序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇故障檢測(cè)與診斷范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

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1.數(shù)字電路出現(xiàn)故障的常見的原因

數(shù)字電路是處理和變化這些離散信號(hào)的電路，工作原理主要是應(yīng)用兩個(gè)元器件來表示離散信號(hào)，其中的每一個(gè)元器件的參數(shù)值都有很大的差異，所以在實(shí)際的應(yīng)用的時(shí)候，數(shù)字電路雖然能夠發(fā)揮很強(qiáng)大的功能，但是數(shù)字電路出現(xiàn)故障的狀況是一件十分常見的事情，下文詳細(xì)的介紹數(shù)字電路出新故障的原因。

1.1 數(shù)字電路元件出現(xiàn)老化造成故障

任何東西在長時(shí)間的使用之后都會(huì)出現(xiàn)或多或少的損壞，其中數(shù)字電路中使用的材料都是金屬材質(zhì)，在長期的使用過程中，電路元件變得老化，電路材料參數(shù)性能也逐漸的下降，使得數(shù)字電路受到天氣以及溫度等狀況影響變大，非常容易造成數(shù)字電路出現(xiàn)故障。

1.2 數(shù)字電路元器件出現(xiàn)接觸不良的狀況造成故障

數(shù)字電路由于接觸不良而出現(xiàn)故障是最常見的問題，造成數(shù)字電路接觸不良的原因是多種多樣的，數(shù)字電路在日常生活中的使用經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)非專業(yè)人士保管不善，或者是電器的外殼損壞導(dǎo)致數(shù)字電路的元件長時(shí)間的暴露在空氣之中，造成數(shù)字電路出現(xiàn)進(jìn)水或者是電器內(nèi)部的焊點(diǎn)被氧化的狀況，這些問題的出現(xiàn)都會(huì)導(dǎo)致數(shù)字電路出現(xiàn)故障。

1.3 數(shù)字電路設(shè)備所處的工作環(huán)節(jié)不穩(wěn)定造成了故障

數(shù)字電路的安全使用是需要一定的環(huán)節(jié)條件的，但是在實(shí)際的應(yīng)用中，電路設(shè)備的使用環(huán)境并不是十分的完美，數(shù)字電路所處的工作環(huán)境時(shí)常達(dá)不到設(shè)備工作的狀態(tài)，例如實(shí)際的溫度、磁場(chǎng)的改變等等，這些因素都會(huì)導(dǎo)致數(shù)字電路發(fā)生故障，導(dǎo)致數(shù)字電路不能正常的工作。

1.4 數(shù)字電路內(nèi)的元件過了使用期造成故障

數(shù)字電路內(nèi)部的電路元器件都存在著保質(zhì)期的，關(guān)于保質(zhì)期的常識(shí)并不是所有的數(shù)字電路的使用者都了解的，所以造成故障也比較常見。數(shù)字電路內(nèi)的元器件只有在規(guī)定的年限內(nèi)才能發(fā)揮出最佳的效果，倘若元器件過了使用期限，數(shù)字電路內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷的狀況，元器件也會(huì)出現(xiàn)老化、性能降低等現(xiàn)象，導(dǎo)致數(shù)字電路故障的發(fā)生率增加。

2.數(shù)字電路故障檢測(cè)與診斷的方法

2.1 采取有效的方法將故障檢測(cè)的過程與診斷這兩個(gè)過程分開

在對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行故障檢測(cè)之前，應(yīng)當(dāng)先對(duì)數(shù)字電路常見的故障的特征進(jìn)行了解，在對(duì)其中一些基本特征進(jìn)行對(duì)比之后，可以盡可能的縮小數(shù)字電路故障排查的范圍，當(dāng)然在初步對(duì)比故障的基本特征之后并不能武斷的確認(rèn)數(shù)字電路的故障，而是要進(jìn)一步的進(jìn)行診斷，使得這兩個(gè)過程能夠有效的隔離。使用邏輯檢測(cè)與診斷對(duì)數(shù)字電路中出現(xiàn)的故障進(jìn)行初步的確認(rèn)。例如：當(dāng)數(shù)字電路的信號(hào)消失之后，可以借助檢測(cè)探頭在電路的連接點(diǎn)上進(jìn)行檢測(cè)與診斷，也可以在發(fā)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)之后能夠使用脈沖存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)，可以有效的縮小數(shù)字電路的護(hù)長范圍。

2.2 使用分塊測(cè)試法對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行診斷

目前對(duì)于數(shù)字電路中出現(xiàn)的故障檢測(cè)方法中最常使用的方法就是直接觀察法，使用直接觀察法進(jìn)行故障檢測(cè)，故障檢測(cè)的準(zhǔn)確率有所下降，對(duì)于故障的排查以及處理的效率很低，所以采用分塊檢測(cè)法是代替直接觀測(cè)法最有效的方法。使用分塊測(cè)試診斷法的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)對(duì)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有一個(gè)初步的了解，并根據(jù)電路的實(shí)際情況，將電路分為若干個(gè)獨(dú)立的電路，分別進(jìn)行通電測(cè)試，通過觀測(cè)結(jié)果對(duì)數(shù)字電路的故障狀況進(jìn)行分析，之后便可以提出具有針對(duì)性的數(shù)字電路的故障的解決方法，能夠有效地提高數(shù)字電路故障檢測(cè)與診斷的效率，在復(fù)雜的數(shù)字電路的故障檢測(cè)與診斷中應(yīng)用也十分的廣泛。

2.3 使用電阻檢測(cè)診斷的方法進(jìn)行診斷

在日常的使用中，數(shù)字電路一旦出現(xiàn)任何的異狀的時(shí)候，首先需要做的就是要切斷電源，之后進(jìn)行短路與否的檢驗(yàn)，這時(shí)候最常使用的方法就是使用電阻檢測(cè)診斷法。電阻檢測(cè)法能夠有效的檢測(cè)出數(shù)字電路底板內(nèi)部和電路連接之間是否有接觸不良或短路的狀況，在使用此方法的時(shí)候操作過程非常的簡單，即便不是專業(yè)的電路維修人員也能夠輕松的完成數(shù)字電路故障檢測(cè)的事情。使用電阻檢測(cè)法的時(shí)候，一定要注意的就是用電安全，在切斷電源的基礎(chǔ)上進(jìn)行檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)安裝，之后再一一進(jìn)行故障檢測(cè)。

2.4 使用波形檢測(cè)方法進(jìn)行故障檢測(cè)

