導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇故障檢測(cè)與診斷，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

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斐刹灰粯拥挠绊憽３酥?，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(kù)，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(kù)、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(kù)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(kù)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(kù)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(zhǎng)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(zhǎng)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)：

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中圖分類號(hào)：TP399文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 24-0000-03

Fault Detection and Diagnosis of Networked Control System

Zhuo Min

(Zhenjiang Electrical and Mechanical Branch of Jiangsu Union Technical Institute,Zhenjiang212016,China)

Abstract:A great deal of attention has been focused on a class of networked control systems (NCS) wherein the control loops are closed through communication networks.This family of systems is an integration of plants, sensors,controllers,actuators and communication networks of certain local field.In this paper,based on the condition of data packet dropout,firstly,a modeling approach of the system is presented,and the fault observer is modeled as a stochastic switching discrete-time linear system with delay.When a fault occurs,the observer residual can change rapidly and detect the occurrence of the fault.Finally,an illustrative example shows the effectiveness of the proposed method.

Keywords:Data packet dropout;Networked control system (NCS);Fault detection;Observer;Residual

與傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制系統(tǒng)相比，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有可實(shí)現(xiàn)資源共享、遠(yuǎn)程控制，具有較高的診斷能力和交互性好、增加系統(tǒng)柔性和可靠性、安裝維護(hù)方便、減少系統(tǒng)的布線等優(yōu)點(diǎn)。但由于網(wǎng)絡(luò)的介入，使得傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)面臨著新的挑戰(zhàn)，如網(wǎng)絡(luò)傳輸誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)包丟失、時(shí)鐘異步等，因此在利用網(wǎng)絡(luò)作為信息的傳輸通道時(shí)，數(shù)據(jù)包丟失和時(shí)延等故障檢測(cè)問題受到了廣泛的關(guān)注[1-3]。

在故障診斷與容錯(cuò)控制方面，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)控制系統(tǒng)有所不同。在數(shù)據(jù)傳輸中存在信息碰撞和網(wǎng)絡(luò)帶寬限制等問題，使得延遲和丟包問題在信息傳輸中發(fā)生，以致網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)控制變的復(fù)雜[4]。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)控制是具有現(xiàn)實(shí)和理論意義的研究課題，關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈和國(guó)防安全的戰(zhàn)略性需求，也是提升國(guó)家工業(yè)基礎(chǔ)水平、綜合實(shí)力和自主創(chuàng)新能力的重要舉措[5]。

NCS的數(shù)據(jù)包丟失和時(shí)延是NCS中的重要研究課題。鑒于此，文獻(xiàn)[6]針對(duì)一類具有數(shù)據(jù)包丟失和時(shí)延的NCS設(shè)計(jì)了保證閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的控制器?？紤]到NCS中同時(shí)存在數(shù)據(jù)包丟失和時(shí)延的情況，以建立NCS模型來構(gòu)建故障檢測(cè)器；最后通過數(shù)據(jù)仿真驗(yàn)證了本文所描述問題的可行性。

一、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)NCS(Networked Control Systems)，即將控制系統(tǒng)中至少一個(gè)或多個(gè)回路經(jīng)過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的控制[7]。

如圖1所示的，網(wǎng)絡(luò)只存在于控制器和執(zhí)行器之間[8]，所以系統(tǒng)只具有控制時(shí)延 ，為上界已知的時(shí)變時(shí)延。假定NCS的被控對(duì)象模型為

(1)

其中， 是狀態(tài)向量； 是輸出向量； 是輸入向量； 是故障向量，正常情況下 是非零向量； ， ， 是適維常系數(shù)矩陣。

圖1 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

Fig.1 Networked control systems

在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，通訊網(wǎng)絡(luò)并非是一個(gè)非常可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道，會(huì)產(chǎn)生傳輸錯(cuò)誤、網(wǎng)絡(luò)堵塞、節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)送權(quán)失敗、連接中斷和時(shí)序錯(cuò)亂等現(xiàn)象。雖然多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議具有多次重發(fā)送數(shù)據(jù)機(jī)制，由于此機(jī)制受到時(shí)間的限制，所以在超過了設(shè)定的時(shí)間范圍時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失。

正常情況下，實(shí)時(shí)反饋控制系統(tǒng)能夠接受一定數(shù)量的數(shù)據(jù)包丟失。但是對(duì)數(shù)據(jù)包丟失尋求正確的解決方法的研究以及對(duì)在數(shù)據(jù)包丟失時(shí)系統(tǒng)是否穩(wěn)定的探索是很有價(jià)值的。

二、狀態(tài)預(yù)測(cè)器的設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的狀態(tài)可以直接反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，所以在NCS系統(tǒng)中基于狀態(tài)估計(jì)的故障診斷與容錯(cuò)控制方法顯得特別突出。此方法可以歸納為以下兩種：一種基于觀測(cè)器的方法，另一種基于濾波器的方法。本文的研究是基于預(yù)測(cè)器的方法。

不考慮噪聲等外部擾動(dòng)時(shí)，被控對(duì)象的離散模型可以表示為：

(2)

令 = ，表示不確定時(shí)延 引起的不確定項(xiàng)。式(2)寫為：

(3)

假設(shè) 非奇異和( ， )能觀測(cè)，被控對(duì)象的狀態(tài)觀測(cè)器就可以采用下列模型：

(4)

