發(fā)布時(shí)間：2022-07-07 00:04:38
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篇的診斷技術(shù)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：液壓支架；故障診斷；泄漏診斷；智能診斷技術(shù)；故障樹
前言：由于液壓支架出現(xiàn)故障最大的缺點(diǎn)就是故障的某些征兆具有很高的隱蔽性和復(fù)雜性，不易快速查找原因，故障與征兆之間缺乏明顯的關(guān)聯(lián)性，很難憑借簡單的感官經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行診斷。這種特點(diǎn)一方面來自故障與征兆之間關(guān)系的不確定性；另一方面又來自故障與征兆在概念描述上的不精確性。為了準(zhǔn)確判斷故障，本文介紹了幾種故障的診斷方法。
1.液壓支架的工作原理
液壓支架是以高壓乳化液作為動力源來驅(qū)動多個(gè)液壓缸的伸縮，完成支架的升起、降落、行走和推移輸送機(jī)等各種動作使支架隨按工作面的要求進(jìn)行反復(fù)支撐、前移和調(diào)整。
1.1液壓支架工作原理圖如下，圖 1
圖1 液壓支架工作原理圖
1一頂梁；2一掩護(hù)梁；3一立柱液壓缸；4一推移千斤頂；5， 6一液控單向閥；7一刮板輸送機(jī)；8一安全溢流閥；9， 10一三位四通手動換向
2.液壓支架的分類
按不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，液壓支架的種類也有所不同。按支架和圍巖的相互作用，液壓支架可以分為支撐式、掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式四種。根據(jù)使用地點(diǎn)的不同，液壓支架又可分為工作面支架和端頭支架兩種。
3.液壓支架液壓系統(tǒng)的故障定義、特點(diǎn)及類別
3.1.液壓系統(tǒng)故障的定義及特點(diǎn)
3.1.1液壓故障的定義
液壓系統(tǒng)故障是指：液壓元件或系統(tǒng)喪失了應(yīng)達(dá)到的功能及出現(xiàn)某些問題的情形。功能故障包括以下幾種情況：人們操作上的不當(dāng)或失誤引起的誤動作故障；由于泵容積下降和液壓缸速度減慢一起的功能性故障；有電磁鐵燒壞和哦那個(gè)軸扭斷和泵軸扭斷引起的功能完全喪失。功能性故障。
3.1.2液壓系統(tǒng)故障的特點(diǎn)
①液壓系統(tǒng)故障具有隱蔽性：液壓系統(tǒng)中的動力傳遞系統(tǒng)是在密閉的工作介質(zhì)中進(jìn)行的，因此液壓裝置的損壞與失效往往發(fā)生在深層內(nèi)部。又因?yàn)檠b拆不便，現(xiàn)場的檢測設(shè)備儀器等也很有限，難以直接地對進(jìn)行故障點(diǎn)觀測，并且受故障隨機(jī)性的影響，雖然故障癥狀個(gè)數(shù)有限，但是故障分析也很困難。
②液壓系統(tǒng)故障具有隨機(jī)性：引起系統(tǒng)故障的因素有許多，比如外界污染物進(jìn)入系統(tǒng)引起故障，環(huán)境溫度的變化、機(jī)器任務(wù)變化、環(huán)境溫度變化等都有可能儀器機(jī)械故障。所有這些，導(dǎo)致了，故障發(fā)生的不確定因素，從而給故障分析帶來了一定難度。
③液壓系統(tǒng)故障具有差異性：設(shè)計(jì)和生產(chǎn)材料及應(yīng)用環(huán)境等不同，對液壓元件造成的的磨損劣化速度也有不同的影響。所以不能簡單地根據(jù)一般的液壓元件壽命標(biāo)準(zhǔn)來評價(jià)原件的磨損程度，只能對具體的液壓元件、液壓設(shè)備評估個(gè)體化的的磨損評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
④液壓系統(tǒng)的故障一個(gè)癥狀可能有多種原因引起，同時(shí)一個(gè)故障源也可能引起多種不同的癥狀，多個(gè)故障源疊加起來又可以形成單個(gè)癥狀或者多個(gè)癥狀。
3.2液壓支架液壓系統(tǒng)的故障類型
3.2.1按故障發(fā)生的時(shí)間可分為早發(fā)性故障、突發(fā)性故障和件發(fā)行故障；按照故障的特性分類可分為個(gè)性故障、共性故障和理性故障；根據(jù)發(fā)生故障的零件類型或者部位可分為液壓件故障和結(jié)構(gòu)件故障；根據(jù)引發(fā)故障的原因可分為人為故障、消耗故障、固有故障和環(huán)境故障；根據(jù)故障的從屬關(guān)系可分為基本故障和從屬故障；根據(jù)故障的危害、性質(zhì)和維修難易程度可分為致命故障、嚴(yán)重故障、輕微故障和一般故障。
4.液壓支架診斷技術(shù)研究
4.1故障樹分析法定義和基本原理
故障樹分析法（簡稱FTA），是目前復(fù)雜系統(tǒng)故障分析的中最為高效和廣泛使用的一種方法。所謂故障樹分析法就是，把所研究系統(tǒng)的故障狀態(tài)作為的已知項(xiàng)，根據(jù)這一故障找尋導(dǎo)致這一故障發(fā)生的全部因素，由此再推演可能造成下一級事件發(fā)生的故障的全部情況，一直追查到那些故障機(jī)理和概率分布都是人們已經(jīng)掌握的因素為止。 一般我們將把最不愿意發(fā)生的事件作為頂事件，影響最小的事作為底事件，介于兩者之間的事件都稱為中間事件，并用特定的符號表示這些事件，然后用一定的從屬關(guān)系將他們進(jìn)行排列并賦予一定的邏輯關(guān)系，這樣形成的一個(gè)樹形圖我們稱之為故障樹，以故障樹為作為分析系統(tǒng)發(fā)生故障途徑的工具，進(jìn)行故障分析和安全靠性評價(jià)的方法稱為故障樹分析法。故障樹分析法對于一些傳統(tǒng)人工評定方法很難完成的有關(guān)問題比如具有相關(guān)失效的系統(tǒng)、非指數(shù)維修分布的系統(tǒng)、以及有轉(zhuǎn)換判定的冗余系統(tǒng)的故障可靠性研究都有很大幫助。
4.2故障樹的建立過程
故障樹建造的是否完善直接影響者故障樹定性分析和定量分析結(jié)果的準(zhǔn)確性高低。也就是說故障樹分析法的關(guān)鍵在于建造正確的故障樹。因此，故障樹的建造過程中必須十分謹(jǐn)慎。為了建立正確的故障樹，一定要遵循一定的步驟。故障樹的建立步驟如下。
4.2.1在了解系統(tǒng)的性能的基礎(chǔ)上，收集和分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的技術(shù)規(guī)范等有關(guān)的技術(shù)資料，然后對所研究的對象作系統(tǒng)分析，準(zhǔn)確判別系統(tǒng)中的正常狀態(tài)和正常事件，故障狀態(tài)和故障事件，評估各種故障可能對系統(tǒng)造成的影響，找出導(dǎo)致各種故障的原因或者途徑。
4.2.2在上一部正確的的基礎(chǔ)上，確定最不希望發(fā)生的故障事件，以此作為頂事件。
4.2.3以在對系統(tǒng)故障提出假設(shè)條件為根據(jù)，確定邊界條件（確定故障樹的建樹范圍）系統(tǒng)的邊界條件應(yīng)包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容：①分析的對象也就是頂事件，頂事件也是邊界條件中最根本、最重要的條件；②由于指系統(tǒng)中有的部件可能有多種工作狀您，因此需要確定頂事件發(fā)生條件下這些部件所處狀態(tài)，即初始狀態(tài)；③不容許事件即在建立故障樹過程中被認(rèn)為不容許發(fā)生的事件；④必然事件也就系統(tǒng)在指定條件下必然不發(fā)生的事件和必然發(fā)生事件。
結(jié)語：本文通過對液壓支架診斷技術(shù)中最常見的方法――故障樹液壓支架診斷技術(shù)的基本原理和工作流程的描述，旨在提高施工人員對該技術(shù)有一個(gè)整體上的認(rèn)知，其中許多具體的造作方法還應(yīng)該參考相關(guān)工具書或者國家規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)的診斷與檢測，由于篇幅的限制就不在這里意義贅述，忘諒解。
參考文獻(xiàn)
[1]羅恩波.國內(nèi)外液壓支架現(xiàn)狀及我國的發(fā)展趨勢[J]煤礦機(jī)電2000（3）：27一 28.
