故障檢測與診斷匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇故障檢測與診斷范例，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。

篇（1）

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的電路，工作原理主要是應(yīng)用兩個元器件來表示離散信號，其中的每一個元器件的參數(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

任何東西在長時間的使用之后都會出現(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)境時常達(dá)不到設(shè)備工作的狀態(tài)，例如實(shí)際的溫度、磁場的改變等等，這些因素都會導(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)部會出現(xiàn)超負(fù)荷的狀況，元器件也會出現(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)字電路故障檢測與診斷的方法

2.1 采取有效的方法將故障檢測的過程與診斷這兩個過程分開

在對數(shù)字電路進(jìn)行故障檢測之前，應(yīng)當(dāng)先對數(shù)字電路常見的故障的特征進(jìn)行了解，在對其中一些基本特征進(jìn)行對比之后，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，使得這兩個過程能夠有效的隔離。使用邏輯檢測與診斷對數(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)字電路的信號消失之后，可以借助檢測探頭在電路的連接點(diǎn)上進(jìn)行檢測與診斷，也可以在發(fā)現(xiàn)數(shù)字信號之后能夠使用脈沖存儲器進(jìn)行存儲，可以有效的縮小數(shù)字電路的護(hù)長范圍。

2.2 使用分塊測試法對數(shù)字電路進(jìn)行診斷

目前對于數(shù)字電路中出現(xiàn)的故障檢測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，故障檢測的準(zhǔn)確率有所下降，對于故障的排查以及處理的效率很低，所以采用分塊檢測法是代替直接觀測法最有效的方法。使用分塊測試診斷法的時候，應(yīng)當(dāng)對數(shù)字電路的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有一個初步的了解，并根據(jù)電路的實(shí)際情況，將電路分為若干個獨(dú)立的電路，分別進(jìn)行通電測試，通過觀測結(jié)果對數(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)字電路故障檢測與診斷的效率，在復(fù)雜的數(shù)字電路的故障檢測與診斷中應(yīng)用也十分的廣泛。

2.3 使用電阻檢測診斷的方法進(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)，這時候最常使用的方法就是使用電阻檢測診斷法。電阻檢測法能夠有效的檢測出數(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)字電路故障檢測的事情。使用電阻檢測法的時候，一定要注意的就是用電安全，在切斷電源的基礎(chǔ)上進(jìn)行檢測裝置的設(shè)計(jì)安裝，之后再一一進(jìn)行故障檢測。

2.4 使用波形檢測方法進(jìn)行故障檢測

波形檢測診斷方法對數(shù)字電路進(jìn)行故障的檢測以及診斷對于檢測人員的專業(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過程中所反映出的波形，也就是數(shù)字電路故障檢測過程中在示波器上顯示的數(shù)字電路板的各級輸出波形的狀況，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，在使用波形檢測診斷法進(jìn)行數(shù)字電路故障檢測的時候，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，其他的檢測方法并不是十分的準(zhǔn)確與科學(xué)，所以波形檢測診斷法形成的檢測結(jié)果更加的準(zhǔn)確，在進(jìn)行故障檢測的過程中對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性。

3.總結(jié)

當(dāng)今時代科學(xué)技術(shù)飛速的發(fā)展，對于數(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于數(shù)字電路中出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測與診斷，因此應(yīng)當(dāng)針對數(shù)字電路產(chǎn)生的原因進(jìn)行研究，并且積極地進(jìn)行故障檢測的技術(shù)，使得數(shù)字電路的使用能夠更加順時代的發(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[U8] 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）50-0144-01

機(jī)場助航燈光系統(tǒng)是飛機(jī)飛行安全的保障，是機(jī)場非常重要的一個目視助航設(shè)備。在一個中型的機(jī)場中，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，助航燈光系統(tǒng)是否完好無損十分關(guān)鍵。在實(shí)際機(jī)場應(yīng)用中，如何保證助航燈光系統(tǒng)的正常工作，如何及時的檢測助航燈光系統(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)場的燃眉之急。

1 助航燈光故障檢測

助航燈光故障的檢測主要通過自動監(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)動模塊、進(jìn)水檢測模塊、串口通信模塊、單片機(jī)模塊等。

