的時間。

記錄每次設(shè)備故障的詳細(xì)情況有助于分析判斷放電活動對設(shè)備的影響。整個系統(tǒng)可分成3個子系統(tǒng)：

（1）被檢測設(shè)備和傳感器，處于開關(guān)室現(xiàn)場。

（2）信號預(yù)處理和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，一般集成在主機(jī)中，也處于現(xiàn)場。

（3）數(shù)據(jù)處理和診斷系統(tǒng)，實際為1臺PC和數(shù)據(jù)存儲分析軟件，處于主控室。

3.檢測數(shù)值的動態(tài)判據(jù)

3.1統(tǒng)計分析與趨勢分析

統(tǒng)計分析法是在同一開關(guān)室內(nèi)開關(guān)柜局部放電檢測時，對相關(guān)條件下的TEV檢測數(shù)值和超聲波檢測數(shù)值進(jìn)行分類統(tǒng)計，從而得出初步判斷依據(jù)。現(xiàn)場影響局部放電測量結(jié)果的因素有很多，如工作電壓、放電種類、絕緣材料、負(fù)載、機(jī)械運動、環(huán)境條件、干擾、開關(guān)柜制造廠家及類型等，所有因素都可能造成檢測結(jié)果的誤判，在現(xiàn)場測試時必須加以考慮。

趨勢分析是對同一開關(guān)柜不同時間的測試結(jié)果進(jìn)行分析，按月、季、年從統(tǒng)計分析中得出開關(guān)柜局部放電的趨勢。在分析過程中，還應(yīng)分析影響局部放電的細(xì)微波動對TEV檢測數(shù)值和超聲波檢測數(shù)值的變化，主要分析內(nèi)容有負(fù)載的變化、環(huán)境因素波動、干擾波動、時間變化等。

3.2 動態(tài)判斷依據(jù)

結(jié)合統(tǒng)計分析、趨勢分析和初步判斷依據(jù)，可以對開關(guān)柜局部放電進(jìn)行動態(tài)的判斷分析，具體步驟如下：

（1）初始判據(jù)的判斷。對當(dāng)?shù)厮蠳面開關(guān)柜的故障情況進(jìn)行統(tǒng)計，按照統(tǒng)計結(jié)果計算出故障率為a％。

（2）統(tǒng)計分析。對當(dāng)?shù)厮蠳面開關(guān)柜局部放電情況進(jìn)行普測，取其中檢測數(shù)值最大的N×a％面開關(guān)柜，然后再取這N×a％面開關(guān)柜中數(shù)值最小的作為比較值A(chǔ)。

（3）趨勢分析。在一段時間間隔（一個月、一個季度或一年），再次對所有N面開關(guān)柜進(jìn)行普測，取其中檢測數(shù)值最大的N×a％面開關(guān)柜，然后再取這N×a％面開關(guān)柜中數(shù)值最小的作為比較值B，將B與A進(jìn)行比較。

（4）比較分析。對于B與A的比較，可分為以下幾種情況：

若B

若B>A，有以下幾種因素可以考慮：開關(guān)柜負(fù)荷可能有所增加；背景干擾嚴(yán)重程度進(jìn)一步加重；溫度、濕度狀況進(jìn)一步惡化；開關(guān)柜的污穢情況進(jìn)一步惡化。

若B=A，主要是開關(guān)柜負(fù)荷、背景干擾、溫度、濕度狀況、開關(guān)柜的污穢情況大體相同，開關(guān)柜運行狀況比較平穩(wěn)。

（5）確定判據(jù)值。最終根據(jù)開關(guān)柜常年運行的情況確定A或B值為判斷依據(jù)，由于開關(guān)柜周圍環(huán)境等因素對局部放電都有影響，因此，在確定判斷值時要考慮±2dB的誤差。繼續(xù)按照步驟一到步驟五的順序進(jìn)行判斷數(shù)據(jù)的確定，最后經(jīng)過長時間的比較，建立起本地區(qū)開關(guān)柜檢測的數(shù)據(jù)庫，最終確定一個作為指導(dǎo)性的判斷數(shù)值。

綜上所述，動態(tài)判據(jù)診斷是一個長期的過程，需要根據(jù)實際情況進(jìn)行縱向和橫向的對比分析，以做出正確的判斷。

4.結(jié)論

基于超聲波和TEV技術(shù)的高壓開關(guān)柜局部放電檢測定位技術(shù)，改變了電氣設(shè)備傳統(tǒng)的局部放電測試方式，為電力系統(tǒng)的電力設(shè)備狀態(tài)檢修提供了可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)，是一種實用、有效的檢測技術(shù)。檢測裝置具有以下優(yōu)點：

（1）裝置的投入使用不改變和影響電力設(shè)備的正常運行。

（2）能自動連續(xù)進(jìn)行檢測、數(shù)據(jù)處理。

（3）具有自檢和報警功能。

篇（3）

[Abstract] the power transformer is one of the most important equipments for power transmission and distribution network, to ensure the safe operation of power system has play a decisive role effect. Due to the power transformer design and manufacture quality and operation and so on many aspects, m alignant accidents and faults have occurred, seriously affecting the safe operation of power grid. In this paper, based on the author's practical experience, discusses the fault detection and diagnosis of power transformer.

[keyword] power transformer online monitoring and fault diagnosis

中圖分類號：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104(2013)

引言

電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備之一，它一旦發(fā)生事故，則所需的修復(fù)時間較長，造成的影響也比較嚴(yán)重。隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力變壓器的單機(jī)容量和安裝容量隨之不斷增加，電壓等級也在不斷地提高。一般而言，容量越大，電壓等級越高，變壓器故障造成的損失也就越大。近年來，電力變壓器雖然由于材料的改進(jìn)、設(shè)計方法和制造技術(shù)的提高，運行可靠率有所提高，但仍會發(fā)生料想不到的事故。

一、變壓器故障運行時的特征

電力變壓器在運行中發(fā)生故障時，除油中氣體成分和電氣參數(shù)發(fā)生變化外，一般常伴有某些部位的外表顏色、氣味、聲音、溫度、油位等的變化，結(jié)合這些變化對分析與綜合診斷變壓器的故障部位性質(zhì)、程度、趨勢和嚴(yán)重性等起到一定的作用。

1、外觀異常

(l)防爆筒薄膜龜裂破損。當(dāng)油枕呼吸器發(fā)生堵塞，變壓器不能進(jìn)行正常的呼吸，會使得油枕上方空氣壓力變化，引起防爆筒薄膜破損，防爆管失去作用，水和潮氣進(jìn)入變壓器內(nèi)使絕緣受潮。

(2)套管閃絡(luò)放電。套管閃絡(luò)放電會造成發(fā)熱、老化、引起短路甚至爆炸。

(3)滲漏油。滲漏油是變壓器常見的問題。滲漏油的主要部位為大蓋與本體結(jié)合部、放油門、散熱器間閥接口、氣體繼電器及套管基座等處。

2、顏色、氣味異常

變壓器的許多故障都伴隨有過熱現(xiàn)象，使某些部件局部過熱，引起有關(guān)部件顏色變化或產(chǎn)生特殊焦臭氣味等。

(l)線卡處過熱引起異常。套管與設(shè)備卡線連接部位螺絲松動、接觸面氧化嚴(yán)重等使接頭過熱、顏色變暗并失去光澤。套管污穢嚴(yán)重或有損傷引起異常。套管污穢嚴(yán)重有損傷而發(fā)生閃絡(luò)放電會產(chǎn)生一種特殊焦臭氣味。

(2)呼吸器硅膠變色。呼吸器的硅膠一般為變色硅膠或摻有變色硅膠的無色硅膠，其目的是便于運行人員監(jiān)視。硅膠的作用是吸附進(jìn)入變壓器油枕中的潮氣，以免變壓器絕緣受潮。正常情況下變色硅膠應(yīng)呈淺藍(lán)色，若變?yōu)榉奂t色說明已經(jīng)失效。

(3)變壓器氣體繼電器內(nèi)有氣體。正常情況下，變壓器氣體繼電器內(nèi)充滿了變壓器油。若氣體繼電器內(nèi)有瓦斯氣體，會造成輕瓦斯保護(hù)動作，嚴(yán)重時則會造成重瓦斯跳間。

3、聲響異常

變壓器故障運行時，從運行中聲音的變化可發(fā)現(xiàn)與正常運行時有明顯差異。變壓器是靜態(tài)運行的電力設(shè)備，正常運行時在交流電磁場的作用下，變壓器器身會發(fā)出輕微連續(xù)的“嗡嗡”聲，常被稱為交流電磁聲，簡稱交流聲。正常運行中變壓器發(fā)出的“嗡嗡”聲是連續(xù)均勻的，如果產(chǎn)生的聲音不均勻擁特殊的響聲，應(yīng)視為不正常現(xiàn)象。

4、溫度異常

(l)內(nèi)部故障引起溫度異常。變壓器內(nèi)部故障，如繞組匝間或相間短路、裸金屬過熱、鐵心多點接地、渦流增大等，都會引起變壓器溫度異常。

(2)散熱器閥門不通引起溫度異常。新安裝或大修后變壓器散熱器閥門如忘記打開，使變壓器油不能正常循環(huán)散熱，也會引起溫度升高。

(3)呼吸器堵塞或嚴(yán)重漏油引起溫度異常。變壓器呼吸器堵塞或油量嚴(yán)重不足也會影響其散熱效果，導(dǎo)致溫度升高。

5、油位異常

變壓器儲油柜的油位表或油位計溫度刻度，是標(biāo)志變壓器不同油溫時的油面標(biāo)志，根據(jù)標(biāo)志可以判斷是否需要加油或放油，運行中變壓器溫度的變化會使油體積變化，從而引起油位的上下位移。

二、電力變壓器常規(guī)在線監(jiān)測的方法

1、變壓器繞組變形在線監(jiān)測

變壓器繞組變形(如軸向、徑向尺寸變化、位移、扭曲、鼓包等)是由于繞組經(jīng)受了軸向、幅向力的作用以及強(qiáng)大的短路力作用。常規(guī)的吊罩檢查只能看到高壓繞組的狀況，而在高壓繞組內(nèi)部的中、低壓繞組所發(fā)生的形變根本無法看到。變壓器繞組在線監(jiān)測的基本原理是根據(jù)變壓器繞組的短路電抗值的變化進(jìn)行變形與否的監(jiān)測和判斷。因為繞組的短路電抗值與繞組的變形程度、幾何尺寸以及位置變化密切相關(guān)，即短路電抗直接取決于繞組的幾何結(jié)構(gòu)。在工頻電壓不變的情況下，短路阻抗及阻抗中的電感分量與變壓器繞組的幾何形狀及位移相關(guān)。通過理論研究和實際測試，實時監(jiān)測繞組短路電抗的變化對在線監(jiān)測變壓器繞組變形具有很好的實效性。

