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【關(guān)鍵詞】暖通空調(diào)系統(tǒng)；故障檢測(cè)；故障診斷；類型

一、暖通空調(diào)系統(tǒng)故障類型

暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障大體可分成兩大類：硬故障和軟故障，既有局部性也有全面性，對(duì)整個(gè)HVAC系統(tǒng)的影響大小也不盡相同。硬故障是指機(jī)械設(shè)備和運(yùn)轉(zhuǎn)部件完全喪失功能所產(chǎn)生的故障，例如皮帶斷裂、傳感器失效、閥門不受控制和風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行等故障。從故障產(chǎn)生時(shí)間的角度分析，這些故障應(yīng)當(dāng)歸為突發(fā)故障，且故障影響效果比較嚴(yán)重，所以檢測(cè)和診斷的難度系數(shù)不大。軟故障的實(shí)質(zhì)是說設(shè)備和部件的機(jī)械功能降低或局部失效等，比如部件或管道結(jié)垢、堵塞，局部泄露、儀表穩(wěn)定性降低等等。軟故障基本都是循序漸進(jìn)的，在產(chǎn)生的最初時(shí)期所表現(xiàn)的特征不太明顯，因此在初級(jí)階段很難被發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上，這類故障的產(chǎn)生是因?yàn)橄到y(tǒng)參數(shù)漸漸惡化，從某方面或者某種角度來講，軟故障的危害性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬故障的危害性，所以，軟故障的監(jiān)測(cè)力度要適當(dāng)加強(qiáng)，并且要做好預(yù)防工作，其對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的意義和作用是不言而喻的。

暖通空調(diào)在運(yùn)行一段時(shí)間之后，系統(tǒng)故障的產(chǎn)生一般都是偶然且不確定的，所以，故障的屬性具有任意性，且發(fā)展情況與平衡過程具有隨機(jī)性。從HVAC系統(tǒng)整個(gè)結(jié)構(gòu)入手分析，所涉及的設(shè)備都是由子設(shè)備和基礎(chǔ)構(gòu)件按照一系列的標(biāo)準(zhǔn)組合而成的，層次性和系統(tǒng)性極強(qiáng)，所以故障產(chǎn)生時(shí)就會(huì)因?yàn)閷哟紊疃鹊牟灰粯佣斐刹灰粯拥挠绊?。除此之外，考慮到系統(tǒng)是由多個(gè)相關(guān)的子設(shè)備綜合而成的，一些子設(shè)備發(fā)生故障也可能是因?yàn)槠湎嚓P(guān)環(huán)節(jié)或者設(shè)備產(chǎn)生故障而引發(fā)的，這種現(xiàn)象稱為故障的傳導(dǎo)性。根據(jù)系統(tǒng)故障產(chǎn)生的位置不一樣，既可以說是設(shè)備故障也可以說是傳感器故障，既可以說是硬故障也可以說是軟故障，因?yàn)檫@些故障參雜在一起很難分辨，所以空調(diào)系統(tǒng)的診斷和檢測(cè)就十分的復(fù)雜。

二、暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷分析

1、暖通空調(diào)系統(tǒng)診斷方法

暖通空調(diào)故障診斷方式主要有兩種：一種是在線方式，即故障診斷系統(tǒng)實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)，基于適時(shí)的在線故障檢測(cè)與診斷算法，給出系統(tǒng)的故障信息，包括故障程度、故障所屬模塊、故障位置、故障報(bào)警等。另一種是離線方式，即構(gòu)建計(jì)算機(jī)輔助決策支持系統(tǒng)，幫助系統(tǒng)迅速發(fā)現(xiàn)故障，制定合理有效的系統(tǒng)維修方案。

（1）基于知識(shí)的專家系統(tǒng)

建立專家系統(tǒng)診斷模塊，包括專家系統(tǒng)知識(shí)故障診斷庫，并可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的積累以及在獲得了新的、可靠的故障診斷規(guī)則時(shí)或發(fā)現(xiàn)原有某條規(guī)則不足甚至錯(cuò)誤時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)行添加、修改和更新。 專家系統(tǒng)診斷模塊由知識(shí)獲取系統(tǒng)、知識(shí)庫、推理機(jī)和輸人、輸出系統(tǒng)構(gòu)成。

（2）基于規(guī)則的故障樹

利用專家知識(shí)、工程師的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)庫建立基本故障診斷樹，并可生成新的故障診斷樹，用戶則選擇相適應(yīng)的故障診斷樹來執(zhí)行故障診斷。

故障樹分析是在復(fù)雜系統(tǒng)中作故障診斷的一種有力工具。用這種方法診斷的效率較高且不容易漏檢，例如該模塊能根據(jù)系統(tǒng)故障現(xiàn)象，逐次向下展開，查詢有關(guān)的節(jié)點(diǎn)和樹枝，直到找出故障的發(fā)生原因及處理對(duì)策。

（3）基于人工神經(jīng)網(wǎng) B P改進(jìn)算法的模式識(shí)別

該模塊由 B P改進(jìn)算法的網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)及推理診斷等組成，主要用于完成模式識(shí)別和故障診斷。專家系統(tǒng)診斷與故障樹診斷兩種方法的相互結(jié)合，可以有效地解決過去已發(fā)生過的各種故障的診斷；但對(duì)于以前沒有發(fā)生過的故障，不具備處理能力，因?yàn)橹R(shí)庫中缺乏相應(yīng)的診斷知識(shí)。采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ A N N） 模式識(shí)別技術(shù)是一種較好的方案。它根據(jù)新的樣本進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練以更新故障診斷知識(shí)，并可添加到專家系統(tǒng)知識(shí)庫中。A N N的故障初始樣本來自已有的故障實(shí)例，這些實(shí)例可通過故障機(jī)理分析或?qū)＜医?jīng)驗(yàn)獲得，此外還可在應(yīng)用中逐步添加、刪除和更新。

2、故障檢測(cè)與診斷的應(yīng)用

隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在的故障檢測(cè)和診斷手段嵌入了動(dòng)態(tài)的控制系統(tǒng)體系，完善了檢測(cè)和診斷的技術(shù)。制定一些模型數(shù)值或者一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)傳感器測(cè)量得到的實(shí)際運(yùn)行過程中的參數(shù)和由模型得到的計(jì)算值在診斷軟件中進(jìn)行對(duì)比和評(píng)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(gè)差值逐漸的增大時(shí)，就說明了這個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性就會(huì)增加。根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)的分析，就會(huì)將故障的診斷結(jié)果及時(shí)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(huì)需要長時(shí)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(cè)方法。在以前，我們所用的方法就是用直接、解析和時(shí)序三種冗余法來進(jìn)行檢測(cè)?；诙磕Ｐ头ㄔ谙嗤那闆r下可以通過比較實(shí)際系統(tǒng)或者仿真的模型運(yùn)行狀態(tài)來進(jìn)行檢測(cè)和診斷系統(tǒng)故障，但是在執(zhí)行的時(shí)候需要具體的、精確的數(shù)據(jù)模型來進(jìn)行檢測(cè)。還有一些基于定型模型法、基于統(tǒng)計(jì)學(xué)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和模式識(shí)別法等可以對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的故障來進(jìn)行檢測(cè)。

按照故障的級(jí)別和故障的優(yōu)先級(jí)不同，不同故障在不同的診斷層次上來診斷。在分布式控體系（DCS）中，駐留在不同層級(jí)上的故障診斷工主要由輸入數(shù)據(jù)的類型、性質(zhì)、復(fù)雜程度和診斷具使用的頻率來區(qū)分，復(fù)雜的、需要更多知識(shí)和能的故障診斷（如診斷周期需要一天或一個(gè)月的將由更高層次的診斷工具（或計(jì)算機(jī)）來完成，由現(xiàn)在傳感器性能的提高，大量的、低端的故障診傾向于在傳感器中就地解決。

三、結(jié)束語

綜上所述，通過故障預(yù)測(cè)與診斷，使暖通空調(diào)設(shè)備按優(yōu)化程序運(yùn)行，是降低建筑能耗和提高經(jīng)濟(jì)的途徑之一。因此，加強(qiáng)對(duì)故障的預(yù)測(cè)與監(jiān)控，能夠減少故障的發(fā)生，延長設(shè)備的使用壽命，同時(shí)也能夠給業(yè)主提供持續(xù)的、舒適的室內(nèi)環(huán)境，這對(duì)提高用戶的舒適性、提高建筑的能源效率、增加HVAC系統(tǒng)的可靠性、減少經(jīng)濟(jì)損失將有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李志生，張國強(qiáng)，劉建龍. 故障檢測(cè)與診斷技術(shù)在暖通空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用和展望[J]. 流體機(jī)械. 2006（06

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由于機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)大多數(shù)都在比較惡劣的環(huán)境中工作，如受潮受熱或者是震動(dòng)等，因此經(jīng)常出現(xiàn)各類故障。隨著機(jī)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的電氣化程度越來越高，電氣系統(tǒng)在整個(gè)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行中占據(jù)更加重要的位置，如何采用科學(xué)手段對(duì)電氣系統(tǒng)的故障進(jìn)行檢測(cè)與診斷是我們必須要思考的問題。

1. 機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)概述

機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)主要由兩部分組成，其一是電氣設(shè)備，主要包括啟動(dòng)系統(tǒng)、蓄電池、發(fā)電機(jī)以及用電設(shè)備等。總結(jié)來說電氣設(shè)備具有以下特征：電器設(shè)備上的電路都是模擬電路，因此診斷起來具有多樣性的特征。故障診斷過程中會(huì)受到很多因素的影響，包括信號(hào)的傳播和接收能力、噪聲以及容差等，因此診斷過程中容易出現(xiàn)失誤，一方面是重要故障不容易被診斷出來，另一方面是即使診斷出來，結(jié)果的精度也比較低，不能明確故障原因。因此，目前對(duì)模擬電路的診斷并沒有形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的體系，仍舊需要將技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)作為重要依據(jù)。

其二是電子系統(tǒng)，包括電子檢測(cè)系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、功率控制系統(tǒng)以及傳感系統(tǒng)等。電子系統(tǒng)最大的特征就是使用低壓直流單線制，采用數(shù)字電路對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行控制。數(shù)字電路的狀態(tài)有兩個(gè)，分別是0和1，只要將真值表列出來，就能夠?qū)⒃蚺c結(jié)果一一對(duì)應(yīng)。因此，數(shù)字電路的診斷具有較強(qiáng)的規(guī)范性，且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，人們對(duì)診斷原理的研究也越來越深入，診斷技術(shù)之間成熟，一些診斷程序以及先進(jìn)的診斷設(shè)備已經(jīng)投入使用，并取得了不錯(cuò)的效果[1]。

2. 機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷

2.1依靠技術(shù)人員的感官進(jìn)行診斷

電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)資冒煙、震動(dòng)以及火花等易于觀察的現(xiàn)象，因此感官診斷是一種重要的故障診斷方法。首先是眼觀，主要是“煙”的顏色進(jìn)行判斷，如果看到設(shè)備中冒出白煙，可以判斷出電氣設(shè)備過渡受熱，是水分蒸發(fā)產(chǎn)生大量水蒸氣導(dǎo)致的，可以說其并不屬于真正的“煙”，只要對(duì)其進(jìn)行烘干處理就可以解決。如果看到設(shè)備中冒出黃煙，可以判斷出電源過電流導(dǎo)致設(shè)備過熱，設(shè)備上的膠布以及油漆在高溫的烘烤下冒出黃煙，需要進(jìn)一步檢測(cè)過電流產(chǎn)生的原因并及時(shí)處理，防止設(shè)備被燒壞。如果看到設(shè)備中冒出黑煙，可以判斷出系統(tǒng)中的某個(gè)電氣設(shè)備已經(jīng)被損壞，絕緣系統(tǒng)失去作用，需要馬上斷開設(shè)備，對(duì)受損設(shè)備以及損壞原因進(jìn)行檢查，并及時(shí)更換。

