故障檢測與診斷
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故障檢測與診斷范文第1篇
當前，隨著全球經濟一體化的建設，經濟技術迅速發展，促使數字技術主導高科技產品層出不窮，同時已經滲透到我們的日常生活中。但是在電子電路工作的過程中，會存在內部或者外部原因造成電路出現各種問題，導致電路不能正常的工作。因此電子工程設計人員一項重要的任務就是要對工作電路進行檢修、檢測以及故障的診斷與排除。在實際生活中，數字電路故障檢測與診斷在電路設計與生產的過程中具有重要的意義。對數字電路進行檢修與診斷，對及時發現、修復數字電路中出現的問題具有重要影響。同時還能夠重新配置數字電路系統，有助于數字電路生產工藝的優化與改進。分析數字電路故障檢測與診斷，能夠提高數字電路的質量、效率與可靠性。
1 數字電路以及故障的特點
數字信號主要是在時間與數值方面具有離散的信號，而數字電路就是用來處理和改變這些離散信號。其工作的原理就是利用這兩種狀態的元器件表示離散信號。這樣看起來較為復雜，但是基本的電路單元較為簡單。數字電路的元器件參數值方面具有較大的差異。因而不會出現由于電壓不高不低的電平。除去三態門之外，通常輸出的電平要么是低電平或者是高電平。因此，這兩種電平稱為了解數字電路的主要特征。由此可見，檢測事物存在一定的復雜性。并且其復雜性主要體現在待測電路存在大量的輸出與輸入變量，可能大于一百個變量。同時電路相應又具有時序性，有的還存在組合型。所集成的電路元器件與門都被安裝在芯片里面，不能度邏輯電平、輸入輸出波形進行檢測。類似模擬集成電路，僅僅可以在芯片的外部對其測試，而不能對數字IC內部電路進行測試。所以，必須及時尋找出一種能夠簡單的完成對芯片內部進行檢測的方法。
2 數字電路故障產生的原因
在數字電路運行的過程中，產生故障的原因有很多種。但是較為常見的故障筆者認為有這么幾種。首先，就集成數字電路而言，負載能力范圍具有一定性。常規與非門的輸出低電壓可以帶同類們的最大限度為10個。但是實際生活中這個輸出電壓所帶門遠大于理論值。這樣就容易導致電路輸出低電壓，造成電路破壞，使得電路不能穩定運行。為避免這種情況的發生就需要使用負載的集成電路。其次，集成電路運行效率較低。在集成電路運行的過程中唯有第一組信號通過集成電路，并在電路內部延時作用下穩定輸出端時，另外一組信號才能進入。由此可見，造成電路運行效率低下的主要原因就在于電路內部延時。如果輸入脈沖很高時也會導致輸出端不穩定。檢測這一問題的過程相對復雜。因此，在設計邏輯電路時要采用運行效率高的集成電路。
3 數字電路故障檢測與診斷策略
在數字電路檢修的過程中，針對其中的故障需要采取有效的診斷策略，提高數字電路運行的效率。這樣不僅保證電路運行的質量，還能夠減少檢修的次數。
3.1 隔離故障檢測與診斷
在檢測數字電路問題的過程中，第一步就應當根據故障的基本特點，最大限度的減少問題的區域，也就是將故障診斷與檢測進行隔離。這一環節對數字電路檢測具有十分重要的意義。在檢測的過程中，其檢測關鍵之處就是邏輯診斷與檢測。通常而言，如果電路信號消失，那么可以使用檢測探頭完成電路信號連接的線路實施診斷與檢測工作，從而快速找到消失的電路信號，并且檢測探頭上都安裝了邏輯存儲裝置。這樣就能夠對數字電路上具體的信號進行診斷與檢測。如果出現電路信號，就會被檢測器上的邏輯儲存裝置記錄下來，并通過顯示器顯示出來。從這一點就充分說明了數字電路上的脈沖信號能夠被檢測與診斷。通過縮小點路鼓掌范圍，來找到電路故障的具置。另外一種就是能夠有效的診斷和檢測數字故障的方法就是邏輯分析。在檢測的過程中利用邏輯分析儀對數字電路的設備進行檢測，分析電路運行中產生的數據以及其輸出情況。
