TPM基于電氣設(shè)備故障的診斷技術(shù)初探
來源/作者： TPM咨詢服務(wù)中心 丨 發(fā)布時(shí)間：2017-12-01 丨 瀏覽次數(shù)：
隨著智能樓宇的不斷發(fā)展，越來越多的電氣設(shè)備應(yīng)用到我們的生產(chǎn)、生活和工作中。為適應(yīng)這種需求，電氣系統(tǒng)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，功能也在日益完善，復(fù)雜程度也越來越高，伴隨而來是各種各樣的電氣故障問題。電力系統(tǒng)的基本元件就是電氣設(shè)備，一旦其發(fā)生故障，輕則停電檢修，造成經(jīng)濟(jì)損失并且影響人們的正常工作、生活，重則引起電氣設(shè)備的短路或者局部損壞，若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)甚至可能發(fā)生火災(zāi)事故，危及人身安全。因此，電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究，對(duì)保證電氣設(shè)備安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，減少經(jīng)濟(jì)損失以及避免人員傷亡等方面具有重要意義。
TPM管理咨詢公司對(duì)于電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀
在智能建筑迅猛發(fā)展的今天，大量電氣設(shè)備廣泛應(yīng)用于不同建筑領(lǐng)域中，并且逐漸向大規(guī)模集成化和自動(dòng)化發(fā)展。一旦建筑電氣設(shè)備發(fā)生故障，影響將會(huì)是廣泛的。目前，電氣系統(tǒng)故障排除的主要方法是人工檢測(cè)、人工查找故障原因和人工搶修，這對(duì)故障維修人員的素質(zhì)和能力要求極高，設(shè)備故障的維修方法以及恢復(fù)時(shí)間很大程度上依賴于維修人員的個(gè)人水平和經(jīng)驗(yàn)。這種傳統(tǒng)的故障診斷方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)今電氣設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜，功能龐大所產(chǎn)生的維修需求，所以電氣故障診斷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
據(jù)國(guó)內(nèi)外調(diào)查顯示，在丹麥，某煉油廠采用故障診斷技術(shù)后，電機(jī)的維修工作量大大減少，維修費(fèi)用下降了75%。而在我國(guó)，僅冶金企業(yè)每年就要花掉250億元用于設(shè)備維修上，若該企業(yè)采用故障診斷技術(shù)，那么每年的設(shè)備維修費(fèi)將至少節(jié)約10%～30%，同時(shí)，也可減少約50%～70%的事故發(fā)生率。因此，如果采用故障診斷技術(shù)，及時(shí)的對(duì)故障作出診斷，不僅能提高設(shè)備的安全性和可靠性，大大減少事故的發(fā)生率，也將創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
電氣設(shè)備故障
常見電氣故障
2.1斷路故障
斷路故障是電路中最常見的故障，在電路中，因某些原因使原本正常的回路斷開，形成開路，該回路的連通性被損壞，原本流經(jīng)的電流無法順暢的通過，導(dǎo)致連接的裝置無法動(dòng)作。該故障多半是因?yàn)闄C(jī)械損傷造成的斷線，或是接觸點(diǎn)接觸不良，如：開關(guān)觸電以及導(dǎo)線的聯(lián)結(jié)點(diǎn)等。
2.2短路故障
短路故障是由于導(dǎo)電部位的絕緣被擊穿，或是不同的電位之間被導(dǎo)體短接，形成短路。在電路中，電壓主要是施加在負(fù)載上，所以，最嚴(yán)重的短路故障就是負(fù)載兩端短接。發(fā)生短路故障時(shí)，短路點(diǎn)的電阻值趨近為零，隨即用于保護(hù)電路的元器件發(fā)生動(dòng)作。在系統(tǒng)中，多個(gè)不同的電氣回路可能是被一個(gè)元器件所保護(hù)的，因此，一旦動(dòng)作可能造成多個(gè)回路無法正常工作，所以要盡快找到短路回路和短路點(diǎn)。
2.3接地故障
接地故障又稱為故障接地，指導(dǎo)體與大地的意外連接。當(dāng)連接的阻抗小到可以忽略時(shí)，這種連接叫做“完全接地”。故障接地共分為3種情況：利用配電線路所設(shè)置的過電流保護(hù)兼作接地故障保護(hù)；利用零序電流來實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)；利用剩余電流實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)。
2.4電氣設(shè)備與電氣元件的故障
電氣設(shè)備與電氣元件故障指電氣設(shè)備或元件因生產(chǎn)缺陷、安裝不當(dāng)、自身老化、維護(hù)不及時(shí)等原因造成的故障。常見的故障有電壓互感器高低壓側(cè)熔斷器熔斷、回路短線、開關(guān)閉合時(shí)發(fā)熱冒煙；電流互感器聲音異常、開路、發(fā)熱、冒煙、漏油；電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)、熔絲熔斷、外殼帶電；低壓斷路器無法閉合、輔助開關(guān)故障、跳閘、溫升過高等；高壓斷路器操作機(jī)構(gòu)無法分?jǐn)?、漏油、短路接地等?/div>
2.5諧波故障
