时间：2023-06-05 10:16:14
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇故障诊断，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
[关键词]时滞系统 故障诊断 状态观测器 无时滞变换
[中图分类号]TP273 [文献标识码]A
引言
在现代实际的工业生产过程中，由于受信息传输技术和测量技术的影响，时滞现象普遍存在。时滞通常会导致系统不稳定、性能恶化，甚至可能造成整个系统的瘫痪。因此，对于时滞系统的研究已引起人们的广泛关注。同时，随着科学技术的快速发展，工程设备变得越来越复杂，这样使得故障诊断和容错控制问题的研究显得尤为重要。所以，研究时滞系统的故障诊断和容错控制问题，提高系统的可靠性及稳定性，具有十分重要的理论和现实意义。近些年来，有关时滞系统的故障诊断和容错控制问题的研究已成为控制领域的研究热点，并取得了一定的成果[1-8]，但相对于无时滞系统[9-11]来说还是较少。文[3]针对状态时滞系统，设计了一种故障检测的未知输入观测器，依据Razumikhin定理，给出了该观测器的存在条件及稳定性和收敛性的证明；文[7]针对状态时滞线性系统提出了一种基于观测器的故障诊断器以及自修复容错控制律的设计方法；文[8]研究了同时含有状态时滞和测量时滞的线性时滞系统的故障诊断器的设计问题。以上文献大都利用残差诊断时滞系统的故障，残差的存在会导致由于阈值选择不当而产生的漏报和误报的情况。为了避免此类不利情况的发生，本文综合考虑了系统发生执行器故障和/或传感器故障的情况，针对含有状态时滞的线性系统，研究了其基于观测器而不利用残差体现故障的故障诊断方法及其基于观测器的故障诊断方法的故障可诊断性问题，从而避免了故障误报和漏报情况的发生，同时具有响应速度快的优点。
二、系统描述和无时滞转换
（一）系统描述
考虑如下带有故障的线性时滞控制系统：
其中，x（t）∈Rn，u（t）∈Rp，y（t）∈Rq分别为系统的状态向量，控制输入向量和输出向量；f（t）∈Rm为故障信号向量且可以是不可测量的。A0，A1，B，C，D1和D2是具有适当维数的常量矩阵。d>0为状态滞后时间常数。
假定故障f（t）的动态特性是已知的且可由下列外系统来描述
为外系统（2）的状态向量，故障的初始时刻t0和初始状态 是未知的。G∈Rr×r和F∈Rm×r为常量矩阵。 和 fa∈Rm1分别代表执行器故障状态向量和执行器故障向量，执行器故障的初始时刻为ta； 和fs∈Rm2分别代表传感器故障状态向量和传感器故障向量，传感器故障的初始时刻为ts。当t
注1外系统（2）是阶跃故障、周期故障、衰减故障、发散故障等常见的连续变化故障的通用表达式。
（二）无时滞转换
时滞项的存在使系统的故障诊断和容错控制律的设计变得较为困难，为此，我们引入线性变换把时滞系统转化成无时滞系统。考虑依赖于矩阵 的线性变换
三、故障的可诊断性
为了能利用成熟的观测器理论进行故障诊断，我们把原系统和故障构成一个不显含故障的增广系统。令
众所周知，如果能观测出故障的状态，也就诊断出了故障，故对故障的诊断就转化为对系统中故障状态进行观测。
至此，我们已将含状态时滞系统的故障诊断问题转变为无时滞系统（9）的可观测性问题，只要观测出系统（9）的状态即可诊断出系统中的故障。
记S（*）为*的特征值集合，λ∈S（A2）为A2的任意的特征值；λA∈S（A）为A的任意的特征值；λG∈S（G）为G的任意的特征值。
定理1 （C2，A2）完全能观测，即故障可诊断的充分条件是：（（C（λI-A）-1D1F+D2F），G）、（DF，G）和（C，A）都是完全能观测的。其中D=[D1T D2T]T，λ∈（S（G）-S（A）∩S（G））为S（G）-S（A）∩S（G）的任意特征值。
下面我们根据特征值的不同，分三种情况讨论。
由能观性的PBH特征向量判据知，（C2，A2）是能观的。即当λ=λA≠λG时，若（C，A）是完全能观测的，则（C2，A2）是完全能观测的。
（Ⅱ） λ=λG∈（S（G）-S（A）∩S（G））即λ=λA≠λG时，
由能观性的PBH特征向量判据知（C2，A2）是能观的。即当λ=λA≠λG时，若（（C（λI-A）-1D1F+D2F），G）是完全能观测的，则（C2，A2）是完全能观测的。
由能观性的PBH特征向量判据知（C2，A2）是能观测的。即当λ=λA≠λG时，若（C，A）和（DF，G）都是完全能观测的，则（C2，A2）是完全能观测的。
证毕。