1.1 燈暗檢測和燈泡開路檢測

燈暗檢測實(shí)際上就是對燈電壓進(jìn)行檢測，檢測燈泡兩端的電壓。檢測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，一次測電流和二次側(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，是判斷燈暗的一個替代參數(shù)。燈暗的原因要么是燈泡經(jīng)過長時間的使用，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。而燈泡開路檢測則是對燈泡電流大小的檢測。一個比較穩(wěn)定的干路電流在隔離變壓器的一次側(cè)流過時，如果二次側(cè)有正常的負(fù)載也會流過一個比較穩(wěn)定的電流。當(dāng)開燈光級設(shè)置越低時，電流越小；或則當(dāng)負(fù)載的電阻越小時，電流越大。燈泡在使用過程中，新舊程度對電流的影響不大。而燈泡處于開路時，其負(fù)載電阻無窮大，電流就會急劇減小。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，通過對電路電壓進(jìn)行采用就可以判別燈泡是否斷芯。

1.2 上行信號的調(diào)制

上行信號是指遠(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方向。調(diào)制信號頻率是工頻50Hz，所以調(diào)制信號可以跨過隔離變壓器，然后上傳回主控單元。

1.3 上行信號的解調(diào)

經(jīng)過電壓互感器采樣，然后經(jīng)信號調(diào)理電路把調(diào)光器回路電壓分為兩路，一路過零檢測電路，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)求一個平均值。所得的3個平均值分別與單片機(jī)中預(yù)先計(jì)算好并存儲起來的對應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，有調(diào)制的信號，其數(shù)值相比沒有調(diào)制的信號明顯要小。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

主控單元過零檢測電路實(shí)時檢測正過零點(diǎn)后，經(jīng)過P3.3通道信號向單片機(jī)請求中斷，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個結(jié)果均為“0”，則說明沒有下達(dá)命令；如果得到3個結(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，經(jīng)P3.7通道把正過零點(diǎn)后信號送入單片機(jī)，觸發(fā)晶閘管開關(guān)。由于電壓上加載了調(diào)制信號，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

一個周期定位50ms，每個周期采樣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。而燈暗實(shí)驗(yàn)中，電壓波動率在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)場的應(yīng)用中，能基本滿足助航燈光故障檢測與診斷的要求。

4 討論

當(dāng)然，筆者僅僅是從助航燈光故障檢測的基本原理出發(fā)，淺顯探析了其故障檢測的方面。而實(shí)際應(yīng)用中的助航燈光故障檢測，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的主要信號。

1.檢測方法

1.1 超聲波檢測

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，放電點(diǎn)周圍的電場應(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，從而產(chǎn)生聲波信號。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使這個比例不確定，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，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，用超聲波信號聲壓的變化代表局部放電所釋放能量的變化，通過測量超聲波信號的聲壓，就可以推測出放電的強(qiáng)弱。

1.2 TEV檢測

當(dāng)高壓電氣設(shè)備發(fā)生局部放電時，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)鬏敗τ趦?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，則無法在外部檢測到放電信號。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)，高頻信號因此傳輸?shù)皆O(shè)備外層而被檢測出來。

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，同時產(chǎn)生一個暫態(tài)電壓，這個電壓脈沖稱為暫態(tài)對地電壓（TransientEarthVoltage，TEV）。

TEV的檢測原理見圖1，高壓電氣設(shè)備的對地絕緣部分發(fā)生局部放電時，導(dǎo)電系統(tǒng)對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)時間一般只有幾納秒。因?yàn)殡娏康扔陔娏鞒艘詴r間，一次放電1000pC，持續(xù)10ns，就產(chǎn)生100mA的電流。對于持續(xù)時間那么短的放電脈沖，被測設(shè)備就不能看作是個整體，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，可以將地看成一個金屬板，縫隙所處的位置看成另一個金屬板，縫隙與地之間的距離為傳輸線。

當(dāng)發(fā)生局部放電時，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)鞑ィ罱K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到放電信號。

研究發(fā)現(xiàn)，局部放電產(chǎn)生的TEV信號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器進(jìn)行檢測。通過檢測局部放電產(chǎn)生的TEV信號，不僅可以對運(yùn)行中開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備局部放電狀況進(jìn)行定量測試，而且可以通過同一放電源到不同探測器的時間差，對局部放電點(diǎn)進(jìn)行定位。