3.2 定位檢測與診斷
在數字電路出現故障的過程中，其最為關鍵的步驟就是檢測故障，將故障進行定位。一般情況下，在電路故障范圍縮小到一定范圍時，直至縮小到某一電路元件時，就能夠使用邏輯探頭、脈沖檢測儀等對數字電路的故障進行分析，并就其產生的影響進行分析。通過這種方法就能夠檢測出故障的具置。利用邏輯信號對數字電路的脈沖信號進行檢測，分析電路輸出與輸入信號的情況。依據獲取的信號判定數字電路運行的情況。研究表明，數字電路在日常的工作中，都會存在低電壓與高電壓。這兩者在運行的過程中能夠互相轉換。使用邏輯探頭等儀器進行檢測，如果有信號就能夠判斷出工作電路是正常。通常情況下，數字電路偶爾也會出現故障。因此，電路信號的時需不需要經常檢測。
4 結語
總而言之，在數字電路獲得廣泛應用的過程中，在一定程度上對提高電器使用與質量具有重要的影響。同時也進一步促進了電器產品性能的提高。但是，在此環節中我們應當充分的認識到，數字電路正常運行離不開故障的檢測與診斷。重視數字電路檢測與診斷，能夠全面提高數字電路應用水平與運行質量。
參考文獻
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作者簡介
馬均（1990-），男，咸陽師范學院物理與電子工程學院電子信息工程專業本科在讀。
故障檢測與診斷范文第2篇
關鍵詞：暖通空調系統；故障檢測；診斷技術
引言：暖通系統由于安裝、運行條件發生改變，有時候，在長時間的運作之后，暖通空調的性能也會隨之發生衰退。伴隨著科學技術的發展，暖通空調系統的發展規模越來越龐大，設備種類和數量也在大大的增多，因此，暖通空調系統的程度愈加復雜，更加容易出現各種各樣的故障，比如：閥門卡死、盤管結垢嚴重、水泵燒毀等故障 。如果以上的故障得不到及時的解決，一定會導致運行過程的參數偏離預期的設定值很大程度，影響工作質量，也對現場工作人員的舒適度造成制約。根據對相關文獻進行探究，結合我國自動故障檢測與診斷實際應用于暖通空調的相關經驗，有效對自動故障檢測與診斷在暖通空調中的發展原因及應用情況進行評述。
一、暖通空調系統故障檢測與診斷主要途徑
（一）基于模式識別的檢測與診斷途徑。這種故障是在正
常的工作狀態下，對工作狀態的模式與故障狀態的模式加以識別與分類。使用得到的故障的特點的數量值來開展的決策研究。同樣，也可以開展故障的診斷與計算，由此看來，這種模式的檢測與診斷途徑的優勢在于計算量不多，并且，不需要建模。
（二）基于神經網絡的故障的檢測與診斷途徑?；谏窠浘W絡的這種檢測途徑，主要是通過并行的，數量多、聯系緊密的神經元形成的網絡來完成檢測與診斷的工作的。神經元經過輸入的信號在其之間反復的傳遞。神經網建立之后可在大量的數據庫樣本中進行對這個神經網絡的訓練，持續的修改網絡之間的權值。最終可把數據樣本來對神經網絡進行校驗[1]。在非線性方面故障來說，神經網絡具有天然的優點，并且，不需要建模型。