注2 当A和G没有相同的特征值时，（C2，A2）完全能观的充分条件就简化为：（C，A）和（（C（λI-A）-1D1F+D2F），G），λ∈S（G）都是完全能观测的。
四、故障诊断
构造一个非奇异矩阵
其中，H1∈R（n+r）×（n+r-q），H2∈R（n+r）×q；H11，H12，H21和H22都是适当维数的矩阵。则关于由（1）和（2）描述的线性时滞系统的故障诊断器的设计，我们给出如下定理：
定理2考虑由（1）和（2）描述的线性时滞系统，在满足定理2的条件下，其故障诊断器可由下式描述
注3上述诊断器的优点是响应速度快，如果响应速度要求不是太高，则可以构造下列简单的基于全维观测器的故障诊断器，因此关于故障的可诊断性的讨论具有普遍性。
五、仿真例子
考虑由（1）式描述的系统，其中
考虑由（2）描述的故障，其中
其中传感器故障发生在ts=20s，执行器故障发生在ta=30s，所以t0=20s。
取故障诊断器的极点为-3、-3±j1、-1±j1。依照Ackermann公式，可得到故障诊断器的反馈增益矩阵L如下
采用式（25）所设计的故障诊断器，用MATLAB进行仿真。图1为系统的实际输出，图2为故障诊断器输出的执行器故障的诊断值和真实值的对比曲线图，图3为故障诊断器输出的传感器故障的诊断值和真实值的对比曲线图。
由图1可看出，在t=20s和t=30s时，系统中分别有故障发生.由图2和图3可看出，该故障诊断器诊断出的执行器故障值和传感器故障值均渐近趋近于它们各自的真实值，说明本文所提出的故障诊断方法及故障可诊断性判据是有效的和可靠的。
六、结论
本文针对含状态时滞的线性系统，研究了其故障诊断方法，给出并证明了基于观测器的故障可诊断性的充分条件，进而设计了无需残差体现故障即可实时诊断故障的故障诊断器。仿真结果证实了本文提出的故障诊断方法及故障可诊断性判据的可行性和有效性。
[参考文献]
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[6] Lv X，Li J.Fault Diagnosis and Self-Restore Fault-Tolerant Control for Systems with State Delays[A].Proceedings of the 21st Chinese Control and Decision Conference[C].Guilin，China，2009：914-918.
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作者代表性论文及研究项目和成果：
[1]Lv X，Li J.Fault Diagnosis and Self-Restore Fault-Tolerant Control for Systems with State Delays[A].Proceedings of the 21st Chinese Control and Decision Conference[C].Guilin，China，2009：914-918.
[2]李娟，吕新丽.含两类时滞的线性系统的故障诊断及故障可诊断性 [J]. 计算机应用研究，2009，20（1）：151-155.
关键字 煤矿；变压器；故障诊断
中图分类号TD9 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）123-0184-02
1 煤矿变压器常见故障
一般在煤矿供电系统中应用的是防爆变压器，从变压器主体结构上进行其故障类型划分，可以将其分为绕组故障、附件故障及铁芯故障。
1.1 绕组故障及其成因
绕组属于变压器重要组成部分，绕组故障主要表现为绕组断路、绕组松动及匝间短路等。引起绕组故障的主要原因在于：变压器绕组制造质量偏低，机械强度较低，在短路冲击下出现变形问题，破坏其绝缘性能；在绕组检修过程中局部绝缘被破坏；有杂物进入到绕组内，导致变压器内部温度较高，引起设备绝缘老化；绕组出现受潮问题，引起绕组局部放电，出现匝间短路故障；匝间短路故障应及时予以处理，避免匝间短路问题引起单相接地故障等。
1.2 附件故障及其成因
变压器附件故障，主要表现为有载分接开关故障、引线故障及套管故障。其中有载分接开关在频繁的切换操作中，常会出现故障问题，动静触头是其故障多发部位。在绝缘物质及高温影响下，动静触头表面出现氧化现象，增加触头接触电阻，从而导致其局部温度较高；引线属于连接绕组出线及外部接线的关键，其接头部位主要是靠焊接而成，如焊接质量较低，则可能会引起引线断路、引线短路及接触不良等问题；套管连接着变压器内部绕组及箱外联接引线，如套管设密封性较差，则容易引起变压器绕组短路等故障。