2、變壓器局部放電在線監(jiān)測

變壓器局部放電是反映高壓電氣設(shè)備狀態(tài)的一個重要標(biāo)志。因為很多故障均產(chǎn)生局部放電。一般情況下，如果變壓器油中發(fā)現(xiàn)了特征氣體則表明其內(nèi)部已經(jīng)存在比較嚴(yán)重的局部放電。局部放電能有效反映變壓器內(nèi)部的絕緣狀況。變壓器局部放電在線監(jiān)測技術(shù)借助先進(jìn)的傳感技術(shù)和電子技術(shù)，根據(jù)超聲波原理將高頻聲學(xué)傳感器放在油箱外部以便測取局部放電或電弧放電所產(chǎn)生的暫態(tài)聲音信號。

3、變壓器油性能指標(biāo)在線監(jiān)測

變壓器油性能的在線監(jiān)測專家系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、知識庫、推理機(jī)、知識獲取和人機(jī)接口等幾部分組成。數(shù)據(jù)庫的主要功能是存儲并及時提供變壓器油質(zhì)變化的各項指標(biāo)和歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫中的各種指標(biāo)和信息中還包括對油質(zhì)的缺陷分析和處理結(jié)果，可以為監(jiān)測維護(hù)人員提供詳細(xì)的油性能數(shù)據(jù)。知識庫用來存儲與變壓器分析相關(guān)的經(jīng)驗和知識。推理機(jī)的作用是從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)后再以邏輯方式對油狀況進(jìn)行推理分析。

三、 DGA故障診斷方法

1、油中氣體色譜分析法(DGA)的原理

目前變壓器幾乎都是用油來絕緣和散熱，變壓器油與油中的固體有機(jī)絕緣材料(紙和紙板等)在運行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸變質(zhì)，裂解成低分子氣體，由于含有不同化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔镉兄煌臒岱€(wěn)定性，所以絕緣油隨著故障點溫度的升高依次裂解生成烷烴、烯烴和炔烴，每一種烴類氣體最大產(chǎn)氣率都有一個特定的溫度范圍，故絕緣油在各不相同的故障性質(zhì)下產(chǎn)生不同成分、不同含量的烴類氣體。由此可見，油中溶解氣體的組分和含量在一定程度上反映出變壓器絕緣老化或故障的程度，可以作為反映電氣設(shè)備電氣異常的特征量。

2、三比值法

充油電氣設(shè)備的故障診斷也不能只依賴于油中溶解氣體的組分含量，還應(yīng)取決于氣體的相對含量。通過哈斯特的熱力學(xué)研究結(jié)果表明，隨著故障點溫度的升高，變壓器油裂解產(chǎn)生烴類氣體按CH4C2 H6C2 H4C2 H2的順序推移，并且指出低溫時H2是由于局部放電的離子碰撞游離所產(chǎn)生的。三比值法的原理是根據(jù)充油電氣設(shè)備內(nèi)部油氣體在故障下裂解產(chǎn)生氣體組分含量的相對濃度與溫度的相互依賴關(guān)系。從5種特征氣體中選用兩種溶解度和擴(kuò)散系數(shù)相近的氣體組分組成三對比值，以不同的編碼表示。

結(jié)語

本文闡述了電力變壓器故障運行時的特征，并分析了電力變壓器常規(guī)在線監(jiān)測的方法，此外還分析了DGA故障診斷方法，具有一定的實用價值。進(jìn)入21世紀(jì)電力行業(yè)將有更大的發(fā)展，電力變壓器的故障診斷與狀態(tài)檢修作為我國電力系統(tǒng)實現(xiàn)體制轉(zhuǎn)變、提高電力設(shè)備的科學(xué)管理水平的有力措施，是今后在電力生產(chǎn)中努力和發(fā)展的方向。

參考文獻(xiàn)：

篇（4）

引言：隨著暖通空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障檢測與診斷也得到了廣泛研究，其起源可追溯到上世紀(jì)90年代。關(guān)于暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障檢測與診斷，其關(guān)鍵就在于對暖通空調(diào)系統(tǒng)故障的研究，建立起故障發(fā)生的特征與故障本身之間的聯(lián)系形成故障診斷模型。利用成立的模型來對暖通空調(diào)的故障進(jìn)行辨識就是暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障檢測與診斷。現(xiàn)如今，相較于國外對暖通空調(diào)故障的研究，我國還處于起步階段，由于研究時間較晚，科技手段也較落后，對于暖通空調(diào)系統(tǒng)故障的研究大多只局限于傳感器故障研究，遠(yuǎn)不如國外故障研究的類目眾多。

一、暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障研究

關(guān)于暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障，其故障形式多種多樣，由于暖通空調(diào)系統(tǒng)中含有許多的設(shè)備和零配件，系統(tǒng)之間互相關(guān)聯(lián)，極為復(fù)雜，而暖通空調(diào)系統(tǒng)中的每一個部件都可能發(fā)生故障，根據(jù)統(tǒng)計，其中大部分故障為電氣故障，還有少數(shù)機(jī)械故障和管道閥門配件類的故障。關(guān)于暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障成因，由于系統(tǒng)復(fù)雜性難以確定，但是暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障并不會產(chǎn)生危險，只是會使暖通空調(diào)系統(tǒng)的性能受損，影響用戶的使用效果，還有就是增加設(shè)備系統(tǒng)的能源消耗。關(guān)于暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障檢測與診斷，其困難就在于暖通空調(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜性。暖通空調(diào)系統(tǒng)是一個整體，它將系統(tǒng)之中的配件和設(shè)備，利用管道相互連接，可以說，暖通空調(diào)系統(tǒng)中的配件是有著聯(lián)系的，配件之間是連結(jié)共生，相互影響的。

二、暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障類型

暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障除了自然老化而引起的故障還有因設(shè)計問題引起的故障，故障類型復(fù)雜且多，但大致分類可以分以下幾點：首先，按系統(tǒng)故障的性質(zhì)分類可分為自然故障和人為故障。自然故障是指因自身問題而導(dǎo)致的系統(tǒng)運行故障，而人為故障自然是指因人為損壞產(chǎn)生的系統(tǒng)故障。其次可以按照故障的嚴(yán)重程度來分，分為軟故障和硬故障，軟故障就是系統(tǒng)配件因為使用而積累損傷，表現(xiàn)為老化受損，從未導(dǎo)致配件的部分性失效或者使用效果降低的故障。而硬故障就是指設(shè)備，配件等徹底損壞，完全失去功效的情況。軟故障的發(fā)生不像硬故障一般發(fā)生得迅速突然，且破壞性較大，軟故障的故障發(fā)生是循序漸進(jìn)的，隱蔽性較強(qiáng)，所以相較于軟故障，硬故障的檢測與診斷較為容易。最后按故障發(fā)生的配件分，暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障又可細(xì)分為組件故障和傳感器故障。組件故障是指暖通空調(diào)系統(tǒng)的組成設(shè)備發(fā)生故障，冷水泵或新風(fēng)機(jī)發(fā)生故障就可以歸于組件故障。傳感器故障就是暖通空調(diào)系統(tǒng)中的各類傳感器出現(xiàn)的故障，可能是數(shù)據(jù)采集的精度下降，也可能是完全沒發(fā)揮作用。

三、暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障辨識

（1）基于規(guī)則的專家系統(tǒng)故障辨識。這種故障檢測與診斷的方法的應(yīng)用較為廣泛，涉及領(lǐng)域也較廣，主要原理就是依靠對故障研究的歷史信息，利用IF-THEN的規(guī)則能，表現(xiàn)故障表征與故障信息的特征之間的聯(lián)系，通過電腦程序來進(jìn)行檢測與診斷。（2）基于模型的故障辨識。這一診斷方法是采用數(shù)字邏輯電路結(jié)構(gòu)以及傳輸方式來對系統(tǒng)的各個層次進(jìn)行故障檢測，雖然故障診斷較為精準(zhǔn)，但是由于計算復(fù)雜，所以故障辨識的效率并不高。（3）基于故障樹的故障辨識。（4）基于案例推理的故障辨識。案例推理是通過同類型故障案例進(jìn)行推理診斷的方法。缺點就是需要一定數(shù)量的案例，適用于變因不多的故障。（5）基于模糊邏輯的故障辨識。模糊邏輯是根據(jù)經(jīng)驗值和模糊數(shù)據(jù)構(gòu)成模糊矩陣，再以模糊邏輯結(jié)合算法進(jìn)行全面判斷。（6）基于模式識別的故障辨識。模式識別主要是對正常運行模式與故障模式進(jìn)行區(qū)分，通過兩者的不同變量進(jìn)行故障診斷。（7）基于小波分析的故障辨識。小波分析依靠對異常的工作信號所發(fā)回的信息進(jìn)行分析，小波分析的故障檢測適合做信號處理。（8）基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障辨識。這一方法通過大量相互關(guān)聯(lián)的神經(jīng)組成的網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行故障檢測與診斷。（9）基于遺傳算法的故障辨識。遺傳算法的理念是根據(jù)自然界適者生存的法則，采用模糊區(qū)間的推理方法，運用遺傳算法進(jìn)行故障檢測。

篇（5）

一、暖通空調(diào)系統(tǒng)故障原因分析

暖通空調(diào)系統(tǒng)是由多種設(shè)備組合而成的，其中系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)用到了多個學(xué)科的技術(shù)，如熱力學(xué)、流體力學(xué)等。暖通空調(diào)系統(tǒng)在運行時，各種設(shè)備的參數(shù)相互配合，共同完成對建筑物的采暖、調(diào)節(jié)空氣的作用。暖通系統(tǒng)的復(fù)雜性增強(qiáng)了故障發(fā)生的機(jī)率，同時各種故障的相互影響，也會造成新的故障。暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用到多種空調(diào)設(shè)備，這些設(shè)備之間互相用管道進(jìn)行間接，關(guān)聯(lián)性特別強(qiáng)，如果某種設(shè)備出現(xiàn)故障，也會影響其他設(shè)備的運行，從而影響整個暖通空調(diào)系統(tǒng)性能和功能發(fā)揮。

暖通空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生故障后，可能會造成整個系統(tǒng)故障的連鎖反應(yīng)，影響其他設(shè)備正常運行，這樣也會造成故障檢測和診斷帶來困難。大范圍的參數(shù)變化讓維修人員不容易找到故障原因，難以分清數(shù)據(jù)和參數(shù)的變化因素，因此很難做出準(zhǔn)確的診斷結(jié)果判斷，給系統(tǒng)為診斷維修造成了較大的困難。由于暖通空調(diào)設(shè)備中傳感器設(shè)置較少，很多故障發(fā)生卻不能夠用準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和圖片表達(dá)出來，會給系統(tǒng)管理者的故障檢測帶來較大的困難，很多故障只有在發(fā)生后通過各種手段檢測出來，不能夠做好故障預(yù)防，不利于暖通空調(diào)系統(tǒng)正常運行。

