發(fā)布時(shí)間：2023-03-23 15:14:09
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的機(jī)械故障論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
機(jī)械故障診斷技術(shù)，顧名思義，就是采用某種技術(shù)手段來預(yù)測即將發(fā)生的機(jī)械故障，判斷故障發(fā)生位置，為預(yù)防故障發(fā)生及排除故障提供技術(shù)支持，降低故障帶來的損失。早期，人們主要通過聽聲音、觸摸等方式判斷故障是否產(chǎn)生以及故障產(chǎn)生位置，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)被不斷的應(yīng)用到故障診斷技術(shù)中來，機(jī)械故障診斷技術(shù)已逐漸成為一門系統(tǒng)學(xué)科。
1)通用機(jī)械故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀。最早開展機(jī)械故障診斷技術(shù)研究的是美國。20世紀(jì)60年代以后，隨著航天及航空技術(shù)的發(fā)展，對(duì)故障的預(yù)判及診斷提出了更高的要求，傳統(tǒng)故障診斷方法已不能滿足技術(shù)發(fā)展的需要，促使美國積極開展故障診斷技術(shù)的研究和開發(fā)工作。隨后，歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家相繼開展機(jī)械故障診斷技術(shù)研究[1]。20世紀(jì)80年代，在相關(guān)部門的支持下，國內(nèi)大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)也開始機(jī)械故障診斷方面的研究。在部件摩擦碰撞、松動(dòng)等故障方面，清華大學(xué)裙福嘉課題組對(duì)其非線性動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究，已取得重要進(jìn)展[2]。小波變換為故障診斷時(shí)頻域重要方法之一，西安交通大學(xué)何正嘉課題組[3,4]即采用小波技術(shù)進(jìn)行故障診斷技術(shù)研究。在機(jī)械監(jiān)測診斷領(lǐng)域，西安交通大學(xué)屈梁生課題組[5]創(chuàng)立了全息譜技術(shù)，采集機(jī)器振動(dòng)過程中的幅、頻、相信息，顯著提高機(jī)器運(yùn)行中故障的識(shí)別率，此外還有東南大學(xué)的鐘秉林等學(xué)者均長期從事于機(jī)械故障診斷研究，出版了大量學(xué)術(shù)著作和論文，為推動(dòng)通用機(jī)械故障診斷技術(shù)做出了重要貢獻(xiàn)。
2)農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀。農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷方面，陳芳等在對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械故障發(fā)生的原因及征象進(jìn)行分析的同時(shí)，應(yīng)用希爾伯特一黃變換方法對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的故障點(diǎn)進(jìn)行了觀測和診斷，通過經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸?EMD)分離噪聲，然后從希爾伯特譜中分析出故障振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻分布情況，從而確定故障發(fā)生的時(shí)間以及故障前后信號(hào)頻率和幅值隨時(shí)間變化的各種信息，以達(dá)到提取較為完整的故障特征的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)這類系統(tǒng)的某些特殊故障的診斷。劉明濤，孫斐采用小波變換技術(shù)分析農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，有效地檢測出齒輪箱系統(tǒng)信號(hào)的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪箱系統(tǒng)的故障診斷。李杰，趙艷針對(duì)目前農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷采用人工方法排除步驟冗長、速度慢、效率低、準(zhǔn)確率低等問題，提出并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于正向推理的農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷、安全評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有農(nóng)業(yè)機(jī)械知識(shí)查詢、農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷和農(nóng)業(yè)機(jī)械安全評(píng)價(jià)等功能，有較好的穩(wěn)定性與魯棒性。李曉敏，李杰等在農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷中引入計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)。
3)狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀。在設(shè)備關(guān)鍵部件狀態(tài)監(jiān)測方面，應(yīng)用最為成熟的是故障自診斷系統(tǒng)又稱OBD(OnBoardDiagnosties)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過傳感器監(jiān)測控制系統(tǒng)各部件的工作狀態(tài)，并根據(jù)傳感器數(shù)值監(jiān)測部件運(yùn)行狀態(tài)以及安裝位置來確定故障產(chǎn)生位置，并自動(dòng)形成故障代碼，存儲(chǔ)故障信息，為故障的排除提供線索。OBD系統(tǒng)最早用于汽車尾氣排放監(jiān)測，后來逐漸擴(kuò)展到發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測，最后發(fā)展到剎車系統(tǒng)、氣囊、車門等整車部件狀態(tài)檢測，甚至關(guān)鍵部件的螺釘松動(dòng)都可以檢測出來，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，保證汽車的安全運(yùn)行?，F(xiàn)在OBD系統(tǒng)又逐漸擴(kuò)展到空調(diào)、冰箱、彩電等家用電器故障診斷中，這些設(shè)備中均安裝微處理器控制單元(ECU)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，一方面采用聲光報(bào)警，另一方面產(chǎn)生故障代碼，故障代碼中包含故障類型、故障位置等信息，為排除故障提供方便。OBD系統(tǒng)比較復(fù)雜，其功能由軟件和硬件共同實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)有汽車OBD有超過150個(gè)可能的故障代碼。汽車OBD系統(tǒng)經(jīng)歷OBDI、OBDII，現(xiàn)已發(fā)展到OB-DIII?，F(xiàn)在汽車上的OBD系統(tǒng)已全部集成在汽車電子控制單元(ECU)中。國際上生產(chǎn)ECU系統(tǒng)品牌主要有，博世、摩托羅拉、德爾福、馬瑞利、西門子。國內(nèi)康佳、比亞迪等國產(chǎn)車開發(fā)商開始研發(fā)自主ECU系統(tǒng)品牌。據(jù)報(bào)道，濰柴自主研發(fā)的高壓共軌電控ECU(含OBD系統(tǒng))已開始小批量投放市場。
2機(jī)械故障診斷技術(shù)研究方法
機(jī)械故障診斷方法非常多，經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，已形成機(jī)器振動(dòng)和噪聲信號(hào)測定、油磨損碎片測定、溫升測定等方法。在故障信號(hào)處理方面采用時(shí)域分析法、頻域分析方法及時(shí)頻分析法等。故障識(shí)別方面采用專家系統(tǒng)、模式識(shí)別以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。故障預(yù)警方面主要采用狀態(tài)監(jiān)測方法，借鑒在汽車上運(yùn)用相對(duì)成熟的故障自診斷系統(tǒng)(OBD系統(tǒng))?，F(xiàn)簡要介紹與農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷相關(guān)，較多應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷的方法。
1)采用時(shí)域信號(hào)分析的故障診斷技術(shù)。在機(jī)械設(shè)備的特定部位安裝振動(dòng)傳感器，采集、記錄并顯示設(shè)備在運(yùn)行過程中隨時(shí)間變化的振動(dòng)信息，如振幅、相位、頻率等，得到機(jī)械設(shè)備特定部位的時(shí)間歷程，也就是時(shí)域信號(hào)。時(shí)域信號(hào)中包含的信息量大，直觀且易于理解，是機(jī)械故障診斷的原始依據(jù)，但時(shí)域信號(hào)數(shù)據(jù)十分龐雜，很難一眼看出故障特征，需要采用特定方法處理。時(shí)域信號(hào)處理技術(shù)主要包括，時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析及相關(guān)分析等。