2.開關(guān)柜絕緣性能故障檢測診斷系統(tǒng)

這一系統(tǒng)的檢測技術(shù)在原理上是一種比較性的檢測技術(shù)。某個開關(guān)柜上的檢測結(jié)果應(yīng)與其以前的檢測數(shù)據(jù)或其它同類型的開關(guān)柜所檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果檢測數(shù)據(jù)大于其它同型號開關(guān)柜或以前的結(jié)果，說明該開關(guān)柜存在放電活動，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)檢測結(jié)果分析設(shè)備絕緣材料還能維持運(yùn)行的時間。

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對設(shè)備的影響。整個系統(tǒng)可分成3個子系統(tǒng)：

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

（2）信號預(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。

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

3.檢測數(shù)值的動態(tài)判據(jù)

3.1統(tǒng)計(jì)分析與趨勢分析

統(tǒng)計(jì)分析法是在同一開關(guān)室內(nèi)開關(guān)柜局部放電檢測時，對相關(guān)條件下的TEV檢測數(shù)值和超聲波檢測數(shù)值進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，從而得出初步判斷依據(jù)。現(xiàn)場影響局部放電測量結(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、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結(jié)果的誤判，在現(xiàn)場測試時必須加以考慮。

趨勢分析是對同一開關(guān)柜不同時間的測試結(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。在分析過程中，還應(yīng)分析影響局部放電的細(xì)微波動對TEV檢測數(shù)值和超聲波檢測數(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、干擾波動、時間變化等。

3.2 動態(tài)判斷依據(jù)

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

（1）初始判據(jù)的判斷。對當(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。對當(dāng)?shù)厮蠳面開關(guān)柜局部放電情況進(jìn)行普測，取其中檢測數(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）趨勢分析。在一段時間間隔（一個月、一個季度或一年），再次對所有N面開關(guān)柜進(jìn)行普測，取其中檢測數(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)境等因素對局部放電都有影響，因此，在確定判斷值時要考慮±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)過長時間的比較，建立起本地區(qū)開關(guān)柜檢測的數(shù)據(jù)庫，最終確定一個作為指導(dǎo)性的判斷數(shù)值。

綜上所述，動態(tài)判據(jù)診斷是一個長期的過程，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)柜局部放電檢測定位技術(shù)，改變了電氣設(shè)備傳統(tǒng)的局部放電測試方式，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、有效的檢測技術(shù)。檢測裝置具有以下優(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）能自動連續(xù)進(jìn)行檢測、數(shù)據(jù)處理。

（3）具有自檢和報警功能。

篇（4）

中圖分類號：TP277

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004―373X(2008)04―115―03

1　引　言

隨著對控制系統(tǒng)可靠性要求的提高，F(xiàn)DI已成為一個活躍的研究領(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，通過對殘差的分析與評價實(shí)現(xiàn)故障的檢測與隔離。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與診斷技術(shù)(FDI)對這些不確定性因素的魯棒性是一個至關(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)_動和故障，仍然以較好的性能診斷出故障。本文針對具有未知擾動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和診斷的觀測器，他通過對觀測器進(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，殘差信號得以對干擾具有魯棒性。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)確定觀測器的特征結(jié)構(gòu)：按照希望動態(tài)殘差性質(zhì)選取合適的特征值，并保證QC的行均為觀測器的p個左特征向量，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取值的改變不會影響K的取值。

篇（5）

近年來隨著建筑不斷增多，對暖通空調(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，針對暖通空調(diào)系統(tǒng)加強(qiáng)故障檢測與診斷至關(guān)重要。

本文將結(jié)合暖通空調(diào)系統(tǒng)自動故障檢測與診斷的常用方法，并對該系統(tǒng)故障檢測與診斷技術(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分類器中癥狀進(jìn)行具體分類，即對系統(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)對設(shè)備自動故障檢測與診斷，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，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)一步針對性預(yù)測，再將預(yù)測結(jié)果所得參數(shù)與實(shí)測參數(shù)對比，將對比后偏差作為輸入?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)故障檢測與診斷技術(shù)進(jìn)依靠手提式診斷器檢測，通過技術(shù)人員利用工具進(jìn)行維修檢驗(yàn)，以一臺儀器對多個系統(tǒng)進(jìn)行檢測，并利用高精度配置傳感器進(jìn)行輔助檢測，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測效率。但該檢測與診斷方法的不足在于無法實(shí)現(xiàn)在線檢測，不能對系統(tǒng)動態(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)故障檢測與診斷技術(shù)中融入了保護(hù)系統(tǒng)，利用對設(shè)備啟停操作確定故障檢測，例如，暖通空調(diào)的制冷系統(tǒng)達(dá)到其壓力上限時，應(yīng)對該制冷系統(tǒng)進(jìn)行中止操作，檢測設(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，并明確診斷其影響原因。