二、常用的故障檢測和診斷方法

（一）通過案例進(jìn)行故障檢測和診斷。暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障主要分為硬件故障和軟件故障，在故障發(fā)生時要根據(jù)實際情況進(jìn)行處理。在故障發(fā)生時，如果不能立即得出診斷結(jié)果，可以根據(jù)故障發(fā)生的細(xì)節(jié)，在暖通空調(diào)故障知識庫和相似的文件和資料中找到故障的原因，從而根據(jù)提示做好故障檢測和診斷工作。暖通空調(diào)數(shù)據(jù)庫內(nèi)包括很多故障案例，檢測者可以通過檢索找到自己需要的內(nèi)容，但是由于實際上的故障可能會有很多交叉故障產(chǎn)生，因此出現(xiàn)的現(xiàn)象與案例分析中的結(jié)果會有一定的差異，因此不能夠?qū)收蠙z測的結(jié)果立即確定，因此造成了故障診斷不迅速，這個方式還是有一定的局限性。

（二）通過推理而得出診斷方法。每一種故障發(fā)生時都會表現(xiàn)出不同的征兆，如硬件故障則會使機(jī)械停止運行或發(fā)生一定的聲音提示等;有經(jīng)驗的診斷者就會根據(jù)系統(tǒng)故障的現(xiàn)象，推理出故障的具體地方及原因，從而做出相應(yīng)的診斷措施。暖通空調(diào)系統(tǒng)故障時，也會有一定的數(shù)據(jù)紊亂的提示，這也能作為故障檢測的評判標(biāo)準(zhǔn)，通過數(shù)據(jù)推理，將不清晰的提示內(nèi)容加以整合，從而獲得較準(zhǔn)確的結(jié)論。通過推理，雖然也能夠?qū)崿F(xiàn)故障檢測與診斷，但模糊的信息有時候也會產(chǎn)生錯誤的偏差，因此也會造成錯誤推理，因此要綜合實踐進(jìn)行分析，從而使故障檢測與診斷更加準(zhǔn)確[1]。

（三）建立故障樹診斷。暖通空調(diào)系統(tǒng)會因運行目的不同而造成的故障不同，在系統(tǒng)故障設(shè)計時，可以利用計算機(jī)的樹形模型進(jìn)行故障的排序和分類。在設(shè)置中，采用漢字提示，具有相應(yīng)的菜單提示和編輯方式，方便故障的監(jiān)視和診斷。在故障系統(tǒng)設(shè)置時，根據(jù)故障結(jié)果進(jìn)行分類，在每個系列中各自按照相應(yīng)的故障原因，對每一個故障進(jìn)行相應(yīng)的編號處理。在暖通空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，將根據(jù)每一個編號的所處的故障系列，進(jìn)行相應(yīng)監(jiān)視和診斷，在數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)具體的位置，從而找到故障的源頭。故障樹診斷通過檢索找到故障源頭，從而對故障做出診斷，但當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)較大時，故障模型也會相應(yīng)復(fù)雜，因此給系統(tǒng)設(shè)計者帶來了困難[2]。

（四）通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障診斷。由于機(jī)械運行時可能會同時引起多個故障，造成暖通空調(diào)系統(tǒng)故障復(fù)雜化，因此采取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障可以實現(xiàn)部分故障的檢測和診斷。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障是利用神經(jīng)元的作用，將大量的神經(jīng)元應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計中，并對神經(jīng)元進(jìn)行設(shè)置，使神經(jīng)元之間相互聯(lián)系，建立成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)故障診斷。神經(jīng)元是數(shù)據(jù)傳遞的紐帶，通過大量的數(shù)據(jù)樣本不斷完善神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的功能，使每個故障在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中都能夠有顯示，最終實現(xiàn)故障檢測和診斷的功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計過程中不需要建立物理模型，而且對非線性的問題有著較大的優(yōu)勢，因此被應(yīng)用于故障檢測和診斷中。

（五）傳感器和軟件診斷。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，對暖通空調(diào)系統(tǒng)的診斷方式更加科學(xué)化。傳感器診斷是自動化診斷的一種方式，主要利用傳感器實現(xiàn)機(jī)械運行時各個參數(shù)的變化，以達(dá)到正常運行的目的。暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測利用到傳感器，可以實現(xiàn)故障自動檢測，提高了檢測效率和診斷速度。在暖通空調(diào)系統(tǒng)診斷中，軟件診斷也發(fā)揮了重要作用，通過對系統(tǒng)的全面檢測和修復(fù)，維護(hù)系統(tǒng)安全。

結(jié)語：暖通空調(diào)系統(tǒng)在運行時出現(xiàn)的故障會對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定造成較大的影響，因此要加強(qiáng)系統(tǒng)檢測和診斷的能力。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，各種故障檢測和診斷方式應(yīng)運而生，讓故障維修更加簡單，也促進(jìn)了整個系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

篇（6）

在目前看來，機(jī)電設(shè)備故障檢測與診斷技術(shù)深受國內(nèi)外關(guān)注，并且在現(xiàn)代新興技術(shù)檢測中占有主導(dǎo)地位。煤礦機(jī)電設(shè)備的進(jìn)一步完好，有效的預(yù)防了煤礦機(jī)電重大事故的發(fā)生，減少了煤礦人員和國家財產(chǎn)的損失，為煤礦機(jī)電設(shè)備維修管理提供了技術(shù)參數(shù)，促進(jìn)了礦井設(shè)備的安全運行，節(jié)約了生產(chǎn)維修成本。

隨著，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日新月異，煤炭工業(yè)生產(chǎn)的自動化水平也在進(jìn)一步提高，并不斷得到完善，煤礦機(jī)電設(shè)備在當(dāng)今社會生產(chǎn)中的作用也得到了日趨顯著提高，設(shè)備的運行費用也越來越高，所以，在礦井生產(chǎn)工作過程中煤礦機(jī)電設(shè)備的故障或損壞，不僅會在經(jīng)濟(jì)上帶來較大損失，還會造成人員傷亡，導(dǎo)致事故悲劇發(fā)生，造成一定的社會不良影響。因此，煤礦機(jī)電設(shè)備的故障檢測與診斷技術(shù)的應(yīng)用就變得越來越重要。要保證煤礦機(jī)電設(shè)備運行的安全性與可靠性，做到早診斷、早發(fā)現(xiàn)、早處理，盡量減少不必要的故障危害，對機(jī)電設(shè)備的故障檢測與診斷技術(shù)的應(yīng)用就是一個十分有效的措施。

1.故障診斷技術(shù)在我國的發(fā)展歷程

故障檢測及診斷技術(shù)是是一項國內(nèi)外倍受關(guān)注、且發(fā)展迅速的現(xiàn)代新興技術(shù)檢測手段，是以當(dāng)前較為先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)，以及信號分析、處理技術(shù)等為基礎(chǔ)的一種綜合性技術(shù)應(yīng)用方法。其故障診斷技術(shù)實質(zhì)上就是通過對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的定量檢測，對出現(xiàn)的故障進(jìn)行具體診斷，來對設(shè)備的實際運行參數(shù)進(jìn)行有效掌握和了解，進(jìn)而實現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備自身的安全性，以及穩(wěn)定性和工作持續(xù)性作出正確的預(yù)測，同時對其在運行過程中出現(xiàn)的問題、故障以及破壞程度等進(jìn)行相對科學(xué)、合理的評價和識別。并據(jù)此結(jié)果來采取相應(yīng)的解決對策和處理措施，也就是我們常說的通過利用狀態(tài)檢測以及故障診斷等作業(yè)方法對設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行及時、準(zhǔn)確檢測，并依據(jù)檢測結(jié)果來明確設(shè)備運行狀態(tài)和預(yù)測設(shè)備運行的未來狀況。

故障檢測診斷技術(shù)最初出現(xiàn)是出于軍事的需要，主要運用儀表檢測設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)，隨即多功能、自動化的檢測儀器不斷涌現(xiàn)，各種新技術(shù)也不斷得以應(yīng)用，隨著航天技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)等的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)也日趨完善。在我國20世紀(jì)80年代初期，在該領(lǐng)域的的討論及研究開始起步，應(yīng)以引進(jìn)、利用為主，逐步發(fā)展起來。近幾年，煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測診斷技術(shù)隨著我國科技的不斷進(jìn)步，以及相應(yīng)科研單位的進(jìn)一步研究也有了顯著提高，并隨著煤炭行業(yè)的不斷快速發(fā)展，故障檢測診斷技術(shù)不斷的被廣泛采用，并且在煤礦日常生產(chǎn)和管理過程中取得了顯著的成效。

2.采煤機(jī)工況檢測和故障診斷技術(shù)

采煤機(jī)故障檢測與診斷系統(tǒng)主要包括以下幾個方面：

2.1變頻器故障檢測系統(tǒng)

該系統(tǒng)是用來將各檢測工況的檢測參數(shù)信號傳送到工況檢測及故障診斷中心，由檢測中心進(jìn)行相應(yīng)的處理后，并給予圖文顯示的。故障檢測與診斷系統(tǒng)具有眾多的保護(hù)功能，在設(shè)備運行過程中所使用的變頻器不但有一個相對獨立的液屏顯示器，還將采煤機(jī)自身的一些牽引速度以及電機(jī)電流、電壓等諸多參數(shù)顯示出來，同時也能對28個工況參數(shù)等進(jìn)行有效檢測，并在其運行過程中具備溫度保護(hù)、過電壓、欠電壓及過電流等多種保護(hù)特性。其中變頻單元最主要的功能是一個信號傳輸?shù)倪^程，將變頻器檢測出來的工況檢測信號通過變頻器傳送到故障檢測中心進(jìn)行診斷，通過檢測中心對所獲得的參數(shù)進(jìn)行參考，然后再對故障進(jìn)行處理，最后通過文字或者是圖形的方式將所要傳達(dá)的信息顯示出來。

2.2工況檢測及故障診斷

工況檢測及故障診斷系統(tǒng)是存在于計算機(jī)內(nèi)部的一個程序，通過Windows操作系統(tǒng)來進(jìn)行工作。這個系統(tǒng)的主要功能是當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障或者根據(jù)數(shù)據(jù)參數(shù)顯示將有事故發(fā)生時，屏幕上就會第一時間將這個消息傳送到采煤機(jī)控制中心，并對其發(fā)出信號，采煤機(jī)控制中心在接受到這個信號后會通過聲光報警的形式，或者采取相應(yīng)的故障保護(hù)措施等來降低或減少故障帶來的損失。

2.3檢測151.5mm顯示單元

這個顯示單元是有許多電路及彩色液晶顯示屏等組成。該顯示單元內(nèi)容豐富，包含有工況檢測參數(shù)、及在工作過程中為減少損失提醒人們及時采取措施的報警系統(tǒng)，還有對發(fā)生的故障進(jìn)行診斷后的結(jié)果等。還包括許多的檢測單元，有左右搖臂式的，也有對機(jī)身進(jìn)行檢測及高壓控制箱等中斷檢測單元等。