造成諧波故障的原因，其一是由于各種各樣的特殊大功率負(fù)載，如：交直流變換器、工業(yè)數(shù)控機(jī)床、個(gè)人計(jì)算機(jī)等可以將電流形成陡峭的脈沖電流，在中性線、相線以及變壓器上被這種脈沖電流引起同樣波形的電壓降，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓畸變，并將這個(gè)電壓供給其它負(fù)載；原因之二是容性負(fù)載和感性負(fù)載配置的不合理造成的電網(wǎng)震蕩而引起的諧波。
常見電氣故障的診斷方法
故障診斷技術(shù)已逐漸發(fā)展成為一門綜合性學(xué)科，常用的電氣故障診斷方法可分為信號(hào)處理法、解析模型法、基于分類法和基于推理法四大類。
3.1信號(hào)處理法
該方法適用于可以測(cè)出系統(tǒng)的狀態(tài)，但是建立數(shù)學(xué)模型困難的系統(tǒng)。利用測(cè)得的信號(hào)，來獲得存在于系統(tǒng)的多種特征向量和參數(shù)，如：高階統(tǒng)計(jì)量、頻譜、函數(shù)等。根據(jù)相關(guān)參數(shù)分析出故障原因。
3.2解析模型法
該方法診斷的對(duì)象是在一定的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)上，可以建立起相對(duì)比較精細(xì)的數(shù)學(xué)模型，從而對(duì)故障進(jìn)行診斷和處理。它可以敏感的察覺未知故障，這也是其優(yōu)勢(shì)所在，但在實(shí)際操作中，要建立較為精確的數(shù)學(xué)模型還是一個(gè)難點(diǎn)，也是阻礙其推廣的一個(gè)重要原因。
3.3基于分類法
該方法適用于被測(cè)系統(tǒng)可以很好的測(cè)得輸入輸出信號(hào)，并對(duì)所得信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)進(jìn)行故障判別和推理，以此來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行診斷，該方法具有較好的實(shí)時(shí)性和模式識(shí)別能力。
3.4基于推理法
該方法適用于根據(jù)以往故障發(fā)生時(shí)獲得的大量經(jīng)驗(yàn)，將抽象的信息轉(zhuǎn)化成能代表設(shè)備的機(jī)械語言表達(dá)方式，并進(jìn)行總結(jié)分析，根據(jù)以往所獲得的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行判斷推理，以此來實(shí)現(xiàn)故障診斷。該方法的一大優(yōu)點(diǎn)是不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，也不需要被診斷系統(tǒng)的故障模式樣本數(shù)據(jù)。
電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的組成
針對(duì)于電氣設(shè)備的設(shè)備故障診斷系統(tǒng)，主要是進(jìn)行故障部位的查找以及故障原因的分析，在盡量短的時(shí)間內(nèi)找出解決故障的有效方法。通常將其分為信息監(jiān)測(cè)與采集、特征提取、狀態(tài)分析、狀態(tài)診斷以及診斷決策幾方面。
4.1信息監(jiān)測(cè)與采集
對(duì)運(yùn)行中的電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，多由傳感器來反映待測(cè)設(shè)備的準(zhǔn)確信息，并將該信息傳送到后續(xù)單元。
4.2特征提取
對(duì)傳感器所反映出來的信息采取分類、加工、處理等方法，將能夠反映故障特征的信號(hào)與無關(guān)信號(hào)進(jìn)行分離，去偽存真，提取出能代表設(shè)備當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的表征信號(hào)。
4.3狀態(tài)分析
可采用不同方法對(duì)提取出的表征信號(hào)進(jìn)行分析，如：信號(hào)處理法、基于推理的方法等。將表征信號(hào)轉(zhuǎn)化為能表達(dá)狀態(tài)的特征量。
4.4狀態(tài)診斷
根據(jù)分析出的特征量與歷史數(shù)據(jù)、知識(shí)庫(kù)、規(guī)章以及標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行比較，以此來判斷設(shè)備是否存在故障或者是故障隱患。
4.5診斷決策
是根據(jù)上一單元的診斷結(jié)果，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況中，存在的隱患或故障的情況做出預(yù)測(cè)和判斷，來決定針對(duì)故障原因所采取的對(duì)策和措施。
結(jié)語
要想實(shí)現(xiàn)建筑電氣設(shè)備的自動(dòng)化以及智能化，提高電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，電氣設(shè)備故障診斷將成為電氣系統(tǒng)中不可忽視的重要環(huán)節(jié)。本文主要對(duì)電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)進(jìn)行闡述，針對(duì)電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及按照故障發(fā)生時(shí)間和故障發(fā)生時(shí)的相互作用對(duì)其進(jìn)行了分類，著重介紹了幾種在電氣設(shè)備中常見的故障以及故障診斷方法。希望通過本文的介紹為電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用研究提供了理論借鑒和參考。
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