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關鍵詞 航天故障 診斷 容錯處理技術
中圖分類號：V647 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.10.072
Abstract Aerospace fault diagnosis is the key to ensure the space work smoothly， this paper starts from the development of aerospace fault diagnosis and fault tolerant processing technology， the shortcomings of the aerospace fault detection in the presence of are analyzed， and combined with the specific problems of fault-tolerant processing technology design， is very important to enhance the level of fault treatment in spacecraft.
Keywords aerospace fault； detection； fault tolerant processing technique
0 引言
自從1903年俄國科學家齊奧爾科夫斯基發表《用噴氣裝置探測宇宙空間》，并從理論上論證采用多級火箭可以克服地球引力進入太空之后，特別是在哥達德、奧伯特、布勞恩、科羅列夫等一代科學巨匠的不懈努力之下，飛向太空終于在20世紀中葉從夢想變成了現實。
1 航天器故障的主要特點
1.1 航天器故障的危害性較大
航天器無論質量還是體積都足以對人的安全構成較大的危害。因此，航天器如果結構較為復雜，則很有可能在使用的過程中產生質量層面的問題。此外，航天器的元件比較容易產生質量故障。因此，航天器對精密儀器的質量要求較高，如果航天器在精密性儀器產生質量方面的問題，將會使航天器難以根據固定的模式進行故障的處理，也無法保證航天器可以提前結束對故障性因素的處理。還有一些航天器在實施任務處理的過程中，并不能保證當前的實用技術可以適應系統的技術處理方案，使得一些航天器在應用的過程中可能產生墜亡的問題，導致航天器的應用過程出現一系列的經濟損失。航天器如果產生較為嚴重的質量問題，不僅會在問題的發生階段出現質量問題，也很有可能影響到后來的技術研制工作的計劃，使航天器的后續使用難以得到有效的保證。
1.2 航天器運行環境較為特殊
航天器在使用的過程中，難以保證具備足夠的使用性能。因此，必須隨時對航天器應用過程中的技術細節加以調整，使航天器具備充分適應運行環境的特點。此外，要結合航天器使用過程中的運行軌道特點，對全部的空間環境加以分析，使航天器可以在空間環境的帶動之下進行運行性能的有效控制，保證航天器可以在操作的過程中憑借動力因素的特點加以技術性處理。航天器的運行還受到溫度因素的影響較多。因此，航天器必須能夠有效的針對噪音問題進行運行環境的適應，而技術應用過程中的電磁干擾等問題很有可能在外部因素的影響下發生變化，最終造成航天器的運行環境發生改變。航天器在應用的過程中，所處的整體外部環境與航天器生產過程中的日常環境并不一致，因此，航天器很有可能在元器件的質量發生問題的情況下受到零部件質量問題的干擾，造成零部件難以在實驗過程中正常運行，形成較為強烈的質量問題。
1.3 航天器本身資源有限
航天器在運行的過程中，必須使用計算機系統對諸多資源因素加以研究和處理，因此，所有的計算機配置工作，都必須保證在能源處理過程中實現配置方案的優化。除此之外，必須結合全部的能源應用特點，對燃料質量控制過程中的故障分析機制加以研究，使全部的故障診斷工作都可以在容錯技術的有效支持之下進行故障診斷機制的重構。此外，必須結合故障診斷技術的有效性分析結果，對全部的故障診斷機制加以研究，因此，航天器在諸多事務共同影響之下，難以預留足夠的空間用來應對航天器的資源處理問題，也難以保證適應航天器運行模式的變化問題。還有一些航天器的資源儲藏工作必須保證與航天器的運行技術相適應，因此，航天器在進行運行可靠性分析的過程中，必須使全部的應用技術都能與資源儲藏現狀相適應，這就使得航天器的資源儲藏問題難以有效的保證與航天器的其它飛行性任務相適應。
2 航天器故障檢測工作中存在的問題
2.1 信息資源融合角度的故障處理問題
目前，一些航天器在故障處理機制的設計過程中，并沒有充分按照傳感器的運行方式進行慣性因素的設計，使得一些傳感器只能在技術層面上應用較差處理的方式進行信息資源的處置，無法從根本上適應傳感器的應用技術要求。傳感器的信息資源是保證航天器應用質量的關鍵。但是，一些傳感器由于信息處理領域存在不確定性問題，難以保證傳感器對諸多有效的信息資源實施完整的處理，也無法使傳感器可以將信息資源以互補的形式完成設計，因此，必須通過互補性機制構建的方式進行傳感器的不確定性因素的分析。但是，很多航天器在技術處理過程中，并不能從信息資源價值的角度實施航天器故障的有效分析，使得很多的航天器難以從故障處理有效性的角度進行航天器性能的控制，使得一些航天器只能簡單的憑借傳感器的基礎性能進行故障處理機制的構建，難以保證航天器可以有效的整合全部信息資源的價值。還有一些航天器在處理故障因素的過程中，難以保證信息資源具備足夠的有效性，使得信息系統無法完整的保證與信息利用機制相適應，造成很多信息資源的可信度難以得到充分的保障。
2.2 航天器閉環系統存在診斷技術問題
航天器在應用技術的選擇方面，具備很強的復雜性，此外，航天器的控制系統不僅需要對常規的控制技術加以處理，還必須對航天器的全部組成構件加以研究。因此，所有的航天器都會在使用故障因素的影響下產生工作系統的紊亂。除此之外，必須對系統已經產生的故障進行分析，并對系統全部的運行故障進行關聯機制的控制，使后續的系統運行活動可以在具備更強關聯性因素的特點下進行故障處理機制的構建，確保故障能夠在處理的過程中更加有效的同數據資源相適應。但是，一些航天器的避免系統并不能對諸多的航天器分支系統進行技術性處理，造成很多的航天器資源難以適應部件運行過程中的技術應用要求。還有一些航天器難以在使用的過程中對相關故障性因素實施處置，使得很多的部件運行程序難以在檢測技術運行時間的有效控制下進行任務的處置，造成很多任務難以有效的憑借檢測技術的應用特點進行測量機制的構建。還有一些航天器在閉環系統的質量診斷方面，并不能保證對閉環系統的全部的信息資源實施有效的采集處理，造成很多的閉環系統難以結合故障的具體存在特征進行信息檢測機制的處理，最終導致很多的檢測技術難以適應系統運行狀態的控制要求。
2.3 模型診斷技術的應用不足
目前，很多航天器在實施診斷技術應用的過程中，都將硬件資源的質量控制作為工作的重點，這雖然能夠保證診斷技術的應用可以增強航天器的技術處理質量，卻容易導致很多的航天器無法在系統復雜性因素的影響下進行運行水平的提高。還有一些硬件資源在進行可靠性研究的過程中，并不能對已經產生的故障信息實施新型技術的重構，導致很多的信息資源無法應對現階段的剛性需求。還有一些航天器必須對體積較大的液體燃料資源進行質量控制，導致很多的燃料處理程序難以適應動力基礎的處理要求，雖然很多的模型診斷工作都可以適應燃料箱的技術應用特點，卻難以充分保證所有的動力學模型都可以在航天器的質量控制過程中實施有效的技術性處理，也難以使全部的模型診斷技術可以在故障處理過程中實現診斷水平的提高。
3 航天故障診斷和容錯處理技術的實踐方案
3.1 運用信息融合技術實施故障診斷
首先，必須對航天器運行過程中的全部信息融合技術進行整合處理，使信息資源的控制工作可以在融合技術的有效支持之下實施傳感器的質量控制。除此之外，必須對全部的傳感器裝置實施慣性因素的有效判斷，以便傳感器裝置的諸多容錯技術都可以在不同類型的傳感器裝置共同影響下實現容錯技術的合理控制，提升傳感器運行過程中的信息資源價值。在應用傳感器對大量信息實施處置的過程中，必須保證所有的信息資源可以適應信息采集程序的要求，使全部的信息都可以在航天器運行過程中產生足夠的互補性影響，確保所有的信息采集機制能適應資源互補性處理的要求。要加強對多種類型的傳感器資源的關注，使傳感器可以利用互補機制進行信息采集模式的適應，確保所有的信息資源都可以結合傳感器應用程序的要求進行合理的分析機制的處理，切實保證傳感器能夠在有效的整合分析過程中實現信息資源處理質量的提高。
3.2 完善閉環系統質量控制機制
首先，必須加強對航天器運行過程中系統復雜性的關注，通過系統各類組成部件的有效分類管理，對航天器質量控制工作推進過程中的系統復雜性加以研究，使所有的系統質量控制工作都可以結合系統正常運行的技術性要求實施處置，以便系統可以有效的應對質量控制工作推進過程中的各項故障特點，并使全部的數據處理機制可以同數據運行的異常特點保持一致。在完成故障傳播機制處理之后，必須對全部的系統運行質量關聯性特點實施傳播技術的處理，使得很多的故障性因素難以根據故障的實際特點對故障的實際呈現狀態加以控制。因此，必須結合閉環控制技術的運行要求，對系統之間的各個組成部件是否具備足夠的關聯性加以研究，使后續的系統故障特點能夠在傳播模式的影響下得到更好的處理，保證數據資源的全部處置工作可以適應系統的關聯性運行特點。
3.3 提升模型在航天器故障處理中的應用深度
首先，必須對航天器的所有組成材質進行質量可靠性分析，使后續的硬件資源可以結合系統的復雜性特點進行航天器的質量控制，保證航天器可以有效的增強全部的成本工作執行要求。其次，技術性因素的控制必須保證同成本控制的要求相適應。可以結合模型應用程序的特點，對故障診斷過程中的信息重構技術加以分析，使航天器的運行工作能夠同全部的燃料裝置形成結合，共同保證航天器裝置可以在力學模型的技術指導下加以處置。
4 結論
容錯技術和故障診斷技術是保證航天器運行質量的重要技術，深入地分析航天故障診斷技術的發展歷程，并集合航天工作中的主要技術性問題進行容錯處理技術的設計，能夠很大程度上增強容錯處理技術的實施質量。
參考文獻
[1] 胡紹林，孫國基.基于系統仿真的故障檢測與診斷技術[J].系統工程理論與實踐，2014.21（6）：8-14.