3.如何預(yù)防煤礦機(jī)電設(shè)備事故

我國是一個人口眾多、能源消耗大的國家，隨著煤炭行業(yè)的日益快速發(fā)展，越來越多的人投身于煤礦事業(yè)，山西、東北、山東等地都是礦區(qū)的集中地，煤礦的安全也越來越受到國家的高度關(guān)注，每年所發(fā)生的重特大安全事故，總是會讓人們觸目驚心。

2004年10月20日22時09分鄭煤集團(tuán)大坪煤礦的事故一直讓人們記憶猶新，當(dāng)時是由于煤礦井下瓦斯逆流進(jìn)入進(jìn)風(fēng)流所引起的瓦斯爆炸，事故共造成148人死亡、32人受傷的慘狀，引起此次事故的主要原因是檢測監(jiān)控不健全，發(fā)生延期性煤與瓦斯突出。例如中國礦業(yè)大學(xué)的KTD型旋轉(zhuǎn)鐵譜儀和計算機(jī)磨屑圖像分析系統(tǒng)等，就是故障檢測診斷技術(shù)研究在生產(chǎn)中具體應(yīng)用的典型事例。所以，故障檢測與診斷技術(shù)的合理應(yīng)用是預(yù)防煤礦重大事故，乃至重特大事故發(fā)生的重要手段，也是十分必要的。

隨著煤炭行業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦安全成了人們最關(guān)注的問題。煤礦是一個生產(chǎn)系統(tǒng)性要求較強(qiáng)的高危險行業(yè)單位，由涉及煤礦各種專業(yè)的管理者、工程技術(shù)人員，以及各個工種的操作人員等構(gòu)成，人員文化水平、素質(zhì)參差不齊。所以，不管是管理者還是職工都要加強(qiáng)對煤礦安全知識的學(xué)習(xí)，掌握基本的安全知識與理論，確保自身及他人安全，乃至國家財產(chǎn)安全；要加強(qiáng)對煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)與培訓(xùn)，掌握煤礦機(jī)電設(shè)備的故障檢測與診斷技術(shù)，保證機(jī)電設(shè)備在即將有故障或已有故障時，能及時診斷出來，并正確地加以維修，以減少維修時間，提高維修質(zhì)量和節(jié)約維修費用，應(yīng)使重要的設(shè)備能按其狀態(tài)進(jìn)行維修（即視情維修或預(yù)知維修），不斷扭轉(zhuǎn)或改革目前按時維修的體制；提高職工的安全生產(chǎn)意識，減少事故發(fā)生，保證可靠地、高效地發(fā)揮機(jī)電設(shè)備在生產(chǎn)中應(yīng)有的功能。

3.1加強(qiáng)管理制度

煤礦的工種比較多，也是一個危險系數(shù)比較高的崗位，在選擇職工的時候要本著認(rèn)真、負(fù)責(zé)的態(tài)度來安排工種，不能徇私。要加強(qiáng)對職工的管理，特別是對臨時工更要加強(qiáng)教育及培訓(xùn)，對于特殊工種的工人要嚴(yán)格制止經(jīng)常性調(diào)換工作的現(xiàn)象出現(xiàn)，一定要嚴(yán)格進(jìn)行各工種考核，持證上崗，并嚴(yán)格遵守國家對煤礦所制定的各種法律法規(guī)、規(guī)定，以及企業(yè)對煤礦所制定的各種管理辦法、獎懲制度。

3.2加強(qiáng)對職工的安全培訓(xùn)

煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測與診斷技術(shù)是當(dāng)今生命力旺盛的新興學(xué)科，這就要求煤礦盡量將每位職工放在一個適合自己的崗位上。對于技術(shù)工與管理層的人要實行競爭上崗的形式，讓員工通過競爭不斷自覺學(xué)習(xí)設(shè)備故障檢測與診斷技術(shù)，來提高自身業(yè)務(wù)知識和技能水平，增強(qiáng)掌握新知識、新技術(shù)的素質(zhì)，保證機(jī)電設(shè)備能處于最佳的運行狀態(tài)。每隔一段時間就進(jìn)行一次業(yè)務(wù)技能考核，對表現(xiàn)優(yōu)秀的員工給予物質(zhì)獎勵及精神鼓勵等。要定期培訓(xùn)，加大培訓(xùn)力度，提高職工掌握機(jī)電設(shè)備故障檢測與診斷技術(shù)的意識，施行“以人為本”的現(xiàn)代管理理念。

3.3加強(qiáng)安全工作力度

要想將煤礦安全工作做好，充分應(yīng)用煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測與診斷技術(shù)，監(jiān)督和獎懲是非常重要的。要嚴(yán)格禁止僥幸心理及違章現(xiàn)象的出現(xiàn)，領(lǐng)導(dǎo)要在嚴(yán)把生產(chǎn)關(guān)的時候把好安全關(guān)，對違章、違規(guī)人員進(jìn)行一定的懲罰制度，采取一定的獎罰措施促進(jìn)煤礦各安全管理制度的有效實施，保障機(jī)電設(shè)備故障檢測與診斷技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的良好應(yīng)用。

4.結(jié)束語

所以，煤礦機(jī)電設(shè)備的故障檢測與診斷技術(shù)的應(yīng)用是一種了解和掌握設(shè)備在使用過程中的狀態(tài)，確定其整體或局部是正常或異常，早期發(fā)現(xiàn)故障及其原因，并能預(yù)報故障發(fā)展趨勢的生命力旺盛的新興學(xué)科。由于種種原因，該技術(shù)尚未在煤礦中廣泛普及，因此，要加強(qiáng)對煤礦故障檢測手段及診斷技術(shù)的大量研發(fā)和投入，要加強(qiáng)煤礦與科研單位的技術(shù)合作和交流，要加強(qiáng)對新技術(shù)的不斷推廣和應(yīng)用，需要煤礦堅持引進(jìn)科技人才和加強(qiáng)外委培訓(xùn)，才能使煤礦機(jī)電設(shè)備故障檢測與診斷技術(shù)的應(yīng)用日趨普及、成熟和完善，從而全面促進(jìn)我國煤炭行業(yè)的穩(wěn)步前進(jìn)，與時展及要求同步。

【參考文獻(xiàn)】

[1]雷振廷，查伏強(qiáng).故障檢測診斷技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用[J].科技資訊，2008（35）.

篇（7）

一、自動故障檢測與診斷的流程和故障

暖通空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的裝置數(shù)量比較多，人工故障檢測會浪費大量的時間，并且檢測結(jié)果準(zhǔn)確度也得不到保障。自動化技術(shù)應(yīng)用在故障檢修階段后，在基層中形成了規(guī)范的檢測流程，暖通空調(diào)使用階段所產(chǎn)生的參數(shù)變化會第一時間反饋到控制系統(tǒng)中，并自動對故障問題做進(jìn)行報警，使技術(shù)人員能夠第一時間了解到現(xiàn)場出現(xiàn)的問題。暖通系統(tǒng)故障診斷也是十分復(fù)雜的工作任務(wù)，涉及到所用技術(shù)以及故障的引發(fā)原因，借助自動檢修系統(tǒng)來完成控制任務(wù)，可以在短時間內(nèi)了解到故障所發(fā)生的位置，以及對系統(tǒng)的影響。實現(xiàn)這一目標(biāo)需要探測器與傳感器的參與，將系統(tǒng)的運行參數(shù)調(diào)節(jié)到合理的范圍內(nèi)。

二、自動故障檢測與診斷的研究進(jìn)展

1、國外自動故障檢測和診斷技術(shù)的發(fā)展

自動檢測技術(shù)最初是由國外提出的，在暖通系統(tǒng)中應(yīng)用是通過程序控制來是實現(xiàn)數(shù)據(jù)反饋的。初期只是用于建設(shè)診斷時間，仍然需要人工對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄管理。隨著技術(shù)的發(fā)展，逐漸產(chǎn)生一些故障診斷軟件，應(yīng)用在暖通的控制系統(tǒng)中，從數(shù)據(jù)監(jiān)測到搜集整理都能系統(tǒng)化的完成，節(jié)省了大量時間，此時技術(shù)已經(jīng)十分成熟，在建筑物的暖通空調(diào)總控制模塊也應(yīng)用了計算機(jī)設(shè)備，運行與存儲能力都有明顯的提升。國外研究技術(shù)時注重對故障問題的優(yōu)化解決，提升運行效率將故障影響降至最低。

（1）對自動故障檢測與診斷技術(shù)的調(diào)查研究進(jìn)展。國外重點調(diào)查過檢測的統(tǒng)計方法，解決了殘差的問題；運用多種狀態(tài)檢測定位部件故障；總結(jié)某些基本故障中的檢測方法等研究。

（2）故障的檢測及其性能能夠影響到研究的進(jìn)展。以前的自動故障檢測和診斷技術(shù)都需要使用人工方法來研究性能。比如使用閥門的開度來研究管路的阻力，有少數(shù)的研究涉及到故障對系統(tǒng)的性能影響。

（3）故障修復(fù)頻率及其成本的研究。關(guān)于暖通空調(diào)系統(tǒng)分析故障原因的文獻(xiàn)很少，因此對此有過最廣泛的研究。

（4）暖通空調(diào)設(shè)備中自動故障檢測與診斷技術(shù)的研究。自動故障檢測與診斷技術(shù)一開始只是應(yīng)用于制冷設(shè)備，但由于考慮到微處理器和設(shè)備成本，大量的科研。

2、國內(nèi)自動故障檢測與診斷技術(shù)的發(fā)展

國內(nèi)技術(shù)研究中將應(yīng)用環(huán)境風(fēng)險隱患放在重點部分，所設(shè)計的控制方案中大部分也是針對參數(shù)誤差進(jìn)行調(diào)節(jié)的。信號傳播形式上也有很大的變化，采用模擬信號的方法來傳送，這樣可以避免受到電磁波干擾的影響，并且在系統(tǒng)中也能夠減少中間環(huán)節(jié)，更高效的完成檢測維護(hù)任務(wù)。

（1）對性能的控制、優(yōu)化和故障診斷的研究。總結(jié)制冷系統(tǒng)中常見的故障機(jī)器，并通過常規(guī)知識來進(jìn)行驗證；依據(jù)現(xiàn)有知識建立故障標(biāo)準(zhǔn)模式；提出方程組封閉性、穩(wěn)定狀態(tài)檢測等問題的解決方法；采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法來進(jìn)行故障檢測與診斷；采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能方法來解決問題；暖通空調(diào)系統(tǒng)的性能優(yōu)化，并進(jìn)行實驗解決一些問題。

（2）對傳感器故障診斷的研究。傳感器的自動故障檢測與診斷的內(nèi)容很少，因此陳友明教授對此進(jìn)行實驗，分析了其研究現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，并且采用PCA方法進(jìn)行建模，對四類傳感器進(jìn)行了檢測與診斷。