2)采用頻域信號(hào)分析的故障診斷技術(shù)。頻域分析實(shí)質(zhì)上是將時(shí)域信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，轉(zhuǎn)化為頻域信號(hào)，采用頻域信號(hào)處理技術(shù)分析信號(hào)，并得出故障特征的分析方法。許多故障的發(fā)生和發(fā)展，振動(dòng)信號(hào)的頻率成分會(huì)發(fā)生非常明顯的變化。例如，齒輪發(fā)生斷齒、表面疲勞剝落等都會(huì)引起周期性的沖擊信號(hào)，相應(yīng)在頻域就會(huì)出現(xiàn)不同的頻率成分。監(jiān)測這些信號(hào)頻率變化，可有效預(yù)測故障發(fā)生與發(fā)展。頻域信號(hào)處理技術(shù)主要包括頻譜分析、倒頻譜分析及包絡(luò)分析等。
3)采用時(shí)頻域信號(hào)分析的故障診斷技術(shù)。機(jī)械產(chǎn)生故障后，運(yùn)行過程中的振動(dòng)信號(hào)會(huì)產(chǎn)生顯著的頻域或時(shí)域故障特征，然而這些特征并不是不變的，而是隨著時(shí)間變化的，即動(dòng)態(tài)信號(hào)的非平穩(wěn)性。特別是剝落、松動(dòng)、裂紋等故障，非平穩(wěn)尤其明顯。實(shí)際故障檢測過程中，非平穩(wěn)性往往是普遍的，平穩(wěn)性只是一種簡化或近似。非平穩(wěn)信號(hào)的相關(guān)函數(shù)、功率譜等統(tǒng)計(jì)量是時(shí)變函數(shù)，必須要得到這些信號(hào)的頻譜隨時(shí)間的變化情況才能更好的判斷故障情況。因此，一般采用時(shí)間和頻率的聯(lián)合函數(shù)來表達(dá)這些信號(hào)，該方法稱為信號(hào)的時(shí)頻表示。實(shí)際應(yīng)用中，時(shí)頻域信號(hào)分析技術(shù)主要包括傅里葉變換、Wigner-Ville分布、小波變換等。
3農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢
1)通用機(jī)械領(lǐng)域相對(duì)成熟的故障診斷技術(shù)逐步移植到農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷中來。可用于農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷的一是基于振動(dòng)信號(hào)特征提取的故障診斷技術(shù)，二是關(guān)鍵部件工作狀態(tài)監(jiān)測故障診斷技術(shù)?；谡駝?dòng)信號(hào)特征提取的故障診斷技術(shù)大部分用于化工、電力等大型機(jī)械設(shè)備故障診斷，理論發(fā)展非常早，許多現(xiàn)代控制理論，計(jì)算機(jī)技術(shù)，信號(hào)處理技術(shù)均被應(yīng)用基于振動(dòng)信號(hào)特征提取的故障診斷技術(shù)中。關(guān)于關(guān)鍵部件工作狀態(tài)監(jiān)測方面，最成功的例子是汽車故障自診斷系統(tǒng)(OBD)，以傳感器監(jiān)測關(guān)鍵部件狀態(tài)，采集到的數(shù)據(jù)送汽車電子控制單元(ECU)處理，主要用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車其他關(guān)鍵部件工作狀態(tài)監(jiān)測，技術(shù)發(fā)展已比較成熟。農(nóng)業(yè)機(jī)械越來越復(fù)雜，對(duì)故障診斷的實(shí)效性、準(zhǔn)確性要求越來越高，上述兩種故障診斷與監(jiān)測技術(shù)正逐漸移植到農(nóng)業(yè)機(jī)械上來。
2)現(xiàn)代智能化技術(shù)不斷運(yùn)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷中來。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械復(fù)雜程度加大以及對(duì)智能化水平提高的需求，農(nóng)業(yè)機(jī)械狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)將日趨完善。針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械故障特征的專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、遺傳算法等智能診斷方法將不斷的運(yùn)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷中來，在當(dāng)前技術(shù)基礎(chǔ)上，將新的理論和技術(shù)引入到農(nóng)業(yè)機(jī)械故障診斷領(lǐng)域，不斷出現(xiàn)不同智能故障診斷技術(shù)，形成綜合性能更好的融合智能故障診斷技術(shù)。
變壓器故障通常是伴隨著電弧和放電以及劇烈燃燒而發(fā)生，隨后電力設(shè)備即發(fā)生短路或其他故障，輕則可能僅僅是機(jī)器停轉(zhuǎn)，照明完全熄滅，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生重大火災(zāi)乃至造成人身傷亡事故。因此如何確保變壓器的安全運(yùn)行受到了世界各國的廣泛關(guān)注。
美國HSB公司工程部總工程師WilliamBartley先生，主要負(fù)責(zé)對(duì)大型電力設(shè)備尤其是發(fā)電機(jī)和變壓器的分析和評(píng)估工作，并負(fù)責(zé)重大事故的調(diào)查、檢修程序的改進(jìn)及新型檢測技術(shù)方面的研究。自70年代以來，他負(fù)責(zé)調(diào)查了數(shù)千起變壓器故障并進(jìn)行了幾十年的科學(xué)統(tǒng)計(jì)研究。
在中國高速的現(xiàn)代化發(fā)展中，電力工業(yè)的安全運(yùn)行更起著關(guān)鍵作用。本文從介紹美國1988年至1997年10年間變壓器故障的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為國內(nèi)提供參考資料及可借鑒的科學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，以達(dá)到為電力部門服務(wù)的目的。
1變壓器故障的統(tǒng)計(jì)資料
1．1各類型變壓器的故障
過去10年來，HSB發(fā)生幾百起變壓器故障造成了數(shù)百萬美金的損失。圖1中列出了按變壓器類型顯示的變壓器故障統(tǒng)計(jì)數(shù)。從圖中的顯示可以看出除1988年外，電力變壓器故障始終占據(jù)主導(dǎo)位置。
1．2不同用戶的變壓器故障變壓器使用在不同的部門，故障率是不同的。為了分析變壓器發(fā)生故障的危險(xiǎn)性，可將用戶劃分為11個(gè)獨(dú)立類型：（1）水泥與采礦業(yè)；（2）化工、石油與天然氣；（3）電力部門；（4）食品加工；（5）醫(yī)療；（6）制造業(yè)；（7）冶金工業(yè)；（8）塑料；（9）印刷業(yè)；（10）商業(yè)建筑；（11）紙漿與造紙業(yè)。按照HSB的RickJones博士風(fēng)險(xiǎn)管理的方法，將“風(fēng)險(xiǎn)”定義為發(fā)生頻率與損失程度。損失程度可以被定義為年平均毛損失，而發(fā)生頻率（或稱為概率）則可定義為故障發(fā)生平均數(shù)除以總數(shù)。所以，對(duì)于每一個(gè)給定的獨(dú)立組來說：頻率=故障數(shù)/該組中的變壓器臺(tái)數(shù)（舉例來說，如果每年平均有10起故障，在一個(gè)給定的獨(dú)立組中有1,000個(gè)用戶，在該組中任何地點(diǎn)故障的概率就是0.01/年。）因此，可以采用產(chǎn)品的故障頻率與程度將變壓器的風(fēng)險(xiǎn)按用戶加以劃分。（風(fēng)險(xiǎn)=頻率×程度）。
圖2中給出的是10年中10個(gè)獨(dú)立組中變壓器風(fēng)險(xiǎn)性的頻率—程度“分布圖”。每組曲線中，X軸表示頻率、Y軸表示程度（或平均損失），X－Y的關(guān)系就形成了一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)性坐標(biāo)系統(tǒng)。其中的斜線稱為風(fēng)險(xiǎn)等價(jià)曲線（例如，對(duì)于＄1,000的0.1的可能性與＄10,000的0.01的可能性可認(rèn)為是同等風(fēng)險(xiǎn)的）。坐標(biāo)中右上角的象限是風(fēng)險(xiǎn)性最高的區(qū)域。當(dāng)考慮到頻率和程度時(shí)（如圖2所示），電力部門的風(fēng)險(xiǎn)是最高的，冶金工業(yè)及制造業(yè)分別列在第二和第三位。
1．3各種使用年限變壓器的故障
按照變壓器設(shè)計(jì)人員的說法，在“理想狀況下”變壓器的使用壽命可達(dá)30～40年，很明顯的是在實(shí)際中并非如此。在1975年的研究中，故障時(shí)的變壓器平均壽命為9.4年。在1985年的研究中，變壓器平均壽命為14.9年。通常有盆形曲線顯示使用初期的故障率以及位于右端的老化結(jié)果，然而故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示變壓器的使用壽命并非無法預(yù)測。圖3中顯示了該研究中使用壽命的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以用來確定對(duì)變壓器進(jìn)行周期檢查的時(shí)間和費(fèi)用。
在電力工業(yè)中變壓器的使用壽命應(yīng)當(dāng)給予特別地關(guān)注。美國在二戰(zhàn)后經(jīng)歷了一個(gè)工業(yè)飛速發(fā)展的階段，并導(dǎo)致了基礎(chǔ)工業(yè)特別是電力工業(yè)大規(guī)模的發(fā)展。這些自50年代到80年代安裝的設(shè)備，按其設(shè)計(jì)與運(yùn)行的狀況，現(xiàn)在大部分都已到了老化階段。據(jù)美國商業(yè)部的數(shù)據(jù)，在1973～1974年間電力工業(yè)在新設(shè)備安裝方面達(dá)到了頂峰。如今，這些設(shè)備已運(yùn)行了近25年，故必須對(duì)已安裝變壓器的故障可能性給予特別的關(guān)注。
2變壓器故障原因分析
