發(fā)布時間：2022-04-03 03:44:16
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的故障分析論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
論文摘要：數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障的調(diào)查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法十分重要。
一、故障的調(diào)查與分析
這是排故的第一階段，是非常關(guān)鍵的階段，主要應(yīng)作好下列工作：
1、詢問調(diào)查在接到機床現(xiàn)場出現(xiàn)故障要求排除的信息時，首先應(yīng)要求操作者盡量保持現(xiàn)場故障狀態(tài)，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。
2、現(xiàn)場檢查到達現(xiàn)場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例，因此到現(xiàn)場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調(diào)查各種情況，以免破壞了現(xiàn)場，使排故增加難度。
3、故障分析根據(jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數(shù)故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊和使用說明書，可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因。
4、確定原因?qū)Χ喾N可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經(jīng)驗和分析判斷能力的綜合考驗。
5、排故準備有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復(fù)雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。
下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。
(1)直觀檢查法這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。
①詢問向故障現(xiàn)場人員仔細詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。
②目視總體查看機床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)(例如各坐標軸位置、主軸狀態(tài)、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、裝置等)有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。
(2)儀器檢查法使用常規(guī)電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關(guān)直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設(shè)置的相關(guān)信號狀態(tài)測量點的測量，用示波器觀察相關(guān)的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。
(3)信號與報警指示分析法
①硬件報警指示這是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法。
②軟件報警指示如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報警顯示，依據(jù)顯示的報警號對照相應(yīng)的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。
(4)接口狀態(tài)檢查法現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關(guān)的，這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調(diào)出。
(5)參數(shù)調(diào)整法數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng)不同機床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中后一類故障，需要重新調(diào)整相關(guān)的一個或多個參數(shù)方可排除。
(6)備件置換法當(dāng)故障分析結(jié)果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區(qū)域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復(fù)故障板。
鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關(guān)資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。
(7)交叉換位法當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應(yīng)特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應(yīng)的參數(shù)交換，否則不僅達不到目的，反而會產(chǎn)生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設(shè)計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。
(8)特殊處理法當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)已進入PC基、開放化的發(fā)展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統(tǒng)軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設(shè)計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態(tài)無從分析，例如死機現(xiàn)象。對于這種故障現(xiàn)象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規(guī)律或者其他有效的方法。
二、電氣維修與故障的排除
電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹過了，本節(jié)則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。
1、電源電源是維修系統(tǒng)乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數(shù)據(jù)、造成停機。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網(wǎng)質(zhì)量高，因此其電氣系統(tǒng)的電源設(shè)計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現(xiàn)由電源而引起的故障。
2、數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障
①位置環(huán)報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。
②坐標軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運動。可能是漂移過大；位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。
3、機床坐標找不到零點。可能是零方向在遠離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標記移位；回零減速開關(guān)失靈。
溫度風(fēng)板的控制系統(tǒng):調(diào)節(jié)溫度旋鈕感覺溫度是否發(fā)生變化，若不變化則可能是風(fēng)板控制拉線脫落，如脫落則重新安裝調(diào)整。感覺出風(fēng)口的風(fēng)量是否足夠大，如果風(fēng)量小則是蒸發(fā)器堵塞，需要拆卸蒸發(fā)器進行清潔。觸摸空調(diào)管，高壓管很熱甚至燙手，當(dāng)然低壓管也不會涼。這種情況下，可能會出現(xiàn)壓縮機頻繁通斷的現(xiàn)象。尤其是在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速的情況下壓縮機根本不吸合。切忌不能長時間的高速運轉(zhuǎn)發(fā)動機，否則會很危險。
查看冷凝器和水箱及其之間是否被污物堵塞。如有，清除掉污物即可。如確實無污物堵塞，則查看冷媒觀察窗，看冷媒是否過多．現(xiàn)象是能看到液體流動，但看不到任何氣泡，則證明冷媒的加注量過多了，需要重新做一次標準的抽空加注。對于高壓管過熱的現(xiàn)象，還要查看空調(diào)壓縮機的下方是否有油漬，如有則證明壓縮機的限壓閥已經(jīng)被高壓破壞，需要更換壓縮機。
觸摸空調(diào)管，高壓管溫度低，而低壓管溫度高。此種情況下，是壓縮機不能有效的使冷媒進行循環(huán)，可能需要更換壓縮機。若啟動空調(diào)制冷系統(tǒng)后，兩個電子扇同時運轉(zhuǎn)。但就是空調(diào)泵不吸則很可能是汽車電腦損壞應(yīng)予修復(fù)。
轎車空調(diào)制冷系統(tǒng)常見故障的分析與排除如下:
①制冷劑泄漏制冷系統(tǒng)完全沒有冷氣吹出,其原因為:制冷系統(tǒng)中無制冷劑或制冷劑泄漏,制冷劑泄漏后，首先要查明漏點，并將其修復(fù)好，再重新抽真空，灌注制冷劑。
②制冷系統(tǒng)嚴重堵塞當(dāng)壓縮機工作時，若制冷系統(tǒng)中某個部位嚴重堵塞，沒有制冷劑循環(huán)流動，則就失去了制冷作用。這時，用壓力表檢測制冷系統(tǒng)的高、低壓側(cè)的壓力值，可發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)壓力值比正常時低，而低壓側(cè)的壓力值成真空狀態(tài)，且堵塞部位前后有明顯的溫差，這一般出現(xiàn)在儲液干燥器或膨脹閥內(nèi)。因此，可用氮氣對著儲液干燥器或膨脹閥的進口或出口吹氣，如不通暢，說明其堵塞，需更換。