這種故障檢測與診斷技術(shù)的應(yīng)用對保障系統(tǒng)穩(wěn)定，延長系統(tǒng)使用壽命有著重要作用，同時對保護(hù)系統(tǒng)安全也起到積極作用。但在故障檢測與診斷系統(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)備檢測與診斷，對系統(tǒng)繼續(xù)惡化起不到有效監(jiān)測與動態(tài)控制作用，因此會造成設(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，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)故障檢測與診斷技術(shù)發(fā)展過程中，從幾個方面進(jìn)行強(qiáng)化研究：

（1）經(jīng)濟(jì)性角度。故障檢測與診斷技術(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)自動故障檢測與診斷技術(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，減少對故障檢測與診斷系統(tǒng)的改動。

（2）可靠性角度。故障檢測與診斷技術(shù)在暖通空調(diào)的應(yīng)用中會受到多種因素影響，造成其他不可預(yù)見為題，所以要加強(qiáng)對故障診斷與檢測技術(shù)的可靠性，最大限度避免降低設(shè)備錯誤警報，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，針對暖通空調(diào)系統(tǒng)加強(qiáng)故障檢測與診斷對保證系統(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，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。同時加強(qiáng)故障檢測與診斷技術(shù)研究，對進(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)時應(yīng)用到了多個學(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，各種設(shè)備的參數(shù)相互配合，共同完成對建筑物的采暖、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，同時各種故障的相互影響，也會造成新的故障。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，也會影響其他設(shè)備的運(yùn)行，從而影響整個暖通空調(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，可能會造成整個系統(tǒng)故障的連鎖反應(yīng)，影響其他設(shè)備正常運(yùn)行，這樣也會造成故障檢測和診斷帶來困難。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，會給系統(tǒng)管理者的故障檢測帶來較大的困難，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、常用的故障檢測和診斷方法

（一）通過案例進(jìn)行故障檢測和診斷。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)生時要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理。在故障發(fā)生時，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)果會有一定的差異，因此不能夠?qū)收蠙z測的結(jié)果立即確定，因此造成了故障診斷不迅速，這個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)生時都會表現(xiàn)出不同的征兆，如硬件故障則會使機(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，也會有一定的數(shù)據(jù)紊亂的提示，這也能作為故障檢測的評判標(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)故障檢測與診斷，但模糊的信息有時候也會產(chǎn)生錯誤的偏差，因此也會造成錯誤推理，因此要綜合實(shí)踐進(jìn)行分析，從而使故障檢測與診斷更加準(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，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，根據(jù)故障結(jié)果進(jìn)行分類，在每個系列中各自按照相應(yīng)的故障原因，對每一個故障進(jìn)行相應(yīng)的編號處理。在暖通空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，將根據(jù)每一個編號的所處的故障系列，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，從而對故障做出診斷，但當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)較大時，故障模型也會相應(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)行時可能會同時引起多個故障，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，而且對非線性的問題有著較大的優(yōu)勢，因此被應(yīng)用于故障檢測和診斷中。

（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)行時各個參數(shù)的變化，以達(dá)到正常運(yùn)行的目的。暖通空調(diào)系統(tǒng)故障檢測利用到傳感器，可以實(shí)現(xiàn)故障自動檢測，提高了檢測效率和診斷速度。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，通過對系統(tǒng)的全面檢測和修復(fù)，維護(hù)系統(tǒng)安全。

結(jié)語：暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行時出現(xiàn)的故障會對整個系統(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)了整個系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