其次是耳聽，如果設(shè)備鐵芯中含有線圈，通電后就會(huì)發(fā)出聲音。如果發(fā)出嗡嗡聲，聲音比較柔和均勻，就可以判斷出設(shè)備處于正常工作狀態(tài)下；聲音比較急躁，大小不均勻，可以判斷出設(shè)備通電電流發(fā)生急劇變化，有可能是機(jī)械故障，也有可能是電氣故障。如果發(fā)出滋滋聲，可以判斷出設(shè)備出現(xiàn)不正常放電問題，有可能是設(shè)備發(fā)生短路，也有可能是導(dǎo)體連接處發(fā)生電弧。如果發(fā)出“啪啪”聲，聲音比較響亮，類似放槍，可以判斷出設(shè)備中的元件可能已經(jīng)被燒熔。如果聲音比較沉悶，可以判斷出故障點(diǎn)不在外側(cè)，而是在深處。

最后是觸摸，技術(shù)人員將手放在設(shè)備外殼上，如果感覺非常燙，說明表明溫度達(dá)到了50度，而電器設(shè)備的內(nèi)部溫度一般比外殼要高出10度到20度，說明設(shè)備內(nèi)部溫度很有可能已經(jīng)超過了電動(dòng)機(jī)的工作的極限溫度。如果不采取降溫措施，電動(dòng)機(jī)就會(huì)加速老化，降低使用壽命。

2.2短路與斷路檢測(cè)法

首先是試燈檢測(cè)法，就是將發(fā)動(dòng)機(jī)用夾子夾住，接通開關(guān)以后，用測(cè)試棒逐段檢測(cè)，如果試燈亮了，說明電路正常接通。如果試燈不亮，說明發(fā)生斷路故障，故障點(diǎn)就處于亮燈和不亮燈之間。

其次是利用電壓表對(duì)斷路情況進(jìn)行檢測(cè)，需要在發(fā)動(dòng)機(jī)上連接直流電壓表的一個(gè)接線柱，將測(cè)試棒從另一個(gè)接線柱上引出，之后接通開關(guān)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行逐段檢查。如果電壓表存在指示電壓，說明電路正常接通。如果電壓表中沒有指示電壓，說明發(fā)生斷路故障，故障點(diǎn)位置就處于有無指示電壓的兩點(diǎn)之間。

最后是電源短接檢測(cè)法，這種方法主要用來判斷設(shè)備是否發(fā)生短路故障。按照檢測(cè)要求連接好電路后通電，如果保險(xiǎn)絲熔斷，說明存在短路故障，檢測(cè)短路具體部位時(shí)，可以采用電源短接法。將火線從蓄電池上引出，從用電設(shè)備向著開關(guān)方向逐段接觸檢測(cè)，根據(jù)設(shè)備反應(yīng)判斷出故障位置。

2.3綜合診斷法

電氣系統(tǒng)的檢測(cè)有很多種方法，這些方法雖然在維護(hù)機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行中發(fā)揮重要作用，但是仍舊不能滿足實(shí)際需要。首先，檢測(cè)功能比較單一，每次檢測(cè)大多數(shù)都是針對(duì)一種或者是幾種電氣設(shè)備，綜合性不強(qiáng)；其次，檢測(cè)過程中的自動(dòng)化程度不高，檢測(cè)效率還有待提升；最后，故障診斷結(jié)束以后，經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)或者是漏報(bào)問題，為后續(xù)維修工作帶來麻煩。為了解決上述問題，人們提出了綜合診斷方法，就是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持下，將各種診斷方式綜合起來使用，取長補(bǔ)短。該種診斷方式的應(yīng)用范圍較廣，自動(dòng)化程度高，可以對(duì)輸出電壓以及激磁電流等重要設(shè)備信息進(jìn)行時(shí)時(shí)采集，系統(tǒng)自動(dòng)將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果判斷出故障位置，并在系統(tǒng)中直接顯示出來。技術(shù)人員可以根據(jù)系統(tǒng)顯示的故障位置以及故障類型直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，針對(duì)性較強(qiáng)，用最短的時(shí)間修復(fù)故障，保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.4紅外線診斷法

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關(guān)鍵詞：工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)；故障檢測(cè)；診斷方法

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 故障檢測(cè)與診斷領(lǐng)域研究現(xiàn)狀

1.1 模型誤差和系統(tǒng)不確定度的研究?；跀?shù)學(xué)模型的FDD系統(tǒng)的研究已日趨完善，但其診斷性能（如靈敏度，魯棒性，實(shí)時(shí)）仍有待提高。

在該方法中，模型的不確定性的魯棒性差，系統(tǒng)模型的準(zhǔn)確性是高的，特別是對(duì)非結(jié)構(gòu)化的不確定性。系統(tǒng)的魯棒故障診斷是急需解決的問題。

1.2 目前，對(duì)于時(shí)滯系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷研究成果還很少，還有許多問題有待進(jìn)一步研究系統(tǒng)故障檢測(cè)與故障診斷的研究成果未見報(bào)道。

1.3 對(duì)線性參數(shù)變化系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷問題的研究剛剛起步，還有許多問題有待于深入研究。

1.4 混合動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷?；旌蟿?dòng)態(tài)系統(tǒng)（HDS）是指從共存的物品的新連續(xù)特性協(xié)助一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的相互作用，由于混合動(dòng)力系統(tǒng)的研究是一個(gè)剛剛起步的新領(lǐng)域。因此，對(duì)該類系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷有許多研究。

1.5 非線性系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷問題非常有限。線性模型不能用于非線性系統(tǒng)，它是基于小偏差理論進(jìn)行局部線性化得到的線性化模型不能用于PDD，由于系統(tǒng)的工作點(diǎn)在實(shí)踐中發(fā)生了變化，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效地融合了動(dòng)態(tài)趨勢(shì)的信息，并在一定程度上避免了傳統(tǒng)故障診斷方法的不足，減少了故障檢測(cè)與診斷的延遲。

2 車道設(shè)備及工作原理

2.1 線圈檢測(cè)器及車道線圈

車道環(huán)形線圈由專用電纜繞幾匝及其饋線構(gòu)成，它通過一個(gè)變壓器接到被恒流源支持的調(diào)諧回路，有源環(huán)形線圈構(gòu)成LC調(diào)諧回路的電感部分，并在線圈周圍的空間產(chǎn)生電磁場。當(dāng)含有烏鐵金屬的車體進(jìn)入線圈磁場范圍，車輛鐵構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生自成閉合回路的感應(yīng)電渦流；此渦流又產(chǎn)生與原有磁場方向相反的新磁場，導(dǎo)致線圈的總電感變小，引起調(diào)諧頻率偏離原有數(shù)值；偏離的頻率被送到相位比較器，與壓控振蕩器頻率相比較，確認(rèn)其偏離值，從而發(fā)出車輛通過或存在的信號(hào)。常用的線圈檢測(cè)器如圖1所示。

車道地感線圈布設(shè)有兩組：一組安裝在收費(fèi)亭窗口下方的路面上，其功能是車輛駛?cè)胲嚨篮?，觸發(fā)地感線圈的電感變化，使車道計(jì)算機(jī)得到車輛駛?cè)胄盘?hào)，對(duì)車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)；通過計(jì)算機(jī)的多媒體抓拍采集駛?cè)胲嚨赖能囕v圖像，上傳到監(jiān)控室圖像管理機(jī)。另一組安裝在欄桿下方，其功能是車輛駛離車道后，觸發(fā)地感線圈的電感變化，車道線圈檢測(cè)器發(fā)出車輛離開信號(hào)，收費(fèi)系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出落桿指令。車道線圈的埋設(shè)布置如圖2所示。

2.2 ETC入口車道工作流程

車輛進(jìn)入通訊范圍，首先壓到路側(cè)天線的前觸發(fā)線圈，啟動(dòng)讀寫天線。判斷車輛是否攜帶OBU，若攜帶，則讀寫天線與OBU進(jìn)行通訊，判斷其是否為浙江省內(nèi)發(fā)行的OBU，編號(hào)和使用期限是否有效，若有效，則讀取OBU內(nèi)包含的車輛參數(shù)信息。接下來，判斷OBU攜帶的CPU卡的發(fā)行方、卡編號(hào)、卡類型、卡的使用期限是否有效，卡是否與OBU對(duì)應(yīng)，若有效，入口信息寫入CPU卡中，自動(dòng)欄桿打開，通行信號(hào)燈變綠。車輛壓到路側(cè)天線的后觸發(fā)線圈，天線關(guān)閉。車輛向前行駛，觸發(fā)到抓拍線圈，系統(tǒng)進(jìn)行圖像抓拍，字符疊加器將過車信息疊加到抓拍圖像中。車輛通過落桿線圈后，欄桿自動(dòng)回落，通行信號(hào)燈變紅。系統(tǒng)保存交易記錄，并將其上傳至收費(fèi)站服務(wù)器中，等待下一輛車進(jìn)入。如果上述有效性判斷未通過，則系統(tǒng)報(bào)警提示工作人員將該車輛引入附近的人工收費(fèi)車道處理。

2.3 ETC出口車道工作流程

車輛進(jìn)入通訊范圍，首先壓到路側(cè)天線的前觸發(fā)線圈，啟動(dòng)讀寫天線。判斷車輛是否攜帶OBU，若攜帶，則讀寫天線與OBU進(jìn)行通訊，判斷其是否為浙江境內(nèi)發(fā)行的OBU，編號(hào)和使用期限是否有效，若有效，則讀取OBU內(nèi)包含的車輛參數(shù)信息。接下來，判斷OBU攜帶的CPU卡的發(fā)行方、卡編號(hào)、卡類型、卡的使用期限是否有效，卡是否與OBU對(duì)應(yīng)，若有效，讀取CPU卡中攜帶的入口信息，判斷入口站編碼是否有效、入口時(shí)間是否超時(shí)，若信息有效，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算收費(fèi)額，并將出口信息回寫入CPU卡中，自動(dòng)欄桿打開，通行信號(hào)燈變綠，車輛壓到路側(cè)天線的后觸發(fā)線圈，天線關(guān)閉。車輛向前行駛，觸發(fā)到抓拍線圈，系統(tǒng)進(jìn)行圖像抓拍，字符疊加器將過車信息疊加到抓拍圖像中。車輛通過落桿線圈后，欄桿自動(dòng)回落，通行信號(hào)燈變紅。系統(tǒng)保存交易記錄，并將其上傳至收費(fèi)站服務(wù)器中，等待下一輛車進(jìn)入。與入口ETC車道相同，以上任意有效性判斷未通過，則系統(tǒng)報(bào)警提示工作人員將該車輛引入附近的人工收費(fèi)車道處理。

3 收費(fèi)系統(tǒng)安全管理

3.1 數(shù)據(jù)庫安全管理

（1）及時(shí)升級(jí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全補(bǔ)丁，堵塞系統(tǒng)安全漏洞。

（2）設(shè)置必要的帳戶密碼，特別是超級(jí)用戶的密碼。

（3）制定數(shù)據(jù)管理制度。對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施嚴(yán)格的安全與保密管理，防止系統(tǒng)數(shù)據(jù)的非法生成、變更、泄露、丟失及破壞。