一、國內(nèi)冶金企業(yè)設(shè)備診斷成功案例
1999年1月，發(fā)現(xiàn)高爐爐頂齒輪箱螺栓拉斷；2000年，判斷高線精軋機(jī)錐軸和輥軸零部件損壞；2006年2月，發(fā)現(xiàn)棒材廠16號軋機(jī)減速機(jī)錐箱軸承故障；2007年11月，判斷某大型鐵礦排巖車間破碎機(jī)回轉(zhuǎn)體隱患；2008年4月，發(fā)現(xiàn)冷連軋機(jī)五機(jī)架第五架傳動軸故障；2009年11月，發(fā)現(xiàn)高線減定徑機(jī)30架錐箱輸出軸軸系故障；2010年，發(fā)現(xiàn)煉鋼耳軸傾動機(jī)構(gòu)軸承早期磨損；2011年，發(fā)現(xiàn)高爐爐頂新齒輪箱回轉(zhuǎn)支承間隙小，影響運(yùn)行。由上可見，設(shè)備診斷技術(shù)不僅可以預(yù)測故障隱患，在判斷設(shè)備制造裝配精度方面也可起到一定作用。國內(nèi)冶金行業(yè)設(shè)備的診斷成功案例中，寶鋼可以追溯到1983年，部分設(shè)備在投產(chǎn)時(shí)就有診斷成功案例，此后每年均有各類成功案例，特別是在1996年開展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測診斷受控點(diǎn)工作后，每年均有數(shù)百項(xiàng)成功案例。武鋼自2002年開展基于設(shè)備診斷技術(shù)的“萬點(diǎn)受控”工程項(xiàng)目以來，已經(jīng)成功地在首鋼、河鋼等二十多個(gè)大中型企業(yè)推廣應(yīng)用，積累各種成功案例達(dá)200余個(gè)。
二、常用監(jiān)測診斷技術(shù)
冶金機(jī)械設(shè)備監(jiān)測診斷技術(shù)已形成以振動監(jiān)測診斷、油樣分析、電流監(jiān)測、溫度監(jiān)測和無損探傷為主，其他技術(shù)為輔的格局。
（1）振動監(jiān)測診斷技術(shù)冶金企業(yè)以旋轉(zhuǎn)機(jī)械為多，這類機(jī)械故障所激發(fā)的振動多為橫向振動，通常是由其核心部件軸部件故障引起，軸部件故障信號大多為周期信號，準(zhǔn)周期信號或平穩(wěn)隨機(jī)信號等。該類信號的分析方法目前最常用的是時(shí)域—頻域分析方法。時(shí)域波形是機(jī)械振動振幅的瞬態(tài)值隨時(shí)間延續(xù)而不斷變化所形成的動態(tài)圖像，時(shí)域信號分析的基本參數(shù)有峰值、均值、均方根值（有效值）、方差、方根幅值、平均幅值、偏度、峭度等。一般說來均方根值、方根幅值、平均值以及峭度均會隨著故障的發(fā)生和發(fā)展而增大。峭度、裕度因數(shù)和脈沖因數(shù)對于沖擊脈沖類的早期故障比較敏感，但隨著故障的逐漸發(fā)展，其值反而會下降，而均方根值的穩(wěn)定性較好，但對早期故障不明顯，故常將它們同時(shí)使用，以兼顧敏感性和穩(wěn)定性。在頻譜分析時(shí)，所關(guān)心的多是各種軸轉(zhuǎn)速的多倍頻率處以及轉(zhuǎn)速的非整數(shù)倍頻率處的峰值。通過分析頻譜中的軸速頻率的整倍數(shù)波峰可診斷如零部件不平衡、不對中、松動、軸彎曲和磨損等多種故障；不平衡、不對中這兩類故障給冶金設(shè)備帶來巨大損失，應(yīng)當(dāng)作為企業(yè)設(shè)備診斷的重點(diǎn)。
（2）應(yīng)力應(yīng)變檢測技術(shù)機(jī)械設(shè)備發(fā)生失效并最終引發(fā)故障往往由其結(jié)構(gòu)的潛在局部損傷引起，結(jié)構(gòu)損傷從細(xì)小到擴(kuò)張?jiān)俚阶罱K破壞是一個(gè)逐漸發(fā)展演變的過程。由于應(yīng)變能使結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動響應(yīng)中小損傷信息得以“放大”，基于應(yīng)力應(yīng)變的檢測技術(shù)近年來引起關(guān)注并得到快速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于冶金等領(lǐng)域。
（3）聲發(fā)射檢測技術(shù)聲發(fā)射傳感器和振動傳感器核心部件都是壓電元件，聲發(fā)射檢測技術(shù)不僅可以利用材料受載以彈性波的形式釋放應(yīng)變能的現(xiàn)象來探測和識別材料內(nèi)部產(chǎn)生損傷或結(jié)構(gòu)變化的情況,還可以用來檢測機(jī)械零部件外表點(diǎn)蝕或剝落情況。該技術(shù)作為一種無損檢測方法已被廣泛應(yīng)用于冶金、石油化工等眾多領(lǐng)域。由于其接收信號的頻率范圍寬（至少可達(dá)2～70kHz），靈敏度高，適用于探測結(jié)構(gòu)缺陷發(fā)出的高頻應(yīng)力波信號，其高頻特性可有效避開周圍低頻的噪聲，對機(jī)械設(shè)備(尤其是低速重載設(shè)備)或大型構(gòu)件可提供整體或局部快速檢測，及早發(fā)現(xiàn)故障隱患。
（4）磁記憶檢測技術(shù)鐵磁學(xué)研究指出，磁彈性效應(yīng)是指當(dāng)彈性應(yīng)力作用于鐵磁材料時(shí)，鐵磁體不但會產(chǎn)生彈性形變，還會產(chǎn)生磁致伸縮性質(zhì)的形變，從而引起磁疇壁的位移，改變其自發(fā)磁化的方向。當(dāng)鐵制設(shè)備的某一部位在周期性負(fù)載和外部磁場的共同作用下，在該處會造成殘余磁感應(yīng)強(qiáng)度的增長。采用金屬磁記憶檢測技術(shù)能及時(shí)、準(zhǔn)確地找出部件可能導(dǎo)致?lián)p壞的最大應(yīng)力集中區(qū)域。檢測時(shí)不需要對被檢測對象進(jìn)行專門的磁化，檢測后也無需進(jìn)行退磁處理；不需要對金屬表面做專門的預(yù)處理，對表面有保護(hù)層的允許距離150mm進(jìn)行檢測；無需耦合劑；它能夠檢測到金屬疲勞損傷和瀕臨損傷的狀態(tài)，在應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)評價(jià)與設(shè)備強(qiáng)度及可靠性分析、壽命預(yù)測方面有獨(dú)到的能力。這方面的研究和應(yīng)用已初見成效。
（5）油液檢測技術(shù)從油著手的設(shè)備故障診斷技術(shù)內(nèi)容包括：油物理化學(xué)指標(biāo)變化；油在機(jī)體內(nèi)生成沉積物檢測；油顆粒污染度檢測（磨損顆粒，泄漏介質(zhì)）等。理化性能指標(biāo)主要是檢測油的酸值、水分、運(yùn)動黏度、閃點(diǎn)等來檢測設(shè)備的狀態(tài)；應(yīng)用光譜儀、鐵譜儀、顆粒計(jì)數(shù)器等可對油中攜帶的磨粒的尺寸、顏色、形貌、濃度等指標(biāo)進(jìn)行檢測，以此來判斷設(shè)備磨損狀態(tài)和磨損部位。通過定期采集油液系統(tǒng)摩擦副之后、油濾裝置之前,油箱加油口、放油口,專用放油閥的油樣，并對所取油樣或油脂進(jìn)行分析來判斷是否需要換油和該設(shè)備是否存在故障隱患。目前，油液分析技術(shù)更多地集中在多技術(shù)油液分析信息的融合故障診斷方法及油液分析信息與其他故障信息融合方法的研究上，而油液分析技術(shù)的智能診斷方法及在線檢測系統(tǒng)成為油液分析技術(shù)的發(fā)展趨勢。
（6）油液測溫技術(shù)齒輪箱和飛剪等設(shè)備的油溫過高會引起一系列問題。油溫變化引起油性能下降，包括黏度下降、加速老化變質(zhì)，并導(dǎo)致齒輪嚙合摩擦增大、磨損嚴(yán)重以及發(fā)生齒面膠合。而飛剪軸瓦溫升過高往往是軸與瓦摩擦所致。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)油溫變化，在易出故障部位安裝溫度傳感器并最好同時(shí)安裝振動傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測油溫和振動變化，及時(shí)采取措施，避免故障發(fā)生。
（7）低速重載設(shè)備監(jiān)測診斷技術(shù)煉鋼耳軸傾動機(jī)構(gòu)、高爐爐頂齒輪箱和粗軋機(jī)等低速重載設(shè)備的主要特點(diǎn)是工作轉(zhuǎn)速低且在運(yùn)行中承受較大的沖擊載荷，背景噪聲大，早期故障特征難以提取，僅用振動方法很難準(zhǔn)確判斷早期故障隱患。上述檢測技術(shù)的結(jié)合可以有效識別低速重載設(shè)備的早期故障。實(shí)踐證明，對于正常磨損的設(shè)備,在設(shè)備運(yùn)行早期，對故障特征較為敏感的是油液、聲發(fā)射和磁記憶檢測技術(shù)；在設(shè)備運(yùn)行中期，對故障特征較為敏感的是振動和噪聲檢測技術(shù)；在設(shè)備運(yùn)行后期，電流和溫度監(jiān)測技術(shù)對故障情況也很有效,應(yīng)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的不同階段，采用不同的檢測技術(shù)來排查設(shè)備故障隱患。需要指出的是，多傳感器信息融合技術(shù)和小波分析等技術(shù)不僅適用于中高速設(shè)備故障診斷，對于低速重載設(shè)備故障也有一定的效果。
三、企業(yè)執(zhí)行層存在的問題及對策
（1）現(xiàn)場維護(hù)人員應(yīng)能看懂頻譜圖。先學(xué)會看基頻，再學(xué)會看諧波和邊頻，最后學(xué)會看頻率結(jié)構(gòu)。
（2）準(zhǔn)確出示診斷報(bào)告。設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)培訓(xùn)監(jiān)測診斷人員的國家標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過專業(yè)組織機(jī)構(gòu)培訓(xùn)，通過6～12個(gè)月的時(shí)間達(dá)到I級監(jiān)測診斷人員的水平，再用1～3年的時(shí)間達(dá)到Ⅱ級監(jiān)測診斷人員的水平，即可掌握做診斷報(bào)告的基本方法。
（3）分清故障發(fā)生的基本原因。在長期掌握監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，從機(jī)械和電氣兩個(gè)方面分頭排查故障。
（4）全方位提高故障診斷準(zhǔn)確率。以軸承故障為例，其主要故障形式是磨損和疲勞剝落，服從“浴盆曲線”，班組人員通過趨勢圖并在時(shí)域和頻域圖中尋找等間隔成分，可以發(fā)現(xiàn)60%以上的故障隱患。對于冶煉和軋鋼的絕大多數(shù)機(jī)械設(shè)備，通過“感官檢測＋在線/離線監(jiān)測系統(tǒng)＋責(zé)任心”，可達(dá)到80％以上的診斷準(zhǔn)確率。企業(yè)設(shè)備維護(hù)人員、專業(yè)公司專業(yè)人員和專家三方會診,可以進(jìn)一步提高準(zhǔn)確率。
冶金設(shè)備故障的情況非常多，全面準(zhǔn)確診斷設(shè)備故障難度較大，只有生產(chǎn)和維護(hù)人員共同實(shí)施基于設(shè)備診斷技術(shù)的點(diǎn)檢才能最大限度地掌握設(shè)備狀態(tài)，再加上多種維修模式并存的設(shè)備維修體制，才能最大限度地降低設(shè)備故障。
（5）提取低頻微沖擊信息。國內(nèi)外均有振動儀器可以提取到0.1Hz的故障特征頻率，其中聲發(fā)射儀器效果也非常好，低頻微沖擊信息提取已經(jīng)有許多成功案例。
四、企業(yè)管理層存在的問題及對策
（1）認(rèn)為設(shè)備總是要壞的，監(jiān)測沒有用。2011年4月14日到4月22日，江南某高線廠精軋機(jī)檢修完畢，準(zhǔn)備在48h后投入運(yùn)行，北京某高校診斷人員在檢修前的振動在線監(jiān)測系統(tǒng)頻譜圖上發(fā)現(xiàn)錐箱Z3/Z4齒輪嚙合頻率和邊頻，該邊頻與Ⅱ軸軸頻相等，即報(bào)告廠方，重新開箱檢查，發(fā)現(xiàn)Z3齒輪沿軸向出現(xiàn)穿透性裂紋，立即更換后避免了一起惡性事故。