[2] 胡紹林.現代計算機控制系統的容錯設計技術[D].中國科學技術大學，2015：1-120.
關鍵詞： 暖通空調系統；故障檢測；診斷措施；故障原因
一、暖通空調系統故障原因
HVAC系統整合了多種設備，很多參數互相配合和融合，使整個系統變得十分復雜，增加了故障之間的連接性和影響性。多個種類的空調設備通過管道連接而形成關聯性和影響性極強的HVAC系統，倘若這個系統中有任何一個位置出現問題、發生故障，都會對其他設備和位置的運行情況產生影響，進而牽連到整個系統的穩定運行和控制性能。
暖通空調系統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系統的影響大小也不盡相同。硬故障是指機械設備和運轉部件完全喪失功能所產生的故障，例如皮帶斷裂、傳感器失效、閥門不受控制和風機停止運行等故障。從故障產生時間的角度分析，這些故障應當歸為突發故障，且故障影響效果比較嚴重，所以檢測和診斷的難度系數不大。軟故障的實質是說設備和部件的機械功能降低或局部失效等，比如部件或管道結垢、堵塞，局部泄露、儀表穩定性降低等等。
另外，HVAC系y中所包含的傳感器數量是極少的，因此缺少傳感器帶來是數據和信息，降低系統的監測性，而且，HVAC系統所整合數據比較多也比較復雜，通常都會給系統的控制者增大管理難度，由于系統所產生的數據和信息不能通過圖案和文字直觀的表現出來，其多變性較強，而這些數據信息最終都是由人工來進行處理和分析的，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的穩定運行，但也許會有帶來一些不確定問題。
二、暖通空調系統故障檢測與診斷常用方法
1、直接方法
直接方法主要是指在暖通空調系統運行中，以不同的輸入、輸出參數為依據作為故障檢測基本癥狀，直接將這些癥狀輸入分類器中。利用預期設置完成的分類策略對分類器中癥狀進行具體分類，即對系統故障進行分類，再以此為依據作出準確故障診斷結果。該故障檢測與診斷方法常用于分類器設計中，較常見的分類方法如專家規則、貝葉斯分類法等等。利用這些具體方法可有效實現對設備自動故障檢測與診斷，效果良好，操作便利，診斷數據較準確。
2、間接方法
間接方法主要是指通過系統模型預測，該方法的應用前提條件是要先設立正常系統運行條件，并對已經確定的故障進行系統建模。在此基礎上構建標準化模型系統，進而展開進一步針對性預測，再將預測結果所得參數與實測參數對比，將對比后偏差作為輸入參數，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、故障樹與神經網絡法等等。其主要建模方法則為回歸法等。
三、暖通空調系統故障檢測與診斷分析
1、暖通空調系統診斷方法
暖通空調故障診斷方式主要有兩種：一種是在線方式，即故障診斷系統實時地監測設備的工作狀態，基于適時的在線故障檢測與診斷算法，給出系統的故障信息，包括故障程度、故障所屬模塊、故障位置、故障報警等。另一種是離線方式，即構建計算機輔助決策支持系統，幫助系統迅速發現故障，制定合理有效的系統維修方案。
（1）基于知識的專家系統
建立專家系統診斷模塊，包括專家系統知識故障診斷庫，并可根據經驗和知識的積累以及在獲得了新的、可靠的故障診斷規則時或發現原有某條規則不足甚至錯誤時，能自動進行添加、修改和更新。 專家系統診斷模塊由知識獲取系統、知識庫、推理機和輸人、輸出系統構成。
（2）基于規則的故障樹
利用專家知識、工程師的經驗和知識庫建立基本故障診斷樹，并可生成新的故障診斷樹，用戶則選擇相適應的故障診斷樹來執行故障診斷。
故障樹分析是在復雜系統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，例如該模塊能根據系統故障現象，逐次向下展開，查詢有關的節點和樹枝，直到找出故障的發生原因及處理對策。
（3）基于人工神經網 B P改進算法的模式識別
該模塊由 B P改進算法的網絡、網絡結構參數及推理診斷等組成，主要用于完成模式識別和故障診斷。專家系統診斷與故障樹診斷兩種方法的相互結合，可以有效地解決過去已發生過的各種故障的診斷；但對于以前沒有發生過的故障，不具備處理能力，因為知識庫中缺乏相應的診斷知識。采用人工神經網絡（ A N N） 模式識別技術是一種較好的方案。它根據新的樣本進行自動學習和訓練以更新故障診斷知識，并可添加到專家系統知識庫中。A N N的故障初始樣本來自已有的故障實例，這些實例可通過故障機理分析或專家經驗獲得，此外還可在應用中逐步添加、刪除和更新。
2、故障檢測與診斷的應用
隨著科技的進步，現在的故障檢測和診斷手段嵌入了動態的控制系統體系，完善了檢測和診斷的技術。制定一些模型數值或者一些經驗數據，當傳感器測量得到的實際運行過程中的參數和由模型得到的計算值在診斷軟件中進行對比和評估，它們之間的差值作為傳送的數據，送到故障診斷分析其中的問題，如果這個差值逐漸的增大時，就說明了這個系統發生故障的可能性就會增加。根據檢測系統的分析，就會將故障的診斷結果及時傳送出去進行顯示。這些故障診斷由輸入的數據類型、復雜程度、性質等進行分區，較難的診斷就會需要長時間來完成，或者由更高層次的診斷設備來完成。
暖通空調系統故障的檢測方法。在以前，我們所用的方法就是用直接、解析和時序三種冗余法來進行檢測。基于定量模型法在相同的情況下可以通過比較實際系統或者仿真的模型運行狀態來進行檢測和診斷系統故障，但是在執行的時候需要具體的、精確的數據模型來進行檢測。還有一些基于定型模型法、基于統計學法、人工神經網絡法和模式識別法等可以對暖通空調系統的故障來進行檢測。
按照故障的級別和故障的優先級不同，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，駐留在不同層級上的故障診斷工主要由輸入數據的類型、性質、復雜程度和診斷具使用的頻率來區分，復雜的、需要更多知識和能的故障診斷（如診斷周期需要一天或一個月的將由更高層次的診斷工具（或計算機）來完成，由現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。
四、結束語
綜上所述，針對暖通空調系統加強故障檢測與診斷對保證系統正常運行，提高室內空氣質量有著重要作用。為進一步提高暖通空調系統故障檢測與診斷技術，應充分結合技術理論及經濟性理論，在提高系統整體可靠性的同時，提高暖通空調系統節能性，有效降低暖通空調出現故障的幾率，提升暖通空調應用質量及壽命。同時加強故障檢測與診斷技術研究，對進一步推進我國暖通空調系統創新發展也有著重要意義。■
參考文獻
[1]陳友明.自動故障檢測與診斷在暖通空調中的研究與應用[J].暖通空調，2014，03：29-33.
[2]陳隆.暖通空調系統故障檢測診斷技術與電氣自動化技術初探[J].中國高新技術企業，2015，06：82-83.
