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故障診斷技術范文1
Abstract： Introduces two parts which are the most prone to malfunction in hydraulic system， in combination with the practical situation of underground scene， puts forward several simple solutions.
關鍵詞： 液壓系統；故障診斷；解決辦法
Key words： hydraulic system；fault diagnosis；solutions
中圖分類號：TG502.32 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）09-0026-02
1 液壓系統的故障來源
液壓系統的故障主要來自兩方面，一是構成系統的元件，如液壓泵、溢流閥、換向閥等；二是液壓系統的工作介質（液壓油），其中以液壓油污染變質引起的故障發生率最高，而液壓油引起的故障中約有90%是由污染顆粒造成的。
2 液壓系統的故障特征
2.1 正常情況下液壓系統的故障不會突然發生，因為無論是元件磨損、密封件變質、液壓油污染都是漸進性的，不發展到一定程度不會造成故障。因此，對液壓系統監測流量、壓力、振動、溫度等參數的變化，實現“狀態維修”，使設備經常處于正常狀態，具有十分重要的意義。
2.2 液壓系統是一個封閉結構，各元件的工作狀況不能直接在外界觀察，也不便于測量檢查，再加上影響液壓系統正常工作的原因錯綜復雜，泵、閥、缸、管路、液壓油都可能導致相同的故障現象，所以尋找故障部位的工作比較困難，但同時由于液壓元件及其輔助元件都已標準化、系列化、通用化，因此一旦查出故障原因，在更換時相對容易。
3 液壓系統的故障診斷參數
目前常用的有以下幾種狀態信息的特征參數：執行機構的工作狀態、壓力、流量、振動、噪聲、溫度、液壓油污染。
①執行機構的工作狀況：執行機構的速度、運動范圍、承載能力等功能參數發生異常變化是設備出現故障的征兆，但是這些診斷參數靈敏度不高，往往液壓系統的組成元件已經出現缺陷，設備的這些參數仍然沒有出現明顯的變化。②壓力：壓力變化是系統中泵、閥、管路、液壓油等出現缺陷的征兆，而且也影響系統的負載能力，所以液壓系統一般都安有壓力表進行檢測，除監測系統的工作壓力外，對某些系統還要檢測控制壓力和回油壓力。③流量：流量變化也是系統中泵、閥、管路、液壓油等出現缺陷的征兆，而且也影響液壓系統運動部分的速度大小和穩定性。但是監測流量非常困難，目前應用很少。④振動和噪聲：振動和噪聲是液壓系統故障的征兆，特別是液壓泵性能劣化的主要征兆，而且振動也會影響其他液壓元件的使用壽命。⑤溫度：液壓系統工作時，能量損失轉化為熱能使系統溫度升高，溫度過高能量損失過大是液壓系統元件和液壓油質量下降的征兆。而且溫度過高也對液壓系統產生許多較顯著的不良影響，一旦溫度過高（一般在75℃以上），液壓油的黏度、性能參數會急劇惡化，密封件使用壽命嚴重下降，影響設備的正常運行。⑥液壓油污染：油中的磨損顆粒、腐蝕產物、煤粉、外界水分和氣體以及油中化學成分發生變化都會使液壓油發生變質，這不僅是液壓系統的故障征兆，也是導致液壓系統產生故障的根源。油液中混入的固體微粒直接使運動件的配合面產生磨料磨損，使元件壽命縮短，泄漏增加，甚至出現動作失靈現象；混入的固體顆粒還可能將系統中阻尼孔、閥口、濾網堵塞，使系統不能正常工作。油液化學成分變化使性能下降，密封件損壞。油液中混入空氣會使油被乳化，或呈泡沫狀使元件不穩定。油液中混入水分會降低油的黏度，導致元件磨損加劇。因此，監測油液污染程度具有十分重要的意義。
4 液壓系統故障診斷方法
4.1 簡易診斷 液壓系統簡易診斷是操作者必須經常進行的工作，通常是依靠簡單的儀表和操作者的感官經驗，根據執行機構的工作狀況、泄漏、溫度、振動、噪聲和液壓油質量等的變化作出正常與否的結論，利用這種方法處理故障往往不夠準確，處理時間長。
4.2 精密診斷 在熟悉和了解整個系統的工作原理，清楚每個原件與輔件性能和作用的基礎上，按功能將液壓系統劃分成幾個區域。在分析故障時，首先應按故障現象的特點確定故障所在的區域，然后按一定順序在確定的區域內進行查找，嚴禁盲目拆卸或任意調整，必須調整時（流量、壓力、元件行程等可調整部分）一要注意每次只能調整一個變量，以免產生干擾，調整后若故障無變化，則應復位后再進行另一變量的調整；二要注意調整幅度，避免過大或過小，以免產生新的故障；三要注意調整后開動系統的時間不宜太長，以防意外。
一般的液壓系統如圖1所示可劃分為以下幾個部分：①油箱部分。包括油箱、油位計、過濾器、冷卻器等，這里為系統提供所需要的工作介質，對泵和所有元件的性能及使用壽命都有很大影響。②動力部分。包括液壓泵、溢流閥及卸載回路等部分，這是液壓系統的心臟，為系統提供所需的能量（一定壓力和流量的液壓油），從而推動整個液壓系統的正常工作。③整個系統的控制部分。包括系統壓力、流量控制元件、壓力開關等控制整個油路的所有裝置。④執行機構控制部分。包括油缸、液壓馬達等執行機構和他們的專用壓力閥、流量控制閥、換向操作閥和安全閥等?？刂撇糠值臄盗侩S執行機構的數量而改變，圖中2個執行機構相互獨立，所以控制部分也是2個?？刂撇糠值膹碗s程度與執行機構的工作特性相適應，最簡單的控制部分只由一個換向閥組成。