（2）認(rèn)為設(shè)備一直沒出問題，降成本壓力大，不需要上監(jiān)測系統(tǒng)。某鋼廠用了6年的50t轉(zhuǎn)爐耳軸傾動機(jī)構(gòu)突發(fā)故障，停產(chǎn)196h，造成700萬以上的直接損失，遠(yuǎn)超過6年來降低的成本。實(shí)際上這種間歇性低速重載設(shè)備的隱患是可以通過狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)診斷出來的。
（3）認(rèn)為振動離線監(jiān)測可以取代在線監(jiān)測系統(tǒng)。在低端產(chǎn)品，例如普通型材和普通棒材等產(chǎn)品，由于裝備水平不高，用離線監(jiān)測系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備中晚期故障，如果專業(yè)人員水平較高，也可以發(fā)現(xiàn)一些高速設(shè)備的中晚期隱患。
在中高端產(chǎn)品，例如鋼簾線、冷軋板、硅鋼板等，離線系統(tǒng)很難埔捉到故障早期特征；而且無法記錄軋制每一塊原材料的時(shí)刻，從而也就無法知道影響產(chǎn)品質(zhì)量的準(zhǔn)確原因；更重要的是，某些新型復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)，不容許維護(hù)人員用手持式儀器靠近設(shè)備，例如煉鐵高爐爐頂齒輪箱附近煤氣大，冷連軋機(jī)組機(jī)架進(jìn)行封閉式軋制等。所以，在軋制品種鋼或者新建具有國際競爭力生產(chǎn)線的企業(yè)，應(yīng)有比例的投運(yùn)在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)。
（4）認(rèn)為建設(shè)新廠時(shí)已經(jīng)投入大量費(fèi)用，再沒有資金投入，剛運(yùn)行的新設(shè)備不需要上在線監(jiān)測系統(tǒng)。2008年9月17日凌晨4時(shí)左右，某新建熱軋廠點(diǎn)檢工人聽見粗軋機(jī)下接軸平衡軸承座處一聲異響，人工檢測出該部位溫度升高，由于測溫儀無法識別軸承故障，停車后又恢復(fù)轉(zhuǎn)車，該部位又聽到一聲異響，同時(shí)冒出大量黑煙，軋機(jī)停止運(yùn)行，停機(jī)后發(fā)現(xiàn)該軸承嚴(yán)重?zé)龘p，多處融接在一起。由于下接軸軸頸燒損，僅在換上新接軸之前，熱連軋機(jī)R2下接軸平衡軸承的累計(jì)檢修時(shí)間就長達(dá)204h，直接損失高達(dá)4420萬元。而在承德鋼鐵集團(tuán)公司熱軋廠，由于投入了在線監(jiān)測系統(tǒng)，不僅在試車階段就發(fā)現(xiàn)了制造廠的設(shè)備缺陷，且從投產(chǎn)至今從沒有發(fā)生過惡性機(jī)械故障。
Abstract： Introduces two parts which are the most prone to malfunction in hydraulic system， in combination with the practical situation of underground scene， puts forward several simple solutions.
關(guān)鍵詞： 液壓系統(tǒng)；故障診斷；解決辦法
Key words： hydraulic system；fault diagnosis；solutions
中圖分類號：TG502.32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）09-0026-02
1 液壓系統(tǒng)的故障來源
液壓系統(tǒng)的故障主要來自兩方面，一是構(gòu)成系統(tǒng)的元件，如液壓泵、溢流閥、換向閥等；二是液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)（液壓油），其中以液壓油污染變質(zhì)引起的故障發(fā)生率最高，而液壓油引起的故障中約有90%是由污染顆粒造成的。
2 液壓系統(tǒng)的故障特征
2.1 正常情況下液壓系統(tǒng)的故障不會突然發(fā)生，因?yàn)闊o論是元件磨損、密封件變質(zhì)、液壓油污染都是漸進(jìn)性的，不發(fā)展到一定程度不會造成故障。因此，對液壓系統(tǒng)監(jiān)測流量、壓力、振動、溫度等參數(shù)的變化，實(shí)現(xiàn)“狀態(tài)維修”，使設(shè)備經(jīng)常處于正常狀態(tài)，具有十分重要的意義。
2.2 液壓系統(tǒng)是一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)，各元件的工作狀況不能直接在外界觀察，也不便于測量檢查，再加上影響液壓系統(tǒng)正常工作的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，泵、閥、缸、管路、液壓油都可能導(dǎo)致相同的故障現(xiàn)象，所以尋找故障部位的工作比較困難，但同時(shí)由于液壓元件及其輔助元件都已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，因此一旦查出故障原因，在更換時(shí)相對容易。
3 液壓系統(tǒng)的故障診斷參數(shù)
目前常用的有以下幾種狀態(tài)信息的特征參數(shù)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)、壓力、流量、振動、噪聲、溫度、液壓油污染。
①執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀況：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度、運(yùn)動范圍、承載能力等功能參數(shù)發(fā)生異常變化是設(shè)備出現(xiàn)故障的征兆，但是這些診斷參數(shù)靈敏度不高，往往液壓系統(tǒng)的組成元件已經(jīng)出現(xiàn)缺陷，設(shè)備的這些參數(shù)仍然沒有出現(xiàn)明顯的變化。②壓力：壓力變化是系統(tǒng)中泵、閥、管路、液壓油等出現(xiàn)缺陷的征兆，而且也影響系統(tǒng)的負(fù)載能力，所以液壓系統(tǒng)一般都安有壓力表進(jìn)行檢測，除監(jiān)測系統(tǒng)的工作壓力外，對某些系統(tǒng)還要檢測控制壓力和回油壓力。③流量：流量變化也是系統(tǒng)中泵、閥、管路、液壓油等出現(xiàn)缺陷的征兆，而且也影響液壓系統(tǒng)運(yùn)動部分的速度大小和穩(wěn)定性。但是監(jiān)測流量非常困難，目前應(yīng)用很少。④振動和噪聲：振動和噪聲是液壓系統(tǒng)故障的征兆，特別是液壓泵性能劣化的主要征兆，而且振動也會影響其他液壓元件的使用壽命。⑤溫度：液壓系統(tǒng)工作時(shí)，能量損失轉(zhuǎn)化為熱能使系統(tǒng)溫度升高，溫度過高能量損失過大是液壓系統(tǒng)元件和液壓油質(zhì)量下降的征兆。而且溫度過高也對液壓系統(tǒng)產(chǎn)生許多較顯著的不良影響，一旦溫度過高（一般在75℃以上），液壓油的黏度、性能參數(shù)會急劇惡化，密封件使用壽命嚴(yán)重下降，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。⑥液壓油污染：油中的磨損顆粒、腐蝕產(chǎn)物、煤粉、外界水分和氣體以及油中化學(xué)成分發(fā)生變化都會使液壓油發(fā)生變質(zhì)，這不僅是液壓系統(tǒng)的故障征兆，也是導(dǎo)致液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的根源。油液中混入的固體微粒直接使運(yùn)動件的配合面產(chǎn)生磨料磨損，使元件壽命縮短，泄漏增加，甚至出現(xiàn)動作失靈現(xiàn)象；混入的固體顆粒還可能將系統(tǒng)中阻尼孔、閥口、濾網(wǎng)堵塞，使系統(tǒng)不能正常工作。油液化學(xué)成分變化使性能下降，密封件損壞。油液中混入空氣會使油被乳化，或呈泡沫狀使元件不穩(wěn)定。油液中混入水分會降低油的黏度，導(dǎo)致元件磨損加劇。因此，監(jiān)測油液污染程度具有十分重要的意義。
4 液壓系統(tǒng)故障診斷方法
4.1 簡易診斷 液壓系統(tǒng)簡易診斷是操作者必須經(jīng)常進(jìn)行的工作，通常是依靠簡單的儀表和操作者的感官經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀況、泄漏、溫度、振動、噪聲和液壓油質(zhì)量等的變化作出正常與否的結(jié)論，利用這種方法處理故障往往不夠準(zhǔn)確，處理時(shí)間長。
4.2 精密診斷 在熟悉和了解整個(gè)系統(tǒng)的工作原理，清楚每個(gè)原件與輔件性能和作用的基礎(chǔ)上，按功能將液壓系統(tǒng)劃分成幾個(gè)區(qū)域。在分析故障時(shí)，首先應(yīng)按故障現(xiàn)象的特點(diǎn)確定故障所在的區(qū)域，然后按一定順序在確定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行查找，嚴(yán)禁盲目拆卸或任意調(diào)整，必須調(diào)整時(shí)（流量、壓力、元件行程等可調(diào)整部分）一要注意每次只能調(diào)整一個(gè)變量，以免產(chǎn)生干擾，調(diào)整后若故障無變化，則應(yīng)復(fù)位后再進(jìn)行另一變量的調(diào)整；二要注意調(diào)整幅度，避免過大或過小，以免產(chǎn)生新的故障；三要注意調(diào)整后開動系統(tǒng)的時(shí)間不宜太長，以防意外。
一般的液壓系統(tǒng)如圖1所示可劃分為以下幾個(gè)部分：①油箱部分。包括油箱、油位計(jì)、過濾器、冷卻器等，這里為系統(tǒng)提供所需要的工作介質(zhì)，對泵和所有元件的性能及使用壽命都有很大影響。②動力部分。包括液壓泵、溢流閥及卸載回路等部分，這是液壓系統(tǒng)的心臟，為系統(tǒng)提供所需的能量（一定壓力和流量的液壓油），從而推動整個(gè)液壓系統(tǒng)的正常工作。③整個(gè)系統(tǒng)的控制部分。包括系統(tǒng)壓力、流量控制元件、壓力開關(guān)等控制整個(gè)油路的所有裝置。④執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制部分。包括油缸、液壓馬達(dá)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)和他們的專用壓力閥、流量控制閥、換向操作閥和安全閥等?？刂撇糠值臄?shù)量隨執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量而改變，圖中2個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相互獨(dú)立，所以控制部分也是2個(gè)?？刂撇糠值膹?fù)雜程度與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作特性相適應(yīng)，最簡單的控制部分只由一個(gè)換向閥組成。