HSB收集了有關(guān)變壓器故障10年來的資料并進(jìn)行分析的結(jié)果表明，盡管老化趨勢及使用不同，故障的基本原因仍然相同。HSB公司電氣部的總工程師J.B.Swering在論文中寫到：“多種因素都可能影響到絕緣材料的預(yù)期壽命，負(fù)責(zé)電氣設(shè)備操作的人員應(yīng)給予細(xì)致地考慮。這些因素包括：誤用、振動(dòng),過高的操作溫度、雷電或涌流、過負(fù)荷、對(duì)控制設(shè)備的維護(hù)不夠、清潔不良、對(duì)閑置設(shè)備的維護(hù)不夠、不恰當(dāng)?shù)囊约罢`操作等。"下表中給出了在過去幾十年中HSB公司總結(jié)出的有關(guān)變壓器故障的基本原因，表中列出了分別由1975、1983以及1998年的研究得出的關(guān)于故障通常的原因及其所占百分比。
2.1雷擊
雷電波看來比以往的研究要少，這是因?yàn)楦淖兞藢?duì)起因的分類方法?，F(xiàn)在，除非明確屬于雷擊事故，一般的沖擊故障均被列為“線路涌流”。
2．2線路涌流
線路涌流（或稱線路干擾）在導(dǎo)致變壓器故障的所有因素中被列為首位。這一類中包括合閘過電壓、電壓峰值、線路故障/閃絡(luò)以及其他輸配(T＆D)方面的異?，F(xiàn)象。這類起因在變壓器故障中占有顯著比例的事實(shí)表明必須在沖擊保護(hù)或?qū)σ延袥_擊保護(hù)充分性的驗(yàn)證方面給與更多的關(guān)注。
2．3工藝/制造不良
在HSB于1998年的研究中，僅有很小比例的故障歸咎于工藝或制造方面的缺陷。例如出線端松動(dòng)或無支撐、墊塊松動(dòng)、焊接不良、鐵心絕緣不良、抗短路強(qiáng)度不足以及油箱中留有異物。
2．4絕緣老化
在過去的10年中在造成故障的起因中，絕緣老化列在第二位。由于絕緣老化的因素，變壓器的平均壽命僅有17.8年，大大低于預(yù)期為35～40年的壽命！在1983年，發(fā)生故障時(shí)變壓器的平均壽命為20年。
2．5過載
這一類包括了確定是由過負(fù)荷導(dǎo)致的故障，僅指那些長期處于超過銘牌功率工作狀態(tài)下的變壓器。過負(fù)荷經(jīng)常會(huì)發(fā)生在發(fā)電廠或用電部門持續(xù)緩慢提升負(fù)荷的情況下。最終造成變壓器超負(fù)荷運(yùn)行，過高的溫度導(dǎo)致了絕緣的過早老化。當(dāng)變壓器的絕緣紙板老化后，紙強(qiáng)度降低。因此，外部故障的沖擊力就可能導(dǎo)致絕緣破損，進(jìn)而發(fā)生故障。
2．6受潮受潮這一類別包括由洪水、管道滲漏、頂蓋滲漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及絕緣油中存在水分。
2．7維護(hù)不良
保養(yǎng)不夠被列為第四位導(dǎo)致變壓器故障的因素。這一類包括未裝控制其或裝的不正確、冷卻劑泄漏、污垢淤積以及腐蝕。
2．8破壞及故意損壞
這一類通常確定為明顯的故意破壞行為。美國在過去的10年中沒有關(guān)于這方面變壓器故障的報(bào)道。
2．9連接松動(dòng)
連接松動(dòng)也可以包括在維護(hù)不足一類中，但是有足夠的數(shù)據(jù)可將其獨(dú)立列出，因此與以往的研究也有所不同。這一類包括了在電氣連接方面的制造工藝以及保養(yǎng)情況，其中的一個(gè)問題就是不同性質(zhì)金屬之間不當(dāng)?shù)呐浜?，盡管這種現(xiàn)象近幾年來有所減少。另一個(gè)問題就是螺栓連接間的緊固不恰當(dāng)。
3變壓器維護(hù)建議
根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，用戶可制訂一個(gè)維護(hù)、檢查和試驗(yàn)的計(jì)劃。這樣不但將顯著地減少變壓器故障的發(fā)生以及不可預(yù)計(jì)的電力中斷，而且可大量節(jié)約經(jīng)費(fèi)和時(shí)間。因?yàn)橐坏┌l(fā)生事故，不僅修理費(fèi)用以及停工期的花費(fèi)巨大，重繞線圈或重造一臺(tái)大型的電力變壓器更需要6到12個(gè)月的時(shí)間。因而，一個(gè)包括以下建議的良好維護(hù)制度將有助于變壓器獲得最大的使用壽命。超級(jí)秘書網(wǎng)
3．1安裝及運(yùn)行
（1）確保負(fù)荷在變壓器的設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。在油冷變壓器中需要仔細(xì)地監(jiān)視頂層油溫。
（2）變壓器的安裝地點(diǎn)應(yīng)與其設(shè)計(jì)和建造的標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)。若置于戶外，確定該變壓器適于戶外運(yùn)行。
（3）保護(hù)變壓器不受雷擊及外部損壞危險(xiǎn)。
3．2對(duì)油的檢驗(yàn)
變壓器油的介電強(qiáng)度隨著其中水分的增加而急劇下降。油中萬分之一的水分就可使其介電強(qiáng)度降低近一半。除小型配電變壓器外所有變壓器的油樣應(yīng)經(jīng)常作擊穿試驗(yàn)，以確保正確地檢測水分并通過過濾將其去除。
應(yīng)進(jìn)行油中故障氣體的分析。應(yīng)用變壓器油中8種故障氣體在線監(jiān)測儀，連續(xù)測定隨著變壓器中故障的發(fā)展而溶解于油中氣體的含量，通過對(duì)氣體類別及含量的分析則可確定故障的類型。每年都應(yīng)作油的物理性能試驗(yàn)以確定其絕緣性能，試驗(yàn)包括介質(zhì)的擊穿強(qiáng)度、酸度、界面張力等等。
3．3經(jīng)常維護(hù)
（1）保持瓷套管及絕緣子的清潔。
（2）在油冷卻系統(tǒng)中，檢查散熱器有無滲漏、生銹、污垢淤積以及任何限制油自由流動(dòng)的機(jī)械損傷。
（3）保證電氣連接的緊固可靠。
（4）定期檢查分接開關(guān)。并檢驗(yàn)觸頭的緊固、灼傷、疤痕、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性及接觸的定位。
（5）每三年應(yīng)對(duì)變壓器線圈、套管以及避雷器進(jìn)行介損的檢測。
（6）每年檢驗(yàn)避雷器接地的可靠性。接地必須可靠，而引線應(yīng)盡可能短。旱季應(yīng)檢測接地電阻，其值不應(yīng)超過5Ω。
（7）應(yīng)考慮將在線檢測系統(tǒng)用于最關(guān)鍵的變壓器上。目前市場上有多種在線檢測系統(tǒng)，供應(yīng)商將不同的探測器與傳感器加以組裝，并將其與數(shù)據(jù)采集裝置相連，同時(shí)提供了通過調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊的功能。美國SERVERON公司的TrueGas油中8種故障氣體在線監(jiān)測儀就是極好的選擇。此系統(tǒng)監(jiān)測真實(shí)故障氣體含量，結(jié)合“專家系統(tǒng)”診斷將無害情況與危險(xiǎn)事件加以區(qū)分，保證變壓器的安全運(yùn)行。
西安交通大學(xué)機(jī)械裝備診斷與控制研究所所長、機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)國家級(jí)示范中心主任何正嘉，長期從事工礦企業(yè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷研究及應(yīng)用40余年，在機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)裂紋定量識(shí)別、非平穩(wěn)信號(hào)故障診斷和智能預(yù)示等方面開展了基礎(chǔ)理論研究和重要工程應(yīng)用，取得了諸多創(chuàng)新性成果，對(duì)推動(dòng)我國機(jī)械設(shè)備故障診斷與運(yùn)行安全保障作出了突出貢獻(xiàn)。
潛心探索提出故障診斷新方法
重大裝備的各類故障中，因結(jié)構(gòu)裂紋導(dǎo)致的失效占60%以上。裂紋這一“隱形殺手”被形象地稱為重大裝備安全運(yùn)行的“癌癥”，具有難發(fā)現(xiàn)、易擴(kuò)展、強(qiáng)破壞的特點(diǎn)。何正嘉帶領(lǐng)課題組于上世紀(jì)90年代中后期重點(diǎn)研究裂紋動(dòng)態(tài)定量診斷新技術(shù)，經(jīng)過10余年的潛心研究和探索，發(fā)現(xiàn)并揭示了裂紋位置、裂紋深度與裂紋動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)之間的內(nèi)在聯(lián)系，發(fā)明了基于小波有限元模型的三線相交結(jié)構(gòu)裂紋的動(dòng)態(tài)定量診斷方法，實(shí)現(xiàn)了大型回轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)裂紋動(dòng)態(tài)定量診斷，解決了裂紋動(dòng)態(tài)定量診斷這一國內(nèi)外故障診斷領(lǐng)域的前沿與挑戰(zhàn)性難題。
在研究過程中，何正嘉首先建立了適宜結(jié)構(gòu)裂紋故障診斷的小波有限元理論，采用多分辨多尺度小波函數(shù)替代傳統(tǒng)有限元的多項(xiàng)式插值函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)裂紋的高精度建模。最終何正嘉研發(fā)出了機(jī)械結(jié)構(gòu)裂紋定量診斷儀，可應(yīng)用于汽輪機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子等結(jié)構(gòu)的裂紋診斷，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備安全運(yùn)行與避免災(zāi)難性事故產(chǎn)生意義重大。
目前，該成果從基礎(chǔ)理論、技術(shù)實(shí)現(xiàn)到儀器開發(fā)，已經(jīng)形成了一整套技術(shù)，在東方汽輪機(jī)公司、某航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修廠、西門子信號(hào)有限公司、上海寶鋼等50余家企業(yè)得到應(yīng)用，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。針對(duì)某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子內(nèi)部裂紋因探頭不可到達(dá)而難以無損探傷的問題，利用小波有限元建模和動(dòng)態(tài)測試，實(shí)現(xiàn)了裂紋定量診斷，成為某廠航空發(fā)動(dòng)機(jī)安全保障中一種重要檢測技術(shù)。實(shí)踐證明，何正嘉所研制的機(jī)械結(jié)構(gòu)裂紋定量診斷儀對(duì)裂紋位置與深度的定量識(shí)別誤差均在5%以內(nèi)。這一成果填補(bǔ)了國內(nèi)外在機(jī)械結(jié)構(gòu)裂紋動(dòng)態(tài)定量診斷領(lǐng)域的技術(shù)空白，能夠確保設(shè)備安全運(yùn)行，避免因裂紋引起的災(zāi)難性事故發(fā)生。