（4）制定數(shù)據(jù)庫備份策略，定期備份數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。

（5）外來數(shù)據(jù)輸入收費(fèi)系統(tǒng)或收費(fèi)數(shù)據(jù)向外，均嚴(yán)格按規(guī)定流程操作，并保證這一過程不使收費(fèi)系統(tǒng)感染病毒或與公網(wǎng)建立直接的連接。

3.2 系統(tǒng)登錄控制和安全策略

（1）制定恰當(dāng)?shù)牟僮飨到y(tǒng)登陸策略，收費(fèi)系統(tǒng)除管理員外禁止無關(guān)人員登陸。系統(tǒng)登陸口令定期更換。

（2）對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)丁更新、軟件安裝等操作前進(jìn)行系統(tǒng)備份，確保操作系統(tǒng)能及時(shí)恢復(fù)。

（3）防止收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)被非法侵入，通過防火墻、路由器的設(shè)置使收費(fèi)網(wǎng)只允許已授權(quán)的IP地址或地址段進(jìn)行訪問。

（4）安裝必要的檢測(cè)軟件或硬件設(shè)施，檢查和報(bào)告網(wǎng)絡(luò)流量異常。

（5）建立機(jī)房管理制度，對(duì)進(jìn)出機(jī)房人員及其操作進(jìn)行詳細(xì)登記。防止強(qiáng)磁、強(qiáng)電、危險(xiǎn)性液體等危及系統(tǒng)安全運(yùn)行的物體帶入機(jī)房。

3.3 系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案制定和實(shí)施

（1）針對(duì)本地實(shí)際，制定雷擊、電源損壞、洪水地震等突發(fā)災(zāi)害的應(yīng)急預(yù)案。應(yīng)急預(yù)案應(yīng)包括應(yīng)急人員組成、臨時(shí)措施實(shí)施步驟、設(shè)備恢復(fù)次序、設(shè)施調(diào)配方式等內(nèi)容。

（2）收費(fèi)系統(tǒng)在特殊情況下，可降低服務(wù)水平，提供基本通行收費(fèi)服務(wù)，如車道系統(tǒng)暫時(shí)停用自動(dòng)欄桿、信號(hào)燈；計(jì)重系統(tǒng)臨時(shí)改為按車型收費(fèi)或標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量收費(fèi)；ETC車道暫時(shí)改為人工車道等。待系統(tǒng)設(shè)備恢復(fù)后再逐步啟用原有服務(wù)。

（3）應(yīng)急預(yù)案應(yīng)定期演練，使各級(jí)參與人員都熟練掌握處理過程，防止在緊急情況出現(xiàn)時(shí)驚慌失措。通常一年應(yīng)演練1～2次。

結(jié)語

本文所述了工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷方法，但由于現(xiàn)代傳感器技術(shù)和專家系統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合，該系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷已成為一種非常強(qiáng)大的生命力，將為企業(yè)提高生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性提供越來越有力的支持。

參考文獻(xiàn)

[1]吳吉平.吳運(yùn)新.隆志力.基于模糊數(shù)學(xué)的故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].包裝工程，2003（02）.

篇4

Abstract: The monitoring and fault diagnosis of the conditions of electrical and mechanical equipments of coal mine can effectively alleviate the frequency, extent, and failure rate of equipments, and increase the safety production of coal enterprises, reduce the mechanical and electrical accident. This article describes the characteristics and maintenance of the electrical and mechanical equipments of coal mine as well as significance of early prevention to equipment failure, particularly emphasize the application, development and inadequacies of monitoring and fault diagnosis of the conditions of electrical and mechanical equipments in safety production of coal mine.

關(guān)鍵詞： 煤礦機(jī)電設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷；應(yīng)用

Key words: electrical and mechanical equipments of coal mine；monitoring and fault diagnosis of the conditions；application

中圖分類號(hào)：TD4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2012）15-0039-01

1煤礦機(jī)電設(shè)備作業(yè)的特點(diǎn)

眾所周知，煤炭儲(chǔ)備位于地下深處，這就制約了煤炭機(jī)電設(shè)備的作業(yè)環(huán)境，使得其工作環(huán)境惡劣、苛刻。并且煤炭開采多是日夜兼程，要求煤炭機(jī)電設(shè)備也是馬不停蹄的運(yùn)轉(zhuǎn)生產(chǎn)。具體說來，煤礦采集環(huán)境潮濕陰暗，且空池中充斥著大量有害液體、氣體、固體顆粒、粉塵，再加上煤炭設(shè)備長年累月的高壓重載、震動(dòng)、沖擊的力量，導(dǎo)致了煤礦設(shè)備故障和事故的頻繁發(fā)生，增加了維修成本，也耽誤了作業(yè)進(jìn)度。

2機(jī)械設(shè)備維修或維護(hù)的種類

事后維修、預(yù)防性維修和預(yù)知性維修是機(jī)械設(shè)備主要的維修方式。此是那種方式各有利弊，可互相交叉使用。

顧名思義，事后維修指設(shè)備發(fā)生故障或者損壞后實(shí)施的應(yīng)急維修。此類維修具有無準(zhǔn)備性、盲目性、維修時(shí)間長、經(jīng)濟(jì)耗損大的特點(diǎn)。預(yù)防性維修是針對(duì)故障發(fā)生頻率高的部件采取的一種有計(jì)劃、有時(shí)間準(zhǔn)備的維修方法。此類方法注重部件保養(yǎng)過程，定期對(duì)指定部位和零件采取不同程度的保養(yǎng)維修方式，避免了螻蟻潰堤似的大型故障及事故。

預(yù)知性維修就是在設(shè)備工作時(shí)，檢測(cè)設(shè)備的工作狀態(tài)信息，判斷設(shè)備的工作是否正常，其監(jiān)測(cè)對(duì)象一般為材料磨損和性能下降的早期失效征兆，如振動(dòng)、噪聲等。若設(shè)備工作出現(xiàn)異常，則判斷設(shè)備的故障點(diǎn)所在，并指導(dǎo)維護(hù)人員進(jìn)行及時(shí)的維修，以減少不必要的停機(jī)時(shí)間，降低維修費(fèi)用。預(yù)知性維修的形式多種多樣，狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷就是常見的兩種形式，被廣泛應(yīng)用到了煤炭開采行業(yè)中。

3對(duì)煤炭機(jī)電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷的意義

對(duì)煤炭機(jī)電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷可以防患于未然，意義非凡。設(shè)備工作狀態(tài)執(zhí)行跟蹤、記錄、監(jiān)測(cè)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障的早期征兆，將事故的惡式發(fā)展?fàn)顟B(tài)埋沒在搖籃中，從而以減緩、減少、避免、大型事故的發(fā)生。如果故障無可避免的發(fā)生了，那么設(shè)備監(jiān)測(cè)儀器可以自動(dòng)記錄故障生成過程中的全部數(shù)據(jù)、信息，這就為揭示事故產(chǎn)生的原因、程度、部位，及后期的維修、同類錯(cuò)誤的產(chǎn)生提供了最直接依據(jù)基礎(chǔ)。此外，對(duì)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷還可充分的了解設(shè)備性能，為改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造與維修水平提供有力證據(jù)，也為設(shè)備的在線調(diào)理、停機(jī)檢修提供科學(xué)依據(jù)，可延長運(yùn)行周期，降低維修費(fèi)用。

4故障診斷技術(shù)在煤礦機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用

4.1 礦井提升機(jī)檢測(cè)與故障診斷提升機(jī)是礦井中不可缺少的設(shè)備工具之一，參與了煤礦的生產(chǎn)及運(yùn)輸材料、設(shè)備、原煤的環(huán)節(jié)。因此，提升機(jī)工裝狀態(tài)及效率的高低，可以影響到整個(gè)礦井的工作進(jìn)度及安全。但是，提升機(jī)故障也是在所難免的，一般而言，可分為硬故障和軟故障兩類。當(dāng)設(shè)備的一些特定參數(shù)超出其正常范圍之內(nèi)時(shí)引起的重大故障，我們稱之為硬故障。軟故障則指設(shè)備許多工況參數(shù)的故障。提升機(jī)硬故障可以通過保護(hù)裝置解決，而軟故障的解決由于牽涉到眾多的工況參數(shù)的測(cè)量、數(shù)據(jù)的分析，其解決辦法變數(shù)大、難度高，同時(shí)軟故障還是硬故障發(fā)生的基礎(chǔ)，因此通過安裝傳感器、采集振動(dòng)值等參數(shù)并經(jīng)儀器分析，對(duì)提升機(jī)軟故障的及時(shí)監(jiān)測(cè)、診斷及預(yù)報(bào)很有必要。

4.2 采煤機(jī)工況檢測(cè)和故障診斷目前，交流電牽引采煤機(jī)是采煤機(jī)中最常見的一種類型，其應(yīng)用歷史已有幾十年。但是與西方發(fā)達(dá)國家相比，其設(shè)備配置低，基本上無故障診斷功能，且故障檢測(cè)局限、參數(shù)少，嚴(yán)重制約了采煤機(jī)的工作效率。而通過工況監(jiān)測(cè)及故障診斷單元，左右搖臂檢測(cè)、機(jī)身、、高壓控制箱檢測(cè)單元，檢測(cè)顯示單元等途徑可以檢測(cè)采煤機(jī)工況以及監(jiān)測(cè)其故障，來增強(qiáng)機(jī)械故障預(yù)警的能力。

4.3 通風(fēng)機(jī)的檢測(cè)診斷技術(shù)通風(fēng)機(jī)的檢測(cè)診斷技術(shù)已日漸成熟，只需簡單的操作便可診斷出其禍害所在。具體流程為先安裝傳感器采集信號(hào)，處理信號(hào)后則通過傳感器內(nèi)的類專家系統(tǒng)來對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行故障診斷。故障診斷需借助灰色理論來快速定位其故障所在。而灰色理論的工作原理是利用高精度加速度傳感器測(cè)出通風(fēng)機(jī)敏感部位的振動(dòng)加速度，并計(jì)算其烈度值和功率譜；再根據(jù)功率譜的分布和存入類專家系統(tǒng)中的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)故障模式灰色關(guān)聯(lián)度分析，依據(jù)關(guān)聯(lián)度的大小，診斷通風(fēng)機(jī)的機(jī)械故障類型。

4.4 礦用高壓異步電動(dòng)機(jī)的檢測(cè)及診斷技術(shù)像人類的心臟一樣，高壓異步電動(dòng)機(jī)是礦井的動(dòng)力所在，其高達(dá)6千伏的高壓可以帶動(dòng)水泵、提升機(jī)等多個(gè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。同樣，高壓異步電動(dòng)機(jī)也存在眾多故障，比如絕緣老化、機(jī)械損傷、電機(jī)燒損等。對(duì)高壓異步電動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)及診斷的作用不言而喻?，F(xiàn)如今，高科技含量的信號(hào)處理技術(shù)、人工智能技術(shù)都大大提高了檢測(cè)機(jī)診斷技術(shù)的深度、廣度及精確度。其流程為，通過信號(hào)處理、參數(shù)識(shí)別等途徑來提取故障，再通過局部放電測(cè)試、磁通測(cè)試、電流高次諧波測(cè)試等辦法來診斷其故障所在。

5結(jié)語

設(shè)備故障診斷是一門綜合技術(shù)，一方面要求技術(shù)人員要有一定的技術(shù)技能還要求其具備一定的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)；另一方面要求故障診斷設(shè)備裝置不僅要在原理上可行，還要有高強(qiáng)度的可靠性，能夠經(jīng)得起時(shí)間及困難的考驗(yàn)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，煤礦機(jī)電設(shè)備檢測(cè)與故障監(jiān)測(cè)得到了很大的發(fā)展，其前景也是光明廣闊。我們也有理由相信，煤礦機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)，也會(huì)越來越成熟，其帶來的成就也會(huì)越來越輝煌。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳撰梅.芻議煤礦機(jī)電設(shè)備管理與維護(hù)的應(yīng)對(duì)措施[J].科技信息，2010，（36）.