例如圖1所示系統，當系統故障僅限于某執行機構時，則故障源必在該執行機構的控制部分；若所有執行機構都有相同的故障，則故障源可能在整個控制系統的控制部分，也可能在動力部分或油箱部分，診斷時就應在這三部分按一定順序查找。當故障縮小到回路的一個部分或一個元件時，有時需要檢測元件性能才能確定出故障程度、部位和原因，在此，可以將壓力表、流量計、溫度計和控制油壓的加載閥等檢測元件組合在一起，形成一種專門用來測試液壓回路的儀器（以下簡稱測試器）。該測試器的進油口接在被測元件之后，出油口接油箱，對系統中的組件進行分隔測試，逐步判斷故障。
現以一個簡單的液壓系統來具體說明測試器的使用。
圖2中液壓系統的故障表現形式為負載加大時，液壓油缸動作緩慢或不動作。通過故障表現可以判定為某處元件泄漏量大，導致推動活塞的流量不足。為了查出故障部位，需要使用測試器檢查液壓泵、溢流閥、換向閥、液壓缸的泄漏量。①液壓泵測試。按圖3所示在A處將液壓泵與系統斷開接入測試器，空載啟動電機以額定轉速旋轉，油液全部經測試器流回油箱，調節測試器的加載閥，使系統壓力由空載逐漸上升到系統的額定工作壓力（不能超過額定工作壓力，因為此時未接溢流閥），如果流量計顯示值減少到不能允許的程度，說明液壓泵有故障。在檢測時還應注意壓力表的指針是否存在跳動現象，若有跳動說明液壓泵吸油側液面太低，此時應檢查油箱是否油位不夠，或過濾器堵塞，吸油管密封不嚴出現了氣穴現象。②溢流閥測試。按圖4所示在B處斷開后接入測試器，啟動電機，先逐漸調節測試器的加載閥，壓力表顯示的數值為該液壓系統溢流閥的調定值時，在溢流閥打開之前，如果測試器流量計顯示的數值變化大，就說明故障在溢流閥，此時應進一步檢查溢流閥閥芯及閥座有無過度磨損傷痕。③換向控制閥測試。按圖5所示在C處斷開接入測試器。啟動電機逐漸調節測試器加載閥，在溢流閥打開之前，若流量基本保持不變，則換向閥良好，若變化大則說明換向閥處泄漏大，需更換。
5 液壓系統的油液監測
由于因液壓油出現污染而導致液壓系統出現故障的頻率也很高，因此對液壓油油質進行監控同樣具有很重要的意義。目前對液壓系統油液進行維護主要是更換新油，當系統運行一段時間后，通過肉眼觀察油箱油液比較臟的情況下，將原有油液全部倒出，再徹底清洗油箱和各處閥后倒入新的油液，這種方法工作量大，而且非常滯后，無法實現對油液的實時監控。
為了能夠較準確的掌握油液的污染程度，有兩種方法可以實施。
5.1 油液取樣觀察法
5.1.1 斑痕試驗法。在一片潔凈的過濾紙上（井下也可用干凈的普通白紙代替）滴1～3滴使用中的液壓油，如中心部濃，周圍清澈，并且分界線清晰，則說明油污染度大，油液中大微粒多；如中心部擴展很寬，分界線不清晰，也說明油污染度大，但是油液中小微粒多；如沒有中心部分只有擴散部分則說明油液的污染度很小，可以繼續使用。
5.1.2 外觀檢查法。定期將油箱中的油液取樣后帶到井上，交機電科油液化驗室，在玻璃容器中檢查油的透明度、污染微粒、氣味變化，以此判別油的污染程度，詳見表1。由于人眼的能見度下限為40μm，如能用肉眼觀察出油液中存有雜質，則說明該油液已經很臟了，必須更換。
5.2 電磁吸附法 在液壓系統的某些特定部位，可以在其管路上接入永久性的“T”形三通接頭，一端采用磁性旋塞做堵頭，定時拆下旋塞可以通過檢查上面的吸附微粒來判斷油液的污染程度。
以上簡單介紹了液壓系統中最容易出現故障的兩個部分，同時結合井下現場實際情況，提出了幾種簡單易行的解決辦法，望能對縮短我礦液壓設備的故障處理時間和降低液壓設備故障率有所幫助。
參考文獻：
[1]范士娟，楊超.液壓系統故障診斷方法綜述[J].機床與液壓， 2009（05）.
故障診斷技術范文2
關鍵詞：汽車；故障診斷；維修新技術
現代汽車大多采用高科技技術，汽車控制系統也在朝著多樣化的方向發展。同時，為了保護環境，現代汽車新技術中也開始考慮低碳環保安全出行的因素，比如：進行混合動力設計，把原來汽車滑行時的動能轉化成電能，還充分利用先進的網絡通信技術，當汽車發生故障時，在保證電源線正常的情況下通過檢測網絡線就能判斷汽車發生故障的原因與方位。因此需要采用新的故障診斷技術，才能適應時展的要求。
1.現代汽車故障診斷的特點
1.1.汽車系統故障的綜合性越來越強
隨著汽車新技術的發展，汽車發生故障的概率和以前相比明顯降低，但在機電一體化的設計理念指導下，汽車系統發生故障的綜合性越來越強。汽車系統綜合性變強要求提高汽車的保養、維護程度。在汽車行駛過程中，一旦出現小故障，在系統提示情況下能夠行駛一段路程，就會導致汽車故障更嚴重，這讓汽車故障檢測面臨新的困難。
1.2.汽車換件的參數匹配問題
由于現代汽車運用新技術，但電腦控制系統中存儲的數據仍舊停留在原來零件中，這就導致更換以后的零件和汽車系統的參數不符。汽車換零件不單單是更換，還必須按照零件運用的差異，如：海拔、燃油的差異等對零件進行系統性更換。隨著現代汽車技術的發展，汽車換件必須分清零件的區域性，充分了解零件的質量，在換好零件后還要進行一系列調試，看是否和原來車輛相匹配。
1.3.汽車電子故障越來越多
現代汽車很多都運用電子技術，汽車的燈光系統大多采用LED燈，并且汽車的故障維修也開始慢慢集中在電子故障方面，比如：汽車的電腦控制系統發生異常，電氣部分不穩定等。相應地就要求汽車維修人員具備充分的二極管、電流以及三極管等方面的知識，才能滿足現代汽車行業對維修技術人員的要求。
2.汽車新技術故障的維修方法
2.1.準確判斷汽車發生故障的原因