在裂紋動(dòng)態(tài)定量診斷新技術(shù)研究的同時(shí)，何正嘉的主攻方向是機(jī)械故障非平穩(wěn)高精度診斷領(lǐng)域。他在長期的研究中發(fā)現(xiàn)，傅里葉變換、小波變換、第二代小波變換、多小波變換等的共同本質(zhì)是數(shù)學(xué)上的內(nèi)積變換，由此揭示了不同機(jī)械故障高精度診斷的內(nèi)積變換數(shù)學(xué)原理，并指出，構(gòu)造和運(yùn)用性能優(yōu)良的基函數(shù)與動(dòng)態(tài)信號(hào)進(jìn)行內(nèi)積變換，是提高機(jī)械監(jiān)測診斷合理性和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵技術(shù)。
何正嘉率先將先進(jìn)的非平穩(wěn)信號(hào)處理方法引入機(jī)械監(jiān)測診斷領(lǐng)域，提出了變工況非平穩(wěn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行故障診斷方法，從多尺度、多分辨時(shí)頻域提取故障信號(hào)特征，克服了采用傳統(tǒng)平穩(wěn)信號(hào)診斷方法難以準(zhǔn)確提取變工況運(yùn)行設(shè)備非平穩(wěn)故障特征的不足；最終開發(fā)了機(jī)械故障非平穩(wěn)高精度診斷系列新技術(shù)。開發(fā)了機(jī)車走行部、發(fā)電機(jī)組等關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測診斷系列實(shí)用技術(shù)和在線監(jiān)測診斷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，開拓了機(jī)械故障非平穩(wěn)高精度診斷的新領(lǐng)域。
繼往開來科研團(tuán)隊(duì)促發(fā)展
何正嘉教授治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，倡導(dǎo)團(tuán)隊(duì)精神，在學(xué)術(shù)梯隊(duì)建設(shè)方面成績突出。擔(dān)任機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)監(jiān)控與診斷方向?qū)W術(shù)帶頭人，負(fù)責(zé)建設(shè)機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)國家級(jí)示范中心。創(chuàng)建的“裝備智能診斷與控制”科研教學(xué)團(tuán)隊(duì)擁有教授16名，其中教育部長江學(xué)者1名、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才6名、全國百篇優(yōu)秀博士論文獲得者1名、交大騰飛教授3人；承擔(dān)國家級(jí)精品課程3門。為裝備制造學(xué)科發(fā)展凝聚了CAD/CAM、數(shù)控技術(shù)、故障診斷和減振降噪等一批骨干力量。他為人師表，舉賢薦能，甘為人梯，樂于奉獻(xiàn)，扶持青年學(xué)者成長為學(xué)科發(fā)展帶頭人，支持和幫助青年骨干教師主持或參與各類重大項(xiàng)目申報(bào)，在教學(xué)科研方面多次取得國家級(jí)成果獎(jiǎng)勵(lì)。教學(xué)中，他負(fù)責(zé)并組織建設(shè)了機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)國家級(jí)示范中心和3門國家級(jí)精品課程，何正嘉教授獲2008年陜西省師德標(biāo)兵稱號(hào)、2010年全國優(yōu)秀科技工作者稱號(hào)。
何正嘉在指導(dǎo)研究生的過程中投入巨大的精力，同步嚴(yán)格要求研究生不斷提升道德品質(zhì)和學(xué)術(shù)水準(zhǔn)。培養(yǎng)的博士研究生陳雪峰獲得了2007年全國百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文，2008年入選教育部新世紀(jì)人才、2009年入選陜西省科技新星、2010年入選西安交通大學(xué)騰飛人才，陳雪峰教授已成為我校機(jī)械工程學(xué)科的教學(xué)科研骨干，主持2項(xiàng)國家自然科學(xué)基金、1項(xiàng)863項(xiàng)目以及多項(xiàng)橫向合作課題。培養(yǎng)的博士研究生訾艷陽教授2010年入選教育部新世紀(jì)人才，主持3項(xiàng)國家自然科學(xué)基金、1項(xiàng)863項(xiàng)目以及多項(xiàng)橫向合作課題，2009年當(dāng)選機(jī)械工程學(xué)院分黨委副書記。培養(yǎng)的博士研究生向家偉先后以德國洪堡學(xué)者和日本JSPS學(xué)者的身份，出國深造。培養(yǎng)的胡橋博士2006年畢業(yè)后在西安705所工作，工作業(yè)績突出，目前擔(dān)任總工程師助理；祁克玉博士在212所勤奮工作，獲得了單位高度好評(píng)。
在科研中，他以西安交通大學(xué)機(jī)械裝備診斷與控制研究所所長、機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)監(jiān)控與診斷方向?qū)W術(shù)帶頭人的身份，領(lǐng)導(dǎo)開創(chuàng)了諸多創(chuàng)新性理論、技術(shù)與系統(tǒng)，推動(dòng)了中國機(jī)械設(shè)備故障診斷的發(fā)展，被評(píng)為“全國優(yōu)秀科技工作者”。他從事工礦企業(yè)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷研究及應(yīng)用四十余年，在機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)裂紋定量識(shí)別、非平穩(wěn)信號(hào)故障診斷和智能預(yù)示等方面開展基礎(chǔ)理論研究和重要工程應(yīng)用，取得創(chuàng)新性成果。主持2項(xiàng)國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“大型復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)早期故障智能預(yù)示的理論與技術(shù)”(50335030，2004―2007)和“關(guān)鍵設(shè)備故障預(yù)示與運(yùn)行安全保障的新理論和新技術(shù)”(51035007，2011―2014)以及4項(xiàng)國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目；主持2項(xiàng)高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目“小波有限元理論與轉(zhuǎn)子橫向裂紋故障診斷的研究”（20040698026，2005―2007）和“優(yōu)良特性多小波構(gòu)造原理與機(jī)電設(shè)備復(fù)合故障診斷”(200806980011，2009―2011)；參加2項(xiàng)國家973項(xiàng)目“數(shù)字化制造基礎(chǔ)研究（2005CB724100, 2006―2010）”和“超高速加工及其裝備基礎(chǔ)研究”(2009CB724405，2009-2014)；負(fù)責(zé)20余項(xiàng)與企業(yè)合作項(xiàng)目。以第一完成人獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)(2009年)、國家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)1項(xiàng)(1999年)和省部級(jí)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)。出版著作7部，350篇，其中SCI收錄72篇、EI收錄100篇，論著被國內(nèi)外引用3613次。
“天時(shí)不如地利，地利不如人和”何正嘉和他的科研團(tuán)隊(duì)，淋漓盡致的詮釋了這一真理。正是他執(zhí)著探索、無私奉獻(xiàn)，才有了我國機(jī)械故障診斷事業(yè)的發(fā)展。中國機(jī)械設(shè)備故障診斷的進(jìn)步是一個(gè)的長期艱巨的過程，這漫漫路程中深深地烙著他們艱辛的腳印，這是歷史的見證，未來的階梯，而這樣的精神，需要我們繼續(xù)傳承、創(chuàng)新，并肩求索下去。
關(guān)鍵字：故障振動(dòng)；振動(dòng)監(jiān)測；振動(dòng)信號(hào)
一、 機(jī)械振動(dòng)與故障設(shè)備
機(jī)械振動(dòng)是日常工作中最常見的物流現(xiàn)象，一般情況下機(jī)械振動(dòng)都是有害的，振動(dòng)會(huì)破壞機(jī)械的正常運(yùn)作。振動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)載荷重會(huì)對(duì)機(jī)械本身造成損傷甚至降低機(jī)械的使用壽命。事物都有相對(duì)的一面，振動(dòng)并不是沒有優(yōu)點(diǎn)，比如輸送、夯實(shí)、脫水、振動(dòng)篩等振動(dòng)機(jī)就是利用了振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)去工作的。無論機(jī)器大小、精度高低，在日常的工作中都會(huì)產(chǎn)生不同的振動(dòng)，振動(dòng)的大小以及振動(dòng)成分變化都會(huì)直接影響機(jī)器的運(yùn)作，不同的機(jī)器對(duì)應(yīng)著不同的振動(dòng)特點(diǎn)。正是因?yàn)闄C(jī)器普遍存在著振動(dòng)的這些特性，所以應(yīng)用振動(dòng)信號(hào)去監(jiān)測設(shè)備故障已經(jīng)成為了一種方法，一種手段。