篇5

關(guān)鍵詞：機(jī)電系統(tǒng)；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障診斷；現(xiàn)代技術(shù)

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.142

0 前言

我國機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)是依托電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工自動(dòng)化智能技術(shù)以及電子測(cè)試系統(tǒng)，將這些技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，是現(xiàn)代化冶金技術(shù)與其他制造業(yè)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，也是促進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備高效安全生產(chǎn)的重要因素。利用面向機(jī)電狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷等現(xiàn)代化技術(shù)，能夠及時(shí)有效的排查機(jī)電系統(tǒng)中的隱患，減少由于故障造成的設(shè)備損壞和人員傷亡，從而有效的保障企業(yè)的機(jī)電生產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

1 機(jī)電系統(tǒng)中狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的發(fā)展

1.1 定期離線的監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)人員定期到機(jī)電運(yùn)行的現(xiàn)場利用傳感器，對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，并利用記錄儀器對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，在專用的計(jì)算機(jī)或是內(nèi)置微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。因?yàn)檫@類的系統(tǒng)成本相對(duì)較低，方便使用，在機(jī)電系統(tǒng)早期的監(jiān)測(cè)中頻繁使用，但是這類系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)工作相對(duì)繁瑣，一旦監(jiān)測(cè)人員一時(shí)疏忽，容易造成嚴(yán)重的安全事故，對(duì)監(jiān)測(cè)人員的素質(zhì)要求也相對(duì)較高，以此定期離線的監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)難以得到全面的應(yīng)用。

1.2 在線、離線分析監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)

在線、離線分析監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)又稱為主機(jī)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)，具體是指在機(jī)電設(shè)備均勻安裝傳感器，利用微型處理器對(duì)現(xiàn)場中的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與計(jì)算，由技術(shù)人員在主機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行故障分析和排查，與定期離線系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)雖然省去了更換測(cè)試點(diǎn)的環(huán)節(jié)，并能夠及時(shí)在線進(jìn)行警報(bào)和預(yù)測(cè)，但是對(duì)于數(shù)據(jù)的分析依然需要檢測(cè)人員進(jìn)行離線判斷，增加了檢測(cè)人員的工作難度，浪費(fèi)人力資源。

1.3 在線自動(dòng)檢測(cè)與診斷系統(tǒng)

在線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)能夠基本對(duì)設(shè)備上的故障進(jìn)行自動(dòng)的監(jiān)測(cè)，而且能夠自動(dòng)分析數(shù)據(jù)，對(duì)事故的類型和規(guī)模進(jìn)行判斷。這類監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)不要求專業(yè)過硬的技術(shù)人員，普通的技術(shù)人員就能進(jìn)行茶操作，同時(shí)也不需要人為地更換操作點(diǎn)，省去了一定的人力資源，但是其軟件的開發(fā)及研制的工作量過大，也過于繁瑣，使用的成本過高，不適于廣泛發(fā)的在機(jī)電系統(tǒng)中應(yīng)用。

2 機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障技術(shù)診斷技術(shù)的研究

2.1 信號(hào)采集系統(tǒng)

為了能夠促進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的完整性，需要采集到機(jī)電系統(tǒng)中實(shí)際運(yùn)行的各類信號(hào)，因此需要突出傳感技術(shù)的重要性，我國的傳感技術(shù)大多分為以下幾類，振動(dòng)傳感器、聲發(fā)射傳感器以及溫度傳感器等等，以前對(duì)于傳感器的技術(shù)要求，是需要其具備優(yōu)質(zhì)的靈敏性和動(dòng)態(tài)特征，能夠抵抗住外界信號(hào)的干擾，從而促進(jìn)傳感技術(shù)的穩(wěn)定性。但是隨著監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的逐漸完善，診斷技術(shù)也日趨復(fù)雜化，傳感器的數(shù)量和質(zhì)量也隨之上升。因此，不同組合的傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，也能為不同類型的數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一的整理，從而促進(jìn)整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的信息資源整合。

2.2 分析和處理信號(hào)

機(jī)電系統(tǒng)只一個(gè)關(guān)鍵的監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)就是對(duì)于信號(hào)的處理，因此在實(shí)際的系統(tǒng)中，能夠放大原始信號(hào)，許多連接點(diǎn)不能夠直接引用，需要對(duì)點(diǎn)上的大量信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析其中是否存在大型故障，才能讓機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行得更加穩(wěn)定和敏捷。在機(jī)電系統(tǒng)中對(duì)于信號(hào)的處理和檢測(cè)，利用空間域?yàn)V波進(jìn)行預(yù)處理，利用VoldKalman濾波進(jìn)行多階信號(hào)處理，采用Wigner Ville分布數(shù)據(jù)對(duì)非平穩(wěn)的信號(hào)進(jìn)行處理，除此之外，利用混沌分析的方法、智能傳感技術(shù)、小波變幻的方法以及檢測(cè)技術(shù)，也能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行分析和處理，并與傳感系統(tǒng)相互連接，促進(jìn)整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)作。

2.3 機(jī)電系統(tǒng)故障的診斷方法

診斷機(jī)電系統(tǒng)中的故障時(shí)機(jī)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的中心技術(shù)環(huán)節(jié)，其主要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容是識(shí)別機(jī)電系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)行狀態(tài)。我國現(xiàn)有的故障診斷系統(tǒng)具有不同的技術(shù)類型，其中主要有溫度診斷技術(shù)、光譜分析技術(shù)以及振聲診斷技術(shù)等等。在初期階段，由于就技術(shù)條件的限制，經(jīng)過儀器處理之后的信號(hào)還需要經(jīng)過大量的人工處理，因此可能會(huì)造成數(shù)據(jù)的誤差，從而出現(xiàn)大的失誤以造成重大的安全隱患。但是隨著科技的逐漸進(jìn)步，機(jī)電系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)以及朝著技術(shù)化、自動(dòng)化以及智能化的方向轉(zhuǎn)變，通過這些技術(shù)，能夠使信息進(jìn)一步融合，使小波、分形以及非線性的技術(shù)理論得到廣泛的應(yīng)用，從而擴(kuò)大了技術(shù)診斷的范圍和規(guī)模。

3 機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)分析

3.1 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于機(jī)電系統(tǒng)的狀態(tài)和故障檢測(cè)，可以利用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)和故障的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)，其中主要是對(duì)生產(chǎn)設(shè)備中的重要參數(shù)、開關(guān)的狀態(tài)、軸承的溫度以及設(shè)備的振動(dòng)量進(jìn)行檢測(cè)，并通過IP 協(xié)議等技術(shù)類型，向服務(wù)器設(shè)備中輸入需要的數(shù)值，一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況，計(jì)算機(jī)能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，向?qū)＜野l(fā)出呼救信號(hào)，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)并快速的排除，促進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

3.2 利用虛擬儀器等技術(shù)

虛擬儀器設(shè)備主要是依托現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和深層次的儀器設(shè)備，促使其緊密結(jié)合，由于我國技術(shù)開發(fā)的環(huán)境和諧友善，并具有一定的開放性，專家通過不斷增加設(shè)備的新功能，使用戶能夠自己改變軟件和設(shè)備的規(guī)格，無需受到語言和技術(shù)的困擾。同時(shí)以虛擬儀器為主要標(biāo)志的智能化、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備得到有力的開發(fā)，使數(shù)據(jù)采集系y和檢測(cè)儀器能夠緊密的結(jié)合在一起，綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)信號(hào)處理技術(shù)、軟件工程技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)以及計(jì)算機(jī)計(jì)算技術(shù)等等，為監(jiān)測(cè)儀器的未來發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 總結(jié)

綜上所述可知，機(jī)電產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)重要的組成部分，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的人們生活水平的提升，對(duì)于機(jī)電技術(shù)的要求也就越來越高。面向機(jī)電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)以及故障管理技術(shù)，需要相關(guān)部門組織專家及時(shí)開發(fā)新技術(shù)，依托電子信息理論，發(fā)展全自動(dòng)、高效的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)體系，節(jié)省不必要的人力和成本資源，從而促進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，提升機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉英英.探討面向機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的現(xiàn)代技術(shù)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（06）：247.

篇6

【關(guān)鍵詞】機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)常用方法 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)： U673.38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近代機(jī)械工業(yè)逐漸地向著機(jī)電一體化的方向發(fā)展 機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化、智能化、大型化、集成化、復(fù)雜化程度不斷提高。因此，在生產(chǎn)過程中，為了避免產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，必須確保設(shè)備安全、可靠地運(yùn)行。對(duì)機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視與診斷，并利用診斷結(jié)論采取相應(yīng)的對(duì)策，杜絕生產(chǎn)事故的發(fā)生，無疑是一種行之有效的方法。故障檢測(cè)與診斷技術(shù)就是在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一門新興的學(xué)科，隨著它在機(jī)械工程中作用的不斷加強(qiáng)，故障檢測(cè)與診斷技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注，得到了迅速的發(fā)展。

機(jī)械故障診斷和監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

早在二次世界大戰(zhàn)期間，由于大量軍事裝備缺乏診斷技術(shù)和維修手段，而造成非戰(zhàn)斗性的損壞，使人們意識(shí)到故障診斷和監(jiān)測(cè)技術(shù)的重要性。6o年代以來，由于半導(dǎo)體的發(fā)展，集成電路的出現(xiàn)，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新?lián)Q代，特別是l 965年FFT方法獲得突破性進(jìn)展后出現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)處理和分析技術(shù)的新分支，為機(jī)械設(shè)備診斷和監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

美國最早開展機(jī)械故障診斷技術(shù)的研究。英國、瑞典、挪威、丹麥、日本等國緊隨其后。早在1 967年，美國就成立了機(jī)械故障預(yù)防小組(MFPG)，開始有組織有計(jì)劃地對(duì)機(jī)械診斷技術(shù)進(jìn)行專題研究，并成功的運(yùn)用于航天、航空、軍事等行業(yè)的機(jī)械設(shè)備中；日本在鋼鐵、化工、鐵路等民用工業(yè)部門的診斷技術(shù)方面發(fā)展很快，并具有較高水平；丹麥在機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷和聲發(fā)射監(jiān)測(cè)儀器方面具有較高水平。

我國在機(jī)械故障診斷技術(shù)方面的研究和應(yīng)用相對(duì)較晚，二十世紀(jì)八十年代才開始著手組建故障診斷的研究機(jī)構(gòu)。其發(fā)展也經(jīng)歷了從簡易診斷到精密診斷，從一般診斷到智能診斷，從單機(jī)診斷到網(wǎng)絡(luò)診斷的過程，發(fā)展速度愈來愈快。與國外發(fā)達(dá)國家相比，我國雖然在理論上跟蹤較緊，但總體而言，在機(jī)械設(shè)備診斷的可靠性等方面仍有一定差距。