由于系統(tǒng)存在網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延[0， ]， 時(shí)刻傳輸?shù)接^測(cè)器的信號(hào)為：

。 (5)

由式(3)可得

(6)

由式(5)和(6)，得到觀測(cè)方程為

(7)

定義估計(jì)誤差

(8)

則估計(jì)誤差方程為

(9)

由于 和 均已知，則式(9)可以表示為

(10)

其中，

由于 由不確定時(shí)延 引起，因此誤差方程含有不確定項(xiàng) ，且 有界。

三、存在數(shù)據(jù)丟包的故障檢測(cè)

數(shù)據(jù)包丟失能夠影響到閉環(huán)NCS狀態(tài)矩陣的結(jié)構(gòu)和NCS的控制性能，特別是其穩(wěn)定性。因此，關(guān)于在NCS中數(shù)據(jù)包丟失對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響成為關(guān)注的熱點(diǎn)。

在NCS中，一是由于通信機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制造成的數(shù)據(jù)包，另一種是為達(dá)到某種目的而采取的主動(dòng)丟包。本文是基于前者提出的故障檢測(cè)方法。

當(dāng)在傳感器與控制器之間發(fā)生數(shù)據(jù)包丟失時(shí)，NCS結(jié)構(gòu)可以用圖2表示

圖2 具有數(shù)據(jù)包丟失和時(shí)延的NCS

Fig.2 NCS with network-induced delay and packet dropout

圖2中隨機(jī)變量 表示第 個(gè)周期是否有傳感器數(shù)據(jù)到達(dá)控制器，即

是獨(dú)立的Bemoulli隨機(jī)變量。在傳感器與控制器之間，由于數(shù)據(jù)時(shí)延能夠被看作在本周期未接收到有效數(shù)據(jù)，便可判斷發(fā)生了數(shù)據(jù)包丟失。

若原系統(tǒng)的控制率為 ，則由式(2)可得

(11)

假設(shè)事件1和事件2發(fā)生的概率分別為 和 ，亦即

(12)

事件1 時(shí)刻傳感器數(shù)據(jù)沒有到達(dá)控制器端，在控制器端建立觀測(cè)器

(13)

定義觀測(cè)器狀態(tài)估計(jì)誤差 ，無故障時(shí)，其狀態(tài)估計(jì)誤差方程為

(14)

對(duì)于式(14)，引入增廣向量 ，可得

(15)

式(15)中含有 的兩個(gè)滯后項(xiàng)，引入 ，可得

(16)

事件2 時(shí)刻控制器收到來自傳感器的數(shù)據(jù)，建立觀測(cè)器

(17)

則無故障時(shí)，觀測(cè)器狀態(tài)估計(jì)誤差方程為

(18)

按照事件1中同樣的方法，可得

(19)

有式(12)，(16)和(19)，可得如下的隨機(jī)切換系統(tǒng)

(20)

其中，

， ，

四、故障檢測(cè)設(shè)計(jì)

定理1：基于如下的觀測(cè)器，殘差系統(tǒng)（10）漸進(jìn)穩(wěn)定，

其中 ， ， 定義省略。 為卡爾曼濾波增益，誤差協(xié)方差矩陣為 ，且

。

下面，我們將通過數(shù)值例子說明所得到結(jié)果的有效性。

五、數(shù)字示例和仿真結(jié)果

本文通過第2和3部分對(duì)狀態(tài)觀測(cè)器和存在數(shù)據(jù)丟包的故障檢測(cè)進(jìn)行了研究和描述，我們假定以下系統(tǒng)

(21)

其中 ， ， ， 。假設(shè)Markov鏈的轉(zhuǎn)移概率矩陣已知為 ，干擾信號(hào) 為任意的隨機(jī)數(shù)。使用Matlab仿真工具，可得如下結(jié)果。圖3顯示為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的狀態(tài)響應(yīng)。

圖3 系統(tǒng)狀態(tài)響應(yīng)

Fig.3 State response of system

圖4 傳感器故障時(shí)的仿真結(jié)果

Fig.4 Simulation result with sensor fault.

注：1-系統(tǒng)的實(shí)際輸出；2-觀察期輸出；3-殘余量

Note：1system actual；2observer output；3residual

當(dāng)傳感器故障發(fā)生在8.8秒時(shí)，系統(tǒng)的實(shí)際輸出、觀測(cè)器輸出和殘余量如圖4所示。從中我們可以觀察到，殘差量在8.8秒迅速增加，并且無延遲，表明了該傳感器在此時(shí)出現(xiàn)了故障。

六、結(jié)論與展望

本文針對(duì)長(zhǎng)時(shí)延的NCS，假定傳感器和控制器之間存在數(shù)據(jù)包丟失，執(zhí)行器與控制器之間存在時(shí)變控制時(shí)延等現(xiàn)象。針對(duì)此類NCS，本課題研究了有無故障兩種情況下可能出現(xiàn)的結(jié)果，并且設(shè)計(jì)了故障觀測(cè)器。

本文概述了近年來常用的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)基于模型的故障診斷方法，建立恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，將數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化為對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的若干影響因素，并將一般的故障診斷與容錯(cuò)控制方法與理論推廣應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中來。