三、自動故障檢測與診斷的研究現(xiàn)狀

對暖通空調(diào)的自動故障檢測與診斷開始于1980年，很多學(xué)家對其進(jìn)行了大量的研究。在元件和子系統(tǒng)方面的故障檢測進(jìn)行了更加深入的研究。目前在傳感器故障診斷上進(jìn)行了一些研究：利用精神網(wǎng)絡(luò)法檢測和診斷AHU的傳感器故障，并且采用回歸模型恢復(fù)其送風(fēng)溫度；利用制冷機(jī)系統(tǒng)來停止診斷故障；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷恢復(fù)送風(fēng)流量傳感器和新風(fēng)流量傳感器，實現(xiàn)容錯控制；采用直接求解方法來實現(xiàn)恢復(fù)傳感器故障；利用讀數(shù)進(jìn)行故障檢測。

四、故障診斷的方法

檢測常用的形式有兩種，直接與間接。將探測裝置檢測得到的數(shù)據(jù)傳入到總控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)會在短時間內(nèi)完成運算，確保所得到的診斷結(jié)果與實際情況一致。這樣檢測任務(wù)才能夠高效的開展。建筑工程的暖通項目設(shè)計到投入使用經(jīng)過了復(fù)雜的安裝城程序，自動化檢測是基于運行原理來進(jìn)行的，不會對功能實現(xiàn)帶來影響。間接方法需要在正常條件的系統(tǒng)情況、和已知的故障來進(jìn)行建立系統(tǒng)模型，利用建立的系統(tǒng)模型來進(jìn)行實時預(yù)測，將預(yù)測到的參數(shù)同實際測量到的參數(shù)的偏差，來進(jìn)行故障分類。間接方法包括回歸法、物理原理法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯法。它的分類方法和直接方法相同，唯一不同之處就是建立模型的方法不同。因此要減少模型誤差，以此來提高診斷故障的準(zhǔn)確性和可靠性。

五、自動故障檢測與診斷在暖通空調(diào)中的應(yīng)用

如今故障檢測與診斷在暖通空調(diào)中和制冷系統(tǒng)中有了很好的發(fā)展，且收到廣泛的應(yīng)用。早期的故障診斷工具一般都是手提式診斷器，當(dāng)維修人員要進(jìn)行設(shè)備維修的時候，用手提式診斷器來檢查系統(tǒng)故障。手提式診斷器的優(yōu)點在于一臺機(jī)器可以診斷檢測多種系統(tǒng)，所以手提式診斷器需要配置的傳感器的精度需要很高。它的缺點在于不能在線進(jìn)行檢測和診斷，診斷出來的結(jié)果是一種靜態(tài)檢測結(jié)果，而不能反映動態(tài)檢測的結(jié)果。因此出于可靠性和安全性考慮，在此基礎(chǔ)上嵌入故障診斷和保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)備的開啟和停止能夠起到保護(hù)的作用。

比如制冷系統(tǒng)的壓力超過上限的時候，保護(hù)系統(tǒng)認(rèn)為有故障了便會自動停止運行。因此需要保證設(shè)備的使用壽命，還能夠保護(hù)到設(shè)備和工作人員的安全。但是保護(hù)系統(tǒng)智能對較大的故障問題進(jìn)行檢測和診斷，如果系統(tǒng)的運行狀態(tài)出現(xiàn)惡化的情況就無法進(jìn)行檢測了。而且在初期故障發(fā)生的時候，并不能及時檢測到，會造成能源上的巨大消耗。

然后使用暖通空調(diào)的人員開始從節(jié)約能源和舒適度進(jìn)行開率，開發(fā)適用于系統(tǒng)故障診斷方法。比如將故障診斷供熱系統(tǒng)的系統(tǒng)應(yīng)用到城市供暖方面，此類診斷系統(tǒng)能夠及時診斷出設(shè)備運行情況，對其進(jìn)行實時監(jiān)控和故障診斷，能夠更好的保證室內(nèi)舒適度，但是，在時間和方法上，系統(tǒng)還是不太完善，它只能夠適用于特定系統(tǒng)內(nèi)。

六、故障診斷的發(fā)展方向

（1）理論研究和方法研究需要加強(qiáng)。尋找的故障診斷方法要具有以下的特性，使用性廣、簡單性和理解性；因此要加強(qiáng)對暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障檢測和診斷的研究。

（2）加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性研究。加強(qiáng)對故障診斷系統(tǒng)的可靠性，還要減少其錯誤，因為如果經(jīng)常出現(xiàn)錯誤問題，操作員會認(rèn)為該技術(shù)沒用，而關(guān)掉系統(tǒng)。因此系統(tǒng)根本起不到任何作用，因此要加強(qiáng)可靠性。

（3）加強(qiáng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性研究。加強(qiáng)自動故障檢測和診斷系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益分析，清楚的了解到該系統(tǒng)的好處；降低對該系統(tǒng)的成本費用，診斷方法要利用系統(tǒng)本身的器件，而不要增加更多的元件。

篇（8）

空調(diào)系統(tǒng)中保證各類傳感器的讀數(shù)正確，及時發(fā)現(xiàn)傳感器故障，是空調(diào)系統(tǒng)最估運行的重要保證。我們已經(jīng)給出了空調(diào)系統(tǒng)的傳感器故障類型[1]，本文將用主成分分析法對空調(diào)系統(tǒng)中傳感器的這些類型的故障進(jìn)行診斷，以便及時辨別出故障類型，做出正確決策，及時恢復(fù)測量，使系統(tǒng)可靠正常運行。

1 主成分分析法（PCA）及故障檢測、識別方法

某一系統(tǒng)或過程傳感器測量值之間并不是孤立的，它們之間具有高度的相關(guān)性，在正常情況下，這種相關(guān)性是由物理、化學(xué)等基本規(guī)律所控制的，如：質(zhì)量守恒、能量守恒等。而當(dāng)某些傳感器出現(xiàn)故障時，就會打破這種測量值之間的相關(guān)性。主成分分析法能充分反映這種相關(guān)性，因此，我們采用PCA方法進(jìn)行故障檢測與診斷。

1.1 PCA建模

設(shè)某測量矩陣， ，其中m是測量變量數(shù)，n是測量樣本數(shù)。X的每一列都進(jìn)行了零平均化，X可以分解為：

（1）

其中 ----測量的可模部分， ----測量的殘差部分，在正常情況下，主要是自由噪聲。

根據(jù)PCA的方法， 和 可分別表示為：

（2）

（3）

式中：T----得分矩陣， ；

P----荷載矩陣， 。

其中，l為PCA模型所包含的主成分?jǐn)?shù)，后面將介紹如何確定它。P的列向量分別是X的協(xié)方差陣P的前l(fā)個最大特征值λi所對應(yīng)的特征向量。 的例則分別是剩下的m-l個特征微量。根據(jù)統(tǒng)計學(xué)原理，X的協(xié)方差陣可以用下式進(jìn)行估計：

（4）

對于每一個測量樣本x，其可表示成為：

（5）

（6）

式中，

（7）

是x是在主成分子空間PCS（Principal Component Subspace）內(nèi)的投影，而 是x在殘差子空間RS（Residual Subspace）內(nèi)的投影。

1．2 故障檢測

在正常情況下，測量樣本向量在殘差子空間內(nèi)的投影應(yīng)當(dāng)很小，主要是自由噪聲。當(dāng)某一故障發(fā)生時，這個投影就會顯著地增加。因此，可以通過檢測測量數(shù)據(jù)在RS內(nèi)的投影大小 來檢測故障是否發(fā)生。通常使用的統(tǒng)計量是：平方預(yù)測誤差SPE（Squared Prediction Error），如式（8）所示：

（8）

當(dāng) 時，認(rèn)為系統(tǒng)運行正常，而當(dāng) 時，就認(rèn)為系統(tǒng)出現(xiàn)故障。δ2為SPE的置信限。δ2可用下式計算[2]。

（9）

（10）

（11）

式中：l----模型的主成分?jǐn)?shù)；

ca----置信度為a的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布置信限；

λ----協(xié)方差陣R的特征值。

1．3 故障重構(gòu)

利用式（6），可以對故障向量x進(jìn)行估計，也就是說， 可以看在是x的一個估計值。但是， 并不是x的最佳估計，因為在估計 時所使用的x是包含有故障的數(shù)據(jù)。因此，為了消除故障的影響，利用前一次獲得的估計值xnew去代替x，通過多次近迭代，就會使得xnew逼近于x的正常值x*。

假設(shè)樣本x中的第I個分量發(fā)生了故障（假設(shè)只有一個故障），即xi是一個故障值，可以利用下式進(jìn)行迭代：

（12）

式中， 為矩陣的C的第I列用0代替cii值之后的向量。可以證明，該迭代總是收斂于[3]：

（13）

式中，cii≠1，說明該變量不能被重構(gòu)。

1.4　故障鑒別

為了進(jìn)行故障鑒別，文獻(xiàn)[4]提出了一種針對各種可能的故障方向，利用逐個重構(gòu)的方法進(jìn)行故障鑒別。對于測量值x，由于故障的存在，其SPE（x）必定會顯著增加，若故障重構(gòu)的方向正好是故障發(fā)生的方向，其重構(gòu)后的SPE（）必定會顯著地減少，若重構(gòu)的方向不是故障發(fā)生的方向，則SPE（）不會發(fā)生顯著地變化。因此，可以用鑒別指數(shù)SVI進(jìn)行鑒別：

（14）

其中（）----是測量向量x沿第j個方向重構(gòu)后的數(shù)據(jù)向量。

顯然，SVI∈[0 1]，若SVIj接近1，說明第j個重構(gòu)方向不是故障發(fā)生的方向；相反，若SVIj接近0，說明第j個重構(gòu)方向正好是故障發(fā)生的方向。

1．5 最優(yōu)主成分?jǐn)?shù)的確定

前面在建立模型時已經(jīng)用到了主成分?jǐn)?shù)的概念。主成分?jǐn)?shù)對模型的好壞影響很大，如果主成分?jǐn)?shù)選得過小，不利于小故障的檢測；而若主成分?jǐn)?shù)選得太大，又會不利于大故障的檢測。因此，存在一個確定最優(yōu)的主成分?jǐn)?shù)的問題。可以根據(jù)不可重構(gòu)的方差來選擇最優(yōu)主成分?jǐn)?shù)[4]。

不可重構(gòu)方差是指重構(gòu)前后測量變量之間的方差：

（15）

式中：Var（.）----表示方差算子；

E（.）----表示數(shù)學(xué)期望算子；

----xj的重構(gòu)值；

xj----的第j個分量；

ξj----為故障方向向量。

用保證最小總的不可重構(gòu)方差來確定最優(yōu)的主成分?jǐn)?shù)，即：

（16）

這樣，通過選擇不同的主成分?jǐn)?shù)l，分別計算出∑uj，最后選取最小的∑uj所對應(yīng)的主成分?jǐn)?shù)為最優(yōu)的主成分?jǐn)?shù)。

2 傳感器故障的檢測與診斷的空調(diào)監(jiān)測系統(tǒng)