設備檢測與故障診斷技術現狀
羅洪輝
（陜西法士特齒輪有限責任公司 陜西 西安 710077）
摘要：隨著科學技術的發展,設備越來越復雜,自動化水平越來越高,設備在現代工業生產中的作用和影響越來越大,機器運行中發生的任何故障或失效不僅會造成重大的經濟損失,甚至可能導致人員傷亡。通過對設備工況進行檢測,對故障發展趨勢進行早期診斷,在現代工業生產中起著重要的作用。開展設備故障檢測與診斷技術的研究具有重要的現實意義。
關鍵詞：設備，故障，檢測，預防，維修方法
本文從設備檢測診斷的基本方法、內容和技術手段等多方面對我國機械設備檢測和診斷技術的現狀進行綜述,并在此基礎上提出了該技術今后的發展趨勢。企業要實現設備管理現代化，應當積極推行先進的設備管理方法和采取以設備狀態監測為基礎的設備維修技術。
一、設備檢測的一般常用方法概述
設備檢測一般是指采用各類檢測儀器對設備各項指標進行檢測，以達到保障安全使用的目的。根據相關技術人員的經驗，設備檢測尤其是特種設備的檢測需要符合國家、地方及行業協會的相關規定。設備檢測常用的方法是無損檢測，無損檢測就是利用聲、光、磁和電等，在不損害或不影響被檢對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷的大小、位置、性質和數量等信息，進而判定被檢對象所處技術狀態（如合格與否、剩余壽命等）的所有技術手段的總稱。與破壞性檢測相比，無損檢測不會損害被檢對象的使用性能，因此，無損檢測又稱為非破壞性檢測。無損檢測分為常規檢測技術和非常規檢測技術。常規檢測技術有：超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢驗、渦流檢測。非常規無損檢測技術有：聲發射、 紅外檢測、激光全息檢測等。二、下面對以上所說的檢測技術做一下簡要的介紹。 1、超聲檢測 超聲檢測的基本原理是：利用超聲波在界面（聲阻抗不同的兩種介質的結合面）處的反射和折射以及超聲波在介質中傳播過程中的衰減，由發射探頭向被檢件發射超聲波，由接收探頭接收從界面（缺陷或本底）處反射回來超聲波（反射法）或透過被檢件后的透射波（透射法），以此檢測備件部件是否存在缺陷，并對缺陷進行定位、定性與定量。2、射線檢測射線檢測的基本原理是：利用射線(X 射線、γ射線和中子射線)在介質中傳播時的衰減特性，當將強度均勻的射線從被檢件的一面注入其中時，由于缺陷與被檢件基體材料對射線的衰減特性不同，透過被檢件后的射線強度將會不均勻，用膠片照相、熒光屏直接觀測等方法在其對面檢測透過被檢件后的射線強度，即可判斷被檢件表面或內部是否存在缺陷（異質點）。3、磁粉檢測 磁粉檢測的基本原理是：由于缺陷與基體材料的磁特性（磁阻）不同，穿過基體的磁力線在缺陷處將產生彎曲并可能逸出基體表面，形成漏磁場。若缺陷漏磁場的強度足以吸附磁性顆粒，則將在缺陷對應處形成尺寸比缺陷本身更大、對比 度也更高的磁痕，從而指示缺陷的存在。4、紅外檢測紅外檢測的基本原理是：用紅外點溫儀、紅外熱像儀等設備，測取目標物體表面的紅外輻射能，并將其轉變為直觀形象的溫度場，通過觀察該溫度場的均勻 與否，來推斷目標物體表面或內部是否有缺陷。三、設備故障診斷技術的概述設備故障診斷是指設備在運行中或在基本不拆卸的情況下，通過各種手段，掌握設備運行狀態，判定產生故障的部位和原因，并預測設備未來的狀態，從而找出對策的一門技術。 設備故障診斷的任務是監視設備的狀態，判斷其是否正常；預測和診斷設備的故障并消除故障；指導設備的管理和維修。
1、設備故障診斷的內容包括狀態監測、分析診斷和故障預測三個方面。其具體實施過程為信息采集、信號處理、狀態識別、診斷決策。
2、設備故障信息的獲取方法包括直接觀測法、參數測定法、磨損殘渣測定法及設備性能指標的測定。
3、設備故障的檢測方法包括振動和噪聲的故障檢測、材料裂紋及缺陷損傷的故障檢測、設備零部件材料的磨損及腐蝕故障檢測及工藝參數變化引起的故障檢測。
4、設備故障的評定標準常用的有三種判斷標準，即絕對判斷標準、相對判斷標準以及類比判斷標準。可用平均法制定相對判斷標準。
5、從某種意義上講，設備振動診斷的過程，就是從信號中提取周期成分的過程。組成周期成分的簡諧振動可用位移、速度和加速度三個參量來表征，每個參量有三個基本要素：即頻率、振幅和初相位。
6、試驗數據處理的目的就是去偽存真、去粗取精、由表及里、由此及彼的加工過程，提高信噪比，找出客觀事物本身的內在規律和客觀事物之間的相互關系。
7、振動信號頻率分析的數學基礎是傅里葉變換；在工程實踐中，運用快速傅里葉變換的原理制成頻譜儀，這是故障診斷的有力工具
四、設備故障診斷技術的分類，有三種分類方法：
（一）按照診斷的目的、要求和條件分類，分為功能診斷和運行診斷、定期診斷和連續監測、直接診斷和間接診斷、在線診斷和離線診斷、常規診斷和特殊診斷、簡易診斷和精密診斷等等。
1、功能診斷和運行診斷。功能診斷主要是針對新安裝的設備或剛剛維修過的設備，而運行診斷更多是起到狀態監測的功能。
2、直接診斷是直接根據關鍵零部件的狀態信息來確定其所處的狀態，例如軸承間隙、齒面磨損.直接診斷迅速可靠，但往往受到機械結構和工作條件的限制而無法實現。
3、間接診斷是通過設備運行中的二次效應參數來間接判斷關鍵零部件的狀態變化。由于多數二次效應參數屬于綜合信息，因此在間接診斷中出現偽警或漏檢的可能性會增加。
4、在線診斷和離線診斷。
在線是指對現場正在運行設備的自動實時監測；而離線監測是利用磁帶記錄儀等將現場的狀態信號記錄后，帶回實驗室后再結合診斷對象的歷史檔案進行進一步的分析診斷或通過網絡進行的診斷。
5、常規診斷和特殊診斷。
常規診斷是在設備正常服役條件下進行的診斷，大多數診斷屬于這一類型診斷。但在個別情況下，需要創造特殊的服役條件來采集信號，例如，動力機組的起動和停機過程要通過轉子的扭振和彎曲振動的幾個臨界轉速采集起動和停機過程中的振動信號，停車對診斷其故障是必須的，所要求的振動信號在常規診斷中是采集不到的，因而需要采用特殊診斷。
6、簡易診斷和精密診斷。
簡易診斷一般由現場作業人員進行。憑著聽、摸、看、聞來檢查。也可通過便攜式簡單診斷儀器,如測振儀、聲級計、工業內窺鏡、紅外測溫儀等對設備進行人工監測，根據設定的標準或憑人的經驗確定設備是否處于正常狀態。
精密診斷一般要由專業人員來實施。采用先進的傳感器采集現場信號，然后采用精密診斷儀器和各種先進分析手段（包括計算機輔助方法、人工智能技術等）進行綜合分析，確定故障類型、程度、部位和產生故障的原因，了解故障的發展趨勢。
（二）按診斷的物理參數分類
振動、聲學、溫度、污染、無損診斷、壓力診斷等等，都是按物理參數分類。
（三）按照按診斷的直接對象分類
各種不同的對象，診斷方法、診斷的技術、診斷的設備都有很大區別，按照機械零件、液壓系統、旋轉機械、往復機械、工程結構等等來進行區分。
綜上所述，設備的檢測和故障診斷技術，可以迅速、連續地反映設備的運行狀態，預示運行設備存在的潛伏性故障并提出處理措施，是保障設備安全經濟運行的有力措施，應大力推廣。然而，設備的檢測與故障診斷技術畢竟為新興的多學科高新技術，其發展和實施還存在許多困難，距離替代預防性定期檢修還有較長歷程。所以，既要積極開發、推廣這一技術，也要客觀對待，避免盲從，不斷總結經驗并完善系統。
參考文獻
[1]李國華，吳淼. 《現代無損檢測與評價》. 化學工業出版社.
關鍵詞 汽車檢測與故障診斷技術；實踐能力；CAN總線
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2017）04-0060-04
Abstract Aiming to the problems such as outdated content， only focus on the conventional vehicle technology and poor regionally adaption， the optimization study is conducted on the teaching content
of Vehicle Inspection and Fault Diagnosis Technology. The old tea-
ching contents are integrated based on market demanding of automo-
tive technology and conforming to Beijing around requirements， the
new type and new energy vehicle inspection and fault diagnosis tech-
nology are added. The course structures are more reasonable and broader coverage after optimized and could meet the vehicle service marked around Beijing as well as the objectives of school training objectives. The main purpose of this article is researching the optimi-
zation of teaching contents about the vehicle inspection and fault diagnosis technology.