在現代汽車故障診斷維修技術中，必須掌握各種不同車型的維修技術資料，充分利用網絡傳遞維修診斷信息。隨著故障診斷信息的網絡化，汽車故障診斷信息的傳統已經突破了原來時間、空間以及速度的限制，每個維修企業之間可以實現資源共享。其次，還可以運用現代通信技術，把維修企業的管理軟件、各種維修設備、信息系統等集合為一體，實現維修軟件、硬件的共享。同時，用戶也可以利用熱線咨詢，取得先進的“故障診斷專家系統”的指導，找到最好的維修方案。最后，維修人員可以利用汽車故障遠程診斷服務，把現場診斷得到的數據信息通過傳感器輸送到計算機中心進行處理，然后經計算機中心反饋到現場，指導現場的故障診斷?？傊?，汽車新技術的發展，在某種程度上，給汽車的故障維修增加了難度，但維修人員可以充分利用新的網絡技術，快速找出汽車發生故障的原因，然后找出故障所在，進而順利解除故障。
2.2.檢查汽車系統各種數據
汽車維修人員必須全面檢測汽車以前的維修記錄，仔細檢查汽車系統數據，很多汽車之所以發生故障主要是因為在維修時未對系數數據進行嚴密檢查，導致汽車故障在同一位置發生，這和維修人員的專業維修技術有很大關系。如：維修人員在制動片上忘記安裝卡子，就可能導致汽車在以后的行駛過程中發生異常，嚴重影響汽車的性能。其次，分析故障是提高汽車診斷維修水平的關鍵，分析故障的過程主要是以診斷特點參數為基礎，從數據信號分析與狀態識別兩方面著手，運用現代電子技術進行處理，找出故障發生的內在規律，對汽車系統的故障進行定量分析。比如：在分析汽車故障特征數據時，運用小波分析技術，可以在一定的時域與頻域中進行穩態信號分析，且具有很好的局部化特點?，F代汽車結構的復雜性讓汽車發生故障的狀態呈現出不清晰性、多樣性以及不確定性等特征，只有運用模糊集理論或者神經網絡技術分析診斷故障，才能提高診斷速度與精度。
2.3.劃定汽車故障范圍
在診斷維修汽車時，汽車維修人員常常會依靠自己的主觀想法，判斷汽車故障，這是非常錯誤的做法，只有按照標準的故障診斷檢測程序才能完全排除故障。首先，要劃定汽車發生故障的范圍，記錄下汽車新技術故障的系統數據，便于以后分析運用。其次，在汽車發生故障的范圍內，還要深入分析檢測，不能單單依靠個人的經驗輕易下結論，經過嚴密的檢測以后，才能開始進行維修工作。而最直接有效的方式就是進行場地測試，通過場地實驗很容易判定出哪些系統是正常的，哪些是異常的，進而鎖定可能出現故障的那個系統，排除與之無關的系統。
2.4.更換零件并且調試
當明確汽車的故障數據后，分析整個系統數據，按照汽車維修標準，更換不能使用的汽車零件。更換汽車零件也要注意區域性，否則可能更換以后會影響到汽車的正常運行。在更換好零件以后進行運行調試，這樣才做完了對汽車新技術故障的維修工作。此外，專家系統是根據人類專家專業領域的經驗，以計算機為基礎的信息系統，維修人員可以充分利用專業領域中專家的知識，協助更換零件及調試維修工作。由于汽車故障診斷是一項非常復雜的工作，需要方方面面的專業知識，所以把專家系統應用于故障診斷，能夠很好地解決各種復雜的系統故障問題，但由于專家診斷系統存在獲取知識困難、控制策略不靈活等缺點，需要維修人員具有一定的自我學習能力，才能更好地解決復雜系統的汽車故障。
3.結束語
總而言之，隨著汽車新技術的發展，汽車故障的診斷維修技術也不斷向著科技化方向發展，這就要求維修人員不但具有豐富的維修經驗，同時還要充分了解汽車新技術的特點，才能更好地進行汽車新技術故障的診斷維修。
參考文獻：
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[4]楊海鵬，侯軍興.汽車故障診斷技術的探討[J].中國科技信息. 2005（12）：78-79.
故障診斷技術范文3
關鍵詞 汽車門鎖 故障診斷 技術 研究
中圖分類號：U472 文獻標識碼：A
0引言
汽車門鎖故障是在一定條件下表現出來的，常見故障現象有車門關不上、打不開等。在車門剛度滿足要求的情況下，主要故障集中在門鎖系統中，若不及時排除門鎖故障，不但會造成經濟上的損失，還有可能引發重大部件事故或給汽車用戶造成人身傷亡事故。因此，若能根據故障描述特征，及時找出發出異常的確切部位與原因，就能提前作出故障診斷，并及早加以排除。
1汽車門鎖種類及發展歷程
從汽車發明至今，汽車門鎖經歷了機械門鎖、電動門鎖、智能門鎖的發展過程。電子智能門鎖采用電子電路控制，以電磁鐵、微型電動機和鎖體為執行機構，是機電一體化安全裝置。
2門鎖系統的簡介
汽車門鎖系統主要分為兩大部分：內外操縱機構和鎖止機構。
（1）操縱機構：將操縱動作傳遞到鎖體上的全部零件的總稱，包含內外手柄及其連桿機構。
（2）鎖止機構：將車門鎖止的部件。包含：鎖體、鎖扣、鑰匙、鎖芯及涉及到的連桿機構等。
（3）汽車門鎖有兩個檔位：半鎖緊位置和全鎖緊位置。半鎖緊位置：車門不完全關閉時，鎖體與鎖扣所處的嚙合位置；全鎖緊位置：車門完全關閉時，鎖體與鎖扣所處的嚙合位置；
（4）橫向：當門鎖處于鎖緊位置時，垂直于鎖體和鎖扣的嚙合點和門鉸鏈旋轉中心線所確定的平面的方向；
（5）縱向：當門鎖處于鎖緊位置時，在鎖體和鎖扣的嚙合點和門鉸鏈旋轉中心線所確定的平面內，并與鉸鏈旋轉中心線垂直的方向；
（6）縱向載荷：鎖體和鎖扣在半鎖緊位置應能承受4500N的縱向載荷；在全鎖緊位置應能承受11110N的縱向載荷均不得脫開。
（7）橫向載荷：鎖體和鎖扣在半鎖緊位置應能承受4500N的橫向載荷；在全鎖緊位置應能承受9000N的橫向載荷均不得脫開。
3門鎖工作原理
關車門時：在關車門的撞動慣性力作用下，棘輪受鎖扣的壓迫克服棘輪回位彈簧作用力而轉動，棘爪在止動彈簧的作用力下將棘輪卡住，完成鎖緊車門動作。