（三）基于故障樹的檢測與診斷途徑。這種故障的基礎與診斷途徑主要的思想是在檢測診斷的過程由暖通空調系統最終的故障開始的，這是一種從上而下的倒查故障的方法，由此，形成了一顆倒立的故障樹。這種檢測與診斷的途徑有一大特點，就是檢測的比較徹底，但是一旦暖通空調系統是比較龐大的話。對于建立故障樹是很有難度的。
二、暖通空調系統故障檢測與診斷技術的發展目標
（一）加強經濟性研究。加大對暖通空調系統的故障檢測與診斷是非常有必要的，尤其是體現在經濟方面的優勢來說。提升暖通空調系統本身的經濟效益，這樣就可以使使用者直觀的了解到自動故障檢測與診斷系統給自己帶來的方便與技術保障?？梢园迅佣嗟淖屛^來，對研究如何將自動故障檢測與診斷系統更好的和暖通空調系統技術向結合的課堂起推動的作用。對于暖通空調的設計與研發的工作人員來說，不斷的使自動故障檢測與故障的診斷系統的開支是一項任重而道遠的責任，需要在研究出檢測與診斷的方法的同時，要盡可能利用系統本身自帶的元器件，減少對檢測與診斷系統進行篡改。
（二）加強理論研究。提高對暖通空調故障的整個檢測與診斷方法的探討，需要從加強系統故障的理論性的研究著手。自動故障檢測與診斷設備在運行與實際的暖通空調時，需要使用適用面廣泛與更加簡單明了的檢測與診斷的方法，由此，保障暖通空調系統的穩定運行。暖通空調是一項很復雜的服務性制冷的系統設備，提升對暖通空調故障檢測與診斷技術的理論知識的研究是滿足技術發展的必要。
（三）加強可靠性研究。暖通空調設備要有較高的性能系
數，除在設計與制造方面加強技術的研究效率外，也要求在運行的過程中保持正常的運行狀態，保證可以實現最優化的運行。在檢測與診斷暖通空調故障的過程中，會遭受來自外界的影響，從而導致一些不可預見的問題出現。如果要對設備進行改善與創新的話，對暖通空調系統的故障檢測與診斷系統運行的可靠性的要求是必不可少的。這種提升可靠性的做法，可以大大的降低設備警報的錯誤率，對警報噪聲的降低也起很大的作用，盡可能的避免了操作者對故障檢測與診斷系統的操作，提供給暖通空調的安全穩定運行更多有效的保障。
結語：綜上所述，暖通空調系統故障的檢測與診斷作為復雜的一項工程，我們簡析了當代暖通空調系統大大應用于人們生活中的情況下，暖通空調系統的故障檢測與診斷技術的實習途徑與發展的目標，分析和探討發展檢測與診斷技術的目的是為了更好讓暖通空調系統更有效的進行。另外，隨著技術的實現途徑不斷的改善，暖通空調系統的服務能力也要不斷加強和改進，才能適應人們的發展需要。
故障檢測與診斷范文第3篇
關鍵詞：林業運輸機械 變速器 故障檢測 診斷排除
在我國的林業建設中，運輸機械起到了極為關鍵的作用，在運輸林業管理物資等方面發揮了重要作用。而在林業運輸機械的日常運行中，不可避免的會發生一些機械故障，影響到機械的正常運行。尤其是林區的道路大多較為崎嶇，地形相對較為復雜，這更是給運輸機械的性能提出了更高的要求。其中變速器最為運輸機械行駛過程中使用頻率最大的一個部件，在林區的地形中行駛時常處于高速運轉的狀態，產生負荷較大，磨損就更加嚴重。因此在林業運輸機械中，變速器是最容易出現故障的部位，嚴重時甚至會引發嚴重的事故。那么如何才能及時檢測到變速器的故障進而有效排除呢？現本文就來詳細探討這一問題。
1、變速器跳檔
1.1故障現象與原因