Key words vehicle inspection and fault diagnosis technology； prac-tical ability； CAN bus
1 w論
汽車檢測與故障診斷是汽車交通類專業的重要課程之一，也是理論聯系實際的課程，課程目的旨在提升學生專業理論水平和實踐能力。該課程具有很強的理論性和專業性，內容涉及汽車不解體檢測的基本原理、整車技術狀況的檢測、汽車各部分故障診斷及檢測儀器設備基本結構等，課程的設置能夠為從事汽車檢測與維修方面的工作提供一定的理論和實踐基礎。
北京信息科技大學車輛工程專業汽車運用與服務工況方向主要培養在京津冀地區汽車后市場服務的復合型、應用型人才，要求學生具有較強的專業實踐能力。京津冀一體化的提出，對北京的定位提出明確的要求，未來的任務是加大京津冀的環境治理力度，而學校的定位是“培養適合首都經濟圈的應用技術型人才”。因此，需要根據社會發展對首都的要求，根據學校的定位差異與學生學緣結構、基礎及就業意向的差異來規劃整合現有資源，從而契合《北京行動綱要》及符合北京信息科技大學工程認證新要求。
新能源汽車作為新能源、新業態及八個專項的首要組成部分，對大幅提升制造業創新發展能力具有重要的支撐作用。北京小客車搖號系統數據顯示，北京地區的新能源汽車銷量僅2015年就已呈現爆發式增長，電動車輛技術狀況的檢測也逐漸成為市場不可分割的一部分。新能源汽車檢測與維修技術人才的緊缺對專業的發展既是機遇也是挑戰。為更好地服務社會與適應京津冀的發展，需加快電動汽車檢測與維修人才的培養。近年來，汽車底盤綜合控制系統、穩定性控制系統及主、被動安全控制系統的運用及CAN總線的廣泛運用，使基于CAN總線信息的檢測技術得到發展，如何將先進的電子、測控、計算機等技術融入汽車檢測與故障診斷課程中，成為教學人員需要解決的一個重要問題。
綜上所述，可根據目前技術需求和京津冀汽車產業的發展方向，對汽車檢測與故障診斷技術現有教學內容和教學資源進行整合與優化，在進行課程資源整合及新增新檢測技術、新能源檢測與故障診斷技術的基礎上，構建面向首都的融傳授知識、培養能力、提高素質于一體的具有北京信息科技大學特色的汽車檢測與故障診斷技術課程，充分發揮學生在學習中的主觀能動作用。
2 汽車檢測與故障診斷技術課程現狀分析
教學內容陳舊 隨著汽車檢測診斷技術的不斷發展，新的檢測診斷方法與設備不斷涌現并逐步應用于實踐中，而與發展狀況相比，現行教材的知識結構與內容則顯得有些陳舊。隨著汽車技術的發展，化油器結構、柴油機簡單噴射系統已經逐漸退出市場，某些汽車檢測技術在日益變化的今天也逐步被淘汰。目前，教學內容陳舊，對社會上的4S店、大修廠普遍使用的汽車先進檢測線系統、汽車先進底盤控制系統、穩定性控制系統及主、被動安全控制系統卻沒有涉及。這就造成書本知識與社會嚴重脫節，對培養掌握先進檢測技術的應用型人才極為不利[1]。
重視傳統汽車教學，新能源汽車教學落后 2016年上半年新能源汽車銷量顯示，新能源汽車銷量出現井噴式增長，新能源汽車銷量同比增長162%，達到17萬輛，我國由此成為世界最大的新能源汽車市場。2016年，北京小客車指標年度配額為15萬個，其中示范應用新能源指標額度6萬個。隨著電動車輛使用年限的增強，故障凸顯，因此，需要掌握電動車輛故障檢測與診斷技術的專業技術人才，滿足就業和汽車服務市場的需求。而現有的汽車檢測與故障診斷技術課程多針對傳統燃油車輛，針對新能源車輛檢測與故障診斷技術內容相對薄弱和落后。
目前，現有電動汽車服務行業從業人員素質較低，對電動汽車高、低壓電系統了解較少，缺乏系統的電動汽車技術知識，跟不上電動汽車技術現代化的發展[2]；需要加強從業人員的素質培養和技術水平，也需要地區高校加大人才培養力度，適應行業的發展。
教學內容適用性較差 就目前的汽車檢測發展而言，先進的通信技術及先進的總線技術已經廣泛應用于車載信息系統和控制系統當中，而這其中最為典型的為CAN總線技術的發展和應用[3]。現有的教學內容并未涉及CAN儀器的使用和糾錯使用方法，知識內容跟進不夠及時。與此同時，有一些自動化程度較高的汽車檢測線使用CAN總線作為通信總線及自診斷系統的通信協議。因此，掌握總線的通信技術和糾錯方法對汽車檢測、檢測線檢測及先進汽車自診斷系統的故障檢測和診斷具有重要意義。
在網絡技術、信息技術等不斷推廣和應用的情況下，現代汽車故障診斷方法變得越來越多樣化、智能化、自動化，是社會不斷發展和汽車產業不斷發展的必然趨勢，是汽車故障診斷領域研究不斷深入的必然結果。而現有課程內容對新技術及高自動化檢測設備的試用性較差，需要進行內容優化，這對滿足不同現代汽車的故障診斷需求有著重要意義。
3 課程教學內容優化
對現有內容進行整合梳理的基礎上添加新型檢測與故障診斷技術、新能源汽車檢測與故障診斷技術方面的內容。
現有教學內容整合 按需進行教材整合和內容調整，同時強化教材整體性，加強立體化教學內容建設。在現有課程資源基礎上，對現有的汽車檢測與故障診斷技術進行完善和優化，刪除化油器式汽油機燃油供給系統故障診斷部分內容。將發動機檢測技術章節與電子噴射章節進行合并統一，調整為傳統―電子點火系統故障診斷、電腦控制點火系統檢測、汽油機燃油供給系統檢測，具體內容調整為汽油泵的檢測原理和方法、點火類型、波形形成原理、發動機點火正時檢測、電控噴油信號和燃油壓力的檢測。各部分內容整合為傳統―電子點火系統兩部分內容，在對比分析點火系統的基礎上，使學生對點火系統有整體的理解和掌握。其他診斷章節如氣缸密封性檢測、柴油機燃油供給系統檢測、系統檢測、發動機異響診斷維持原狀不變。調整后的分類如表1所示。
新檢測與故障診斷技術 在保留有益教學內容基礎上，不斷更新、充實新的教學內容，并將本學科的最新發展和科研成果補充到教學內容中，通過對教材內容的不斷推陳出新，使課程內容更貼近生產實際。現近汽車檢測技術發展迅速，CAN總線技術已經廣泛應用于汽車通信、檢測系統通信[4]及檢測設備之間的通信設計，在CAN總線技術的幫助下使車輛各個傳感器之間的信息得到共享，也為汽車故障檢測與診斷提供最有力的保障。
在維修方面，CAN總線的應用也實現了在線診斷功能。故障診斷專家系統、視覺檢測技術也已經廣泛應用于檢測與診斷的各個領域，包括電梯、變壓器、電網、工程機械、數控機床等眾多I域，在汽車檢測中也獲得廣泛應用，如使用專家系統的汽車檢測線檢測系統及車輪定位參數的視覺檢測系統開發等。與此同時，隨著汽車自診斷技術及新能源汽車自診斷技術的發展，其基本原理均為通過分析數據總線（CAN）中的數據進行檢測，可見CAN總線技術對汽車控制和檢測的重要性。因此，讀懂并了解CAN總線通信規則和數據格式提取等知識，對掌握先進檢測設備及汽車先進診斷技術至關重要。
針對目前先進檢測技術及控制系統關鍵內容，添加新型檢測系統的檢測原理及可檢測項目、基于CAN總線技術的汽車底盤控制系統故障診斷與檢測部分內容，對汽車新技術進行總結歸納，包括先進汽車檢測技術、CAN總線通信技術及基于CAN總線技術原理。具體增加內容如表2所示。
新能源車輛檢測與故障診斷技術 電機作為電動汽車的心臟是最容易出現問題的系統，而目前無刷直流電機[5-6]的廣泛應用及學生對電機檢測知識的缺乏，成為制約檢測人員素質的一個因素。從新能源汽車的關鍵系統結構出發，針對目前新能源汽車的產業結構，根據混合動力電動汽車及純電動汽車的相同和區別，新增新能源車輛綜合檢測技術現狀分析部分內容。結合新能源汽車與普通燃油汽車的區別，對關鍵部分的電驅動系統故障診斷與檢測[7]、混合動力電動汽車電機控制系統故障診斷與檢測內容進行整合梳理。針對純電動汽車的結構特征和目前受廣泛關注的電池電壓一致性和安全問題等，增加純電動汽車電池系統故障診斷與檢測[8-11]課程內容。新增課程共4學時，囊括了新能源汽車的關鍵部分故障檢測與診斷技術。受學時限制，其他內容僅作課后自習內容。具體新增內容如表3所示。經過優化后的課程內容和建議學時如表4所示。