1.3 铁芯故障及其成因
铁芯质量直接影响着煤矿变压器能否正常稳定运行，是变压器关键部件。变压器正常稳定运行要求铁芯一点接地。然而在变压器应用中，经常会出现变压器铁芯多点接地及短路故障问题。铁芯多点接地，会出现环流问题，导致煤矿变压器局部温度较高，在长时间运行下导致绝缘老化，引起铁芯烧损故障，引起安全事故等。
2 煤矿变压器常规故障诊断措施
在煤矿变压器出现故障后，应及时采取故障诊断措施，找出故障成因，并及时修复，保障煤矿变压器运行的可靠性及稳定性。常规故障诊断方法主要包括以下几种：
第一，直观法。在煤矿变压器出现故障后，通过直观观察与检验，查看设备仪表指示是否发生异常，是否执行保护动作，查看设备部件是否出现破裂，是否存在烧焦及冒烟现象等，通过直观检查，找出故障位置。
第二，绝缘电阻试验法。绝缘电阻是测一次绕组对二次绕组及地的电阻。测量部位如下表所示：
顺序 双绕组变压器 三绕组变压器
被测线圈 接地部位 被测线圈 接地部位
1 低压 外壳和高压 低压 外壳、高压和中压
2 高压 外壳和低压 中压 外壳、高压和低压
3 ―― ―― 高压 外壳、低压和中压
在测定绝缘电阻的同时记下15s及60s的绝缘电阻，计算比值R60/R15，即变压器的吸收比。变压器容量在500KV・A及以上的变压器吸收比，其标准在10℃～30℃时一般不低于1.3，吸收比越大，绝缘性越好。通过采取绝缘电阻试验法，检查绕组接头的焊接质量和绕组有无匝间短路；分接开关的各个位置接触是否良好以及分接开关的实际位置与指示位置是否相符；引出线有无断裂；多股导线并绕的绕组是否有断股的情况等，同时试验变压器的绝缘电阻也是检测变压器是否可以继续进行绝缘强度（如耐压、冲击试验）的一个辅助手段。
第三，泄漏电流试验法。变压器线圈连同套管的泄漏电流测定，微安表应接在高压侧或采用消除杂散电流影响的接线。泄漏电流值应在加压1min后读取。应用这种方法可以判断出变压器套管密封性问题。
第四，交流耐压试验法。试验高压线圈时，将高压的各相线端连在一起，接到试验变压器上，低压的各相线端也连接在一起，并和油箱一起接地，试验电压即加在高压线圈与地之间。试验低压线圈时，按上述方法换接。具体如下图所示：
R1――限流电阻；
R2――变阻器；
B――试验变压器（可用自耦变压器）；
V、A――电压表和电流表；
通过交流耐压试验，可以诊断出变压器主绝缘局部缺陷问题，如绕组绝缘受潮、开裂及松动故障等。
第五，直流电阻试验法。该试验是在一个很小的直流电压下测高压侧线圈的直流电阻，通过测算直流电阻的不平衡率来判断变压器线圈及引线的连接是否正常。直流电阻不平衡率
=，对于1600KV・A及以下直流电阻不平衡率，
线不超过2%，相不超过4%，其它所有变压器线、相均不超过2%。通过这种方式可以对绕组断路、匝间短路、接头状况、套管及引线接触状况等进行诊断。
第六，空载试验法。通过空载试验法，对变压器铁芯接地状态、铁芯老化及绝缘不良等问题进行有效诊断，在交流耐压试验前后采取空载试验，可以诊断出变压器绕组是否存在着匝间击穿问题等。
3 煤矿变压器人工智能诊断措施
随着科学技术的不断发展，煤矿变压器故障诊断技术不断发展，出现了人工智能诊断方法，人工智能诊断方法，具有着诊断速度快，准确性高，维护简单方便等优势。专家系统、人工神经网络、专家系统及人工神经网络相结合等属于变压器人工智能诊断的重要方式。
3.1专家系统
专家系统主要由用户接口、解释机制、推理机制及专家知识库等构成。其中专家数据库属于专家系统故障诊断的核心。在煤矿变压器故障诊断中应用专家系统，可以从变压器表象故障推理到故障本质。专家系统故障诊断，具有着概念清洗，推理路径明确，解释清楚，便于参与等众多优势。由专家所具备的变压器领域专业知识，专家对变压器故障的认识、分类、成因及诊断经验等构成专家知识库，从而保证了变压器故障诊断工作的顺利进行。但在应用中，专家系统也存在着缺乏对思维过程描述、专家系统知识体系不够完善，且推理过程效率较低，难以满足变压器故障诊断及维护的适时性要求。
3.2 人工神经网络系统
变压器故障诊断的人工神经网络系统，是由数量较多的简单处理单元相互连接构成的一种复杂网络，相当于对人脑神经网络的简化模拟，具有着学习、记忆及归纳等功能。人工神经网络是与常规电气试验不同，在人工神经网络中并不包括诊断规则，可以输入输出非线性映射关系。在故障诊断人工神经网络研究中，研究最多的属于前馈型神经网络，如BP网络与RBF网络。其中BP网络采取是以误差函数梯度下降方式收敛，其收敛速度较慢且容易陷入到局部极小点问题中，而RBF网络其学习速度、模式识别能力较强，主要由输入层、隐含层及输出层三部分组成，其结构如下：
