远程在线故障诊断技术

远程在线故障诊断技术（通用11篇）

远程在线故障诊断技术 篇1

1 系统总体结构分析

本设备系统结合盾构机工作环境及自身特点, 以实现在线监测盾构, 远程诊断盾构关键部件故障为目的, 设计结构主要满足以下要件: (1) 信息自动处理整合功能。传感器进行设备状态信号采集并将其传输至系统, 系统接收到信号之后传输至硬件驱动接口, 经由初步处理及转换之后将信息传送至机载控制系统予以信息存储处理。 (2) 人机交互。系统将储存完毕的信息以图表形式显示于机载监控中心银屏, 以为工作人员提供参考。而工作人员可通过输入命令来查询盾构机目前运行状态参数, 了解其故障产生原因。 (3) 信息及时更新。机载监控系统可经由有线光纤同步更新其系统数据库, 以了解所有盾构机实时运行状态。 (4) 诊断报警。系统可通过对盾构机实时运行状态予以分析, 以排除隐患因素。发现故障隐患后及时报警通知工作人员。 (5) 检索查询。专家智能系统中涵盖大量盾构机故障维修数据和资料, 通过检索即可查询出常规维修办法。

2 在线监测与远程诊断技术构架和实践简析

由上文可知, 在线监测与远程诊断系统总体结构需包含几大功能:数据采集及传输、机载控制、远程通信及远程监控, 基于此, 笔者根据其功能性区别将其分为四大模块, 分别为: (1) 数据采集传输模块:振动信号监测、压力信号监测、流量信号监测及温度信号监测; (2) 机载控制模块:数据计算管理库、数据信息采集库及智能信息库; (3) 远程通信模块:光纤通信、卫生通信及无线电波通信; (4) 远程监控模块:监控、预警及故障诊断。

下文主要以盾构机中的液压系统为例, 分析说明在线监测与远程诊断技术构架和实践过程。液压系统最易出现的问题主要在液压油污染问题和油温这两个方面。

2.1 数据采集、处理及传输

盾构液压油污染主要由泥土或金属颗粒导致, 采用自动颗粒计数检测仪以测量液压油的污染度为最佳方法, 但是自动颗粒计数检测仪价格昂贵, 故而, 本系统应用遮光式液压系统。一部分光线经由悬浮液后被能量吸收, 一部分穿越液体, 余下一部分光线则发生散射。三部分光线的比率分配同悬浮液中固体颗粒浓度存在紧密联系。遮光式液压系统运行遵从Beer—Lambert吸收定律。公式为:

I——光强

I0——入射到悬浮液中且受颗粒散射和吸收影响的平行单色光

L——光线经过的距离

τ——衰减系数

其中, 衰减系数同污染物直径、油液及颗粒污染物分布情况、油液相对折射率、光源波长、工作环境温度及被测油池管壁材料性质存在关联性。

当确定入射光波长及光强之后, 光电转换元件可通过对液压系统运作时的电压信号加以处理而明确油液的污染度。在调定遮光式液压系统之后, 其饱和透光率会随着悬浮液污染度的提升而逐步降低。

2.2 远程监测、监控系统

远程监控系统的主要功能主要包含盾构机工作实况监控、故障预警及诊断、远程诊断等。系统组成框图见下图。

结合监测系统可知, 该系统中心的主要目的在于实时收集并传输远程各盾构机的工作状态数据, 应用专家系统处理并分析数据, 预测其变化趋势, 如存在隐患因素则同样由信息传输中心予以远程报警, 同时进行故障定位, 由此实现远程诊断管理。

经由监控软件程序系统同时还可实现盾构机工作状况数据统计及查询, 同时还可通过对数据进行整体评定而估算出盾构机关键部件的使用寿命, 预测出故障可能出现的时间, 并与该时段发出预警信息。

2.3 智能诊断系统

智能诊断系统其诊断功能的实现在于远程监控系统将实时收集的盾构机工作状况数据传输至诊断中心, 两种系统均具有数据处理功能, 联合便可明确盾构机工作状态。当发现现场工作盾构机关键部件存在安全隐患或故障征兆, 抑或已经发生机械故障, 智能故障诊断中心可建立网络连接, 由远端监控系统设备专家依据数据处理结果进行故障分析和诊断, 并借助网络通信功能调动入网资源, 以实现机械故障的及时诊断和维修。

3 结束语

综上可知, 盾构机在线监测与远程诊断系统设计的关键之处在于机械工作状态数据的采集、处理和传输, 远程监测和监控, 以及智能诊断。总而言之, 该系统以实时对盾构关键部件进行数据采集和监控, 了解设备运行状态, 通过预警故障以降低施工风险, 且可通过智能专家系统检索出相应有效的解决措施, 具推广和研究价值。

摘要：盾构机为一种典型的机电液一体化设备, 系统结构复杂, 加之所面临的施工环境复杂, 故而于使用过程中极易发生故障, 且因其面广点多, 也由此系统故障诊断较为困难。基于此, 本文主要由理论出发, 提出一套可在线监测与远程诊断的盾构故障智能诊断模型, 并详实地介绍了该种结构的具体实现方法, 以供业内人士交流探讨之用。

关键词：盾构机,在线监测,远程诊断

参考文献

[1]李玉宝, 沈志敏, 苏明等.地铁盾构隧道收敛和沉降监测数据处理与分析[J].东南大学学报 (自然科学版) , 2013 (02) .

[2]周奇才, 周杰, 傅天宏等.盾构机故障诊断与远程维护系统设计与研究[J].机电一体化, 2013 (10) .

[3]赵炯, 周杰, 盛凡等.基于OSA-CBM的盾构故障诊断系统数据库设计与实现[J].机电一体化, 2013 (11) .

远程在线故障诊断技术 篇2

单纯按规定的时间间隔对设备进行相当程度解体的维修方法，不可避免地会产生“过剩维修”，不但造成设备有效利用时间的损失和人力、物力、财力的浪费，存在“小病大治，无病也治”的盲目现象，甚至会引发维修故障。缺乏针对性，具有盲目性。

状态维修的特点：以设备健康状况为基础的状态维修应运而生，被引入电力行业，状态维修是当前技术最先进的维修制度，它为设备安全、稳定、长周期、全性能、优质运行提供了可靠的技术和管理保障。真正做到适时而修，最大限度地提高发电设备的利用率，降低维修人、财、物的浪费和检修磨损，提高企业经济效益。

发展趋势：但依当前的整体技术和经济条件，要想把全部设备改为状态维修，对国内大部分的电力企业来说，还有很多困难。因此在大部分电力企业目前仍沿用预防性维修为主体，辅以事后维修、状态维修的检修模式。

2电容型设备绝缘特性参数：介质损耗角正切值

3对电力设备进行局部放电监测，采用高频和特高频监测频段

5、在线监测电力变压器油中溶解气体组分的方法：

气相色谱法的优点是能够对油中溶解的各种气体含量进行定量分析。它的缺点是环节多，操作复杂，技术要求高，试验周期长等。因此这种方法通常用于主要设备的定期检查(例如半年一次)，由熟练的专业人员在试验室里操作。而在两次定期分析的间隔期内，变压器内部状况的变化就不能被检测到。

远程在线故障诊断技术 篇3

【摘要】进入新世纪以来，网络技术在社会生产生活的各个领域得到越来越广泛的应用，也帮助许多领域实现了技术性的突破，如数控机床设备故障诊断检测方面，其与网络技术的结合，有效的实现了远程诊断目标，大大提高数控机床设备故障诊断效率，减少了对生产的影响，本文将针对基于网络的数控机床设备远程故障诊断技术展开分析与探讨。

【关键词】网络；数控机床设备；远程故障诊断技术

在数控机床設备故障诊断中，采用传统诊断技术常常需要到现场进行停工检查，不仅会影响设备生产效率，同时故障信息的资源化转换效率也相对较低，整体诊断与故障排除工作效率较低，而随着网络技术在数控机床设备故障诊断中的应用，远程故障诊断系统得以建立，很大程度上提高了设备故障诊断的质量与效率，并为智能化诊断技术的发展提供更多的可能。

1、基于网络的数控机床设备远程故障诊断技术的应用优势

1.1降低了诊断成本

基于网络技术建立起来的数控机床设备远程故障诊断系统在实际应用中能够有效的减少日常维护及故障分析诊断等工作的开展成本，只需在系统建设之初进行一次性的整体投入，后续维护成本也相对较低，但在故障数据采集、共享、分析服务等方面所能够发挥的作用却是无可限量的，尤其在跨区域远程诊断中，更是极大的减少了聘请专家远赴现场诊断所需要消耗的时间及资金成本，从长远角度来看其对于成本的节约是相当可观的。