4 結論
根據本課程的特點及適應京津冀一體化對汽車檢測與故障診斷人才的需求，結合學校的定位差異、學生學緣結構與自身基礎的不同及就業意向的差異來選擇教材和課程內容。在現有課程建設基礎上，進一步整合和完善新型檢測系統的檢測原理及檢測項目、基于CAN總線技術的汽車底盤控制系統故障診斷與檢測、電動車輛綜合檢測技術現狀及電驅動系統故障診斷與檢測、混合動力電動汽車電機控制系統故障診斷與檢測、純電動汽車電池系統故障診斷與檢測的教學支撐部分，進行教材整合和內容調整，同時強化教材整體性，加強新教材和立體化教學的建設。
通過優化，使課程涵蓋面更廣，內容更加豐富新穎，課程體系和教學內容更加符合北京信息科技大學的培養目標和定位，教學內容有助于提升學生學習能力、實踐能力及創新能力，確保教學質量的提高和培養的人才能夠更好地服務社會與適應京津冀的發展，達到面向首都地區車輛檢測綜合性人才培養的目標。
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關鍵詞：變電站；高壓開關柜；絕緣性能；檢測；故障診斷
中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A
要想達到電氣設備故障檢測與診斷的安全、合理與高效，就要加強對其絕緣性能檢測，為設備創造一個安全合理的運行環境。眾多的工作經驗表明，電力系統各項設備出現故障時，多源自絕緣故障，絕緣故障會引發電氣設備絕緣性能下降，從而出現多種故障問題。對此，需要掌握開關柜絕緣性能檢測與故障診斷技術，以此來提高故障檢測工作效率，帶來預期的檢測效果。
一、超聲波與TEV檢測技術
開關柜絕緣性能的變質可能造成局部放電問題，逐漸的效應雷擊可能導致絕緣介電性能慢慢發生變質、受損，甚至出現絕緣擊穿問題。
1.超聲波檢測技術。局部放電伴隨著一定量電荷的放出與轉移，一旦出現局部放電，其附近電場應力、機械應力以及粒子等都將走向非平衡，從而出現震蕩，動態變化等問題，也能引發附近介質的擾動現象。局部放電的初始現象為：出現較弱的火光，此時所釋放能量較小，隨之將出現相對激烈的電弧放電。經科學研究證實忽略空氣密度以及聲速情況下，聲壓的平方同聲能量間呈正相關，對此可以通過超聲波信號的聲壓變化代表局部放電釋放能量的變化，對應能夠測得放電高低。
2. TEV檢測技術。局部放電所帶來的電磁波，將途徑金屬箱體接縫位置逐漸向外傳輸，對應會出現一個暫態電壓。TEV檢測原理為：當高壓開關柜對地絕緣處出現局部放電，導電系統和接地金屬中間則將出現一些電容放電量，但是較小，放電持續較短，對應的放電量通常達到1000pC，而且一般要達到10ns，對應出現100mA電流。電氣特點一般受分布電容等影響。對此，應該將其視作金屬板，縫隙和地面中間的距離就是傳輸線。具體如圖1所示。局放時，電磁波自放電點朝著外部傳輸，此時放電電流值和電磁波電壓之間有密切關系，在忽略損耗情況下，阻抗需要按照下面公式計算：Z0=
Z0――阻抗，L――傳輸線自感，C――傳輸線電容。
經實驗得出，局放所出現的TEV信號，和局放激烈度和放電點的距離等存在密切關聯，這樣就能夠借助特定的探測設備來加以探測，憑借對局放TEV信號的檢測，能夠實現開關柜中設備局放的測試，也能對應鎖定局放位置。
二、開關柜絕緣性能檢測與故障診斷系統的應用
高壓開關柜絕緣度下降的成因來自于多方面，例如：絕緣體質量不達標、空氣間隙不達標，外界環境的不良干擾等，同時，由于遭受雷擊過電壓的不良影響等，都可能影響開關柜絕緣性能。開關柜安裝在配網系統，要承受多方電壓，可能面臨多重威脅，對此，有必要創建一個絕緣性能檢測與診斷系統。此系統主要應用對比性檢測技術，也就是通過對比單個開關柜和之前已經得出的檢測數據、以及同類開關柜的檢測數據，當發現檢測數據較大超出合理范圍，意味著其出現了放電現象，從而預測出故障問題。檢測過程中必須認真記下設備故障的具體信息，從而為放電的研判提供依據。診斷系統的構造圖如圖2所示。
故障診斷系統大體包括三大子系統，具體是指：被測設備、傳感器、數據采集系統，通常位于主機部分，故障處理與診斷系統主要依靠PC軟件，通常位于主控室。
實踐應用：某220kV變電站，經檢測得出開關柜后方局部放電檢測值超出常規數值，達到31dB，放電處于開關柜后方左下部。將設備斷開電力電源供應，對應核對開關柜，分析其局放現象，經檢查得出開關柜面板左下方出現問題，具體問題為：C相電纜頭處的螺絲出現變松現象，從而出現了局部放電現象，通過擰緊螺栓，以此為基礎進行測試，幅值則有所下降，回歸到了正常數值。圖3為螺栓松動圖示。
三、分析檢測數據和趨勢
1.統計分析。所謂的統計分析法，就是相同開關室中開關柜局放檢測，對所得的TEV數據加以歸類、統計，再對應判斷檢測結果。實際的局放檢測影響因素包括：工作電壓、絕緣物、環境條件等的影響，一切影響性因素都容易導致錯誤的檢測結果。
2.動態判據。根據統計分析以及趨勢的預測等，可以按照以下程序來判斷開關柜局放：第一，初始判據。綜合統計各個N面開關柜的狀態，故障類別，根據統計得出的數據等來對應核算出故障率。第二，統計分析。測試一切N面開關柜局部放電狀態，正確選擇開關柜，Nxa%面為首選，同時，取其中數值最小的作為對比值A。第三，趨勢分析。相隔一段時間后，要第二次測試各個N面開關柜，取檢測數值最大的Nxa%面開關柜，同時，同樣取數值最小的充當比較值B，對比B和A.此時可以進行下面的對比分析：BA，則要重點考慮下方因素：開關柜負荷略微上升，背景干擾有所加強，溫濕度超標，開關柜受到了深入污染。B=A，開關柜負荷，溫濕度狀況以及開關柜污染度等大致相當。意味著開關柜相對穩定、健康。第四，明確判據數值。參照開關柜通常運轉概況來明確A值或B值是判斷依據，因為開關柜附近環境可能對局放帶來一定的干擾。所以，實際的判斷值應該將-2dB與+2dB納入考慮范圍，在根據以上流程來明確研判數據數值。反復的對比分析后，創建其一個地區開關柜檢測的數據信息，最后形成科學合理的數據。
實踐運用：某開關柜正常U型巡查過程中查出主變開關柜處出現明顯震動，卻無法精準地進行定位，通過局放檢測最終發現開關柜局放擴大到56dB，最終查明放電點處于開關柜上端排線透墻的位置，利用故障檢測系統進行測試，最終查明母排固定螺栓頂在導電觸頭處，從而使得接觸面達不到預期標準，引發局部放電現象。
結語
變電站高壓開關柜絕緣性能檢測與故障診斷需要先進的故障定位技術的支持，其中TEV技術為科學的技術，其應用能夠有效調整電氣設備以往的局部放電檢測模式，從而為電力設備狀態檢測供應了具體的數據。這一故障檢測模式有下面的優勢：裝置的投切運行能夠維持電氣設備的安全運轉，可以實現持續的自動化監測，檢測能夠有效抵御干擾。
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【關鍵詞】高壓斷路器 在線監測 故障診斷
隨著電力容量的不斷增加，電力系統的安全保障要求也越來越高，為了提高電能輸送的穩定性和安全性，需要將高壓斷路器應用到電氣設備與電力之間的鏈路上。目前，由于高壓斷路器的技術還不夠成熟，由于高壓斷路器故障帶來的設備故障在電力系統安全故障中占大部分，因此需要對高壓斷路器進行在線監測，做好設備的預知性維修工作，減少設備故障所帶來的大面積停電等事故。
1 高壓斷路器概述
高壓斷路器指的是額定電壓3kv以上的斷路器，其具有良好的滅弧結構和斷流能力，能夠根據需要控制電路的通斷以及根據電氣設備的負載電流情況使電氣設備投入或退出運行，此外，高壓斷路器還能夠同繼電保護裝置一同工作，切斷電網系統中的故障部分，防止電力事故進一步擴散。
高壓斷路器可以根據滅弧介質和方法分為油斷路器、sf6斷路器、10kv真空斷路器、壓縮空氣斷路器、磁吹斷路器。其中油斷路器在我國電力系統中的應用最為廣泛，sf6斷路器主要應用在超高壓電力系統中，10kv真空斷路器的額定電壓為12kv，具有重量輕、體積小、安全的優點，主要應用在操作頻繁的場所，壓縮空氣斷路器具有滅弧能力強、速度快的優點。目前，為了減少高壓斷路器的故障，滅弧的方式多為無油或少油，未來隨著科技的發展，10kv真空斷路器將得到進一步完善，在高電壓電力系統運營中發揮更大的作用。