經(jīng)過30多年的發(fā)展，作為新興的綜合性的邊緣學(xué)科，機(jī)械故障診斷技術(shù)已初步形成了比較完整的學(xué)科體系。就其技術(shù)手段而言，已逐步形成以振動(dòng)診斷、抽樣分析、溫度監(jiān)測(cè)和無損檢測(cè)探傷為主，一些新技術(shù)或方法不斷興起和發(fā)展的局面。計(jì)算機(jī)硬件的突飛猛進(jìn)、軟件技術(shù)的日新月異，極大地促進(jìn)了信號(hào)分析與處理技術(shù)的發(fā)展，從而更進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)械故障診斷和監(jiān)測(cè)技術(shù)向著科學(xué)化和實(shí)用化的方向發(fā)展。

故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)的常用方法

狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷是兩種具有不同目的和方法的技術(shù)。設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的目的是判斷機(jī)器運(yùn)行的狀態(tài)是否正常，包括采用各種測(cè)量、分析和判別方法。為進(jìn)一步的故障診斷提供必要的數(shù)據(jù)和信息。而設(shè)備故障診斷的目的是判斷設(shè)備運(yùn)行內(nèi)部隱含故障，識(shí)別故障的性質(zhì)、程度、類別、部位、原因等，并能說明故障發(fā)展的趨勢(shì)及影響，即作出中長期預(yù)報(bào)。

設(shè)備的故障有多種，不同的故障對(duì)應(yīng)著狀態(tài)信號(hào)中的一系列特征信息，這是設(shè)備狀態(tài)或故障能被識(shí)別的客觀基礎(chǔ)。設(shè)備故障診斷的研究實(shí)質(zhì)即為狀態(tài)的模式識(shí)別問題。

常用的機(jī)械設(shè)備的診斷技術(shù)有振動(dòng)診斷方法、無損檢測(cè)技術(shù)、溫度診斷方法、鐵譜分析方法等。振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是通過對(duì)機(jī)械信號(hào)的拾取、放大、顯示振動(dòng)的峰值，以了解機(jī)械的振動(dòng)狀態(tài)，廣泛地應(yīng)用于設(shè)備診斷領(lǐng)域，常用于診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械。振動(dòng)信號(hào)是設(shè)備狀態(tài)信息的載體，包含了豐富的設(shè)備故障信息，而振動(dòng)特征是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)好壞的重要標(biāo)志。振動(dòng)診斷技術(shù)已經(jīng)歷了一個(gè)較長的發(fā)展階段，其理論基礎(chǔ)已比較雄厚，分析測(cè)試設(shè)備也已比較完善，診斷結(jié)果比較可靠，因而在故障診斷的整個(gè)領(lǐng)域中處于主導(dǎo)地位。但振動(dòng)診斷技術(shù)也有不足之處：因?yàn)檫@一技術(shù)涉及信息傳感、振動(dòng)測(cè)試、信號(hào)處理等領(lǐng)域，對(duì)設(shè)備診斷技術(shù)人員的要求比較高。

無損檢測(cè)法，有射線探傷，超聲波探傷，磁粉探傷、聲發(fā)射等。主要用于探測(cè)設(shè)備的內(nèi)部立體缺陷，判斷缺陷的存在、位置、性質(zhì)及大小，常用于礦山、石化等行業(yè)中。如各種形態(tài)的鋼鐵機(jī)件中的裂紋、氣孔、夾雜等隱患，長期交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生疲勞裂紋等，這些缺陷均可用無損檢測(cè)技術(shù)及早地加以診斷和監(jiān)控。無損檢測(cè)技術(shù)可改進(jìn)產(chǎn)品制造工藝、降低制造成本、提高設(shè)備的運(yùn)行可靠性。

溫度與機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)。對(duì)于溫度特別敏感的機(jī)械設(shè)備，可用溫度診斷技術(shù)，查找機(jī)件缺陷和診斷各種由熱應(yīng)力引起的故障。隨著現(xiàn)代熱傳感器和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，溫度診斷技術(shù)已成為故障檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。

鐵譜技術(shù)常用于機(jī)械磨損檢測(cè)，其核心是利用鐵譜儀，將油內(nèi)鐵磁性磨損顆粒與油液及雜質(zhì)分離開來，并根據(jù)各種磨粒的數(shù)量、形狀、尺寸、成分及分布規(guī)律等情況，對(duì)磨屑進(jìn)行定性和定量分析，及時(shí)、準(zhǔn)確地判斷出系統(tǒng)中元件的磨損部位、形式、程度等。油液污染度和氣體污染度的檢測(cè)技術(shù)。在各種油箱、油缸、管路中固體顆粒狀污染物是造成機(jī)件磨損、刮傷、卡死、堵塞的主要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，70％ 以上的液壓設(shè)備故障是由于固體顆粒物的污染造成的。所以，油液污染物的測(cè)定是預(yù)防機(jī)件破壞的有效途徑。而氣體污染是在故障形成過程中或故障形成后產(chǎn)生的故障，這種檢測(cè)方法主要用于電氣故障、發(fā)動(dòng)機(jī)故障及空壓機(jī)故障的監(jiān)測(cè)。

故障診斷與監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近十幾年來，模糊診斷、故障樹分析、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新的診斷技術(shù)不斷出現(xiàn)，從而產(chǎn)生了模式識(shí)別、故障樹分析和小渡分析等分析方法。故障樹分析法是對(duì)系統(tǒng)故障形成的原因采用從整體至局部按樹枝狀逐漸細(xì)化分析的方法。它通過分析系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)和完成系統(tǒng)的最優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備故障的預(yù)測(cè)和診斷。模糊診斷法是建立在模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的，它利用癥狀向量隸屬度和模糊關(guān)系矩陣求故障原因向量隸屬度，故障原因隸屬度就反映了造成機(jī)器故障原因的多重性和它們的主次關(guān)系程度，從而可以減少許多不確定因素給診斷工作帶來的困難。專家系統(tǒng)是人工智能的一個(gè)重要分支，是一種以知識(shí)為基礎(chǔ)的智能化的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，為計(jì)算機(jī)輔助診斷的高級(jí)階段，研制專家系統(tǒng)是故障診斷技術(shù)的必然發(fā)展趨勢(shì)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于神經(jīng)學(xué)研究的最新成果，是對(duì)人腦某些基本特征的簡單數(shù)學(xué)模擬，它具有對(duì)故障的聯(lián)想記憶，模式匹配和相似歸納能力，以實(shí)現(xiàn)故障和征兆之間復(fù)雜的非線性映射關(guān)系 這些方法在機(jī)械故障診斷領(lǐng)域的應(yīng)用研究正蓬勃興起，但尚處于發(fā)展和不斷完善的過程中，將使機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)朝系統(tǒng)化和智能化方向發(fā)展。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的飛速發(fā)展，人們共享資源和遠(yuǎn)程交換數(shù)據(jù)成為可能 利用光纖光纜、微波、無線通信及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等通信方式，將故障診斷系統(tǒng)與數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)結(jié)合起來組成網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)機(jī)組的有效管理，減少監(jiān)測(cè)設(shè)備的投資，提高系統(tǒng)的利用率，因而網(wǎng)絡(luò)化將是發(fā)展趨勢(shì)之一。

總結(jié)

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的來臨，世界經(jīng)濟(jì)的全球化和一體化，人類對(duì)環(huán)境的要求越來越高 這對(duì)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的要求也越來越高，不僅要滿足實(shí)現(xiàn)診斷性能的要求，還要滿足有利于保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、節(jié)省資源、使用簡單可靠的要求。這使得機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)將朝著與環(huán)境相協(xié)餌的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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篇7

【關(guān)鍵詞】真空斷路器;狀態(tài)檢測(cè);在線監(jiān)測(cè);行程一時(shí)間特性;行程一時(shí)間曲線

引言

有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，一半以上的變電站維護(hù)費(fèi)用是花在開關(guān)上，而其中60%又是用于斷路器的小修和例行檢修上;另外據(jù)統(tǒng)計(jì)，10%的斷路器故障是由于不正確的檢修所致。斷路器的大修完全解體，既費(fèi)時(shí)，費(fèi)用也很高，可達(dá)整個(gè)斷路器費(fèi)用的1/3一1/2，而且解體和重新裝配會(huì)引起很多缺陷，在對(duì)斷路器事故的責(zé)任分類調(diào)查中，檢修維護(hù)不當(dāng)占很大比重。對(duì)于斷路器的哪些部件運(yùn)行多長時(shí)間需要更換，仍是一個(gè)存在爭議的問題[1]。事實(shí)上在目前比較保守的計(jì)劃檢修中，時(shí)常發(fā)生許多部件運(yùn)行很多年后更新時(shí)仍性能良好，而由于沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，某一部件出現(xiàn)缺陷而導(dǎo)致電網(wǎng)事故的情況也時(shí)有發(fā)生。因此能夠了解斷路器的狀態(tài)，減少過早或不必要的停電試驗(yàn)和檢修，做到應(yīng)修則修，就可顯著提高電力系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性。隨著科學(xué)發(fā)展，電力設(shè)備檢修技術(shù)從開始的事故檢修發(fā)展到定期檢修，再到目前正大力開展的狀態(tài)檢修，經(jīng)歷了一個(gè)由不科學(xué)到科學(xué)的過程?？梢哉f，目前的狀態(tài)檢修還處于初級(jí)階段，遠(yuǎn)未成熟，而在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的開發(fā)是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)為狀態(tài)檢修的進(jìn)行提供了必要的條件和經(jīng)驗(yàn)[2]。

1.斷路器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要難點(diǎn)

由于斷路器本身所具有的特性，造成了斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作的困難，這些特性可概括的表述如下：

（l）工作狀態(tài)的多樣性：斷路器應(yīng)用于各種不同的場合和電壓等級(jí)。有些斷路器需要頻繁開合，而有些則在投入后很少動(dòng)作;有些在壽命期限內(nèi)要多次開斷短路電流，而有些則很少開斷。這種工作狀態(tài)上的差異給斷路器的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷工作帶來了困難。在通過斷路器開合過程中的信號(hào)來獲取斷路器機(jī)械狀態(tài)信息的應(yīng)用中，如果斷路器投入運(yùn)行后長期不執(zhí)行分?jǐn)嚓P(guān)合操作，則無法獲取想要得到的信號(hào)。這樣，在兩次檢修周期之間若因外力等造成了斷路器的機(jī)械損傷是無法判別的，只有等到下一次檢修時(shí)通過檢測(cè)才能知道。

（2）故障發(fā)生的隨機(jī)性：電氣設(shè)備的故障不僅決定于設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，還跟它的歷史狀態(tài)有關(guān)系：同一種故障可能是由于不相關(guān)的多種原因造成的，而同一種原因也可能造成不同的故障。對(duì)于同樣的狀態(tài)參數(shù)，故障的嚴(yán)重程度不會(huì)完全一樣，甚至可能發(fā)生故障也可能不發(fā)生故障[3]。也就是說斷路器的狀態(tài)變量與故障特征變量之間存在復(fù)雜的時(shí)變非線性映射關(guān)系，這種映射關(guān)系表現(xiàn)在了斷路器故障發(fā)生的隨機(jī)性上。

2.目前真空斷路器的主要特征參數(shù)