對(duì)一般的控制系統(tǒng)來說，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)控制并不完善。首先多數(shù)的研究主要針對(duì)某一特定性能的設(shè)計(jì)，缺少對(duì)系統(tǒng)整體與總體性能的研究；其次現(xiàn)有模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯具有嚴(yán)重的依賴性，而且在非線性系統(tǒng)中難以實(shí)現(xiàn)。NCS的故障診斷與容錯(cuò)控制方法有很多，本文僅總結(jié)和歸納了一部分。

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篇3

高壓開關(guān)柜是配網(wǎng)的重要設(shè)施，對(duì)電網(wǎng)安全可靠的運(yùn)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(dòng)化的普及，高壓開關(guān)柜的安全運(yùn)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(cè)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(cè)的主要信號(hào)。

1.檢測(cè)方法

1.1 超聲波檢測(cè)

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(shí)，放電點(diǎn)周圍的電場(chǎng)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(diǎn)周圍介質(zhì)的振動(dòng)，從而產(chǎn)生聲波信號(hào)。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(chǎng)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(dòng)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(shí)際中各種因素的影響會(huì)使這個(gè)比例不確定，但從統(tǒng)計(jì)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(shí)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(shí)，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(hào)聲壓的變化代表局部放電所釋放能量的變化，通過測(cè)量超聲波信號(hào)的聲壓，就可以推測(cè)出放電的強(qiáng)弱。

1.2 TEV檢測(cè)

當(dāng)高壓電氣設(shè)備發(fā)生局部放電時(shí)，放電電量先聚集在與放電點(diǎn)相鄰的接地金屬部分，形成電流脈沖并向各個(gè)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?。?duì)于內(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(cè)到放電信號(hào)。但實(shí)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(hào)因此傳輸?shù)皆O(shè)備外層而被檢測(cè)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(shí)產(chǎn)生一個(gè)暫態(tài)電壓，這個(gè)電壓脈沖稱為暫態(tài)對(duì)地電壓（TransientEarthVoltage，TEV）。

TEV的檢測(cè)原理見圖1，高壓電氣設(shè)備的對(duì)地絕緣部分發(fā)生局部放電時(shí)，導(dǎo)電系統(tǒng)對(duì)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(kù)侖，放電持續(xù)時(shí)間一般只有幾納秒。因?yàn)殡娏康扔陔娏鞒艘詴r(shí)間，一次放電1000pC，持續(xù)10ns，就產(chǎn)生100mA的電流。對(duì)于持續(xù)時(shí)間那么短的放電脈沖，被測(cè)設(shè)備就不能看作是個(gè)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(shí)，可以將地看成一個(gè)金屬板，縫隙所處的位置看成另一個(gè)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(shí)，電磁波從放電點(diǎn)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(zhǎng)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(duì)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?，最終從開口、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(cè)到放電信號(hào)。

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

2.開關(guān)柜絕緣性能故障檢測(cè)診斷系統(tǒng)

這一系統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)在原理上是一種比較性的檢測(cè)技術(shù)。某個(gè)開關(guān)柜上的檢測(cè)結(jié)果應(yīng)與其以前的檢測(cè)數(shù)據(jù)或其它同類型的開關(guān)柜所檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果檢測(cè)數(shù)據(jù)大于其它同型號(hào)開關(guān)柜或以前的結(jié)果，說明該開關(guān)柜存在放電活動(dòng)，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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，才能根據(jù)技術(shù)檢測(cè)結(jié)果分析設(shè)備絕緣材料還能維持運(yùn)行的時(shí)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(dòng)對(duì)設(shè)備的影響。整個(gè)系統(tǒng)可分成3個(gè)子系統(tǒng)：

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

（2）信號(hào)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(chǎng)。

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

3.檢測(cè)數(shù)值的動(dòng)態(tài)判據(jù)

3.1統(tǒng)計(jì)分析與趨勢(shì)分析

統(tǒng)計(jì)分析法是在同一開關(guān)室內(nèi)開關(guān)柜局部放電檢測(cè)時(shí)，對(duì)相關(guān)條件下的TEV檢測(cè)數(shù)值和超聲波檢測(cè)數(shù)值進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，從而得出初步判斷依據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)影響局部放電測(cè)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(yùn)動(dòng)、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(cè)結(jié)果的誤判，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)必須加以考慮。

趨勢(shì)分析是對(duì)同一開關(guān)柜不同時(shí)間的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，按月、季、年從統(tǒng)計(jì)分析中得出開關(guān)柜局部放電的趨勢(shì)。在分析過程中，還應(yīng)分析影響局部放電的細(xì)微波動(dòng)對(duì)TEV檢測(cè)數(shù)值和超聲波檢測(cè)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(dòng)、干擾波動(dòng)、時(shí)間變化等。

3.2 動(dòng)態(tài)判斷依據(jù)

結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析、趨勢(shì)分析和初步判斷依據(jù)，可以對(duì)開關(guān)柜局部放電進(jìn)行動(dòng)態(tài)的判斷分析，具體步驟如下：

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

（2）統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)當(dāng)?shù)厮蠳面開關(guān)柜局部放電情況進(jìn)行普測(cè)，取其中檢測(cè)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(shì)分析。在一段時(shí)間間隔（一個(gè)月、一個(gè)季度或一年），再次對(duì)所有N面開關(guān)柜進(jìn)行普測(cè)，取其中檢測(cè)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(duì)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(yùn)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(yùn)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(duì)局部放電都有影響，因此，在確定判斷值時(shí)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(zhǎng)時(shí)間的比較，建立起本地區(qū)開關(guān)柜檢測(cè)的數(shù)據(jù)庫(kù)，最終確定一個(gè)作為指導(dǎo)性的判斷數(shù)值。