应用效果较好。虽然人工神经网络系统故障诊断方法诊断速度较快，适时性较好，诊断正确性较高，避免了专家系统中存在的部分不足。但在应用中，其诊断方法缺乏解释机制。
RBF网络示意图
3.3专家系统及人工神经网络系统结合
专家系统及人工神经网络系统均存在着一定缺陷，将两者结合，可以避免其不足，发挥其故障诊断优势。通过将家系统及人工神经网络系统结合应用于煤矿变压器故障诊断中，通过人工神经网络系统学习功能，解决专家系统中知识库不完善等问题，应用专家系统逻辑推理功能，克服人工神经网络知识不直观等问题。
煤矿变压器人工智能故障诊断技术发展前景十分广阔，在故障诊断中的应用将会越发广泛。
4 结论
煤矿变压器属于煤矿供电系统的重要组成部分，其运行状态的可靠性及安全性，直接影响着煤矿生产活动的安全性与经济性。然而在煤矿变压器运行过程中，常会出现绕组故障、附件故障、铁芯故障等，严重影响着煤矿生产的综合效益。针对煤矿变压器故障问题，应通过故障诊断方法，如常规变压器常规故障诊断措施及人工智能诊断措施。提高变压器故障诊断技术水平，在保障变压器安全可靠运行，保障煤矿作业综合效益等方面发挥着重要现实意义。
参考文献
[1]闫学杰.煤矿变压器故障诊断的研究[J].煤矿现代化，2011（2）：56-57.
[2]朱天柱，徐小明.电力变压器常见故障诊断与分析[J].煤矿机械，2012，33（4）：269-271.
关键词：网络故障；故障检测；故障定位；故障诊断；专家系统；数据挖掘；神经网络
中图分类号：TP393.06
随着计算机、通信以及互联网技术的飞速发展及应用，网络作为一种重要的工具，在军事、政治、经济和科研等诸多领域起着越来越重要的作用，已经成为社会生产和生活必不可少的一部分。与此同时，网络的规模和复杂性不断增大，一旦网络发生故障，如果不能在有效时间内对网络故障进行诊断与修复，将会造成巨大的损失，甚至严重威胁社会的安全与稳定，因此对网络故障诊断技术进行研究具有越来越重要的应用价值和现实意义。
1 网络故障诊断一般过程
通常来说，网络故障诊断是以网络原理、网络配置和网络运行的知识为基础，根据网络出现的故障现象，并使用专门的网管理和检测工具以获取告警信息进而对网络中出现的故障进行诊断、恢复以及预测的过程，一般可分为以下五个部分[1]：
（1）故障检测，即网络故障告警信息的获取。网络发生故障时，通过主动轮询或异步收集方式，对网络中的相关设备或服务的相关告警信息、设置和性能参数，状态信息等进行收集和分析，及时发现网络出现的故障及问题。
（2）故障定位，即定位故障源。对故障检测阶段收集的海量告警数据进行分析和处理，在网络中找出故障，为下一步的故障原因的诊断提供依据。
（3）故障原因的诊断，即查找故障产生的根源。根据故障定位的结果综合运用各种规则进行系统的推理，快速的找到故障产生的原因或者最可能的原因。
（4）故障修复。根据网络故障诊断结果修复网络故障，恢复网络的正常运行。
（5）故障预测，即根据先验知识和监测数据预测网络可能发生的故障。
其中故障检测，故障定位，故障原因诊断是必不可少的三个步骤，下面将重点对上述三个步骤进行详细的介绍。
2 网络故障检测
通常计算机网络通过以下两种方式收集信息，通过分析收集到的信息来检测故障[2]。
（1）Trap机制。在网络中每一个被管设备中都要运行一个程序以便和管理站中的管理程序进行通信。
（2）主动轮询。网络中发生故障的被管设备或服务主动向网络管理系统发出告警信息，能够及时发现网络中的故障，网络管理系统还需通过主动轮询这种方式了解与网络性能密切相关的信息，并对这些影响网络性能信息设置阈值，来判断网络性能，超过设定阈值也会触发事件。
3 网络故障定位
网络系统中，一般通过监测被管设备或服务等各种方法获取大量原始告警数据或历史积累信息，这些数据往往由于通信系统的复杂性、网络结构异构性、噪声、外界因素、因果关系等原因而具有相当大的不确定性和不精确性，导致故障症状和故障原因都存在非线性映射关系，需要利用关联技术对数据进行处理和分析才有效的进行故障定位[3]，目前常用的故障定位技术主要有下面几种：
3.1 基于人工智能的故障定位技术
3.1.1 基于规则的推理技术
基于规则的推理（Rule-based Reason，RBR）是最简单的关联技术，已被用于多种构架。一般而言，基于规则的系统由三个组成部分组成，如图1所示。