1.2实现了效益的提升

远程诊断技术的应用无论是对于数控机床设备的生产企业、销售企业还是设备实际使用方而言，都能够发挥出提升效益的积极作用，对生产企业而言，远程诊断服务的提供能够大大减少设备故障检修维护的成本，并有利于提高设备维修与故障排除的效率，同时对故障信息的及时反馈与整合分析也有助于帮助生产企业对设备进行优化与改进，提高设备性能与质量，从而提升自身的竞争力与效益实现的能力。对于销售企业而言，远程诊断服务可以与销售环节分离开来，通过与生产企业的合作构建专门的远程故障诊断与售后服务中心，有效提高售后服务的专业化水平，也可以通过服务口碑的营造，提升销售企业的外部形象，获得更多的市场空间。对设备使用方而言，由于远程故障诊断技术大大提高了设备诊断与故障排除的效率，有效减少了设备因故障问题对生产活动的影响，提高了设备生产运行的效益，进而实现三方共赢的目标。

1.3促进了故障信息的价值发挥

由于网络技术的运用提高了信息传输的速度与信息资源的共享性，通过网络传输的便捷高效性，可以对设备故障信息进行远程传输和快速整合，构建起数控机床设备故障信息数据库，以数据库为基础增强故障信息数据共享性，在实际故障检查与排除过程中，可以通过与数据库中的信息进行比对，快速分析和判断故障类型，也可实现跨区域合作，使个别机床设备故障信息在更大范围内发挥出利用价值，为其他地区同类故障检修提供有效指导，全面推动数控机床故障检修技术水平的发展。

2、基于网络的数控机床设备远程故障诊断系统的构成及运行

2.1故障数据采集系统

采集系统是远程故障诊断系统中重要终端组成，其主要负责在现场通过各类传感器及检测仪器对设备运行及故障发生时的振动、温度、转速、电流电压等状态信息数据进行采集，并通过相应的传输渠道传输至工作站进行统一整理，各类传感设备的检测精度是影响数据采集质量的关键因素。

2.2现场数据采集工作站

目前较为常用的现场数据采集工作站大都通过单片机平行等速采样的方法实现对数据采集系统传输来的信号采样处理，并利用工控机实现数据信息的综合分析、判断及异常数据报警。在未发现异常情况时，工作站会定时进行所采集数据的保存与发送，而当发现异常数据时，工作站将会自动改变工作方式，对警报发出前后相应时段的数据进行保存，并重点发送和突出异常部位的相应数据值，以便于技术人员检查与分析，并判断停工检查的必要性。要实现对不同信号的准确辨别与正确反应，需要信号获取模块与信号处理模块有效协调作用，以实现有效的动态监测，保证相关处理操作的科学开展。

2.3检测诊断服务器

该服务器是一个智能诊断决策系统。现场数据采集工作站传来的信息，进服务器处理后，针对异常信息，在数控机床故障诊断专家系统知识库中检索匹配的解决方案，并利用逻辑推理和数字分析相结合的方式，结合领域专家知识和设备历史档案进行分析，做出进一步诊断。监测诊断服务器包括数据通讯、知识库管理、数据库管理、推理机、工况分析和诊断等功能。各个任务模块相互联系、相互制约、共同服务于故障检测和诊断这一中心事件。其中数据通讯完成和现场数据采集工作站及远程网络服务器的数据交换，知识库管理便于用户对知识库的日常维护和管理，数据库管理提供给用户设备运行的正常和异常数据，用户也可以对数据进行管理和维护。

2.4远程诊断服务系统

远程诊断服务系统也是实现数控机床设备远程故障诊断的关键组成部分，该服务系统需要联结总装厂售后服务中心、配件供应商技术服务中心、同型号设备使用企业技术服务中心、区域网络诊断中心以及上级部门技术服务中心等多方服务器，在故障发生后，可通过对故障信息数据在远程诊断服务系统中向各联结方进行共享，使各方技术人员及专家能够针对相关故障进行远程合作分析诊断，并提出最可行的维修方案，可以弥补单方在知识及技术方面的不足，更有效的保障故障检修的实效性。

2.5远程故障诊断系统的运行模式

基于网络的数控机床设备远程故障诊断系统在实际运行中会根据故障情况与严重程度，分级采取不同处理模式，正常状态下监测和一般较为常见的故障诊断由数据采集系统及工作站来负责完成，而当工作站不能解决所发现故障问题时，向检测诊断服务器发送专家诊断请求，由专家系统完成诊断分析，如出现专家系统仍无法解决的重大故障时，则通过远程服务诊断系统将数据上传至网络，由多方专家及核心技术人员联网共同参与故障诊断，并将诊断结果及处理建议回传至发送方，以此来保证故障的准确诊断与及时排除。

参考文献

[1]田齐.基于网络的数控机床远程监控与管理系统设计与实现[J].机床与液压，2015（22）.

在线状态检测与故障诊断技术 篇4

从设备的设计、制造到安装、运行、维修等诸多环节, 如果其中的任何环节出现了偏差, 都有可能会导致设备性能的恶化或是引发故障。在设备运行过程中, 其内部往往会受到力热、摩擦等多种物理及化学作用, 使其性能出现变化, 从而引发设备故障, 带来巨大的损失, 所以对设备在线状态监测和故障诊断技术相关内容进行详细的、深入的分析研究具有十分重要的意义。

2 状态检测与故障诊断技术概述

①状态检测:在设备运行过程中, 对特定的特征信号进行检测、变换、记录与分析处理, 并显示记录情况, 这是设备故障诊断工作顺利开展的基础条件。②诊断分析:一般情况下, 诊断分析主要涉及信号分析处理与故障诊断两方面内容。其中, 信号分析处理是指对所获得的信息以一定的方式进行变换处理, 并且以不同的角度提取最直观的、最敏感、最有用的特征信息。故障诊断是在状态检测与信号分析处理基础上进行的一项工作, 主要是对故障性质、危险程度、产生的原因或者是发生的部位进行诊断, 然后以此为基础, 对设备性能与故障进一步发展情况进行相应的预测。③治理预防:治理预防主要是指对已经诊断出设备异常情况发生的原因、部位及危险程度进行相应的研究, 并且采取相关治理措施与预防的方法。

3 状态检测与故障诊断技术系统结构特点

3.1 离线检测与诊断系统

所谓离线检测与诊断, 即为对设备运行情况进行定期的检测与诊断, 一般先在实验室或者是计算机房中以计算机对数据采集器设置巡检路径组态, 之后再单独将数据采集器带至项目现场进行数据的采集与存储工作。当完成了数据的采集操作之后, 将数据采集器带回实验室与计算机联机, 然后将采集器中的数据上载至计算机中, 最后将其存入计算机数据库中进行集中的管理与相应的分析处理。离线检测与诊断系统较为简单, 一般由传感器、动态数据采集器与卫星计算机构成, 也可称其为T-C-PC机械故障巡检系统。其中, 微型计算机主要涉及检测、通讯、分析与诊断软件。此外, 对于动态数据采集器与微型计算机的连接, 主要采用RS-232C接口或其他专用接口进行, 以形成可分离的联机系统。

3.2 在线检测与诊断系统

在线检测与诊断系统即为在测点上永久性的安装传感器, 并且以处理设备与传输设备或者是Internet网络将传感器所采集到的信号直接传输至计算机或是专用分析与诊断仪器中, 能够实时显示所测设备的技术状态, 同时还能够对其进行相应的分析诊断的技术。此外, 其还能够将分析诊断结果接入设备电器控制部分, 在此过程中, 一旦发现故障或者是所测得的参数超过了报警范围, 计算机就会发出指令, 使得电器控制部分作出停机操作, 以此来对设备进行良好的保护。在线检测与诊断系统基本构成如图1所示。

4 在线设备状态检测与故障诊断技术

4.1 在线设备状态检测技术

4.1.1 在线检测技术

从目前的在线检测技术来看, GPS检测技术是一种新型的设备状态安全检测技术, 通过GPS检测技术可以对故障进行自动检测。GPS检测技术主要包括有监视控制系统和SCADA系统。GPS检测技术主要是根据电磁暂态的记录, 对故障进行合理的分析, 以此实现对的运行状态进行有效的监督控制。GPS检测技术与其他故障录波仪器相比, 在检测过程中不会出现数据沉冗问题, 因此在很大程度上提高了数据的有效性。同时, 将GPS检测技术与通信技术进行有效的融合, 可实现数据的同步传输, 进而确保检修质量和效率。在数据传输以后, 还能够自动产生检测记录, 为故障发生原因的分析提供参考依据。GPS检测技术的运用能够提高的可靠性, 保障电力系统的稳定运行。GPS检测技术同步方法是通过钳形传感器触发外同步, 获得同步信号。在软件方面, 可以通过四个特征对的放电情况进行有效的判断, 为故障判断提供了参考资料。