③壓縮機部件損壞壓縮機缸墊竄氣、進排氣閥損壞，均能造成壓縮機不能壓縮制冷劑或壓縮不良。此時，用壓力表檢測壓縮機工作時的進氣壓力和排氣壓力，可發(fā)現(xiàn)兩者壓力相同或相差不大，提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速時，其壓力值仍無明顯變化;用手觸摸壓縮機上的進氣管和排氣管。可感覺兩者溫差不大。當(dāng)壓縮機出現(xiàn)缸墊竄氣時，用手觸摸壓縮機會感覺非常燙手。這時，一般需更換損壞的部件。
④輸出的制冷量不足造成輸出的制冷量不足(即吹出的冷氣不涼)的原因和檢修:
a.制冷劑不足。當(dāng)制冷系統(tǒng)中循環(huán)制冷劑不足時，高、低壓側(cè)的壓力值均會比正常時低，且從觀察窗內(nèi)可看到氣泡流動。此時，在檢查系統(tǒng)無泄漏后，應(yīng)添加適量的制冷劑。
b.制冷劑過多。如充注的制冷劑量超過制冷系統(tǒng)的正常容量，必然使冷凝器內(nèi)液體制冷劑增加，從而減少了散熱面積，使冷卻效率降低。其主要表現(xiàn)是:系統(tǒng)的高、低壓側(cè)壓力值比正常時高;用手觸摸高壓管，感覺燙手;斷開空調(diào)開關(guān)約45s后，從觀察窗中仍看不見有泡沫狀態(tài)的制冷劑流過。這時，需從低壓側(cè)放掉適量的制冷劑，使其達到正常的排氣壓力和溫度。
c.散熱效果差。冷凝器散熱片變形，表面過臟或散熱風(fēng)扇電動機轉(zhuǎn)速下降，均會使散熱效果變差，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的高、低壓側(cè)壓力值過高和排氣溫度過高，且用手觸摸從冷凝器出來的高壓管時有燙手的感覺，需進行修復(fù)或更換。
d.膨脹閥開得過大。膨脹閥溫包與蒸發(fā)器出口包扎不好,或膨脹閥本身有問題,均會引起膨脹閥開得過大。表現(xiàn)為系統(tǒng)的高壓值比正常時偏低，而低壓值比正常時高;從蒸發(fā)器出來的低壓管溫度比蒸發(fā)器表面溫度還涼,需檢查膨脹閥溫包與蒸發(fā)器出口是否包扎良好，必要時更換膨脹閥。sp;
e.制冷系統(tǒng)臟堵。由于壓縮機長期運轉(zhuǎn)，機械磨損產(chǎn)生的雜質(zhì)可使儲液干燥器或膨脹閥輕微堵塞，從而導(dǎo)致輸出的制冷量不足。表現(xiàn)為系統(tǒng)的低壓值過低，儲液干燥器前后的管子有明顯的溫差,或膨脹閥處結(jié)霜，需更換儲液干燥器或清洗制冷系統(tǒng)。
f.制冷系統(tǒng)內(nèi)有空氣。由于空氣很難壓縮成液化的氣體，因此制冷系統(tǒng)內(nèi)進入空氣后,會使壓縮機排氣壓力和排氣溫度增高，從而導(dǎo)致輸出的制冷量下降。從觀察窗內(nèi)能看到大量泡沫狀態(tài)的制冷劑流過。這是由于抽真空不夠徹底,或制冷劑泄漏后,引起制冷系統(tǒng)低壓端成真空狀態(tài)而吸入了外界的空氣。需在系統(tǒng)重新抽真空，再灌注制冷劑。
2.桑塔納轎車空調(diào)制冷系統(tǒng)常見故障檢修:當(dāng)接通空調(diào)開關(guān)，冷凝器風(fēng)扇運轉(zhuǎn)，但壓縮機電磁離合器不吸合，而制冷系統(tǒng)有一定壓力的制冷劑量。該故障現(xiàn)象表明從x路電源熔斷絲FI4空調(diào)開關(guān)外界溫度開關(guān)空調(diào)繼電器線圈的電路完好，故障可能在外界溫度開關(guān)與電磁離合器線圈的電路上。這時可用直流電壓表先測量恒溫開關(guān)上輸入端插接線與車身搭鐵之間的電壓，如有電源電壓，再檢測其兩端插接線之間是否導(dǎo)通，若導(dǎo)通，說明故障不在恒溫開關(guān)上;然后用相同的方法對低壓開關(guān)進行檢測，也可把低壓開關(guān)兩端的插接線短路一下，如壓縮機電磁離合器恢復(fù)工作，說明低壓開關(guān)損壞，需更換;如仍不工作，再進一步檢查壓縮機電磁離合器線圈:從蓄電池正極直接引出一根火線接壓縮機電磁離合器線圈，此時壓縮機電磁離合器應(yīng)吸合，否則說明其已損壞，需更換。接通空調(diào)開關(guān)，壓縮機電磁離合器吸合，鼓風(fēng)機也能運轉(zhuǎn)，但冷凝器風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，而冷卻液溫度達到規(guī)定值后，風(fēng)扇又能運轉(zhuǎn)。上述故障現(xiàn)象說明熔斷絲F23，和散熱風(fēng)扇電動機本身均無問題。因此，需檢查空調(diào)繼電器，可用直流電壓表測量空調(diào)繼電器輸出端與車身搭鐵之間的電壓,如發(fā)現(xiàn)空調(diào)繼電器能吸合而無輸出電壓時,則說明空調(diào)繼電器輸出電路斷路，需焊接或更換空調(diào)繼電器;也可更換上新的空調(diào)繼電器進行對比試驗,若風(fēng)扇運轉(zhuǎn)則為空調(diào)繼電器有故障。
3.轎車空調(diào)故障檢修實例:
高壓管被油污、臟污堵塞,空調(diào)不制冷一輛94款奔馳乘用車，配裝WI40底盤和全自動空調(diào)，制冷劑為R134a，使用中空調(diào)不制冷，電磁離合器不吸合，有時能吸合一下，但立即脫開，無法正常工作。更換了空調(diào)壓縮機、蒸發(fā)器和膨脹閥等，加注制冷劑后仍是如此，后又診斷是壓縮機工作不良。檢查時,啟動發(fā)動機后開空調(diào)，電磁離合器吸合一下便即跳開，連續(xù)幾次后便不再吸合。接上歧管壓力表，檢測高壓側(cè)壓力、低壓側(cè)壓力均偏低，加入三罐制冷劑，此后能吸合稍長時間，但仍是間歇性吸合、脫開，車內(nèi)也不制冷，此時高壓側(cè)壓力為980.7kPa左右，低壓側(cè)壓力為196kPa左右。在其更換壓縮機后，首先讀取故障代碼:左邊溫度設(shè)定旋鈕轉(zhuǎn)至紅色區(qū)域并顯示“HI”;右邊溫度設(shè)定旋鈕轉(zhuǎn)至藍色區(qū)域并顯示“LO”;點火開關(guān)置于ON，按下AUTO鍵，20s內(nèi)同時按下RES和“0”鍵2s以上;左邊顯示屏顯示EO和El，右邊顯示屏顯示故障代碼17和06，因該車曾更換過蒸發(fā)器、膨脹閥和儀表板，可能造成假故障代碼，故先進行清碼:讀取故障代碼后，按左側(cè)AUT0鍵，在左顯示屏出現(xiàn)“d”后再按右側(cè)AUTO鍵，這時左顯示屏顯示EO，右顯示屏顯示00，故障代碼清除完畢。拆下貯液干燥器、膨脹閥和相關(guān)高壓管道等，發(fā)現(xiàn)冷凝器至貯液干燥器的高壓管接口處幾乎被油污、臟污所堵塞，管道和冷凝器內(nèi)也是金屬屑及黑油，于是更換冷凝器及高壓管，清洗壓縮機,更換了冷凝器、高壓管和貯液干燥器;再用高壓氮氣吹凈低壓管道，并更換了膨脹閥，加入了適量專用冷凍機油，然后再壓入氮氣檢漏，抽真空，加制冷劑,經(jīng)試驗制冷效果很好，故障消除。
繼電器電阻值過大,空調(diào)壓縮機不工作一輛紅旗CA7220E型乘用車新車，在使用不久，便發(fā)現(xiàn)外界氣溫高和空調(diào)使用時間長時，會出現(xiàn)空調(diào)壓縮機不工作的故障。數(shù)分鐘后重新啟動空調(diào)，壓縮機工作又正常，而且制冷系統(tǒng)良好。此故障時有時無出現(xiàn)頻繁，但停車檢查短時間內(nèi)卻無此故障出現(xiàn)。該車采用可變排量壓縮機，只有在節(jié)氣門全開、冷卻液溫度超過規(guī)定值和空調(diào)管路處于高、低壓保護的情況下壓縮機才不工作，在汽車正常行駛，空調(diào)制冷正常的情況下，壓縮機離合器是不會斷開的。但要判斷故障部位，必須在空調(diào)（制冷）開啟而壓縮機不工作的情況下才能進行。根據(jù)上情況，停車啟動發(fā)動機并開啟空調(diào)，在連續(xù)正常運轉(zhuǎn)1小時后，壓縮機終于停止工作。隨即對連接壓縮機離合器的線路進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該線路無電，拔下原繼電器與新繼電器相比，用數(shù)字萬用表測量各端子之間的電阻，發(fā)現(xiàn)兩繼電器對應(yīng)的端子75到U、U到31和U到30間的電阻值相同，分別為12.7kΩ、11.7kΩ、和14kΩ。而端子U到HLS和30到HLS間的電阻值，新繼電器為129kΩ，原繼電器是143kΩ。可以判定：原繼電器部分端子間電阻值稍大，長時間工作發(fā)熱，使線圈電阻值變化，引起控制壓縮機離合器電路通斷的觸點斷開。稍停數(shù)分鐘后重新啟動空調(diào)正常，是因為繼電器觸點斷開切斷電流后繼電器線圈溫度下降，工作又恢復(fù)正常。
當(dāng)更換新的空調(diào)壓縮機離合器繼電器后，工作開始正常。
溫控開關(guān)失效,使用空調(diào)就開鍋一輛夏利轎車平時行車正常，一開空調(diào)制冷，時間不長發(fā)動機就開鍋。把節(jié)溫器拿掉和裝上都差不多。冷卻系統(tǒng)清除了水垢，結(jié)果還是同樣不能使用空調(diào)。
車輛使用空調(diào)，開鍋肯定是不正常的。當(dāng)在該車停駛狀態(tài)下打開空調(diào)試驗，果然不久就開了鍋，說明水溫已達100℃，而車上的電動風(fēng)扇卻沒有工作。夏利轎車冷卻系統(tǒng)為閉式、液冷，帶膨脹箱，風(fēng)扇為電動式，發(fā)動機的冷卻主要依靠汽車向前行駛產(chǎn)生的風(fēng)。只有當(dāng)水溫高于92℃時，電動風(fēng)扇才開始工作，而當(dāng)水溫低于87℃時，電動風(fēng)扇又自動停止工作，這全靠溫控開關(guān)控制。這種結(jié)構(gòu)，有利于發(fā)動機保持最佳水溫，平時風(fēng)扇也不消耗發(fā)動機動力。冷卻水開鍋了，電動風(fēng)扇卻還沒有工作，將點火開關(guān)轉(zhuǎn)至ON位置，拆下散熱器溫度控制開關(guān)接頭，并將其接地，電動風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動，說明風(fēng)扇電動機是好的。檢查有關(guān)保險絲也是好的，把溫控開關(guān)拆下放入盆中用萬用表Ω檔，一個表筆接溫控開關(guān)接線端，一個表筆接外殼，盆中倒入冷水加熱，有開水可直接倒入開水。正常情況下，水溫高于92℃時應(yīng)導(dǎo)通，低于87±2℃時應(yīng)斷開。未用溫度表，倒入滾開的水,表針也不動，說明溫控開關(guān)失效。該車更換溫控開關(guān)后，使用空調(diào)再也沒有開鍋了。