二、 振動(dòng)信號(hào)的診斷
一般的情況下，振動(dòng)的時(shí)域信號(hào)總是雜亂無章的，無論是正常狀態(tài)還是非正常狀態(tài)，故障信息并不是直接顯示出來的，并不是直接表露在外表讓我們一眼就可以發(fā)現(xiàn)，所以要獲得故障信息必須要對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理才可以。下面介紹幾種常用的振動(dòng)信號(hào)的分析方法。
1.時(shí)域分析。時(shí)域分析原理簡單而且容易實(shí)現(xiàn)，它是信號(hào)分析方法中最基礎(chǔ)的一個(gè)。主要包含時(shí)域波形、相關(guān)分析、概率密度、濾波處理等。主要是對(duì)振動(dòng)時(shí)域信號(hào)的時(shí)間歷程進(jìn)程分析，適宜對(duì)信號(hào)中含有周期信號(hào)、諧波信號(hào)或短脈沖信號(hào)進(jìn)行分析。利用時(shí)域波形分析可識(shí)別出共振現(xiàn)象和拍頻現(xiàn)象。時(shí)域分析具有廣泛的應(yīng)用，主要面對(duì)的是一些變速、低速、重載的設(shè)備。由于某些機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)所包含的頻率成分比較低，受診斷分析儀器的下限、分辨率及分析軟件功能的限制，頻譜分析的方法運(yùn)用的就不是特別好。然而通過時(shí)域分析就很容易提取出信號(hào)的特征，隨之它也成為了最直接、最有效的故障診斷方法。
2.倒譜分析。倒譜分析也叫二次譜分析，它在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷中展現(xiàn)出了非常特殊的優(yōu)越性。它是檢測復(fù)雜的圖譜中周期分量的重要工具。由于機(jī)械設(shè)備中軸承和齒輪比較多，振動(dòng)信號(hào)中調(diào)制現(xiàn)象普遍，肉眼難以識(shí)別譜圖中譜線所展示出來的周期性，然而利用倒譜可以將譜圖上的變頻帶譜線轉(zhuǎn)變?yōu)閱巫V線，這樣就便于識(shí)別系統(tǒng)特征的頻率。當(dāng)混有異族譜頻、同族譜頻、多成分多頻和功率譜的成分比較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)用倒譜分析就最好的方法。
3.頻譜分析。頻譜分析是指對(duì)變化的信號(hào)在頻率范圍內(nèi)進(jìn)行分析，分析得出的結(jié)果是以頻率為坐標(biāo)的物理量的曲線和譜線，并得到以頻率為變量的頻譜函數(shù)。機(jī)械的振動(dòng)信號(hào)一般是多種信號(hào)合成的復(fù)雜信號(hào)，它可以分解為一系列的諧波分量。這些諧波分量代表著各自對(duì)應(yīng)的頻率激勵(lì)力和某些特定頻率。通過頻譜分析可以求出動(dòng)態(tài)信號(hào)中的各個(gè)頻率的分布范圍；通過對(duì)測試波形的分析可得出頻率的幅值，通過這些幅值的變化來校正測試波形；我們可以通過頻譜分析提供的幅值、頻率值、各種譜密度求得被測結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)和傳遞函數(shù)，為幅振、消振等問題提供解決的條件。
三、振動(dòng)診斷的應(yīng)用優(yōu)勢
（1）振動(dòng)現(xiàn)象伴隨著機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行而發(fā)生，機(jī)械設(shè)備一旦開啟就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，故障信息就包含在振動(dòng)信號(hào)內(nèi)。
（2）振動(dòng)問題在高速、重載荷的機(jī)械設(shè)備內(nèi)時(shí)有發(fā)生，事故率極高。
（3）許多振動(dòng)故障都會(huì)有明顯的特征，非常容易識(shí)別。
（4）目前針對(duì)振動(dòng)問題的檢測方法、理論都比較成熟。
（5）振動(dòng)診斷易于實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控和在線診斷。
四、機(jī)械故障的特征分析
機(jī)械設(shè)備的故障診斷主要是針對(duì)旋轉(zhuǎn)件的故障診斷，預(yù)先掌握故障的特征是對(duì)故障做出準(zhǔn)確診斷的前提條件。故障特征主要包括以下幾種。
（1）不對(duì)中故障。不對(duì)中故障是機(jī)械設(shè)備的一種常見的故障。迫使機(jī)械設(shè)備停機(jī)檢修的原因有一半的原因是由不對(duì)中引起的。不對(duì)中分為兩種情況，分別為轉(zhuǎn)子不對(duì)中和軸承不對(duì)中。轉(zhuǎn)子不對(duì)中的故障形式有可能是軸線形成的夾角角度不對(duì)中，也有可能是軸線平行偏移的高度不對(duì)中，還有可能是兩者的結(jié)合。由于不對(duì)中所引起的故障的主要特征是二階轉(zhuǎn)速頻率下的振動(dòng)分量和軸向振動(dòng)。
（2）動(dòng)靜件碰摩故障
轉(zhuǎn)子質(zhì)量的不平衡、轉(zhuǎn)子不對(duì)中、轉(zhuǎn)子彎曲、靜止部件的不對(duì)中都有可能引起動(dòng)靜件碰摩。動(dòng)靜件碰摩分為兩種情況，主要是徑向碰摩和軸向碰摩。在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，局部的摩擦一般發(fā)生在整周摩擦前面，它會(huì)引起機(jī)械的不規(guī)則振動(dòng)。隨著振動(dòng)的愈演愈烈，局部摩擦就會(huì)過渡到整周摩擦，從而導(dǎo)致機(jī)器發(fā)生嚴(yán)重的破壞。
（3）齒形誤差。由于齒形誤差產(chǎn)生的振動(dòng)，使振動(dòng)信號(hào)呈現(xiàn)出明顯的調(diào)制現(xiàn)象。觀察頻譜可以看出，以齒輪的嚙合頻率及其倍頻為頻率的中心，在它的周圍分布著以齒輪旋轉(zhuǎn)頻率為調(diào)制頻率的邊帶。當(dāng)齒輪的誤差比較嚴(yán)重時(shí)，激振能力較大就會(huì)產(chǎn)生齒輪所在軸和其倍頻為調(diào)制頻率的齒輪共振頻率調(diào)制現(xiàn)象。
（4）齒輪磨損嚴(yán)重。當(dāng)齒輪的磨損發(fā)展到一定的程度時(shí)，嚙合頻率諧波幅值增大，階數(shù)也會(huì)變得越來越高，諧波增大的幅度也越來越大。與此同時(shí)，振動(dòng)的能量也有較大幅度的上升。
（5）斷齒。它的時(shí)域波形表現(xiàn)為沖擊型振動(dòng)，頻率相當(dāng)于斷齒軸的轉(zhuǎn)頻。在頻域上多出現(xiàn)間隔為斷齒軸轉(zhuǎn)頻的邊頻地帶，它數(shù)量多、分布寬、幅值較大。
（6）軸不平衡。當(dāng)軸的不平衡比較嚴(yán)重時(shí)，就會(huì)在齒輪傳動(dòng)中導(dǎo)致嚴(yán)重的齒輪誤差，形成以嚙合頻率為載波頻率，以齒輪所在軸方向的轉(zhuǎn)頻為調(diào)制頻率的頻率調(diào)制現(xiàn)象。但是在一般的譜圖上邊帶的數(shù)量比較少。
五、結(jié)語
由于現(xiàn)代化生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的連續(xù)化、高速化、連續(xù)化，設(shè)備發(fā)生問題也時(shí)有發(fā)生，設(shè)備狀態(tài)的檢測與故障診斷也變得尤為重要，通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)的分析處理去解決機(jī)械故障存在的問題已經(jīng)成為主要的方法之一。盡管近年來興起的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、時(shí)頻分析法仍不夠成熟，但是隨著研究工作的深入，這些方法也會(huì)變得越來越成熟。
參考文獻(xiàn)
[1]郭偉，賀佳.時(shí)域波形分析在故障診斷中的重要性[J].設(shè)備管理與維修，2010，1：50-52.
[2]鮑明，趙淳生.齒輪故障診斷技術(shù)的研究[J].南京航空學(xué)院學(xué)報(bào)，1992（5）：56-57
[3]趙中敏.以振動(dòng)信號(hào)分析方法診斷機(jī)械故障[J].中國設(shè)備工程，2006，11
中圖分類號(hào)： C35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
礦井提升機(jī)系統(tǒng)的故障現(xiàn)象形形，故障原因也多種多樣，許多故障現(xiàn)象只能憑操作人員的語言描述，可實(shí)時(shí)利用的傳感器信號(hào)較少，為了建立提升機(jī)故障診斷系統(tǒng)，綜合考察故障樹分析法、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和信息融合等人工智能的故障診斷方法是必要的。礦井提升機(jī)歷來有“礦井咽喉”之稱,主要擔(dān)負(fù)著提升礦石、下放材料、升降人員和設(shè)備等任務(wù),在礦井工作中起著至關(guān)重要的作用,因此做好對(duì)礦井提升機(jī)故障的診斷和安全保障措施尤為重要。故障檢測與診斷系統(tǒng)應(yīng)該采用的故障診斷方案，是由診斷對(duì)象的性質(zhì)及系統(tǒng)的功能要求決定的。提升機(jī)故障診斷系統(tǒng)首先要能對(duì)常見故障和曾經(jīng)發(fā)生過的故障做出準(zhǔn)確診斷，并給出故障處理的建議方案；對(duì)歷史上雖不曾發(fā)生、但實(shí)際上可能發(fā)生的故障也要具有一定的處理能力。
一、礦井提升機(jī)的使用現(xiàn)狀
礦井提升機(jī)是煤礦行業(yè)中重要設(shè)備,在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)上起著重要作
