作者：周兆科 單位：山東陽(yáng)谷景陽(yáng)岡冷軋薄板有限公司

電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的意義

狀態(tài)檢測(cè)可定義為一種檢測(cè)機(jī)器運(yùn)行特性的技術(shù)或過(guò)程，通過(guò)提取故障特征信號(hào)（故障先兆），被檢測(cè)特性的變化或趨勢(shì)可用于在嚴(yán)重故障發(fā)生前預(yù)知維護(hù)需要，或者評(píng)估機(jī)器的“健康”狀況。狀態(tài)檢測(cè)利用了整個(gè)設(shè)備或者設(shè)備的某些重要部件的壽命特征，開發(fā)應(yīng)用一些具有特殊用途的設(shè)備，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)分析來(lái)預(yù)測(cè)設(shè)備狀態(tài)發(fā)展的趨勢(shì)。電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷在冶金行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，有效地進(jìn)行設(shè)備檢測(cè)和故障診斷，可減少設(shè)備事故率75％，降低設(shè)備維修費(fèi)用25％～50％。此外，檢測(cè)與診斷系統(tǒng)還可以使設(shè)備避免事故，從而帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)收益。

狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)

(一)信號(hào)采集

設(shè)備在線檢測(cè)系統(tǒng)是指在設(shè)備使用期內(nèi)連續(xù)不斷檢查和判斷設(shè)備狀態(tài)，預(yù)測(cè)設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)的系統(tǒng)。通常通過(guò)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)量反映設(shè)備運(yùn)行情況，首先獲取診斷對(duì)象的狀態(tài)信息，采集電力設(shè)備的電壓、電流、頻率、局部放電量以及磁力線密度等信號(hào)(包括正常信號(hào)和異常信號(hào))。

(二)數(shù)據(jù)傳送

信號(hào)處理系統(tǒng)通常距檢測(cè)設(shè)備較遠(yuǎn)，因?yàn)樵趥鬏斶^(guò)程中易受干擾、易損失及相移難以一致(受環(huán)境因素影響較大)，故需先作模數(shù)轉(zhuǎn)換、預(yù)處理和壓縮打包，再經(jīng)路徑傳輸?shù)教幚砜刂浦行摹?

(三)數(shù)據(jù)處理

對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，例如讀取特征值，作時(shí)域頻域分析、平均處理等，為診斷提供有效的數(shù)據(jù)。

(四)故障診斷

對(duì)處理后數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)、判據(jù)、規(guī)程以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行分析比較，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)及故障部位作出判斷，為采取進(jìn)一步措施提供依據(jù)，必要時(shí)提供預(yù)警。

在線狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷技術(shù)

在線狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷系統(tǒng)，是指利用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及各領(lǐng)域技術(shù)，綜合構(gòu)成的輔助運(yùn)行系統(tǒng)。電氣設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)與診斷包括以下基本過(guò)程：信號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、診斷。檢測(cè)與診斷步驟如下：通過(guò)各種傳感器(如光、電、溫度、振動(dòng)、流量、化學(xué)等)檢測(cè)出設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，并使其可被傳輸，轉(zhuǎn)換，采集，處理。然后由數(shù)據(jù)采集單元采集并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。傳送載體可以是電纜或光纜，為了提高其抗干擾能力，多采用光纜或數(shù)字信號(hào)傳輸。數(shù)據(jù)采集可以采用三種方式：采集信號(hào)波形、采集信號(hào)峰值或記錄峰值超過(guò)閥值的脈沖。進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，主要為抑制干擾，保留或增強(qiáng)有用信號(hào)，提煉信號(hào)特征。依據(jù)所得的特征信號(hào)，采用各種診斷方法，如模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等得出診斷結(jié)果。電氣設(shè)備在線檢測(cè)與診斷依靠的主要技術(shù)有傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和分析以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。

（一）先進(jìn)的傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)的重要手段，設(shè)備的故障診斷依靠傳感器獲取的盡可能多的準(zhǔn)確的狀態(tài)量數(shù)據(jù)。為滿足在線檢測(cè)的要求，傳感器技術(shù)在不斷進(jìn)行改進(jìn)，如光傳感器、氣體傳感器以及溫度傳感器等，他們都可以準(zhǔn)確地測(cè)量電氣設(shè)備的狀態(tài)量，并將它轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸。為了對(duì)輸變電設(shè)備絕緣子的鹽密進(jìn)行在線檢測(cè)，相關(guān)研究人員已經(jīng)提出用光傳感器來(lái)對(duì)絕緣子的污穢程度進(jìn)行檢測(cè)，盡管現(xiàn)在并未得到大范圍推廣，但對(duì)電力系統(tǒng)現(xiàn)行的等值鹽密檢測(cè)方法卻是一種突破。

（二）對(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，是在線檢測(cè)的又一關(guān)鍵步驟。信號(hào)的處理和分析是要從現(xiàn)場(chǎng)采集到的大量在噪聲背景下的信息對(duì)有用的信息量進(jìn)行提取，通過(guò)對(duì)這些信息量與注意值的分析，從而判斷設(shè)備是否趨向故障或是已處在故障狀態(tài)，根據(jù)需要確定是否退出運(yùn)行。從運(yùn)行中的電氣設(shè)備提取信號(hào)，不可避免地會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)噪聲環(huán)境的影響。為了消除噪聲的影響，除了應(yīng)用硬件濾波，往往還需要運(yùn)用許多數(shù)字濾波技術(shù)，比如目前常用的小波變換濾波技術(shù)，它可以有效消除穩(wěn)態(tài)干擾信號(hào)，把有用信號(hào)提取出來(lái)進(jìn)行分析。隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，更加有效的數(shù)據(jù)處理技術(shù)必將推陳出新。在對(duì)故障的分類方面，大多數(shù)的處理思路是尋找某一個(gè)或一些特征量來(lái)進(jìn)行模式識(shí)別。

（三）電力設(shè)備在線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了單片機(jī)檢測(cè)到基于DSP技術(shù)的檢測(cè)，再到基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的檢測(cè)系統(tǒng)階段，而基于新型總線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合檢測(cè)系統(tǒng)也正在被越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)可。目前在線檢測(cè)的形式多種多樣，有集中性在線檢測(cè)系統(tǒng)，也有分散性在線檢測(cè)裝置；在線檢測(cè)可以在設(shè)備終端進(jìn)行信號(hào)處理后進(jìn)行傳輸，也可將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器后對(duì)其集中處理。

結(jié)語(yǔ)

冶金行業(yè)具有工藝復(fù)雜，技術(shù)要求高的特點(diǎn)，對(duì)電氣及自動(dòng)化技術(shù)和產(chǎn)品的要求也頗高。電氣自動(dòng)化技術(shù)的功能與性能日新月異為冶金行業(yè)新工藝的發(fā)展提供了全新的選擇，發(fā)展在線狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷技術(shù)，不僅是狀態(tài)檢修的需要，也是工業(yè)發(fā)展的要求。