例如圖1所示系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)故障僅限于某執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，則故障源必在該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制部分；若所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)都有相同的故障，則故障源可能在整個(gè)控制系統(tǒng)的控制部分，也可能在動力部分或油箱部分，診斷時(shí)就應(yīng)在這三部分按一定順序查找。當(dāng)故障縮小到回路的一個(gè)部分或一個(gè)元件時(shí)，有時(shí)需要檢測元件性能才能確定出故障程度、部位和原因，在此，可以將壓力表、流量計(jì)、溫度計(jì)和控制油壓的加載閥等檢測元件組合在一起，形成一種專門用來測試液壓回路的儀器（以下簡稱測試器）。該測試器的進(jìn)油口接在被測元件之后，出油口接油箱，對系統(tǒng)中的組件進(jìn)行分隔測試，逐步判斷故障。
現(xiàn)以一個(gè)簡單的液壓系統(tǒng)來具體說明測試器的使用。
圖2中液壓系統(tǒng)的故障表現(xiàn)形式為負(fù)載加大時(shí)，液壓油缸動作緩慢或不動作。通過故障表現(xiàn)可以判定為某處元件泄漏量大，導(dǎo)致推動活塞的流量不足。為了查出故障部位，需要使用測試器檢查液壓泵、溢流閥、換向閥、液壓缸的泄漏量。①液壓泵測試。按圖3所示在A處將液壓泵與系統(tǒng)斷開接入測試器，空載啟動電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，油液全部經(jīng)測試器流回油箱，調(diào)節(jié)測試器的加載閥，使系統(tǒng)壓力由空載逐漸上升到系統(tǒng)的額定工作壓力（不能超過額定工作壓力，因?yàn)榇藭r(shí)未接溢流閥），如果流量計(jì)顯示值減少到不能允許的程度，說明液壓泵有故障。在檢測時(shí)還應(yīng)注意壓力表的指針是否存在跳動現(xiàn)象，若有跳動說明液壓泵吸油側(cè)液面太低，此時(shí)應(yīng)檢查油箱是否油位不夠，或過濾器堵塞，吸油管密封不嚴(yán)出現(xiàn)了氣穴現(xiàn)象。②溢流閥測試。按圖4所示在B處斷開后接入測試器，啟動電機(jī)，先逐漸調(diào)節(jié)測試器的加載閥，壓力表顯示的數(shù)值為該液壓系統(tǒng)溢流閥的調(diào)定值時(shí)，在溢流閥打開之前，如果測試器流量計(jì)顯示的數(shù)值變化大，就說明故障在溢流閥，此時(shí)應(yīng)進(jìn)一步檢查溢流閥閥芯及閥座有無過度磨損傷痕。③換向控制閥測試。按圖5所示在C處斷開接入測試器。啟動電機(jī)逐漸調(diào)節(jié)測試器加載閥，在溢流閥打開之前，若流量基本保持不變，則換向閥良好，若變化大則說明換向閥處泄漏大，需更換。
5 液壓系統(tǒng)的油液監(jiān)測
由于因液壓油出現(xiàn)污染而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障的頻率也很高，因此對液壓油油質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控同樣具有很重要的意義。目前對液壓系統(tǒng)油液進(jìn)行維護(hù)主要是更換新油，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，通過肉眼觀察油箱油液比較臟的情況下，將原有油液全部倒出，再徹底清洗油箱和各處閥后倒入新的油液，這種方法工作量大，而且非常滯后，無法實(shí)現(xiàn)對油液的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
為了能夠較準(zhǔn)確的掌握油液的污染程度，有兩種方法可以實(shí)施。
5.1 油液取樣觀察法
5.1.1 斑痕試驗(yàn)法。在一片潔凈的過濾紙上（井下也可用干凈的普通白紙代替）滴1～3滴使用中的液壓油，如中心部濃，周圍清澈，并且分界線清晰，則說明油污染度大，油液中大微粒多；如中心部擴(kuò)展很寬，分界線不清晰，也說明油污染度大，但是油液中小微粒多；如沒有中心部分只有擴(kuò)散部分則說明油液的污染度很小，可以繼續(xù)使用。
5.1.2 外觀檢查法。定期將油箱中的油液取樣后帶到井上，交機(jī)電科油液化驗(yàn)室，在玻璃容器中檢查油的透明度、污染微粒、氣味變化，以此判別油的污染程度，詳見表1。由于人眼的能見度下限為40μm，如能用肉眼觀察出油液中存有雜質(zhì)，則說明該油液已經(jīng)很臟了，必須更換。
5.2 電磁吸附法 在液壓系統(tǒng)的某些特定部位，可以在其管路上接入永久性的“T”形三通接頭，一端采用磁性旋塞做堵頭，定時(shí)拆下旋塞可以通過檢查上面的吸附微粒來判斷油液的污染程度。
以上簡單介紹了液壓系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)故障的兩個(gè)部分，同時(shí)結(jié)合井下現(xiàn)場實(shí)際情況，提出了幾種簡單易行的解決辦法，望能對縮短我礦液壓設(shè)備的故障處理時(shí)間和降低液壓設(shè)備故障率有所幫助。
參考文獻(xiàn)：
[1]范士娟，楊超.液壓系統(tǒng)故障診斷方法綜述[J].機(jī)床與液壓， 2009（05）.
關(guān)鍵詞：汽車檢測；診斷技術(shù)；實(shí)際應(yīng)用；發(fā)展方向
1 汽車檢測診斷的目的
1.1 安全環(huán)保檢測的目的
近年來，對汽車尾氣的治理較為嚴(yán)格，為了保證汽車在運(yùn)行過程中能處于安全、高效及低污染下運(yùn)行，所以可以通過對汽車進(jìn)行定期和不定期的檢測，從而使車輛的外觀及安全性能都得以保證，確保尾氣的排放量符合國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，從而使汽車達(dá)到安全、環(huán)保的運(yùn)行狀態(tài)。
1.2 綜合性能檢測的目的
對汽車進(jìn)行檢測，可以采取定期和不定期的方式進(jìn)行，從而對其綜合性能進(jìn)行檢測，對車輛的運(yùn)行能力和技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行檢測，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)汽車的故障隱患，確定故障的原因并進(jìn)行排除，實(shí)現(xiàn)對車輛的質(zhì)量監(jiān)控體系，從而確保車輛的良好性能。保證車輛得以安全、可靠的運(yùn)行，同時(shí)還可以以檢測的數(shù)據(jù)來對車輛的修復(fù)制度進(jìn)行制訂，從而確定檢測、維護(hù)和修理的具體時(shí)間及內(nèi)容。
1.3 故障診斷的目的
車輛在運(yùn)行過程中，在不解體的情況下對其進(jìn)行故障檢測，可以有效的判明事故的原因，并對其進(jìn)行分析和對故障部位進(jìn)行判斷，并于診斷出來的故障進(jìn)行調(diào)整及修理，確定具體的修理方法，從而保證汽車得以良好的運(yùn)行。
2 汽車診斷的方法和標(biāo)準(zhǔn)
2.1 人工經(jīng)驗(yàn)診斷法
檢修人員在長期的工作過程中積累了非常多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)再結(jié)合自己的理論知識，從而對汽車通過眼看、耳聽、手摸和鼻聞等手段來對車輛進(jìn)行和分析，從而對汽車的運(yùn)行狀態(tài)做出判斷的方法。
2.2 現(xiàn)代儀器設(shè)備診斷法
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在人工經(jīng)驗(yàn)診斷法的基礎(chǔ)上利用先進(jìn)的儀器設(shè)備事對車輛進(jìn)行檢測，從而根據(jù)所取得的參數(shù)、曲線和波形來為汽車的運(yùn)行提供定量的依據(jù)，從而保證檢修的順利進(jìn)行。
2.3 汽車檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
2.3.1 側(cè)滑：機(jī)動車轉(zhuǎn)向輪的橫向側(cè)滑量，用側(cè)滑儀檢測時(shí)，其值不得超過5m/km。
2.3.2 車速表：車速表允許誤差范圍為-5%～+20%。即當(dāng)實(shí)際車速為40km/h，汽車車速表指示值應(yīng)為38km/h～48km/h。超出上述范圍車速表的指示為不合格。
2.3.3 轉(zhuǎn)向：汽車方向盤應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活、操縱方便、無阻滯現(xiàn)象；汽車在平坦、硬實(shí)、干燥、清潔的水泥或?yàn)r青路面上，應(yīng)以10km/h速度在5s內(nèi)由直線行駛過度到直徑為24m的圓周行駛，其施加于方向盤外緣的最大圓周力應(yīng)小于等于245N。
2.3.4 發(fā)動機(jī)：應(yīng)動力性能良好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，怠速穩(wěn)定，無異響，機(jī)油壓力正常。發(fā)動機(jī)功率不允許小于標(biāo)牌（或產(chǎn)品使用說明書）標(biāo)明的發(fā)動機(jī)功率的75%。
2.3.5 噪聲：車內(nèi)最大允許噪聲級不大于82dB；汽車駕駛員耳旁噪聲級應(yīng)不大于90dB；機(jī)動車?yán)嚷暭壴诰嘬嚽?m、離地高1.2m處測量時(shí)，其值應(yīng)為90dB～115dB。
3 汽車檢測診斷技術(shù)的項(xiàng)目
3.1 安全性
3.1.1 制動力檢測程序：采用汽車制動試驗(yàn)臺，當(dāng)電腦確定汽車進(jìn)入制動試驗(yàn)臺后，采集汽車左右車輪的最大制動力，然后通過電腦將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并與國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，以判斷制動是否合格。
3.1.2 側(cè)滑：汽車以3km/h～5km/h的速度垂直側(cè)滑板駛向側(cè)滑試驗(yàn)臺，使前輪平穩(wěn)通過滑動板；當(dāng)前輪完全通過滑動板后，從指示裝置上觀察側(cè)滑方向并讀取、打印最大側(cè)滑量。
3.1.3 轉(zhuǎn)向：做轉(zhuǎn)向試驗(yàn)，進(jìn)行轉(zhuǎn)向沉重的故障確診；檢查輪胎氣壓是否充足；檢查轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套、軸承和縱、橫拉桿各連接處的情況；檢查轉(zhuǎn)向器有無故障；檢查轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷。
3.1.4 前照燈：采用前照燈檢驗(yàn)儀對前右燈和前左燈進(jìn)行發(fā)光強(qiáng)度和光速照射方向的檢測，從前照燈檢測儀的顯示屏上分別測量左右遠(yuǎn)、近光束的水平和垂直照射方位的偏移值。
3.2 動力性
3.2.1 檢測車速。將汽車開上車速表試驗(yàn)臺，待汽車的驅(qū)動輪在滾筒上穩(wěn)定后，掛入最高檔，松開駐車制動器，踩下加速踏板使驅(qū)動輪帶動滾筒平穩(wěn)地加速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)汽車車速表的指示值達(dá)到規(guī)定檢測車速（40km/h）時(shí)，讀出試驗(yàn)臺速度指示儀表的指示值。
3.2.2 檢測加速能力。
3.2.3 檢測底盤輸出功率。
3.2.4 檢測發(fā)動機(jī)功率。對于發(fā)動機(jī)功率的檢測，通過外觀就可以發(fā)現(xiàn)是否有異常，如看動力性能、燃料和油的損耗情況，起動情況及是否有漏水、油、氣和電的情況發(fā)生，發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)是否有異常等。