用。礦井提升機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)主要取決于傳動(dòng)系統(tǒng),液壓制動(dòng)系統(tǒng),監(jiān)控系統(tǒng),電氣控制系統(tǒng)和加載系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)。我國當(dāng)前的提升機(jī)電控系統(tǒng)大多仍由繼電器與由電子元件組成的控制單元組成，雖然設(shè)有安全電路，但系統(tǒng)內(nèi)外電纜眾多，聯(lián)鎖點(diǎn)密集，再加上礦井工作環(huán)境惡劣，粉塵污染和點(diǎn)蝕較多，常導(dǎo)致觸電閉合或斷開異常，頻繁發(fā)生線路故障，極大的影響了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，與國際先進(jìn)水平還有較大的差距。西方的先進(jìn)工業(yè)國如英國、德國對(duì)礦井提升機(jī)的安全性十分重視，大多已通過PLC設(shè)計(jì)了礦井提升機(jī)的電控系統(tǒng)，通過多種方式構(gòu)成了能獨(dú)立工作的雙通道安全監(jiān)控與安全回路，且在有關(guān)軟件的設(shè)計(jì)中也采用了多種監(jiān)視保護(hù)手段，系統(tǒng)安全性與可靠性大為增加。礦井提升系統(tǒng)通常由機(jī)械、電氣和液壓三部分組成，礦井提升機(jī)發(fā)生的故障大致可分為機(jī)械故障與電氣故障兩類，機(jī)械故障主要包括制動(dòng)事故、過卷事故和斷繩事故，電氣故障主要包括主回路電流、低壓電源漏電和控制電源失壓等。這些事故不僅會(huì)影響礦井的正常作業(yè)，也造成礦井設(shè)備的損壞和人員的傷亡[1]。
二、故障分析法
提升機(jī)主要故障現(xiàn)象的故障嚴(yán)重機(jī)械故障主要有制動(dòng)事故、斷繩事故和過卷事故；電氣故障如主回路過流、控制電源失壓、低壓電源漏電等。這些故障不僅會(huì)嚴(yán)重影響礦井提升機(jī)運(yùn)行，還會(huì)造成提升系統(tǒng)裝備嚴(yán)重?fù)p壞及人身傷亡事故，后果是非常嚴(yán)重的。故障分析法以不希望系統(tǒng)發(fā)生的事件為分析目標(biāo)，逐層向下追究所有可能的原因，找出系統(tǒng)元件失效、環(huán)境影響、人為失誤及程序處理硬件和軟件因素與系統(tǒng)失效頂事件之間的邏輯關(guān)系。故障可用來定性分析各底事件對(duì)頂事件發(fā)生影響的組合方式和傳播途徑，識(shí)別可能的系統(tǒng)故障模式，也可用來定量計(jì)算各組成部分對(duì)系統(tǒng)的影響程度，算出整個(gè)系統(tǒng)或某一個(gè)頂事件的失效概率。位于頂事件和底事件之間的中間事件又稱故障事件；底事件位于故障的底端，其失效數(shù)據(jù)不再分解。
三、礦井提升機(jī)故障分類
礦井提升機(jī)的故障可分為電氣故障與機(jī)械故障兩類。電氣故障需要測量和檢測提升機(jī)設(shè)備上的工況參數(shù)和數(shù)據(jù)信息，并將這些工礦參數(shù)和數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和綜合分析才能診斷出提升機(jī)設(shè)備的故障位置、故障問題和原因。機(jī)械故障是指礦井提升機(jī)設(shè)備上的某些參數(shù)超過了正常運(yùn)行時(shí)的額限，是一種提升機(jī)設(shè)備的外在表現(xiàn)形式，主要解決方法是給提升機(jī)設(shè)備增加一些保護(hù)裝置，防止機(jī)械故障發(fā)生。如果電氣故障不能有效而快速的得到解決，會(huì)導(dǎo)致提升機(jī)設(shè)備機(jī)械故障的發(fā)生。由于礦井提升機(jī)的電氣故障往往與很多的設(shè)備變量和參數(shù)有關(guān)聯(lián)，從而降低了提升機(jī)故障診斷的準(zhǔn)確率[2]。
四、礦井提升機(jī)故障診斷存在的問題
當(dāng)提升機(jī)控制系統(tǒng)中的傳感器或執(zhí)行器發(fā)生故障問題， 將會(huì)嚴(yán)重影響提升機(jī)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行；對(duì)礦井提升機(jī)系統(tǒng)中的工礦參數(shù)和數(shù)據(jù)信息處理準(zhǔn)確度不高，提升機(jī)設(shè)備智能化程度相對(duì)較低，也是目前礦井提升機(jī)故障診斷中存在的問題；對(duì)于以開發(fā)的礦井提升機(jī)智能故障診斷系統(tǒng)還存在自適應(yīng)能力弱，實(shí)時(shí)性不強(qiáng)等缺點(diǎn)。目前關(guān)于提升機(jī)故障診斷研究還相對(duì)較少，現(xiàn)有的提升機(jī)故障診斷系統(tǒng)也存在一些不足和缺陷。
五、基于模糊理論的礦井提升機(jī)故障診斷方法
1、基于人工智能的礦井提升機(jī)故障診斷方法
基于免疫粒子群算法的礦井提升機(jī)故障診斷方法是將人工免疫模型和離散粒子群進(jìn)化算法相結(jié)合的一種礦井提升機(jī)故障診斷方法。該方法提高了礦井提升機(jī)故障診斷的執(zhí)行效率，并且能夠適應(yīng)提升機(jī)故障診斷過程中出現(xiàn)的不確定性，還可以實(shí)現(xiàn)多種提升機(jī)故障診斷。
基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的礦井提升機(jī)故障診斷方法是將遺傳算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的一種新的提升機(jī)故障診斷方法。該方法將遺傳算法的全局特性和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的并行處理信息能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)相接合，能夠有效的克服人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度慢以及容易陷入局部極小等缺點(diǎn)，從而更加準(zhǔn)確的建立礦井提升機(jī)故障診斷系統(tǒng)，快速地判斷出礦井提升機(jī)的故障。
2、基于小波變換的礦井提升機(jī)故障診斷方法
小波變換是時(shí)間頻率的局部化分析，它通過平移伸縮運(yùn)算對(duì)信號(hào)進(jìn)行多尺度細(xì)化，從而達(dá)到在信號(hào)低頻處頻率細(xì)分，高頻處時(shí)間細(xì)分，進(jìn)而可以觀察到信號(hào)的任意特性細(xì)節(jié)。其最顯著的特點(diǎn)是能夠進(jìn)行信號(hào)的多分辨率分析，對(duì)于正常信號(hào)中夾帶的瞬態(tài)反?，F(xiàn)象，不僅能檢測出來，還能夠展示該反常信號(hào)的成分，因此基于小波變換技術(shù)在礦井提升機(jī)的故障診斷中得到了廣泛應(yīng)用。利用小波變換對(duì)礦井提升機(jī)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的故障檢測與診斷也具有很好的效果，為礦井提升機(jī)的智能故障診斷技術(shù)提供了一種強(qiáng)而有力的分析手段。
3、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的礦井提升機(jī)故障診斷方法
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有容錯(cuò)能力、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力以及并行處理信息能力強(qiáng)等特點(diǎn)。由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有以上特點(diǎn)，目前將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到礦井提升機(jī)故障診斷的研究也逐漸增多，主要研究有基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的礦井提升機(jī)故障診斷方法。該方法的主要思想是將礦井提升機(jī)的故障特征向量作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，將礦井提升機(jī)的故障分類模式向量作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出。輸入特征信號(hào)的提取方法主要有：時(shí)域特征法、頻域特征法以及幅值域特征法；時(shí)間序列法；小波變換特征提取法等[3]。
礦井提升機(jī)的模糊診斷法是將數(shù)學(xué)集合論的概念應(yīng)用到提升機(jī)設(shè)備的故障診斷中，進(jìn)行模糊推理，實(shí)現(xiàn)礦井提升機(jī)的故障診斷，從而解決提升機(jī)設(shè)備征兆與故障間的不確定關(guān)系。該診斷方法模糊推理邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，但是由于較難確定礦井提升機(jī)故障的模糊關(guān)系，模糊診斷知識(shí)獲取困難等原因，因此礦井提升機(jī)的模糊診斷法還缺乏一定的準(zhǔn)確性。
結(jié)束語：
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，越來越多的新型智能診斷理論開始應(yīng)用于礦井提升機(jī)的故障診斷，如小波分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、免疫算法以及遺傳算法等。將故障樹引入專家系統(tǒng)，通過運(yùn)用故障樹分析法對(duì)所建的故障樹進(jìn)行定性分析，再根據(jù)簡化了的故障樹建立專家系統(tǒng)知識(shí)庫，不但很好地解決了建立知識(shí)庫知識(shí)獲取難的問題，還保證了診斷知識(shí)獲取的完整性。開展對(duì)礦井提升機(jī)的智能故障診斷的研究，將會(huì)極大地提高提升機(jī)運(yùn)行的安全可靠性，避免礦井事故的發(fā)生，減少不必要的損失，為礦井提升機(jī)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)、高效以及安全運(yùn)行提供強(qiáng)而有力的技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn)：
[1]張平.礦用機(jī)電設(shè)備常見故障及其解決策略[J].硅谷，2012（6）：88.