4.1.2 红外检测技术

热与有着十分紧密的联系, 一旦出现故障, 都会提高设备的温度, 导致设备发热, 从而容易损坏。红外检测技术是一种新型的在线检测技术之一, 具有较高的安全性, 检测效率好, 甚至可以检测出设备温度的些微变化, 以此确定故障的情况。红外检测技术是一种理想的在线检测技术, 将其运用在发热故障中的检测中, 可以充分发挥极大的作用。将红外检测技术运用于设备的状态监测, 可以检测出冷却装置控制键元件、各个部位接头的温度, 并且还能检测出变压器的潜伏性故障。

4.2 故障诊断技术

4.2.1 简易诊断法

简易诊断法是指采用便携式的简易诊断仪器, 例如测振仪、声级计、工业内窥镜、红外点温仪对设备进行人工巡回监测, 其能够依据设定的标准或人的经验进行相应的分析, 以了解设备是否处于正常状态, 如果发现异常, 可通过对监测数据分析进一步了解其发展的趋势。由此可知, 简易诊断法可解决状态监测和一般的趋势预报问题。

4.2.2 精密诊断法

精密诊断法指对已产生异常状态的原因采用精密诊断仪器和各种分析手段 (包括计算机辅助分析方法、诊断专家系统等) 进行综合分析, 以期了解故障的类型、程度、部位和产生的原因及故障发展的趋势等问题。精密诊断法主要解决的问题是分析故障部位、程度、原因和较准确地确定发展趋势。

4.2.3 振动噪声测定法

机械设备在运动状态下 (包括正常和异常状态) 都会产生振动和噪声。通过相关研究可知, 振动和噪声的强弱及其包含的主要频率成分和故障的类型、程度、部位和原因等有着密切的联系。大多数设备是定速运转设备, 各零部件的运动规律决定了它的振动频率。由于是定速运转, 其振动频率即为该零件的特征频率, 观测特征频率的振动幅值变化, 可以了解该零部件的运动状态和劣化程度。因此利用这种信息进行故障诊断是比较有效的方法, 也是目前发展比较成熟的方法。尤其是振动法, 由于不受背景噪声干扰的影响, 使信号处理比较容易, 因此应用更加普遍。

4.2.4 无损检验

无损检验是一种从材料和产品的无损检验技术中发展起来的方法, 其是在不破坏材料表面及内部结构的情况下检验机械零部件缺陷的方法。其使用的手段包括超声、红外、x射线、γ射线、声发射、掺透染色等。这一套方法目前已发展成一个独立的分支, 在检验由裂纹、砂眼、缩孔等缺陷造成的设备故障时比较有效。其局限性主要是其某些方法如超声、射线检测等不便于在动态下进行。

5 结语

综上所述, 相比于离线检测, 在线检测与诊断系统的成功相对较高, 但在设备运行过程中, 通过在线状态检测与故障诊断技术的合理应用, 能够对设备故障发生原因的分析与诊断等工作的顺利进行提供先进的技术支持, 从而及时解决设备运行过程中存在的问题, 提升企业的经济效益与社会效益。

摘要：通过在线状态检测与故障诊断技术的合理运用, 能够有效了解并掌握设备运行过程中的实际状态, 从而对设备的可靠性进行相应的评价与预测, 更好地识别设备故障原因与危险程度等情况, 预测发展趋势, 及时处理。此背景下, 本文首先分析了状态检测与故障诊断技术, 其次对状态检测与故障诊断技术系统结构特点进行了一定的研究, 最后探讨了在线设备状态检测与故障诊断技术的应用, 以供参考。

关键词：设备,在线状态检测,故障诊断技术

参考文献

[1]姚家松.高压电动机在线状态监测与故障诊断技术探讨[J].煤矿机电, 2012 (03) :52~55.

[2]邰世福.浅析在线监测及故障诊断技术在继电保护状态检修的运用[J].中国新技术新产品, 2010 (20) :17~18.

变压器油色谱在线监测与故障诊断 篇5

前言

本文主要分析了变压器远程在线监测系统，针对监测状况判断了故障情况，阐述了在当前形式下系统信号采集功能测试、监测系统在供电状况的应用情况。介绍了在以有色谱在线监测状态下，结合计算机技术的应用下，对故障进行诊断分析，最终根据状态监测数据以及诊断结果，进一步加强了变压器在线监测以及故障诊断的效果，促进电力系统正常高效运行。

在当前，随着我国电力系统容量在不断增大，电压等级水平在不断提高，供电部门要求的可靠性在不断提高，因此这就对电力系统提出了更高的要求，使得设备要加强在线监测，及时排查各种故障。本文针对变压器有色谱进行研究，对绝缘油中溶解气体含量进行监测、分析以及故障判断，最终实现了变压器健康正常运行的效果。本文在研究油色谱在线监测与故障分析中，解决了监测数据的本地存储以及显示，方便了远程监控，提升了电力系统运行的效率。本文主要采用卫士2000系统，对变压器进行远程在线监测以及解决了故障分析。

一、采用卫士2000系统进行在线监测和故障分析

该系统在具体应用过程中，具体以MGA2000-6型变压器色谱在线监测系统进行监测。基于Web页的访问方式，经过系统授权的用户，通过网络登陆系统随时查看设备的运行状况，了解谱图数据。在监测过程中针对变压器状态信息进行在线监测，并将数据以无线的方式实时传送至远程监控系统中，之后进行交互，实时接收远程监控数据。在色谱技术的应用下，依据在线数据以及其他在线监测状态量对变压器或者是其他的设备进行故障判断。另外这种监测以及故障诊断实现了远程数据服务效果，并且对现场在线监测设备的远程软件起到了一定的升级和维护功能。该系统应用的原理是：针对现场单元采集到的变压器油色谱数据进行智能谱峰分析，并将数据以及相关的参数按照压缩格式最终上传到油色谱中心服务器中。在完成解压将其分类，并且存储到SQLServer2000数据库中，另外通过MIS网络，以远程的方式来实时数据、历史数据、谱图数据设备运行状态数据以及相关参数存储和观察。

系统的功能表现在：完成变压器数据采集以及存储功能。在远程监控系统中对数据进行分析、诊断之后进行数据上报。在通信技术的应用下，将监测到的数据上报色谱浓度数据、谱图数据以及报警参数和设备的运行状态等。系统的特点表现在：采用B/S架构，该系统能够促进用户通过浏览器进行直接访问，为系统提供各种数据以及参数，并且在运行过程中提高了安装以及维护性能，有效地降低了运行的成本;系统采用可靠的智能谱峰识别技术，针对不同时间能够识别峰的位置以及具体高度。

二、变压器油色谱在线监测与故障诊断分析的技术分析

为了提高变压器油色谱在线监测与故障诊断分析效果，其中关键的技术分析如下：Web  Service技术的应用，该系统采用B/S系统架构，最终达到数据以及业务的共享性。然而该技术在应用过程中针对复杂的业务处理过程中具有一定的逻辑性，能够有效地实现分布式以及安全处理效果，这就提高了系统运行效率，降低了系统的负荷以及网络宽带，最终实现了集成方案。该技术包括服务协调用协议SOAP，服务描述协议WSDL和服务发现协议UDDIL以及服务流描述语言WSFL;IEC60870-5-104技术。该技术是一种标准的电力规约，在通信技术中连接请求由主控站发起，主控站尝试连接被控站2404端口，在接收到应答之后，经过TCP/IP3次握手之后，建立了连接通道，将数据传输完毕之后，主控站和被控制站都完成的连接释放，最终在激活数据传输之后，被控站以突发模式传输组分数据，谱图数据以及设备状态等。