轉(zhuǎn)速濾波器引線斷損,空調(diào)系統(tǒng)不能正常工作一輛夏利乘用車，在接通鼓風(fēng)機開關(guān)和空調(diào)開關(guān)時，發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速提高了，但是空調(diào)壓縮機不工作，儀表板上的風(fēng)口吹出熱風(fēng)。啟動發(fā)動機，接通鼓風(fēng)機開關(guān)和空調(diào)開關(guān)，發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速提高，儀表板上的風(fēng)口正常吹風(fēng)，這說明空調(diào)開關(guān)和鼓風(fēng)機工作正常。但此時空調(diào)壓縮機不工作，而且冷凝器風(fēng)扇也不轉(zhuǎn)動。檢修時,首先將歧管壓力計的高、低壓軟管與制冷系統(tǒng)中對應(yīng)的檢測閥連接好，此時歧管壓力計的高壓表和低壓表都指示為0.6MPa，在正常靜態(tài)壓力值范圍內(nèi)。啟動發(fā)動機，接通鼓風(fēng)機開關(guān)和空調(diào)開關(guān)。從蓄電池的正極柱引電源線直接接通空調(diào)壓縮機的電磁線圈后，其壓盤吸合，說明空調(diào)壓縮機的電磁離合器沒有損壞,制冷系統(tǒng)正常工作了，冷凝器風(fēng)扇也轉(zhuǎn)動起來，同時儀表板上的風(fēng)口也吹冷風(fēng)了。再觀察歧管壓力計的低壓表指示值和高壓表指示值均在正常范圍;高壓管道上的液鏡內(nèi)無氣泡，證實了制冷系統(tǒng)中制冷劑充足。
空調(diào)壓縮機的電磁離合器和冷凝器風(fēng)扇都受該車的空調(diào)放大器控制。二者均不能正常工作，其故障根源可能就在空調(diào)放大器上。空調(diào)放大器為電子式，其正常的工作過程如下:在發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時，接通鼓風(fēng)機開關(guān)和空調(diào)開關(guān)，在制冷系統(tǒng)中制冷劑充足的條件下，空調(diào)放大器首先發(fā)出提高怠速轉(zhuǎn)速的電信號來驅(qū)動怠速真空電磁閥，使發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速提高到l200r/min;此時空調(diào)放大器接收到發(fā)動機的相應(yīng)轉(zhuǎn)速脈沖信號和蒸發(fā)器出風(fēng)側(cè)的相應(yīng)溫度電信號后，再接通空調(diào)壓縮機電磁離合器和冷凝器風(fēng)扇控制繼電器電路，使得制冷系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)。
經(jīng)試驗,該車空調(diào)放大器工作正常;檢查空調(diào)放大器的線束連接器,首先確認點火開關(guān)控制的電源線和接地線均正常，壓力開關(guān)也正常,然后逐線檢查連接器各端子到各傳感器和執(zhí)行器之間的線路通斷情況。發(fā)現(xiàn)原來是轉(zhuǎn)速濾波器的引線斷損,使空調(diào)放大器無法得到發(fā)動機的轉(zhuǎn)速提高信號，因而空調(diào)放大器無法接通空調(diào)壓縮機電磁離合器和冷凝器風(fēng)扇控制繼電器的電路，使得該車空調(diào)系統(tǒng)不能正常工作。后將轉(zhuǎn)速濾波器的引線焊好，再將空調(diào)放大器復(fù)位裝好。啟動發(fā)動機，接通鼓風(fēng)機開關(guān)和空調(diào)開關(guān)，隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速提高，空調(diào)壓縮機的電磁離合器吸合，冷凝器風(fēng)扇也轉(zhuǎn)動起來，駕駛室內(nèi)儀表板上的風(fēng)口吹出冷風(fēng)，空調(diào)系統(tǒng)恢復(fù)了正常工作。
進氣門間隙過小,冷機開空調(diào)熄火一輛(F22B2型四缸直列電控發(fā)動機)本田雅閣乘用車,使用中發(fā)動機怠速抖動，轉(zhuǎn)速過低，冷機時一開空調(diào)就熄火，但熱機時開空調(diào)不熄火，故障指示燈不亮。診斷時,首先調(diào)取故障代碼，無代碼輸出。檢查點火系統(tǒng)正常。測試各汽缸壓力也正常，估計為發(fā)動機內(nèi)部無故障。于是拆下節(jié)氣門體及怠速控制閥等進行檢查，發(fā)現(xiàn)都被膠質(zhì)物體嚴重堵塞。將節(jié)氣門體、怠速控制閥和快怠速閥都進行了清洗。之后安裝試車，有明顯好轉(zhuǎn)，但冷車時仍抖動，開空調(diào)仍熄火。而發(fā)動機溫度升高后，怠速較穩(wěn)定，開空調(diào)也正常。該車發(fā)動機怠速系統(tǒng)由三部分組成:一是怠速調(diào)整螺釘，用以調(diào)整基本怠速;二是快怠速閥，它的開閉動作與蠟式節(jié)溫器相似，冷機時石蠟柱塞收縮，旁通氣道開大，冷卻液溫度升高后，石蠟柱塞膨脹，旁通氣道關(guān)小;第三個是怠速控制閥，該閥由ECU控制，當(dāng)空調(diào)打開、轉(zhuǎn)向助力泵負荷增大，以及大燈和后窗加熱器等投入使用時，怠速控制閥會適時開大，以提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速。該車進修前曾調(diào)整過氣門間隙,檢查氣門間隙時，發(fā)現(xiàn)進氣門間隙過小，一般只有0.05mm左右。冷機時氣門間隙標準值應(yīng)該是:進氣門0.23～0.28mm，排氣門0.28～0.32mm。原來該車發(fā)動機的上述故障，主要有兩個方面的原因:一是節(jié)氣門體、怠速調(diào)整螺釘?shù)目諝馔ǖ溃约暗∷倏刂崎y和快怠速閥都被膠質(zhì)物體堵塞，因此怠速過低;另一個是進氣門間隙過小，使進氣門提前開啟，進、排氣門同時打開的時間加長(氣門重疊角過大)，造成廢氣倒流入進氣管，影響發(fā)動機的工作。后將氣門間隙重新按標準調(diào)整后，故障排除，一切正常。
關(guān)鍵詞：電容式電壓互感器故障分析處理
2001年3月中旬，我局繼電保護人員在對110kV金原變電站新安裝設(shè)備電源自動投入（以下簡稱BZT）裝置進行投運前檢查時，發(fā)現(xiàn)備用電源側(cè)無電壓。因為這個電壓是通過安裝在備用電源線路側(cè)的電容式電壓互感器（以下簡稱CVT）而引入的，于是繼電保護和高壓試驗人員對CVT及其二次回路進行了一系列的檢查試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該CVT電磁單元燒損的嚴重故障，檢修人員及時對其進行了更換，避免了一起設(shè)備事故的發(fā)生。
1設(shè)備故障發(fā)現(xiàn)經(jīng)過
我局金原變電站有兩條110kV電源線路，正常運行時，一條主供一條CVT備用。為了在主供線路發(fā)生永久性故障時能快速合上備用線路開關(guān)，110kV系統(tǒng)裝設(shè)了BZT裝置。如圖1所示，BZT裝置接入金原110kV南北兩段母線電壓和兩條線路側(cè)電壓，通過裝置的切換把手，可以分別將每條線路轉(zhuǎn)換為主供線路或備用線路，并把相應(yīng)母線電壓、線路電壓和二次回路做相應(yīng)的切換。正常運行方式下，紫金線為主供電源，T金線備用，這時將金原110kV北母線電壓和T金2線路側(cè)電壓切入BZT裝置，北母線電壓反映主供電源工作狀態(tài)，T金2線路側(cè)電壓反映備用電源是否正常，能否起到備用作用。
這套BZT裝置是2000年12月份安裝的。今年3月中旬，繼電保護人員對裝置進行投運前檢查。工作人員在裝置屏后端子排上測量了兩段母線電壓和紫金線路側(cè)電壓，正常：當(dāng)測量備用電源T金2線路側(cè)CVT的二次電壓時，沒有電壓。當(dāng)時工作人員認為線路沒帶電，就將此事擱下，而只對裝置本身進行了檢驗。因那時全站設(shè)備要進行定期高壓試驗，只有將備用線路投入運行，主供線路設(shè)備才能停下作試驗。運行人員同調(diào)度聯(lián)系后將T金線投運帶全站負荷，紫金線停運。這時繼電保護人員確知T金線有電，便再次在BZT裝置屏上測其線路側(cè)電壓，仍舊沒有。CVT二次保險，沒有爆；拆了回路核對線芯，沒有問題；拔下二次保險，直接在二次出線端子上測量，還是沒有電壓。繼電保護人員這才意識到可能是CVT內(nèi)部出了故障。所以在很快對紫金線設(shè)備做完高壓試驗后，將紫金線投入運行，安排T金線停電，拆除其線路側(cè)CVT的一次引線進行試驗。
這臺電容式電壓互感器的型號是是2000年12月份才投入運行時，CVT的電氣原理如圖2所示。高壓試驗人員先測試了CVT的高壓電容C1、中壓電容C2以及總電容量，再試驗了介質(zhì)損耗，與設(shè)備出廠時和投運前的試驗數(shù)據(jù)相比變化不大，說明電容分壓器單元沒有問題。
為查清CVT的電磁單元有什么問題，試驗人員先用萬用表的電阻檔測中壓互感器的一次線圈電阻，其阻值為500多歐姆；然后在中壓互感器的一次線圈上加交流電壓，測二次電壓的值，當(dāng)一次電壓升高時二次電壓不僅不升反而下降；最后在中壓互感器二次側(cè)的da、dn線圈上加交流電壓，用靜電電壓表測一次電壓的值，電壓均為零。根據(jù)這些試驗情況和數(shù)據(jù)，試驗人員初步判斷電磁單元內(nèi)部可能有短路。因沒有更為詳細的關(guān)于這些型號CVT的技術(shù)和試驗數(shù)據(jù)，所以當(dāng)時無法判定具體的故障。鑒于設(shè)備要盡快投運（該站載波通訊的結(jié)合濾波器接在這臺CVT下），檢修人員就將這臺CVT拆下，我局物資公司通知設(shè)備廠家在鄭州的辦事處，第二天就送來一臺新的電容式電壓互感器。
新CVT與原來的型號一樣，只是電磁單元的結(jié)構(gòu)稍有不同。有這臺新CVT作參考，工作人員又對拆下的CVT電磁單元的線圈直流電阻和在二次側(cè)加壓重做了試驗，對比試驗數(shù)據(jù)如表1所示。這些數(shù)據(jù)表明，T金線路側(cè)電容式電壓互感器電磁單元的中壓互感器一次繞組發(fā)生了短路。于是，工作人員很快對新CVT進行了試驗和安裝，及時投入了運行，并將舊CVT運回局里準備解剖檢查。
2CVT解體檢查和故障原因分析
