机械设备电气系统的故障检测与诊断张瑞强

机械设备电气系统的故障检测与诊断张瑞强

张瑞强

身份证号：41072719900505****

摘要：在机械设备中,电气系统是一个非常重要的组成部分,且是一个非常容易出现故障的部分,电气系统的安全运行对于机械设备的可靠性有着直接的影响。在实际生产过程中,电气系统出现故障不可完全避免,这就需要对其进行必要的检测诊断,来及时地排除故障,保证机械设备的正常运行。本文通过分析电气系统故障的主要形式,提出了几点有关机械设备电气系统故障检测诊断的有效方法,为保证机械设备电气系统的稳定安全运行提供了一定的参考。

关键词：水泵电机；电气系统；故障检测；诊断

引言

我国快速进入现代化发展阶段的同时，我国各行业发展迅速。在科学技术快速发展的促进下，工程机械设备的结构更加复杂，自动化水平也在不断提高，导致在使用过程中受到各种因素影响而发生故障，尤其是作为工程机械设备中重要的电气系统，其安全性受到诸多关注，因此需要对工程机械电气系统进行科学合理的设计，并对工程机械电气系统常见故障进行分析，从而确保整个工程机械电气系统能够得到正常运行，保证整个工程机械项目的安全和质量。

1故障诊断的概念

故障诊断的概念来自于仿生学之中，起初故障诊断运用于机械故障诊断。所谓故障指的是系统内至少有一个特性值，在参数出现偏大偏差，并且超出正常工作所允许的区段时，导致功能大大降低；所谓的诊断是基于客观状态检测，它涵盖了对各种状态测量、分析和诊别，对设备的状态进行识别，另外敲定故障是怎么产生的，故障的特点和大小是怎样的，具体是出现在哪里的，并且描述确定诱使故障的原因也是故障诊断要考虑的重要因素设备故障诊断的主要理论是根据设备运行过程中产生的各种信息（包括机械、电机等其他方面），以确定设备运行是正常或者发生了异常情况，进一步识别设备是否发生了故障。因此，故障诊断技术可以识别该设备在带负载工作时，抑或是再不去除设备的情况下，实时监测运行情况，再加以分析，得出故障存在与否，并及时发现故障点，基于此对设备后续运行进行预测。

2电气系统的组成

从功能上划分电气系统主要由以下四个部分组成。第一，电源线路。在机械工程制造中最常见的就是单线制直流电气系统，其以电压为基础进行划分，可以分为12V和24V两种。其中电源总开关、发动机、起动机、蓄电池是直流电源的重要组成部分。第二，仪表。电压表、变矩器油温表、电压表以及冷却液温度表是在机械工程中常用的仪表，不同的仪表具有不同的用处，因此在使用过程中主要是根据不同的机械设备使用不同的仪表。其中，在机械工程中仪表的种类有很多，除了以上常见的仪表，还有车速表、转速表等应用到高端机械设备的仪表。第三，照明系统。照明系统在机械工程中主要有两个作用，一方面是照明作用，主要机械设备在夜间工作时照明系统进行照明；另一方面是警报作用。当机械设备出现故障时，照明系统会通过信号等进行警示。照明系统主要是由前组合灯、后组合灯、工作灯以及报警灯等部分组成，在电气系统中起着重要作用。第四，指示器。指示器主要起到提醒警示的作用，当工作人员操作成功或者操作失败时，指示器都会发出信号，指示器一般是与电压表等仪表组合在一起，保障工作人员的人身安全。