綜上所述，動(dòng)態(tài)判據(jù)診斷是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行縱向和橫向的對(duì)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(cè)定位技術(shù)，改變了電氣設(shè)備傳統(tǒng)的局部放電測(cè)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(shí)用、有效的檢測(cè)技術(shù)。檢測(cè)裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）裝置的投入使用不改變和影響電力設(shè)備的正常運(yùn)行。

（2）能自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理。

（3）具有自檢和報(bào)警功能。

篇4

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(zhǎng)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。

篇5

一、自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷的常用方法

（1）直接方法指的是在空調(diào)系統(tǒng)中，將各個(gè)輸入與輸出的參數(shù)作為故障檢測(cè)的癥狀，將這些癥狀輸入到分類器中，根據(jù)事先制定好的分類策略進(jìn)行詳細(xì)分類，以此實(shí)現(xiàn)正確的故障分類，然后再給出故障診斷結(jié)果。直接方法在實(shí)際應(yīng)用中主要是利用分類器的設(shè)計(jì)，常用的分類方法包括專家規(guī)則、貝葉斯分類法、故障樹與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，這些分類方法都為設(shè)備自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷提供了極大的便利，確保了診斷數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤。（2）間接方法指的是利用系統(tǒng)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)的方式，這種方式在施行過程中必須先建立正常的系統(tǒng)運(yùn)行條件，同時(shí)更需要對(duì)已知故障條件進(jìn)行系統(tǒng)建模，利用這些標(biāo)準(zhǔn)化的模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)預(yù)測(cè)，通過將預(yù)測(cè)得出的實(shí)際參數(shù)與測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，利用比較后得出的偏差作為分類器的輸入?yún)?shù)，以此實(shí)現(xiàn)故障分類。其中的分類方法與直接方法相同，其中建立模型的方法包括回歸法。模糊邏輯法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法與物理原理法等。在建立模型的過程中需要對(duì)模型的誤差大小與準(zhǔn)確性有一個(gè)明確的控制，以此提高故障診斷與檢測(cè)的可靠性。

二、自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷在暖通空調(diào)中的應(yīng)用

通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行探究，結(jié)合我國(guó)自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷實(shí)際應(yīng)用于暖通空調(diào)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，有效對(duì)自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷在暖通空調(diào)中的發(fā)展原因及應(yīng)用情況進(jìn)行評(píng)述。早期的自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷往往只是通過一些手提式的診斷器進(jìn)行設(shè)備檢測(cè)，維修人員在實(shí)際工作中利用這些維修設(shè)備對(duì)空調(diào)進(jìn)行故障檢查與問題診斷，這種工具的優(yōu)點(diǎn)是可以通過一臺(tái)儀器實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)與故障診斷，在儀器中還可以配置精度較高的傳感器進(jìn)行輔助檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)高效化的暖通空調(diào)設(shè)備故障診斷[2]。但是，利用檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)與診斷的過程中，往往不能實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)與診斷，檢測(cè)出來的數(shù)據(jù)結(jié)果并不能反映出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征，這些數(shù)據(jù)資料只是檢測(cè)設(shè)備中的靜態(tài)檢測(cè)結(jié)果，還需要經(jīng)過一系列的處理以后才能發(fā)揮出實(shí)際效用。

近年來，大多數(shù)檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)廠家，在設(shè)備的安全性與實(shí)用性上進(jìn)行了相應(yīng)的改善與創(chuàng)新，在檢測(cè)產(chǎn)品中加入了一些保護(hù)系統(tǒng)與故障診斷系統(tǒng)。保護(hù)系統(tǒng)是通過設(shè)備的啟停操作來實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)。這種方法可以有效提高制冷系統(tǒng)的使用壽命，確保操作人員的安全，但是這種去安全系統(tǒng)只能對(duì)一些故障情況較為嚴(yán)重的設(shè)備進(jìn)行故障診斷，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與特性惡化情況卻無法起到有效的監(jiān)測(cè)作用，致使設(shè)備在出現(xiàn)問題以后無法得到及時(shí)的維修，導(dǎo)致能源被大量損耗。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與社會(huì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的完善，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)暖通空調(diào)自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷的需求將會(huì)變得越來越大，將來一定會(huì)出現(xiàn)更加完善的故障檢測(cè)與診斷產(chǎn)品，這些產(chǎn)品將為我國(guó)空調(diào)設(shè)備發(fā)展指明一條新的方向。