圖1是一空調(diào)系統(tǒng)冷凍機(jī)房系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)包含兩臺同樣的制冷機(jī)，每臺制冷機(jī)配備有各自的一級水泵，為保證每臺制冷機(jī)蒸發(fā)器冷凍水的流速基本不變，一級泵為定速泵。兩臺二級泵為建筑供水，二級泵根據(jù)建筑負(fù)荷大小變頻調(diào)節(jié)水泵的供水量，多余的水量由旁通管流回制冷機(jī)。當(dāng)旁通流量大于一臺一級泵的流量時，停止一臺制冷機(jī)及相應(yīng)水泵；而當(dāng)旁通流量出現(xiàn)負(fù)值且大于一定的時間時，開啟一臺制冷機(jī)及相應(yīng)的一級泵。為保證制冷機(jī)的工作時間大致相等，實行先停先開、先開先停的控制策略。

系統(tǒng)的傳感器的安裝位置與類型如圖1所示。共有四個流量傳感器：制冷機(jī)1、制冷機(jī)2出口各有一臺流量計，建筑供水流量計，旁通流量計。共有五個溫度傳感器：制冷機(jī)1、制冷機(jī)2供水溫度傳感器，建筑供水溫度傳感器，建筑回水溫度傳感器，制冷機(jī)回水溫度傳感器。

圖1 空調(diào)系統(tǒng)冷凍機(jī)房系統(tǒng)示意圖

根據(jù)給定的負(fù)荷，在HVAC專用仿真軟件TRNSYS上對系統(tǒng)進(jìn)行仿真。傳感器的采樣時間間隔為1min，仿真時間為4d。從采樣的數(shù)據(jù)中選取穩(wěn)定條件下的正常操作數(shù)據(jù)共5000組，進(jìn)行平均化后，且前述方法建立模型。

轉(zhuǎn)貼于 3 故障診斷

首先確定主成分?jǐn)?shù)。計算不同的主成分?jǐn)?shù)時總的不可重構(gòu)方差，選取決的不可重構(gòu)方差最小時的主成分?jǐn)?shù)為最優(yōu)主成分

數(shù)。此時的最優(yōu)的主成分?jǐn)?shù)是3，因此用3個主成分建立模型。

為了比較四種類型故障，選用同一個傳感器----建筑供水溫度傳感器進(jìn)行故障檢測和診斷，隨機(jī)誤差 。無任何故障時的測量信號見圖2（a），正常條件下的故障檢測情況見圖2（b）。從圖中可以看出，SPE（x）沒有超出極限值δ2，說明數(shù)據(jù)正常。

圖2 正常數(shù)據(jù)的檢測

（a）正常建筑供水溫度數(shù)據(jù)信號；（b）正常數(shù)據(jù)的檢測結(jié)果

3.1 偏差故障

選ft=1.5℃，由文獻(xiàn)[1]式（3）計算了出這時的故障測量值。圖3（a）是這時的正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)的比較。圖3（b）是這時的故障數(shù)據(jù)檢測結(jié)果，SPE值超過了δ2限，檢測出故障。SVI指數(shù)監(jiān)測結(jié)果見圖3（c）。

3．2 漂移故障

選取d=0.05，由文獻(xiàn)[1]式（5）計算出這時的故障測量值。圖4（a）是這時的正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)的比較。圖4（b）是這時的故障數(shù)據(jù)檢測結(jié)果，在故障發(fā)生一段時間后，SPE值超過了δ2限，檢測出故障。SVI指數(shù)監(jiān)測結(jié)果見圖4（c）。由圖可以看出，由于故障大小是逐漸增加的，在剛開始，故障很小，不能被檢測出。隨著時間的推移，故障不斷增大，SPE指數(shù)也不斷在增加，故障被檢測出來。

圖3 偏差故障檢測與診斷

圖4 漂移故障檢測與診斷

（c）正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)比較；（b）故障檢測；（c）故障鑒別

圖5 精度等級下降的檢測與診斷

圖6 完全故障檢測與診斷

（c）正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)比較；（b）故障檢測；（c）故障鑒別

3．3 精度等級下降

選取ft∽N（0，2），由文獻(xiàn)[1]式（7）計算出這時的故障測量值。圖5（a）是這時的正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)的比較。圖5（b）是這時的故障數(shù)據(jù)檢測結(jié)果，圖5（c）是SVI指數(shù)監(jiān)控結(jié)果。從圖中可以看出，SPE指數(shù)的波動很大，有時很大，而有時又很小，甚至不能被檢測到，但多數(shù)情況超過了極限。這主要是由于故障類似于噪聲的原因造成的。SVI指數(shù)也是如此。因此，對于這類故障，如果 較小時，很容易被人認(rèn)為是自由噪聲而難于被檢測出.

3.4 完全故障

選取xt=0℃，圖6（a）是這時的正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)的比較。圖6（b）是這時的故障數(shù)據(jù)檢測結(jié)果，SPE值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了δ2限，指數(shù)很大，說明這時的故障較大。完全故障與偏差故障表現(xiàn)很相似，但完全故障的SPE遠(yuǎn)偏差故障大。

4 結(jié)語

本文利用主成分分析法對空調(diào)系統(tǒng)傳感器四種故障進(jìn)行診斷。SPE指數(shù)和SVI指數(shù)分別用來進(jìn)行故障檢測和鑒別。通過最小化總體不可重構(gòu)方差來確定模型的最優(yōu)主成分?jǐn)?shù)。對空調(diào)冷水機(jī)組監(jiān)測系統(tǒng)傳感器的四種類型故障檢測與診斷特性進(jìn)行了比較，主成分分析法是一種很好的傳感器故障檢測方法，對傳感器的各類故障均有很好的檢測、診斷特性。

參考文獻(xiàn)

1 陳友明，郝小禮，空調(diào)系統(tǒng)中傳感器故障檢測與診斷方法的研究----傳感器的故障類型及數(shù)學(xué)描述，全國暖通空調(diào)制冷2002年學(xué)術(shù)年會論文集，2002，11

篇（9）

中圖分類號：TU831 文章編號：1009-2374（2015）06-0082-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0468

1 對于暖通空調(diào)系統(tǒng)故障的相關(guān)了解

對于暖通空調(diào)的故障來說，檢測和診斷是兩個不同的步驟，也是不同的工作情況，故障的檢測是通過一些基本的方法，檢測出系統(tǒng)發(fā)生故障的確切地點，而故障的診斷是將故障的基本情況給確定下來，如故障的大小、范圍等。一般來說，對于故障的檢測和診斷沒有具體地將其劃分開，而是通常都叫成是故障檢測與診斷。故障的診斷和檢測技術(shù)的存在，保證了暖通空調(diào)設(shè)備的程序處在高效率的運行狀態(tài)，通過自動化設(shè)備的配合降低了能源的消耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益。因此，加強(qiáng)對暖通空調(diào)故障的預(yù)測和監(jiān)控就顯得特別重要，要將其重視起來，用來保證減少故障的出現(xiàn)，使設(shè)備的使用壽命增加，給那些用戶提供一個良好、清新的室內(nèi)環(huán)境。

對于通暖系統(tǒng)常見的故障進(jìn)行分析，尋找原因。對于通暖空調(diào)的系統(tǒng)來說，它是集合了多種設(shè)備，用許許多多的參數(shù)之間的相互耦合，來增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和故障的關(guān)聯(lián)性，所以這種系統(tǒng)之間是有著相互聯(lián)系和影響的。在通暖空調(diào)的系統(tǒng)中，如果其中一個部件出現(xiàn)了故障，就會影響到其他部件的使用，影響到它們的工作效率，然后就會使整個暖通空調(diào)的系統(tǒng)造成影響。我們舉一個例子來說明一下，在蒸汽壓縮式制冷循環(huán)中，如果其中的冷水泵設(shè)備出現(xiàn)故障，那么冷水泵就會使水流量減少，在單位時間內(nèi)通過蒸發(fā)器的水量就會相對的減少，那么蒸發(fā)的溫度和蒸發(fā)的壓力就會隨著降低，就會影響到壓縮機(jī)的壓縮比，使其隨著升高，那么相對的能量損耗就會增大，系統(tǒng)的整體工作效率和帶來的收益就會隨之降低，嚴(yán)重的時候還會讓壓縮機(jī)受到損壞，這就是暖通空調(diào)系統(tǒng)中一個部件出現(xiàn)問題，隨之就會出現(xiàn)一系列問題的全過程。就是因為這種原因的存在，所以我們很難判斷出系統(tǒng)到底哪里出現(xiàn)了問題，很難找出故障的準(zhǔn)確位置。暖通空調(diào)系統(tǒng)故障的第二個原因就是它安裝的傳感器太少，因為傳感器可以起到監(jiān)測的作用，所以使得檢測的信息量不足。第三個原因就是暖通空調(diào)系統(tǒng)自動檢測的時候，把大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)集中到了一起，給系統(tǒng)的管理者和操作者帶來非常大的困擾，因為數(shù)據(jù)量非常大，沒有直觀的圖形和文字將其表述出來，且這些數(shù)據(jù)會不定時地發(fā)生變化，更加增大了工作人員的困擾，所以具體的檢測還是要靠人工來執(zhí)行。但是人為的檢測分析判斷難免會出現(xiàn)紕漏，會忽略到一些關(guān)鍵的細(xì)節(jié)，所以給系統(tǒng)以后的故障埋下了種子。

暖通空調(diào)系統(tǒng)故障帶來的后果。因為暖通空調(diào)故障種類繁多，幾乎每一個部件都有可能發(fā)生故障，所以對這些故障進(jìn)行了分析統(tǒng)計。對于全封閉的蒸汽壓縮式空調(diào)系統(tǒng)來說，它發(fā)生故障的原因有75%是由于電氣故障而引起的，18%是由于機(jī)械故障引起來的，剩下的7%則是由管路或者閥門出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的。其中的電氣故障則88%是由電動機(jī)損壞造成的，機(jī)械的故障則是因為內(nèi)部的零件損壞而出現(xiàn)故障。暖通空調(diào)系統(tǒng)故障一般不會造成重大的事故，也不會出現(xiàn)威脅人生安全的事故，主要的不足就是無法給人們提供一個良好的室內(nèi)環(huán)境，讓室內(nèi)環(huán)境變差，增加能源的消耗，最后導(dǎo)致設(shè)備

損壞。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)故障的檢測和診斷方法

暖通空調(diào)系統(tǒng)故障診斷和檢測的過程。在早期的時候，故障的檢測和診斷主要是在連接能源管理和自動化控制的系統(tǒng)中個人計算機(jī)存檔的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫中，但是這種檢測有著很多的不足之處。隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在的故障檢測和診斷手段嵌入了動態(tài)的控制系統(tǒng)體系，完善了檢測和診斷的技術(shù)。制定一些模型數(shù)值或者一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)，當(dāng)傳感器測量得到的實際運行過程中的參數(shù)和由模型得到的計算值在診斷軟件中進(jìn)行對比和評估，它們之間的差值作為傳送的數(shù)據(jù)，送到故障診斷分析其中的問題，如果這個差值逐漸的增大時，就說明了這個系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性就會增加。根據(jù)檢測系統(tǒng)的分析，就會將故障的診斷結(jié)果及時傳送出去進(jìn)行顯示。這些故障診斷由輸入的數(shù)據(jù)類型、復(fù)雜程度、性質(zhì)等進(jìn)行分區(qū)，較難的診斷就會需要長時間來完成，或者由更高層次的診斷設(shè)備來完成。