林業運輸機械在某檔位行駛過程中，當受到沖擊載荷時，變速桿自動跳到空檔位置，檔位齒輪脫離嚙合狀態。故障原因有以下幾點：變速器齒輪、齒套或同步器錐盤輪齒磨損過量，沿齒長方向呈錐形；變速器軸承磨損后松曠，變速器第一軸、第二軸與中間軸的平行度相差太大；變速器齒輪嚙合長度不足，尤其是內外齒環的嚙合長度不足更易引起跳檔；變速器二軸花鍵齒與滑動齒輪花鍵槽磨損松曠；自鎖裝置磨損嚴重或彈簧過軟、折斷；同步器鎖銷松動或同步器散架。
1.2 故障診斷與排除
由于跳檔一般都是發生在檔位較高時，在經由外界因素使其發生沖擊震動時方能發現。為了盡早的判定變速器是否有跳檔的現象發生，一般可以通過下述方法來實現：首先在行駛的過程中，快速改變車速，如突然加快或減慢車速來查看是否有跳檔；利用上坡的時段，輕點制動，若在平路中行駛也可在中速與高速之間輕點制動來查看是否跳檔；若行駛的道路較為顛簸，也可利用此空隙來查看是否有跳檔。
在排除跳檔這一故障的時候，首先要先檢查運輸機械的變速器是否有松動的跡象，若變速器固定牢靠，就要拆除變速器的前蓋，查看齒輪之間是否因長期磨損而形成錐形狀態。另外，若果跳檔的部位是在滑動齒輪處，就應該檢查第二軸上的花鍵是否與鍵槽配合良好。在變速器掛檔時，變速器桿阻力較小或無阻力，且該檔跳檔，一般是變速叉軸自鎖裝置失效。這時應檢視自鎖鋼球和變速叉軸上的凹槽是否磨損過甚、自鎖鋼球彈簧是否過軟或折斷；掛檔時，若變速桿的移動距離變短，且出現跳檔，一般是變速叉磨損或向一側彎曲變形造成齒輪嚙合深度不夠而引起跳檔。
2、變速器亂檔
2.1 故障現象與原因
故障現象有：變速桿不能掛入應掛的檔位或掛入后不能摘入空檔；一次能夠掛入兩個檔位；放松離合器踏板后，發動機熄火，同時聽到撞擊聲。故障原因有以下幾點：變速桿球頭限位銷松動、折斷、脫落或球頭磨損過多；變速桿球節與座孔磨損嚴重或變速桿下端與換檔叉導塊凹槽磨損過多；換檔叉軸上互鎖凹槽、互鎖球銷等嚴重磨損，導致互鎖裝置失效；變速器第二軸前端滾針軸承燒結，使第一軸與第二軸聯成一體。
2.2 診斷與排除
對于變速器發生亂檔這一故障的診斷與排除方法一般有：以變速桿中心線轉動變速桿，若能成圈轉動，證明其球頭限位銷磨損或脫落；擺動變速桿，若擺動幅度大，證明限位銷磨損過多；若變速桿可以同時掛入兩個檔位，證明換檔叉軸上互鎖裝置失效；當掛檔后不能脫入空檔，若變速桿可以轉動而引起錯位，則屬于變速桿下端下換檔叉導塊凹槽磨損過多或變速桿球與座孔嚴重磨損；若變速桿擺動幅度大，證明變速桿下端脫出換檔叉凹槽；若只有掛入直接檔能行駛空檔也能行駛而其他檔位均不能進入嚙合，則應檢查第二軸前端的滾針軸承是否燒結而使第一軸和第二軸聯成一體。
3、變速器換檔困難
3.1 故障現象與原因
變速器換擋困難是在林區山路行駛中，運輸機械較常出現的故障。換擋困難的表現主要有：很難將預期的擋位掛上，甚至是不能掛上檔；掛檔的過程中會有類似齒輪撞擊的聲音，就算是勉強將擋位掛上，也很難再將其摘下，或者摘不下。當這種故障發生卻不能及時發現并排除的話，在林區崎嶇的道路中行駛是非常危險的。在分析其原因后發現，當變速器發生以下狀況時，就會出現換擋困難的現象：變速叉軸發生彎曲或者變形嚴重；自鎖或互鎖鋼球破裂、毛糙卡滯，鎖止變速叉軸彈簧過硬；變速桿調整不當或損壞。
3.2 診斷與排除
為了能夠及時發現變速器掛檔困難這一問題，這就需要駕駛員經常對運輸機械進行定期排查檢驗，首先應先檢查當離合器是否能夠完全分離、齒輪油的質量是否符合要求以及齒輪的數量是否齊全等問題。當這些部位都正常時，就需要對以下幾點部位進行檢驗：