三、卫士2000变压器远程在线监测与故障诊断系统的具体应用

该系统有效地对变压器进行在线监测以及故障诊断，在应用过程中对运行人员了解、总结油色谱报警数据的特点和规律，有着一定的引導作用，为管理人员提供了故障分析数据，促进变压器正常、安全运行。该系统以多种显示方式，在数据显示页面中实时数据的传输以及应用，为监测提供了重要途径。在数据显示中具有直观性以及形象性。然而谱图数据是服务器端采集到的原始数据，将每次采集到的谱图数据保存在谱图文件中，通过操作本系统进行查看和分析远程服务器上的谱图数据，最终可以查看出计算机中存储的谱图数据。变压器油色谱在线监测与故障诊断过程中，当数据状态处于报警状态时，在系统中显示的是红色报警提示。该数据通过报警信息窗口显示出来，将这些数据采用改良三比值法，大卫三角形法以及立方图示法，针对数据进行诊断。另外在系统监测过程中可以对氢气、一氧化碳与、甲烷乙烯等六种气体进行高精度的在线监测。采用卫士2000系统，利用恒温负压吹扫脱气原理，提高了数据在线监测的可靠性;采集油样经过过滤之后对其进行废气物处理，促进安全性不断提高。另外该技术的应用具有多级稳定控制功能，具有很强的稳定性以及可靠性，并且环境适应能力较强。在线监测过程中还可以采用无缝集成套管绝缘在线监测，实现了对变压器油解气体、油中微水、局部放电以及温度，负荷趋势和油位等进行在线监测，具有一定的可扩展性。

四、总结

远程在线故障诊断技术 篇6

1.1 在线试验与故障诊断基本硬件的实现

基本硬件主要包括电源设备, 这是试验最基本的设备, 再就是变化设备、微机设备、相应的保护设备、控制设备和仪表设备。工作人员对原有的测试设备进行了相应的改造, 改造的部分是将原有的线路中加入了自动试验所需要的传感回路和控制回路。通过手动或自动的开关选择试验方式, 增加了设备的操作性能。

1.2 在线试验与故障的诊断

软件的设计思路是灵活多变的, 要确保功能的完善, 还要保证软件的使用灵活。在软件的设计过程当中要充分考虑提高程序性能方面的问题, 而微机方面的操作要力求简单。

系统的软件包括的程序比较多, 有选型、采样、计算判断、评估等。而本系统采用的是中文界面, 这对于工作人员的操作也是非常方便的, 系统所测试到的数据还可以通过屏幕进行实时的观察, 还能够进行有效的分析和计算。此外, 系统还具有保护软件可靠, 微机还具有自我检查的功能。而测试变压器不同的项目还需要给被试变压器加上不同的电源电压才能够实施, 还要测量不同的电量数据, 以免出现电量过高而损坏电源的情况, 所以系统还要具有控制设备, 这样才能够有效保证按照设计的控制线路进行试验。操作员按照微机屏幕的指示, 根据被试变压器的额定容量和额定电压来调整开关的位置, 在全部都调试好之后才可以接通电源的按钮, 最后还要将所测项目加压到标准值才可以进行在线试验。

变压器在线试验的主要操作软件都是由计算机设备操作的, 所以测试系统的核心就是微机设备, 电压的信号经过采样、计算处理之后由计算机屏幕显示并打印出来, 工作人员为了更好地确保整个测试系统能够正常的进行工作, 在发生故障或是工作人员操作失误的时候, 能够保护微机, 需要必要的保护设备, 比如采用不间断的电源, 以此来防止突然停电对计算机造成影响。

2 变压器的故障诊断技术

在变压器的故障诊断技术中, 神经网络技术得到了较为广泛的应用, 而且取得了很好的效果。在目前较多的人工神经网络模型当中, 误差逆传播神经网络由于其较强的非线性映射能力和柔性的网络结构, 随着逆传播的不断进行, 也使得网络对输入模式响应的正确程度不断升高, 因此具有很好的模式分类能力, 非常适合用于故障诊断问题。

3 变压器在线试验与故障诊断技术的研究

从目前我国的电力系统发展来看, 变压器的故障问题占据了非常大的比例。在电力变压器的实际运行过程当中, 变压器绕组由于受到短路的影响会引起电动力作用, 从而出现变形的情况, 而怎样更好地去估计变压器绕组的变形程度就成了变压器中一个非常重要的问题。此外, 还有变压器经过短路电流而出现变形却还在工作的情况, 之前的检测方法就是短路电抗法, 主要是通过施加低压脉冲并且比较响应变化的低压脉冲法, 这种方法能够使变压器停止运行, 但是有的时候停止变压器的运行是需要进行吊罩检查的, 这种情况既费时又费力, 而且经济方面的投入也是非常大的, 这也就在一定程度上增加了成本的投入, 因此基于成本问题, 一些电力公司只对变压器进行维护, 这也是造成电力系统出现的故障当中变压器的故障比例较大的主要原因之一。

4 变压器在线试验与故障诊断技术基础

对于变压器的试验工作来说, 其试验工作的标准主要包括三个部分:现行的国家标准、部门颁布的标准和企业所颁布的标准。其中现行的国家标准是指导试验工作的最高法规, 它属于国家的行为标准, 这一标准不仅对变压器的试验项目和技术性能数据进行统一的规定, 还对变压器的各项试验项目的试验技术、要求以及对试验项目数据的处理等都是有明确规定的, 变压器的试验一定要按照这些标准实施。

5 试验站的安全需求

变压器在线试验工作当中所使用的电源电压一般都是日常的220V~10k V, 但是在实际的试验设备和被试设备中可能会产生百万伏以上的高压, 所以变压器的在线试验也是存在很大的风险性的, 因此为保证我们试验人员的安全以及仪表、仪器等设备的安全, 试验很重要, 但是可靠的工作环境和试验人员的安全更加重要。

5.1 做好产品的试验技术准备工作

变压器试验技术的准备工作要按照国家的相关标准以及产品的试制检定大纲等规定, 对被试产品从工序试验到成品试验的每一个项目的试验方法进行相应的试验设计, 制定出与之相对应的实施方案, 与此同时指导试验人员进行行之有效的操作, 从而进一步确保在试验的过程当中不会因为不了解产品的结构而出现选择仪器不合理的情况。

5.2 建立安全措施

为了进一步确保试验人员的安全, 防止其他的非试验人员误闯实验区而发生危险, 试验站一定要制定有效的安全规章制度, 可以在试验区域设置安全界限的标志, 还要在明显的地方安放灭火的设备, 还要保证接地网的安全可靠。要让我们的工作人员充分意识到保证人身、设备、仪表安全的重要性, 在实际工作当中要时刻保持高度的警惕, 尽自己最大的努力将事故的隐患消灭在源头。对每项试验中的设备操作步骤及其方法都要详细进行记录, 还要时刻与外线的工作人员取得联系, 设立明确的规定, 把规定真生运用到实际的试验与故障诊断的工作当中。

摘要：本文根据电力系统的现状及其发展的需求, 从理论上研究变压器在线试验与故障诊断的技术方法, 以此来指导变压器在投运之后的安全、可靠运行。

关键词：变压器,在线试验,故障诊断技术,计算机控制

参考文献

[1]王锦标, 方崇智.过程计算机控制[M].北京:清华大学出版社, 1992:3-45.

[2]刘耀南, 邱昌容.电气绝缘测试技术[M].北京:机械工业出版社, 1994.

远程在线故障诊断技术 篇7

1油色谱分析基本原理

在新绝缘油的溶解气体中,除了含有氮气(约70%)和氧气(约30%)以及二氧化碳(0.3%左右)气体外,并不含有C1C2之类的低分子烃,在经过油的处理之后,由于一些油的加热处理设备存在死角,可能出现微量的乙烯甚至极微量的乙炔。正常运行状况下,由于变压器绝缘油油和绝缘材料的缓慢分解和氧化,会产生少量的二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)和微量的低分子烃气体。当变压器的内部出现放电和过热故障时,变压器绝缘油和内部固体绝缘材料中放电效应和受热性效应作用,油中的二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、氢气(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2)等烃类气体产生速度和数量就会显著地增加。而在故障的初期,这些气体的增加并不足以引起瓦斯继电器的动作,此时,通过分析油中溶解气体含量及其增长速度,能够及早发现变压器内部故障,消除隐患,确保变压器的安全运行。

2油色谱分析判断变压器故障方法

由于变压器内部的结构多样性及故障种类繁多,所以事实上没有任何一种方法是100%准确的,为了减少变压器因误判而造成停运,现场实际采用的是集中几种方法于一体的综合判断方法。

图1气相色谱法分析、判断、处理变压器内部故障流程

2.1变压器油中溶解的气体含量注意值进行判断

定期进行油化验,观察油样有无悬浮颗粒,然后进行气相色谱分析,在变压器油中溶解气体组分的气相色谱分析对象主要为二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、氢气(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、乙炔(C2H2),将这些气体含量与色谱分析导则规定的注意值(表1)进行比较,判定有无故障,故障性质越严重,则油中溶解的气体含量就越高,所以根据气体的绝对含量多少,和规定的注意值比较,凡大于注意值者,应跟踪分析,查明原因,若氢和烃类气体不超过注意值,且气体成分含量一直比较稳定,没有发展趋势,则认为电力设备可正常运行;分析结果绝对值超过规定的注意值,且产气速率又超过10%的注意值时,才判断为存在故障。