（1）推理引擎，主要提供解决问题所需要的策略。
（2）知识库，提供和定义与问题相关的规则和专家知识。
（3）工作内存，主要提供解决问题所需要的数据。
在基于规则的推理的网络故障定位系统中，知识库充当一个专家的角色，利用从人类专家获取专家积累的经验和知识，这些知识主要包括对网络问题的定义以及当某一特定问题发生时，网络故障定位系统需要执行的操作。工作内存主要是利用具体的网络协议对网络中的被管设备或服务进行监测，得到有关被管设备或服务的各种信息。在对网络故障进行定位时，推理引擎与知识库共同合作，将监测得到的网络中被管设备或服务的状态信息与知识库中定义好的条件部分进行比对，根据条件满足与否，来进行网络故障的定位。
基于规则的网络故障定位系统，由于无需对专家系统的具体结构和操作细节进行深入了解，从而具有结构简单等诸多优点，并且实现起来比较简单，非常适用于小型系统。但是基于规则的网络故障定位系统在匹配规则时，需要网络状态与知识库中的规则条件精确匹配，否则将推出整个推理过程，无法定位故障，并且规则存在不易维护性和指数增长性，所有这些缺点决定了基于规则的网络故障定位系统不适用大型系统。
3.1.2 基于模型的推理技术
基于模型的推理（Model-based Reason，MBR）是建立在面向对象上的基础之上，利用现有的专家经验和知识，将具体的目标系统中的实体都模型化诊断对象，并且明确地表现出现实目标系统中对象之间存在的各种关联关系，再根据系统模型对具体的目标系统的行为进行推测。由于通常情况下，具体的目标系统与理想的系统模型之间存在差异性，因此基于模型的推理的专家系统需要对推测的行为和目标系统的实际行为进行不一致诊断，以确定具体目标系统中的故障根源。
为了更好地说明基于模型的推理专家系统的工作流程，文献[4]使用一个物理模型和对应的对等模型分别如图2、3所示的网络系统。网络系统按一定的周期，有规律的向图2中的被管设备发送ping命令以监测网络系统中的被管设备是否运行正常。管理系统和被管设备之间通过一个模型对象实现彼此之间的相互通信，具体来说，如图2所示，系统中的集线器模型向被管设备集线器发送ping命令，路由器模型则向被管设备路由器发送ping命令。当目标网络发生故障时，如果故障发生在集线器1，则集线器1模型可以将其发现并且识别出来，如果集线器1模型连续3次向被管设备集线器1发送ping命令，在3次响应超时以后，集线器模型1根据现有的网络现象推测被管设备集线器1有可能发生故障，或者说目标系统中的故障位于集线器1。集线器1模型则会在确定故障并正式发送告警信息之前，集线器1模型将分析自身与图2中其他被管设备的模型之间的关系以此来确定其是否应该询问网络中路由器模型，如网络中的路由器模型返回的是相应的被管路由器设备工作处于正常状态，则集线器1触发警报。
3.1.3 基于范例的推理技术
基于范例的推理（Case-based Reason，CBR）故障定位技术与前面的基于规则推理技术和基于模型推理技术相比具有很大的差异性，主要因为基于范例的推理技术的思想源于人类现实生活，主要根据过去积累的实际经验或经历，利用类比的推理方法对现有的新问题做出相似的解答，然后根据新问题与旧问题之间的差异对解答进行修改从而得到新问题的完全解答。基于范例推理的网络故障定位技术主要由四个部分组成，检索 （Retrieve）、复用（Reuse）、修正（Revise）、保存（Retain），简称4R过程。
基于范例推理的故障定位技术与基于规则推理的故障定位技术相比，由于在基于范例推理的故障定位技术中检索只是基于对案例的部分匹配，而基于规则推理的故障定位技术则是完全匹配，因此基于范例推理的故障定位技术对网络配置变化的适应度更好，更适用于问题的总体解决方案。
3.2 模型遍历技术
模型遍历技术（Model traversing techniques）是一种构建网络故障传播模型的方法，该方法在构建故障传播模型时，主要根据网络在运行时各种被管对象之间的相互关系，并且按照从引起事件的被管对象开始的顺序进行构建。该方法主要适用于网络中被管对象之间的相互关系类似于图形，并且一般情况下较容易获取的情况，并且在系统配置变化较频繁时该方法的鲁棒性很好。模型遍历技术主要具有两大特点，事件驱动和事件关联，所谓事件驱动是指在一个故障症状报告到来之前，系统一直处于等待故障症状状态；事件关联则是确定两个故障症状是否来源同一个事件源。
一般情况下，模型遍历技术需要在其事件报告中明确标识网络系统中故障的征兆类型、征兆目标等相关信息，如果网络系统中出现故障征兆，且不妨用si来表示该故障征兆，当si的目标和si来源相同，则说明si是一个次要征兆也就说明某些告警信息可以被忽略。模型遍历技术的整个处理可分为以下3步：