2001年4月，我局專業(yè)技術(shù)人員和CVT廠家人員一起，對拆下的CVT進行了解體檢查。當(dāng)工作人員用扳手擰松電磁單元油箱法蘭的幾顆螺栓后，刺鼻和刺眼的油氣從法蘭縫隙朝外噴出，明顯感到內(nèi)部聚有很大壓力。拆完一圈螺栓，用天車將電容器單元稍微吊離下節(jié)油箱，在取下中間電壓端子A′和中壓電容C2下端接線端子δ與電磁單元之間的引線時，發(fā)現(xiàn)固定中壓電容C2下端接線端子δ的4只螺栓少了一只，因油箱中的油較滿，也看不到這只螺栓掉到了哪里。工作人員用器具把油箱中的油慢慢抽出，當(dāng)油面低于中壓互感器的接線板時，人們終于看清了，掉下的螺栓落在了中壓互感器一次繞組抽頭的幾個接線柱中間。在螺栓與接線柱接觸的地方，發(fā)現(xiàn)有輕微的短路熔焊痕跡。油箱中的油已經(jīng)失去了其應(yīng)有的淡黃色，而變成了象醬油一樣的黑褐色。在往外抽油的過程中，油中不斷有氣體逸出，油中泛起黑褐色的泡沫。當(dāng)油被全部抽完后，人們看到了中壓互感器的鐵芯已經(jīng)燒得沒有了硅鋼片特有的光澤，最外層的硅鋼片已被燒變了形，中間鼓起來了。中壓互感器繞組外面包的白布帶已被燒成黑炭質(zhì)，用手一扣就有渣子掉下來。油箱內(nèi)壁沾滿了含有炭質(zhì)的油漬，用手一摸全是黑。為了拆掉補償電抗器的引線，工作人員將出線端子盒上方的蓋板拆開，發(fā)現(xiàn)這個蓋板因內(nèi)部壓力太大已經(jīng)鼓肚。至此，CVT的故障已經(jīng)十分清楚，那就是中壓互感器一次線圈燒損。既是這樣，我們還是讓油務(wù)人員取了油樣，進行了油色譜分析。分析結(jié)果：除乙炔為零值外，總烴和氫氣均大大超過注意值；經(jīng)計算三比值為020，故障類型是低溫過熱（150～300℃），這進一步印證了故障的情況。根據(jù)對CVT解體檢查所發(fā)現(xiàn)的情況，我局技術(shù)人員和設(shè)備廠家人員一致認為，造成中間單元燒損的原因是，固定中壓電容C2下端的一只螺栓掉入中壓互感器一次繞組的接線柱叢中，使一次繞組部分線匝被短接，其交流阻抗減小，一次電流超過額定值，造成一次繞組燒毀。但螺栓造成的短路不是太嚴重，或者說被螺栓短接的匝數(shù)并不多，因為如果短路嚴重，短路電流所產(chǎn)生的熱將在短時間內(nèi)使變壓器油分解出大量氣體，這有可能造成下節(jié)油箱爆炸，或使高壓電容C1兩端所加電壓太高而使其爆炸。至于這只螺栓為什么會在運行中脫落，我們認為，這是該設(shè)備在安裝時未緊固好，工序間檢查時也未發(fā)現(xiàn)。設(shè)備運行后，它位于中壓互感器的交變電磁場中，在交變電磁場的作用下不斷振動、轉(zhuǎn)動和向下移位，以至于最后脫落，造成中間互感器一次繞組短路。所幸的是，在這次對繼電保護自動裝置檢驗中，發(fā)現(xiàn)了這個問題，并及時進行了更換，防止了更為嚴重的設(shè)備事故發(fā)生。
3經(jīng)驗教訓(xùn)
電容式電壓互感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，但象這次因螺栓脫落而造成故障的情況卻是十分罕見的。對電力設(shè)備制造廠家來說，在出廠產(chǎn)品中若萬分之一有問題，對設(shè)備用戶來說就是百分之百的故障隱患。T金線路側(cè)的這只CVT，幸虧發(fā)現(xiàn)及時，才未釀成更大的設(shè)備事故。因此，作為電力設(shè)備的生產(chǎn)廠家，安裝人員一定要加強責(zé)任心，質(zhì)檢人員一定要把好驗收關(guān)，以確保每臺產(chǎn)品的質(zhì)量。
引起爬行的原因很多,但主要有以下兩個方面。
1.摩擦阻力的變化引起爬行
機床床身導(dǎo)軌工作臺導(dǎo)軌面都是經(jīng)過磨削或刮削獲得的,宏觀上看是平直而光滑的,但在微觀下卻總存在有較小間距和峰谷組成的微量高低不平的痕跡。實際上,兩接觸貼合面只有兩面的微峰峰尖接觸,所以實際接觸面積是非常小的,因而峰尖所承受的壓力非常之大,遠遠超過其彈性變形極限而出現(xiàn)的塑性變形,尤其是大型機床更為突出。此外,發(fā)生塑性變形的接觸點的金屬分子在運動中產(chǎn)生強烈的粘結(jié)作用。由于參差不同高度的峰谷會出現(xiàn)互相交錯咬合,在相對運動時便產(chǎn)生“犁刨”現(xiàn)象。這便是機床兩相對貼合運動導(dǎo)軌表面產(chǎn)生摩擦阻力的主要潛因。
機床的爬行現(xiàn)象主要發(fā)生在低速滑動時,因為高速時工作臺導(dǎo)軌面在微觀存在的較小間距和峰谷間儲存著微量油液,在高速作用的貼合運動中容易形成動壓油膜,而將兩貼合導(dǎo)軌面隔離開,摩擦系數(shù)此時是非常小的。然而,在低速滑動時,則較難形成動壓油膜,從而出現(xiàn)由微峰直接接觸的邊界。這時導(dǎo)軌表面的微峰由于直接接觸,壓力極高,因而發(fā)生塑性變形,導(dǎo)致接觸處產(chǎn)生局部振動、高熱、運動不平穩(wěn),出現(xiàn)金屬分子的燒結(jié),也稱“冷焊”,這時摩擦系數(shù)是相當(dāng)大的。
實驗證明,在邊界條件下摩擦系數(shù)與滑動速度之間呈現(xiàn)如圖1所示的函數(shù)關(guān)系。
在實踐中,我們都有這樣的經(jīng)驗:需推動一個物體運動所用的力要大于維持這個物體運動所用的力。也就是說靜摩擦力(靜摩擦系數(shù))大于動摩擦力(動摩擦系)。如圖1,μ0表示邊界的摩擦系數(shù)作為滑動速度的函數(shù)曲線。在相互貼合的工作面低速滑動開始的短暫時間內(nèi),摩擦系數(shù)μ0從靜止狀態(tài)下的最大值開始呈迅速下降趨勢至最小值。此時工作臺表現(xiàn)為向前沖動,又隨速度μ0的增大而開始上升。當(dāng)上升到較大值時,摩擦阻力增大,工作臺趨向靜止。此時,由于摩擦阻力的增大,相對的驅(qū)動力也隨之增大,當(dāng)驅(qū)動力增大到足以克服摩擦阻力時,工作臺又重復(fù)出現(xiàn)以前那種沖動,驅(qū)動力隨之減小。這個驅(qū)功力和摩擦阻力不斷循環(huán)變化的過程,就是工作臺時走時停的循環(huán)沖動的過程,這便是爬行。
2.滑動部件的驅(qū)動系統(tǒng)的剛性對爬行的影響
機床的滑動部件,如龍門刨床和龍門銑床的工作臺是蝸桿與蝸輪傳動;鏜床的工作臺是光桿與齒輪及齒輪與齒條傳動;磨床的工作臺是液壓傳動;不論哪一種傳動,傳動系統(tǒng)與滑動部件的連接決不是完全剛性的。從而產(chǎn)生以下的問題:①傳動副中存在一定的傳動間隙。如鏜床的工作臺就有光桿與齒輪,齒輪與齒條等多個傳遞環(huán)節(jié),每個環(huán)節(jié)必須存在一定的間隙。②傳動件由于剛性問題必須存在彈性變形。如軸類零件的扭轉(zhuǎn)變形(如傳動軸、螺桿、光桿等),這些傳動系統(tǒng)可以理解為相當(dāng)于一個彈簧系統(tǒng),在驅(qū)動工作臺滑動工作時,傳動件(如傳動光桿)剛性越差,彈性變形則越嚴重,傳遞動力就越不平穩(wěn)。所以,在驅(qū)動力和摩擦阻力不斷地循環(huán)變化過程中,又可以理解為一個不斷地蓄能、放能的循環(huán)過程,即爬行的過程。
下面再以液壓傳動的磨床來分析這個問題。磨床加工精度高,要求工作平穩(wěn)性和精確程度高,因此對爬行振動的特殊形式特別敏感。又由于磨床是以油液作為傳遞動力介質(zhì)的,所以磨床最容易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。因此,對磨床的爬行的討論就更有意義。
為什么以油液作為傳遞動力介質(zhì)的磨床更容易出現(xiàn)爬行呢?這是因為:①油液具有可壓縮性,當(dāng)然這種可壓縮性很小,一般情況下可以忽略不計。盡管如此,油液的剛性畢竟比剛體的剛性要差的多。②在這里關(guān)鍵的問題是組成液壓系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)。如油泵、油管、接頭、控制閥、油缸等密封不太嚴密,在運動的作用下常常會侵入空氣。空氣侵入液壓系統(tǒng)中,或溶解在油液中或形成氣泡浮游在油液中。空氣的可壓縮性則是極大的(大約相當(dāng)油液的一萬倍)。這樣,侵入了空氣的油液則必然增大了油液本身存在的可縮性。因此,液壓驅(qū)動系統(tǒng)就成了一個十足的“彈簧環(huán)節(jié)”。
下面具體分析磨床工作臺的爬行情況。從示意圖2看,侵入空氣的油液進入油缸的左腔,左腔的氣泡受到壓縮,壓縮到一定壓力時才能克服工作臺與導(dǎo)軌之間的摩擦阻力,工作臺開始向右方移動。開始移動的短暫時段內(nèi),靜摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽Σ亮?摩擦力由大值驟然下降,工作臺向右方?jīng)_動。此時,左腔的油液壓力隨之降低,氣泡逸出隨之膨脹。向右沖動的工作臺又使右腔壓力油液中的氣泡受到壓縮,工作臺的阻力增大,致使工作臺沖動受阻,速度降低,趨向靜此。此時左腔的油液壓力又增大,直到克服工作臺的近乎靜摩擦力再向前沖動。如此不斷的循環(huán),便形成了工作臺時走時停地沖動,即為爬行。
二、消除爬行的措施
1.有效地降低摩擦阻力
有效地改善導(dǎo)軌摩擦阻力的變化環(huán)境,在于減小摩擦曲線隨運動速度增加而下降的斜率,也就是減小靜、動摩擦系數(shù)差,其重要措施在于有效地改善環(huán)境。
⑴改善導(dǎo)軌的環(huán)境,保證較為有效的油量及較好的油油性,粘度適宜。對于工作臺載荷大的大型機床應(yīng)采用粘度高耐磨的專業(yè)導(dǎo)軌油。
⑵在單靠油本身難以達到性能要求的情況下,可以通過改善工作面的儲油條件(如在平整的工作面表面刮花);加入添加劑,改善油的性能。例如加入三甲酚磷酸脂、硫化鯨魚油、M0S2油劑等,或者在導(dǎo)軌上涂一層固體M0S2劑。
⑶對大型和高精度機床采用液體靜壓導(dǎo)軌。液體靜壓導(dǎo)軌就是在導(dǎo)軌面上開出一定面積的油腔,讓壓力油通過節(jié)流器進入油腔,在兩導(dǎo)軌面之間保持一定厚度的油膜,形成完全液體摩擦。這種靜壓導(dǎo)軌摩擦系數(shù)較小,無論滑動速度多么低,工作臺均能平穩(wěn)移動無爬行。但靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,應(yīng)用受到限制。
⑷在導(dǎo)軌上粘貼一層TSF導(dǎo)軌軟帶(TSF導(dǎo)軌軟帶是一種以聚四氟乙烯為基的高分子復(fù)合材料,具有優(yōu)異的摩擦特性,摩擦系數(shù)很低,約為鑄鐵滑動導(dǎo)軌的1/10)。在當(dāng)機床導(dǎo)軌磨損較重,修復(fù)困難時采用TSF導(dǎo)軌軟帶是一種非常省事的辦法。
2.提高傳動系統(tǒng)剛性
⑴提高傳動零件的加工精度;零部件的裝配進度,盡量減小裝配間隙。裝配合理,如零件的平行、垂直關(guān)系,軸的同心,螺紋連接的松緊程度等。
⑵在機械傳動中,除盡量減少動力傳遞層次,對傳動類零件從材料和工藝上提高其剛性。
⑶對液壓機床主要是防止液壓系統(tǒng)的空氣侵入。增強液壓元件及接合處的密封程度。在快速往復(fù)移動的狀態(tài)下,合理有效的可開啟排氣閥將空氣排出。
三、其它爬行實例消除的措施
1.導(dǎo)軌表面拉傷或液壓油缸內(nèi)銹蝕拉毛
有些機床由于防護裝置密封不良,濾油器損壞,機械雜質(zhì)和金屬切削末進入導(dǎo)軌摩擦面或液壓油中,從而導(dǎo)致導(dǎo)軌表面拉傷或油缸內(nèi)表面銹蝕拉氣,使其表面粗糙,摩擦阻力增大,工作臺不能確保正常運行而導(dǎo)致爬行。
消除方法:①采用耐磨涂層修補拉傷表面,精心修刮導(dǎo)軌,使其平直度和表面粗糙度恢復(fù)正常,選用油性好,粘度適當(dāng)?shù)膶?dǎo)軌油。②修刮油缸內(nèi)銹蝕拉毛處,如果拉毛程度較嚴重時,可上銼床按間隙配合塞,選用油質(zhì)好的液壓油。
2.機床導(dǎo)軌面缺油,或用油不當(dāng)或油已經(jīng)氧化變質(zhì),從而使機床產(chǎn)生爬行
消除方法:①機床導(dǎo)軌面必須有充足的油而產(chǎn)生油膜,減小摩擦阻力。②保證油質(zhì),因為油在溫度升高的條件下,生成氧化膠質(zhì),產(chǎn)生酸性腐蝕,使表面發(fā)澀。所以對機床回油進行冷卻降溫,定期換油,檢測酸性基礎(chǔ)上,防止油的氧化膠質(zhì)形成。
3.高速轉(zhuǎn)動件處于動平衡,其不平衡點產(chǎn)生離心力而出現(xiàn)機械振動波,波及導(dǎo)軌產(chǎn)生爬行