檢查變速桿及遠距離操縱機構調整是否合適，有無變形，卡滯現象；拆下變速器蓋，檢查變速叉軸是否彎曲變形，進而檢查自鎖和互鎖鋼球是否損壞，鎖止變速叉軸彈簧是否過硬；如以上檢查均正常，對于安裝同步器的變速器，還應檢查同步器是否損壞。主要檢查同步器錐面螺旋槽是否磨損嚴重，同步器是否散架，同步器滑塊是否磨損過多，同步器彈簧彈力是否過弱等。
4、變速器發響
4.1 故障現象
當運輸機械的變速器處于掛空擋的狀態時，若有雜音出現，而在將離合器閉合的時候，雜音就會消失，這種情況下，就說明變速器有了故障，除此之外，若變速桿處于其他檔位時也有雜音出現，低速檔時雜音大，高速檔時雜音小或消失，在各個檔均有雜音出現等等，也都表示變速器出現故障。這些故障的產生大多是因為齒輪磨損較嚴重，或齒輪發生變形，或者換擋桿的固定螺絲出現松動等原因。
4.2診斷與排除
發動機空轉時，變速桿處于空檔位置，發出“擋嘟”的異響，當拉緊手制動器后響聲增大，踩下離合器踏板后響聲消失，一般是常嚙齒輪嚙合不良造成的；在變速桿處于空檔位置運轉時，異響不明顯，在起步或換檔的瞬間有強烈響聲，但在離合器結合后響聲消失，證明變速器第一軸的前軸承損壞；當掛入某檔，響聲嚴重、明顯，說明該檔齒輪磨損嚴重。若該檔是新更換的齒輪，則說明齒輪嚙合不良，待使用一段時間后會有好轉；若變速器各檔位都有“嘎啦、嘎啦”的響聲，在加速時又變為“嘎、嘎”的響聲，就應檢查變速器的基礎件軸、齒輪、花鍵等是否磨損嚴重而使其形狀和位置公差超差。
故障檢測與診斷范文第4篇
關鍵詞：電氣設備；狀態監測；故障診斷
電氣設備實際上就是電力系統中電力線路、變壓器、發電機、斷路器等的統稱。依據不同測量方式和傳感器來反映設備實際運行狀態的化學量和物理量的一種方式就是設備狀態監測，主要就是為了能夠檢測是否具備正常運行的設備狀態。這種電氣設備的狀態監測與故障診斷技術屬于新型的交叉科學，實際應用的時候還是處于初級研究階段，由于不斷發展科學技術，逐漸運用信號技術、數據倉庫技術、計算機網絡技術、電子技術、傳感技術等，從而一定程度上提高了電氣設備的狀態監測與故障診斷技術的整體水平。
1 狀態監測與故障診斷技術基本概念
狀態監測與故障診斷主要包括以下幾方面：第一，信息檢出單元。傳感器能夠及時體現需要檢測設備的物理量實際狀態，并且變為相應電信號。第二，數據采集單元。預處理傳感器輸送的相關信號，主要作用就是抑制干擾，及時采集記錄和A/D轉換。第三，信息輸出單元。給后續單元輸送采集的信息，應用固定裝置的時候，由于存在遠離現場的數據處理單元，需要適當安裝一定的合理傳輸信息單元。應用便攜式設備的過程中，僅僅只是需要隔離以及變換信息就可以。第四，處理數據單元。分析和處理數據信息的過程中，如，提取特征值、抑制干擾，為進一步分析和判斷提供依據。第五，診斷單元。分析比較處理歷史數據、規程、判據等，為以后研究設備提供基礎[1]。
2 電氣設備狀態監測與故障診斷技術的方法
2.1 發電機狀態監測與故障診斷
發電機狀態監測與故障診斷在實際應用的時候主要作用就是檢測設備初始階段的問題和缺陷，以便于能夠有計劃的對設備進行維修，最大限度降低設備停機概率。在設備運行使用的過程中盡可能縮短發電機維修時間以及延長無故障時間，可以在一定程度上降低維修發電機的費用，從而增加設備可用性?，F階段發電機就是在運行中利用發電機射頻監視儀、發電機狀態監視器以及發電機光纖測漏儀進行狀態檢測，上述系統可以監測和報警發電機內部故障，引導相關操作人員能夠及時了解以及重視設備實際運行情況，為操作人員進一步調整負荷進行指導以及檢測是否出現停機問題。