三、自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷在暖通空調(diào)中的發(fā)展方向

（1）加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性研究。自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷在今后的實(shí)際發(fā)展過程中需要加強(qiáng)自身的經(jīng)濟(jì)效益，讓人們能夠更加直觀的認(rèn)識(shí)到自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)帶給人們的便捷與保障。吸引更多的人來研究如何將自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)更好地與暖通空調(diào)技術(shù)相結(jié)合。同時(shí)，在設(shè)計(jì)與研發(fā)的過程中，需要不斷降低自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)的投資費(fèi)用，在提出診斷與檢測(cè)方法時(shí)，需要盡可能的利用暖通空調(diào)系統(tǒng)本身的元器件，避免過多對(duì)自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)進(jìn)行篡改。（2）加強(qiáng)可靠性研究。自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，往往會(huì)受到外界因素的干擾，進(jìn)而出現(xiàn)一系列不可預(yù)見的問題狀況，因此，提高自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，是設(shè)備改善與創(chuàng)新過程中尤為重要的問題。通過加強(qiáng)自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)的可靠性，可以極大地減少設(shè)備的錯(cuò)誤警報(bào)，減少警報(bào)噪聲對(duì)用戶的干擾，避免操作者關(guān)掉自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)，為暖通空調(diào)安全穩(wěn)定的運(yùn)行提供了有效保障。（3）加強(qiáng)理論研究。暖通空調(diào)是一整套較為復(fù)雜的服務(wù)性制冷設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中往往極易受到外界因素的干擾，自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用于暖通空調(diào)中時(shí)，應(yīng)使用更為簡(jiǎn)單、易于理解、適用面廣的故障診斷方法，這樣才能更好的維持暖通空調(diào)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，加強(qiáng)理論知識(shí)的研究證實(shí)滿足這一要求的必要性保障，通過加強(qiáng)對(duì)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)故障診斷方法的研究，可以切實(shí)有效地為暖通空調(diào)今后的運(yùn)轉(zhuǎn)提供理論知識(shí)保障。

結(jié)語：綜上所述，通過研發(fā)人員的不斷努力，未來的自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷設(shè)備與暖通空調(diào)系統(tǒng)一定會(huì)呈現(xiàn)出更加合理、高效的融合發(fā)展趨勢(shì)，為我國(guó)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供有力的保障。

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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(jì)時(shí)應(yīng)用到了多個(gè)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(yùn)行時(shí)，各種設(shè)備的參數(shù)相互配合，共同完成對(duì)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(shí)各種故障的相互影響，也會(huì)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(huì)影響其他設(shè)備的運(yùn)行，從而影響整個(gè)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(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)故障的連鎖反應(yīng)，影響其他設(shè)備正常運(yùn)行，這樣也會(huì)造成故障檢測(cè)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(huì)給系統(tǒng)管理者的故障檢測(cè)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(cè)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(yùn)行。

二、常用的故障檢測(cè)和診斷方法

（一）通過案例進(jìn)行故障檢測(cè)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(shí)要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理。在故障發(fā)生時(shí)，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(shí)庫(kù)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(cè)和診斷工作。暖通空調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)包括很多故障案例，檢測(cè)者可以通過檢索找到自己需要的內(nèi)容，但是由于實(shí)際上的故障可能會(huì)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(huì)有一定的差異，因此不能夠?qū)收蠙z測(cè)的結(jié)果立即確定，因此造成了故障診斷不迅速，這個(gè)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(shí)都會(huì)表現(xiàn)出不同的征兆，如硬件故障則會(huì)使機(jī)械停止運(yùn)行或發(fā)生一定的聲音提示等;有經(jīng)驗(yàn)的診斷者就會(huì)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(shí)，也會(huì)有一定的數(shù)據(jù)紊亂的提示，這也能作為故障檢測(cè)的評(píng)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(cè)與診斷，但模糊的信息有時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的偏差，因此也會(huì)造成錯(cuò)誤推理，因此要綜合實(shí)踐進(jìn)行分析，從而使故障檢測(cè)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(huì)因運(yùn)行目的不同而造成的故障不同，在系統(tǒng)故障設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用計(jì)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(shí)，根據(jù)故障結(jié)果進(jìn)行分類，在每個(gè)系列中各自按照相應(yīng)的故障原因，對(duì)每一個(gè)故障進(jìn)行相應(yīng)的編號(hào)處理。在暖通空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，將根據(jù)每一個(gè)編號(hào)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(kù)中對(duì)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(duì)故障做出診斷，但當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)較大時(shí)，故障模型也會(huì)相應(yīng)復(fù)雜，因此給系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yùn)行時(shí)可能會(huì)同時(shí)引起多個(gè)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(shí)現(xiàn)部分故障的檢測(cè)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(jì)中，并對(duì)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(shí)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(gè)故障在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中都能夠有顯示，最終實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)和診斷的功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程中不需要建立物理模型，而且對(duì)非線性的問題有著較大的優(yōu)勢(shì)，因此被應(yīng)用于故障檢測(cè)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(duì)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(dòng)化診斷的一種方式，主要利用傳感器實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)行時(shí)各個(gè)參數(shù)的變化，以達(dá)到正常運(yùn)行的目的。暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)利用到傳感器，可以實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)檢測(cè)，提高了檢測(cè)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(duì)系統(tǒng)的全面檢測(cè)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(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的故障會(huì)對(duì)整個(gè)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(cè)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(cè)和診斷方式應(yīng)運(yùn)而生，讓故障維修更加簡(jiǎn)單，也促進(jìn)了整個(gè)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

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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(chǎng)。當(dāng)含有烏鐵金屬的車體進(jìn)入線圈磁場(chǎng)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(chǎng)方向相反的新磁場(chǎng)，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(kù)安全管理

（1）及時(shí)升級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)備份策略，定期備份數(shù)據(jù)庫(kù)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)

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中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568（2013）20-0102-03