暖通空調(diào)系統(tǒng)故障的檢測方法。在以前，我們所用的方法就是用直接、解析和時序三種冗余法來進(jìn)行檢測。基于定量模型法在相同的情況下可以通過比較實際系統(tǒng)或者仿真的模型運行狀態(tài)來進(jìn)行檢測和診斷系統(tǒng)故障，但是在執(zhí)行的時候需要具體的、精確的數(shù)據(jù)模型來進(jìn)行檢測。還有一些基于定型模型法、基于統(tǒng)計學(xué)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和模式識別法等可以對暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障來進(jìn)行檢測。

3 電氣自動化技術(shù)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)就是通過電氣系統(tǒng)控制的：（1）監(jiān)控計算機(jī)系統(tǒng)對整個暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備和機(jī)組的監(jiān)視主要就是以動態(tài)圖形的方式進(jìn)行的，對現(xiàn)場的冷熱源泵站、空壓機(jī)站自控子系統(tǒng)等進(jìn)行綜合的研究，協(xié)調(diào)控制，并自行記錄和統(tǒng)計相關(guān)的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行自動檢測的故障報警；（2）對于第二個大系統(tǒng)的子系統(tǒng)主要完成下面的一些控制，三臺溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組按照時間來進(jìn)行控制，對它的啟動和停止順序的控制，對它的節(jié)能及優(yōu)化啟動或停止的控制，對它的壓差控制；（3）聯(lián)合廠房自動控制子系統(tǒng)，主要的控制就是對其新風(fēng)機(jī)組及空調(diào)機(jī)組實施時間順序的起停控制，然后就是控制它的溫度，還有它的季節(jié)轉(zhuǎn)換模式和監(jiān)視功能的控制。這些都是電氣自動控制系統(tǒng)，我們對其實行相應(yīng)的檢測技術(shù)就可以很好地控制這個系統(tǒng)，對它的診斷檢測也就方便得多。

4 結(jié)語

現(xiàn)在許多商業(yè)建筑設(shè)施內(nèi)都有暖通空調(diào)系統(tǒng)，而且這種系統(tǒng)在今后也將會越來越普遍，所以對其系統(tǒng)的故障問題我們必須要有足夠的重視。配套的自動化設(shè)備也要不斷優(yōu)化更新技術(shù)。對于其系統(tǒng)來說，它的出現(xiàn)在一定程度上減少了能源的消耗，符合國家的經(jīng)濟(jì)政策和發(fā)展戰(zhàn)略，所以對其故障的診斷技術(shù)和檢測技術(shù)要加大力度研究改進(jìn)，最后將其完善，給用戶提供一個良好的體驗環(huán)境，為建筑提供一個良好的室內(nèi)環(huán)境。在將來的發(fā)展當(dāng)中，暖通空調(diào)系統(tǒng)故障診斷檢測工具將會成為一個標(biāo)準(zhǔn)的操作部件，會將其逐漸地運用融合到電氣建筑的控制系統(tǒng)中去，甚至可能成為能源管理與控制的一個模塊，不再受到人為因素的限制。但是想要這樣的目標(biāo)實現(xiàn)，我們還得對其進(jìn)行針對性的研究，進(jìn)行融合實驗，讓其不再成為目標(biāo)，而是成為現(xiàn)實中的存在。

參考文獻(xiàn)

[1] 李安桂，等.建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

篇（10）

中圖分類號：02 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 國內(nèi)汽輪機(jī)故障監(jiān)測診斷技術(shù)概況

我國的設(shè)備診斷技術(shù)自1983年起步，初期主要應(yīng)用于石化、冶金及電力等行業(yè)，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，迅速滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個主要行業(yè)。大型汽輪發(fā)電機(jī)組的在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)作為國家“七五”、“八五”重大科技攻關(guān)項目，并在“九五”期間仍繼續(xù)受到支持，其重要意義是顯而易見的。西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)等一些高校及西安熱工研究院等一些研究單位在大型汽輪發(fā)電機(jī)組故障機(jī)理及其診斷技術(shù)研究方面總體上處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

30多年來，我國在汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)方面有了長足進(jìn)步，不斷吸收各門科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新成果，診斷的理論與應(yīng)用有了很大的發(fā)展和進(jìn)步，它涉及系統(tǒng)論、控制論、信息論、檢測與估計理論、計算機(jī)科學(xué)等多方面的內(nèi)容，成為集數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)、化學(xué)、電子技術(shù)、信息處理、人工智能等基礎(chǔ)學(xué)科以及各相關(guān)專業(yè)學(xué)科于一體的新興交叉學(xué)科。故障診斷技術(shù)研究的主要內(nèi)容包括以下4個方面：故障機(jī)理；故障信息處理技術(shù)；故障源分離與定位技術(shù)；人工智能技術(shù)的應(yīng)用研究。但是，由于近年來大型汽輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)裝機(jī)容量的不斷增大，而對大型機(jī)組許多常見故障的機(jī)理、故障特征及現(xiàn)場診斷方法的研究還有待進(jìn)一步的深入。

2 汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展

2.1 信號采集與分析

2.1.1 故障信息采集

由于汽輪機(jī)工作環(huán)境具有特殊的工作環(huán)境，因此在進(jìn)行故障信息采集時，我們必須借助傳感器進(jìn)行信息采集，所以傳感原件的性能對于故障信息的采集就起到了關(guān)鍵的作用。目前技術(shù)部門已經(jīng)開發(fā)研制了感應(yīng)靈敏、自動化程度高的新型傳感器，這些新型傳感器的應(yīng)用，大大減少了誤診率和漏診率；硬件方面的研究開發(fā)也需要軟件的支撐，國外專家將高性能傳感器應(yīng)用與動態(tài)觀測器，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，開發(fā)出故障診斷系統(tǒng)軟件，軟硬件的結(jié)合使用大大提高了故障信息的采集與分析效率。在國內(nèi)西安交通大學(xué)、上海交通大學(xué)、華中理工大學(xué)對傳感器故障檢測和傳感器信號的可靠性方面也進(jìn)行了研究，取得了突破性的進(jìn)展。

2.1.2 信號分析與處理

目前對于采集信息的處理分析，比較成功的還是在對汽輪機(jī)振動信號的分析處理上。汽輪機(jī)故障診斷系統(tǒng)中的振動信號處理大多采用快速傅立葉變換，的思想在于將一般時域信號表示為具有不同頻率的諧波函數(shù)的線性疊加，它認(rèn)為信號是平穩(wěn)的，所以分析出的頻率具有統(tǒng)計不變性。正是由于傅立葉變換法對很多平穩(wěn)信號的情況具有適用性，因而得到了廣泛的應(yīng)用。但是，對于很多的檢測信號并非都是線性、平穩(wěn)的信號；因此對于實際的信號分析處理成為一個重要問題。在國內(nèi)外很多專家將小波分析法用于汽輪機(jī)動靜碰摩故障診斷和汽輪機(jī)軸心軌跡的識別，已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。西安交通大學(xué)引入Kolmogorov復(fù)雜性測度定量評估大機(jī)組運行狀態(tài)，吸收全息譜的優(yōu)點，進(jìn)行軸心軌跡的瞬態(tài)提純。

2.2 故障機(jī)理與診斷策略

2.2.1 故障機(jī)理

故障機(jī)理是故障的內(nèi)在本質(zhì)和產(chǎn)生原因。故障機(jī)理的研究，是故障診斷中的一個非常基礎(chǔ)而又必不可少的工作。目前對汽輪機(jī)故障機(jī)理的研究主要從故障規(guī)律、故障征兆和故障模型等方面進(jìn)行。由于大部分軸系故障都在振動信號上反映出來，因此，對軸系故障的研究總是以振動信號的分析為主。在綜合振動與噪聲特性的基礎(chǔ)上，東北電力學(xué)院還開發(fā)了可對旋轉(zhuǎn)機(jī)械和摩擦進(jìn)行在線監(jiān)測的儀器，該儀器用四個通道進(jìn)行聲信號檢測，另外四個通道用于振動監(jiān)測，可以大致確定摩擦的部位。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可靠與否，對汽輪機(jī)組的安全運行具有非常重要的意義。

2.2.2 診斷策略和診斷方法

在汽輪機(jī)故障診斷中用到的診斷策略主要有對比診斷、邏輯診斷、統(tǒng)計診斷、模式識別、模糊診斷、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)等。而目前研究比較多的是后面幾種，其中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)的應(yīng)用研究是這一領(lǐng)域的研究熱點。

小波分析是近年來發(fā)展非常迅猛的時頻分析方法。由于其對信號去噪、還原性都較好，特別適用于對含有大量背景噪音的信噪比非常低的信號分析和調(diào)理；基于小波分析方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的智能分析技術(shù)，是下一代故障檢測與判定（FDI）的重要內(nèi)核。國內(nèi)外在這方面進(jìn)行了很多的研究，目前應(yīng)用最多的是前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊診斷相結(jié)合的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。診斷策略的研究還有：模糊診斷用于振動故障診斷、用于轉(zhuǎn)子碰磨診斷、用于通流部分熱參數(shù)診斷的研究；模糊關(guān)聯(lián)度用于多參數(shù)診斷等；診斷方法上的研究一直是故障診斷的一個重點。振動法是應(yīng)用最普遍也比較成熟的一種方法。在汽輪機(jī)故障診斷中，應(yīng)用熱力學(xué)分析診斷汽輪機(jī)性能故障也是一個重要手段，另外還有油分析、聲發(fā)射法、無損檢測技術(shù)等。

3 故障診斷中存在的問題

3.1 檢測手段還需改進(jìn)

汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)中的應(yīng)用到了很多數(shù)學(xué)方法，甚至專家系統(tǒng)中的一些推理算法都達(dá)到了很高的水平，而監(jiān)測數(shù)據(jù)的的獲取成為了一個重要影響因素，也就是說我們的檢測手段跟不上診斷的需要；例如轉(zhuǎn)子表面溫度的檢測、葉片動應(yīng)力檢測、調(diào)節(jié)系統(tǒng)卡澀檢測、內(nèi)缸螺栓斷裂檢測等，都缺乏有效的手段。

3.2 復(fù)雜故障的機(jī)理了解不夠

對故障機(jī)理的了解是準(zhǔn)確診斷故障的前提。目前，對汽輪機(jī)的復(fù)雜故障，有些很難從理論上給出解釋，對其機(jī)理的了解并不清楚，比如在非穩(wěn)定熱態(tài)下軸系的彎扭復(fù)合振動問題等，這將是阻礙汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)發(fā)展的主要障礙之一。