2.2根据产气速率判定有无故障

当总烃含量超过正常值时,应考虑采用产气速率判断有无故障,产气速率分为相对产气速率和绝对产气速率2种。相对产气速率按下式计算,绝对产气速率ra指每运行1h产生某种气体的平均值,按下式计算:,式中:ρ是油密度(t/m3),G是总油重(t),Δt是前后二次取样时间间隔(d),νr为相对产气速率(%/日),νa为绝对产气速率(m L/d),Ci1与Ci2分别是前后二次取样测得油中某种气体浓度(μL/L)。若至少2次产气速率超标,且产气速率有增长的趋势,应该判断为有故障。一般来说,对总烃产气速率>1m L/h的电气设备可判定有故障。

2.3三比值法

根据各特征气体或产气速率的注意值判断出变压器可能存在故障,根据设备的结构、运行、检修履历、原始数据等情况,结合绝缘试验、绕组直流电阻测量、空载特性试验、测量微量水分和局部放电试验,采用三比值法和无编码比值法进行综合分析判断故障性质及部位。三比值法是一种常用的判断故障性质及部位的方法,该方法选用5种特征气体构成3对比值(C2H2/C2H4、C2H4/C2H6、CH4/H2),在相同的情况下,以不同的编码表示这些比值,根据3 对比值的计算结果换算成对应的编码组,然后根据比值编码组查表得出对应故障类型和故障的大体部位。在应用三比值法时应该注意:在用三比值法判断故障的性质前,首先要根据各特征气体或产气速率的注意值判断出变压器可能存在故障;导则中给出的比值编码组查表是常见故障的比值,在实际中可能出现没有包括在表中的比值组合,对多种故障的联合作用,可能也找不到相对应的比值组合。

2.4无编码比值法

由于三比值法存在一些不足,现场我们还会使用无编码比值法进行补充判断,当总烃含量超过正常值时,用无编码比值法判断故障性质。

其中了,C2H2/C2H4区分是过热还是放电故障,C2H4/C2H6区分过热温度高低,CH4/H2区分放电故障类型。实际使用中,无编码比值法分析和判断更简单,而且其准确率有时比“三比值法”更高,将其与三比值法一起使用判断变压器故障,可提高判断的准确性。判断出变压器故障后,可以采用缩短试验周期、加强监视、限制负荷、安排检查和停止运行等措施限制故障进一步发展。

3变压器油色谱分析实例

3.1案例1

某主变变压器刚投运2天就出现重瓦斯保护动作,高压开关跳闸。使用的是上海海欣色谱仪器有限公司生产的GC-900-SD型专用气相色谱分析仪,该机采用三检测器流程,一次进样,双柱并联,一次分流,最小检测浓度为:H2≤5×10-6,CO和CO2≤2×10-6,C2H2≤0.1×10-6,取样色谱分析时,取得以下数据:H2——4028.2, CH4——2421.5, C2H4——7382.2, C2H6——3402.2,C2H2——1221.6,总烃 ——14427.5,CO ——798.2,CO2——3513.3。

按照三比值法,C2H2/C2H4=1221.6/7382.2=0.165, CH4/H2=2421.5/4028.2=0.601, C2H4/C2H6=7382.2/3402.2=2.17。

查表(三比值法的编码规则)得三比值编码为101,判断有连续电流的高能量放电故障;查表(用三比值法判断故障性质)认为故障原因可能是绕组之间或绕组对地之间的绝缘油发生电弧击穿;分接开关拔叉处围屏放电。

由于该变压器为新投用设备,同型号的另一台变压器投用后也发生同样故障,判断为产品设计和制造工艺存在问题,将两台故障变压器返厂进行解体检查,发现变压器三相高、低压绕组之间的接地屏均有长时间过热和放电烧焦现象

3.2案例2

某配电变压器取样色谱分析时,取得以下数据:H2——12.8,CH4——32.4,C2H6——13.2, C2H4——108.2, C2H2——1.1,总烃——154.9, CO-117.2 , CO2——1241.2 。

从数据初步判断,尽管H2和C2H2含量没有超过注意值,但总烃含量154.9×10-6已超过注意值150×10-6。CO2/CO=1241.2/117.2=10.6>7,变压器绝缘有老化现象。可燃性气体总量为284.9×10-6,小于1000×10-6,但检测出C2H2,应引起重视。

按照三比值法,C2H2/C2H4=1.1/108.2=0.01,CH4/H2=32.4/12.8=2.53, C2H4/C2H6=108.2/13.2=8.20。

查表(三比值法的编码规则)得三比值编码为022,为高温过热(高于700℃),吊芯检查发现变压器高压引线螺丝完全松脱,连接端子发热变色,与分析结论一致。H2和C2H2含量不高,说明发热时间不长,没有发生放电和闪络,所幸发现及时,没有造成故障扩大。

3.3案例3

变电所#2配电变压器(6k V,1600k VA) 取样色谱分析时,取得以下数据:H2——13.2,CH4——52.8, C2H6——37.6 ,C2H4——282.9, C2H2——0.38,总烃——373.68, CO——132.6 , CO2——12513.5 。

从数据初步判断,尽管H2和C2H2含量也没有超过注意值,但总烃含量达到373.68×10-6已明显超过注意值150×10-6。CO2/CO=12513.5/132.6=94.37,远远大于7,变压器绝缘有严重老化现象。可燃性气体总量为519.48×10-6,小于1000×10-6,但检测出C2H2,也应引起重视。

按照三比值法,C2H2/C2H4=0.38/282.9=0.001,CH4/H2=52.8/13.2=4,C2H4/C2H6=282.9/37.6=7.5。

查表(三比值法的编码规则)得三比值编码为022,为高温过热(高于700℃),对该变压器进行吊芯检查,检查发现该变压器铁芯固定螺栓脱落,与变压器的外壳相连,属铁心多点接地,环流造成铁芯接地发热,致使总烃超标。如不及时进行处理,将损坏变压器铁芯,危及变压器的安全运行。经过检修人员对固定螺栓加固处理,排除故障,变压器检查试验合格后,重新投入运行。

4结束语

远程在线故障诊断技术 篇8

铣面机于2011年10月安装投运, 并为其安装了SKF在线监测系统, 设有1个IMX单元和12个振动传感器。

铣面机主轴为立式结构, 传动系统是由电机通过弹性柱销联轴器直接带动主轴。其中电机功率为560k W, 额定转速为595r/min。主轴上有NNU4960、51164、81164、NNU49604轴承。在线监测系统配置如图1所示。

二、铣面机主轴轴承在线故障诊断过程

2011年10月21日, 从SKF在线监测系统中发现3#测点振动速度谱上有16倍主轴转频的多次谐波, 初步怀疑该转频为刀盘上刀片的通过频率, 后确认该主轴刀盘上仅有14个刀片, 这说明16倍主轴转频并不是刀片的通过频率。再进一步分析频谱, 发现该16倍主轴转频的高次谐波还存在明显的半倍转频边带 (5Hz) , 频谱图见图2。

根据轴承缺陷频率计算公式, 计算3#测点轴承缺陷频率, 即:

式中:Nb——轴承滚动体个数;

S——轴转速;

Bd——滚动体直径;

Pd——滚动体分布圆直径;

A——接触角, °。

由于3#测点81164推力轴承的接触角是90°, 即cos A=cos90°=0。那么, 推力轴承轴圈缺陷频率=座圈缺陷频率=Nb/2×S, 滚动体缺陷频率= (Pd/2Bd) ×S, 保持架缺陷频率=S/2。进一步核实81164轴承滚动体个数为32个, 所以轴承轴圈缺陷频率=轴承座圈缺陷频率=16倍主轴转频, 保持架缺陷频率=1/2倍主轴转频。也就是说, 在线系统中显示的3#测点振动速度谱上16倍主轴转频的高次谐波为81164轴承轴圈和座圈缺陷频率, 5Hz的边频带为81164推力轴承保持架缺陷频率。

综上分析, 3#测点处81164推力轴承存在损伤。但从振动趋势上看还比较平稳, 建议加强监控, 密切跟踪观察其振动趋势。

三、故障跟踪及拆检

2011年11月11日在线系统显示, 4个振动测点的加速度包络总值逐步增大, 趋势有所上升, 特别是3#测点的加速度包络值趋势变化相对明显。从11月15日3#测点包络趋势变化又趋于平稳。此时, DCS控制室显示轴承温度40℃左右。结合点检人员和现场生产人员的反馈, 确认该轴承还可以继续运行。