開車門時：通過操縱內外手柄，解除棘爪對棘輪的止動作用，棘輪在回位彈簧的作用力下轉動彈開，車門被打開。
4失效案例機理解析
近期有一個故障案例，量產初期某車在半鎖緊位置時，用手向外可以把車門扒開，不符合橫向載荷半鎖緊位置時能夠承受4500N的力不脫開的要求，引起工程師的特別關注。通過排查門鎖周圍附件，排除周圍附件的原因，最終問題鎖定在棘輪和棘爪半鎖緊位置的嚙合方面存在異常。
棘輪和棘爪的旋轉中心固定后，在半鎖緊位置當棘輪受到鎖扣施加的開啟方向上的力后，棘輪繞棘輪的旋轉中心順時針旋轉，此時棘爪阻止棘輪旋轉，門鎖鎖止在半鎖緊位置。
棘輪半鎖緊位置的嚙合面為圓弧面，標注直徑為∮48.2mm，當棘輪和棘爪嚙合到半鎖緊位置時，嚙合后的受力方向始終通過棘輪圓弧的中心線，即始終通過∮48.2mm這個圓弧的中心點。
根據杠桿原理可知，當在車門上施加向外的力越大時，棘爪沿順時針旋轉運動的力也越大，當足以克服棘輪和棘爪半鎖緊位置時的摩擦力以及棘爪止動彈簧的復位力時，就會出現案例中描述的問題，即車門半鎖緊時用力向外扒車門，車門就會被扒開，影響乘員人身安全。
5此案例解決方案
通過失效機理解析，解決此類故障的要點是：半鎖緊位置受力方向通過的直線，必須在棘爪旋轉中心點的左下側。
圍繞上述要點，解決方案有兩種：（1）通過改變棘輪、棘爪的旋轉中心位置，使半鎖緊位置的受力方向移動到棘爪旋轉中心點的左下側；（2）通過順時針改變棘輪半鎖緊位置的圓弧角度，也可以使半鎖緊位置的受力方向移動到棘爪旋轉中心點的左下側，此時半鎖緊位置棘爪的運動趨勢是沿逆時針旋轉，即對車門施加向外的力越大，棘輪和棘爪嚙合的越緊密，不會出現失效案例的現象。
加大棘爪止動彈簧力的方案不可取，因為這會增加內外把手的開啟力，還會使車門開閉時的聲音加大，影響整車品質。
6結語
經上所述，任何汽車門鎖故障都是具有一定規律的，只有抓住故障的規律，才能有效進行故障診斷并排除故障，提高汽車的使用性能和安全性能，從而減少各類事故的發生，保護人們的生命財產安全，讓汽車更好地全心全意地為人們服務。
參考文獻
故障診斷技術范文4
Abstract： Circuit Breaker （CB） is one of the most important devices in power system. Its running status is crucial to the power system reliability. Rather than traditional maintenance strategies such as regular inspection and troubleshooting， condition monitoring suits the requirement of intelligent grid better because of its initiative and predictability. This article gives a review on the online monitoring and fault diagnosis technology for circuit breaker.
關鍵詞：斷路器；狀態檢測；在線監測；故障診斷
Key words： circuit breaker；condition monitoring；online monitoring；fault diagnosis
中圖分類號：TM561 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）35-0226-04
0 引言
電力系統的穩定性對于人們的生產生活至關重要，斷路器作為電力系統中最重要的保護和控制設備，承擔著關合、開斷電力線路、線路故障保護、監測運行電量數據等的重要作用。當電力系統發生故障時，斷路器能夠將故障部分迅速從電網中隔離出去，斷路器的故障將帶來線路和設備受損甚至可能影響到居民生活和社會生產，因此，斷路器的狀態好壞直接影響到電力系統的可靠性，斷路器的運行維護是保障電力系統安全穩定運行的前提和基礎。由于斷路器的壽命一般為20-40年，一些部件會隨著使用時間的增加而不斷老化，因此及時對其進行維護和檢修是十分必要的。
當前電力設備的維護方式主要有定期檢修、故障維修以及狀態檢修三種。定期檢修就是根據預先規定的時間周期對設備進行檢修，故障維修是在故障發生后才對設備進行修理，這兩種方式作為目前最常用的檢修方式，存在著針對性較差、效率低下、維護成本較大的問題。為了提高設備運行可靠性及運維效率，狀態檢修開始得到了關注。
狀態檢修是基于設備狀態監測和故障診斷的檢修方式，它能夠根據先進的狀態監測和診斷技術提供的設備狀態信息，判斷設備的異常，預知設備的故障，并做出針對性的檢修計劃。對斷路器的重要參數進行長期連續的狀態監測，不僅能夠及時判斷出故障的位置和嚴重程度，而且可以對故障設備進行原因診斷。這不僅對于提高設備的利用率、降低維修費用、增大設備的維護保養周期十分有效，而且可以提高電力系統的堅強性、可靠性及自動化程度。作為主動性和預見性的檢修方式，狀態檢修更能適應現代智能電網對于安全性和經濟性的要求，真正做到防患于未然。斷路器的在線檢測及故障診斷已經成為電力行業的熱點問題并受到國內外研究機構的持續關注。
1 國內外研究現狀
斷路器一般包括操動機構、開斷元件、絕緣支柱、基座、二次回路和中間傳動機構等等。斷路器的故障即為某部分元件喪失其規定動作的現象。國內外的故障統計顯示，斷路器常見的故障表現見表1。