3.3 診斷技術(shù)應(yīng)用推廣面臨的問題

我國汽輪機(jī)診斷技術(shù)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推廣應(yīng)用面臨的主要問題是研究開發(fā)機(jī)制和觀念問題、診斷技術(shù)與生產(chǎn)管理的結(jié)合問題。機(jī)制和觀念問題主要表現(xiàn)在：研究機(jī)構(gòu)分散，不能形成規(guī)模化效應(yīng)；重復(fù)性研究過多，造成人力、物力的浪費；技術(shù)研究轉(zhuǎn)化為應(yīng)用產(chǎn)品的少；系統(tǒng)研究連貫性差，因而系統(tǒng)升級困難；應(yīng)用系統(tǒng)的維護(hù)與服務(wù)得不到保證等。診斷技術(shù)與生產(chǎn)管理結(jié)合不好，表現(xiàn)在各種技術(shù)的相互集成性不好，與生產(chǎn)管理相孤立，不能創(chuàng)造預(yù)期的效益，使電廠失去信心。

4 汽輪機(jī)故障診斷的發(fā)展前景

汽輪機(jī)故障診斷技術(shù)的研究已經(jīng)得到廣大電力企業(yè)和專業(yè)技術(shù)人員重視，針對汽輪機(jī)及其系統(tǒng)各類故障的各種新檢測技術(shù)將是一個主要的研究方向，在諸多研究實力強(qiáng)大的高校和專業(yè)機(jī)構(gòu)的帶動下，必然會會出現(xiàn)許多科技成果，任何時候，故障機(jī)理的研究勢必推動故障診斷技術(shù)的發(fā)展。故障機(jī)理的研究逐漸深入，將集中在對漸發(fā)故障定量表征的研究上，研究判斷整個系統(tǒng)故障狀態(tài)的指標(biāo)體系及其判斷閾值將是另一個重要方向。而對于汽輪機(jī)故障診斷，將從以振動診斷為主向考慮熱影響診斷、性能診斷、邏輯順序診斷、油液診斷、溫度診斷等的綜合診斷發(fā)展，更符合汽輪機(jī)的特點和實際。診斷與仿真技術(shù)的結(jié)合將主要表現(xiàn)在，通過故障仿真辨識汽輪機(jī)故障、通過系統(tǒng)仿真為診斷專家系統(tǒng)提供知識規(guī)則和學(xué)習(xí)樣本、通過邏輯仿真對系統(tǒng)中部件故障進(jìn)行診斷。

參考文獻(xiàn)

[1]周愛紅.汽輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測與故障智能診斷系統(tǒng)[D]，重慶大學(xué)，2003.

[2]王正紅，趙林度，盛昭瀚.軟件重用在故障診斷專家系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用[J].東南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2002.

篇（11）

Abstract: As a result of complementary, redundancy, and uncertainty are the characteristics of large power transformer, this paper will analyze the transformer oil and fault that is proposed based on the on-line monitoring technology and diagnosis technology for the detection of transformer oil and fault diagnosis model, is proposed for fault diagnosis of transformer oil.

中圖分類號：F407.61文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

引言

在線監(jiān)測技術(shù)是分析目前對電力變壓器進(jìn)行故障診斷最方便、有效的手段之一。在線檢測技術(shù)極大地提高絕緣診斷的效率和準(zhǔn)確性同時還可節(jié)約大量的人力和物力的損耗。并且，根據(jù)被測設(shè)備的當(dāng)前工作數(shù)據(jù)，結(jié)合過去的經(jīng)驗，用先進(jìn)的方法及時而全面地進(jìn)行綜合分析判斷，為捕捉早期潛伏性故障隱患提供指導(dǎo)。在線監(jiān)測是保障電力系統(tǒng)正常運行和工作的重要環(huán)節(jié)之一，它可以為設(shè)備的故障提早發(fā)出警示，以確保電網(wǎng)的安全運行。

大型變壓器一般都為油浸式變壓器，采用油紙絕緣結(jié)構(gòu)。油在變壓器當(dāng)中起到絕緣和冷卻的作用。變壓器在運行過程中，由于熱和電的作用，變壓器油會逐漸老化并分解產(chǎn)生少量的低分子烴(氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烯)等氣體，當(dāng)存在潛伏性故障時，會加快這些氣體的產(chǎn)生速度，因此要監(jiān)視變壓器的運行狀態(tài)，利用離線和在線技術(shù)對油中氣體的定性定量分析，其意義是十分重要的，實踐證明，也是非常有效的手段。

1、變壓器油質(zhì)劣化因素及其對策

1.1變壓器油劣化因素

(1)設(shè)備條件。變壓器設(shè)備設(shè)計制造采用小間隰，運行中易出現(xiàn)熱點，不僅促使固體絕緣材料老化，也加速油的老化。一般溫度從60一70℃起，每增加10°C油氧化速度約增加一倍。另外，設(shè)備的嚴(yán)密性不夠，漏進(jìn)水分，會促進(jìn)油的老化，選用固體絕緣材料不當(dāng)，與油的相溶性不好，也會促進(jìn)油的老化，所以設(shè)備設(shè)計和選用絕緣材料都對油的使用壽命有影響。

(2)運行條件。變壓器、電抗器等充油電氣設(shè)備如在正常條件下運行，一般油品都應(yīng)有一定的氧化安定性，但當(dāng)設(shè)備超負(fù)荷運行或出現(xiàn)局部過熱，油溫增高時，油的老化相應(yīng)加速。

(3)污染問題。新油注入設(shè)備時，都要通過真空精密過濾、脫氣、脫水和除去雜質(zhì)。當(dāng)清潔干燥油注入設(shè)備后，油的介質(zhì)損耗因數(shù)有時會增大，甚至超過運行中規(guī)定2％的最低限值。

(4)運行中維護(hù)。運行中油的維護(hù)很重要，目前變壓器大部分不是全密封，如果呼吸器內(nèi)的干燥劑失效不能及時更換，將潮氣帶人油內(nèi)，油內(nèi)抗吸附劑失效后，未能及時補(bǔ)加，會促使油的氧化變質(zhì)。

1.2 對策

綜上所述。影響變壓器油質(zhì)劣化的因素是多方面的。既有人的因素，也有設(shè)備因素，但歸根結(jié)底是人的因素。只要充分認(rèn)識油質(zhì)對設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運行的重要關(guān)系，增強(qiáng)責(zé)任感和事業(yè)心，那么不論設(shè)備問題，還是管理問題都會迎刃而解，就油質(zhì)對策，在此不妨提出幾點看法：

(1)積極推廣應(yīng)用新技術(shù)，徹底改變變壓器因密封不嚴(yán)而產(chǎn)生漏油的弊端；

(2)加強(qiáng)管理，完善油務(wù)監(jiān)督；

(3)充分發(fā)揮油處理設(shè)備的作用；

(4)完善新油的入庫檢驗制度和變壓器油的保管、發(fā)放(領(lǐng)用制度)規(guī)定；

(5)加強(qiáng)變壓器油務(wù)監(jiān)督管理。

為使變壓器油運行良好，這就要求變壓器油具有較高的閃點、擊穿電壓、界面張力、水溶性酸PH值，同時保持較低的水分、介質(zhì)損耗因數(shù)、酸值，同時還要求變壓器油透明、無雜質(zhì)或懸浮物，月前變K器用油的牌號以25號居多，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和運行要求如下表所示

2 、故障在線檢測與診斷

在線監(jiān)測技術(shù)中，由各種傳感器所采集的信號，經(jīng)過必要的轉(zhuǎn)換和處理后，統(tǒng)一送進(jìn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析，綜合分析判斷后輸出結(jié)果。如發(fā)現(xiàn)異常，可警

報或進(jìn)行相應(yīng)的操作，也可以與上一級檢測中心相連[1]，如圖1一1所示。

2.1在線檢測的原理與方法

由于溫度對油中微水含量的變化狀態(tài)及傳感器測量過程的影響，所以為了精確地在線測量由衷的油中的微水含量，需要將溫度傳感器和溫度傳感器安裝在變壓器的油流回路中，同時對溫度和溫度信號采樣，以便真實的反應(yīng)油中的微水含量。

對變壓器中微水含量實施在線監(jiān)測時，傳感器是其中非常關(guān)鍵的部分，用于油中微水含量在線監(jiān)測的傳感器需要承受變壓器苛刻的運行環(huán)境，這包括100℃的頂層最高溫度和140℃的最熱點溫度，與傳統(tǒng)的醋酸纖維系濕敏材料相比，聚酰亞胺是一種耐熱性非常好的濕敏材料，由于其具有一個高度芳香化結(jié)構(gòu)，在－200℃～＋400℃都有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)，具有較強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕性，能很好地適應(yīng)變壓器的熱油環(huán)境。聚酰亞胺的分子結(jié)構(gòu)中含有酰亞胺環(huán)，具有一定的吸濕性，且吸水后其相對介電常數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，利用介電常數(shù)與含水量相關(guān)的原理可制成電容式濕度傳感器。這類聚酰亞胺濕度傳感器有較好的長期穩(wěn)定性，幾乎沒有濕滯，而且溫度系數(shù)也很小。

圖1-2HYDRAN201i的在線裝置信息流程和原理圖

2.1.1油氣分離單元

油氣分離單元包括：聚四氟乙烯薄膜、脫氣的氣室、Kopton膜、銅管、三向閥、干燥過濾器、溫度控制室、色譜柱、電化學(xué)檢測器、空氣泵設(shè)備。

2.1.2氣體檢測單元

氣體檢測單元包括：分離混合氣體的氣體離柱及檢測氣體的傳感器，控制氣體分離柱工作溫度的恒溫箱、載氣、繼電器自動控制以及輔助電路設(shè)施。

2.1.3微機(jī)控制及診斷單元

微機(jī)控制及診斷單元主要由主板、接口板、電源部分以及打印輸出、顯示屬出部分組成。

2.1.4實際應(yīng)用情況

2011年3、4月對某電廠主變的高壓試驗及離線油化實驗結(jié)果表明主變處于正常狀態(tài)，下表書某電廠主變在2011年3-4月在線檢測裝置所測得數(shù)據(jù)：

表2 在線檢測所測得實驗數(shù)據(jù)

注：環(huán)溫：指冷卻水入口溫度。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，所測結(jié)果比較穩(wěn)定，得出的結(jié)論和變壓器實際健康狀況相符。

下表為某研究院油化取樣分析與在線檢測裝置分析結(jié)果的對比：

表3 油化和在線監(jiān)測實驗數(shù)據(jù)

從上表對比可以看出在線監(jiān)測所測的數(shù)值和研究院油化專業(yè)人工取樣所測得總烴氣體的數(shù)據(jù)相差不大，比較真實的反應(yīng)變壓器的實際情況。當(dāng)然通過對數(shù)據(jù)的對比是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，并且由于有環(huán)境、人工取樣手段等的因素影響，數(shù)據(jù)也不可能完全一樣，我們還將通過預(yù)防性手段及離線和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，這樣對在線檢測的判斷將更有依據(jù)。