（1）首先，对网络中的每个事件，依据网络在运行时各种被管对象之间的相互关系对其构建一个和事件源相关的对象图。
（2）当给定的两个事件的对象图相交时，此时说明两个图至少包含同一个对象，则认为这两个对象图的事件源是关联的。
（3）当给定三个故障症状si，sj，sk，其中si，sj相互关联，sj，sk相互关联，则根据故障症状的传递性可知si是一个次要的故障症状。
4 网络故障原因诊断
（1）基于信号处理方法。该方法主要是依据信号模型，直接对网络系统中的可测信号进行分析与处理，并通过提取可测信号的频率等特征值，对网络中存在的故障原因进行诊断。
（2）基于解析模型的方法。基于解析模型的方法主要依据数学模型和数学方法来进行故障原因的诊断，在诊断时需要建立对象的精确数学模型。
（3）基于知识检测的方法。与基于解析模型方法相比，此方法最大的特点在于其并不需要对象的精确数学模型就可以对网络中的故障原因进行诊断。
下面主要介绍几种目前国内外研究学者研究比较多的基于知识检测的方法，基于专家系统故障原因诊断方法和基于模糊理论故障原因诊断方法以及基于BP神经网络故障原因检测方法。
4.1 基于专家系统故障原因诊断方法
基于专家系统故障原因诊断系统主要是利用人类专家的经验和历史积累诊断数据，使用一定的方法将其转化为系统能够识别的规则存在专家系统的知识库中。当网络中出现故障时，诊断系统利用专家系统知识库中的规则，对发生故障网络中的被管对象的各项性能参数进行处理与分析以正确的确定网络故障发生的具体原因[5]。组成由人机接口、推理机、知识库等六部分组成：
目前，国内外学者公认的专家系统瓶颈是知识获取问题，因为专家系统在诊断过程中主要依赖于从人类专家领域内获取的知识、经验和以往诊断数据，而这些获取起来途径有限，操作起来具有一定的局限性和复杂性。另外，专家系统在实时性和学习能力等方面也存在一定的局限性，因此目前通常将专家系统同其他方法相结合以提高专家系统在这些方面存在的局限性和不足。
4.2 模糊故障诊断方法
很多时候，网络中的故障与系统得到的网络现象之间存在非线性的映射关系，这种非线性的映射关系很难用确定的数学公式或者模型来刻画，相应的在故障原因诊断时，很难给出故障的精确原因。相反，只能给出故障发生的可能原因。对于这种存在一定模糊性的问题，可以使用模糊逻辑来解决。
目前使用的比较多的是向量识别法，其诊断过程可分为以下3步：
首先，需要根据网络中的故障与表征网络故障的数据，建立二者之间的关系，通常用关系矩阵R来表示。
其次，对需要诊断的目标网络系统（对象）进行状态检测，提取相关的特征参数以构建特征向量矩阵X。
最后，根据模糊理论和矩阵理论，求解前面两步构建的关系矩阵方程Y=X・R，得到关系矩阵方程的解Y，再根据隶属度等原则，对目标网络系统的故障向量Y进行处理，得到故障的原因。
从上述诊断过程可知，在模糊故障诊断中，正确的进行故障原因诊断的前提是建立关系矩阵R、隶属函数、特征值向量X，而这些矩阵、函数、向量的建立是人为构造而成，难免具有一定的主观性，并且由于该模糊诊断方法对特征元素的选取也有一定的要求，所以两者若处理不当，会导致该方法的诊断结果精度严重下降甚至完全错误。
4.3 BP神经网络诊断方法
由于人工神经网络的这些特性以及网络中故障与征兆之间有可能存在的非线性映射关系，使得人工神经网络在网络故障诊断中大有用武之地。目前，人工神经网络已经大量应用在网络故障诊断领域。BP神经网络是常用的人工神经网络模型[6]。
BP神经网络故障诊断分为训练和诊断两个阶段：
（1）训练阶段。BP神经网络对样本进行训练，以选定网络结构和规模，确定网络总层数、各层神经元数。借助BP学习算法，将原始网络收集到的故障样本的特征参数作为BP神经网络输入样本集，以与之对应的网络故障原因编码为BP神经网络的输出，以此对BP神经网络进行训练。
（2）故障诊断阶段。主要对待检测对象的故障样本进行特征提取和归一化处理，然后输入到BP神经网络进行诊断输出诊断结果，整个过程分为以下4个步骤：1）故障样本集预处理。2）BP网络结构设计。3）训练BP神经网络。4）故障诊断。
5 结束语
本文对网络故障的概念以及基本过程进行了概述，重点对当前网络故障中的故障检测、故障定位、故障诊断的关键技术及方法进行了研究和总结归纳，对开展网络故障诊断技术研究具有一定的指导意义。
参考文献：