3.2.5 檢測扭矩和供給系統(tǒng)。
3.2.6 檢測點(diǎn)火系統(tǒng)狀況。
對于點(diǎn)火線路可以使用萬能表來進(jìn)行檢測，利用逐點(diǎn)搭鐵和依次拆斷檢測法來對斷路和短路部位進(jìn)行檢測。
3.3 油消性
通過燃油消耗檢測儀測定燃油消耗量的容積或質(zhì)量來表示，以此來評價(jià)在用汽車狀況和維修質(zhì)量的綜合性參數(shù)。
3.4 噪聲和廢氣排放狀況
3.4.1 汽車噪聲的檢測：采用聲級計(jì)進(jìn)行汽車噪聲檢測。
3.4.2 檢測汽車廢氣。針對于汽車廢氣的檢測，還要區(qū)別汽油車和柴油利車，兩種車需要用不同的檢測方法來進(jìn)行。汽油車通過采用不分光共外線吸收型監(jiān)測儀利用怠速法或雙怠速法來進(jìn)行檢測；而柴油車則需要利用濾紙式煙度計(jì)采用濾紙煙度法來進(jìn)行檢測。
4 汽車檢測診斷技術(shù)的主要發(fā)展方向
近年來，智能傳感器開始在汽車檢測診斷設(shè)備中廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)越于普通傳感器，具有人工智能的功能，可以通過對信號的接收，并進(jìn)行相應(yīng)的信息處理和信息選擇，不僅可以起到有效的對汽車故障進(jìn)行診斷的目的，同時(shí)還可以通過智能傳感器來準(zhǔn)確的對汽車相應(yīng)部位的具體信息進(jìn)行獲取，對汽車檢測技術(shù)的提高起到了重要的作用。
目前微型計(jì)算機(jī)也開始在汽車檢測診斷技術(shù)上開始進(jìn)行應(yīng)用，并已成為其中必不可少的一部分，智能傳感器及微型計(jì)算機(jī)汽車檢測設(shè)備中的應(yīng)用，有效的提高了汽車檢測診斷技術(shù)的智能化和自動化水平，使檢測技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展起到較大的推動作用。
目前隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，在進(jìn)行汽車故障診斷時(shí)，人們可以通過多種途徑來實(shí)現(xiàn)，如通過互聯(lián)網(wǎng)來對檢測故障進(jìn)行查詢，得到故障診斷的相關(guān)資料及信息，同時(shí)還可以通過在線診斷直接對汽車故障與相關(guān)的專家進(jìn)行溝通和咨詢，從而對汽車故障進(jìn)行處理。同時(shí)目前網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程協(xié)助技術(shù)也得以發(fā)展起來，這時(shí)則可以通過傳感器檢測到的汽車相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中，從而對其進(jìn)行正確的分析和處理，使汽車的故障得以順利解決。
5 結(jié)束語
目前科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，使我國的汽車產(chǎn)業(yè)得以不斷的發(fā)展壯大，汽車已走入尋常百姓家。在汽車量不斷增加的情況下，現(xiàn)階段汽車產(chǎn)業(yè)更加注重汽車檢測診斷技術(shù)的發(fā)展，這對我國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，及車輛的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有極其重要的意義，所以在此種情況下，應(yīng)加大對汽車檢測診斷技術(shù)的投入力度，從而使汽車檢測技術(shù)得以快速的發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]李沛峰.芻議汽車檢測診斷技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011.02.
【關(guān)鍵詞】故障檢測；故障診斷；小波分析
一、概述
現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代工業(yè)自動化程度越來越高，系統(tǒng)規(guī)模也越來越大，簡單控制系統(tǒng)已經(jīng)不能達(dá)到工業(yè)生成的需求，大規(guī)模、綜合性、復(fù)雜的自動化系統(tǒng)運(yùn)用越來越廣[1]。自動化設(shè)備和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜和集成化，使得系統(tǒng)發(fā)生故障的機(jī)率也增加，故障的產(chǎn)生會毀壞設(shè)備，影響系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至造成人員傷亡。國內(nèi)外由于設(shè)備故障所引起的設(shè)備損壞、鍋爐爆炸、道路塌陷，不僅造成經(jīng)濟(jì)損失也造成人員傷亡，社會影響及其惡劣。為了達(dá)到以人為本同時(shí)維護(hù)經(jīng)濟(jì)的目的，可以加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、魯棒性和安全性，但任何設(shè)備都不可能無限期使用，這就需要防患于未然，因此故障檢測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
二、故障檢測重要性
故障檢測技術(shù)是是一門多學(xué)科融合交叉性學(xué)科[1]，如：信號提取則依賴于傳感器及檢測技術(shù)；信號降噪離不開信號處理技術(shù)；狀態(tài)估計(jì)和參數(shù)估計(jì)方法以系統(tǒng)辨識理論為基礎(chǔ)；魯棒故障診斷涉及到魯棒控制理論知識；此外數(shù)值分析、概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等基礎(chǔ)學(xué)科也是故障檢查和診斷不可缺少的方法。多門學(xué)科知識的支撐確保了故障診斷技術(shù)的迅速發(fā)展，在工業(yè)領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛，如化工生產(chǎn)、冶金工業(yè)、電力系統(tǒng)、航空航天、機(jī)器人等生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。
三、故障檢測技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益
數(shù)據(jù)顯示[2]，故障檢測技術(shù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，對故障檢測技術(shù)的研究與發(fā)展越來越多，在工業(yè)生產(chǎn)中也得到了應(yīng)用和推廣。通過故障診斷技術(shù)的推廣，大大降低了設(shè)備維修費(fèi)用，各國在故障診斷技術(shù)上的投入也逐漸增加。日本對故障檢測與診斷技術(shù)的投入占其生產(chǎn)成本的5.6%，德國和美國所占比例分別為 9.4%和7.2%。在冶金工業(yè)生產(chǎn)中，我國每年承擔(dān)的設(shè)備維修的費(fèi)用就高達(dá) 250 億元，金額龐大，然而如果應(yīng)用故障檢測與診斷技術(shù)，每年可以減少事故發(fā)生率同時(shí)也能節(jié)約 10%～30%的維修費(fèi)用。因此故障檢測能帶來經(jīng)濟(jì)效益，不容小覷。
四、故障檢測的分析方法
（一）狀態(tài)估計(jì)法
狀態(tài)估計(jì)法一般分為兩步：首先求取殘差，再從殘差數(shù)據(jù)中提取故障特征從而實(shí)現(xiàn)故障診斷。目前狀態(tài)估計(jì)法的故障檢測診斷方法方興未艾，如H2估計(jì)[3]、魯棒故障檢測與反饋控制的最優(yōu)集成設(shè)計(jì)方法[4]等。
（二）等價(jià)空間法
低階的等價(jià)向量在實(shí)現(xiàn)過程中較易實(shí)現(xiàn)但性能不佳，而高階的等價(jià)向量能夠得到較理想的性能參數(shù)，但以較大的計(jì)算量和計(jì)算時(shí)間為代價(jià)。為了解決上述問題，文獻(xiàn)[5]采用窄帶IIR濾波器運(yùn)用于等價(jià)空間法中，在幾乎不改變計(jì)算量的前提下，提高系統(tǒng)檢測性能，但此方法會產(chǎn)生較高的漏報(bào)率。
（三）參數(shù)估計(jì)法
參數(shù)估計(jì)法是因?yàn)槟Ｐ蛥?shù)和相應(yīng)的物理參數(shù)的特點(diǎn)不同，分別統(tǒng)計(jì)這兩類參數(shù)的變化特性來分析和確定故障。物理參數(shù)攜帶重要的信息，具有物理含義，因此，可以分析物理參數(shù)的特點(diǎn)，如果異?？梢源_定故障位置。與狀態(tài)估計(jì)法比較，參數(shù)估計(jì)法能更有效的故障確定。參數(shù)估計(jì)法研究越來越豐富，故障診斷方法新成果倍出[6]。
（四）熱門的分析方法
（1）小波分析技術(shù)
小波分析由于具有時(shí)頻域局部化特性[7]，可任意調(diào)節(jié)時(shí)間窗和頻率窗，因此突變信號能夠檢測出來。但是，小波基選取一直是在小波信號分析沒能解決的問題，也是研究的一個(gè)難點(diǎn)，針對同一信號采用不同的小波基進(jìn)行分析其分析結(jié)果往往不同。通過小波分析可以檢測信號的奇異點(diǎn)，在信號降噪和信號分析中應(yīng)用廣泛。小波變換是結(jié)合時(shí)域和頻域的分析方法，特征提取方便，在故障檢測中應(yīng)用較廣。小波分析對單一的故障源檢測效果明顯，但較復(fù)雜情況，如多故障源效果不佳。
（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是根據(jù)模式識別理論，采用分類器理論，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障分析和診斷。采用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障診斷一般有四種方式[8]：神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)計(jì)算殘差；神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)分析殘差；神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步分析確定故障點(diǎn)；神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)過程進(jìn)行自適應(yīng)誤差補(bǔ)償。
（3）小波包分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合技術(shù)
用有限元法建立系統(tǒng)動力學(xué)模型[9]，再根據(jù)系統(tǒng)采集信號進(jìn)行小波包分解，建立基于小波包能量譜指標(biāo)。把信號指標(biāo)作為改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入特征參數(shù)，用分步識別方法進(jìn)行識別。
（五）展望
故障檢測技術(shù)運(yùn)用廣泛，用單一方法進(jìn)行處理存在準(zhǔn)確度和精確度的問題，因此可以考慮多學(xué)科技術(shù)結(jié)合的方法，進(jìn)一步提高準(zhǔn)確度和精確度。
參考文獻(xiàn)：
[1] 周東華， 胡艷艷. 動態(tài)系統(tǒng)的故障診斷技術(shù). 自動化學(xué)報(bào). 2009， 35（6）.