篇（7）

中圖分類號：TB657文獻(xiàn)標(biāo)識碼： 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)問題都會使室內(nèi)舒適度降低，同時使建筑物能耗增大，所以，嚴(yán)謹(jǐn)而精準(zhǔn)的檢測和操作是系統(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，檢測人員應(yīng)能及時精準(zhǔn)地查找出故障發(fā)生的原因和位置，并在檢測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)，倘若這個系統(tǒng)中有任何一個位置出現(xiàn)問題、發(fā)生故障，都會對其他設(shè)備的運(yùn)行情況產(chǎn)生影響，進(jìn)而牽連到整個系統(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)故障時會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，某個設(shè)備發(fā)生故障時會干擾和阻礙其他設(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，對故障的檢測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)殡妱訖C(jī)損壞引發(fā)的。

暖通空調(diào)系統(tǒng)故障大都不會引發(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，對整個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)生的最初時期所表現(xiàn)的特征不太明顯，因此在初級階段很難被發(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)測力度要適當(dāng)加強(qiáng)，并且要做好預(yù)防工作，這對空調(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)生時就會因?yàn)閷哟紊疃鹊牟灰粯佣斐刹灰粯拥挠绊憽３酥猓紤]到系統(tǒng)是由多個相關(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)的診斷和檢測就十分的復(fù)雜。

3 常用的故障檢測與診斷方法

3.1 基于案例的故障診斷方法

通過查找知識庫和相關(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判標(biāo)準(zhǔn)，整體思路也比較不清晰，因此，對數(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，其整個系統(tǒng)也比較復(fù)雜。

3.4 基于模式識別的故障診斷方法

應(yīng)當(dāng)將故障的檢測和診斷看作是穩(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不穩(wěn)定的信號和波動較大的信號分析極有幫助。設(shè)備運(yùn)行異常時所產(chǎn)生的突變信號包含故障信息，因此通過對突變信號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)和完善整個網(wǎng)絡(luò)，最后通過數(shù)據(jù)的校對實(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)勢較為突出，不需要創(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)測之間的種種聯(lián)系，也就是表示各個部件之間的必然關(guān)系。該診斷方式融合多方面的知識到一個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)前市場經(jīng)濟(jì)的體制。

1 故障診斷檢測技術(shù)

1.1 故障檢測診斷技術(shù)定義

故障檢測診斷技術(shù)主要是包括故障檢測和故障診斷，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。故障檢測診斷技術(shù)就是以設(shè)備的工作狀態(tài)信號變化，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，故障檢測診斷技術(shù)也得到不斷發(fā)展，其主要有如下三個特點(diǎn)：（1）目的性較強(qiáng)。診斷目的明確，能快速對運(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。由此可見，故障檢測診斷技術(shù)涉及到各種學(xué)科知識，知識面廣且經(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“軟故障”和“硬故障”進(jìn)行定位分析。“軟故障”涉及到工況參數(shù)，實(shí)踐中需要對工況參數(shù)進(jìn)行測量，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理才可以得出。“硬故障”是指由一些特定的參數(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“軟故障”的及時預(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兩天輪的轉(zhuǎn)速，在正常運(yùn)行（即無松繩）時，兩天輪的轉(zhuǎn)速相同，則兩個傳感器輸出的計(jì)數(shù)脈沖個數(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，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)報警值時發(fā)出松繩報警信號；當(dāng)行程差達(dá)到保護(hù)值時，該檢測裝置發(fā)出控制信號，使提升機(jī)及時剎車，起到保護(hù)作用。

2.2 采煤機(jī)工況檢測和故障診斷

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。譬如檢測范圍狹窄、檢測參數(shù)滿足不了需要，對故障檢測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)檢測水平低的落后狀況，原煤炭部將“電牽引采煤機(jī)工況檢測及故障診斷系統(tǒng)”的研制列入了“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃。該故障檢測診斷系統(tǒng)主要有：（1）左、右搖臂檢測單元；（2）機(jī)身檢測單元；（3）高壓控制箱檢測單元；（4）變頻器通信單元；（5）工況檢測及故障診斷單元（6）檢測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個中斷源、兩個16位定時器、16位監(jiān)視定時器和具有多用途的接口。由于通風(fēng)機(jī)的檢測診斷技術(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 礦用高壓異步電動機(jī)的檢測及診斷技術(shù)