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車逐漸進(jìn)入尋常百姓家，這給汽車維修行業(yè)帶來了機(jī)遇，也使得汽修專業(yè)在近幾年成為了各大院校的熱門專業(yè)?！镀嚬收蠙z測(cè)與診斷》是汽修專業(yè)必修的一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課，也是汽修專業(yè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)課程之一。受傳統(tǒng)教育觀念的影響，《汽車故障檢測(cè)與診斷》課程教學(xué)仍存在較多問題。例如，在教學(xué)體系上，仍存在重理論輕實(shí)踐的傾向；在教學(xué)方法上，仍是灌輸式教學(xué)，忽視了學(xué)生獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)，忽視了學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)造和開拓能力的培養(yǎng)。因此，這種教學(xué)模式急需進(jìn)行改革。

一、《汽車故障檢測(cè)與診斷》采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的適應(yīng)性與優(yōu)點(diǎn)

1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的含義?！叭蝿?wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論上的教學(xué)方法，教師將學(xué)生所要學(xué)習(xí)的新知識(shí)點(diǎn)隱含在一個(gè)或多個(gè)“任務(wù)”當(dāng)中，通過創(chuàng)建真實(shí)的教學(xué)情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在完成“任務(wù)”的過程中掌握知識(shí)和技能。

2.采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的適應(yīng)性。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法最根本的特點(diǎn)就是“以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”，這就很適合實(shí)踐性較強(qiáng)的汽車類課程，如《汽車故障檢測(cè)與診斷》課程的教學(xué)。它是一門理論與實(shí)踐結(jié)合性很強(qiáng)、極富創(chuàng)造性的課程，不僅需要學(xué)生牢固掌握以往各個(gè)教學(xué)模塊的知識(shí)，還要求能將知識(shí)融會(huì)貫通，通過故障現(xiàn)象分析原因，并逐步排除故障。

3.《汽車故障檢測(cè)與診斷》采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)。在以前的《汽車故障檢測(cè)與診斷》教學(xué)中，由于分析故障原因需要大量分散的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生可能短時(shí)間內(nèi)無法想起而導(dǎo)致聽不懂，教學(xué)效果不理想。如果改用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)學(xué)法，每節(jié)課教師都會(huì)布置一個(gè)任務(wù)，通過某個(gè)故障現(xiàn)象，讓學(xué)生自己分析。在分析過程中，學(xué)生可能會(huì)遇到很多問題，有的可以通過翻閱教材解決，有的可以通過學(xué)生的交流探討解決，有的可能需要教師的點(diǎn)撥才能解決。不管解決過程如何復(fù)雜，學(xué)生都由過去被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在主動(dòng)尋求知識(shí)。同時(shí)，學(xué)生在完成“任務(wù)”的過程中能不斷獲得成就感，從而增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自信心，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和興趣。

二、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在《汽車故障檢測(cè)與診斷》課程中的實(shí)施

1.根據(jù)教學(xué)內(nèi)容合理設(shè)計(jì)任務(wù)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法首先就是任務(wù)的設(shè)計(jì)，能否結(jié)合教學(xué)內(nèi)容合理設(shè)計(jì)任務(wù)決定了該教學(xué)模式的成敗。以筆者講授的《汽車故障檢測(cè)與診斷》課程中機(jī)油消耗過多為例，設(shè)置如下故障現(xiàn)象：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)油消耗量超過正常值，或排氣冒藍(lán)煙，氣缸內(nèi)積碳增多。作為汽車檢測(cè)維修專業(yè)的學(xué)生，不難知道故障可能出現(xiàn)的原因，但并不能準(zhǔn)確而快速地設(shè)計(jì)診斷流程、準(zhǔn)確辨別故障部位，可為學(xué)生設(shè)計(jì)這樣的任務(wù)。

2.圍繞下達(dá)任務(wù)聯(lián)想相關(guān)知識(shí)。通過故障現(xiàn)象，可以很清楚地知道是發(fā)動(dòng)機(jī)燒機(jī)油了。因此，筆者啟發(fā)學(xué)生回憶學(xué)過的相關(guān)知識(shí)，分析出可能出現(xiàn)此種故障的主要原因：①活塞、活塞環(huán)與汽缸壁的間隙過大或活塞環(huán)與環(huán)槽的側(cè)隙過大；②活塞環(huán)開口方向一致或錯(cuò)開過??；③氣門與氣門導(dǎo)管間隙過大或氣門油封失效；④發(fā)動(dòng)機(jī)各部件密封表面漏油；⑤曲軸箱通風(fēng)不良；⑥大修后扭曲環(huán)或錐面環(huán)裝反；⑦若發(fā)動(dòng)機(jī)安裝廢氣渦輪增壓器，增壓器軸磨損嚴(yán)重；⑧機(jī)油過多。

3.以學(xué)生為主、教師為輔，完成任務(wù)。對(duì)于這些可能出現(xiàn)的原因，筆者提出診斷故障時(shí)，盡可能遵循汽修故障診斷的4大原則：①先簡(jiǎn)后繁，先易后難；②先思后行，先熟后生；③先上后下，先外后里；④先備后用，代碼優(yōu)先。讓學(xué)生自己合理設(shè)計(jì)故障診斷方法，繪出診斷流程圖。最后給出優(yōu)化的故障診斷方法，畫出如下的診斷流程圖，并實(shí)際操作加以驗(yàn)證。