3电气设备状态监测技术

电气设备状态监测技术主要分有局部放电在线监测技术，油色谱监测技术和介电损耗监测技术这三种。

3.1局部放电在线监测技术

发电厂电气设备大都结构复杂，绝缘水平也不尽相同，因为不均匀的电场分布导致较高的局部电场。制造工艺的粗糙，恶劣的运行条件都会导致局部放电现象，继而逐渐发展成为严重的故障。以变压器为例的局部放电监测方法如下：超声波检测，测光，化学检测，脉冲电流法，射频检测法等。例如超声检测法的应用：超声波传感器位于变压器油枕壁上，变压器内部局部放电产生的超声波可由传感器接收。可以非常精确地监测局部放电的大小和位置。压电传感器是通常用于超声波测试的超声波传感器，并且选择70至150KHz的频率范围。这完全避免了变压器的核心噪声和机械振动噪声。超声波测试方法的另一个优点是它可以较少受到电干扰，因此它已被广泛用于局部放电。迄今，一些超声波检测传感器并不会对电磁产生很强的干扰，灵敏度低，会大大增加检测的困难。在过去数十年中，电子放大技术、声电转换元件的效率都有了显著提升，灵敏度超声检测技术也发展的日新月异。

3.2油色谱监测技术

油色谱是一种非常复杂的检测方法，通常用于设备绝缘测试。其主要原则是电和热会使电气设备中的油和材料老化或者分解，产生一些氢气、一氧化碳和二氧化碳等低分子气。当装置内部发生放电故障时，这些气体的产生速率加快。不同类型的故障会产生类型不同的气体，故障的程度不同产生气体的水平也不同。

3.3介损监测技术

判断电气设备绝缘性能的重要指标是电气设备的介电损耗。介电损耗监测主要用于电容器件。在确定介电损耗时，主要基于介电损耗因子tanδ。在分析交流电压作用下电气设备的绝缘性能时，可以将其视为并联或串联电路进行分析。该方程可用于通过分析介电损耗相量图来表示介电损耗。

4电气设备故障诊断方法

电气设备故障有三个主要特征：分别是隐性、显性和区域性。许多电气设备故障没有明显的外部性能，通过例行检查很难找到它们，而一些电气故障具有明显的外部特征。它可以在日常检查过程中及时发现和采取。许多电气设备具有多个部件，这些部件需要对这些区域进行大量检查以确定故障的确切位置并增加对电气设备进行故障排除的难度。

4.1状态分析法

状态分析方法是指基于电气设备的故障状态进行分析和诊断的方法。电气设备运行过程主要分为这几个阶段，也叫做运行状态，比如电动机。该操作可分为几个过程，例如启动，运行，正向旋转，反向旋转，制动和停止。在一些电气设备运行的状态下，故障频率非常高，设备在一定状态下的运行状态是电气设备故障分析的主要依据。

4.2图形分析法

每一套电气设备都由相应的设计图纸设计完成。这些设计可在电气设备故障排除中发挥重要作用。电气设备有原理图、施工图、系统图和位置图等，诸如此类许多类型的图纸，例如。在电气设备的故障诊断中，有必要对图纸进行综合分析，以掌握图纸的关系。

4.3单元分析法

多个单元的运转组合而成一套完整电气设备，每个单元运行特定的功能。电气设备一旦发生了故障，则表示其中一个单元功能已丢失。在对电气设备进行故障排除时，设备的功能应分为几个特定的单元，以便在较短的时间内准确确定故障的位置。

5变压器振动故障分析

5.1振动信号诊断法

当电力变压器的铁芯产生移位，松动和变形等故障时，变压器不再是正常振动信号的状态。而出现高频成分，不同振动程度的铁心位移、松动和变形与高频的变化成正比。当变压器磁芯改变时，信号的能量分布相应地改变。

5.2变压器振动故障诊断方法的应用

基于对振动信号故障诊断方法，若对时域信号频谱进行分析，明显看出各分量幅值出现明显变化，因此判断变压器是否出现故障，通过进行测试确定其损坏程度。

总结

机械设备电气系统的故障检测与诊断属于综合学科，其中包含了信号处理、人工智能、计算机、模式识别等多个学科。这些学科的不断发展与进步必然会促进机械设备电气系统的故障检测与诊断技术的发展与进步。因此，要对机械设备电气系统的故障的模式与经验进行积累，并关注相关学科的发展，将新的理论与技术应用到故障诊断过程中，提高机械设备电气系统的故障诊断的效率，促进机械设备的发展。

参考文献

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