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关键词：故障诊断；小波分析；专家系统：数据融合
引言
故障诊断(fd)全名是状态监测与故障诊断(cmfd)。基于解析冗余的故障诊断技术被公认为是这一技术的起源。所谓解析冗余，是指被诊断对象的可测变量之间(如输入与输出间，输出与输出间，输入与输入间)存在的冗余的函数关系，故障诊断在过去的十几年里得到了迅速的 发展 ，一些新的理论和方法，如遗传算法、神经 网络 、小波分析、模糊理论、自适应理论、数据融合等均在这里得到了成功的应用。
1 基于小波分析的故障诊断方法
小波分析是20世纪80年代中期发展起来的新的数学理论和方法，它被认为是傅立叶分析方法的突破性进展。小波分析最初由法国学者daubeches和callet引入信号处理领域，它具有许多优良的特性。小波变换的基本思想类似于fourier变换，就是用信号在一簇基函数张成空间上的投影表征该信号。小波分析优于博立叶之处在于：小波分析在时域和频域同时具有良好的局部化性质。小波分析方法是一种窗口大小(即窗口面积)固定但其形状、时间窗和频率都可以改变的时频局部化分析方法。即在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率。因此，小波变换被誉为分析信号的显微镜，小波分析在信号处理、图像处理、话音分析、模式识别、量子物理、生物医学工程、 计算 机视觉、故障诊断及众多非线性 科学 领域都有广泛的应用。
动态系统的故障通常会导致系统的观测信号发生变化。所以我们可以利用连续小波变换检测观测信号的奇异点来检测出系统的故障。其基本原理是利用信号在奇异点附近的lipschitz指数。lipschitz指数时，其连续小波变换的模极大值随尺度的增大而增大；当时，则随尺度的增大而减小。噪声对应的lipschitz指数远小于0，而信号边沿对应的lipschitz指数大于或等于0。因此，可以利用小波变换区分噪声和信号边沿，有效地检测出强噪声背景下的信号边沿(援变或突变)。
2 专家系统故障诊断方法
专家系统故障诊断方法，是指计算机在采集被诊断对象的信息后，综合运用各种规则(专家经验)，进行一系列的推理，必要时还可以随时调用各种应用程序，运行过程中向用户索取必要的信息后，就可快速地找到最终故障或最有可能的故障，再由用户来证实。此种方法国内外已有不少应用。专家系统的故障诊断方法可用图1的结构来说明：它由数据库，知识库，人机接口，推理机等组成。其各部分的功能为：
数据库：对于在线监视或诊断系统，数据库的内容是实时检测到的工作数据；对于离线诊断，可以是故障时检测数据的保存，也可是人为检测的一些特征数据。即存放推理过程中所需要和产生的各利，信息。
知识库：存放的知识可以是系统的工作环境，系统知识(反映系统的工作机理及结构知识)：规则库则存放一组组规则，反映系统的因果关系，用来故障推理。知识库是专家领域知识的集合。
人机接口：人与专家系统打交道的桥梁和窗口，是人机信息的交接点。
推理机：根据获取的信息综合运用各种规则进行故障诊断，输出诊断结果，是专家系统的组织控制结构。
3 基于数据融合的故障诊断方法
数据融合是针对一个系统中使用多个传感器这一问题而展开的一种信息处理的新的研究方向。数据融合将各种途径、任意时间和任意空间上获取的信息做为一个整体进行综合分析处理，为决策及控制奠定基础，产生比单一信息源、单一处理机制更精确、更完全的估计和判决。
数据融合模型一般可表为图2所示的三级结构。数据融合模型的每一级内部又可有相应子结构，其中，第一级为原始信息融合层，其输入是由信息源提供的各种原始数据，其输出是特征提取的结果或某种局部决策。第二级为特征融合层，它以原始信息融合层的输出做为输入。其输出为目标的局部标识。第三级是决策融合层，其输入为特征融合层的输出，并以全局决策做为本层的输出。全局决策一般既要有硬决策，如故障类别、部位、程度，也要给出软决策，如可信度。
1SPSB模型与典型故障
1.1SPSB模型SPSB模型[6]主要子系统包括：1）协同控制子系统：根据最优匹配原则计算柴油机参考转速和最佳螺距；2）油门刻度PI控制：根据参考转速和PI控制规则，控制油门齿条（进油量）；3）柴油机子系统：输出扭矩，推动轴系旋转产生前进动力；4）螺旋桨动力特性：根据轴系实际转速、螺旋角、水流速度计算螺旋桨推力和扭矩；5）船舶动态：根据螺旋桨推力、船体所受阻力、风雨外力计算船速。由于柴油机和船舶运动的复杂性，船舶推进控制系统是一个具有强非线性和不确定性的复杂控制系统，SPSB船舶推进控制系统非线性状态空间方程与输出方程总结见式。