目前真空斷路器的機(jī)械特性參數(shù)主要有以下的幾點(diǎn)，具體見以下表述：

合閘時(shí)間：從接到合鬧指令瞬間起到所有極觸頭都接觸瞬間的時(shí)間間隔。

分閘時(shí)間：從接到分閘指令瞬間起到所有極觸頭都分離瞬間的時(shí)間間隔。

合閘同期：從首相合閘開始到所有相都合閘為止的時(shí)間差

分閘同期：從首相分閘開始到所有相都分鬧為止的時(shí)間差

開距：處于分位置的真空斷路器的一極的動(dòng)觸頭與靜觸頭間或任何與其相的導(dǎo)電部件間的總間距。

行程：指真空斷路器在分闡操作過程中動(dòng)觸頭所移動(dòng)的距離。

超程：指真空斷路器觸頭完全閉合后，動(dòng)或靜觸頭所能移動(dòng)的距離。

剛合速度：合鬧輔助接點(diǎn)接通后10ms內(nèi)的平均速度。

剛分速度：分鬧輔助接點(diǎn)接通后10ms內(nèi)的平均速度。

3.真空斷路器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)

3.1 行程―時(shí)間特性的在線監(jiān)測(cè)

高壓斷路器的行程一時(shí)間特性是表征高壓斷路器機(jī)械特性的重要參數(shù)，也是計(jì)算高壓斷路器分、合閘速度的依據(jù)。高壓斷路器分、合閘速度，尤其是斷路器合閘前、分閘后的動(dòng)觸頭速度，對(duì)斷路器的開斷性能有至關(guān)重要的影響。高壓斷路器動(dòng)觸頭速度的測(cè)量，主要是通過測(cè)量動(dòng)觸頭的行程―時(shí)間關(guān)系，然后經(jīng)過計(jì)算得到動(dòng)觸頭的速度等參數(shù)。因此，高壓斷路器的行程―時(shí)間特性監(jiān)測(cè)，是高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容。

目前對(duì)高壓斷路器行程一時(shí)間特性的測(cè)量，多采用光電式位移傳感器與相應(yīng)的測(cè)量電路配合進(jìn)行，常用的有增量式旋轉(zhuǎn)光電編碼器或直線光電編碼器。直線光電編碼器可安裝在斷路器直線運(yùn)動(dòng)部件上，通過傳感器測(cè)量分（合）閘操作時(shí)動(dòng)觸頭的運(yùn)動(dòng)信號(hào)波形。

而旋轉(zhuǎn)光電編碼器作為輸入軸角位置傳感器，通常安裝在斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的主軸上。旋轉(zhuǎn)光電編碼器采用圓光柵，通過光電轉(zhuǎn)換，將軸旋轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)[4]。

旋轉(zhuǎn)光電編碼器是輸入軸角位移傳感器，采用圓光柵，通過光電轉(zhuǎn)換，將軸旋轉(zhuǎn)角位移轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼器輸出A相、B相兩路相位差90°的正交脈沖串，正轉(zhuǎn)時(shí)，B脈沖超前A脈沖90°，反轉(zhuǎn)時(shí)，A脈沖超前B脈沖90°，如圖1所示。

圖1 正交邏輯處理波形

系統(tǒng)用FPGA采集A相、B相兩路脈沖，再對(duì)兩相脈沖整形得到四路方波信號(hào)，這四路方波信號(hào)經(jīng)過處理得到上升沿窄脈沖信號(hào)。對(duì)窄脈沖信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出兩路加減脈沖P+和P-信號(hào)（P+表示正轉(zhuǎn)時(shí)的脈沖數(shù)，P-表示反轉(zhuǎn)時(shí)的脈沖數(shù)），兩路加減脈沖信號(hào)經(jīng)加減計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，輸出12位二進(jìn)制編碼，其值與斷路器操作過程中動(dòng)觸頭的運(yùn)動(dòng)過程相對(duì)應(yīng)。

3.2 行程一時(shí)間特性曲線分析

利用合（分）閘操作過程中動(dòng)觸頭的行程一時(shí)間波形，可算出動(dòng)觸頭合（分）閘操作的運(yùn)動(dòng)時(shí)間、動(dòng)觸頭行程、動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)的平均速度和最大速度與時(shí)間一速度曲線等參數(shù)，并且通過對(duì)兩相信號(hào)的計(jì)數(shù)，能得到轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移的正負(fù)，從而可以測(cè)得斷路器觸頭運(yùn)動(dòng)的反彈情況[5]。

斷路器在合閘過程中，動(dòng)觸頭剛開始行程是0，隨著時(shí)間的增加，尺（正向脈沖數(shù)）相應(yīng)增加，根據(jù)脈沖個(gè)數(shù)與行程的應(yīng)關(guān)系，則可知斷路器觸頭的行程也在增加。在某個(gè)時(shí)間P+取得最大值。時(shí)間繼續(xù)增加，P-開始出現(xiàn)，說明觸頭出現(xiàn)了反彈。當(dāng)P+和P-交替出現(xiàn)，則表明合閘快結(jié)束時(shí)觸頭出現(xiàn)了反彈。當(dāng)時(shí)間繼續(xù)增加，P+和P-不在變化，說明合閘過程結(jié)束。因此，從P+開始出現(xiàn)，到只和只都不再變化這段時(shí)間，即為合閘時(shí)間。將兩個(gè)相鄰的時(shí)間值相減，就可得到采樣間隔;再根據(jù)脈沖數(shù)與行程的關(guān)系，則得到采樣間隔所對(duì)應(yīng)的行程，用這段行程除以采樣間隔，則得到該段行程對(duì)應(yīng)的觸頭運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)反彈開始出現(xiàn)時(shí)，計(jì)算方法與沒有反彈出現(xiàn)時(shí)的情況一樣。計(jì)算完所有采樣間隔對(duì)應(yīng)的觸頭運(yùn)動(dòng)速度，則可得到觸頭運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一速度曲線，如圖2所示。

圖2 合閘特性圖

4.合分閘線圈電流的在線監(jiān)測(cè)

電磁鐵線圈的電流波形中含有很多信息，反映電磁鐵本身以及所控制的鎖門或閥門以及連鎖觸頭在操動(dòng)過程中的工作情況，如鐵心運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有無卡滯，脫扣、釋能機(jī)械負(fù)載變動(dòng)的情況，線圈的狀態(tài)（如電阻是否正常），與鐵心頂桿連接的鎖門和閥門的狀態(tài)。因此，合分閘線圈的電流也是斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要內(nèi)容。通過霍爾傳感器可以很方便地采集合分閘線圈的電流。線圈電流波形分析方法主要有如下兩種：跳合閘線圈電流輪廓法（TCP）和分散包絡(luò)統(tǒng)計(jì)法（DES）。現(xiàn)在以分散包統(tǒng)計(jì)法作主要介紹。

所謂分散包統(tǒng)計(jì)法，即先采用低通濾波器濾除信號(hào)的高頻干擾;再求信號(hào)的分散包絡(luò)統(tǒng)計(jì)（DES）;然后求取包絡(luò)的導(dǎo)數(shù)，根據(jù)導(dǎo)數(shù)的極大值提取事件發(fā)生時(shí)刻;最后根據(jù)提取的時(shí)間參數(shù)判斷斷路器狀態(tài)[6]。處理過程如下：

（1）首先采用3階巴特沃斯低通濾波器對(duì)信號(hào)濾波。

（2）求取離散電流信號(hào)的DBS（分散包絡(luò)統(tǒng)計(jì)），然后根據(jù)導(dǎo)數(shù)的極大值選取特征點(diǎn)。

（3）判斷斷路器狀態(tài)。

斷路器每動(dòng)作一次，分別采集三相操作線圈電流信號(hào)，提取各事件的發(fā)生時(shí)刻，可按照以下幾個(gè)步驟來判斷斷路器的狀態(tài)：

a）越限檢查

斷路器技術(shù)參數(shù)中，規(guī)定了固有動(dòng)作時(shí)間的最大允許值tmax，當(dāng)實(shí)測(cè)動(dòng)作時(shí)間t超過此值時(shí)，說明動(dòng)作時(shí)間不合格，反映有故障存在，即t>tmax時(shí)有故障。

b）同期性判斷

比較三相起始動(dòng)作時(shí)間，當(dāng)相間不同期數(shù)據(jù)超過允許值時(shí)，說明存在故障。斷路器相間分、合閘不同期允許值，在其技術(shù)參數(shù)中有規(guī)定。以tb表示相間不同期允許值，ta0，tbo，tc0表示三相動(dòng)作的起始時(shí)間，如果式max{|ta0-tbo|，|ta0-tc0|，|tb0-tc0|}>tb成立，則表明三相動(dòng)作不同期。

c）與歷史數(shù)據(jù)比較

對(duì)應(yīng)斷路器動(dòng)作過程中各特征事件時(shí)間點(diǎn)t（i），并根據(jù)正常狀態(tài)下三次各事件時(shí)間間隔平均值t0（i），與待測(cè)狀態(tài)t（i）=t（i）-t（i-1）比較，根據(jù)其偏離來判斷斷路器的狀態(tài)。仿真實(shí)驗(yàn)表明：一般偏離10ms以上時(shí)，則可認(rèn)定斷路器發(fā)生故障，實(shí)際應(yīng)用時(shí)其具體閥值大小要根據(jù)不同型號(hào)斷路器通過實(shí)驗(yàn)具體測(cè)定。

5.展望

對(duì)真空斷路器進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)對(duì)提高真空斷路器運(yùn)行的可靠性、實(shí)現(xiàn)真空斷路器狀態(tài)檢修和提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都有重大意義，利用斷路器的振動(dòng)信號(hào)特征值進(jìn)行故障診斷;對(duì)分（合）閘線圈電流波形做更深入的研究;大容量真空斷路器、低過電壓真空斷路器、智能化真空斷路器、頻繁操作真空斷路器技術(shù)的研究;斷路器行程特性研究，斷路器機(jī)械壽命、絕緣壽命、電壽命狀態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)等，這些都還有待于作進(jìn)一步的理論研究和實(shí)踐探索。

參考文獻(xiàn)

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篇8

關(guān)鍵詞：GIS；絕緣故障；超高頻診斷

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.010

1 引言

GIS的別名叫做氣體絕緣變電站，它是一種由金屬封閉起來的開關(guān)設(shè)備。GIS里面的電器元件之間用SF6氣體進(jìn)行絕緣填充[1]。相對(duì)于其它開關(guān)設(shè)備而言，GIS空間利用率高、占地面積小，并且由于SF6出色的絕緣性能而顯示出較高的可靠性，因此成為目前電網(wǎng)中的重要部件之一。但是目前電網(wǎng)故障率一直保持較高水平，GIS一旦出現(xiàn)故障將造成大規(guī)模停電事故。所以，保證GIS的安全運(yùn)行至關(guān)重要。

GIS故障時(shí)，內(nèi)部絕緣出現(xiàn)問題的可能性比較大。據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知，絕緣部分產(chǎn)生故障的原因可以分為：（1）澆鑄件內(nèi)部缺陷損傷；（2）自由金屬微粒引發(fā)放電現(xiàn)象；（3）突出物引發(fā)電暈放電；（4）觸頭接觸不良引起火花放電。當(dāng)GIS內(nèi)部絕緣部分發(fā)生故障時(shí)，需要通過物理或者化學(xué)等在線監(jiān)測(cè)和診斷方法進(jìn)行及時(shí)處理，以便快速采取有效措施排除故障保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 GIS絕緣故障監(jiān)測(cè)與診斷方法

針對(duì)GIS絕緣故障，可以通過化學(xué)法、振動(dòng)法、電氣法等對(duì)故障類型及原因進(jìn)行診斷，以便對(duì)GIS運(yùn)行中一些不利因素進(jìn)行科學(xué)認(rèn)識(shí)了解，使GIS的運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。