2 高壓斷路器在線監測及故障診斷方法分析
2.1 高壓斷路器故障診斷方法
高壓斷路器故障的診斷方法主要有三種：
2.1.1 基于解析模型的方法
該方法實施的前提是要構建適合該系統的殘差模型，借助模型獲得殘差，并根據準則對這些殘差進行分析，從而對設備故障進行識別和確認。但是由于診斷對象多為大型的電力系統，而模型的建立往往存在一定的誤差，因此該方法并不適用于非線性系統。
2.1.2 基于知識的方法
該方法不需要精確的模型，是一種基于建模處理和信號處理的高級診斷形式，根據方法細節的區別，可以將該方法分為基于癥狀的診斷方法和基于定性模型的診斷方法，克服了傳統方法在大型電力系統故障診斷中的弊端，但是依然存在部分缺陷。
2.1.3 基于信號處理的方法
該方法利用數值計算，將傳感器采集得到的數據進行處理，根據處理結果分析故障類型，是目前較為常用的故障診斷方法。
2.2 在線監測與故障診斷的過程
在線監測與故障診斷系統分為信號變送、數據采集、處理和診斷三個子系統。首先，信號變送系統中包含電氣設備和傳感器，傳感器的主要作用是采集物理信號并將其轉化為后續系統可以識別的電信號；其次，數據采集與預處理系統包括信號預處理模塊和數據采集模塊，能夠將傳感器輸送的電信號進行放大、濾波、隔離等處理，以利于信號采集模塊對這些信號進行測量；最后，經過測量的數據信息通過數據傳送模塊傳遞到主控制室進行數據的進一步處理與判斷，做平滑處理提高信噪比，并根據處理后的數據判斷設備故障發生的位置。
2.3 高壓斷路器在線監測的主要參數
2.3.1 分合閘線圈電流
通過對圖1的分析，我們可以認識到，該結構的主要工作原理如下：當電路接通后，電磁鐵內產生磁通，鐵芯在磁力作用下發生位置變化，接通操作回路，進而實現對高壓斷路器的間接操作。分合閘線圈的特殊結構決定了電流波形隱藏著豐富的信息，通過對波形的監測和分析能夠判斷分合閘電路的狀態，從而對整個高壓斷路器的性能進行預判。例如，根據鐵芯的行程以及鐵芯是否卡澀能夠判斷高壓斷路器的操作機構的運行狀態，進而判斷故障發生的原因。
2.3.2 儲能電機電流信號
高壓斷路器中彈簧操作機構最核心的部件是儲能彈簧，對高壓斷路器故障的診斷需要獲取儲能彈簧內部的力學性質參數，但是很顯然直接進行測量力的大小是不切實際的，因此需要通過分析儲能電機的電流波形來檢測推算儲能彈簧的狀態是否正常。
2.3.3 溫度信號
在電力系統中，溫度信號對故障的判斷和檢測而言更具直觀性。電流經過導體會產生熱量導致局部溫度升高，溫度升高的后果是電路連接處氧化加劇，使得接觸電阻進一步加大，溫度持續升高，可能帶來絕緣件損壞或擊穿的事故，因此需要對高壓斷路器內部的溫度進行監測，及時采取措施降低溫度，保證斷路器穩定工作。
2.4 高壓斷路器在線監測及故障診斷系統的設計
一套完整的在線監測及故障診斷系統需要包含傳感器、信號調理及采集、數據傳輸、數據處理四個單元，設計人員在設計的過程中，需要根據電力系統的特點，選擇合適的組件。首先，傳感器包括溫度傳感器和電流傳感器，溫度傳感器主要選用鉑電阻，能夠在中低溫區使用，在電流傳感器的選擇方面，需要測量開斷電流時選擇基于霍爾效應原理的開環測量模塊，需要測量分合閘線圈電流時選擇基于霍爾閉環原理的測量模塊。數據傳輸單元采用GPRS無線傳輸模塊向上機位傳送數據，傳輸結構可以采用點對點的方式，當系統中包含多臺高壓斷路器時，也可以采用星型網絡結構。信號調理及采集單元中主要采用PLC遠程采集方法，PLC具有較強的抗干擾能力和較高的精度，能夠在高壓斷路器附近工作，此外，還可以采用NI M系列基于PCI總線的采集卡，相比于PLC采集，能夠大大提高數據的采集、傳輸效率。數據處理單元主要完成對采集得到數據進行處理和分析，從中提取有用的信息作出高壓斷路器故障的診斷，同時，數據處理單元中往往還包含故障數據庫，為今后數據的識別和專家系統的建立提供幫助。
3 結束語
高壓斷路器故障往往會導致泄漏故障、部件損壞、大面積停電等事故，因此建立實時的在線監測及故障診斷系統對于提高供電的可靠性具有十分重要的意義。目前常用的系統主要通過對電氣參數的采集和處理來判斷高壓斷路器的工作狀態，盡管已經能夠投入到實際應用中，但是依然存在些許不足需要做進一步的完善。
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關鍵詞：塔式起重機；故障；診斷；監測
1 前言
隨著經濟的發展，塔式起重機的應用越來越廣泛，為了使塔式起重機能夠更好的服務于生產，不定期的對塔式起重機進行故障診斷分析與檢測是十分重要的，但是塔式起重機的故障分析并不是由一種原因造成的，可能是由于一種或者多種原因造成，因此，對塔式起重機的故障診斷與檢測，必須要從多方面考慮，才能更加有效的對設備進行正確診斷[1]。
對于人體的故障診斷，需要詢問病人的病史、診脈以及對心電圖進行測試等，根據測試得到的數據，再次進行綜合分析才能得出正確的病因，從而制定只治療的方案，同樣，對于塔式起重機的故障診斷，也要根據機械的固有特性，在機械的穩態數據、瞬態數據以及過程參數和運行狀態等信息的基礎上，通過分析和數據處理提取機械特有的故障癥兆及故障敏感參數等，經過綜合分析判斷，才能確定故障原因，做出符合實際的診斷結論。
2 塔式起重機常見故障分析
在使用塔式其中機器的過程中，根據以往的經驗，對塔式起重機的故障做一些記錄和總結，可以得出，塔式起重機經常出現故障的部位為電氣系統、回轉、起升以及小車的變幅機構，也有外部環境等因素。
電氣系統的故障
塔式起重機的電氣系統一般是由于控制箱中的交流接觸器、驅動電機系統、電阻箱中的串聯電阻以及聯動線路等部分組成，當塔式起重機在正常工作狀態下運行時，電阻箱中的電阻大部分時間均投入正常運行，從而使電阻組產生大量的熱量。在高溫環境中，無論是電阻本身還是電阻連接端子均易變質。在這種情況下塔機重載工作或長時間工作必然導致電機損壞等故障[2]。
通常情況下，由于塔式起重機遠離電源變壓器，或者在專用供線路上裝有其它較大功率的用電器等，由于塔式起重機是全電壓起動以及主電機的功率一般較大，使得電源的電壓在瞬間降低，電源電壓的降低值一般大于額定值的10%，從而造成電氣系統的損壞。
（2）起升機構故障
由于主電機方面的原因，導致電機輸出力矩不平衡，從而在減速機齒輪副嚙合過程中產生較大的沖擊力。齒輪副齒輪壓緊螺母松脫導致齒輪嚙合錯位或者軸承損壞，電機主軸與減速機連接軸同軸度誤差超差、連接銷軸損壞等方面的原因，也將引起齒輪嚙合不好或阻力過大并產生噪聲，在這種情況下塔機長時間工作也將導致電機損壞等故障。
（3）回轉機構故障
擺線針輪減速器底座固定螺栓松動、機殼損壞，由于不良使擺線針輪減速器內部元件損壞，電機與減速器連接部件故障使電機損壞等。這通常是由于回轉啟動或停止時回轉慣性力作用；操作人員違章操作或誤操作，在塔機正回轉時急打反轉造成沖擊扭矩過大；擺線針輪減速器油不足或其它原因引起不良等。
（4）變幅機構故障
變幅機構起重小車鋼絲繩卷筒繞繩方式有種，一種是正反雙向鋼絲繩繞法，另一種是單方向絲繩繞法。鋼絲繩單向繞法常出現小車不走而其正常的故障。產生原因是鋼絲繩松，這時擰動螺拉緊鋼絲繩即可。
3 塔式起重機狀態參數監測方法
塔式起重機的安全按至關重要，因此需要對塔式起重機的參數進行檢測，實現更加人性化的安全保障[3]。
起重量的監測
通過利用軸銷電阻應變片式傳感器時刻檢測鋼絲繩的張緊力變化，軸銷式傳感器是專門用來測量鋼絲繩張力或者滑輪、軸承等一些構件徑向載荷的傳感器，銷定軸式傳感器既能安裝咋機構中作徑向力的測量，還可以代替定滑輪原有軸的作用，起到稱重測力傳感器的作用，從而使機械部件的傳動系統大大的簡化，起升鋼絲繩通過繞過幾個定滑輪，在每個定滑輪上產生一定的合力。