12月2日在线系统显示3#测点加速度包络值又开始有显著变化, 12月3日加速度包络值已达到23g E, 且加速度包络谱中81164的座圈、轴圈缺陷频率占振动能量的主要成分, 加速度包络值持续上升 (图3) 。

12月7日DCS控制室显示主轴轴承温度已达到53℃, 综合分析判断81164推力轴承损伤已有明显恶化趋势, 据此决定对主轴进行更换处理。

12月14日, 维修人员拆卸并更换了主轴, 发现81164轴承损坏严重, 其中滚动体和轴承座圈、轴圈均失效。

四、失效分析及技术改进

结合轴承历史状况, 综合分析确认此失效模式主要是由于轴承预负荷不足造成的。

为了解决此问题, 通过计算确定需要在轴向上安装一个可以产生6.37k N的弹簧给予预紧, 防止在滚动体和滚道之间产生滑动 (图4) 。

最小轴向负荷 (预紧力) 计算公式:

式中:Fam——最小轴向负荷, k N;

A——最小负荷系数;

n——设备实际转速, r/min。

改造后, 设备的MTBF (设备平均故障间隔时间) 从以前的3个月提高到8个月, 大幅降低了维修成本, 设备运行可靠性明显提高。

五、总结

1.铣面机轴承配置的特殊性, 存在两个推力轴承, 推力轴承的缺陷通过频率与径向轴承的缺陷通过频率的特点不同, 需要区别分析。

2.在线状态监测系统为铣面机提供了24h的实时监控, 可有效避免严重突发事故, 并为了解故障现象和分析故障原因提供可靠数据依据, 进而实现了设备的预知性维修。

摘要：铣面机安装监测系统, 根据加速度包络频谱分析及趋势变化, 确定推力轴承故障, 据此找出故障发生的根本原因, 并采取技术改造提高设备的可靠性。

远程在线故障诊断技术 篇9

关键词：变压器,在线监测,故障诊断

随着社会和科学技术的发展, 人们对于电力的需求量越来越大, 这就对电力系统提出了更高的要求, 而电力变压器在整个电力系统中发挥了至关重要的地位。因此, 只有保证电力变压器的正常运行, 才能保证电力系统有着稳定的供电基础, 进而为社会的发展提供有力的帮助。因此, 本文对变压器故障的在线监测和诊断技术进行了研究。

一、变压器的故障部位及类型

(一) 铁芯。使变压器能够顺利转变电压的主要部件即铁芯, 而铁芯也是变压器中最易出现故障的部件。由于铁芯发生松动, 从而与接地铁芯相接触并发热, 进而出现放电现象, 破坏变压器的绝缘性能。

(二) 绕组。绕组变形通常是因为变压器绕组的绝缘发生老化或者绕组受潮, 从而使绕组短路。而绕组变形故障的最初体现通常均为绕组匝间发生故障, 因此, 一旦出现绕组匝间故障, 就必须要引起注意。

(三) 分接开关。分接开关的故障主要分为有载和无载两种, 无载分接开关的作用时间为变压器停止作业时, 由于变压器停止作业, 因此不存在激磁, 这时分接开关故障即可改变绕组匝数, 进而影响变压器的输出电压。

(四) 油绝缘。由于变压器的运行会使绝缘油发生氧化反应, 而油中的杂质会加速氧化, 进而污染油质, 使绝缘油转化为油泥, 妨碍了变压器的有效散热, 进而降低了变压器的绝缘性能, 使其老化速度加快。

二、变压器在线监测系统的技术研究

(一) 变压器放电在线监测技术。在对变压器内部进行局部放电的在线监测时, 有很多种方法, 常见的有超声检测法、脉冲电流法、光测法以及红外热像法。超声检测法即在变压器外壁安装超声波传感器, 接受由局部放电产生的超声波, 并将其转化为电信号, 以此测量放电位置和程度;光测法, 检测放电时释放的光辐射, 以此确定放电位置;红外热像法, 由于局部放电造成该部位温度升高, 发射出红外辐射信号, 直观方便的显示出放电区域。

(二) 绕组变形在线监测技术。在对绕组变形故障进行监测时, 主要采取的方法有短路电抗法、频响分析法以及低压脉冲法等, 但是在使用这些方法时, 不得使用变压器。另外, 目前有一种新型的绕组变形在线监测技术, 即监测变压器的电流和三相电压, 并对其进行辨识, 以此对绕组变形进行监测。

(三) 接地铁芯在线监测技术。当出现铁芯接地的情况时, 会在变压器中形成闭合回路, 形成感应电流, 进而威胁到变压器和技术人员的安全, 该技术的使用可以及时监测出铁芯是否发生接地, 并测量出回路电流的大小, 方便了变压器的维修。

(四) 变压器振动在线监测技术。在变压器的外壁上安装传感器, 测量其振动加速度, 并以此获取变压器正常运行时的振动幅度, 一旦振动信号发生改变, 即可确定变压器的振动加速度发生了改变, 以此获得变压器的绕组状态。

(五) 绝缘电阻在线监测技术。该方法的科技含量和成本极其低廉, 但是该方法能够方便快捷的识别绝缘表面的破损与污染。在对绝缘电阻进行在线监测时, 可对变压器施加适当的电压, 由于电阻发生变化, 从而影响了电压的输出。

(六) 绝缘功率在线监测技术。将功率损耗与输入功率作比, 其比值即为绝缘功率, 绝缘功率可以有效的象征电损耗。因此, 能够通过绝缘功率获得准确且有价值的相关数据。绝缘材料老化或受到污染, 均会增加变压器的损耗比。

三、变压器故障诊断的技术研究

由于变压器具有复杂的制造工艺和运行环境, 因此, 变压器的故障往往也较为复杂, 即使故障模式相同, 也通常具有不同的故障特征, 一种故障特征可能对应多种故障模式, 即故障特征与故障模式不是一一对应的, 二者间的关系极其复杂。因此, 明确故障特征与故障模式之间的关系十分重要。在变压器故障诊断过程中最常用的技术即信息融合技术, 该技术能够将所有的信息进行综合分析处理, 将变压器的故障特征数据与其多维信息进行融合, 使诊断结果更为准确, 信息融合主要有以下几方面:

(一) 融合数据层。对数据层进行融合, 即利用传感器对原始数据分析处理, 传感器无需进行任何处理, 以此使其与数据实现更加贴切的融合, 从而使得传感器与原始数据关联更加密切, 在此基础上保证目标数据的顺利融合。融合数据层的方法有很多, 加权平均法以及算术平均法等算法都可用于数据层的融合。

(二) 融合特征层数据。信息融合的第二阶段即为融合特征层数据, 首先在信息源中提取出特征数据, 然后对其进行分析处理, 提取出的特征信息应具备一定的统计意义, 可以在一定程度上表示出整体, 然后根据特征信息所反映出的信息, 对原始数据进行分析处理。在融合特征层数据时, 所用方法为模式识别技术, 与第一阶段的区别在于, 融合前对信息进行交换, 将信息转化为统一的表现形式, 然后将特征数据进行关联。该方法的优势在于, 有效的压缩了信息, 实现数据的实时处理, 提高了信息分析和决策效率。

(三) 融合决策层数据。信息融合的第三阶段即融合决策层数据, 这也是信息融合的最后阶段。通过传感器对监测目标的原始数据进行初步处理并提取出特征数据, 加以识别, 之后对其进行关联, 并根据相关标准作出决策, 在此基础上还会指出故障部位和故障类型。

结语

综上所述, 对变压器进行在线监测并及时诊断其故障是保证电力正常输出的重要任务。在对变压器进行在线监测时, 可以运用局部放电、绕组变形、铁芯接地、变压器振动、绝缘电阻以及绝缘功率在线监测技术, 而对变压器故障进行诊断时, 可以采用融合数据层、融合特征层数据、融合决策层数据三阶段式的信息融合法进行诊断。只有做好了变压器故障的监测和诊断工作, 才能为电力系统稳定供电。

参考文献

[1]许志华.关于变压器在线监测与故障诊断新技术的思考[J].中国科技投资, 2013 (26) :52.

[2]吴成年, 徐洁, 石颉, 范永胜, 胡晓花.变压器状态监测与故障诊断技术的现状及进展[J].电气制造, 2013 (08) :23-27.