波形檢測(cè)診斷方法對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行故障的檢測(cè)以及診斷對(duì)于檢測(cè)人員的專業(yè)素養(yǎng)要求很高，要求維修人員能夠熟練的掌握電路維修的相關(guān)的理論知識(shí)和擁有一定的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，熟練地使用示波器觀察電路故障檢測(cè)過程中所反映出的波形，也就是數(shù)字電路故障檢測(cè)過程中在示波器上顯示的數(shù)字電路板的各級(jí)輸出波形的狀況，觀察示波器上所出現(xiàn)的波形是否表現(xiàn)正常，在這樣的過程中得到的數(shù)字電路故障檢測(cè)的結(jié)果更加的具有科學(xué)性以及具有說服力，在使用波形檢測(cè)診斷法進(jìn)行數(shù)字電路故障檢測(cè)的時(shí)候，數(shù)字電路內(nèi)多數(shù)是脈沖電路，由于脈沖電路的復(fù)雜程度，其他的檢測(cè)方法并不是十分的準(zhǔn)確與科學(xué)，所以波形檢測(cè)診斷法形成的檢測(cè)結(jié)果更加的準(zhǔn)確，在進(jìn)行故障檢測(cè)的過程中對(duì)于維修人員的安全保障性能也是最強(qiáng)的，不僅提高了數(shù)字電路故障檢測(cè)與診斷的效率，也有助于制定數(shù)字電路維修策略，制定的策略也更加的具有針對(duì)性。

3.總結(jié)

當(dāng)今時(shí)代科學(xué)技術(shù)飛速的發(fā)展，對(duì)于數(shù)字電路的研究的投入也變得更大，數(shù)字電路在生活中的使用也變得更加的普遍，但是數(shù)字電路的使用出現(xiàn)的問題也困擾著現(xiàn)代人，所以為了更好地使用數(shù)字電路，提高使用效率，就一定要選擇有效的方法對(duì)于數(shù)字電路中出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測(cè)與診斷，因此應(yīng)當(dāng)針對(duì)數(shù)字電路產(chǎn)生的原因進(jìn)行研究，并且積極地進(jìn)行故障檢測(cè)的技術(shù)，使得數(shù)字電路的使用能夠更加順時(shí)代的發(fā)展，使得數(shù)字電路能夠?yàn)楝F(xiàn)代人們的生活提供更多的便捷服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)[U8] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）50-0144-01

機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)是飛機(jī)飛行安全的保障，是機(jī)場(chǎng)非常重要的一個(gè)目視助航設(shè)備。在一個(gè)中型的機(jī)場(chǎng)中，其助航燈光包括了跑道中線燈、跑道邊燈、進(jìn)近燈、末端等、順序閃光燈、坡度燈等共計(jì)上千盞燈。機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)保障著飛機(jī)的安全起降，安全問題不容許絲毫的差錯(cuò)，助航燈光系統(tǒng)是否完好無損十分關(guān)鍵。在實(shí)際機(jī)場(chǎng)應(yīng)用中，如何保證助航燈光系統(tǒng)的正常工作，如何及時(shí)的檢測(cè)助航燈光系統(tǒng)的故障，也就變成保障安全的大問題。助航燈光系統(tǒng)中自動(dòng)監(jiān)視功能就可以很好的滿足這一要求。我國目前較大規(guī)模機(jī)場(chǎng)使用的都是國外的助航燈光巡檢系統(tǒng)，自己在助航燈光巡檢監(jiān)控系統(tǒng)方面的研究還沒能形成成熟的系統(tǒng)，不能在實(shí)際中應(yīng)用。不斷學(xué)習(xí)，努力探索，尋求自己的助航燈光故障診斷系統(tǒng)，解決國內(nèi)機(jī)場(chǎng)的燃眉之急。

1 助航燈光故障檢測(cè)

助航燈光故障的檢測(cè)主要通過自動(dòng)監(jiān)控，實(shí)行遠(yuǎn)程巡檢，它的主要硬件設(shè)計(jì)包括了單片機(jī)、過零檢測(cè)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、調(diào)制及隔離變壓器模塊、晶閘管驅(qū)動(dòng)模塊、進(jìn)水檢測(cè)模塊、串口通信模塊、單片機(jī)模塊等。

1.1 燈暗檢測(cè)和燈泡開路檢測(cè)

燈暗檢測(cè)實(shí)際上就是對(duì)燈電壓進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)燈泡兩端的電壓。檢測(cè)燈電壓可以判斷燈泡的輸出功率，在使用6.6:6.6的隔離變壓器時(shí)，一次測(cè)電流和二次側(cè)電流是相同的。燈泡兩端的電壓反應(yīng)了燈泡輸出功率的大小，是判斷燈暗的一個(gè)替代參數(shù)。燈暗的原因要么是燈泡經(jīng)過長時(shí)間的使用，老化使得電阻減少，電壓降低，從而導(dǎo)致燈暗。要么是燈泡中的燈絲出現(xiàn)靠絲現(xiàn)象，使得線圈被短路減小電阻，降低兩端電壓，減少功率，導(dǎo)致燈泡發(fā)暗。而燈泡開路檢測(cè)則是對(duì)燈泡電流大小的檢測(cè)。一個(gè)比較穩(wěn)定的干路電流在隔離變壓器的一次側(cè)流過時(shí)，如果二次側(cè)有正常的負(fù)載也會(huì)流過一個(gè)比較穩(wěn)定的電流。當(dāng)開燈光級(jí)設(shè)置越低時(shí)，電流越小；或則當(dāng)負(fù)載的電阻越小時(shí)，電流越大。燈泡在使用過程中，新舊程度對(duì)電流的影響不大。而燈泡處于開路時(shí)，其負(fù)載電阻無窮大，電流就會(huì)急劇減小。在這一特點(diǎn)作用下，二次側(cè)電壓升高達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，通過對(duì)電路電壓進(jìn)行采用就可以判別燈泡是否斷芯。

1.2 上行信號(hào)的調(diào)制

上行信號(hào)是指遠(yuǎn)程巡檢單元向主控制單元上傳的信息，這是燈光巡檢中遠(yuǎn)程巡檢單元和主控制單元之間通過調(diào)解和調(diào)制進(jìn)行的有效通信中的一個(gè)方向。調(diào)制信號(hào)頻率是工頻50Hz，所以調(diào)制信號(hào)可以跨過隔離變壓器，然后上傳回主控單元。

1.3 上行信號(hào)的解調(diào)