國內現階段也開始研究氫冷發電機，依據化學量分析方式來診斷氫氣中雜質成分，以此來判斷設備故障。發電機設備狀態檢測以及系統故障診斷的時候需要采集和觀測很多機械、電氣、物理、化學特征和數據，形成相應的數據處理系統，為監測提供正確的缺陷和異常數據信息。利用早期故障預報來判斷和分析計算機故障情況，并且提供相對合理的檢修方案。診斷發電機故障的時候主要包括以下幾方面：定子類故障：繞組振動故障、引出線套管故障、絕緣故障、鐵心故障；轉子類故障：繞組故障、本體及護環故障、絕緣故障以及油系統故障、氫系統故障、水系統故障[2]。
2.2 變壓器狀態監測和故障診斷
電力工業一般情況下都是在使用充油式變壓器，特殊地方也可以應用六氟化硫變壓器或者干式變壓器?，F階段，對外監測變壓器狀態的時候一般都是應用紅外技術、超聲定位技術、局部放電監測技術等。針對充油式變壓器來說，除了定期離線分析油中溶解氣體之外，還應該分析油中合理應用微水分技術以及溶解氣體技術。對于變壓器高壓套管來說，一般需要合理應用介質損耗因數數字化技術，利用有載故障診斷技術來在線測量多故障有載調壓開關、觸點磨損、電氣回路等，此外，也需要合理測量電壓、負載電流、風扇、冷卻泵運行等參數，油溫、線匝繞組溫度等。主要包括以下幾種變壓器狀態檢測部分：液體絕緣、設備磁路、固體絕緣、繞組絕緣、氣體絕緣以及冷卻系統。擬診斷故障包括放電性故障、過熱性故障、機械故障、進水受潮以及過熱兼放電故障[3]。
2.3 在線狀態監測與故障診斷技術
電氣設備在線狀態監測與故障診斷技術主要包括：檢測信號、采集數據源、處理數據、診斷故障。監測和診斷故障設備基本步驟為，依據各種傳感器，來檢查設備實際狀態，并且能夠及時傳輸、采集、轉換、處理信號，然后在存儲器中存儲采集單元信息。光纜或者電纜可以被當做傳送載體，為了能夠有效提高抗干擾能力，合理應用數字信號和光纜信號進行數據傳輸。主要包括三種采集數據的方式，采集信號峰值、采集信號波形、記錄超過閥值的脈沖來處理數據，能夠抑制干擾，可以增強或者保留有用信號，提取信號特征。依據提出的信號特征來進行故障診斷。
現階段，電氣設備在線狀態監測與故障診斷技術包括以下方面：第一，局部放電監測技術。局部放電監測技術、超聲波監測法及電容器禍合監測法、電容器禍合監測法。第二，油色譜監測技術。現階段比較常用的UI中設備絕緣檢測方式就是油中氣體分析法。第三，介損監測技術。這種技術主要應用在電容型設備中，電容型設備實際上就是部分或者全部絕緣，依據電容式設計設備絕緣結構，主要目的就是用來檢測設備介電特性。合理應用測量方式能夠在一定程度上克服上述問題，也就是說在相同變電站中安裝容性設備，并且對比分析容性設備絕緣情況，可以及時獲得出現大變化容性設備。在對比分析相同電容型設備電容量比值和介損值的時候，需要合理利用介損差值變化量來對設備絕緣情況進行判斷。
3 電氣設備狀態監測與故障診斷技術未來展望