教師講解完后，指導(dǎo)學(xué)生通過自主研究分析，完成診斷流程圖。雖然教師分析故障原因時(shí)講得比較詳細(xì)，但學(xué)生在完成診斷流程圖的過程中還會(huì)提出各種問題，需要教師及時(shí)給予指導(dǎo)。這樣既能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，消除學(xué)生學(xué)習(xí)中自我創(chuàng)新的恐懼心理，還能使學(xué)生又快又好地掌握新知識(shí)。

4.評(píng)價(jià)檢查。每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不一樣，理解能力也有高低，接受能力也有不同，這就要求教師在檢查學(xué)生繪出的故障流程圖時(shí)，應(yīng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況作出評(píng)價(jià)和反饋。對(duì)于完成得好的學(xué)生，應(yīng)該加以表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)，這樣有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，樹立學(xué)習(xí)的自信心。同時(shí)，對(duì)學(xué)生出現(xiàn)較多錯(cuò)誤的地方應(yīng)重點(diǎn)提出來，并解釋清楚，防止學(xué)生以后犯同樣的錯(cuò)誤。讓學(xué)生在良好的心理狀態(tài)下不斷總結(jié)，不斷進(jìn)步。

三、運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法需要注意的問題

從實(shí)施過程中不難看出，任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法緊緊圍繞“任務(wù)”這個(gè)中心進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，因而“任務(wù)”設(shè)計(jì)是任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法成敗的關(guān)鍵所在。

1.“任務(wù)”設(shè)計(jì)要結(jié)合教材和學(xué)校的軟硬件環(huán)境。目前，在《汽車故障檢測(cè)與診斷》課程中運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的教材很多，但部分教材換湯不換藥，僅將原來的章節(jié)換成現(xiàn)在的項(xiàng)目任務(wù)；還有部分教材雖然體現(xiàn)了任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，但所需器材與學(xué)校的硬件不配套。這就需要教師根據(jù)學(xué)校實(shí)際設(shè)計(jì)“任務(wù)”，否則很可能出現(xiàn)“任務(wù)”設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致教學(xué)效果不好或無法進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)。

2.任務(wù)設(shè)計(jì)要難易適度，先易后難。在設(shè)計(jì)“任務(wù)”的時(shí)候，要充分考慮學(xué)生的特點(diǎn)和接受能力，充分了解學(xué)生現(xiàn)有的水平之后，教師才能設(shè)計(jì)好“任務(wù)”的難易程度。難易程度要適中，難度較小容易使學(xué)生產(chǎn)生驕傲情緒，難度較大容易使學(xué)生產(chǎn)生畏學(xué)心理。例如，在《汽車故障檢測(cè)與診斷》課程的教學(xué)中，只要學(xué)生找出故障原因，然后按照故障診斷的基本原則進(jìn)行排序和優(yōu)化組合，那么基本上可以接近正確的答案，但要完全正確還需要學(xué)生吃透故障原因和故障部位。

3.任務(wù)設(shè)計(jì)要前后銜接，體現(xiàn)課程的遞進(jìn)性和完整性。由于任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法中的項(xiàng)目任務(wù)并非按傳統(tǒng)教材安排教學(xué)內(nèi)容，相對(duì)原來教材中的章節(jié)來說會(huì)缺乏系統(tǒng)性、遞進(jìn)性和完整性，但各個(gè)任務(wù)之間還是有一定的聯(lián)系。如果教師在設(shè)計(jì)任務(wù)的時(shí)候不加以注意，很可能造成各個(gè)任務(wù)很獨(dú)立，讓學(xué)生感覺到頭腦發(fā)懵。例如，《汽車故障檢測(cè)與診斷》課程中的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷就有很多種任務(wù)，如果從發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)順序來設(shè)計(jì)，就會(huì)出現(xiàn)很多針對(duì)零部件的小任務(wù)，并且各個(gè)任務(wù)之間很可能相對(duì)獨(dú)立。如果從發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理來設(shè)計(jì)任務(wù)，就可以通過氣路、油路、電路、水路等系統(tǒng)性的任務(wù)，讓學(xué)生了解各個(gè)任務(wù)之間相互作用的關(guān)系，更有利于學(xué)生完整地掌握知識(shí)。

在《汽車故障檢測(cè)與診斷》的課程教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法授課，不僅能改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，還可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升綜合應(yīng)用能力。

參考文獻(xiàn)：

篇9

空調(diào)系統(tǒng)中保證各類傳感器的讀數(shù)正確，及時(shí)發(fā)現(xiàn)傳感器故障，是空調(diào)系統(tǒng)最估運(yùn)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(duì)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(shí)辨別出故障類型，做出正確決策，及時(shí)恢復(fù)測(cè)量，使系統(tǒng)可靠正常運(yùn)行。

1 主成分分析法（PCA）及故障檢測(cè)、識(shí)別方法

某一系統(tǒng)或過程傳感器測(cè)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(shí)，就會(huì)打破這種測(cè)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(cè)與診斷。

1.1 PCA建模

設(shè)某測(cè)量矩陣， ，其中m是測(cè)量變量數(shù)，n是測(cè)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(cè)量的可模部分， ----測(cè)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(gè)最大特征值λi所對(duì)應(yīng)的特征向量。 的例則分別是剩下的m-l個(gè)特征微量。根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，X的協(xié)方差陣可以用下式進(jìn)行估計(jì)：

（4）

對(duì)于每一個(gè)測(cè)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(cè)