（2）變幅小車位置及速度的監測
在變幅小車處裝有增量式光電編碼器，來判斷編碼器的反轉和正轉，在變幅小車上實現的動作是后退或者前進，用編碼器的角位移代替鋼絲繩的線位移，變幅小車位置采用增量式光電編碼器，先后判斷編碼器的正轉或反轉。反映在變幅小車的動作上即是前進或后退，即將鋼絲繩的線位移轉換為編碼器的角位移。行程脈沖信號由變幅小車行程編碼器獲得，單位時間的脈沖計數即可得到小車行走速度。
回轉角度及速度的監測
大齒圈的轉動速度決定了回轉速度，通過測量小齒輪速度來提高測量的精度，必須保證塔式起重機的回轉部分在非回轉狀態下可以自由的旋轉，也就是所謂的隨風轉狀態，此時所有的電氣系統與設備均處于停機的狀態，并不能測出塔式起重機的回轉角度，為此利用旋轉可調電位器軸安裝齒輪與小齒嚙合，系統上電，由PLC模擬量單元獲得當前電位器分得電壓輸入，利用電壓與角度的數值對應關系，即可由電位器的分壓值電壓得到當前的工作角度。
4 力矩測量的必要性
為了詳細地、準確地反映塔機的實時工作狀態，為塔機司機作業提供良好的
運行信息，從而實現主動式的，具有一定預警能力及動態范圍的塔機自動安全監控系統，必須掌握塔機詳盡的工作參數。但從實際的角度出發，應用中完全使用這些參數是不現實的，塔式起重機的運行具有幾個關鍵參數：吊鉤高度、速度信息、小車變幅、塔機轉角、轉速信息，特別重要的是與起重量信息密切相關的起重力矩信息[4]。
塔式起重機有一個很重要的安全保護裝置即力矩限制器，有效防止塔式起重機由于超力矩而引起的倒塔事故，在以往所用的力矩保護裝置中一般用機械限位開關，但作用受到很大的局限，即只能在重力矩達到最大值的時候才能起到保護作用，存在可靠性差、精度低、重復性差、不能連續直觀顯示起重力矩值等缺點，因此駕駛員在駕駛過程中不了解塔機起重力矩的具體狀況。為了進一步提高塔機的安全性能、減輕勞動強度、提高勞動效率，增加起重力矩在線監測顯示裝置成為必要，因此，找出實時準確測量起重力矩方法的研究就成了在線監測的關鍵。
5 結論
本文根據現場經驗，對塔式起重機的故障分析做了全面描述，并介紹了塔式起重機參數的監測方法以及力矩測量的必要性，對現場的故障診斷與檢測有重要意義。
參考文獻：
[關鍵詞]電機電器 電氣設備 狀態檢測 故障診斷
中圖分類號：TM725 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）01-0020-01
引言
設備診斷技術對保證設備的正常運行來說具有及其重要的現實意義，可以在設備帶負荷運行時或者基本不拆卸的情況下通過檢測和分析設備的狀態參數，對其工作狀態進行評判，判斷其是否存在故障、異常，并發現異常和故障的具置和趨勢，進而安排合適的修整方案。設備診斷技術包含三大部分的內容，即檢查和發現異常――診斷故障類型和部位――分析故障類型，在此過程中需要用到的最基本的技術為檢測、信號處理、識別、預測技術。
一、電機電器故障診斷技術的特點
首先，電機電器故障診斷技術涉及的領域較多，需要用到較多領域的技術知識，如電機學、高電壓技術、材料工程學、信息工程學、計算機技術等。從電機電器的工作原理出發，其內部系統十分復雜，包括電路系統、磁路系統以及絕緣系統和通風散熱系統、機械系統等等多個獨立而又相互聯系的系統。當電機電器運行過程中出行故障時，都會涉及到這些獨立系統的故障。因而檢修人員必須具備較高的綜合素質，對電機電器涉及的領域都要有所涉獵。其次，檢修人員必須熟悉診斷的對象。電機電器內部各個獨立系統相互交錯相互聯系，出現故障的表現和原因往往十分多元化，涉及的不同系統較多，這無疑增加了電機電器整修的難度，因而檢修人員必須對電機電器的運營過程、內部結構。工作方式和負荷具有詳細的了解，并對常見的故障及其可能的產生原因具有一定的熟悉度和系統化的了解。最后，必須將其與繼電保護系統嚴格區分開來。繼電保護系統僅在故障發生時才產生相應的動作，沒有預防和預測的功能，而點擊診斷技術不僅可以根據早期出現的現象對故障進行預測，還可以對已發現的故障進行一定程度的診斷和發展趨勢分析，并據此給出科學合理的檢修方案。所以不能用單純的繼電保護來完全替代電機診斷技術，否則可能會給設備帶來無法估量的損失和傷害。
二、電機電器故障診斷常用的技術
電機電器設備的故障診斷手段較為豐富，而且涉及領域廣泛，屬于新技術領域，目前常用的電機電器診斷技術有以下幾種：
（1）鐵譜技術（或稱鐵相學）：在70年代，出現了一種主要通過對機械內部磨損顆粒的大小、形態和成分進行分析，來得到機械在工作摩擦時的磨損狀況及機理等信息的技術，在早期機械設備的節能和劑方面的研究應用較為廣泛。由該技術衍生而來的便是鐵譜技術，它是將從油樣中的磨損顆粒檢測并分離出來的技術，其中需要用到的儀器就是鐵譜儀，其原理就是借助磁場將油中的磨損顆粒分離出來，并用分析式鐵譜儀進行進一步的分析。
（2）紅外測溫和熱成像技術：在檢測設備溫度是否異常時常用的一種手段便是紅外測溫，可以不用接觸到物體就獲取其溫度，使用的方法是測量物體輻射的紅外光的方法。
（3）聲發射技術：當機械構件的材料在力的作用下發生形變或者損壞時，就會以彈性波的形式向外釋放出變性能，此種現象為人稱為聲發射。但是這只是形象的說法，人耳的聽覺范圍并不能捕捉到這種聲發射，只能通過靈敏的儀器將其檢測出來，并進行相應的分析，再根據檢測到的聲發射信號判斷出發射源（即變形部位）的具置。
（4）力和扭矩的檢測：在測量力和扭矩的過程中最常用也是最基本的方法是使用應變片。機械設備處于工作狀態時，當被測量部位承受應力或扭矩，就會使應變片發生形變，此時應變片的電阻絲的長度和截面尺寸也會隨之改變，此時用應變儀進行測量就可根據電阻值的變化得出該部位的應變量，進而經過計算得到該部位此時承受的應力和扭矩。
（5）電磁檢測：電機電器的內部以及周圍磁場的測量也可以用于診斷和檢測設備的故障，也是一種較常用的檢測手段，而且測量的內容可以是磁場的分布情況、諧波磁場以及漏磁場，一般而言測量的都是磁場分布中各點的磁通密度。
三、電機電器故障診斷的方法和流程
電機故障診斷中常用的方法有六種：（1）電流分析法：對機械負載電流的幅值和波形的監測以及頻譜的分析確定機械故障的原因和受損程度；（2）振動診斷：檢測電動機的振動頻率和幅度，對得到的信息進行對應的處理和分析，進而診斷出受損部位和原因，再提出解決方案；（3）絕緣診斷：以電氣試驗和特殊的診斷技術為基礎，主要針對機械內部絕緣部位的故障預測和診斷，并對其壽命進行預判；（4）溫度診斷：監測各部分溫度，對溫度不達標的部分進行故障判斷和預測；（5）換向診斷：針對直流電機的換向進行實時監測，使用機械和電氣檢測的方式找出阻礙或者影響換向的因素，并制定應對措施；（6）使用VA診斷技術（振聲制定技術），采集診斷對象的驅動信號和噪聲信號，分別進行處理后綜合診斷，可以在很大程度上提升診斷的準確率。設備的診斷過程主要包含了六個環節：傳感器、數據采集與預處理、數據處理、診斷決策（需要借助診斷軟件）、運行設備、采取技術措施。
某公司所屬的一臺風機振動較大，對其正常運行產生了較大影響，受到委托我們對其進行了振動檢測，檢測的部位為電機兩端軸承和風機兩段軸承。根據得到的水平方向和垂直方向的振動圖譜、波形圖和頻譜圖，判斷出此風機存在不平衡故障，建議立即關閉機器，進行轉子動平衡實驗，之后獲得良好效果，機組故障清除成功。
四、結語
具體而言狀態檢測與故障診斷的作用可以歸納為監測與保護、分析與診斷和處理與預防三方面，可以極大地防止或減少機械突然出現故障而無法正常運行給企業帶來損失。不同的設備故障診斷技術和方法所需的成本不同，最佳的使用條件也不同，在情況復雜的條件下需要組合使用，因而在實際使用過程中，需要檢修人員必須對使用哪種技術最為便捷進行綜合分析，得到最佳的應對方案。
參考文獻
[1]趙曉東.電機轉子檢測方法及故障診斷技術研究[D].河北工業大學，2010-11-01.