消除方法:對電機和其它高速部件進行動平衡處理,例如在其底座安裝彈性支承板,添置可調(diào)千斤頂作支承以抵消高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力,除低自激振動,或墊橡膠、羊毛氈等防振材料,以減少機械振動時對導(dǎo)軌的影響。
機床爬行現(xiàn)象作為一種較為常見的機床故障,引發(fā)的原因是多方面的,主要是機械、液壓、、電器等幾個方面,在這里不能逐一闡述。在實際維修中,須針對具體情況進行分析,從分析中找到問題的癥結(jié),以找到解決問題的最佳措施。
[關(guān)鍵詞]鍋爐故障故障預(yù)測
一、鍋爐故障的可預(yù)測性
鍋爐是由汽水、燃燒及煙風(fēng)等子系統(tǒng)組成的復(fù)雜多層次系統(tǒng)，而每個子系統(tǒng)又可以劃分為若干次級子系統(tǒng)和部件，各層次子系統(tǒng)是相互關(guān)聯(lián)的，只要某一個子系統(tǒng)出現(xiàn)異常或失效，就可能會使其它子系統(tǒng)產(chǎn)生功能異常或失效，甚至使整個機組處于故障狀態(tài)，并且從原發(fā)性故障到系統(tǒng)級故障的發(fā)生、發(fā)展是一個量變到質(zhì)變的過程。故鍋爐故障具有層次性、相關(guān)性、延時性的特點。
鍋爐故障一般具有一定的時延性，即從原發(fā)性故障到系統(tǒng)故障的發(fā)生、發(fā)展與形成，是一個漸變過程。以其高溫過熱器壁溫為例，其某一時刻的壁溫值，與其在過去時刻的壁溫值有一定的關(guān)系，使其壁溫序列間有一定的關(guān)聯(lián)性(確定性)，這種關(guān)聯(lián)性是鍋爐故障預(yù)測的基礎(chǔ)。另外，由于影響高溫過熱器壁溫的因素很多，如負荷、煙氣溫度、主蒸汽溫度等，它們之間相互關(guān)聯(lián)，且在鍋爐運行中還受一些不確定因素的影響，使其故障預(yù)測具有一定的隨機性，這種隨機性使壁溫序列間的關(guān)聯(lián)性減弱，這就決定了高溫過熱器壁溫值小能準確地預(yù)測，而只能從統(tǒng)計意義上做出最佳預(yù)測，使預(yù)測誤差滿足一定的精度要求。故障預(yù)測是故障診斷的一部分，故障診斷的最終目的就是為了指導(dǎo)運行和維修，因此，進行鍋爐故障預(yù)測，對提高鍋爐現(xiàn)代化運行水平和機組可用率具有重要意義。
二、鍋爐故障預(yù)測相關(guān)知識
人工智能故障診斷與預(yù)測技術(shù)是隨著現(xiàn)代化技術(shù)、經(jīng)濟高速發(fā)展而出現(xiàn)的一門新型技術(shù)，它能鑒別設(shè)備的狀態(tài)是否正常，發(fā)現(xiàn)和確定故障的部位和性質(zhì)并提出相應(yīng)的對策，以提高設(shè)備運行的可靠性，延長其使用壽命，降低設(shè)備全壽命周期費用。且采用故障預(yù)測技術(shù)可以實現(xiàn)對故障的早期發(fā)現(xiàn)并預(yù)測其未來的發(fā)展趨勢，便于對火電機組及時調(diào)整以避免惡性事故的發(fā)生，使機組能安全可靠的運行，同時提高機組的經(jīng)濟性。
根據(jù)預(yù)測期限長短的不同可將故障預(yù)測分為：長期預(yù)測，為了制定鍋爐機組的長遠維修計劃和維修決策而進行的預(yù)測。時間一般為一個月以上。預(yù)測精度要求低；中期預(yù)測，對鍋爐機組在未來比較長的時間內(nèi)的狀態(tài)進行預(yù)測，為機組的中期維修計劃和維修決策服務(wù)。時間一般為一周左右。預(yù)測精度要求較低；短期預(yù)測，對鍋爐機組的近期發(fā)展情況進行預(yù)測。時間為一大左右。對預(yù)測精度要求高。對于中、長期預(yù)測，由于精度要求不高，可考慮采取簡單的預(yù)測模型，建立單變量時間序列模型進行預(yù)測。而對于短期預(yù)測，由于對精度要求較高，同時也由于各相關(guān)因素對當(dāng)時的狀態(tài)值影響較大，因此在進行短期預(yù)測時，除了要考慮時間序列本身外，還應(yīng)適當(dāng)將其他相關(guān)因素考慮進去，這就需要建立多變量時間序列模型進行預(yù)測，以滿足短期預(yù)測對精度的要求。
三、常用的鍋爐故障預(yù)測方法
近年來不少研究者采用線性回歸分析法、時間序列分析法、灰色模型預(yù)測法、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法進行鍋爐設(shè)備故障診斷研究，以探索快速有效的故障診斷與預(yù)測方法。常用的預(yù)測方法有：
（一）線性回歸分析法
回歸分析是尋找?guī)讉€不完全確定的變量間的數(shù)學(xué)關(guān)系式之間進行統(tǒng)計推斷的一種方法。在這種關(guān)系式中最簡單的是線性回歸分析。
(二)時間序列分析法
時間序列是指按時間順序排列的一組數(shù)據(jù):時間序列分析法是指采用參數(shù)模。型對所觀測到的有序的隨機數(shù)據(jù)進行分析與處理的一種數(shù)據(jù)處理方法。時間序列。分析法主要參數(shù)模型有以下四種:①曲線擬合②指數(shù)平滑③季節(jié)模型④線性隨機模型。時間序列分析法主要適用于進行單因素預(yù)測，而對鍋爐故障預(yù)測這種既有確定性趨勢，又有一定的隨機性的多因素預(yù)測時，需要進行確定性趨勢的分離，計算比較復(fù)雜，同時還需對分離殘差的零均值及平穩(wěn)性進行假定，且其預(yù)測的精度不高。
(三)灰色模型預(yù)測法
灰色模型預(yù)測法是按灰色系統(tǒng)理論建立預(yù)測模型，它是根據(jù)系統(tǒng)的普遍發(fā)展。規(guī)律，建立一般性的灰色微分方程，然后通過對數(shù)據(jù)序列的擬合，求得微分方程的系數(shù)，從而獲得灰色預(yù)測模型方程。應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論作故障預(yù)測主要有兩種方法，一是基于灰色系統(tǒng)動態(tài)方程GM(或DM)的灰色預(yù)測模型，二是基于殘差信息數(shù)據(jù)列的殘差辨識預(yù)測模型。其中,GM(1,1)預(yù)測模型即1階1個變量的微分方程描述的灰色模型比較常用。灰色預(yù)測的解從數(shù)學(xué)的角度看，相當(dāng)于冪級數(shù)的疊加，它包含了一般線性回歸和冪級數(shù)回歸的內(nèi)容，故灰色預(yù)測模型優(yōu)于一般的線性回歸或指數(shù)曲線擬合，也好于確定性時間序列分析法。灰色預(yù)測模型不要很多的原始數(shù)據(jù)，短數(shù)據(jù)GM(1,1)模型有較高的預(yù)測精度，并具有計算簡單速度快的優(yōu)點。
（四）專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)能成功地解決某些專門領(lǐng)域的問題，也有很多優(yōu)點，但經(jīng)過多年的實踐表明，它離專家的水平總是相差一段距離，有時在某些問題上還不如一個初學(xué)者。分析其原因，主要有以下幾方面:知識獲取的“瓶頸”問題；模擬專家思維過程的單一推理機制的局限性；系統(tǒng)缺乏自學(xué)習(xí)能力。
(五)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷存在很多問題，它不能很好的利用領(lǐng)域?qū)＜曳e累的經(jīng)驗知識，只利用一些明確的故障診斷實例，而且需要一定數(shù)量的樣本學(xué)習(xí)，通過訓(xùn)練最后得到的是一些闌值矩陣和權(quán)值矩陣，而不是像專家經(jīng)驗知識那樣的邏輯推理產(chǎn)生式，所以缺乏對診斷結(jié)果的解釋能力。目前應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行故障預(yù)測的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練收斂速度慢，因此無法應(yīng)用于實時診斷，只能處理歷史記錄數(shù)據(jù)。
（六）專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合
專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的相結(jié)合的方法是目前研究的熱點。由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)，它可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模并行分布處理和知識獲取自動化等特點，解決專家系統(tǒng)存在的知識獲取的“瓶頸”、推理能力弱、容錯能力差、處理大型問題較為困難等問題，實現(xiàn)并行聯(lián)想和自適應(yīng)推理，提高系統(tǒng)的智能水平，使系統(tǒng)具有實時處理能力和較高的穩(wěn)定性。同傳統(tǒng)的專家系統(tǒng)相比，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)具有以下幾種優(yōu)點:具有統(tǒng)一的內(nèi)部知識表示形式，任何知識規(guī)則都可通過對范例的學(xué)習(xí)存儲于同一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各連接權(quán)中，便于知識庫的組織和管理，通用性強;知識容量大，可把大量知識存儲于一個相對小得多的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中；便于知識的自動獲取，能夠自適應(yīng)環(huán)境的變化；推理過程為并行的數(shù)值計算過程，避免了推理速度慢效率低等問題;推理速度快；具有聯(lián)想、記憶、類比等形象思維能力，可工作于所學(xué)習(xí)過的知識以外的范圍；實現(xiàn)了知識表示、存儲和推理三者融為一體，即都由一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。
參考文獻：
[1]蔣宗禮，《人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)論》高等教育出版社，2001。
（1）先動口再動手：對于有故障的電氣設(shè)備，不應(yīng)急于動手，應(yīng)先詢問產(chǎn)生故障的前后經(jīng)過及故障現(xiàn)象。對于生疏的設(shè)備，還應(yīng)先熟悉電路原理和結(jié)構(gòu)特點，遵守相應(yīng)規(guī)則。拆卸前要充分熟悉每個電氣部件的功能、位置、連接方式以及與周圍其他器件的關(guān)系，在沒有組裝圖的情況下，應(yīng)一邊拆卸，一邊畫草圖，并記上標記。
（2）先外部后內(nèi)部:應(yīng)先檢查設(shè)備有無明顯裂痕、缺損，了解其維修史、使用年限等，然后再對機內(nèi)進行檢查。拆前應(yīng)排除周邊的故障因素，確定為機內(nèi)故障后才能拆卸，否則，盲目拆卸，可能將設(shè)備越修越壞。