電氣設備狀態監測與故障診斷技術未來展望實際上就是應用人工智能、識別判斷、信號處理等相關技術，分布式、綜合性遠程監控系統的研究和開發，能夠及時保留或者提高信息強度，保證可以及時提取信號特征。主要包括指紋診斷、頻率特性診斷、時域波形診斷、閥值診斷等信號處理診斷方式。識別故障模式的方式中包括人工神經網絡。人工神經網絡能夠識別局部放電指紋的嚴重程度和放電類型。依據被診斷系統的實際情況，相關專家能夠利用一定經驗規則來正確診斷故障的方式就是設備故障診斷專家系統。最好的處理電氣設備故障工具就是模糊理論，相比較一般優化方式來說，遺傳算法故障診斷技術能夠利用比較少的信息來達到優化控制系統的目的。由于不斷發展科學技術，逐漸形成很多新的技術，在電氣設備狀態監測與故障診斷中開始應用多傳感器融合技術、混合智能故障診斷技術、現實故障檢測算法等相關技術。
4 結束語
綜上所述，變壓器、發電機設備狀態監測和故障診斷技術的應用能夠連續、迅速體現設備實際運行情況，對設備潛在故障進行分析，能夠提高處理效率，可以延長不同設備服役時間，以便于最大限度降低維修設備的干擾和運行成本，保證經濟、安全的運行電氣設備。
參考文獻
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[2]楊思斯.淺談電氣設備狀態監測與故障診斷技術應用[J].中國科技博覽，2011（1）：280.
故障檢測與診斷范文第5篇
關鍵詞:礦井通風機;故障診斷;專家系統;模糊神經網絡;智能診斷
中圖分類號:TP277文獻標識碼:A文章編號:1009-2374 (2010)18-0022-02
礦山安全生產的關鍵設備主要是礦井通風機。隨著微電子和計算機技術的飛速發展及信號檢測水平的不斷提高,用計算機技術來完成對主要通風機的工作狀況進行實時監測和故障診斷報警是十分必要的。礦井通風機監測需要對電機功率、溫度環境、電機升溫、振動信號、軸承溫度、流量信號等多種參數進行實時監測。當故障發生時,根據通風機故障診斷系統進行故障診斷并對故障類型進行識別,迅速作出決策,發出故障報警及輸出結果,指示相關人員迅速采取相應的措施,避免或減輕因故障所造成的損失,以保證安全生產。
一、系統設計及系統監控部位要求
(一)系統設計要求
1.實用性。要求系統提供友好的人機交互界面,操作和維護方便。
2.可靠性。要求系統具備長期和穩定的工作能力,以保證各項監測數據的實時準確可靠,減少人為因素的影響,提供可靠的現場數據支持。
3.集成性和可擴展性。要求系統具備良好的靈活性、兼容性、擴展性和可移植性。能為用戶提供良好的二次開發功能及能與其他管理信息系統進行信息融合。
(二)系統監控部位要求
主要工況參數包括:風壓、風量、風機軸承溫度、電機定子繞組溫度、電壓、電流、功率因數、功率和開關狀態等。具體要求如下:
1.數據采集和預處理。監控管理系統軟件從底層設備控制系統采集數據,這些數據包括模擬變量、數字變量、報警量、I/O地址、對象屬性等,將數據轉換成數據庫所需要的格式,根據需求對數據庫進行寫操作。
2.監控功能。監控軟件中設置風機性能監測系統,實時監測風機負壓、全壓、流量、全壓效率和軸功率等全部氣動參數,以及電機軸承溫度、風機軸承溫度、風機機械振動等機械參數,完成風機綜合性能測試。
3.系統運行模擬圖動態顯示。為使系統內的報警能更快被確定及能更容易分析系統的運行狀況,系統通過組態軟件提供模擬圖動態顯示,包括生產廠房的平面圖及被控設備的系統示意圖。監控系統容許操作員通過菜單的選擇、文字的指令或圖像而得到不同系統的圖形示意圖或平面圖。有關的圖形是動態顯示,將壓力、溫度、流量、狀態數據等在圖形的正確位置中,不斷以實時的數值及狀態顯示出來。