【關(guān)鍵詞】天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)；燃料轉(zhuǎn)換；故障模擬；試驗(yàn)系統(tǒng)
通過對(duì)某城市天然氣出租車的實(shí)際考察、收集資料和分析，發(fā)現(xiàn)天然氣汽車的多發(fā)故障是燃?xì)庀到y(tǒng)。燃?xì)庀到y(tǒng)包括儲(chǔ)氣系統(tǒng)、供氣管路、燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)、高頻電磁閥等主要部件。其中故障率高發(fā)出現(xiàn)在燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)、減壓器出口壓力及點(diǎn)火提前角設(shè)置。針對(duì)上述現(xiàn)象，本章在意大利OMVEL燃?xì)庀到y(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行燃料轉(zhuǎn)換故障模擬試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析總結(jié)[1]。
1、燃料轉(zhuǎn)換過程試驗(yàn)原理
此試驗(yàn)系統(tǒng)的燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)[2]，有汽油檔和天燃?xì)鈾n兩個(gè)檔位。將開關(guān)放置在汽油檔位，發(fā)動(dòng)機(jī)汽油啟動(dòng)，燃用汽油工作，汽油指示燈亮。放置在天燃?xì)鈾n位，點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料仍是汽油，但踩下油門踏板使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到燃料轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速（1800r/min）以上時(shí)，燃料轉(zhuǎn)換狀態(tài)指示燈閃爍，然后減速到燃料轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速（1800r/min）時(shí)，減壓器截止電磁閥工作，天燃?xì)庵甘緹袅?。此過程就是汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料轉(zhuǎn)換過程。
燃料轉(zhuǎn)換的故障主要包括機(jī)械故障和電器故障。機(jī)械故障多出現(xiàn)在燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)，電器故障多出現(xiàn)在電路及傳感器部位。燃料轉(zhuǎn)換故障模擬試驗(yàn)主要針對(duì)相關(guān)傳感器進(jìn)行故障設(shè)置，如減壓器出口溫度傳感器、儲(chǔ)氣瓶壓力傳感器、噴氣壓力傳感器和減壓器出口壓力，通過模擬試驗(yàn)結(jié)果來分析判斷這些傳感器對(duì)燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)產(chǎn)生的影響[3]。
2、試驗(yàn)方法
2.1減壓器出口溫度傳感器故障模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)
將溫度傳感器設(shè)置為斷開狀態(tài)，模擬溫度傳感器信號(hào)丟失，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)燃料轉(zhuǎn)換，來判斷其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料轉(zhuǎn)換的影響。其故障模擬電路設(shè)計(jì)如圖1所示。用滑動(dòng)電位器來替代溫度傳感器，橙色線屬于信號(hào)線，與滑動(dòng)電阻滑動(dòng)檔位相連，黑一白線是搭鐵線，連接電位器搭鐵端子。溫度傳感器屬于NTC（負(fù)溫度系數(shù)）的熱敏電阻。燃?xì)釫CU的電阻與滑動(dòng)電位器串聯(lián)，當(dāng)熱敏電阻值發(fā)生變化時(shí)，所得的THW值也隨之變化。但在常溫下，測量溫度傳感器電阻值 最大值為1.6kΩ。此設(shè)計(jì)選用2kΩ的電位器，改變電位器的電阻值，橙色信號(hào)線可以得到0到2.IV的分壓值。
2.2儲(chǔ)氣瓶壓力傳感器故障模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)
將壓力傳感器裝在減壓器高壓管路的進(jìn)口處。將壓力信號(hào)線與燃?xì)釫CU相聯(lián)接，將信號(hào)線斷開，進(jìn)行燃料轉(zhuǎn)換模擬試驗(yàn)，觀察對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料轉(zhuǎn)換的影響。
2.3噴油器噴氣壓力傳感器故障模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)
噴氣壓力傳感器模擬電路的設(shè)計(jì)如圖2所示。噴氣壓力傳感器用滑動(dòng)電位器來替代，
圖中的紅一黑線屬于電源線，可以向電位器提供5V電壓，黑一白線屬于搭鐵線，紫色線屬于信號(hào)線，當(dāng)滑動(dòng)電位器移動(dòng)時(shí)，紫色信號(hào)線可以得到的信號(hào)電壓在O到5V之間變化。
2.4減壓器出氣口壓力模擬試驗(yàn)方法
將減壓器穩(wěn)壓腔與―1.5升真空泵相聯(lián)接，這樣可以給減壓器提供一個(gè)真空調(diào)節(jié)力，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓腔出口壓力，使其在0.01一0.09MPa范圍內(nèi)變化，來模擬減壓器出口壓力在低壓狀態(tài)下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料轉(zhuǎn)換的影響；當(dāng)出口壓力較高時(shí)（0.1一0.2MPa），可以利用減壓器穩(wěn)壓腔壓力調(diào)整螺釘來模擬在高壓力情況，壓力對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料轉(zhuǎn)換的影響，通過在低壓管路接真空表來測量減壓器出口的壓力值大小。
3、結(jié)論
（l）減壓器溫度傳感器無信號(hào)時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無影響，原因是當(dāng)燃?xì)釫CU接受不到減壓器溫度傳感器，燃?xì)釫CU在故障模式下工作；當(dāng)減壓器溫度傳感器信號(hào)不正確時(shí)，當(dāng)分壓值兩端的信號(hào)電壓超過1.8v時(shí)，表明水溫低于40℃，此狀態(tài)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃料轉(zhuǎn)換異常，無法轉(zhuǎn)換到燃用天然氣狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到汽油狀態(tài)，表明燃?xì)釫CU接收減壓器傳感器發(fā)出的低溫信號(hào)，此溫度狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)無足夠的熱量提供給減壓器。
（2）氣瓶壓力信號(hào)只是指示燃?xì)饬康亩嗌伲谛盘?hào)丟失的情況下不會(huì)對(duì)燃料轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)生影響。
（3）噴氣壓力傳感器無信號(hào)時(shí)，燃料轉(zhuǎn)換過程失控，不管是燃用天然氣還是燃用汽油都不能互相轉(zhuǎn)換；當(dāng)傳感器信號(hào)電壓降到0.7V時(shí)，燃料狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)到燃用汽油，原因是燃?xì)釫CU接收到信號(hào)電壓過低，判斷燃?xì)鈬娚鋲毫^小，不能保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，自動(dòng)保護(hù)功能開啟，跳轉(zhuǎn)到汽油燃料狀態(tài)。
（4）當(dāng)減壓器出口壓力小于0.02MPa時(shí)，轉(zhuǎn)換開關(guān)處于燃?xì)鈾n，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降明顯，燃料狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到汽油狀態(tài)；當(dāng)減壓器出口壓力小于0.01Mpa時(shí)，出現(xiàn)熄火現(xiàn)象。原因是噴氣壓力傳感器電壓信號(hào)值偏小，燃?xì)釫CU接收到信號(hào)電壓過低，判斷燃?xì)鈬娚鋲毫^小，不能維持發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)保護(hù)功能開啟，跳轉(zhuǎn)到汽油燃料狀態(tài)。
參考文獻(xiàn)
[1]南濤.汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)庀到y(tǒng)故障診斷研究[D].長安大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009
[2]李陽陽.汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器故障模擬系統(tǒng)研究[D].長安大學(xué)碩士學(xué)位論，2012.3.
[3]黃海波主編.《燃?xì)馄嚱Y(jié)構(gòu)原理與維修》[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2002.3
作者簡介
李強(qiáng)（1981-），女，山東省濟(jì)南市人，碩士，實(shí)驗(yàn)師。
關(guān)鍵詞：小波變換;齒輪故障診斷;信號(hào)
引言
機(jī)械故障診斷技術(shù)是本世紀(jì)六七十年代出現(xiàn)發(fā)展起來的一門綜合性邊緣學(xué)，近20年來，故障診斷技術(shù)已發(fā)展成為集數(shù)學(xué)，物理，力學(xué)，化學(xué)，電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息處理，工智能等各種現(xiàn)代技術(shù)于一體的新興交叉技術(shù)[1]。
1.小波變換
小波變換（即WT）是一種窗口大小固定但其形狀可改變，時(shí)間窗和頻率窗都可改變的時(shí)頻局部化分析方法。即在低頻處具有較高的頻率分辨率，而在高頻段具有較高的時(shí)間分辨率。正是這種特性，使小波變換具有對(duì)信號(hào)的自適應(yīng)性，這也是它優(yōu)于經(jīng)典的Fourie：變換和短時(shí)Fourier變換的地方[2][3]。
2.齒輪振動(dòng)分析
齒輪的故障可以分為局部的和分布的，其中有齒面磨損，齒面膠合和擦傷，齒面接觸疲勞，彎曲疲勞與斷齒是常見的齒輪故障形式。"由于齒輪故障信號(hào)基本都能反映在齒輪的振動(dòng)信號(hào)上，因此故障信息需要從齒輪的振動(dòng)信號(hào)中提取"。
2.1齒輪振動(dòng)信號(hào)的調(diào)制