（3）機械后電氣:只有在確定機械零件無故障后，再進行電氣方面的檢查。檢查電路故障時，應(yīng)利用檢測儀器尋找故障部位，確認無接觸不良故障后，再有針對性地查看線路與機械的運作關(guān)系，以免誤判。
（4）先靜態(tài)后動態(tài):在設(shè)備未通電時，判斷電氣設(shè)備按鈕、接觸器、熱繼電器以及保險絲的好壞，從而判定故障的所在。通電試驗，聽其聲、測參數(shù)、判斷故障，最后進行維修。如在電動機缺相時，若測量三相電壓值無法著判別時，就應(yīng)該聽其聲，單獨測每相對地電壓，方可判斷哪一相缺損。
（5）先清潔后維修:對污染較重的電氣設(shè)備，先對其按鈕、接線點、接觸點進行清潔，檢查外部控制鍵是否失靈。許多故障都是由臟污及導(dǎo)電塵塊引起的。
（6）先電源后設(shè)備:電源部分的故障率在整個故障設(shè)備中占的比例很高，所以先檢修電源往往可以事半功倍。
（7）先普遍后特殊:因裝配配件質(zhì)量或其他設(shè)備故障而引起的故障，一般占常見故障的50%左右。電氣設(shè)備的特殊故障多為軟故障，要靠經(jīng)驗和儀表來測量和維修。
（8）先后內(nèi)部:先不要急于更換損壞的電氣部件，在確認設(shè)備電路正常時，再考慮更換損壞的電氣部件。
（9）先直流后交流:檢修時，必須先檢查直流回路靜態(tài)工作點，再交流回路動態(tài)工作點。
（10）先故障后調(diào)試:對于調(diào)試和故障并存的電氣設(shè)備，應(yīng)先排除故障，再進行調(diào)試，調(diào)試必須在電氣線路速的前提下進行。
2檢查方法和操作實踐
（1）直觀法直觀法是根據(jù)電器故障的外部表現(xiàn)，通過看、聞、聽等手段，檢查、判斷故障的方法：①檢查步驟：調(diào)查情況：向操作者和故障在場人員詢問情況，包括故障外部表現(xiàn)、大致部位、發(fā)生故障時環(huán)境情況。如有無異常氣體、明火、熱源是否靠近電器、有無腐蝕性氣體侵入、有無漏水，是否有人修理過，修理的內(nèi)容等等。初步檢查：根據(jù)調(diào)查的情況，看有關(guān)電器外部有無損壞、連線有無斷路、松動，絕緣有無燒焦，螺旋熔斷器的熔斷指示器是否跳出，電器有無進水、油垢，開關(guān)位置是否正確等。試車，通過初步檢查，確認有會使故障進一步擴大和造成人身、設(shè)備事故后，可進一步試車檢查，試車中要注意有無嚴重跳火、異常氣味、異常聲音等現(xiàn)象，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即停車，切斷電源。注意檢查電器的溫升及電器的動作程序是否符合電氣設(shè)備原理圖的要求，從而發(fā)現(xiàn)故障部位。②檢查方法：觀察火花，電器的觸點在閉合、分斷電路或?qū)Ь€線頭松動時會產(chǎn)生火花，因此可以根據(jù)火花的有無、大小等現(xiàn)象來檢查電器故障。例如，正常緊固的導(dǎo)線與螺釘間發(fā)現(xiàn)有火花時，說明線頭松動或接觸不良。電器的觸點在閉合、分斷電路時跳火說明電路通，不跳火說明電路不通。控制電動機的接觸器主觸點兩相有火花、一相無火花時，表明無火花的一相觸點接觸不良或這一相電路斷路；三相中兩相的火花比正常大，別一相比正常小，可初步判斷為電動機相間短路或接地；三相火花都比正常大，可能是電動機過載或機械部分卡住。在輔助電路中，接觸器線圈電路通電后，銜鐵不吸合，要分清是電路斷路還是接觸器機械部分卡住造成的。可按一下啟動按鈕，如按鈕常開觸點閉合位置斷開時有輕微的火花，說明電路通路，故障在接觸器的機械部分；如觸點間無火花，說明電路是斷路。動作程序：電器的動作程序應(yīng)符合電氣說明書和圖紙的要求。如某一電路上的電器動作過早、過晚或不動作，說明該電路或電器有故障。另外，還可以根據(jù)電器發(fā)出的聲音、溫度、壓力、氣味等分析判斷故障。運用直觀法，不但可以確定簡單的故障，還可以把較復(fù)雜的故障縮小到較小的范圍。
（2）測量電壓法測量電壓法是根據(jù)電器的供電方式，測量各點的電壓值與電流值并與正常值比較。具體可分為分階測量法、分段測量法和點測法。
（3）測電阻法可分為分階測量法和分段測量法。這兩種方法適用于開關(guān)、電器分布距離較大的電氣設(shè)備。
（4）對比、置換元件、逐步開路（或接入）法。①對比法：把檢測數(shù)據(jù)與圖紙資料及平時記錄的正常參數(shù)相比較來判斷故障。對無資料又無平時記錄的電器，可與同型號的完好電器相比較。電路中的電器元件屬于同樣控制性質(zhì)或多個元件共同控制同一設(shè)備時，可以利用其他相似的或同一電源的元件動作情況來判斷故障。②置轉(zhuǎn)換元件法：某些電路的故障原因不易確定或檢查時間過長時，但是為了保證電氣設(shè)備的利用率，可轉(zhuǎn)換同一相性能良好的元器件實驗，以證實故障是否由此電器引起。運用轉(zhuǎn)換元件法檢查時應(yīng)注意，當(dāng)把原電器拆下后，要認真檢查是否已經(jīng)損壞，只有肯定是由于該電器本身因素造成損壞時，才能換上新電器，以免新?lián)Q元件再次損壞。③逐步開路（或接入）法：多支路并聯(lián)且控制較復(fù)雜的電路短路或接地時，一般有明顯的外部表現(xiàn)，如冒煙、有火花等。電動機內(nèi)部或帶有護罩的電路短路、接地時，除熔斷器熔斷外，不易發(fā)現(xiàn)其他外部現(xiàn)象。這種情況可采用逐步開路（或接入）法檢查。逐步開路法：遇到難以檢查的短路或接地故障，可重新更換熔體，把多支路交聯(lián)電路，一路一路逐步或重點地從電路中斷開，然后通電試驗，若熔斷器一再熔斷，故障就在剛剛斷開的這條電路上。然后再將這條支路分成幾段，逐段地接入電路。當(dāng)接入某段電路時熔斷器又熔斷，故障就在這段電路及某電器元件上。這種方法簡單，但容易把損壞不嚴重的電器元件徹底燒毀。逐步接入法：電路出現(xiàn)短路或接地故障時，換上新熔斷器逐步或重點地將各支路一條一條的接入電源，重新試驗。當(dāng)接到某段時熔斷器又熔斷，故障就在剛剛接入的這條電路及其所包含的電器元件上。
（5）強迫閉合法在排隊電器故障時，經(jīng)過直觀檢查后沒有找到故障點而手下也沒有適當(dāng)?shù)膬x表進行測量，可用一絕緣棒將有關(guān)繼電器、接觸器、電磁鐵等用外力強行按下，使其常開觸點閉合，然后觀察電器部分或機械部分出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，如電動機從不轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)動，設(shè)備相應(yīng)的部分從不動到正常運行等。
（6）短接法設(shè)備電路或電器的故障大致歸納為短路、過載、斷路、接地、接線錯誤、電器的電磁及機械部分故障等六類。諸類故障中出現(xiàn)較多的為斷路故障。它包括導(dǎo)線斷路、虛連、松動、觸點接觸不良、虛焊、假焊、熔斷器熔斷等。對這類故障除用電阻法、電壓法檢查外，還有一種更為簡單可靠的方法，就是短接法。方法是用一根良好絕緣的導(dǎo)線，將所懷疑的斷路部位短路接起來，如短接到某處，電路工作恢復(fù)正常，說明該處斷路。具體操作可分為局部短接法和長短接法。以上幾種檢查方法，要活學(xué)活用，遵守安全操作規(guī)章。對于連續(xù)燒壞的元器件應(yīng)查明原因后再進行更換；電壓測量時應(yīng)考慮到導(dǎo)線的壓降；不違反設(shè)備電器控制的原則，試車時手不得離開電源開關(guān)，并且保險應(yīng)使用等量或略小于額定電流；注意測量儀器的擋位的選擇。
關(guān)鍵詞：故障分量，差動保護，變壓器保護，閘間短路，高阻接地故障
0引言
比率差動保護因能可靠檢出區(qū)內(nèi)故障，很好的躲避穿越性電流被廣泛的應(yīng)用于電力系統(tǒng)保護中，在變壓器的保護中的應(yīng)用更是由來已久。但由于受到負荷電流的干擾，制動電流不能很好的反映故障電流的大小，被負荷電流所淹沒，使得對輕微故障的檢測靈敏度過低。故障分量的比率差動保護，由于減去了負荷分量的影響，對輕微故障的檢測具有很高的的靈敏度，大型變壓器容量很大，滿負荷運行時，低壓側(cè)的等效電阻非常小，往往只有1歐左右(如容量為150MVA，低壓側(cè)為10KV，0.6667歐)，傳統(tǒng)比率差動保護對低壓側(cè)高阻接地故障的靈敏的不夠，故障分量的比率差動保護卻能很好地檢出故障，因而因該在大型變壓器保護中得到了廣泛的應(yīng)用。
變壓器在額定負荷運行的時候，發(fā)生輕微匝間短路故障時（2%匝短路），傳統(tǒng)的比率差動保護往往沒有足夠的靈敏度檢出故障。雖然差流大于了啟動電流門檻值，由于制動電流加上了變壓器的一倍負荷電流，要檢出此類故障，比率制動系數(shù)（K值）將整得很低，會減弱比率差動保護抗CT飽和的能力，區(qū)外故障時很容易誤動作，因此，實際的做法往往是降低保護的靈敏度，等待匝間故障進一步發(fā)展，差流、制動電流進入動作區(qū)內(nèi)，保護再出口跳閘，這對變壓器必將造成嚴重的損害。傳統(tǒng)的比率差動抗CT飽和的能力是很弱的，必須增加額外的補充判據(jù)，防止保護誤動。
對于故障分量的比率差動，制動電流去掉了負荷電流的干擾，k值（1.7）可以整定的很高，變壓器在額定負荷運行的時候，發(fā)生輕微匝間短路故障時，保護具有足夠的靈敏度檢出故障，同時對低壓側(cè)區(qū)內(nèi)高阻接地故障的檢測靈敏度也提高了很多,由于k值很大,具有足夠的抗CT飽和的能力。
本文對故障分量的比率差動的設(shè)計思想和特性曲線的參數(shù)的選擇作相應(yīng)的理論分析，同時建模驗證算法的正確性。
1故障分量的比率差動算法的建立
1．1基本算法
故障分量的比率差動算法為傳統(tǒng)的差動保護中的差動電流和制動電流分別減去正常時候的負荷電流而得到。以兩圈變壓器的縱連差動為例，以流入變壓器為正方向，如式（1）：
(1)
其中，,
--變壓器高、低壓側(cè)的故障分量電
--為變壓器正常運行時勵磁電流
—分別為變壓器高壓側(cè)低壓側(cè)電流和正常時的穿越性負荷電流
K—為比率差動的比率制動系數(shù)
從上式中可以看出：
，（2）
故障分量的比率差動電流和傳統(tǒng)的比率差動電流相差一倍正常時磁電流，只是制動電流增加了兩倍穿越性的負荷電流（略去勵磁電流不計）。
1．2故障分量的提取
故障分量的比率差動保護性能的好壞，關(guān)鍵在于故障分量的提取。對于不同的保護設(shè)備，故障分量的提取很不相同，考慮到針對變壓器這一電力系統(tǒng)中的特殊元件，對故障分量的提取提出了一些具體的要求。首先，應(yīng)該準確減去負荷電流。其次，在轉(zhuǎn)換性故障和故障重疊的時候不受第一次故障的影響，在第一次故障達到穩(wěn)態(tài)的時侯，第二次故障到來的時候，能快速檢測出故障來。
但在具體實現(xiàn)的時候會遇到如下困難：
在故障的發(fā)展過程中,故障前負荷電壓（電流）在不斷的變化,以第一次故障前的電壓（電流）為基準,會帶來誤差.但故障前電壓在不斷的變化只能引起Δi1正序分量的提取,對Δi2,Δi0分量的提取沒有影響,由變壓器保護只是使用電器量進行比較,不涉及參數(shù)的計算,如阻抗,方向等,精度足夠.
