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電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)
電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)
Fault Diagnostic Technology of Electrical Equipment
主講人：張建文
參考書籍
? 《高電壓工程》.邱毓昌，施 圍，張文元.西安： 西安交通大學(xué)出版社，1995. ? 《電氣絕緣在線檢測技術(shù)》.嚴(yán)璋.北京：高等 教育出版社，1998. ? 《電機(jī)故障診斷技術(shù)》.沈標(biāo)正.北京：機(jī)械工 業(yè)出版社，1996. ? 《電絕緣診斷技術(shù)》.朱德恒，談克雄.北京： 中國電力出版社，1999. ? 《多傳感器信息融合及應(yīng)用》.何友，王國宏， 陸大金等.北京：電子工業(yè)出版社，2000. ? 《電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)》.中國水電出版社.
課程主要內(nèi)容
1、故障診斷技術(shù)概述 2、電氣絕緣基礎(chǔ)理論 3、電力設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn) 4、電氣設(shè)備在線檢測 5、紅外紫外及激光成像技術(shù)的應(yīng)用 6、故障診斷的新理論新方法 7、籠型異步電機(jī)故障的信息融合診斷方法
1 緒論
? 1.1 故障診斷技術(shù)的產(chǎn)生及其作用
? 故障診斷：根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息查找故障源, 并確定相應(yīng)決策的一門綜合性的新興科學(xué)。 ? 功能：能實(shí)現(xiàn)設(shè)備在帶負(fù)載、不停機(jī)的情況下， 通過使用先進(jìn)的技術(shù)手段，對(duì)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行 監(jiān)測和分析，判斷設(shè)備是否存在異常或故障、故 障的部位和原因以及故障的劣化趨勢(shì)等，以確定 合理的檢修時(shí)間和方案。 ? 作用：減少了事故停機(jī)損失，提高了設(shè)備運(yùn)行的 可靠性和經(jīng)濟(jì)效益，降低了維修費(fèi)用。 ? 其優(yōu)越性已為越來越多的人所共識(shí)，并得到重視。
1.1.1 故障診斷技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展背景
? 20世紀(jì)60年代后期首先在美國出現(xiàn)
? 最初的目的是用于對(duì)航天、核能、軍事裝備等進(jìn)行早期異 常檢測 ? 可靠性:指設(shè)備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的條件下完成規(guī)定 功能的能力 ? 故障診斷技術(shù)是人們?cè)谏鐣?huì)生產(chǎn)實(shí)踐中付出了沉重的經(jīng)濟(jì) 代價(jià)后的產(chǎn)物
? 二次世界大戰(zhàn)中美軍的飛機(jī)（2.5倍） ? 1986年1月,美國挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)因火箭密封系統(tǒng)故障 ? ……
? 設(shè)備的重要性、現(xiàn)代化、安全性、可靠性以及 維修的迫切需要使故障診斷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
1.1.2 故障診斷技術(shù)促進(jìn)了設(shè)備維修方式的變革
? 生產(chǎn)設(shè)備的維修體制
–事后維修（breakdown maintenance）： 等到設(shè)備無法正常工作時(shí)再進(jìn)行維修 –預(yù)防維修（preventive maintenance）： 預(yù)先制訂計(jì)劃，定期進(jìn)行檢修和更換 –狀態(tài)維修（condition/ predictive maintenance）：根據(jù)設(shè)備狀態(tài)來確定維修 工作的內(nèi)容和時(shí)間、制定維修方案
? 當(dāng)修則修 ? 避免了“過渡維修”和當(dāng)修不修 ? 問題：當(dāng)為何時(shí)？為何種狀態(tài)？
1.1.3 故障診斷技術(shù)延長了設(shè)備服役壽命
? “浴盆”曲線：
–故障率與使用壽命之間的關(guān)系
重新進(jìn)入穩(wěn)定期
1.2 故障診斷技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展簡
況 ? 生產(chǎn)裝備發(fā)展方向
? 大型化 ? 高速化 ? 連續(xù)化 ? 自動(dòng)化
? 生產(chǎn)設(shè)備的特點(diǎn)和要求
? 復(fù)雜性加劇，成本昂貴 ? 維修量大，維修費(fèi)用高 ? 出現(xiàn)事故損失大，影響大
1.2.1 國外發(fā)展概況
? 1967年，成立美國機(jī)械故障預(yù)防小組（MFPG） ? 英國、丹麥、瑞典等國也相繼開展了此項(xiàng)工作 ? 日本在許多產(chǎn)業(yè)部門也積極開展這方面的研究 和應(yīng)用工作，許多技術(shù)得到了成功的應(yīng)用。
1.2.2 國內(nèi)發(fā)展概況