在工程中，有時(shí)會(huì)遇到兩個(gè)簡諧振動(dòng)信號(hào)相乘的情況，其結(jié)果我們稱為調(diào)制現(xiàn)象。調(diào)質(zhì)主要可分為調(diào)幅和調(diào)相這兩種。一般來說，齒輪振動(dòng)信號(hào)既有幅值調(diào)制又有相位調(diào)制。
2.1.1調(diào)幅
調(diào)幅就是載頻時(shí)域信號(hào)的幅值受到調(diào)制信號(hào)的調(diào)制。幅值調(diào)制的典型原因通常有兩個(gè)即齒輪偏心和齒輪的加工誤差。
假設(shè)X（t）=acos2 t為嚙合振動(dòng)信號(hào)，若對(duì)其幅度調(diào)制，即幅值a變?yōu)閞（t）：
r（t）=a（1+mcos2 t） （3.1）
其幅度已調(diào)波為：
X（t）= a（1+mcos2 t）cos2 t （3.2）
2.1.2調(diào)相
調(diào)相就是載頻信號(hào)的相位受到調(diào)制信號(hào)的調(diào)制。若設(shè)載波信號(hào)為X（t），調(diào)制信號(hào)為： （t）= cos2 t，則相位調(diào)制后的信號(hào)為：
X（t）= a cos（2 t+ cos2 t） （3.3）
2.2齒輪故障振動(dòng)模型
齒輪的振動(dòng)主要是齒輪嚙合激勵(lì)振動(dòng)，振動(dòng)信號(hào)的主要成分是嚙合頻率及其諧波分量，所以可用以下公式來描述：
x（t）= cos（2 m t+ ） （3.4）
而經(jīng)過調(diào)制齒輪故障振動(dòng)信號(hào)可以表示為：
y（t）= [1+ （t）] ?cos[2 m t+ + （t） ] （3.5）
上式所描述的是嚙合齒輪本身的振動(dòng)，但是齒輪振動(dòng)信號(hào)中除了存在嚙合頻率，邊頻成分外，還存在包括附加脈沖，隱含成分和交叉調(diào)制成分等其它的振動(dòng)成分。
3.小波的應(yīng)用
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備之中最常用的傳動(dòng)方式，而齒面點(diǎn)蝕是引起故障的重要因素之一。因?yàn)樵邶X輪工作過程之中，由于點(diǎn)蝕原因齒輪會(huì)產(chǎn)生突變的沖擊脈沖信號(hào)，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能會(huì)造成嚴(yán)重的設(shè)備事故。我們利用小波變換就可以檢測齒輪點(diǎn)蝕故障，通過突變信號(hào)就可以確定故障的位置，從而避免故障的發(fā)生。但是在實(shí)際之中往往還會(huì)有噪聲的干擾，但是小波具有消噪功能，從而可以改善這一情況。
首先我們對(duì)齒輪點(diǎn)蝕聲音信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到采集的齒輪的點(diǎn)蝕故障信號(hào)時(shí)域波形圖。接下來我們必需利用db5正交小波基對(duì)其進(jìn)行4層分解，其中d1-d4分別表示1，2，3，4層細(xì)節(jié)信號(hào)。最后經(jīng)過仔細(xì)觀察 ，從細(xì)節(jié)信號(hào)d3中我們已經(jīng)能夠看出周期性突變信號(hào)的存在，它對(duì)應(yīng)點(diǎn)蝕信號(hào)故障引起的周期性沖擊信號(hào)。由于小波變換的檢測我們能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障防止突發(fā)事故的發(fā)生 降低經(jīng)濟(jì)損失，所以對(duì)齒輪運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測和故障診斷具有重要意義。
4.結(jié)論
雖然到目前為止對(duì)于怎樣選擇小波基函數(shù)還沒有一個(gè)理論標(biāo)準(zhǔn)。但是小波變換的小波系數(shù)為其提供了依據(jù)，我們可以依此來解決一系列的問題。因?yàn)樾〔ㄗ儞Q后的小波系數(shù)能夠清楚的表現(xiàn)出小波與被處理信號(hào)之間的相似關(guān)系。另外，我們還能夠根據(jù)信號(hào)處理的目的從而決定尺度的大小。由于小波的種類有很多種，目前還沒有一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)來支持我們對(duì)不同的小波進(jìn)行選擇。但是從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)之中我們能夠進(jìn)行一定的區(qū)分，例如Morlet小波主要用來信號(hào)的分類，圖像的識(shí)別和特征的提取。墨西哥草帽小波主要適用于系統(tǒng)識(shí)別。而樣條小波用于材料探傷，Shannon正交基用于差分方程求解等等。所以對(duì)于不同的目的，我們應(yīng)該有針對(duì)性的對(duì)小波進(jìn)行選擇。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊國安.齒輪故障診斷實(shí)用技術(shù)[M]中國石化出版社，2012年7月.
論文關(guān)鍵詞：硬件系統(tǒng),固態(tài)硬盤,改造教學(xué)機(jī)房
教學(xué)用計(jì)算機(jī)的升級(jí)換代一直是學(xué)校固態(tài)資產(chǎn)投入的重要組成部分。一般一個(gè)機(jī)房的硬件大概使用（3-4）年的時(shí)間，按規(guī)律就要報(bào)費(fèi)。通過研究發(fā)現(xiàn)，硬盤一直是制約電腦整體性能的最大瓶頸，可以利用現(xiàn)在廣泛使用的固態(tài)硬盤來代替原有的機(jī)械硬盤，最大程度的提高系統(tǒng)、常用軟件的運(yùn)行速度。例：一標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)用機(jī)房（06年購入），配置：處理器：賽揚(yáng)336-2.8G，內(nèi)存：512MB,硬盤80G 5400轉(zhuǎn)，顯卡、聲卡集成。計(jì)劃升級(jí)硬盤為金士頓 SSD 32G V系列SV100S2D/32G固態(tài)硬盤臺(tái)式機(jī)套裝。市場報(bào)價(jià)：390元、50臺(tái)。技術(shù)特點(diǎn)：傳輸接口— SATA 1.5 Gb/秒及 3.0 Gb/秒、存儲(chǔ)容量*— 32GB、尺寸— 69.85mm x 100mm x 9.5 mm、重量— 78 克、連續(xù)讀取速度—32GB – 160MB/秒讀取，連續(xù)寫入速度—32GB – 70MB/秒寫入。
固態(tài)硬盤（Solid State Disk、IDE FLASH DISK）是由控制單元和存儲(chǔ)單元（FLASH芯片）組成，簡單的說就是用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤,固態(tài)硬盤的接口規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同，.在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。
固態(tài)硬盤的存儲(chǔ)介質(zhì)分為兩種，一種是采用閃存（FLASH芯片）作為存儲(chǔ)介質(zhì)，另外一種是采用DRAM作為存儲(chǔ)介質(zhì)。
固態(tài)硬盤的優(yōu)點(diǎn)
1．啟動(dòng)快:沒有電機(jī)加速旋轉(zhuǎn)的過程。
2．讀取延遲小:不用磁頭，快速隨機(jī)讀取，讀延遲極小。根據(jù)相關(guān)測試：兩臺(tái)主流電腦在同樣配置的電腦下，搭載固態(tài)硬盤的筆記本從開機(jī)到出現(xiàn)桌面一共只用了18秒，而搭載傳統(tǒng)硬盤的筆記本總共用了31秒，兩者幾乎有將近一半的差距。
3．碎片不影響讀取時(shí)間：相對(duì)固定的讀取時(shí)間。由于尋址時(shí)間與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置無關(guān)，因此磁盤碎片不會(huì)影響讀取時(shí)間。
4．寫入速度快：基于DRAM的固態(tài)硬盤寫入速度極快。
5．無噪音：因?yàn)闆]有機(jī)械馬達(dá)和風(fēng)扇，工作時(shí)噪音值為0分貝。某些高端或大容量產(chǎn)品裝有風(fēng)扇，因此仍會(huì)產(chǎn)生噪音。
6．發(fā)熱量較低：低容量的基于閃存的固態(tài)硬盤在工作狀態(tài)下能耗和發(fā)熱量較低，但高端或大容量產(chǎn)品能耗會(huì)較高。
7．不會(huì)發(fā)生機(jī)械故障：內(nèi)部不存在任何機(jī)械活動(dòng)部件，不會(huì)發(fā)生機(jī)械故障，也不怕碰撞、沖擊、振動(dòng)。這樣即使在高速移動(dòng)甚至伴隨翻轉(zhuǎn)傾斜的情況下也不會(huì)影響到正常使用，而且在電腦發(fā)生意外掉落或與硬物碰撞時(shí)能夠?qū)?shù)據(jù)丟失的可能性降到最小。
8．工作溫度范圍更大：典型的硬盤驅(qū)動(dòng)器只能在5到55℃范圍內(nèi)工作。而大多數(shù)固態(tài)硬盤可在-10~70℃工作，一些工業(yè)級(jí)的固態(tài)硬盤還可在-40~85℃，甚至更大的溫度范圍下工作（e.g: RunCore軍工級(jí)產(chǎn)品溫度為-55~135℃）。
9．體積小重量輕：低容量的固態(tài)硬盤比同容量硬盤體積小、重量輕。但這一優(yōu)勢隨容量增大而逐漸減弱。直至256GB，固態(tài)硬盤仍比相同容量的普通硬盤輕。
10．抗震動(dòng)：比起傳統(tǒng)硬盤，固態(tài)硬盤抗震能力要強(qiáng)很多，使得數(shù)據(jù)能更加安全地保存。
體驗(yàn)速度的感覺固態(tài)硬盤性能測試
和眾多SSD系列產(chǎn)品一樣，稍帶劇齒狀的直線，性能穩(wěn)定，最終成績顯示平均值為83.7MB/s，較現(xiàn)時(shí)最快的2.5英寸硬盤希捷7200.2 200GB和日立 7K200 200GB的50多MB/s均超過50%以上，而0.2毫秒的尋道時(shí)間更是比上述兩者快出數(shù)十倍。
HD Tune測試截圖
Sandra 2008 SP1的硬盤讀性能測試：同樣是一條較為平穩(wěn)的直線，成績?yōu)?6.62MB/s，與HD Tune的成績相差很小，也從另外一個(gè)側(cè)面說明HD Tune是側(cè)重于硬盤的讀性能。
Sandra 2008 SP1測試截圖（1）
Sandra 2008 SP1的硬盤寫性能測試：相對(duì)平穩(wěn)，成績超過100MB/s，不但比現(xiàn)時(shí)最快的筆記本硬盤遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出，還令現(xiàn)時(shí)主流的臺(tái)式機(jī)硬盤汗顏，這個(gè)優(yōu)異的寫性能，確實(shí)是SSD產(chǎn)品的一大特色。
Sandra 2008 SP1測試截圖（2）
Sandra 2008 SP1的文件系統(tǒng)性能測試：成績85.05MB/s，從對(duì)比圖來看，比臺(tái)式機(jī)硬盤中的希捷SATA300 320GB要快，而尋道時(shí)間則是那些臺(tái)式機(jī)硬盤根本無法比擬的。
Sandra 2008 SP1測試截圖（3）
HDTach測試截圖
HD Tach測試：平均讀取成績80.9MB/s，很是平穩(wěn)的直線，與其它軟件的讀性能測試相差不大。