[2] 周福娜. 基于統(tǒng)計(jì)特征提取的多故障診斷方法及應(yīng)用.[博士學(xué)位論文].上海：上海海事大學(xué)， 2009.
[3] Fadali M S， Colaneri P， Nel M. H2robust fault estimation for periodic systems[C]MProc. American Control Conference，Denver， Colorado，2003： 2973-2978.
[4]鐘麥英，張承慧， Ding S X.一種魯棒故障檢測與反饋控制的最優(yōu)集成設(shè)計(jì)方法[J].自動化學(xué)報(bào)， 2004， 30（2）： 294-299.
[5] Ye H， Wang G Z， Ding S X. An IIR filter based parity space approach for fault detection[C] Proc. the15th IFAC World Congress， Barcelona，2002.
[6] Abidin M S Z， Yusof R， Kahlid M， et al. Application of a model based fault detection and diagnosis using parameter estimation and fuzzy inference to a DC-servomotor[C] Proc.2002 IEEE International Symposium on Intelligent Control， Vancouver， Canada，2002：783-788.
[7]李青鋒，繆協(xié)興，徐余海.連續(xù)復(fù)小波在工程檢測數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，36（1）：22-26.
【關(guān)鍵詞】紅外診斷技術(shù)；變電設(shè)備；故障診斷
1 紅外診斷技術(shù)及其工作原理
1.1 紅外診斷技術(shù)
紅外線診斷技術(shù)是把紅外線輻射的特性應(yīng)用到變電設(shè)備故障的診斷中，紅外線技術(shù)主要包括紅外診斷技術(shù)，其是診斷變電設(shè)備故障的一種技術(shù)手段。根據(jù)物理學(xué)的相關(guān)理論知識，如果物體的絕度溫度大于零，那么物體就會散發(fā)出紅外輻射能量，而且，如果物體的溫度還很高的話，那么，這種情況下，物體發(fā)出的紅外線能量就會比較強(qiáng)。
1.2 紅外診斷技術(shù)的原理
大自然中的任何物體都會發(fā)出一種人類肉眼無法看到紅外輻射能量，也包括人類。如果物體的溫度比較高，那么紅外輻射的能量就會比較強(qiáng)。變電設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，那么基本上可以斷定是由于整個(gè)或者是局部過熱， 或者是溫度分布異常所造成的。因此，如果用可續(xù)的技術(shù)設(shè)備對變電設(shè)備運(yùn)行中發(fā)射出來的紅外輻射能量進(jìn)行相應(yīng)的測定， 并通過一些設(shè)備把這些能量轉(zhuǎn)化成電信號，那么經(jīng)過相關(guān)的處理，就可以清楚掌握變電設(shè)備表面的溫度分布情況，從而判斷變電設(shè)備潛在的故障信息以及事故隱患可能發(fā)生的位置、性質(zhì)和大小程度等。
1.3 紅外診斷技術(shù)的特點(diǎn)
紅外診斷技術(shù)根據(jù)紅外輻射原理來檢測變電設(shè)備表面所散發(fā)出來的紅外輻射能量，通過一系列的工序，然后把變電設(shè)備表面的溫度分布情況轉(zhuǎn)化成肉眼能夠識別的熱圖像。工作人員可通過觀察熱圖像來具體了解變電設(shè)備的溫度變化情況，從而能夠快速且準(zhǔn)確地診斷出變電設(shè)備的故障。紅外診斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：在診斷變電設(shè)備的故障時(shí)，工作人員無需接觸變電設(shè)備，這樣就切實(shí)減少了對工作人員生命安全的威脅，節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力，且維修和養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用也比較低；紅外線檢測技術(shù)直觀形象，具有極高的敏感度，適用面比較廣。但是其缺點(diǎn)主要有，其僅僅可以測定變電設(shè)備表面的溫度分布，測定的準(zhǔn)確度比較低等。
2 電力設(shè)備故障及其診斷原理
2.1 電力設(shè)備故障及電力設(shè)備診斷機(jī)理
受電壓和電流兩者作用的影響，變電設(shè)備在運(yùn)行過程中，一般有四種發(fā)熱的來源：
（1）介質(zhì)損耗發(fā)熱
受到交變電場作用的影響，電氣絕緣介質(zhì)極化方向會造成損耗，最終造成發(fā)熱情況。介質(zhì)損耗發(fā)熱是一種因電壓效應(yīng)所引起的發(fā)熱現(xiàn)象。
（2）電阻損耗增大的故障分析
在電力系統(tǒng)導(dǎo)電回路中，如果所有的金屬導(dǎo)體均會產(chǎn)生電阻，那么符合電流在通過時(shí)，就會有相當(dāng)一部分的電能以熱損耗的形式損耗掉。在這個(gè)過程中，符合電流和發(fā)熱功率是的平方是正比例的關(guān)系，但和電力系統(tǒng)的電壓沒有關(guān)系，其僅屬于電流效應(yīng)所造成的發(fā)熱。
2.2 泄露電流增大以及其分布異常故障
一般情況下，會存在一部分的高壓電力設(shè)備，比如輸電線路絕緣子以及避雷針等， 這些變電設(shè)備均可能存在泄露電流的狀況，因此存在一定的電壓分布，那么，變電設(shè)備如果出現(xiàn)了故障，就會改變泄露電流I、分布電壓U 的大小，而且還會造成表面溫度出場的異常分布。
2.3 鐵損增大的故障
如果把工作的電壓施加于勵磁回路上，受鐵芯磁滯、渦流影響損耗電能，就會造成變電設(shè)備的發(fā)熱。
2.4 電氣設(shè)備的熱故障分析
（1）電氣設(shè)備的內(nèi)部故障
造成電力設(shè)備內(nèi)部故障的因素有很多，主要有設(shè)備殼體、油絕緣封閉電氣回路以及固體絕緣、絕緣介質(zhì)等。電氣設(shè)備的故障由于是發(fā)生在金屬外殼，而且是絕緣材料的內(nèi)部，因此，紅外線的穿透能力非常弱，幾乎無法穿透電氣設(shè)備的外殼、絕緣材料，因此不能進(jìn)行內(nèi)部缺陷的檢測。但是，由于電氣內(nèi)部的缺陷一般具有較長的發(fā)熱時(shí)間，而且相對來說比較穩(wěn)定。故故障點(diǎn)與周圍的導(dǎo)體以及絕緣材料能夠通過對流轉(zhuǎn)化等方式來傳遞熱量，可以引發(fā)這些部位的高溫，尤其是傳熱導(dǎo)體的升溫會比較顯著。
（2）電氣設(shè)備的內(nèi)部故障
電氣設(shè)備外部故障的因素主要有兩方面：①外部的接頭由于接觸不良而袒露在外面，或者是由于連接管件不良可造成過熱的故障，比如套管、線夾以及斷路器等等；②由于絕緣的強(qiáng)度比較低，從而造成了絕緣性能的降低，進(jìn)而引發(fā)過熱的故障。比如絕緣子劣化、嚴(yán)重污穢也會造成電流泄露的增大，從而引發(fā)發(fā)熱的故障。那么，如果發(fā)現(xiàn)不處理，就會造成局部的燒斷和斷線，從而可能引發(fā)設(shè)備事故等。在電氣設(shè)備外部和內(nèi)部故障中，外部設(shè)備所占的比例比較大。
3 紅外診斷技術(shù)應(yīng)用實(shí)例
機(jī)電設(shè)備如果出現(xiàn)故障，那么總會伴隨著的溫度的變化，而紅外線診斷技術(shù)的基本工作原理就是測定變電設(shè)備的紅外輻射能量，經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)化，顯示出變電設(shè)備的溫度分布情況，從而可以判定變電設(shè)備的熱狀態(tài)，判斷變電設(shè)備是不是健康，從而采取措施預(yù)防故障的發(fā)生。按照紅外線診斷進(jìn)行分類，變電設(shè)備的故障一般可劃分為兩類：①外部的故障；②內(nèi)部的故障。外部的故障主要指的是可直接檢測出設(shè)備故障，可根據(jù)紅外檢測技術(shù)來產(chǎn)生溫度分布圖。造成外部故障的主要原因有變電設(shè)備長期暴露在空氣中或者是其表面有垃圾等。