經(jīng)過電壓互感器采樣，然后經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路把調(diào)光器回路電壓分為兩路，一路過零檢測(cè)電路，進(jìn)入單片機(jī)；另一路經(jīng)差分放大器處理，然后進(jìn)行模數(shù)變換。進(jìn)行采樣12次，時(shí)間在2ms內(nèi)。12次數(shù)據(jù)分為4組值，每組數(shù)據(jù)求一個(gè)平均值。所得的3個(gè)平均值分別與單片機(jī)中預(yù)先計(jì)算好并存儲(chǔ)起來的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，有調(diào)制的信號(hào)，其數(shù)值相比沒有調(diào)制的信號(hào)明顯要小。在差處理下，就可以得出“1”、“0”信息。

2 助航燈光故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 主控單元解調(diào)程序

主控單元過零檢測(cè)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)正過零點(diǎn)后，經(jīng)過P3.3通道信號(hào)向單片機(jī)請(qǐng)求中斷，然后執(zhí)行中斷程序。單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換值，2ms內(nèi)進(jìn)行采樣12次，所得到的結(jié)果分成每組4個(gè)數(shù)據(jù)的3組，每組數(shù)據(jù)求其平均值，然后把求得的平均值與預(yù)先計(jì)算好并存儲(chǔ)好的數(shù)值進(jìn)行做差處理，如果差值大于設(shè)定值則為“1”，否則為“0”。重復(fù)過程3次，如果得到3個(gè)結(jié)果均為“0”，則說明沒有下達(dá)命令；如果得到3個(gè)結(jié)果均為“1”，則說明肯定有下達(dá)命令；如果得到結(jié)果中有一個(gè)為“1”，則返回，要求上位機(jī)重新發(fā)送命令。

2.2 遠(yuǎn)程巡檢單元調(diào)制程序

由P1.0和P1.2發(fā)送信號(hào)，經(jīng)P3.7通道把正過零點(diǎn)后信號(hào)送入單片機(jī)，觸發(fā)晶閘管開關(guān)。由于電壓上加載了調(diào)制信號(hào)，所以電壓輸出就產(chǎn)生了畸變。

2.3 遠(yuǎn)程巡檢單元故障定位程序

一個(gè)周期定位50ms，每個(gè)周期采樣10次，每次采樣之間間隔10ms，結(jié)果存放在寄存器中。每個(gè)周期采樣的10次結(jié)果計(jì)算平均值，然后與設(shè)定的值作比較。在比較中，采樣結(jié)果大于或則等于設(shè)定值，則燈已經(jīng)損壞。

3 實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

選擇機(jī)場(chǎng)進(jìn)近燈做燈泡斷絲實(shí)驗(yàn)，結(jié)果實(shí)驗(yàn)的6盞燈判斷全部正確，沒有一盞誤報(bào)。而燈暗實(shí)驗(yàn)中，電壓波動(dòng)率在5%以下，也基本能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。進(jìn)水實(shí)驗(yàn)中，通過實(shí)驗(yàn)人員的實(shí)地檢查，檢測(cè)到進(jìn)水的隔離變壓器桶，其進(jìn)水深度確實(shí)達(dá)到了設(shè)定值，而沒有檢測(cè)到進(jìn)水的隔離變壓器桶，則均未發(fā)現(xiàn)進(jìn)水現(xiàn)象。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，助航燈光故障檢測(cè)準(zhǔn)確度高，傳輸數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，電源足夠穩(wěn)定，操作靈活方便，在實(shí)際機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用中，能基本滿足助航燈光故障檢測(cè)與診斷的要求。

4 討論

當(dāng)然，筆者僅僅是從助航燈光故障檢測(cè)的基本原理出發(fā)，淺顯探析了其故障檢測(cè)的方面。而實(shí)際應(yīng)用中的助航燈光故障檢測(cè)，要復(fù)雜多樣得多，需要研究人員進(jìn)一步探索，進(jìn)一步完善才能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的客觀要求。而助航燈光故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，筆者更是僅僅點(diǎn)出了其大致的工作原理，要達(dá)到實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用的要求，還需要全面細(xì)化，落實(shí)到細(xì)節(jié)，以及具體程序的編寫和完善工作。

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，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）

中圖分類號(hào)：TP277

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004―373X(2008)04―115―03

1　引　言

隨著對(duì)控制系統(tǒng)可靠性要求的提高，F(xiàn)DI已成為一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。在控制系統(tǒng)FDI技術(shù)的研究中主要有基于模型和基于知識(shí)2種途徑，其中基于模型的方法是利用控制系統(tǒng)模型內(nèi)在的解析冗余度構(gòu)造某種殘差，通過對(duì)殘差的分析與評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)故障的檢測(cè)與隔離。由于在絕大多數(shù)實(shí)際的控制系統(tǒng)中，總是存在或多或少諸如建模誤差、噪聲干擾等不確定性因素，因此基于模型的故障檢測(cè)與診斷技術(shù)(FDI)對(duì)這些不確定性因素的魯棒性是一個(gè)至關(guān)重要的問題，并日益引起了人們的重視。魯棒故障診斷指的就是在建模不確定的情況下，故障診斷系統(tǒng)能在一定程度上區(qū)分?jǐn)_動(dòng)和故障，仍然以較好的性能診斷出故障。本文針對(duì)具有未知擾動(dòng)輸入的飛行控制系統(tǒng)，運(yùn)用特征值配置設(shè)計(jì)了一種用于故障檢測(cè)和診斷的觀測(cè)器，他通過對(duì)觀測(cè)器進(jìn)行左特征向量的配置使得殘差與干擾分布方向正交。通過這種方法，殘差信號(hào)得以對(duì)干擾具有魯棒性。最后通過實(shí)例在Matlab下進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。

2　基于特征向量配置故障診斷方法

3　算法步驟

用左特征結(jié)構(gòu)配置方法對(duì)干擾進(jìn)行解耦進(jìn)而產(chǎn)生殘差的具體設(shè)計(jì)算法如下：

(1)計(jì)算殘差加權(quán)矩陣Q，使得QcE＝0；

(2)確定觀測(cè)器的特征結(jié)構(gòu)：按照希望動(dòng)態(tài)殘差性質(zhì)選取合適的特征值，并保證QC的行均為觀測(cè)器的p個(gè)左特征向量，其余的(n－p)左特征矢量的選擇則可以產(chǎn)生好的診斷效果為準(zhǔn)。以上闡述運(yùn)用左特征向量配置對(duì)干擾直接解耦的理論和設(shè)計(jì)方法，若左特征矢量的配置條件不易滿足，還可以考慮進(jìn)行觀測(cè)器的右特征矢量的配置。