? 國內(nèi)的研究始于20世紀(jì)70年代末期 ? 1983年，國家在相關(guān)條條例中規(guī)定：“根據(jù)生 產(chǎn)需要，逐步采用現(xiàn)代故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測技 術(shù)，發(fā)展以狀態(tài)維修為基礎(chǔ)的預(yù)防性維修�！� ? 80年代初，國內(nèi)一些大學(xué)等相繼成立了故障診 斷研究室 ? 目前，國內(nèi)很多200MW以上的汽輪發(fā)電機(jī)組， 都裝有狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) ? 應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛……
1.3 故障診斷技術(shù)的構(gòu)成與發(fā)展趨勢(shì)
? 1.3.1 故障診斷技術(shù)的構(gòu)成
–故障診斷機(jī)理的研究： （理化原因等） –故障診斷信息學(xué)的研究 （數(shù)據(jù)采集與分析） –診斷邏輯和數(shù)學(xué)原理方面的研究： （診斷與決策）
? 四項(xiàng)技術(shù)
–檢測技術(shù)(采集信號(hào)、參數(shù)) –信號(hào)處理技術(shù) （提取狀態(tài)信息） –識(shí)別技術(shù) （分析、判斷） –預(yù)測技術(shù) （決策和預(yù)測）
1.3.2 故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測的關(guān)系
? 工況監(jiān)測
? 對(duì)反映設(shè)備或系統(tǒng)工作狀態(tài)的信息進(jìn)行全面監(jiān)測和分析，實(shí)時(shí) 掌握設(shè)備基本工作狀態(tài) ? 一般所謂的工況監(jiān)測實(shí)際上就是狀態(tài)監(jiān)測（condition monitoring ）
? 狀態(tài)監(jiān)測
? 又稱為簡易診斷，通過監(jiān)測結(jié)果與設(shè)定閾值之間的對(duì)比，僅對(duì) 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)作出正常、異常或故障的判斷，而對(duì)故障的性質(zhì)、 嚴(yán)重程度等不予或無法進(jìn)行更加深入的診斷
? 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷構(gòu)成了設(shè)備診斷的兩個(gè)階段， 狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的基礎(chǔ)，故障診斷是狀態(tài)監(jiān) 測的深化和提升 ? 廣義的故障診斷還應(yīng)離線（off-line）故障診斷
? 非直接性和非實(shí)時(shí)性
1.3.3 故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
? 故障診斷的成功因素 ? 故障信息源 ? 診斷方法 ? 發(fā)展趨勢(shì) ：與當(dāng)代前沿科技相融合 ? 人工智能技術(shù) ：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系 統(tǒng)等 ? 前沿?cái)?shù)學(xué) ：小波分析、模糊數(shù)學(xué)、分形 幾何等 ? 信息融合技術(shù) ：證據(jù)理論等
1.4電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)
? 1.4.1 電氣設(shè)備
? 電力系統(tǒng)中承擔(dān)發(fā)電、變電、輸電及用電作用的 高壓設(shè)備 ? 如：發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器、電壓互感器、電 流互感器、電容器、高壓套管、避雷器以及各種 電動(dòng)機(jī)等 ? 電氣設(shè)備一般由電路、磁路、絕緣、機(jī)械、通風(fēng) 和散熱等多個(gè)部分組成，因而對(duì)其進(jìn)行故障診斷， 涉及到較多的知識(shí)領(lǐng)域
1.4.2 故障診斷系
統(tǒng)與繼電保護(hù)的區(qū)別 ? 電氣設(shè)備狀態(tài)
? 正常（normal）：設(shè)備具備其應(yīng)有的功能，沒有 缺陷或缺陷不明顯，缺陷嚴(yán)重程度仍處于容限范 圍內(nèi) ? 異常(abnormal)：缺陷有了進(jìn)一步的發(fā)展，設(shè)備 狀態(tài)發(fā)生變化，性能惡化，但仍能維持工作 ? 故障（fault）：缺陷發(fā)展到使設(shè)備性能和功能都 有所喪失的程度 ? 事故（breakdown）：功能完全喪失，無法進(jìn)行 工作的狀態(tài)
? 繼電保護(hù)的基本功能
? 將保護(hù)裝置的動(dòng)作值整定到設(shè)定值，當(dāng)運(yùn)行參數(shù)和 狀態(tài)參數(shù)達(dá)到或超過整定值后，保護(hù)動(dòng)作，報(bào)警或 切斷電路，以防止發(fā)生事故或事故擴(kuò)大 ? 繼電保護(hù)的反應(yīng)能力：只局限于事故和嚴(yán)重的故障
? 故障診斷的關(guān)注點(diǎn)
? 故障階段——尚未發(fā)展造成事故的階段 ? 其目的是“防患于未然” ? 其發(fā)揮作用的時(shí)段在繼電保護(hù)動(dòng)作之前
1.4.3 電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
? 是故障診斷技術(shù)的一個(gè)分支 ? 正在成為電力系統(tǒng)廠站自動(dòng)化技術(shù)中的新領(lǐng)域
? 電容型設(shè)備、電力變壓器、高壓斷路器，以及交聯(lián)聚乙烯 （XLPE）電纜、金屬氧化物避雷器、大型發(fā)電機(jī)等
? 是電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的一個(gè)重要組成部分
? 網(wǎng)絡(luò)+故障診斷
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