礦用高壓異步電動機(jī)在礦山生產(chǎn)中的地位也及其重要，一旦發(fā)生故障，不僅僅會給煤礦帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失， 還會影響到煤礦正常的生產(chǎn)運(yùn)營。現(xiàn)代信號處理技術(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)為異步電動機(jī)故障檢測與診斷方法主要有：①局部放電檢測；②電流高次諧波檢測；③磁通檢測。

3 結(jié)語

除以上所述內(nèi)容外，文章認(rèn)為故障檢測診斷技術(shù)在礦山機(jī)電設(shè)備中的應(yīng)用還需要對機(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)意識和應(yīng)急能力。為了適應(yīng)擴(kuò)大化的生產(chǎn)，同時要重視技術(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。■

篇（9）

空調(diào)系統(tǒng)中保證各類傳感器的讀數(shù)正確，及時發(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，以便及時辨別出故障類型，做出正確決策，及時恢復(fù)測量，使系統(tǒng)可靠正常運(yùn)行。

1 主成分分析法（PCA）及故障檢測、識別方法

某一系統(tǒng)或過程傳感器測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，就會打破這種測量值之間的相關(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)行故障檢測與診斷。

1.1 PCA建模

設(shè)某測量矩陣， ，其中m是測量變量數(shù)，n是測量樣本數(shù)。X的每一列都進(jìn)行了零平均化，X可以分解為：

（1）

其中 ----測量的可模部分， ----測量的殘差部分，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)個最大特征值λi所對應(yīng)的特征向量。 的例則分別是剩下的m-l個特征微量。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）

對于每一個測量樣本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

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

（8）

當(dāng) 時，認(rèn)為系統(tǒng)運(yùn)行正常，而當(dāng) 時，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），可以對故障向量x進(jìn)行估計(jì)，也就是說， 可以看在是x的一個估計(jì)值。但是， 并不是x的最佳估計(jì)，因?yàn)樵诠烙?jì) 時所使用的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，就會使得xnew逼近于x的正常值x*。

假設(shè)樣本x中的第I個分量發(fā)生了故障（假設(shè)只有一個故障），即xi是一個故障值，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]提出了一種針對各種可能的故障方向，利用逐個重構(gòu)的方法進(jìn)行故障鑒別。對于測量值x，由于故障的存在，其SPE（x）必定會顯著增加，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（）----是測量向量x沿第j個方向重構(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

前面在建立模型時已經(jīng)用到了主成分?jǐn)?shù)的概念。主成分?jǐn)?shù)對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；而若主成分?jǐn)?shù)選得太大，又會不利于大故障的檢測。因此，存在一個確定最優(yōu)的主成分?jǐn)?shù)的問題。可以根據(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 傳感器故障的檢測與診斷的空調(diào)監(jiān)測系統(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)包含兩臺同樣的制冷機(jī)，每臺制冷機(jī)配備有各自的一級水泵，為保證每臺制冷機(jī)蒸發(fā)器冷凍水的流速基本不變，一級泵為定速泵。兩臺二級泵為建筑供水，二級泵根據(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)旁通流量大于一臺一級泵的流量時，停止一臺制冷機(jī)及相應(yīng)水泵；而當(dāng)旁通流量出現(xiàn)負(fù)值且大于一定的時間時，開啟一臺制冷機(jī)及相應(yīng)的一級泵。為保證制冷機(jī)的工作時間大致相等，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。共有四個流量傳感器：制冷機(jī)1、制冷機(jī)2出口各有一臺流量計(jì)，建筑供水流量計(jì)，旁通流量計(jì)。共有五個溫度傳感器：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上對系統(tǒng)進(jìn)行仿真。傳感器的采樣時間間隔為1min，仿真時間為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)時總的不可重構(gòu)方差，選取決的不可重構(gòu)方差最小時的主成分?jǐn)?shù)為最優(yōu)主成分

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

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

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

3.1 偏差故障

選ft=1.5℃，由文獻(xiàn)[1]式（3）計(jì)算了出這時的故障測量值。圖3（a）是這時的正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)的比較。圖3（b）是這時的故障數(shù)據(jù)檢測結(jié)果，SPE值超過了δ2限，檢測出故障。SVI指數(shù)監(jiān)測結(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)算出這時的故障測量值。圖4（a）是這時的正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)的比較。圖4（b）是這時的故障數(shù)據(jù)檢測結(jié)果，在故障發(fā)生一段時間后，SPE值超過了δ2限，檢測出故障。SVI指數(shù)監(jiān)測結(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，不能被檢測出。隨著時間的推移，故障不斷增大，SPE指數(shù)也不斷在增加，故障被檢測出來。