這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于Q取值的改變不會(huì)影響K的取值。

篇（5）

近年來隨著建筑不斷增多，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用提出了更高要求。保障暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、節(jié)能運(yùn)行是目前該系統(tǒng)的主要問題。在暖通空調(diào)系統(tǒng)日常應(yīng)用中，常出現(xiàn)不同類型故障影響系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)診斷調(diào)試后仍可能出現(xiàn)故障，直接造成資源浪費(fèi)，降低室內(nèi)空氣質(zhì)量。因此，針對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)加強(qiáng)故障檢測(cè)與診斷至關(guān)重要。

本文將結(jié)合暖通空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷的常用方法，并對(duì)該系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)發(fā)展目標(biāo)及方向進(jìn)行總結(jié)，為進(jìn)一步加強(qiáng)暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)應(yīng)用提供理論參考。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷常用方法

（一）直接方法

直接方法主要是指在暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中，以不同的輸入、輸出參數(shù)為依據(jù)作為故障檢測(cè)基本癥狀，直接將這些癥狀輸入分類器中。利用預(yù)期設(shè)置完成的分類策略對(duì)分類器中癥狀進(jìn)行具體分類，即對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行分類，再以此為依據(jù)作出準(zhǔn)確故障診斷結(jié)果。該故障檢測(cè)與診斷方法常用于分類器設(shè)計(jì)中，較常見的分類方法如專家規(guī)則、貝葉斯分類法等等。利用這些具體方法可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷，效果良好，操作便利，診斷數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確。

（二）間接方法

間接方法主要是指通過系統(tǒng)模型預(yù)測(cè)，該方法的應(yīng)用前提條件是要先設(shè)立正常系統(tǒng)運(yùn)行條件，并對(duì)已經(jīng)確定的故障進(jìn)行系統(tǒng)建模。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化模型系統(tǒng)，進(jìn)而展開進(jìn)一步針對(duì)性預(yù)測(cè)，再將預(yù)測(cè)結(jié)果所得參數(shù)與實(shí)測(cè)參數(shù)對(duì)比，將對(duì)比后偏差作為輸入?yún)?shù)，再輸入至分類器，確定故障類型。其分類方法包括貝葉斯分類法、故障樹與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等等。其主要建模方法則為回歸法等。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)研究與發(fā)展

傳統(tǒng)暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)進(jìn)依靠手提式診斷器檢測(cè)，通過技術(shù)人員利用工具進(jìn)行維修檢驗(yàn)，以一臺(tái)儀器對(duì)多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，并利用高精度配置傳感器進(jìn)行輔助檢測(cè)，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)效率。但該檢測(cè)與診斷方法的不足在于無法實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，不能對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況進(jìn)行反映，因此在故障處理后不能立即發(fā)揮效用。隨著技術(shù)不斷提升，以及應(yīng)用需求不斷提高，暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)中融入了保護(hù)系統(tǒng)，利用對(duì)設(shè)備啟停操作確定故障檢測(cè)，例如，暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)達(dá)到其壓力上限時(shí)，應(yīng)對(duì)該制冷系統(tǒng)進(jìn)行中止操作，檢測(cè)設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用則能夠?qū)χ评湓O(shè)備進(jìn)行故障檢測(cè)，并明確診斷其影響原因。

這種故障檢測(cè)與診斷技術(shù)的應(yīng)用對(duì)保障系統(tǒng)穩(wěn)定，延長系統(tǒng)使用壽命有著重要作用，同時(shí)對(duì)保護(hù)系統(tǒng)安全也起到積極作用。但在故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)中應(yīng)用這匯總安全系統(tǒng)僅局限與出現(xiàn)較嚴(yán)重故障的設(shè)備檢測(cè)與診斷，對(duì)系統(tǒng)繼續(xù)惡化起不到有效監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)控制作用，因此會(huì)造成設(shè)備因嚴(yán)重故障無法有效修復(fù)，延長維修周期，造成資源浪費(fèi)。

為進(jìn)一步提高暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)，應(yīng)充分結(jié)合技術(shù)理論及經(jīng)濟(jì)性理論，在提高系統(tǒng)整體可靠性的同時(shí)，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能性，有效降低暖通空調(diào)出現(xiàn)故障的幾率，提升暖通空調(diào)應(yīng)用質(zhì)量及壽命。在今后的暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)發(fā)展過程中，從幾個(gè)方面進(jìn)行強(qiáng)化研究：

（1）經(jīng)濟(jì)性角度。故障檢測(cè)與診斷技術(shù)在今后的強(qiáng)化研究中應(yīng)更加注重經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步為人們帶來應(yīng)用保障。加強(qiáng)自動(dòng)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)和暖通空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合，最大限度利用系統(tǒng)元器件，減少對(duì)故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)的改動(dòng)。

（2）可靠性角度。故障檢測(cè)與診斷技術(shù)在暖通空調(diào)的應(yīng)用中會(huì)受到多種因素影響，造成其他不可預(yù)見為題，所以要加強(qiáng)對(duì)故障診斷與檢測(cè)技術(shù)的可靠性，最大限度避免降低設(shè)備錯(cuò)誤警報(bào)，避免出現(xiàn)造成干擾，提高暖通空調(diào)運(yùn)行保障。

（3）理論角度。暖通空調(diào)屬于較復(fù)雜的服務(wù)性制冷設(shè)備，運(yùn)行過程中受多種因素干擾，因此故障檢測(cè)與診斷技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)趨向簡單、實(shí)用性高等方面，以保證其運(yùn)行穩(wěn)定。因此，通過加強(qiáng)理論驗(yàn)證與研究正式滿足這一要求的必要性十分重要，以切實(shí)有效為暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行提供理論保障。

3 結(jié)語

綜上所述，針對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)加強(qiáng)故障檢測(cè)與診斷對(duì)保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，提高室內(nèi)空氣質(zhì)量有著重要作用。為進(jìn)一步提高暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)，應(yīng)充分結(jié)合技術(shù)理論及經(jīng)濟(jì)性理論，在提高系統(tǒng)整體可靠性的同時(shí)，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能性，有效降低暖通空調(diào)出現(xiàn)故障的幾率，提升暖通空調(diào)應(yīng)用質(zhì)量及壽命。同時(shí)加強(qiáng)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)研究，對(duì)進(jìn)一步推進(jìn)我國暖通空調(diào)系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展也有著重要意義。

參考文獻(xiàn)：

篇（6）

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，讓故障維修更加簡單，也促進(jìn)了整個(gè)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