在正常情況下，測(cè)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(shí)，這個(gè)投影就會(huì)顯著地增加。因此，可以通過檢測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)在RS內(nèi)的投影大小 來檢測(cè)故障是否發(fā)生。通常使用的統(tǒng)計(jì)量是：平方預(yù)測(cè)誤差SPE（Squared Prediction Error），如式（8）所示：

（8）

當(dāng) 時(shí)，認(rèn)為系統(tǒng)運(yùn)行正常，而當(dāng) 時(shí)，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(jì)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(duì)故障向量x進(jìn)行估計(jì)，也就是說， 可以看在是x的一個(gè)估計(jì)值。但是， 并不是x的最佳估計(jì)，因?yàn)樵诠烙?jì) 時(shí)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(jì)值xnew去代替x，通過多次近迭代，就會(huì)使得xnew逼近于x的正常值x*。

假設(shè)樣本x中的第I個(gè)分量發(fā)生了故障（假設(shè)只有一個(gè)故障），即xi是一個(gè)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(duì)各種可能的故障方向，利用逐個(gè)重構(gòu)的方法進(jìn)行故障鑒別。對(duì)于測(cè)量值x，由于故障的存在，其SPE（x）必定會(huì)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(huì)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(huì)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(cè)量向量x沿第j個(gè)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(gè)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(gè)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(shí)已經(jīng)用到了主成分?jǐn)?shù)的概念。主成分?jǐn)?shù)對(duì)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(cè)；而若主成分?jǐn)?shù)選得太大，又會(huì)不利于大故障的檢測(cè)。因此，存在一個(gè)確定最優(yōu)的主成分?jǐn)?shù)的問題?？梢愿鶕?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(cè)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(gè)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(jì)算出∑uj，最后選取最小的∑uj所對(duì)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(cè)與診斷的空調(diào)監(jiān)測(cè)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(tái)同樣的制冷機(jī)，每臺(tái)制冷機(jī)配備有各自的一級(jí)水泵，為保證每臺(tái)制冷機(jī)蒸發(fā)器冷凍水的流速基本不變，一級(jí)泵為定速泵。兩臺(tái)二級(jí)泵為建筑供水，二級(jí)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(tái)一級(jí)泵的流量時(shí)，停止一臺(tái)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(shí)間時(shí)，開啟一臺(tái)制冷機(jī)及相應(yīng)的一級(jí)泵。為保證制冷機(jī)的工作時(shí)間大致相等，實(shí)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(gè)流量傳感器：制冷機(jī)1、制冷機(jī)2出口各有一臺(tái)流量計(jì)，建筑供水流量計(jì)，旁通流量計(jì)。共有五個(gè)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。傳感器的采樣時(shí)間間隔為1min，仿真時(shí)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(jì)算不同的主成分?jǐn)?shù)時(shí)總的不可重構(gòu)方差，選取決的不可重構(gòu)方差最小時(shí)的主成分?jǐn)?shù)為最優(yōu)主成分

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

為了比較四種類型故障，選用同一個(gè)傳感器----建筑供水溫度傳感器進(jìn)行故障檢測(cè)和診斷，隨機(jī)誤差 。無任何故障時(shí)的測(cè)量信號(hào)見圖2（a），正常條件下的故障檢測(cè)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(cè)

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

3.1 偏差故障

選ft=1.5℃，由文獻(xiàn)[1]式（3）計(jì)算了出這時(shí)的故障測(cè)量值。圖3（a）是這時(shí)的正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)的比較。圖3（b）是這時(shí)的故障數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果，SPE值超過了δ2限，檢測(cè)出故障。SVI指數(shù)監(jiān)測(cè)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(jì)算出這時(shí)的故障測(cè)量值。圖4（a）是這時(shí)的正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)的比較。圖4（b）是這時(shí)的故障數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果，在故障發(fā)生一段時(shí)間后，SPE值超過了δ2限，檢測(cè)出故障。SVI指數(shù)監(jiān)測(cè)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(cè)出。隨著時(shí)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(cè)出來。

圖3 偏差故障檢測(cè)與診斷

圖4 漂移故障檢測(cè)與診斷

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

圖5 精度等級(jí)下降的檢測(cè)與診斷

圖6 完全故障檢測(cè)與診斷

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

3．3 精度等級(jí)下降

選取ft∽N（0，2），由文獻(xiàn)[1]式（7）計(jì)算出這時(shí)的故障測(cè)量值。圖5（a）是這時(shí)的正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)的比較。圖5（b）是這時(shí)的故障數(shù)據(jù)檢測(cè)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(dòng)很大，有時(shí)很大，而有時(shí)又很小，甚至不能被檢測(cè)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(duì)于這類故障，如果 較小時(shí)，很容易被人認(rèn)為是自由噪聲而難于被檢測(cè)出.

3.4 完全故障

選取xt=0℃，圖6（a）是這時(shí)的正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)的比較。圖6（b）是這時(shí)的故障數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果，SPE值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了δ2限，指數(shù)很大，說明這時(shí)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(duì)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(cè)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(duì)空調(diào)冷水機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器的四種類型故障檢測(cè)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(cè)方法，對(duì)傳感器的各類故障均有很好的檢測(cè)、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(cè)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(guó)暖通空調(diào)制冷2002年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2002，11

篇10

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?jī)?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(zhǎng)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(zhǎng)、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(zhǎng)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(guó)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(jiǎn)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)：