這些故障不單會造成斷路器功能的缺失，甚至會危害電力系統的整體安全，因此，進行有效的在線監測和故障診斷至關重要。
1.1 狀態監測
對斷路器的狀態監測最早是通過離線的方式進行，這種測試方法主要對斷路器的分合機械參數進行測試。國外在上世紀90年代就有這樣的斷路器試驗設備，代表廠商如德國WEIS公司和美國Doble公司等等都有相關產品，國內如國電南瑞、華天電力后來也有類似的產品。但是這種機械特性測試儀只適合進行出廠檢測和故障檢修，無法滿足狀態監測的要求，因此，對斷路器檢測進行智能化改造成為了新的研究熱點。國外在這一領域的研究起步較早，Goto K. 等人在1989年就提出了針對氣體絕緣斷路器（GIS）的在線監測和故障診斷系統，并在斷路器動作時間、氣體壓力、局部放電、液壓系統等多方面進行了監測[1]；McllroyC等人利用錄波設備和接口組件實現了對分合閘線圈電壓、電流和觸點位移的監測[2]；美國德州農工（Texas A&M）大學采用專家系統對斷路器進行狀態分析，監測對象包括分合閘線圈電流、相電流、觸頭接觸信號等等[3]；Dupraz JP等人開發了對六氟化硫氣體，操動機構和斷路器機械特性的在線監測系統[4]；Knezev M等人開發的系統主要對斷路器控制線圈電流及主回路電流進行監測，并對信號處理和專家系統方面進行了研究[5]。
國內對斷路器在線監測技術的研究工作開始于上世紀90年代，清華大學最早對該領域進行了研究實踐：單片機作為核心芯片被用來控制整個開關柜智能化狀態檢測裝置，并初步探索了斷路器振動信號在監測和故障診斷方面的應用[6-7]；華中科技大學的張永偉等人開發了基于CPLD+CPU結構的在線監測數據采集結構[8]；重慶大學的熊小伏等人利用網絡服務器開發了分布式機械特性監測系統[9]；此外，包括西安交通大學、北京航空航天大學、大連理工大學在內的多家研究單位在斷路器在線監測與故障診斷方面都有持續的研究[10-12]。
目前市場上已有的高壓斷路器狀態監測產品一般是利用微處理器對斷路器設備參數進行連續監測，核心控制芯片包括ARM、FPGA、DSP等多種方式，并且逐漸向更高級的芯片和多核系統發展。
在線監測對象的選擇是進行有效故障診斷的前提和基礎，隨著數據采集技術的發展和完善，監測對象也從最初的簡單機械參數向復雜參數發展。目前常見的監測對象包括：①分、合閘線圈電流；②儲能電機電流；③振動信號；④位移信號；⑤斷路器觸頭溫度；⑥環境溫濕度；⑦主回路電壓、電流；⑧局部放電；⑨真空斷路器的真空度；⑩微水（氣體絕緣全封閉組合電器GIS）；？？？氣體密度；？？？斷路器運行狀態、接地狀態、儲能狀態等等，這些監測對象能夠從不同角度反應斷路器的工作狀態，實現手段也各不相同，以下為幾種典型信號的具體監測方法。
①分合閘電流信號。
作為高壓真空斷路器中的重要元件，電磁鐵利用線圈中所通電流產生的磁通對斷路器的操動機構進行控制來實現分閘和合閘動作。斷路器的分、合閘電流波形包含了斷路器在此過程中的工作狀態信息，通過監測分合閘電流能夠判斷出多種斷路器控制回路的故障類型如線圈鐵芯卡澀、電源電壓過低、鐵芯空行程過長等操動機構故障。同時，線圈電流易于采集的特點使其十分適于對斷路器進行故障診斷。實際應用中分合閘線圈電流信息可以通過霍爾電流傳感器采集，典型的斷路器合閘電流波形如圖1所示。
從圖1可以看出，鐵心的運動主要分為五個階段，分別對應圖1電流曲線的5個區間：①t0-t1，接通電源，電流持續增大，鐵心準備運動；②t1-t2，鐵心開始運動，電流逐漸減?。虎踭2-t3，電流明顯增大，鐵心停止運動；④t3-t4， 延續階段3，電流趨于穩定；⑤t4-t5，輔助開關斷開，觸頭產生電弧，電弧被拉長且電壓升高，電流迅速下降至0。由此劃分出的電流特征量I1，I2，I3和時間特征量t1，t2，t3，t4，t5可作為故障分析診斷的特征量。
②儲能電機電流信號。
儲能彈簧是斷路器彈簧操動機構中最核心的部分，一般采用電流傳感器測量儲能電機的電流信號來間接監測儲能彈簧的工作狀態。典型的斷路器儲能電機電流波形如圖2所示，從圖中可以看出，儲能電機電流的變化共分為4個階段：①t0-t1，接通電源，電流迅速增大，儲能電機到t1時刻開始平穩工作；②t1-t2，儲能電機穩定工作，電流大小基本不變；③t2-t4，儲能彈簧隨著電流的增大進行儲能；④t4-t5，輔助開關斷開，電流減小至0。各個階段的電流典型值Ia，Im，Ip和時間典型值t1，t2，t3，t4，t5能夠反映斷路器的運行特性，如Ia能夠反映電機轉子的狀態，Im能夠反映彈簧的狀態等等。因此，通過對這些特征電流及時間的監測，可以判定儲能彈簧是否存在松動、電機轉子有無卡澀等故障現象。
③位移信號。
斷路器的觸頭位移信號是表征斷路器機械特性最為重要的監測信號之一，它反映了斷路器動觸頭在分合閘過程中的動作信息。對位移信號的分析和處理可以用于計算斷路器的分合閘速度、時間和行程等參數。典型的斷路器觸頭位移-時間曲線如圖3所示。
斷路器的觸頭位移-時間曲線包含了很多重要的機械參數如合閘時間、合閘不同期、分閘時間、分閘不同期、超程、開距等等，這些參數可以通過對時間特征量t1，t2，t3，t4，t5，t6和位移特征量S1、S2的監測計算得到。
④振動信號。
振動信號由斷路器中的運動部件產生，部件的啟動、制動和撞擊行為都能夠產生一定的振動信號，因此它能夠反映斷路器運動過程中許多重要的狀態信息。很多機械故障如觸頭磨損、螺絲松動等都能夠通過監測振動信號來及時發現?；谄涮卣髅黠@的性質，振動信號在機械故障診斷中被廣泛應用。但是由于受到噪聲和隨機振動的影響，斷路器的振動信號的分析處理比較困難。實際應用中振動信號一般由壓電式加速度傳感器進行采集。