篇（7）

中圖分類號(hào)：TB657文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

在與商務(wù)行業(yè)有關(guān)的建筑物中，因?yàn)樵O(shè)備的維護(hù)方式不當(dāng)、功能受損、以及控制操作方法錯(cuò)誤等情況而引發(fā)嚴(yán)重耗能，大約在15%～30%左右，HVAC系統(tǒng)發(fā)生故障或者傳感器性能出現(xiàn)問題都會(huì)使室內(nèi)舒適度降低，同時(shí)使建筑物能耗增大，所以，嚴(yán)謹(jǐn)而精準(zhǔn)的檢測(cè)和操作是系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，也是數(shù)字化和最佳化操作得以實(shí)施的首要前提，當(dāng)系統(tǒng)因出現(xiàn)故障而不能正常運(yùn)行時(shí)，檢測(cè)人員應(yīng)能及時(shí)精準(zhǔn)地查找出故障發(fā)生的原因和位置，并在檢測(cè)工作和處理工作完成后還要采取一些預(yù)防措施和手段，目的就是避免該類問題的再次發(fā)生，進(jìn)而降低故障發(fā)展率并且提高故障處理的時(shí)效性和穩(wěn)定性。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)故障原因及常見故障

1.1 故障原因

HVAC系統(tǒng)包含了很多設(shè)備和參數(shù)，并且大部分參數(shù)都是互相關(guān)聯(lián)的，這樣就使整個(gè)系統(tǒng)變得十分復(fù)雜，增加了故障之間的連接性和影響性。多個(gè)種類的空調(diào)設(shè)備通過管道連接而形成關(guān)聯(lián)性和影響性極強(qiáng)的HVAC系統(tǒng)，倘若這個(gè)系統(tǒng)中有任何一個(gè)位置出現(xiàn)問題、發(fā)生故障，都會(huì)對(duì)其他設(shè)備的運(yùn)行情況產(chǎn)生影響，進(jìn)而牽連到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和控制性能。比如說在蒸汽壓縮制冷過程中，假如冷水泵正常運(yùn)行受到干擾，流量降低，使制冷機(jī)蒸發(fā)器的進(jìn)水量減少，進(jìn)而降低蒸發(fā)壓力和溫度，使系統(tǒng)的整體功能受到影響，甚至?xí)p壞壓縮機(jī)等設(shè)備。因?yàn)镠VAC系統(tǒng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，某個(gè)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)會(huì)干擾和阻礙其他設(shè)備的運(yùn)行，涉及的參數(shù)變化范圍非常廣，因此，當(dāng)故障產(chǎn)生時(shí)極不容易判斷和查找出故障的具置，也不容易分析出參數(shù)和數(shù)據(jù)的因果性，加大了故障診斷的難度系數(shù)。另外，一般的HVAC系統(tǒng)中所包含的傳感器數(shù)量極少，因此缺少傳感器帶來的數(shù)據(jù)和信息，降低系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)性，而且，HVAC系統(tǒng)所整合數(shù)據(jù)比較多也比較復(fù)雜，通常都會(huì)給系統(tǒng)的控制者增大管理難度，由于系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和信息不能通過圖案和文字直觀的表現(xiàn)出來，其多變性較強(qiáng)，而這些數(shù)據(jù)信息最終都是由人工來進(jìn)行處理和分析的，對(duì)故障的檢測(cè)和診斷器械和軟件也必須通過人來判斷，還有就是系統(tǒng)的控制者比較容易忽視的故障和隱患，盡管這些故障不能干擾系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，但也許會(huì)有帶來一些不確定問題。

1.2 常見故障及其后果

空調(diào)系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因有很多種， 任何部件都有發(fā)生故障的可能，19世紀(jì)末期曾有人指出對(duì)于全封閉式蒸汽壓縮空調(diào)系統(tǒng)來講，超過一半的故障都是由電氣故障而引發(fā)的，而接近20%故障都屬于機(jī)械類故障，很少的一部分故障由管路和開關(guān)部分引發(fā)的，而電氣故障中85%左右是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)損壞引發(fā)的。

暖通空調(diào)系統(tǒng)故障大都不會(huì)引發(fā)大型的安全事故，最主要的影響就是使室內(nèi)舒適度降低和增加系統(tǒng)耗能，美國有大量關(guān)于HVAC系統(tǒng)的報(bào)道，指出在美國地區(qū)有很多建筑因HVAC系統(tǒng)運(yùn)行不當(dāng)而使建筑耗能劇增。

2 故障特征及分類

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，這對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行的重要性是不言而喻的。

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。

3 常用的故障檢測(cè)與診斷方法

3.1 基于案例的故障診斷方法

通過查找知識(shí)庫和相關(guān)資料找到空調(diào)問題的解決辦法，通常包含故障案例的檢索、表達(dá)和學(xué)習(xí)等一系列過程，這類故障的檢測(cè)和診斷要結(jié)合很多相似案例，但是因?yàn)楣收系漠a(chǎn)生的確定性極低，所以案例的應(yīng)用的局限性也較強(qiáng)。

3.2 基于模糊推理的故障診斷方法

利用大量的經(jīng)驗(yàn)和模糊性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)而構(gòu)成的信息庫，再依照模糊性較強(qiáng)的邏輯整合成綜合性評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，整體思路也比較不清晰，因此，對(duì)數(shù)據(jù)的判斷和整理也比較模糊化。

3.3 基于故障樹的診斷方法

檢測(cè)和診斷過程要從系統(tǒng)最終故障入手，采用倒查的方法依次排查故障，這種故障檢索比較全面和完整，但是假如系統(tǒng)過于龐大，所以故障樹的建造規(guī)模也比較大，其整個(gè)系統(tǒng)也比較復(fù)雜。

3.4 基于模式識(shí)別的故障診斷方法

應(yīng)當(dāng)將故障的檢測(cè)和診斷看作是穩(wěn)定狀態(tài)和非穩(wěn)定狀態(tài)的分辨和區(qū)分，通過故障產(chǎn)生的具體特征和屬性進(jìn)行系統(tǒng)的分析和探究，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和總結(jié)，此方式的長處就是不需要建立模型且計(jì)算量不大。

3.5 基于小波分析的故障診斷方法

20世紀(jì)80年代末漸漸有小波分析診斷故障工具對(duì)不穩(wěn)定的信號(hào)和波動(dòng)較大的信號(hào)分析極有幫助。設(shè)備運(yùn)行異常時(shí)所產(chǎn)生的突變信號(hào)包含故障信息，因此通過對(duì)突變信號(hào)的小波分析就能夠分析出故障的具置和影響大小，非常適合信號(hào)的處理工作。