化學(xué)法是通過分析放電現(xiàn)象中SF6氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后的氣體組分來判斷故障類型[2]。但是目前國內(nèi)外仍然缺乏科學(xué)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，使得化學(xué)診斷方法依舊處于可行性探討階段。振動(dòng)法是通過分析局部放電現(xiàn)象中的振動(dòng)信號(hào)來診斷故障類型，其中用于分析的振動(dòng)信號(hào)由超聲波傳感器來接收。振動(dòng)法也稱為超聲波法，目前有關(guān)超聲波法的研究相對(duì)較少，頻率范圍特征還不是很明顯。超聲波法目前的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在放電源定位上，但是對(duì)于一些絕緣故障放電類型還存在判定盲區(qū)，因此需要通過其他監(jiān)測(cè)方法配合進(jìn)行。電氣法通過在測(cè)量阻抗施加電壓來獲得電氣量變化信息，根據(jù)電氣量信息診斷故障類型。脈沖放電診斷和超高頻診斷是電氣法中最為常見的兩種。但是脈沖診斷方法抗干擾能力差，容易受電磁干擾影響，并且無法定位放電源，通常在診斷前期用于判斷是否存在局部放電現(xiàn)象。

3 超高頻在線監(jiān)測(cè)與診斷方法

3.1 超高頻診斷原理

進(jìn)行GIS絕緣故障診斷的首要任務(wù)為提取待分析的現(xiàn)場信號(hào)。采用超高頻在線診斷方法時(shí)，現(xiàn)場信號(hào)由超高頻探頭接收，超高頻探頭既可以安裝在GIS內(nèi)部也可以安裝在GIS外部。超高頻探頭可以接收GIS局部故障發(fā)出的頻率為500-3000MHz的超高頻電磁波信號(hào)。接收到的電磁波信號(hào)經(jīng)過處理后可以輸出超高頻和超高頻檢波兩種信號(hào)。經(jīng)過檢波后，其中的超高頻信號(hào)可以得到一個(gè)單極性寬脈沖信號(hào)，該信號(hào)便為最終觀察信號(hào)。通過觀察信號(hào)，可以得知局放信號(hào)的大小、相位、放電次數(shù)及放電信號(hào)波形特征，根據(jù)這些信息便可對(duì)GIS內(nèi)部絕緣故障進(jìn)行具體診斷。

3.2 超高頻局部信號(hào)特征

得到的GIS絕緣故障超高頻信號(hào)的圖譜特征為：（1）尖端放電故障時(shí)，當(dāng)施加電壓達(dá)到峰值附近時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)比較大的局放脈沖，施加電壓的增高會(huì)使得頻度上升，而對(duì)放電量的影響卻不明顯；（2）懸浮電位故障時(shí)，放電量在正負(fù)半周期內(nèi)具有對(duì)稱性，施加電壓增加時(shí)，頻度增加而幅值保持不變；（3）自由微粒故障時(shí)，放電具有規(guī)律性，電場分布卻不再均勻而顯現(xiàn)出一定的負(fù)電極性；（4）絕緣子故障時(shí)，放電同樣具有對(duì)稱性，在施加電壓的幅值絕對(duì)值上升部分出現(xiàn)放電脈沖的概率比較大。

GIS絕緣故障的診斷需要充分利用局部放電信號(hào)的幅值和相位信息。因此，在判斷時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注局放信號(hào)的幅值大小及其規(guī)律性，應(yīng)該關(guān)注局放信號(hào)是不是在正負(fù)半周都存在以及是發(fā)生在上升沿還是發(fā)生在下降沿。

3.3 超高頻法的現(xiàn)場應(yīng)用

現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)，超高頻探頭一般都是安置在盆式絕緣子處，然后檢測(cè)超高頻信號(hào)，待檢測(cè)的信號(hào)為超高頻電磁波信號(hào)。為了保證監(jiān)測(cè)和診斷的精度，在利用超高頻方法時(shí)一般還加以其他方法輔助進(jìn)行，比如在檢測(cè)電信號(hào)的同時(shí)還應(yīng)同時(shí)檢測(cè)聲信號(hào)。

案例：某電站的GIS發(fā)生故障時(shí)，用PDM2000進(jìn)行了現(xiàn)場測(cè)試，其圖譜為：

根據(jù)超高頻監(jiān)測(cè)方法對(duì)故障進(jìn)行診斷分析，可以發(fā)現(xiàn)該放電現(xiàn)象具有對(duì)稱性，并且幅值基本保持不變，由圖譜特征判斷該故障可能是由于內(nèi)部零件松動(dòng)導(dǎo)致的接觸不良，后經(jīng)解體可以確定為彈墊松動(dòng)故障。

4 結(jié)論

本文對(duì)GIS絕緣故障的監(jiān)測(cè)和診斷方法進(jìn)行分析，說明了化學(xué)法、振動(dòng)法和電氣法診斷的優(yōu)缺點(diǎn)，并且重點(diǎn)研究了超高頻診斷方法，對(duì)超高頻診斷方法的實(shí)現(xiàn)原理、不同絕緣故障的信號(hào)特征以及現(xiàn)場應(yīng)用情況進(jìn)行了分析。結(jié)合實(shí)例可以得出，超高頻診斷方法可以為GIS絕緣故障的現(xiàn)場診斷提供有力支持。

參考文獻(xiàn)：

篇9

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障診斷

中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

電力設(shè)備診斷技術(shù)當(dāng)前在開展過程中，主要是實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷兩個(gè)方面的技術(shù)實(shí)施，在診斷監(jiān)測(cè)過程中，通過提取故障信號(hào)，進(jìn)一步開展檢查維修工作，或者是通過對(duì)收集到的信號(hào)進(jìn)行分析和處理，從而能夠獲取有效的狀態(tài)信息，進(jìn)一步做好故障機(jī)理分析、在線監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)信息傳遞、處理和存儲(chǔ)等工作，從而不斷的推動(dòng)我國電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的提高，促進(jìn)我國電力系統(tǒng)的良好行業(yè)，改善我國電力行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、安全發(fā)展。

1.在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1.1信號(hào)采集

電力設(shè)備在系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)運(yùn)行過程中，其在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要就是在設(shè)備運(yùn)行過程中，能夠持續(xù)的開展檢查工作，準(zhǔn)確的判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測(cè)設(shè)備在未來的運(yùn)行發(fā)展?fàn)顟B(tài)，通過設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)量能夠有效的反映設(shè)備運(yùn)行情況，獲取診斷對(duì)象的狀態(tài)信息，通過采集電力設(shè)備的電壓、電流和頻率等信號(hào)，進(jìn)一步依據(jù)所獲取的信號(hào)來開展信號(hào)采集工作。通常情況情況下，在獲取信號(hào)的過程中，有多種采樣方式，第一，一次性采樣方式，每次獲取一個(gè)足夠數(shù)據(jù)處理所需長度的信號(hào)樣本；第二，定時(shí)采樣，按照事前制定的周期進(jìn)行采樣分析；第三，在設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)生故障后對(duì)其輸出信號(hào)進(jìn)行采樣；第四，在設(shè)備故障診斷過程中，針對(duì)其有關(guān)的監(jiān)測(cè)和跟蹤信號(hào)，采取特殊的采樣方式。

不同的采樣方式目的就是為了能夠獲取電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，能夠做出準(zhǔn)確的判斷，提高設(shè)備運(yùn)行效率，對(duì)于斷路器狀態(tài)的好壞監(jiān)測(cè)能夠利用跳閘輪廓法和振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法獲得斷路器的狀態(tài)信息。

1.2數(shù)據(jù)傳送

信號(hào)處理系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)設(shè)備的距離通常情況下都比較遠(yuǎn)，在傳輸過程中很容易受到外界的干擾，那么就可能造成對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響，因此在信號(hào)傳輸過程中，需要先將信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，預(yù)處理和壓縮打包后，再利用通信路徑傳輸?shù)教幚砜刂浦行模@樣就可以將信號(hào)進(jìn)行無阻斷傳輸，保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

1.3數(shù)據(jù)處理

在數(shù)據(jù)處理過程中，當(dāng)接收中心收到通信線路傳輸來的狀態(tài)量數(shù)據(jù)包以后，就可以利用不同的數(shù)學(xué)方式來對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行很好的解析處理，在使用過程中，通過信號(hào)之間的數(shù)字化轉(zhuǎn)換能夠保證在時(shí)域中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同信號(hào)之間的相關(guān)分析搜索，進(jìn)一步對(duì)另一個(gè)信號(hào)進(jìn)行處理分析，在整個(gè)數(shù)據(jù)處理過程中，可以通過利用數(shù)字信息技術(shù)、智能控制技術(shù)等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提高了電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)效率。

2.故障診斷

2.1故障信號(hào)特征量的選取

信號(hào)處理技術(shù)就是在很多的信號(hào)中能夠準(zhǔn)確的獲取有用的信息，通過對(duì)這些信息進(jìn)行進(jìn)一步的傳輸和轉(zhuǎn)換，從而能夠提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行過程中，一種故障通常是通過若干的故障特征量來顯示的，但是一個(gè)故障特征量也可能是不同的故障原因所致，因此在故障和故障特征量兩者之間的關(guān)系并不明確，故障特征量的選取和提取是故障診斷中的難點(diǎn)問題。在對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷過程中，通常會(huì)由于故障特征量選取不當(dāng)，而造成錯(cuò)誤的故障診斷，當(dāng)然也可能是由于故障的錯(cuò)誤判斷，選錯(cuò)了故障特征量，從而使得其運(yùn)行狀態(tài)存在很大的不合理。在選取過程中，存在錯(cuò)誤診斷的原因就是由于故障特征量之間存在交叉區(qū)域，這就使得在交叉區(qū)域的故障特征量存在很大的模糊性，因此在選取故障信號(hào)特征量時(shí)，一定要選擇具有代表性的特征量。

2.2故障診斷

在故障診斷過程中，其診斷方式不是單一的，下面我簡單對(duì)常見的幾種故障診斷方式加以分析探討。

第一，利用多種傳感技術(shù)和信息融合處理技術(shù)進(jìn)行診斷。多種傳感技術(shù)就是通過多個(gè)傳感器來對(duì)同一個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行不同角度的診斷和觀察，對(duì)同一個(gè)故障采用多個(gè)故障特征量進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了多層次、多領(lǐng)域角度的特征量采集，在故障運(yùn)行過程中，可以選擇反映靈敏度較高的狀態(tài)信息量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)全面的故障診斷。

信息融合處理技術(shù)就是將傳感器獲取的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在設(shè)備故障診斷過程中，針對(duì)不同特征空間的反映進(jìn)行相互聯(lián)系，然后在信息融合處理技術(shù)實(shí)施過程中，能夠求同去異，這樣就可以提高電力設(shè)備監(jiān)測(cè)和診斷的準(zhǔn)確性，在信息融合技術(shù)實(shí)施過程中，不斷的提高診斷準(zhǔn)確率。

第二，基于特征空間矢量的診斷方式，這是一種通過對(duì)故障誤差來進(jìn)行故障特征量修正處理的方式，在故障診斷過程中，這種診斷方式具有較高的適應(yīng)能力，能夠針對(duì)不確定性和改變性的復(fù)雜對(duì)象進(jìn)行故障診斷，在診斷過程中，在每次發(fā)生故障后，選擇之前的故障征兆矢量作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，之后再選擇一個(gè)新的先驗(yàn)征兆矢量，通過對(duì)誤差進(jìn)行計(jì)算和修正后，從而獲取準(zhǔn)確的征兆矢量，提高故障診斷效率。