圖3 偏差故障檢測與診斷

圖4 漂移故障檢測與診斷

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

圖5 精度等級下降的檢測與診斷

圖6 完全故障檢測與診斷

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

3．3 精度等級下降

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

3.4 完全故障

選取xt=0℃，圖6（a）是這時的正常數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)的比較。圖6（b）是這時的故障數(shù)據(jù)檢測結(jié)果，SPE值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了δ2限，指數(shù)很大，說明這時的故障較大。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)。對空調(diào)冷水機(jī)組監(jiān)測系統(tǒng)傳感器的四種類型故障檢測與診斷特性進(jìn)行了比較，主成分分析法是一種很好的傳感器故障檢測方法，對傳感器的各類故障均有很好的檢測、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)年會論文集，2002，11

篇（10）

上個世界七十年代是計(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、振動分析、故障檢查等等。信號采集的時效性和準(zhǔn)確性事確保監(jiān)測和診斷系統(tǒng)是否精準(zhǔn)的一個重要指標(biāo)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是多個層次構(gòu)成的，分為不同的子系統(tǒng)，狀態(tài)監(jiān)測子系統(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)測子系統(tǒng)和以計(jì)算機(jī)為中心的監(jiān)測診斷子系統(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這些信息利用的可靠性。相對于本系統(tǒng)而言，殼體振動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。軸位移信號和鍵相信號采用電渦流傳感器。測量殼體振動一般測量3個方向的振動，即2個徑向信號和1個軸向信號。2個徑向測點(diǎn)互相垂直安裝。系統(tǒng)中測點(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，每個機(jī)組布置了10個壓電式速度傳感器、1個軸位移測點(diǎn)和1個鍵相信號測點(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)測及報蕾保護(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，還使用了微機(jī)監(jiān)測、診斷系統(tǒng)，兩者共同進(jìn)行，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。傳感器信號經(jīng)放大后直接進(jìn)入振動監(jiān)測儀表，每路信號對應(yīng)儀表中的一個模塊。二次儀表由雙通道速度監(jiān)測模塊、單通道軸位移監(jiān)測模塊、轉(zhuǎn)速監(jiān)測模塊組成，可實(shí)時顯示機(jī)組轉(zhuǎn)數(shù)和各個測點(diǎn)的振動幅值。幅值超過設(shè)定的報警值，可經(jīng)繼電器輸出危險報警信號和連鎖跳車信號，通過外部電路可實(shí)現(xiàn)聲光報警和設(shè)備的連鎖保護(hù)。報警保護(hù)子系統(tǒng)電路圖如圖2所示，其中，危險報警繼電器輸出觸點(diǎn)為ZD—IC，連鎖跳車信號輸出觸點(diǎn)為ZWY—9C。圖中，1ZJ—3ZJ為中間繼電器，YJ為時間繼電器，其功能是實(shí)現(xiàn)聲光報警；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)殼體振動值達(dá)到危險警示值時，ZD—TC觸點(diǎn)閉合，黃燈亮，同時聲音報警，按CA按鈕可消除聲音，危險解除后黃燈滅；當(dāng)主軸位移達(dá)到危險值時，ZWY—TC觸點(diǎn)閉合，紅燈亮，聲音報警，同時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、軸位移和轉(zhuǎn)速等等，這些信號接收到之后經(jīng)過處理再傳輸給監(jiān)測系統(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)行對機(jī)組的控制。

狀態(tài)監(jiān)測系統(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)測者可以隨時隨地的了解系統(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)時監(jiān)測系統(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)測到的信號，經(jīng)過處理后以圖表的形式直接的顯示出來，通過時域分析、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)場工作人員直接監(jiān)測機(jī)組運(yùn)行起到了很大的便利，而且通過這些實(shí)時數(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。因此在對機(jī)組進(jìn)行故障檢測的時候，我們以在線監(jiān)測為主，通過系統(tǒng)對機(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人工對話診斷

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

5.2自動診斷

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

6、結(jié)束語

本文通過對D350煤氣排送機(jī)來進(jìn)行了風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的介紹，通過對原理和系統(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)