3.6 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法

通過很多相互關(guān)聯(lián)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來診斷和分析故障。輸入信號(hào)在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中來回傳遞，在網(wǎng)絡(luò)建成以后，大量的信息樣本來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。不斷修復(fù)和完善整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，最后通過數(shù)據(jù)的校對(duì)實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有效運(yùn)行。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)較為突出，不需要?jiǎng)?chuàng)建物理模型。

3.7 基于規(guī)則的故障診斷專家系統(tǒng)

規(guī)則故障診斷方式的應(yīng)用就目前故障診斷現(xiàn)狀而言較為廣泛，主要通過IF-THEN的規(guī)則形式來表示相關(guān)故障與預(yù)測(cè)之間的種種聯(lián)系，也就是表示各個(gè)部件之間的必然關(guān)系。該診斷方式融合多方面的知識(shí)到一個(gè)特定程序中來解決相關(guān)問題，在規(guī)則的故障診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，發(fā)展出智能化的故障檢測(cè)系統(tǒng)，在醫(yī)療、化學(xué)等行業(yè)中的應(yīng)用也比較廣泛。

總而言之，未來的故障診斷工具和方法將更為標(biāo)準(zhǔn)化和現(xiàn)代化，甚至是將成為能源管理和控制系統(tǒng)的一個(gè)模塊，這些診斷工具既可以由開發(fā)商提供也可以由第三方供應(yīng)商來提供。暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測(cè)在未來的發(fā)展和應(yīng)用前景將是不可限量的，其實(shí)用性和便利性等優(yōu)點(diǎn)更為顯著和突出。

參考文獻(xiàn)

篇（8）

0 引言

現(xiàn)階段，我國大多數(shù)的礦山設(shè)備所采用的維修方法以及設(shè)施，通常應(yīng)用計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制模式，和國外發(fā)達(dá)的國家相比，差異較大，其中部分模式已無法適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要。而在礦山機(jī)電設(shè)備維修應(yīng)用故障檢測(cè)診斷技術(shù)，不僅結(jié)合我國的國情，還吸收了先進(jìn)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，有效提高礦山的生產(chǎn)管理水平，改變傳統(tǒng)的維修體制，以便適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的體制。

1 故障診斷檢測(cè)技術(shù)

1.1 故障檢測(cè)診斷技術(shù)定義

故障檢測(cè)診斷技術(shù)主要是包括故障檢測(cè)和故障診斷，以現(xiàn)階段的實(shí)踐領(lǐng)域和學(xué)界理論的通說，統(tǒng)稱為故障檢測(cè)機(jī)診斷。設(shè)備工作運(yùn)行正常主要是指設(shè)備能按自身功能特征，正常運(yùn)轉(zhuǎn)，和設(shè)備該有效能相符合。而設(shè)備的異常運(yùn)轉(zhuǎn)，是指其在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中出現(xiàn)問題，且影響到其它零件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，造成難以滿足生產(chǎn)的發(fā)展需求。設(shè)備出現(xiàn)瑕疵，故障指油耗等，導(dǎo)致設(shè)備性能喪失，無法繼續(xù)工作。故障檢測(cè)診斷技術(shù)就是以設(shè)備的工作狀態(tài)信號(hào)變化，進(jìn)行準(zhǔn)確定位，精確發(fā)現(xiàn)存在的問題，且快速處理相關(guān)問題，以確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

1.2 故障檢測(cè)診斷技術(shù)特點(diǎn)分析

隨著現(xiàn)階段設(shè)備維修理論、檢查技術(shù)理論等的快速發(fā)展，故障檢測(cè)診斷技術(shù)也得到不斷發(fā)展，其主要有如下三個(gè)特點(diǎn)：（1）目的性較強(qiáng)。診斷目的明確，能快速對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備進(jìn)行故障定位和分析，且在這樣的基礎(chǔ)上制定出行之有效的維修方案，進(jìn)而保障設(shè)備的正常運(yùn)行。（2）復(fù)合型技術(shù)。診斷維修均涉及到動(dòng)力學(xué)和物理學(xué)等多種學(xué)科的領(lǐng)域，主要包括液壓器操作、機(jī)械制造等的原理與應(yīng)用等相關(guān)專業(yè)的知識(shí)。由此可見，故障檢測(cè)診斷技術(shù)涉及到各種學(xué)科知識(shí)，知識(shí)面廣且經(jīng)驗(yàn)豐富。（3）理論化向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化。所有的診斷方法及維修技術(shù)均根據(jù)時(shí)間來定，處理原理及結(jié)果可直接轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，并用于實(shí)際操作。

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

2.1 礦井提升機(jī)檢測(cè)與故障診斷

提升機(jī)是礦井生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)備之一，在礦山生產(chǎn)中的地位及其重要，它擔(dān)負(fù)著提升原煤、矸石，下放相關(guān)材料、升降人員等任務(wù)。提升機(jī)的運(yùn)行是否安全，直接關(guān)系到的一個(gè)煤礦能否正常運(yùn)作，關(guān)系到煤礦工作人員的生命安全，其重要性不容忽視。有學(xué)者提出礦井提升機(jī)故障有“軟故障”和“硬故障”之分。文章以下將對(duì)“軟故障”和“硬故障”進(jìn)行定位分析?！败浌收稀鄙婕暗焦r參數(shù)，實(shí)踐中需要對(duì)工況參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理才可以得出?！坝补收稀笔侵赣梢恍┨囟ǖ膮?shù)超限表現(xiàn)的故障“，硬故障”的出現(xiàn)往往以“軟故障”為前提，從這一點(diǎn)定位來看，對(duì)“軟故障”的及時(shí)預(yù)診和定位檢修極為重要。由于該項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)備關(guān)系到礦山運(yùn)作的安全，屬于重要基礎(chǔ)性設(shè)備之一，為了確保這一領(lǐng)域的安全性，我們國家許多科研機(jī)構(gòu)和科研人員都進(jìn)行了大量的研發(fā)工作，如中國礦業(yè)大學(xué)研制的KJ46型礦井提升機(jī)狀態(tài)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、ASCC型全數(shù)字提升機(jī)控制系統(tǒng)等都包含了故障診斷技術(shù)的功能，取得了比較好的效果。