4.操作界面。在系統內每一個監控點,操作員在操作界面上可以以圖形方式或表格方式顯示監控點數據。可完成統計報表的查詢、打印,實現指定時間、指定設備對歷史數據進行查詢,并顯示數據曲線,以及將操作信息、設備信息、系統運行數據、故障信息建立歷史數據庫,以便進行分析管理。
二、實時監測與故障診斷系統的組成
該系統由引壓裝置、各類傳感器、變送器、濾配器、數據庫、操作臺和故障診斷決策系統組成。各環節的設計充分考慮了礦井通風環境的特點,引壓裝置能防塵堵塞測孔,濾配器對信號進行過濾、緩沖、穩壓、限壓以保護傳感器,并將信號分配至相應的傳感器,傳感器將負壓、差壓信號經變送器轉換成電信號,操作臺接收電信號后,一方面巡回顯示各監測參數并輸入數據庫;另一方面將電信號轉換為數字信號,通過通訊線路傳到故障診斷決策系統,由故障診斷決策系統處理,最后顯示和打印監測結果,并提出處理方案。系統結構如圖1所示:
三、現場實時數據與采集
故障診斷智能系統實時數據庫中的現場數據必須同時具備實時性和準確性,否則,故障診斷智能系統就會造成誤診和漏診。無論是誤診還是漏診,都將造成損失,影響安全生產。這是因為,如果故障診斷智能系統誤診,把正常狀態診斷為發生了故障,就會造成不必要的停機;如果故障診斷智能系統漏診,把發生的故障診斷為正常狀態,則真正的故障得不到及時的排除,就會發生重大的生產事故。根據系統的結構和工作特點,進行了認真細致的研究,很好地解決了將現場實時數據及時準確地寫入故障診斷智能系統實時數據庫這個難題。
故障診斷智能系統診斷故障的準確率不僅取決于智能系統本身的性能,而且取決于通風機異常信號的獲取及信號特征的提取。因此,智能系統的設計應是一個系統工程。數據采集方案、數據管理方式、信號分析及特征提取方法均需依據故障診斷系統的需要而定。
四、組合智能故障診斷系統
智能故障診斷系統包括了4種推理引擎和1個專家知識庫,如圖2所示。4種推理引擎分別是:專家規則推理引擎、模糊邏輯推理引擎、遺傳神經網絡推理引擎和小波網絡分析推理引擎。可以從下列方面來解釋系統構成的科學性:
1.人工神經網絡的知識處理所模擬的是人的形象思維與創造性思維機制;在人類的自身思維過程中,經驗思維、邏輯思維和創造性思維是缺一不可的,并且三者非常巧妙地互相結合而形成一個有機的整體。
2.模糊診斷是根據模糊集合征兆空間與故障狀態空間的某種影射關系,由征兆來診斷故障。
3.由于神經網絡具有原則上容錯、結構拓撲、魯棒、聯
想、推測、記憶、自適應、自學習、并行處理復雜模式的功能,使其能在實際中存在著大量的多故障、多過程、突發性故障、龐大復雜系統的檢測與診斷中發揮出較大作用。
4.小波變換具有良好的時頻局部化特性和對信號自適應變焦、多分辨率分析的能力,它不需要對象的數學模型,對輸入信號的要求較低,計算量也不大,可以進行在線實時故障檢測,靈敏度高,克服噪聲能力強,小波網絡具有對任意函數或信號有良好的逼近性能。
五、結語
礦井通風機智能監控系統在某礦山試用, 從現場使用情況看,效果良好,運行平穩可靠,系統巡回監測,時時控制。當發生異常情況時,系統自動轉入診斷模式,并對故障進行識別、分類,容錯模塊針對不同的故障源和故障特征,對故障進行補償、削弱和消除。整個過程都在計算機控制下自動進行,同時礦井通風機參數變化過程采用窗口圖形顯示,為用戶提供了一個良好的監視環境,此系統具有一定的推廣應用價值。
參考文獻
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