由于記錄下故障前的電流量作為負荷量,故障中的量和故障前的電流量作差值提取Δih,Δil.但隨著故障時間的延長,存在定時誤差,故障后的電器量和故障前的電器量的相角差越來越大,Δih,Δil誤差也越來越大,使得Δicd值不變(誤差被減掉)Δizd值越來越小,所以計算K值隨著時間偏移越來越大,只能限制故障分量的比率差動保護的開放時間,否則在區(qū)外故障時由于隨時間積累的相角差會使保護誤動,但開放時僅太短又會使得在發(fā)展性故障中不能檢出第二次故障,開放時間為100ms~150ms.
2故障分量的比率差動動作參數(shù)的選定
2．1啟動電流的確定
由于差動電流和傳統(tǒng)的比率差動相同，大體應(yīng)按傳統(tǒng)比率差動整定，但也有特殊的要求。
Iqd.min=Kk[Ktx*fwc+ΔU/2+Δfph]Ie（3）
Iqd.min—比率差動啟動門檻值
fwc=0.1—考慮一側(cè)電流互感器10%誤差曲線的系數(shù)
Δfph=0.01—軟件相角校正時,由于小CT型號不同引起的偏移
ΔU/2—變壓器的調(diào)壓范圍,取為5%,由于改變了變比,所以平衡系數(shù)相應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?5%K,應(yīng)躲開引起的差流值
Kk—可靠系數(shù)取1.3
假設(shè)由于以上條件，流入裝置的高壓側(cè)的電流為準確的，誤差均來自低壓側(cè)，
高低壓側(cè)電流為（略去勵磁電流）式（4）
（4）
--變壓器高、低壓側(cè)相電流
--穿越性負荷電流
--比率差動啟動電流
（1）傳統(tǒng)比率差動:
當(dāng)產(chǎn)生Iqd.min差流時,一定有Ie+1/2*Iqd.min(Ie為額定電流)制動電流產(chǎn)生，K整定0.4，比率制動曲線過原點，,Ie取5A時，制動電流一定大于拐點電流，落在動作特性曲線的制動區(qū)，保護不會誤動。
（2）故障分量的比率差動:
當(dāng)產(chǎn)生Iqd.min差流時,一定有1/2*Iqd.min制動電流產(chǎn)生，所以計算K值(保護感受到的差流和制動電流的比值)為2.，當(dāng)K值整定為1.7時（以下分析整定原因）,比率制動曲線過原點，制動電流小于拐點電流，保護誤動。
所以,由于以上原因產(chǎn)生的最大差流時,傳統(tǒng)比率差動可以用比率制動曲線躲過，而故障分量的比率差動，則無法區(qū)分由于CT誤差，有載調(diào)壓所產(chǎn)生的差流,和由于低壓側(cè)三相短路，或變壓器空載故障時產(chǎn)生的差流，因為其計算K值均為2。傳統(tǒng)比率差動的Iqd.min應(yīng)按允許的最小差流啟動電流整定，故障分量的比率差動的Iqd.min應(yīng)按允許的最大差流啟動電流整定，但如整定太小，將影響檢測輕微故障的能力，又考慮到故障分量的比率差動減去了勵磁電流的影響，工程實際取0.2~0.5,取0.23。
2．2制動斜率K值的確定.
主要考慮兩種極端的情況,使制動特性曲線過原點。
(1)區(qū)內(nèi)故障
1.變壓器空載時,發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，計算K值最小。
當(dāng)變壓器兩側(cè)帶電源的時,發(fā)生區(qū)內(nèi)故障,高低壓側(cè)同時感受到方向指向變壓器的Δih（高壓側(cè)故障分量）,Δil（低壓側(cè)故障分量）,而變壓器空載,或低壓側(cè)不帶電源時,保護只感受到高壓側(cè)Δih（高壓側(cè)故障分量）,所以（5）式成立計算K值，
（5）
--高、低壓側(cè)同時帶電源時，保護感受到的差流和制動電流
--高壓側(cè)帶電源，低壓側(cè)空載時，保護感受到的差流和制動電流
--計算K值
2.空投和低壓側(cè)三相短路等故障類型(低壓側(cè)不帶電源),計算K值無法區(qū)分,都等于2.0,所以整定K值必小于2.0，空投的時候由于差流由勵磁支路引起,其二次諧波含量很大,能可靠閉鎖,當(dāng)整定K值小于2.0時,低壓側(cè)三相短路時保護能動作,所以故障分量的比率差動保護在低壓側(cè)不帶電源時發(fā)生三相短路故障,靈敏度最低,K值最小。
(2)區(qū)外故障
區(qū)外故障主要考慮由于CT傳變誤差引起的差流造成的保護誤動作，考慮CT傳變誤差,帶入比率差動動作方程，式（6）成立，
（6）
--分別為穿越性高低壓側(cè)的故障分量電流
--分別高低壓側(cè)CT傳變誤差的百分數(shù)
當(dāng)高低壓側(cè)CT傳變誤差，分別為10%和-10%時,差流最大,制動電流最小,保護最容易誤動,所以最嚴重的區(qū)外故障,保護發(fā)生誤動時,比率制動系數(shù)K=0.2。K整定為1.6~1.8，滿足工程需求。
2．3抗CT飽和的考慮
假定低壓側(cè)CT飽和，低壓側(cè)只有fl*Δil的電流流入保護裝置,由于
|Δih+Δil|>K*0.5*|(Δih-Δil)|
則（6）式變?yōu)椋鲄?shù)的含義如（6）式：
（7）
假設(shè)穿越性的故障,,等式左右相等,K為1.7時帶入（7）式，fi=0.081。所以，低壓側(cè)CT飽和時只要有大于8.11%倍的原方電流能傳變倒二次側(cè),為1.7時故障分量的比率差動不會誤動.
3變壓器匝間短路、高阻接地建模和算法仿真
3.1匝間短路模型的建立
由于變壓器內(nèi)部匝間短路故障的內(nèi)部電磁過程非常復(fù)雜，要準確模擬非常困難，但我們可以抓住其主要特征，其精度已能滿足繼電保護的動模的要求。我們關(guān)心的只是變壓器高低壓側(cè)端口電流的變化，對內(nèi)部復(fù)雜電磁過程并不感興趣，根據(jù)黑箱原理，只要我們考察的量，滿足一定的精度要求（我們考察的主要是高、低壓側(cè)電流，短路匝電流），我們認為模型是成功的。
3.1.1短路匝之間的弧光電阻,電感的模擬
單相變壓器的電阻和電感的標壓值為:Rbase=548.2456歐,Lbase=1.7451亨
由于短路匝的匝數(shù)和變壓器線圈繞組匝數(shù)相比,很小,選用第三繞組來模擬變壓器低壓側(cè)的匝間斷路時,第三繞組的漏感和漏阻應(yīng)盡量取的比較小:
漏阻:Rbase*0.001=548.2456*0.001=0.5482歐
漏抗:Lbase*0.001=1.7451*0.001=0.0017亨
弧光電阻,電感:
弧光電阻:0.05歐
弧光電感:0.0001亨
設(shè)定為2%的匝間斷路:
U2(第二繞組電壓)=225.4KV
U3(第三繞組電壓,短路匝模擬電壓)=4.6KV
3.1.2波形分析
圖(1)、（2）為RTDS的實錄波形和EMTP建模產(chǎn)生波形的比較,可以看出模型的正確性.