变压器油的在线监测与故障诊断 篇10

关键词：变压器油；在线监测；故障诊断；色谱分析 文献标识码：A

中图分类号：TM406 文章编号：1009-2374（2015）21-0154-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.077

1 概述

设备维修的概念起源于20世纪50年代，当时电网电压等级较低，容量也不大，电气设备出现问题时造成的影响和损失也较小，事故后再维修成为当时电力设备的普遍选择，但由于传统的离线监测与定期停运实验等方式属于间断性评估，难以将故障遏制在初期阶段，增加了设备运行的风险。近年来，随着传感器和光纤等相关技术的发展和应用，出现了一种能够动态监测被测设备相关数据的在线监测方法，反映变压器当前的运行状态，结合以往的运行经验与相关标准进行全面分析，明显提高了成功发现变压器缺陷的效率与准确性，并能够及时地进行报警，让运行及班组人员采取相应措施，缩短故障存在的时间，限制故障的进一步发展，以确保电网的安全稳定运行。

变压器在运行过程中，由于发热老化或者放电故障等原因，油中会含有一定量的反映故障特征的气体如一氧化碳、二氧化碳、氢气、乙炔、乙烯等多种气体或其中几种的混合气体。而根据故障类型、严重程度不同，变压器油中产生的气体的种类、含量多少也各不相同。而对这些气体进行监测分析，根据气体种类和容量，推断当前变压器中是否存在潜伏性故障，以及故障的严重程度。目前主要采用变压器油中溶解气体分析法（DGA）也称为气相色谱分析法，已成为电力系统判断变压器内部故障性质的常用方式。

2 变压器油色谱分析的原理和优点

气相色谱分析技术是采用由气体传感器和色谱检测相结合的现场的监控系统进行监测的方法，它的原理分为定性分离和定量检测两个步骤，其原理图如图1所示，第一步是利用不同气体对应色谱柱的长度不一样，将气体通过色谱柱时则可以实现分离，确定是哪种气体；第二步則将不同种类气体通过检测器，确定各种气体的多少，实现定量检测。根据这两步的检测结果，分析变压器油的状态，判断变压器设备内部情况，是否发生故障。经过实践，总结出气相色谱分析法有着明显的优点，主要有以下三点：（1）花费时间短，色谱分析对含有多个成分的样品进行分析，平均每个成分只需1分钟左右，成分增多时，平均时间还会进一步下降。（2）分离能力强，即使混合物的成分复杂，化学物理性质相差不大，也能进行很好的分离。（3）采样量少，完成一个分析只需要几毫升甚至更少的样品。

3 变压器内部的常见故障及原因

变压器内部故障一般分为三类：即放电短路故障和过热故障及设备进入外部空气和水分的潜伏性故障。

3.1 变压器放电故障产生的原因

变压器放电分为火花放电、弧光放电及局部放电。（1）火花放电，放电能量较低，多由接触不良所造成的，如电流互感器内部引线对外壳放电和铁芯接地片接触不良造成的悬浮电位放电。（2）弧光放电，又称为高能量放电，原因通常是线卷匝、层间绝缘击穿，过电压引起的内部闪络。（3）局部放电，在变压器引线、端部绝缘结构及突出的金属电极表面，如油箱内壁的焊缝及附在其上的焊渣；造成了绝缘结构中电场分布不均匀，极易产生局放。

3.2 变压器过热故障产生的原因

变压器过热故障可以分为高温过热、中温过热、低温过热。主要原因是：（1）铁心两点或多点接地；（2）引线连接不良；（3）分接开关接触不良；（4）铁芯间短路或被异物短路；（5）部分绕组短路或不同电压比并列运行，引起的循环电流发热。

各种不同故障会产生不同的故障特征气体，我们以此作为判据来确定故障类型，故障特征气体见表1：

4 气相色谱数据的综合判断

三比值法是目前我国主要采用的方法，经过经验总结，该方法采用五种特征气体相比构成五个比值，然后依据经验确定了比值的范围与大小对应的意义，从而对其进行编码，实现不同类型故障的诊断。该方法已被国际电工委员会（IEC）组织推荐使用，得到广泛认可。三比值法编码表见表2：

4.1 气体产气速率的注意值

气体产气速率是除气体容量和种类之外分析变压器内部故障的又一参考指标，产气速率分为相对产气速率和绝对产气速率两种，而相对产气速率有一个参考基准，当基准本身浓度较小时，误差较大，故相对产气速率可靠性不太高，使用较少。绝对产气速率使用较多，多在气体浓度接近设定标准值或者超过时，进行密切

关注。

4.2 对二氧化碳及一氧化碳的判断

正常情况下，对于开放式变压器而言，由于变压器油与空气接触，油中会溶解一定量的空气，但其饱和度不超过10%，所以设备内CO2含量不超过300μL/L，但当变压器固体和绝缘老化或者油长期氧化时，可能会造成CO2及CO含量的明显增长。当检测计算发现（CO2/CO）>7时，要关注固体绝缘材料是否老化。当（CO2/CO）<3，则可能是故障高于200℃涉及到固体绝缘材料时，更精确的做法是，应将最后两次检测的数据相减，计算差值，然后计算差值比值重新计算（CO2变/CO变）<3，来判断故障是否与固体绝缘有关。

4.3 乙炔含量分析及注意值

乙炔是我们日常监控中最重要的一个指标，变压器无故障时，油内不会出现乙炔，乙炔是变压器内部出现放电的特征气体，当总烃内乙炔含量较小时，通常意味着故障还在形成阶段，但乙炔出现明显增长时，则很有可能是因为发生了击穿事故，而乙炔含量的多少与故障缺陷的严重程度与紧迫程度没有必然的联系，反而与产气的速度有较大的关系，方便用来判断故障位置。

5 变压器油气相色谱分析的注意事项

对于变压器特别是准备投运的，油中检测到的气体含量越小越好，一旦发现H2、C2H2和（CH4+C2H2）中某值较高时，应重点关注以下情况：（1）瓦斯保护是否动作，瓦斯继电气内是否有气体，变压器内部注入的油有无进行过滤脱气处理，呼吸器硅胶变色是否超过2/3。（2）变压器外壳焊接处密封是否良好，有无漏油。（3）绕组或者铁芯接地是否良好。（4）是否负荷较高，冷却器油泵长时间转动，测试是否对油质造成影响。

6 结论

（1）在线监测通过数据分析可以及早发现潜在性故障。（2）采用三比值法对获得的数据进行分析可以明确设备故障的类型，做出相应应对措施。（3）在线监测发现数据异常时，要明确重点关注的注意事项。

参考文献

[1] 变压器油中溶解气体分析和判断导则（DL/T722-2000）[S].

[2] 程鹏，佟来生，吴广宁，等.大型变压器油中溶解气体在线监测技术进展[J].电力自动化设备，2004，24（11）.

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[5] 胡国辉，何为，王科.配电变压器谐波附加损耗在线监测系统研究[J].电力系统保护与控制，2011，39（22）.

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[7] 陆静宜，蔡勇，等.浅谈变压器在线监测装置[J].中国科技纵横，2013，3（2）.

作者简介：赖绍奇（1982-），男，广东东莞人，供职于广东电网东莞供电局，研究方向：电力系统运行与分析。

远程在线故障诊断技术 篇11

关键词：状态监测,故障诊断,BH5000,催化机组,压缩机

一、BH5000在线状态监测系统概述

在机械设备故障诊断过程中一般包括几个过程:机器状态参数的监测 (信号采集) ;信号处理, 提取故障特征信息;确定故障类型和发生部位;对确定的故障进行处理和控制。监测的信息包括振动、声音、变形、应力、裂纹、磨损、腐蚀、温度、压力、流量、电流、转速、功率等, 它们互相影响, 其中最主要的是振动信号。在线状态监测主要是指前两个过程, 包括振动信号的采集和处理, 最后得到一系列的图谱供分析使用, 判断机器的工作状态, 采取相应的维护措施。在设备诊断工程研究中心的有力支持下, 可随时通过互联网对机组的运行状态进行分析, 并对出现的故障作精密诊断, 及时通知现场有关人员进行适当处理, 避免事故发生。

1. BH5000体系结构

BH5000在线状态监测系统由中心服务器和监测分站组成。BH5000体系结构图见图1。监测分站主要任务是完成大型机组振动信号和过程信号的数据采集、分析及网络接口功能, 中心服务器负责管理监测分站, 存储监测分站采集到的历史数据、启停机数据, 并将这些数据以适当形式提供给用户浏览。在局域网上可配置一台中心服务器和多台监测分站, 只有二者结合起来才能实现BH5000的所有功能。另外中心服务器通过电话线和Modem使用户可通过拨号方式访问, Internet用户也可通过工厂的防火墙访问到中心服务器。