第三，針對(duì)電力設(shè)備固有特性和在線監(jiān)測(cè)狀態(tài)信息量中的不確定因素進(jìn)行綜合考慮，能夠按照最大隸屬度原則進(jìn)行故障分析和診斷。將信號(hào)采用模糊數(shù)學(xué)方式進(jìn)行故障診斷，對(duì)故障的隨機(jī)性和模糊性問題進(jìn)行分析，建立相應(yīng)的隨機(jī)性方程和模糊性方程，能夠以故障原因?yàn)榉匠套兞浚收险髡诪榉匠虆?shù)進(jìn)行分析探討，建立關(guān)系矩陣，做出正確的故障變量分析，提高故障診斷的準(zhǔn)確性。

在上述三種不同的故障診斷方式進(jìn)行診斷過程中，可以通過結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)，比如專家系統(tǒng)、人工智能等方法進(jìn)行診斷，通過改進(jìn)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在故障診斷中的應(yīng)用效果，能夠在建立的故障模型中進(jìn)行故障的準(zhǔn)確識(shí)別，提高故障診斷效率。

2.3故障診斷分析技術(shù)

故障診斷分析主要是對(duì)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)生故障的物理、化學(xué)過程等進(jìn)行故障因果分析，在設(shè)備運(yùn)行發(fā)生故障后，需要尋找故障特征量，對(duì)大量復(fù)制的設(shè)備狀態(tài)特征量進(jìn)行分析和整理，能夠利用基于特征空間矢量的診斷方式，從而能夠進(jìn)行模糊識(shí)別，通過尋找適合的故障特征參數(shù)，從而判斷故障種類和原因，能夠進(jìn)行很好的維修工作開展，提高設(shè)備運(yùn)行效率，降低設(shè)備運(yùn)行過程中的故障發(fā)生率。

電力設(shè)備故障診斷技術(shù)逐漸向著數(shù)字化、智能化等方向發(fā)展，在設(shè)備運(yùn)行過程中，利用局域網(wǎng)傳輸?shù)脑\斷信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息傳輸和故障診斷，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，逐漸實(shí)現(xiàn)了設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷信息的傳輸，在技術(shù)裝備上進(jìn)行很好的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷分析，從而保證信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和系統(tǒng)設(shè)備的良好運(yùn)行。

3.結(jié)束語

隨著我國電力監(jiān)測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器技術(shù)和信息技術(shù)也不斷取得發(fā)展進(jìn)步，在電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷分析過程中，通過融合傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)和信息處理技術(shù)能夠有效的提高設(shè)備監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確率，做好相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)和診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障設(shè)備的預(yù)測(cè)和準(zhǔn)確診斷，進(jìn)一步提高我國電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

參考文獻(xiàn)：

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篇10

如在電控燃油噴射技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用三元催化器，就可以獲得更高凈化率的排放控制。但是為了能最有效地使用三元催化器，必須精確地控制空燃比，使它始終接近理論空燃比。因此，在排氣管上增加一個(gè)氧傳感器，經(jīng)常性地檢測(cè)排氣的質(zhì)量，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳給ECU。ECU根據(jù)氧傳感器提供的信號(hào)，不斷檢測(cè)和調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器的噴油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)在多數(shù)情況下都工作在理論空燃比附近，實(shí)現(xiàn)了噴油的閉環(huán)控制，也有效地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)性能及整車的經(jīng)濟(jì)性。可以說，氧傳感器起著至關(guān)重要的

作用。

一、氧傳感器概述

氧傳感器是排氣氧傳感器EGO（Exhaust Oxygen Sensor）的簡稱，其功能是通過檢測(cè)排氣中氧離子的含量來獲得混合氣的空燃比信號(hào)，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸入ECU。ECU根據(jù)（入）控制在0.98～1.02之間的范圍內(nèi)，使發(fā)動(dòng)機(jī)得到最佳濃度的混合氣，從而達(dá)到降低有害氣體排放量和節(jié)約燃油之目的。

自1976年德國博世公司率先在瑞典沃爾沃（VOLVO）轎車上裝用氧傳感器之后，通用、福特、豐田、日產(chǎn)等汽車公司相繼完成了氧傳感器的開發(fā)與應(yīng)用工作。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)采用的氧傳感器分為氧化鋯（Zr02）式和氧化鈦（Ti02）式兩種類型。氧化鋯式氧傳感器又分為加熱型和非加熱型兩種，氧化鈦式一般都為加熱型傳感器。在實(shí)際的維修作業(yè)中，通常將氧傳感器分為1線、2線、3線及4線四種類型，主要由鋼質(zhì)殼體、鋯管（或二氧化鈦傳感器元件）、加熱元件、電極引線、防水護(hù)套和線束插頭等組成。其中1線和2線沒有加熱元件，只有3線和4線才有。加熱元件是受電控單元ECU控制的，它的作用是當(dāng)空氣進(jìn)氣量?。ㄅ艢鉁囟鹊停┑臅r(shí)候，ECU控制加熱元件通電加熱氧傳感器，使其工作在正常的工作溫度，從而能夠精確地檢測(cè)排氣中氧離子濃度的變化。

氧傳感器安裝在汽車的排氣管上，頭部裝進(jìn)排氣管內(nèi)，尾部暴露在空氣中?？諝饪梢詮奈膊苛魅雮鞲衅鲀?nèi)部（氧化鋯式），傳感器外部跟廢氣直接接觸，這樣當(dāng)氧離子在鋯管中擴(kuò)散時(shí)，鋯管內(nèi)外表面之間的電位差將隨可燃混合氣濃度變化而變化，即鋯管相當(dāng)于一個(gè)氧濃差電池，傳感器的信號(hào)源相當(dāng)于一個(gè)可變電源。當(dāng)可燃混合氣濃度低時(shí)，排氣中氧離子含量多，因此傳感器內(nèi)、外氧離子濃度沒有多大差別，兩個(gè)鉑電極間的電位差較低，約為0.1V；相反，如果可燃混合氣濃度高，排氣中的氧離子含量很少，傳感器內(nèi)、外氧離子濃度差別很大，兩個(gè)鉑電極間的電位差也大，約為0.9V。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)來自氧傳感器的電動(dòng)勢(shì)信號(hào)判別可燃混合氣的濃度，并相應(yīng)地修正噴油時(shí)間，控制噴油量，使混合氣濃度接近理論空燃比。通過閉環(huán)控制，再利用三元催化器，從而可以最大限度地減少尾氣排放，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能處于最佳狀態(tài)，提高燃燒效率，使汽車更節(jié)能、更環(huán)保。

二、氧傳感器故障診斷與檢測(cè)實(shí)例

1.案例一

（1）故障現(xiàn)象。一輛捷達(dá)GTX電噴發(fā)動(dòng)機(jī)轎車，在使用過程中出現(xiàn)排氣管冒黑煙、油耗高、怠速不穩(wěn)等故障。

（2）故障排除過程。用專用儀器VAG1552檢查發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)，顯示空氣流量計(jì)有故障，但測(cè)量空氣流量計(jì)的線路及電阻都正常，進(jìn)一步檢查“08讀取測(cè)量數(shù)據(jù)塊”中的顯示組033的第二區(qū)，檢查氧傳感器的電壓值在0.1～0.2V之間變動(dòng)（正常情況應(yīng)該在0.1～0.9V間變動(dòng)）電壓變動(dòng)范圍很小說明氧傳感器未起作用。拆卸后發(fā)現(xiàn)氧傳感器頂尖部位的顏色為棕色。

（3）故障原因分析。這種現(xiàn)象是氧傳感器中毒，經(jīng)常使用含鉛汽油的汽車更容易出現(xiàn)這種情況，所以即使更換了新的氧傳感器，汽車行駛幾千公里后還需要再次更換氧傳感器。根本原因是：由于過高的排氣溫度，使鉛侵入氧傳感器內(nèi)部，阻礙了氧離子的擴(kuò)散，使氧傳感器失效，失效后的氧傳感器不能把真實(shí)的混合氣濃度信號(hào)傳給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，造成噴油量不準(zhǔn)確，就會(huì)導(dǎo)致上述故障現(xiàn)象。

2.案例二

（1）故障現(xiàn)象。一輛寶來1.6AWB的發(fā)動(dòng)機(jī)在無負(fù)荷踩下加速踏板時(shí)無反應(yīng)，車主稱因加速無力更換了三元催化轉(zhuǎn)換器。

（2）故障排除過程。以VAG1552進(jìn)行故障檢查發(fā)現(xiàn)，故障代碼18030油門踏板1-G79（1號(hào)油門踏板傳感器）信號(hào)過低、18041油門踏板傳感器2-G185（2號(hào)油門踏板傳感器）不可靠信號(hào)、17510氧傳感器加熱線路對(duì)正極短路和17511氧傳感器加熱電路功率太低。由于是加速問題，先檢查油門踏板傳感器，以儀器進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)流08-062檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，踩下油門踏板時(shí)1～4區(qū)都沒任何反應(yīng)，又根據(jù)線路圖進(jìn)行油門踏板傳感器1-G79和2-G285的元件和線路檢測(cè)，并沒有發(fā)現(xiàn)問題，此時(shí)，判斷故障可能在氧傳感器上。

拔下氧傳器的4線插頭，根據(jù)線路圖顯示，氧傳感器上1號(hào)線是來自燃油繼電器的87號(hào)的電源線，2號(hào)線是氧傳感器加熱電阻到ECU121／4的接地回路。用萬用表量取氧傳感器1和2號(hào)的電阻為無窮大，可以判斷氧傳感器的加熱電阻已斷路，必須更換氧傳感器。在拔下氧傳感器的情況下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，不能加速的故障依然存在，為了盡可能把故障一次排除，又對(duì)加熱線路進(jìn)行了仔細(xì)檢查。量取傳感器1號(hào)線，來自87的電源線與車輛接地有12V電壓，但與2號(hào)線跨接時(shí)并沒有電壓值，再進(jìn)行氧傳感器2號(hào)線與ECU（220）的T121／4號(hào)線線路檢查，測(cè)到電阻為0.5Ω連接線路正常，現(xiàn)可判斷除氧傳感器故障外，發(fā)動(dòng)機(jī)電腦也出現(xiàn)故障，不能正常給氧傳感器接地，因此對(duì)ECU和氧傳感器進(jìn)行了更換，故障排除。

（3）故障原因分析。三元催化轉(zhuǎn)換器堵塞后，維修人員更換了三元催化轉(zhuǎn)換器，而拆卸氧傳感器時(shí)，氧傳感器的線束與傳感器沒有一起轉(zhuǎn)（拆卸時(shí)只旋轉(zhuǎn)傳感器外體，并沒有注意需要與連接線一起轉(zhuǎn)動(dòng)），氧傳感器外殼用于固定線束的固定環(huán)已松動(dòng)，傳感器加熱電阻的連接線束被人為損壞造成傳感器內(nèi)短路，但并未被當(dāng)時(shí)的維修人員發(fā)現(xiàn)。而更換三元催化轉(zhuǎn)換器時(shí)裝回了已損壞的氧傳感器，由于線路短路使ECU的線路板在傳感器回路處嚴(yán)重?fù)p壞（形成短路情況時(shí)已使熔絲熔斷，因發(fā)現(xiàn)S243／10A熔絲已被更換成25A），而剛好ECU損壞的線路板處焊接位置與油門踏板傳感器的回路線路焊接位置很接近，使油門踏板回路導(dǎo)線也嚴(yán)重?zé)龤В瑪?shù)據(jù)檢測(cè)不連通，以致檢測(cè)故障時(shí)誤認(rèn)為是油門故障，而真正原因是氧傳感器線路故障。

三、結(jié)束語