文章在實(shí)際的工作過程中發(fā)現(xiàn)，礦井雙筒提升機(jī)松繩現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，一旦發(fā)生事故將會(huì)帶來不可估量的損害。文章在研究以前成果的基礎(chǔ)上，認(rèn)為可以用一種簡單實(shí)用的松繩檢測(cè)裝置來解決該問題。該裝置主要由單片機(jī)和霍爾傳感器組成，在提升機(jī)每個(gè)天輪一側(cè)安裝一周小磁鋼，并在適當(dāng)位置安裝霍爾傳感器檢測(cè)兩天輪的轉(zhuǎn)速，在正常運(yùn)行（即無松繩）時(shí)，兩天輪的轉(zhuǎn)速相同，則兩個(gè)傳感器輸出的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)基本相同，該裝置內(nèi)單片機(jī)計(jì)算出的兩天輪的行程差幾乎為零；當(dāng)鋼絲繩出現(xiàn)松繩現(xiàn)象時(shí)，兩天輪的行程不同，該裝置可計(jì)算出兩天輪之間的行程差，當(dāng)行程差達(dá)到預(yù)報(bào)警值時(shí)發(fā)出松繩報(bào)警信號(hào)；當(dāng)行程差達(dá)到保護(hù)值時(shí)，該檢測(cè)裝置發(fā)出控制信號(hào)，使提升機(jī)及時(shí)剎車，起到保護(hù)作用。

2.2 采煤機(jī)工況檢測(cè)和故障診斷

與國外先進(jìn)采煤機(jī)相比，國產(chǎn)采煤機(jī)的整機(jī)水平還是比較低的，與國外先進(jìn)水平存在著極大差距。譬如檢測(cè)范圍狹窄、檢測(cè)參數(shù)滿足不了需要，對(duì)故障檢測(cè)的功能基本上是缺失的。為了從根本上改變國產(chǎn)采煤機(jī)檢測(cè)水平低的落后狀況，原煤炭部將“電牽引采煤機(jī)工況檢測(cè)及故障診斷系統(tǒng)”的研制列入了“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃。該故障檢測(cè)診斷系統(tǒng)主要有：（1）左、右搖臂檢測(cè)單元；（2）機(jī)身檢測(cè)單元；（3）高壓控制箱檢測(cè)單元；（4）變頻器通信單元；（5）工況檢測(cè)及故障診斷單元（6）檢測(cè)152.4mm 顯示單元。目前來看已經(jīng)取得顯著的效果，在此領(lǐng)域獲得較大突破，有望徹底解決這一難題。

2.3 通風(fēng)機(jī)的檢測(cè)診斷技術(shù)

文章通過研究相關(guān)產(chǎn)品， 發(fā)現(xiàn)目前用于通風(fēng)機(jī)故障檢測(cè)診斷的產(chǎn)品寥寥無幾， 比較典型裝置是江西煤炭工業(yè)研究所研制的KFCA型通風(fēng)機(jī)集中檢測(cè)儀、煤炭科學(xué)總院重慶分院研制的FJZ 型礦井主風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷儀。其主要特點(diǎn)是：16位中央處理器、豐富高效的指令系統(tǒng)、四通道10位A/D轉(zhuǎn)換器、高速輸入/輸出接口、8個(gè)中斷源、兩個(gè)16位定時(shí)器、16位監(jiān)視定時(shí)器和具有多用途的接口。由于通風(fēng)機(jī)的檢測(cè)診斷技術(shù)在國內(nèi)的研究較少，可以借鑒的東西不多，文章希望通過自己的研究可以起到拋磚引玉的作用，盡快促進(jìn)該問題的解決。

2.4 礦用高壓異步電動(dòng)機(jī)的檢測(cè)及診斷技術(shù)

礦用高壓異步電動(dòng)機(jī)在礦山生產(chǎn)中的地位也及其重要，一旦發(fā)生故障，不僅僅會(huì)給煤礦帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失， 還會(huì)影響到煤礦正常的生產(chǎn)運(yùn)營?，F(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用使得異步電動(dòng)機(jī)的故障診斷變得較為得心應(yīng)手，取得了較好的效果。通說認(rèn)為異步電動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)與診斷方法主要有：①局部放電檢測(cè)；②電流高次諧波檢測(cè)；③磁通檢測(cè)。

3 結(jié)語

除以上所述內(nèi)容外，文章認(rèn)為故障檢測(cè)診斷技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用還需要對(duì)機(jī)工、電工和相關(guān)領(lǐng)域的工作人員做滲透培訓(xùn)，提高安全生產(chǎn)意識(shí)和應(yīng)急能力。為了適應(yīng)擴(kuò)大化的生產(chǎn)，同時(shí)要重視技術(shù)的革新、改造，建立和完善的礦山機(jī)電設(shè)備的故障檢測(cè)診斷機(jī)制，完善相關(guān)制度，責(zé)任到人。只有這樣才可以保證礦山設(shè)備正常、高效、安全的運(yùn)行，推進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展?！?/p>

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，全國暖通空調(diào)制冷2002年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2002，11

篇（10）

上個(gè)世界七十年代是計(jì)算機(jī)飛速發(fā)展的年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，通過計(jì)算機(jī)來進(jìn)行風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及故障診斷技術(shù)開始得到了發(fā)展。國外發(fā)達(dá)國家在這方面的水平要比我們先進(jìn)很多，像是美國Bendy Nevada公司的ADRE系統(tǒng)，Scientific—Atlanta公司的 M6000系統(tǒng)等；我國最近幾年在這方面也開始引起了重視，像是和一些高校以及研究所聯(lián)合開展一些科研性的項(xiàng)目，自己開始研發(fā)監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)，這些技術(shù)雖然和國際先進(jìn)技術(shù)有差距，但是也沒有以前那么大了。本文以D350煤氣排送機(jī)為例，進(jìn)行風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的講解，介紹其工作機(jī)制和一些技術(shù)方面的問題。

1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

此系統(tǒng)是集合了許多功能的系統(tǒng)，例如數(shù)據(jù)收集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、振動(dòng)分析、故障檢查等等。信號(hào)采集的時(shí)效性和準(zhǔn)確性事確保監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)是否精準(zhǔn)的一個(gè)重要指標(biāo)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是多個(gè)層次構(gòu)成的，分為不同的子系統(tǒng)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和故障診斷子系統(tǒng)并行工作。為了提高系統(tǒng)可靠性，設(shè)計(jì)了儀表監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和以計(jì)算機(jī)為中心的監(jiān)測(cè)診斷子系統(tǒng)并行工作的系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2、傳感器的選擇與測(cè)點(diǎn)布置