⑤觸頭溫度信號。
斷路器的觸頭溫度反映了電路故障中是否有過載、短路等異常的電流，當設備的接觸連接部位或隔離觸頭等位置由于種種原因電阻明顯增大時，熱損耗將會造成絕緣擊穿或件損壞等嚴重的事故，因此，及時監測和發現觸頭溫度的異常變化是保證斷路器安全穩定工作的一個重要方面。常用的溫度監測方法有紅外溫度傳感器、紅外測溫儀、熱電偶間接測溫等等，將測量溫度與斷路器觸頭等部分的允許溫升極限相比較分析便可實現對溫度信號的診斷。
1.2 故障診斷
斷路器的故障診斷就是對斷路器運行參數的監測、分析處理和診斷，它能夠分析故障的成因并預測其劣化趨勢，并提供針對性的檢修計劃，是斷路器狀態監測的最終目標。故障診斷對于提高斷路器運行的可靠性具有重要的意義，也是提高斷路器工作效率以及運維效率的重要手段，是近年來研究的熱點。常見的故障診斷方法總結見表2。
20世紀80年代開始，故障診斷技術引起了越來越多國家的重視，隨著傳感器技術、信息技術等的持續發展，多種智能診斷系統被相繼開發應用，故障診斷技術日漸成熟。將計算機引入故障診斷方法之后，人工智能技術和專家系統、粗糙集理論、模糊數學、人工神經網絡等等繼續在實際工程中開始被采用并取得了很好的發展?；谥按罅康难芯炕A，很多發達國家已經開始廣泛應用智能故障診斷技術。
國內在斷路器故障診斷方面技術的發展雖然也取得了一些進步，但完善的在線監測和故障診斷系統大多數還處于實驗室研究階段，其市場化應用仍需要進一步開發。
斷路器的故障診斷通常包括以下幾個步驟：
①信號采集：信號采集即采集斷路器運行的特征信號，由于信號的變化是斷路器工作狀態的直接顯示，因此，信號采集是斷路器評估及故障診斷的基礎。
②信號處理：信號處理是從采集到的信號中提取特征量的過程，其目的是消除信號噪聲以提取到精確的信號。
③狀態識別：狀態識別是根據特征量和其他診斷信息來識別檢測斷路器的工作狀態的過程，其原理是將提取到的特征信號與標稱信號進行比對。
④故障診斷：當斷路器處于故障狀態時，故障診斷能夠給出診斷對象故障的具置、原因及維修措施。
設備故障診斷技術經歷了從傳統的物理化學診斷、征兆診斷、閾值診斷等等方式到人工智能診斷技術的發展，傳統的故障診斷方法有著診斷快速、操作簡單的優勢，然而其只對部分故障類型行之有效，且可信度往往與操作人員的經驗相關，復雜的故障問題以及大量的監測數據處理則更需要應用智能診斷技術，其對提高診斷準確率及診斷效率都具有明顯優勢。
斷路器實現智能診斷的算法包括三大類型[12]：基于解析模型的算法、基于信號處理的方法以及基于知識的方法。基于解析模型的算法是通過對診斷對象進行較為準確的數學模型仿真，將采集信號與標稱值進行比較從而得出系統故障是否存在及嚴重程度。其又可以分為狀態估計診斷法、一致性檢驗診斷法和參數估計診斷法，一致性檢驗診斷法通過建立斷路器正常情況下的數學模型并將其與故障模型進行對比來確定故障類型，在實際中應用較多。Demjanenko V等人利用振動信號的一致性對比對斷路器進行故障診斷[13]；Michael S. 等人利用計算機輔助診斷的概念，將模擬故障信息存入數據庫，并與采集的狀態數據進行比較以檢測故障[14]；基于信號處理的方法通過對數據進行特征值提取來進行故障診斷，實際應用中，多元統計方法、時域頻域分析方法等都得了較多應用，文獻[15]利用主元分析的方法對原始數據進行降維處理，既提高了診斷效率也確保了診斷精度；基于知識的方法作為斷路器故障診斷的主要研究方向，主要涵蓋了邏輯推理、機器學習、神經網絡、模糊理論等多種人工智能算法，已經得到了越來越多的研究機構的關注。這種方法通過模擬大腦的思維方式來進行故障診斷，能夠對大量監測信息進行快速且精確地分析和診斷，是未來智能診斷的主要發展方向。
2 總結與展望
對斷路器設備采用狀態檢測的方式是必然的發展趨勢，這種方式不僅解決了傳統定期檢修和事后故障維修針對性差、效率低的弊端，而且滿足現代電力系統對于智能化的要求。目前斷路器的在線監測技術在分合閘電流、儲能電機電流信號、觸頭位移-時間信號等等參數方面都有了成熟的應用，故障診斷技術也從傳統的診斷方式逐漸向智能診斷方式過渡，隨著人工智能算法的發展，故障診斷技術將適用于更多復雜參數的監測并進一步提高故障診斷的可靠性。
斷路器的在線監測和故障診斷技術在具體應用中仍存在一些問題：
①在線監測系統的監測參數仍需進一步完善。為了提高故障診斷過程的精確性，監測設備需要增加監測的參數而非采用單一的監測參數。
②部分監測對象還未實現精確有效測量，采集監測數據的傳感器仍需進一步提高精確度，這對于故障診斷的精確性提高至關重要。
③雖然人工智能算法用于故障診斷已經有了大量的研究，但是較為可靠地可市場化的智能診斷算法仍在探索中。
雖然斷路器檢測從定期檢修到狀態檢修的完全過渡仍未完全實現，但是相信隨著傳感器、人工智能等技術的進一步發展，斷路器的在線監測和故障診斷技術也必將更加成熟和穩定，為智能電網的可靠運行提供更優質的保障。
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故障診斷技術范文5
關鍵詞：汽輪機，故障，診斷技術，發展
伴隨我國對工業發展的越來越高度重視，人們對工業設備的運行安全性、穩定性與可靠性等多方面提出了更高的要求。如何加強機械設備故障診斷，降低故障發生幾率成為現代工業領域工作的首要任務。汽輪機作為電力生產中的重要設備之一，一旦其發生故障將會給整個電力系統帶來巨大的不良影響，甚至引發人員傷亡事故。因此，非常有必要對汽輪機故障進行分析與診斷，這樣才能有效提高汽輪機的安全性與可靠性。