(1)RTDS的A相電流波形（變壓器不帶負荷空載合閘,A相匝間斷路2%）
figure1．ThecurrentwaveofphaseArecordedfromRTDSequipment（switching-onofanunloadedpowertransformer，2percentoftheturnsshortedat2.5s）
(2)EMTP的A相電流輸出波形（變壓器不帶負荷空載合閘,A相匝間斷路2%）
figure2．ThecurrentwaveofphaseAproducedbyEMTP（switching-onofanunloadedpowertransformer，2percentoftheturnsshortedat2.5s）
圖（1）、（2）變化趨勢來看是一致的
實際變壓器2%匝短路的時侯,IA(A相電流)=1.6Ie.Ik(短路匝電流)=60Ie,而EMTP輸出波形為IA=1.6156Ie,Ik=35Ie，由于算法的輸入為相電流作差值，相電流和短路匝的電流的結(jié)果基本滿足要求。
3．2算法仿真
兩種算法Iqd.min=90A比率制動曲線過原點，折算到一次測的電流。
（3）高壓側(cè)A相電流波形(變壓器滿負荷運行時，在2.5s時發(fā)生低壓側(cè)A相2%的匝間斷路,以下相同)
figure3．Thecurrentwaveofhigh-voltagesideofphaseA（2percentofturnsinthelow-voltagewindingoftransformershortedat2.5swithfullload,thesameasfollows）
（4）低壓側(cè)A相電流波形
figure4．Thecurrentwaveoflow-voltagesideofphaseA
（5）短路匝內(nèi)的電流波形(折算到原方后,原方電流的倍數(shù))
figure5．Thecurrentwaveintheshortedturns（transformedintounitvalue）
以下為調(diào)整K值的大小，兩種算法的動作行為。
（6）K=0.3，比率差動特性（左邊的為故障分量的比率差動，右邊為傳統(tǒng)比率差動，以下相同）
figure6．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic（theoneleftissuperimposeddifferentialcurrentsalgorithm；therightconventionalalgorithm，thesameasfollows）
K=0.3，兩種保護均能可靠動作，但實際運行的時侯，傳統(tǒng)比率差動的制動系數(shù)很難整定的這么低，區(qū)外故障容易誤動，抗CT飽和能力越很弱。
（7）K=0.4，比率差動特性
figure7．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic
K=0.4，傳統(tǒng)比率差動已到了動作區(qū)的邊界，幾乎檢測不出如此輕微的故障，這一點也同我們的動模試驗相吻合。
（8）K=1.7，比率差動特性
figure8．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic
從中可一看出故障分量的比率差動的高靈敏性和可靠性的結(jié)合。即能檢出輕微故障，又有足夠的抗CT飽和能力。
以下為，在2.5s發(fā)生低壓側(cè)A相1%的匝間斷路時，兩種算法的動作行為。
（9）K=0.25，比率差動特性（在2.5s發(fā)生低壓側(cè)A相1%的匝間斷路）
figure9．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic（1percentofturnsshortedinlow-voltagesideofphaseAat2.5s）
傳統(tǒng)比率差動對1%的匝間斷路已失去了靈敏度，故障分量的比率差動同樣能靈敏反映
（10）K=1.7,比率差動特性（在2.5s發(fā)生低壓側(cè)A相1%的匝間斷路）
figure10．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic（1percentofturnsshortedinlow-voltagesideofphaseAat2.5s）
故障分量的比率差動在如此高的k值的情況下同樣能檢出1%的輕微故障
以下為低壓側(cè)區(qū)內(nèi)AB相跨接20歐電阻在2.5s時短路故障，負荷側(cè)為純電阻負荷1.9206歐.時，兩種算法的動作行為的仿真
（11）變壓器端口的波形，左邊為高壓側(cè)A，B，C相電流，右邊為低壓側(cè)A，B，C三相電流。(AB相跨接20歐電阻在2.5s時短路故障)
figure11．Thecurrentwaveoftransformerterminals，theleftarethecurrentsofhigh-voltagesideofphaseofA，B，Crespectively，therightlow-voltageside。（thefaultof20ohmresistancecrossphaseAandBat2.5s）
從圖(11)可以看出相電流幾乎沒有突變，對算法的考驗更加嚴酷。
（12）K=1.7，比率差動特性（AB相跨接20歐電阻在2.5s時短路故障)
figure12．K=0.3，thepercentagedifferentialcharacteristic（thefaultof20ohmresistancecrossphaseAandBat2.5s）
對高阻接地故障分量的比率差動，相比傳統(tǒng)比率差動也有不可比擬的優(yōu)勢。
4結(jié)論
本文對故障分量的比率差動保護相對于傳統(tǒng)的在檢測變壓器匝間短路和低壓側(cè)高阻接地短路的靈敏方面作了分析。對故障分量的比率差動的動作特性參數(shù)作了分析計算，并對抗CT飽和的能力方面作了一些分析。在這基礎(chǔ)上，提出了算法的實現(xiàn)，用EMTP建立了匝間短路和高阻接地的仿真模型，對兩種算法的動作行為進行了仿真，驗證了所選的制動系數(shù)K，和對故障分量的比率差動保護優(yōu)越性的分析。
ResearchontheDetectionofturn-to-turnandHigh-Impedance-GroundedFaultofTransformerBasedonSuperimposedDifferentialCurrents
Abstract:Themethodofrealizingthetransformerprotectionbasedonsuperimposeddifferentialcurrentshasbeenpresentedandanalyzed.Thecompareofsensitivitydetectingturn-to-turnandhigh-impedancegroundfaultsbetweentraditionaldifferentialrelayanddifferentialrelaybasedonsuperimposeddifferentialcurrentshasbeenmade.Thesensitivityofoperationhasbeencomparedalso.Thedynamicmodelofturn-to-turnandhigh-impedance-groundedfaultoftransformerhasbeenestablished.Basedonthisdynamicmodeloftransformer,manysimulationworkshavebeenmadewiththisalgorithmandprovedsufficientlythegreateradvantagethanthetraditionalalgorithm.
Keywords:superimposeddifferentialcurrents;differentialprotection;transformerprotection;windsshortcircuit;high-impedance-groundedfault
參考文獻
1B.Groar，D.Dolinar，Integrateddigitalpowertransformerprotection，IEEProc-Gener，T.ransm,Distrib,Vol,141,No.4，July1994
論文摘要：生化分析是臨床診斷常用的重要手段之一。可幫助診斷疾病，對器官功能作出評價，并可鑒別并發(fā)因子及決定以后治療的基準等。自動生化分析儀不僅提高了工作效率，而且也穩(wěn)定了檢驗質(zhì)量，減少了主觀誤差。
生化分析是臨床診斷常用的重要手段之一。通過對血液和其他體液生化分析測定的數(shù)據(jù)，再結(jié)合其他臨床資料進行綜合分析，可幫助診斷疾病，對器官功能作出評價，并可鑒別并發(fā)因子及決定以后治療的基準等等。自動生化分析儀就是把生化分析中的取樣、加試劑、去干擾物、混合、保溫反應(yīng)，P檢測、結(jié)果計算和顯示，以及清洗等步聚自動化的儀器，它不僅提高了工作效率，而且也穩(wěn)定了檢驗質(zhì)量，減少了主觀誤差，通常可分為以下幾類：按反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)分為連續(xù)流動式、分離式和離心式三類；按同時可測項目分為單通道和多通道兩類，單通道每次只能檢驗一個項，但項目可更換，多通道每次可測多個項目；按儀器復(fù)雜的程度及功能分類小型，中型和大型三類；按測定程度可變與否，分為程序固定式和程序可變式分析儀兩類。
臨床化學(xué)分析基本包括以下步驟：標本定量吸取和轉(zhuǎn)移，通過沉淀、過濾、離心、層析或透析技術(shù)分離并去除大分子干擾物試劑的定量吸取及同標本混合，在一定溫度下反應(yīng)顯色，通過光學(xué)或各種電極技術(shù)進行測量、數(shù)據(jù)處理、顯示、打印報告結(jié)果，以及測定后的反應(yīng)容器，管道系統(tǒng)的清洗等。
根據(jù)儀器計算機功能的不同，自動生化分析儀一般分為全自動和半自動兩種，本文對幾種常見半自動生化分析儀故障進行探討。
一、開機機器長鳴報警
在機器設(shè)置中，若設(shè)置是外置打印機打印，則必須先開打印機，后開主機，使主機自檢時能檢測到打印機，不然機器就會報警；紅外自動感應(yīng)器窗口上有污物或感應(yīng)器靈敏度不夠或失靈，清洗器應(yīng)器窗口，排除錯誤進樣信號，如感應(yīng)器失靈，則更換紅外自動感應(yīng)器，無備用件時，可用Val+F1鍵代替。
二、開機調(diào)零顯示“measurementproblem”
BASIC用蒸餾水調(diào)零，顯示上述信息表示測定有故障，通常的原因是：
1、蒸餾水不干凈。
2、流動比色池內(nèi)有氣泡，檢查管道是否有破損或比色池是否有泄漏。
3、流動比色池內(nèi)太臟，用5%的次氯酸鈉或雙縮脲浸泡半小時后沖洗；流動比色池外灰塵太多，用鏡頭紙擦拭。
4、石英鹵素?zé)舻碾娫词菑碾娫撮_關(guān)取出來的，電源開關(guān)有三組接頭，一線給主機供電，一線為電源地，還有一組給燈供電，測試該組接頭并沒有導(dǎo)通，拆下檢查，發(fā)現(xiàn)是該組接頭的彈簧及電源開關(guān)，故障排除。
5、拆下濾光片，用鑷子除去粘膠，取出凸透鏡，安裝在機器上，重新調(diào)零，故障排除。
6、即使做了上述工作，調(diào)零仍然通不過。拆下比色池加熱器底座，打開硅光二極管檢測系統(tǒng)部分的蓋子，進行光路調(diào)節(jié)，把室內(nèi)燈光關(guān)閉，用一張白色紙片放在硅光二極管的前部，左右移動比色池加熱器底座，同時調(diào)節(jié)比色池下面的高度調(diào)節(jié)螺釘，進行調(diào)零操作。當(dāng)燈亮?xí)r，觀察光分出來的光線是否和硅光二極管的位置吻合，反復(fù)調(diào)整，直到調(diào)零通過為止。上好比色池加熱器底座的螺釘，重新開機調(diào)零，仍然出現(xiàn)上述故障，仔細觀察，發(fā)現(xiàn)比色池加熱器底座的底部有熱溶膠，當(dāng)把底座的螺釘上好后，改變了已調(diào)整好的光路，故而再次出現(xiàn)上述故障，在相應(yīng)位置滴上熱溶膠，重新安裝進行調(diào)零，故障消失。
三、按動吸樣開關(guān)后不吸樣
首先聽泵是否在動作，如泵不動作，檢查吸樣開關(guān)是否有信號產(chǎn)生，調(diào)整吸樣開關(guān)中頂珠的位置，檢查泵的內(nèi)阻是否正常；其次檢查泵管理否有泄漏或老化，從而更換泵管；如上述部分正常，打開機器頂蓋，拆下流動比色池，發(fā)現(xiàn)流動比色池有漏液現(xiàn)象，用耐酸堿，無色的粘合劑進行粘接，等粘合劑凝固后，重新安裝好流動比色池，故障消失。
四、機器測定結(jié)果不正確
首先用以下推薦的清洗劑進行流動比色池和管道的清洗：
1、0.1N的NaOH（KOH）溶液，加入少量表面活性劑。
2、有分解蛋白作用的酶溶液。
3、生化試劑中本身具有去蛋白作用的試劑，總蛋白試劑（雙縮脲），肌肝試劑中的堿性組份。
然后進行標準管的測試，如果結(jié)果仍不正確，開機檢查Peltier電子溫度控制器中的加熱塊是否有電壓，電壓是否正常，電源線是否連接完好，通過控制流過Peltiier電子元件的電流的方向來產(chǎn)生加熱和冷卻兩種不同的狀態(tài)，電流正向時為加熱，反向時為冷卻，如加熱塊損壞則更換加熱塊，更換時注意它的方向性，保證正壓時加熱塊處于加熱狀態(tài)，否則有可能燒毀加熱塊；還有可能就是燈泡老化，需要更換燈泡，燈泡更后需進行位置調(diào)整。具體調(diào)整方法參照機器的說明書，檢查流動比色池底部的熱敏電阻，熱敏電阻性能降低或損壞也可能造成溫度控制的不正常，從而影響測試結(jié)果的正確性。