紅外線幾乎無力穿越任何的物體，因此，紅外線技術(shù)無法診斷變電設(shè)備的內(nèi)部故障。但如果變電設(shè)備的內(nèi)部出現(xiàn)了故障，由于其熱量無法排除，則發(fā)熱持續(xù)的時(shí)間通常情況下會比較長，而與機(jī)電設(shè)備相連接的物體，會把其產(chǎn)生的熱量不間斷地傳輸?shù)皆O(shè)備的表面，因此也就改變了機(jī)電設(shè)備表面的溫度分布狀況。在一般情況下，在日常工作中采用的是相對溫差法來判斷變電設(shè)備的故障大小狀況。而診斷變電設(shè)備內(nèi)部故障的形式有：內(nèi)部的不良連接導(dǎo)致內(nèi)部內(nèi)熱；變電設(shè)備內(nèi)部老化或者是受潮；設(shè)備比較劣質(zhì)、設(shè)備的絕緣狀況不良等等。
3.1 變電設(shè)備接頭處發(fā)熱
【關(guān)鍵詞】流化床 鍋爐 防磨 技術(shù)
神華福建晉江熱電有限公司一期工程建設(shè)裝機(jī)容量2×50MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，兩臺機(jī)組分別于2006年3月和8月投入商業(yè)運(yùn)行。鍋爐是華西能源工業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的DG-260/9.8-1型高溫高壓、單汽包橫置式、單爐膛、自然循環(huán)、高溫分離、全懸吊結(jié)構(gòu)循環(huán)流化床鍋爐。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為福建龍巖無煙煤。爐膛頂部標(biāo)高36.5米，爐膛中上部長寬規(guī)格為5638×11250mm，前、后墻水冷壁管各設(shè)計(jì)144根，左、右墻水冷壁管各設(shè)計(jì)74根，水冷壁管材質(zhì)為20G，規(guī)格51mm×5mm。
截止2015年5月，兩臺鍋爐已運(yùn)行約58000小時(shí)，共發(fā)生5次水冷壁磨損泄漏事件。該公司于2013年初對水冷壁局部磨損區(qū)域進(jìn)行了噴涂防磨，但在2013年及2014年初仍在噴涂區(qū)各發(fā)生了1次水冷壁磨損泄漏事件。經(jīng)現(xiàn)場檢查分析，確認(rèn)防磨噴涂在應(yīng)對自然磨損方面可取得較好的效果，但在一些局部磨損速率較快的特殊區(qū)域防磨效果明顯不佳。對該公司而言，鍋爐水冷壁防磨問題已十分突出，通過單一的治理的方式已無法滿足防止鍋爐水冷壁泄漏的需要。2014年上半年該公司進(jìn)行了水冷壁防磨綜合治理，治理后兩臺鍋爐未發(fā)生水冷壁泄漏事件。
1 水冷壁磨損現(xiàn)狀分析及措施制定
經(jīng)搭設(shè)爐膛滿膛架，對鍋爐水冷壁管進(jìn)行全面測厚檢查后，分析發(fā)現(xiàn)水冷壁存在以下磨損現(xiàn)狀，并制定相應(yīng)治理措施。
（1）管壁吊裝塊兩側(cè)水冷壁管沖刷磨損：因基建期未把好鍋爐安裝質(zhì)量驗(yàn)收關(guān)，水冷壁管屏起吊點(diǎn)（吊裝塊）未進(jìn)行清除，造成鍋爐運(yùn)行后，沿壁下落的內(nèi)循環(huán)灰受到吊裝塊的阻攔，向兩側(cè)水冷壁管形成八字形沖刷。兩臺鍋爐水冷壁上共存在92個(gè)吊裝塊，主要布置于爐膛標(biāo)高15米、17米、28米、38米層，每個(gè)吊裝塊兩側(cè)水冷壁管均存在一定程度的磨損現(xiàn)象，并且磨損點(diǎn)程深溝式，磨損減薄量無法用測厚儀進(jìn)行測量。因吊裝塊布置點(diǎn)分散，清除工作量大，該公司曾采取對管子上八字磨損深溝進(jìn)行補(bǔ)焊臨時(shí)處理的措施，但仍無法達(dá)到防止此處磨損泄漏的目的。遺留吊裝塊問題已成為造成該公司鍋爐水冷壁磨損泄漏的最大風(fēng)險(xiǎn)因素。治理措施：對遺留吊裝塊兩側(cè)水冷壁管進(jìn)行更換，達(dá)到清除吊裝的目的。
（2）大面積側(cè)磨：爐膛后墻中部標(biāo)高16-19米區(qū)域、左（右）墻標(biāo)高19-22米區(qū)域、前墻標(biāo)高22-26米區(qū)域水冷壁存在較大面積的側(cè)磨，并且部分點(diǎn)壁厚已磨損至3.0mm以下。治理措施：該磨損現(xiàn)狀主要為爐膛內(nèi)擾動風(fēng)沖刷造成，故采取焊接防磨鰭片，減小擾動風(fēng)攜帶物料貼壁沖刷的現(xiàn)象。
（3）局部敷設(shè)澆注料區(qū)域兩側(cè)磨損：鍋爐4個(gè)中部壓力測點(diǎn)、3個(gè)水冷蒸發(fā)屏下部穿墻區(qū)、4個(gè)屏式過熱器下部穿墻區(qū)，共11個(gè)敷設(shè)澆注料的區(qū)域與兩側(cè)水冷壁管過渡邊緣存在磨損。治理措施：該磨損現(xiàn)狀主要為可塑料邊緣敷設(shè)不平齊，造成沿壁下落的內(nèi)循環(huán)灰沖刷磨損。故采取在11個(gè)敷設(shè)澆注料區(qū)域的邊緣焊接鰭片襯邊，使可塑料邊緣平齊，避免沖刷。
（4）爐膛四角不規(guī)則磨損：爐膛四角由衛(wèi)燃帶可塑料（標(biāo)高14米）至爐頂區(qū)域均存在四角不規(guī)則磨損現(xiàn)象，并且磨損點(diǎn)因位于角部，無法用測厚儀進(jìn)行檢測。治理措施：將爐膛四角五根水冷壁管用可塑料進(jìn)行敷設(shè)，并在可塑料兩側(cè)邊緣用鰭片襯邊處理，確保邊緣平齊。
2 防磨措施技術(shù)要求
2.1 對水冷壁進(jìn)行換管，清除吊裝塊
（1）水冷壁換管以遺留吊裝塊為中心，上下各取300mm，共更換總長600mm。（2）水冷壁切割時(shí)，應(yīng)使用機(jī)械切割。（3）切割時(shí)，先切下口，然后對下口進(jìn)行封堵后，再切割上口。（4）水冷壁管焊接前，必須對管子焊口加工坡口，坡口應(yīng)使用專用工具，確保坡口整齊，符合標(biāo)準(zhǔn)。（5）水冷壁對接焊口及鰭片焊縫均應(yīng)平滑過渡，凹坑及凸起部分不得超過1mm。（6）焊接應(yīng)由持有高壓焊工證人員進(jìn)行操作，應(yīng)確保焊接工藝，避免產(chǎn)生焊瘤、虛焊、漏焊等情況，新焊口應(yīng)進(jìn)行100%射線探傷。
2.2 焊接防磨鰭片，防止大面積側(cè)磨
防磨鰭片安裝示意圖1所示：
圖1 防磨鰭片安裝示意圖
（1）焊接鰭片長度由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人根據(jù)現(xiàn)場標(biāo)識情況，向施工人員進(jìn)行交待。（2）必須根據(jù)現(xiàn)場標(biāo)識位置及長度，逐根量好尺寸，并根據(jù)尺寸下料。（3）為確保頂部統(tǒng)一角度，施工時(shí)應(yīng)先制做樣版。（4）鰭片下料必須用機(jī)械切割，確保端面平整。（5）將防磨鰭片焊在側(cè)磨區(qū)中部，與管子圓弧切線面保持垂直，應(yīng)履蓋管子最薄點(diǎn)。（6）鰭片安裝時(shí)，應(yīng)由鉗工整條預(yù)放好，由上至下每隔15cm雙面點(diǎn)焊，待鰭片完面定位后，再由上至下燒焊，確保鰭片垂直。（7）所有對接焊縫應(yīng)進(jìn)行打磨，確保焊縫整齊平滑，凹坑及凸起部分不得超過1mm。（8）鰭片頂部兩側(cè)應(yīng)打磨，實(shí)現(xiàn)水冷壁管與鰭片平滑過渡。（9）焊接應(yīng)由持有高壓焊工證人員進(jìn)行操作，應(yīng)確保焊接工藝，避免產(chǎn)生焊瘤、虛焊、漏焊等情況。
2.3 局部敷設(shè)可塑料區(qū)域兩側(cè)邊緣焊接鰭片襯邊
可塑料兩側(cè)邊緣防磨襯邊示意圖2所示：
圖2 可塑料兩側(cè)邊緣防磨襯邊示意圖
（1）將可塑料兩側(cè)邊緣敲除，對已磨損的水冷壁管進(jìn)行補(bǔ)焊處理。（2）焊接襯邊鰭片時(shí)，應(yīng)在現(xiàn)有可塑料敷設(shè)的區(qū)域再向外擴(kuò)展1根水冷壁管的范圍，確保目前補(bǔ)焊點(diǎn)被新的可塑料敷蓋。（3）焊接鰭片長度由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人根據(jù)現(xiàn)場澆注料高度，向施工人員進(jìn)行交待。（4）必須根據(jù)現(xiàn)場標(biāo)識位置及長度，逐根量好尺寸，并根據(jù)尺寸下料。（5）為確保頂部統(tǒng)一角度，施工時(shí)應(yīng)先制做樣版。（6）鰭片下料必須用機(jī)械切割，確保端面平整。（7）將防磨鰭片焊在水冷壁管中部，與管子圓弧切線面、水平面保持垂直。（8）鰭片安裝時(shí)，應(yīng)由鉗工整條預(yù)放好，由上至下每隔15cm雙面點(diǎn)焊，待鰭片完面定位后，再由上至下燒焊，確保鰭片垂直。（9）鰭片外側(cè)點(diǎn)焊處應(yīng)進(jìn)行打磨，確保表面平滑，凹坑及凸起部分不得超過1mm。（10）鰭片頂部兩側(cè)應(yīng)打磨，實(shí)現(xiàn)水冷壁管與鰭片平滑過渡（主要質(zhì)檢點(diǎn)）。（11）焊接應(yīng)由持有高壓焊工證人員進(jìn)行操作，應(yīng)確保焊接工藝，避免產(chǎn)生焊瘤、虛焊、漏焊等情況。
2.4 爐膛四角防磨保護(hù)