一、汽輪機故障診斷現存問題
（一）材料性能診斷環節薄弱
材料性能檢測是汽輪機檢測工作中一個十分重要的環節。正常情況下，在檢測汽輪機材料性能時，需要對汽輪機的使用期限進行預測。但就目前情況來看，汽輪機材料性能檢測環節薄弱是我國大多數電力企業普遍存在的一個問題，即汽輪機材料性能診斷工作存在諸多地方需要改進，材料性能檢測需要引起檢查人員的高度重視，檢測力度需要加強。
（二）檢測方面問題
就現有汽輪機故障診斷系統而言，大多數系統均存在這樣那樣的弊端與缺陷，如許多汽輪機故障診斷系統采用推理算法，這在故障征兆的獲取上是個不可忽視的弊端，長期以來都沒有取得較有成效的突破。究其原因發現，汽輪機故障診斷系統檢測問題是導致上述弊端產生的主要因素[1]。由于汽輪機故障診斷系統所用檢測技術較為陳舊落后，難以適應與滿足時展需求，難以實現對汽輪機故障的有效檢測，導致診斷系統應有的效用無法正常發揮出來，這極大地阻礙了汽輪機故障診斷技術的發展與應用。
二、汽輪機故障診斷技術
（一）信號采集與分析
在信號采集方面，鑒于汽輪機工作環境較為惡劣，對故障診斷系統中傳感器要求偏高，而傳感器是系統信號采集的重要部件，所以當前對于汽輪機故障診斷技術的研究主要側重于降低誤診率和漏診率，提高傳感器的工作性能與可靠性，以及積極開發新的傳感器。
在信號分析與處理方面，目前使用最多的為振動信號分析與處理。而快速傅里葉變換（FFT）是汽輪機故障診斷系統中振動信號分析與處理采用最多的一種思想[2]。該思想的主要內容是將一般時域信號表示成不同頻率的諧波函數，并以線性疊加的方式表示出來。同時，快速傅里葉變換思想認為信號是平穩的，因而分析出的頻率具有統計不變性。從大量實踐應用情況來看，FFT在汽輪機故障診斷信號分析過程中對于許多平穩信號都較為適用。然而，在實際診斷過程中許多信號都是不平穩的、非線性的。所以，提高信號分析精度與處理效率，是汽輪機故障診斷研究人員當前所迫切需要解決的一個問題。
（二）故障診斷
要想對汽輪機故障進行準確的診斷，首先就需要對故障發生的機理進行了解，這也是汽輪機故障診斷工作中一項不可缺少的基礎性環節。目前對于汽輪機故障機理的研究主要包括故障類型與故障規律兩方面。根據汽輪機故障發生機理，目前制定的故障診斷策略較為有效的主要有邏輯診斷、模糊診斷、人工神經網絡，對比診斷、專家系統和模式識別等[3]。其中，人工神經網絡和專家系統是當前研究較多的兩種診斷方法。故障診斷的一般過程如圖1。
圖1汽輪機故障診斷一般過程
（三）應用人工智能
伴隨互聯網技術的不斷進步與信息技術應用的日益廣泛，人工智能已經成為當今時代的代名詞，許多領域目前正致力于發展人工智能。作為我國重要支柱產業之一的電力產業，在汽輪機故障診斷方面也正朝著人工智能的方向發展。其中最具代表性的當屬專家系統。專家系統作為人工智能在汽輪機故障診斷技術中的應用成果已取得了成功，但面對科技飛速發展的新時期，汽輪機故障診斷中的人工智能仍有許多問題丞待解決，如自學習、知識的獲取、智能辨識、信息融合等等。
三、汽輪機故障診斷技術的未來展望
雖然現有汽輪機故障診斷技術已普遍應用于實際當中，但從上文對汽輪機故障診斷技術及各相關方面的深入研究與分析中發現，我國汽輪機故障診斷技術仍存在較多問題，診斷技術水平需要不斷提高[4]。同時，為加快解決汽輪機故障問題，未來我國汽輪機故障診斷技術將朝著全方位檢測技術，診斷技術與仿真技術有效融合、綜合診斷與故障機理更深入研究等幾個重點方向發展。
在故障機理更深入研究方面，需要電力企業相關工作人員加大對汽輪機故障機理的研究力度與深度，尤其是對漸發故障定量表征和整個故障系統狀態指標的研究，并在此基礎上對汽輪機故障機理進行詳細、明確的區分。只有明確汽輪機故障機理，汽輪機故障診斷技術才能得到有效的改進與優化，才能得到快速穩定的發展。
在全方位檢測技術方面，需要系統設計人員利用自動化技術、GPS定位技術、通信技術、計算機技術等多種現代化信息技術來積極開發新型汽輪機故障診斷系統，在不斷提升系統功能的同時，實現對汽輪機故障的全方位檢測，實現對汽輪機故障診斷效率的提升。
對于診斷技術與仿真技術的有效融合，主要是基于故障仿真思想來實現對汽輪機故障類型的辨別[5]。利用仿真技術可以實現對汽輪機組成零件故障的識別與診斷，而診斷技術與仿真技術的融合既能夠為專家系統提供所需知識與學習樣本，又能夠在故障潛伏時期對汽輪機征兆進行充分研究，從而大大提高汽輪機故障診斷技術水平，促進汽輪機故障診斷技術快速發展。
綜合診斷發展趨勢主要表現在相關研究人員正逐步擴大對汽輪機故障診斷技術的研究寬度，這就為綜合診斷技術的發展提供了有利的條件。目前，對于汽輪機性能診斷、油液診斷、機械振動及溫度診斷等的綜合性診斷已初步形成體系，并在繼續發展著。
故障診斷技術范文6
在我國汽輪機故障診斷技術的研究晚于國外，但是通過后期的不斷努力對于汽輪機故障診斷的相關技術發展迅速。在我國汽輪機故障診斷由最早的從國外引入先進技術再到后期的自主研究，這個發展的過程時間較長，但是對汽輪機在今后工業發展中的使用奠定了堅實的基礎。汽輪機故障產生的原因有很多種，針對不同原因產生的故障情況采取相應的措施進行維護，這樣將汽輪機故障造成的影響降到最低，有效的節約工業運營成本對于工業今后的發展非常有利。下面本文將對汽輪機故障診斷技術進行詳細的分析。
1 國內在故障診斷系統設計和系統實現方面的研究