傳感器負(fù)責(zé)收集和傳遞系統(tǒng)的往來信息。因此傳感器是否精確，決定著系統(tǒng)所收集到的信息以及對(duì)這些信息利用的可靠性。相對(duì)于本系統(tǒng)而言，殼體振動(dòng)選用壓電式速度傳感器。這類傳感器靈敏度高，安裝方便，使用壽命長。軸位移信號(hào)和鍵相信號(hào)采用電渦流傳感器。測(cè)量殼體振動(dòng)一般測(cè)量3個(gè)方向的振動(dòng)，即2個(gè)徑向信號(hào)和1個(gè)軸向信號(hào)。2個(gè)徑向測(cè)點(diǎn)互相垂直安裝。系統(tǒng)中測(cè)點(diǎn)的布置根據(jù)機(jī)組具體情況以能夠捕捉機(jī)組故障為前提進(jìn)行優(yōu)化，每個(gè)機(jī)組布置了10個(gè)壓電式速度傳感器、1個(gè)軸位移測(cè)點(diǎn)和1個(gè)鍵相信號(hào)測(cè)點(diǎn)。工藝參數(shù)直接從機(jī)組原控制系統(tǒng)中獲取。

3、儀表監(jiān)測(cè)及報(bào)蕾保護(hù)子系統(tǒng)

本系統(tǒng)處于安全性和可靠性考慮，不僅采用了儀表監(jiān)測(cè)，還使用了微機(jī)監(jiān)測(cè)、診斷系統(tǒng)，兩者共同進(jìn)行，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。傳感器信號(hào)經(jīng)放大后直接進(jìn)入振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀表，每路信號(hào)對(duì)應(yīng)儀表中的一個(gè)模塊。二次儀表由雙通道速度監(jiān)測(cè)模塊、單通道軸位移監(jiān)測(cè)模塊、轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)模塊組成，可實(shí)時(shí)顯示機(jī)組轉(zhuǎn)數(shù)和各個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)幅值。幅值超過設(shè)定的報(bào)警值，可經(jīng)繼電器輸出危險(xiǎn)報(bào)警信號(hào)和連鎖跳車信號(hào)，通過外部電路可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警和設(shè)備的連鎖保護(hù)。報(bào)警保護(hù)子系統(tǒng)電路圖如圖2所示，其中，危險(xiǎn)報(bào)警繼電器輸出觸點(diǎn)為ZD—IC，連鎖跳車信號(hào)輸出觸點(diǎn)為ZWY—9C。圖中，1ZJ—3ZJ為中間繼電器，YJ為時(shí)間繼電器，其功能是實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警；ZJ—TC為斷路保護(hù)繼電器線圈，其內(nèi)觸點(diǎn)為二次儀表的輸出觸點(diǎn)，CA為消音按鈕。當(dāng)殼體振動(dòng)值達(dá)到危險(xiǎn)警示值時(shí)，ZD—TC觸點(diǎn)閉合，黃燈亮，同時(shí)聲音報(bào)警，按CA按鈕可消除聲音，危險(xiǎn)解除后黃燈滅；當(dāng)主軸位移達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)，ZWY—TC觸點(diǎn)閉合，紅燈亮，聲音報(bào)警，同時(shí)2J—TC線圈接通，發(fā)生跳車保護(hù)。

4、數(shù)據(jù)采集與狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)都是通過數(shù)據(jù)來進(jìn)行反應(yīng)的，因此數(shù)據(jù)采集儀的作用就是從機(jī)組采集各種數(shù)據(jù)，像是振動(dòng)、軸位移和轉(zhuǎn)速等等，這些信號(hào)接收到之后經(jīng)過處理再傳輸給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)就可以通過這些數(shù)據(jù)了解機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，從而進(jìn)行對(duì)機(jī)組的控制。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以和其上下層進(jìn)行通信，借助不同的傳輸途徑和設(shè)備技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，讓監(jiān)測(cè)者可以隨時(shí)隨地的了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)如果不借助各種儀器設(shè)備是很難窺其全貌的，因此通過狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以利用其工控機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集功能，將這些監(jiān)測(cè)到的信號(hào)，經(jīng)過處理后以圖表的形式直接的顯示出來，通過時(shí)域分析、幅值分析、頻譜分析，能夠獲得各種數(shù)據(jù)，通過計(jì)算去掌握機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)是否良好，這樣給現(xiàn)場(chǎng)工作人員直接監(jiān)測(cè)機(jī)組運(yùn)行起到了很大的便利，而且通過這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)也能很快的發(fā)現(xiàn)機(jī)組的一些異常狀況。

5、故障診斷子系統(tǒng)

機(jī)器故障的因素是很多方面造成的。因此在對(duì)機(jī)組進(jìn)行故障檢測(cè)的時(shí)候，我們以在線監(jiān)測(cè)為主，通過系統(tǒng)對(duì)機(jī)組各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集，我們從中進(jìn)行分析和研究，去尋找故障的原因，機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和異常運(yùn)行兩者之間的數(shù)據(jù)是存在差異的，因此才能夠通過故障檢測(cè)系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，從而發(fā)現(xiàn)機(jī)組異常的原因。

5.1人工對(duì)話診斷

通過界面的方式來讓檢測(cè)人員進(jìn)行特定部位或特定數(shù)據(jù)的檢測(cè)，這樣能夠有的放矢，而且檢測(cè)時(shí)候的數(shù)據(jù)是否保存都需要人工進(jìn)行操作，當(dāng)不進(jìn)行選擇的時(shí)候則可以采取默認(rèn)的檢測(cè)，像是最大振幅、在線數(shù)據(jù)等等，這樣便于人機(jī)交互，讓檢測(cè)系統(tǒng)更加的直觀和人性化。

5.2自動(dòng)診斷

在系統(tǒng)中還需要設(shè)定自動(dòng)檢測(cè)的功能，當(dāng)從機(jī)組獲取的數(shù)據(jù)信息發(fā)生異常的時(shí)候，則可以自動(dòng)的采取相應(yīng)的措施，這些措施都是事先經(jīng)過研究后采取的應(yīng)對(duì)措施，這樣提高了可靠性。

6、結(jié)束語

本文通過對(duì)D350煤氣排送機(jī)來進(jìn)行了風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的介紹，通過對(duì)原理和系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制的講解，我們可以了解到，此系統(tǒng)的作用是符合現(xiàn)代高速發(fā)展需要的，其安全性和可靠性也比較高，盡管我國在這方面的技術(shù)水平和國際先進(jìn)水平有差距，但是不斷的將其發(fā)展，向世界先進(jìn)水平看齊是我們的努力方向，而且這也是保證生產(chǎn)安全可靠的重要技術(shù)。

參考文獻(xiàn)