2. BH5000的硬件环境

BH5000是一台高性能服务器, 主要由PC服务器构建。CPU采用主频在2GHz以上, 1GB内存, 两块120GB以上硬盘, 其中一块用于存储数据, 一块用于备份, 10/100M网卡, 56k Modem。监测分站由主机、25芯电缆、接线端子板构成。监测分站主机采用一体化的设计方法, 无硬盘, CPU只负责通信, FPGA卡负责采集存储, A/D卡负责数据转换。

现场机组的振动信号或过程信号可直接由现场二次仪表的相应端口输出, 通过25芯电缆连接到监测分站主机上, 或通过接线端子板, 再由端子板上的D口插座与监测分站主机相连。一台监测分站主机主要包括以下几个接口:振动通道接口 (25芯电缆插座DYNAMIC) , 过程量通道接口 (25芯电缆插座STATIC) , 网络接口 (RJ-45) , 键相信号接口 (K1-K4) , 通信串口 (COM1, COM2) 。图2是监测分站接口图。如果现场二次仪表缓冲输出提供DYNAMIC接口, 可以省略接线端子板, 如果现场二次仪表缓冲输出信号是电流信号, 还需进行跳线设置, 转换成电压信号, 再接到监测分站上。

3. BH5000的软件环境

BH5000集成了设备监测、故障诊断、数据采集、信号分析、网络通信等多项功能, 它内置嵌入式Linux操作系统, 通过RJ-45接口和现场计算机相连, 可组成监测的最简模式, 在无局域网的情况下达到在线监测的目的。

BH5000是建立在如下工作平台之上。客户端软件:可在Windows 2000、WindowsNT、Windows xp、Windows 2000Sever等操作系统下运行;服务器软件:可在各种Windows和Linux等系统上运行;防火墙:可选用Linux、Windows系统构建;Windows 2000 Serve:作为网络操作系统具有可靠易用的特点, 尤其是集成的Web技术, 内置TCP/IP协议, 使其在网络应用方面更加强大。中心服务器在Windows 2000Serve中作为独立服务器, 采用自动登录的方式启动, 通过设置网络拨号功能, 可以通过拨号进行访问。

中心服务器中的数据库主要用来存储监测分站传上来的趋势数据、历史数据、启停机数据。实时数据存储于监测分站上。中心服务器为每一台监测分站建立一个数据库, 每一个数据库中又包含设置表和多个数据表。为了使用数据库需要添加用户以及设置数据源, 中心服务器使用ODBC数据源。有了数据库以后, 为了让用户能使用数据库中数据, 需要建立Web服务器, 由于中心服务器采用的是S/B (服务器/浏览器) 结构, 在服务器上需要建立相应的Web服务器文件以及应用软件, 如Java程序文件和Html程序文件, 应用软件BH5000和BH5000WebServer, 这些文件或软件都是用来组织或处理数据库中数据, 然后以适当形式展现给使用者。

二、BH5000在炼油厂一催化装置机组中的应用

1. BH5000系统使用简介

一催化机组包括主风机组、气压机组、烟机机组。2009年装置改造时投用BH5000在线状态监测系统, 其中1#、2#主风机共用一台监测分站, 烟机用一台监测分站, 气压机因单独一个厂房且距离较远, 故也使用一台监测分站。

BH5000的信号输入都取自现场的本特利监测设备的缓冲输出, 本特利双通道振动监测器3300/16XY/GAP缓冲输出作为BH5000输入信号与BH5000相连接, 轴位移信号以及键相探头的连接情况类似。在监测分站、中心服务器、连线以及网络安装完毕后即可进行相应系统软件的设置。在监测分站还需要设置监测分站IP地址, 地址通过监测分站的COM1口超级终端程序设置。

在中心服务器上需进行如下过程:安装网络操作系统Windows 2000 Serve, 并设置拨号网络服务器;安装数据库系统SQLServer2000, 并为每一个监测分站建立相应的数据库以及相应分站的IP地址;添加数据库用户;添加ODBC数据源;设置WebServer并安装相应文件和中心服务器应用软件。

软件安装完成以后, 即可在IE浏览器上通过键入中心服务器的IP地址访问数据库系统。如果有相应的使用权限, 可以设置各个监测分站以及各个通道的参数, 设置自学习门限值时间以及报警值等参数。

2. 案例分析

BH5000自投用以来对一催化机组的日常维护和故障分析起到很大作用, 由于软件对启停机过程有自动记录功能, 这对分析机组故障停机也有很大帮助。以下通过具体案例进行说明。

一催化富气压缩机前后端振动一直维持在正常范围内。2009年2月, 振动开始逐渐增大, 尤其是前端振动上升较快。到2009年5月25日, 前端振动平均幅值由原来的70μm升至140μm, 后端振动平均幅值由原来的50μm升至100μm。同时汽轮机前后振动也有所上升, 但并不明显。压缩机的运转声音也明显沉重, 即机组目前运行状况不佳。在振动增大初期, 通过调整油气差压及气封差压, 在一定程度上能够缓解机组的振动情况, 所以开始怀疑是浮环的问题, 但并没有特定的规律。通过BH5000对气压机机组轴瓦的振动频谱图和轴心轨迹图进行分析, 汽轮机前后轴瓦振动幅值不大, 但其二倍频占了很大份额, 甚至超过一倍频, 前轴瓦振动幅值超过后轴瓦;轴心轨迹呈现不规则形状, 前轴瓦还出现多个交点。气压机前后轴瓦振动幅值很高, 而且基本上是一倍频的分量, 前轴瓦振动幅值超过后轴瓦;轴心轨迹是一个比较光滑的椭圆。

通过以上分析得出: (1) 压缩机前后轴瓦振动主要是工频, 其他倍频很小, 且振动对转速较敏感, 可以判断振动是由转子不平衡或轴瓦工作状况不良引起的。 (2) 振动值在一段时间内表现为缓漫爬升, 没有突变现象, 相位也没有突变, 可以排除不平衡是由转子结垢或转子上有零部件脱落造成的可能。 (3) 振动值升高主要表现在主风机和气压机的前轴瓦端, 同时考虑到振动升高时, 联轴器处有明显沉重的声音, 所以怀疑不平衡是由联轴器工作状况不佳引起的。 (4) 气压机有气封摩擦的现象。

基于以上分析, 加强气压机的巡检次数, 通过BH5000随时监测气压机振动的发展趋势。在2009年8月28日动力停电时, 对气压机前后轴瓦及联轴器检查, 检查发现前后轴瓦基本正常, 下轴瓦有几道径向滑伤, 推力瓦块有温度过热导致的棕色斑块, 对正常运行影响不大;但是联轴器磨损严重, 气压机端齿轮齿牙已经磨损变形, 齿套齿牙磨掉大约1/4的凹坑, 导致机组的对中性能变差, 表现为转速下降, 振动下降;转速上升, 振动加剧, 符合停机前通过BH5000分析得到的结论。更换联轴器, 重新启动气压机机组, 气压机前轴瓦振动幅值下降到平均65μm, 后轴瓦振动幅值下降到35μm。通过BH5000分析, 振动幅值仍以一倍频为主。

三、总结

从案例分析看出, BH5000作为在线状态监测系统在大型旋转机械状态监测中具有重要意义, 它补充了原有的本特利监测中没有配备的在线分析软件的功能, 为设备故障诊断、设备维护提供了大量有用信息。但在使用过程中也发现有待商榷的一些问题, 主要有以下几点。

第一, 软件安装维护系统还需要进一步完善, 服务器和监测分站的软件维护需要较强的专业知识, 尤其是数据库的安装、备份, 需要一定的数据库知识, 提高了数据库维护的难度。这样一旦出现问题很难找出问题的症结, 建议将所有系统软件维护功能集成在用户界面上。

第二, 一催化装置目前还没有将与机组操作相关的一些过程量, 如温度、压力、流量等参数, 连接到BH5000监测系统上, 而这些参数是分析机组运行状况、故障诊断的重要数据, 所以有必要将这些参数集成到BH5000中。

第三, 故障诊断是在线状态监测的一项重要功能, BH5000目前还未对所监测到的数据、图谱做一些必要分析和判断, 以引起维护者的注意, 故障的发现和诊断还依赖于设备维护人员的责任心和技术水平。

第四, 建立设备故障图库是真正用好BH5000的关键, 所以有必要提供一些典型故障诊断图谱供维护者借鉴和学习。

参考文献

[1]廖双龙.基于Internet的分布式机器运行状态在线监测系统的研究与实现[D].浙江大学, 2000.

[2]高金吉.设备诊断工程与集散监测系统[J].石油化工设备技术, 1996 (1) .

[3]沈庆根.化工机器故障诊断技术[M].浙江大学出版社, 1994.