（1）四角防磨可塑料敷設(shè)起點(diǎn)與衛(wèi)燃帶可塑料進(jìn)行對接，沿四角一直沿升至爐膛頂部。（2）可塑料共敷設(shè)設(shè)角部5根水冷壁管，并且邊緣同樣采用鰭片襯邊技術(shù)，確保側(cè)面平齊。（3）爐膛角部待敷設(shè)可塑料區(qū)域應(yīng)預(yù)焊V字形，材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti的耐熱銷釘。銷釘采用橫縱交錯(cuò)布置，間距為8cm，以防止敷設(shè)的可塑料脫落。（4）鰭片采取內(nèi)側(cè)單面焊，外側(cè)點(diǎn)焊，其它安裝工藝要求與可塑料區(qū)域兩側(cè)邊緣焊接鰭片襯邊安裝工藝相同。
3 成效分析
（1）兩臺鍋爐水冷壁防磨治理技術(shù)措施實(shí)施后，鍋爐水冷壁受熱面積雖然減少約3.6%，但其不同于防磨梁的效果，未對爐膛內(nèi)循環(huán)灰貼壁流造成影響，故其只提高爐膛床溫約5℃，對鍋爐運(yùn)行未造成影響。（2）防磨鰭片的增加，解決了局部區(qū)域因爐內(nèi)擾動風(fēng)造成的側(cè)磨的問題。（3）遺留吊裝塊兩側(cè)水冷壁管八字形磨損隱患得到徹底消除。（4）局部敷設(shè)可塑料區(qū)域兩側(cè)邊緣焊接鰭片襯邊技術(shù)，避免了可塑料兩側(cè)與水冷壁管過渡區(qū)不平整造成的磨損問題。（5）爐膛四角防磨保護(hù)技術(shù)，徹底解決了四角不規(guī)則區(qū)域磨損問題，但因耐磨可塑料的敷設(shè)減少了鍋爐水冷壁約3.6%的換熱面積，影響鍋爐床溫升高約5℃。
【關(guān)鍵詞】:電氣設(shè)備 紅外診斷 紅外檢測
中圖分類號:TM507 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1003-8809(2010)08-0198-01
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展,電力規(guī)模也快速發(fā)展,隨之而投產(chǎn)建成的大容量機(jī)組、500kV、750kV超高壓系統(tǒng)的應(yīng)用使國家對電力生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性要求越來越高。因此,電力企業(yè)對先進(jìn)的在線監(jiān)測設(shè)備的投入不斷加大,其中,紅外診斷技術(shù)備受國內(nèi)外電力行業(yè)的重視,并得到快速發(fā)展。對提高電力設(shè)備運(yùn)行可靠性、有效度,提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益、降低檢修成本有著重要的意義。紅外檢測技術(shù)的應(yīng)用是目前在預(yù)知檢修領(lǐng)域中普遍推廣的一種很好手段,又能使維修水平和設(shè)備的健康水平上一個(gè)臺階。
一、電力設(shè)備紅外診斷技術(shù)原理
眾所周知,人體病變往往引起發(fā)熱、體溫升高,醫(yī)生會根據(jù)測得的病人體溫配合其他檢驗(yàn)結(jié)果做出病理診斷。同樣,在電力系統(tǒng)中,往往由于產(chǎn)生故障而導(dǎo)致設(shè)備不正常的發(fā)熱,通過監(jiān)測這種異常溫度的變化,我們可以對設(shè)備故障做出診斷。紅外診斷就是利用紅外熱像儀對帶電設(shè)備存在的各種熱源分布及變化規(guī)律進(jìn)行測量,并根據(jù)設(shè)備運(yùn)行工況及熱像、熱點(diǎn)數(shù)據(jù)分析、判斷設(shè)備的缺陷。
世間萬物都會發(fā)射人眼看不見的紅外輻射能量,并且物體的溫度越高,發(fā)射的紅外輻射能量越強(qiáng),而許多電力設(shè)備故障往往都以設(shè)備相關(guān)部位的溫度或熱狀態(tài)變化為征兆表現(xiàn)出來,因此只要運(yùn)用適當(dāng)?shù)募t外儀器檢測紅外輻射能量,并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號,經(jīng)過處理就可以獲得電力設(shè)備表面溫度的分布狀態(tài)及運(yùn)行情況。根據(jù)電力設(shè)備的不同性質(zhì)、不同部位、嚴(yán)重程度會在設(shè)備表面產(chǎn)生不同溫升,而且有不同的分布特征,經(jīng)過分析、處理所檢測到的運(yùn)行狀態(tài)信息,就可以對設(shè)備潛伏的故障隱患做出判定。
二、電力設(shè)備故障信息與紅外探測
由于高壓電氣設(shè)備的諸多故障都以設(shè)備熱狀態(tài)異常為征兆表現(xiàn)出來,僅從紅外診斷技術(shù)的角度來說,電力設(shè)備故障可以分為兩類。
1.電氣設(shè)備的外部故障
這類故障是指在設(shè)備外部的各部位發(fā)生的故障,可以直接從紅外監(jiān)測儀器的視場范圍內(nèi)監(jiān)測到,很容易直觀獲得故障部位信息。 例如:長期暴露在大氣中的各種電氣裸接頭因接觸不良常常引起過熱故障,接觸不良的主要原因?yàn)?(1) 設(shè)備設(shè)計(jì)不合理;(2) 安裝施工工藝不嚴(yán)格,不符合工藝要求,如連接件的接觸表面未除凈氧化層及其污垢、焊接工藝差、緊固螺母不到位、未加彈簧墊、未擰緊、連接件內(nèi)導(dǎo)體不等徑等;(3)導(dǎo)體在風(fēng)力舞動下,或外界引起的振動等機(jī)械力的作用下,以及線路周期性過載及環(huán)境溫度的周期性變化,都會使部件周期熱脹冷縮,引起連接松馳;(4) 長期在大氣環(huán)境中工作,因受雨、雪、霧、有害氣體及酸、堿、鹽等腐蝕性塵埃的污染和侵蝕,造成接頭表面材料氧化;(5) 長期運(yùn)行引起彈簧老化等。由于表面污穢或機(jī)械力作用引起絕緣性能降低造成的過熱故障。如絕緣子劣化或嚴(yán)重污穢,引起泄漏電流增大而發(fā)熱。
2.電氣設(shè)備的內(nèi)部故障
這是指封閉在固體絕緣、油絕緣以及設(shè)備殼體內(nèi)部的電氣回路故障和絕緣介質(zhì)劣化引起的故障。根據(jù)各種電氣設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài),依據(jù)傳熱學(xué)理論,分析金屬導(dǎo)電回路、絕緣油和氣體等引起的傳導(dǎo)、對流,從電氣設(shè)備外部顯現(xiàn)的溫度分布熱像圖,可以判斷出的各種內(nèi)部故障。
當(dāng)電力設(shè)備故障以熱狀態(tài)表現(xiàn)出來,就要通過紅外檢測儀將被診斷設(shè)備的紅外輻射信號轉(zhuǎn)換為電信號,從而做出設(shè)備有無故障及故障屬性、位置、嚴(yán)重程度的診斷判別。電氣設(shè)備在工作的時(shí)候,由于電流、電壓的作用,將產(chǎn)生以下三種主要來源的發(fā)熱。(1)電阻損耗發(fā)熱。按照焦耳定律,當(dāng)電流通過電阻時(shí)將產(chǎn)生熱能,這是電流效應(yīng)引起的發(fā)熱,大量表現(xiàn)在載流電氣設(shè)備中。(2)介質(zhì)損耗發(fā)熱。電氣絕緣介質(zhì)由于交變電場的作用,使介質(zhì)極化方向不斷改變而消耗電能并引起發(fā)熱。由此產(chǎn)生的發(fā)熱功率為:P=U2ωCtgδ式中 U――施加的電壓;ω――交變電壓角頻率;C ――介質(zhì)的等值電容tgδ――介質(zhì)損耗角正切值。這種發(fā)熱為電壓效應(yīng)引起的發(fā)熱。(3)鐵損致熱。當(dāng)在勵磁回路上施加工作電壓時(shí),由于鐵芯的磁滯、渦流而產(chǎn)生電能損耗并引起發(fā)熱。
電力設(shè)備熱狀態(tài)與其產(chǎn)生的紅外輻射信號之間的規(guī)律:(1)輻射的光譜分布規(guī)律;(2)輻射光譜的移動規(guī)律;(3)輻射功率隨溫度變化的規(guī)律;(4)輻射的空間分布規(guī)律。自然界中普遍存在的紅外輻射源就是物體的自發(fā)熱輻射源,不同材料的性質(zhì)、不同的表面狀態(tài)、溫度、背景狀態(tài)以及大氣效應(yīng)都對實(shí)際物體的紅外輻射存在一定影響,在測量時(shí)必須做好設(shè)備熱狀態(tài)信息檢測的相應(yīng)修正。
三、紅外診斷檢測及維護(hù)
俗話說:“工欲善其事,必先利其器?！币胱龊秒娏υO(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的紅外診斷,就必須根據(jù)需要選擇合適的儀器。電力系統(tǒng)現(xiàn)階段常用的有:紅外輻射測溫儀、紅外熱像儀、紅外熱電視等。在工作中主要是把被測物體表面溫度的分布借助于紅外輻射信號的形式經(jīng)接受成像與紅外探測器上,再由探測器將其轉(zhuǎn)換為電信號,這個(gè)微弱的電信號經(jīng)過放大器的放大處理最終傳送至終端顯示器上。在檢測中注意消除環(huán)境輻射對其的影響,還要正確使用發(fā)射率修正。