【關鍵詞】變壓器；在線檢測；故障診斷
【分類號】TM407
0 引言
變壓器是電力網中最重要的設備之一，其常見的故障有局部放電、局部過熱、絕緣老化、鐵心多點接地、調壓開關失靈和套管故障、冷卻裝置故障等，盡管電網對主變壓器配置了許多繼電保護裝置，但保護動作在變壓器故障后用于切除故障，是避免事故擴大的有效措施，不足以可靠地監視變壓器運行。因此，對運行變壓器存在隱患和故障的預知、預測則顯得尤為重要。下面筆者闡述了變壓器常見故障及原因，探討了變壓器的在線監測。
1 變壓器常見故障及原因
1.1 變壓器的過熱故障
變壓器的過熱故障是最常見的故障之一。因為其在運行中缺乏監視，巡視檢查不到位使其過載的情況得不到及時掌握和控制。在正常運行負載下，其發生過熱故障主要原因有：
繞組過熱、分接開關接觸不良、引線故障、漏磁導致的故障、變壓器冷卻裝置故障。
1.2 變壓器短路故障
指其出口或近區發生短路引起的故障。該異常運行是在其運行中常有的。據有關資料統計，近年來一些地區110KV及以上變壓器遭受短路電流沖擊直接導致損壞變壓器約占全部事故的50%以上，與前幾年比較呈大幅度上升的趨勢，應引起人們的足夠重視。
變壓器突發短路可能引起絕緣熱故障，因短路電流值將高達額定電流17倍以上，使繞組線圈產生很大熱量，線圈等絕緣材料嚴重受損使其形成繞組擊穿損壞事故。
1.3 變壓器放電故障
主要是其內部放電對絕緣造成破壞。這是因為一方面放電質點直接轟擊絕緣，使局部絕緣受到破壞并擴大至絕緣擊穿，另一方面放電產生的熱、臭氧、氧化氫等活性氣體的化學作用，使局部絕緣受到腐蝕，介損增大導致絕緣熱擊穿。
1.4 變壓器滲漏油故障
這種現象是變壓器最常見的異常現象之一。其大多數是由于制造過程中形成的缺陷或者由于材質不良而引起的，此外因安裝、檢修時質量問題及環境、負載等因素影響，會造成變壓器的滲漏問題。
變壓器的焊點多、焊道長，焊接的工藝、技術及材料直接影響焊接質量；密封材料質量低劣、老化是變壓器連接部位滲漏的主要原因。變壓器油箱本體以及套管、冷卻系統等連接處均采用橡膠密封件連接，這些橡膠密封件長期處于高溫、擠壓、油浸和局部暴露的條件下，容易老化、變質、龜裂、塑性變形，以至失效，這也是造成密封處滲漏的主要原因。而材質低劣，安裝檢修工藝不良是變壓器早期出現油滲的主要原因；變壓器的導電銅桿、導電銅板及安裝座的銅焊處時常會發生滲漏，因銅焊的脆性較大，在安裝或運行中可能發生裂縫而滲漏。
1.5 變壓器進水受潮的故障
變壓器由于進水受潮而引發絕緣事故占絕緣事故的10%～20%。進水原因有：套管頂部連接帽密封不良，水分沿引線進入繞組絕緣內，引起擊穿事故；呼吸器的干燥劑失效；污爆管密封不嚴或潛水泵滲漏；油枕隔膜或膠串破損等情況，外界的潮氣會通過這些途徑進入變壓器，使絕緣受潮。此外還有檢修過程中，器身暴露空氣中時間過長，空氣中溫度過大造成絕緣受潮。
1.6 變壓器絕緣故障
變壓器的壽命主要取決于變壓器使用的絕緣材料的壽命，實踐證明大多數變壓器的損壞和故障大都是因絕緣系統損壞而造成的，據統計變壓器絕緣故障形成事故約占全部變壓器事故的85%以上。一般變壓器的預期壽命定20～40年，但由于實際運行的負載較額定值為低，溫升的累積較設計值低，因而變壓器的實際壽命的預期的要長許多，現場運行經驗表明，維護得好的變壓器實際壽命可達50～70年。
1.7 變壓器鐵心故障
造成鐵心故障原因有制造安裝和檢修過程中疏忽。將異物、雜物掉入油箱；鐵心夾件、尺寸不對；鐵心絕緣脫落；運輸中定位釘未翻動或拆除；絕緣油泥污垢堵塞鐵心散熱通道；下夾件與鐵扼的木墊及絕緣損壞受潮等等。
1.8 變壓器分接開關故障
變壓器的分接開關故障占有一定比例，約占全部故障的5%～10%，故障停運時間占整個非計劃停運時間不到5%。分接開關故障常反映在開關彈簧壓力不足，滾輪壓力不足，壓力不均，接觸不良，接觸面過小，接觸電阻增大，燒傷，引線連接不良，此外分接開關相互絕緣距離不夠等等。
2 變壓器的在線監測
2.1 變壓器油中氣體監測
對絕緣油、絕緣材料長期在電、熱、氧、水等各種因素的作用下會逐漸裂解變質，而通過對其裂解變質的生成物的化學分析，可以間接的診斷設備絕緣故障和老化的速度。
變壓器油中氣體檢測是在變壓器運行狀況下進行，并且對故障初期有較好的靈敏度，因此被廣泛采用，具有良好的經濟效益和社會效益。
油中溶解氣體分析判斷故障的主要方法是闡值判斷，即將監測到的各種氣體組分的濃度和國家標準規定的注意值作對比，超過注意值時還應和歷史數據作比較，確定氣體濃度有無突然增長。必要時可縮短監測周期，進行追蹤分析，主要應分析產氣速率。另外，要注意檢修后的變壓器，由于油浸材料中殘油所殘存的故障特征氣體釋放至檢修后己脫氣的油中，導致在追蹤分析初期，會發現故障特征氣體明顯增長的現象，從而判斷為故障尚未消除。
2.2 變壓器繞組在線監測
變壓器繞組在線監測的基本原理是根據變壓器繞組的短路電抗值的變化進行變形與否的監測和判斷。因為繞組的短路電抗值與繞組的變形程度、幾何尺寸以及位置變化密切相關，即短路電抗直接取決于繞組的幾何結構。
在工頻電壓不變的情況下，短路阻抗及阻抗中的電感分量與變壓器繞組的幾何形狀及位移相關。通過理論研究和實際測試，實時監測繞組短路電抗的變化對在線監測變壓器繞組變形具有很好的實效性。
2.3 變壓器局部放電在線監測
變壓器局部放電是反映高壓電氣設備狀態的一個重要標志。因為很多故障均產生局部放電。一般情況下，如果變壓器油中發現了特征氣體則表明其內部己經存在比較嚴重的局部放電。局部放電能有效反映變壓器內部的絕緣狀況。
2.4 變壓器油性能指標在線監測
在變壓器運行過程中，如果變壓器的油質發生變化且達到一定程度，會使絕緣性能下降危及變壓器安全運行。常規監測變壓器油質變化的方法也很多，主要是測量油的各項性能指標和油中溶解氣體的含量。
變壓器油性能的在線監測專家系統由數據庫、知識庫、推理機、知識獲取和人機接口等幾部分組成。數據庫的主要功能是存儲并及時提供變壓器油質變化的各項指標和歷史數據。數據庫中的各種指標和信息中還包括對油質的缺陷分析和處理結果，可以為監測維護人員提供詳細的油性能數據。知識庫用來存儲與變壓器分析相關的經驗和知識。
3 結語
以上本文對變壓器在線檢測與故障診斷進行了粗略的探討，由于篇幅和水平有限，還有許多內容沒涉及到，比如：在線監測用于變壓器的綜合診斷等，在今后的工作中筆者將不斷努力。
參考文獻：
[1]王曉鶯. 變壓器故障與監測.北京：機械工業出版社，2004，3
[2]苑世光. 對低壓配電變壓器常見間題的探討，黑龍江科技信息，2008，20