在國內較為常見的汽輪機故障診斷系統，主要通過對故障信息的采集，相關的信號處理工作、對于數據的分析、推測故障原因、故障情況確定這一系列的步驟進行。在我國研究汽輪機故障診斷系統的初期，相關的工作人員已經研究出多種故障診斷的方法，但是診斷的效果不夠明顯，對于故障的情況不夠理想。隨著技術人員的不懈努力，制定出多種完整的故障診斷系統，使我國的工業得到了更好的發展，為社會的進步貢獻自己的力量。
2 汽輪機故障診斷技術的發展
2.1 信號采集與信號分析
（1）傳感器技術。目前汽輪機工作的環境較為特殊，在汽輪機故障診斷過程中容易受到周圍環境的干擾，使診斷的結果產生一定的誤差，針對此類情況，應當提高故障診斷技術的傳感器性能，對于傳感器的使用性能和可靠性進行研究，從而減少在故障診斷當中誤診和漏診的現象。（2）信號分析與處理。信號的分析主要針對在汽輪機故障診斷中對于振動信號的處理能力，在一般的汽輪機故障診斷系統當中，通常采用傅里葉變換的基本思想，傅里葉變換的思想對一般的信號頻率轉換成函數的分析模式，并且具有一定的規律，在日常的使用中對于這種頻率信號的測量結果不會產生影響，但是在故障診斷時信號的頻率會產生多種變化的情況，通常是不穩定的，所以在故障診斷技術當中信號的診斷和分析，仍舊是目前有關機構研究的課題。
2.2 故障機理與診斷策略
（1）故障機理。故障機理是故障的內在本質和產生原因。故障機理的研究，是故障診斷中的一個非?；A而又必不可少的工作。目前對汽輪機故障機理的研究主要從故障規律、故障征兆和故障模型等方面進行。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。（2）診斷策略和診斷方法。在汽輪機故障診斷中用到的診斷策略主要有對比診斷、邏輯診斷、統計診斷、模式識別、模糊診斷、人工神經網絡和專家系統等。而目前研究比較多的是后面幾種，其中人工神經網絡和專家系統的應用研究是這一領域的研究熱點。
2.3 汽輪故障機診斷的關鍵點
（1）溫度監測。相關的檢測系統主要針對汽輪機兩種情況下的溫度進行測量，第一種是轉子支撐情況的軸承和軸瓦的溫度，主要針對汽輪機軸瓦的溫度，從而判斷冷冷卻的程度，如果冷卻的程度無法達到標準就表示會產生故障的情況越大；而第二種是汽缸金屬與汽缸壁之間的溫度差，對于溫度差的檢測是針對汽缸受熱情況分析主要憑證，溫差過大會產生汽缸內部的動靜間隙變少甚至消失，從而產生摩擦導致停機的現象。（2）振幅。振幅是汽輪機監測系統中比較關鍵的參數，在KIT系統中主要檢測軸承以及轉子的振動。它是反映轉子運行狀況以及軸承自身穩定狀況的依據。（3）熱變形。由于熱態時金屬有較大的熱變形，因此汽輪機設置了較為嚴密的滑銷系統以保證汽缸和軸承按照指定的方向來膨脹，以防止發生動靜碰磨。汽缸的絕對膨脹和相對膨脹（差漲數據是反映汽缸內部間隙情況的重要依據。（4）管道設計。管道設計布置不合理，汽輪機熱態運行時汽缸受到的外應力過大，造成中心走動太多，引起機組的強烈振動特別是功率大的背壓式汽輪機，進、排汽管道的布置極為重要，需用彈簧吊架的一定要用，不能省略。否則汽機在熱態中運行時受外力的牽連過大，會造成汽缸變形、中心偏移等現象。
3 診斷技術與應用
3.1 檢測手段
汽輪機故障診斷技術中的許多數學方法，甚至專家系統中的一些推理算法都達到了很高的水平，而征兆的獲取成為了一個瓶頸，其中最大的問題是檢測手段不能滿足診斷的需要，如運行中轉子表面溫度檢測、葉片動應力檢測、調節系統卡澀檢測、內缸螺栓斷裂檢測等，都缺乏有效的手段。
3.2 材料性能
在壽命診斷中，對材料性能的了解非常重要，因為大多數壽命評價都是以材料的性能數據為基礎的。但目前對于材料的性能，特別是對于汽輪機材料在復雜工作條件下的性能變化還缺乏了解。
3.3 復雜故障的機理
對故障機理的了解是準確診斷故障的前提。目前，對汽輪機的復雜故障，有些很難從理論上給出解釋，對其機理的了解并不清楚，比如在非穩定熱態下軸系的彎扭復合振動問題等，這將是阻礙汽輪機故障診斷技術發展的主要障礙之一。
3.4 人工智能應用
專家系統作為人工智能在汽輪機故障診斷中的主要應用已經獲得了成功，但仍有一些關鍵的人工智能應用問題需要解決，主要有知識的表達與獲取、自學習、智能辨識、信息融合等。
4 汽輪機故障診斷需要注意的問題
現階段我國有很多的學者以及研究人員針對汽輪機故障的診斷技術進行了深入研究，從而取得了一定的成效，在汽輪機故障診斷技術較為成熟，但是仍有許多的不足，下面針對汽輪機故障診斷技術的相關問題進行分析。
首先利用現階段的檢測技術對汽輪機故障產生的情況有一定的了解，在今后的汽輪機故障診斷技術研究當中，應當以出故障機理為基礎，隨著對故障機理的深入研究，為故障診斷技術確定一個明確的研究方向；其次，對于現階段掌握的知識的運用也是汽輪機故障診斷技術的重點問題，所以應當增加產生汽輪機故障情況的知識含量；最后，利用先進的科學技術手段對汽輪機故障產生的問題進行研究，從而得到較為完整的故障診斷技術體系。
結束語
結合以上的敘述對汽車故障診斷技術有一定的了解，在汽輪機故障診斷之前，首先對產生故障的情況進行分析，通過一定的技術手段對產生故障情況的數據進行采集和處理，通過傳感器技術、信號分析處理等技術，對于產生故障的原因進行判斷，溫度監測、振幅、熱變形以及管道設計等都是汽輪機經常產生故障的位置，這樣就需要在平時的工作當中加強汽輪機的維修和檢查工作避免故障的發生，在故障產生之后對汽輪機的故障的情況進行檢測利用相關的技術手段保證故障診斷的準確度，為后期的故障產生后的彌補工作做準備。
參考文獻