1.2典型故障通常，船舶推进控制系统典型故障包括：柴油机故障（轴系断裂、进气管泄漏、油管泄漏、单或多缸无法启动）、转速测量传感器故障（电磁干扰引起的测量误差、失效）、螺距测量传感器故障（失效、电磁干扰引起的测量波动）和调距机构故障（液压泄漏引起的螺距缓慢漂移、失效）等等。
2船舶推进系统T-S模糊模型
由式（1）可知，船舶推进控制系统是一个具有强非线性和不确定性的复杂控制系统，难以直接进行故障诊断。因此，本文利用模糊函数无线逼近能力将推进控制系统模型转换T-S模糊模型，基于T-S模糊非线性模型进行故障诊断。依据柴油机工作转速特征（低速、中速和高速），采用3条模糊规则，尽可能的减小设计的复杂性，同时达到合理逼近SPSB非线性模型的要求。基于此，考虑由如下3条T-S模糊规则构成的式（1）模糊逼近船舶推进控制系统故障模型。显然，系统无故障情况下，观测器的输出与系统的输出相同。虽然干扰对残差作用使ey(t)≠0，但|ey(t)|<r（r为故障检测阀值）；但系统发生故障时，系统的输出偏离正常输出值，与观测器的输出不同，即|ey(t)|>r。因此，可利用动态误差方程进行故障检测与诊断。为了使动态误差系统能尽快的反应系统故障，同时在抑制外界干扰的情况下放大故障对残差的影响，给出如下故障诊断观测器设计准则。
3故障诊断观测器设计
考虑船舶推进系统误差动态方程（4）及满足条件，存在故障诊断观测器Gi使动态系统（4）同时满足指数稳定，H∞鲁棒性能指标和H-故障灵敏度指标的充要条件。基于定理1，给出同时满足多性能指标约束故障诊断观测器设计步骤及相容性分析方法：1）对误差动态系统（4），验证关于变量(Xi,γi,βi,εij)的LMI（5-10）的可行性。2）若LMIS（5-10）有可行解，以(Xi,βi,εij)为变量，LMI（5-10）为约束，求解极值问题：minγi。记极小值为γi-min。3）给定鲁棒指标γ2>(max(γi-min))2。以(Xi,γ0,εij)为变量，LMIS（5-10）为约束,求极值问题maxβi，记极大值为βi-max。取灵敏度指标：β<min(βi-max)。4）对给定的鲁棒指标和灵敏度指标，求解LMI（5-10）解构造满足1）～3）的故障诊断观测器。
4仿真实例
本文以某3500箱集装箱船为仿真对象，根据以上船舶推进系统T-S模糊模型建立的特点，可以将其系统分成三个状态子空间，即(S1,S2,S3)，Si表示3个局部模型中起主要作用的局部模型，根据文献[6]中数据，利用T-S模糊建模方法可给出子系统的对应参数矩阵如下：本文仿真采用液压缸执行器故障方案：由于液压缸为执行器件，产生的故障应加入到状态方程中，液压缸常常由于密封性能不良，出现漏油情况，从而产生不了应有的压力，达不到理想的执行效果。对于液压系统出现泄漏故障，常采用恒偏差故障模型，其故障模型解析式为：f(x,u,t)=c，c为一常数。仿真结果分析：1）PS可调螺距桨液压系统发生泄漏，出现执行器恒偏差故障，虽然从图1(a)、图2(b)中都能测得船速发生的偏值，但是本文观测器有效的抑制了干扰对船速输出的影响，提升了对故障灵敏反应。2）PS可调螺距桨液压系统出现轻微泄漏故障，图1(c)仿真图像反映了船速有较小的变化，而图1(d)由于干扰的作用，无法检测船速是否由于故障的作用而发生了一定的偏离。3）在图2(a)、图2(b)中，PS可调螺距桨液压系统出现严重泄漏故障和轻微泄漏故障，采用本文设计的观测器，都能有效的通过残差的变化，检测出故障发生的时间和大小。
5结论
关键词:网络故障诊断;路由器;分层诊断技术;网络接口
中图分类号:TP393文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)25-0070-02
0引言
计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。实现计算机网络有四个基本要素:通信线路和通信设备;有独立功能的计算机;网络软件软件支持;实现数据通信与资源共享。所以网络故障无非就是这四个方面的故障。本文先介绍网络和路由器的基本概念,而后通过介绍网络分层诊断技术来详细阐述排除网络连通性故障的方法。
1网络与路由器概述
网络诊断是一门综合性技术,涉及网络技术的方方面面。为方便下面的讨论,首先回顾一下网络和路由器的基本概念。
(1)计算机网络按其覆盖范围通常被分为局域网和广域网。局域网覆盖地理范围较小,一般在数米到数十公里之间。广域网覆盖地理范围较大。按拓扑分类可分为总线型,星型,环形以及网状网络。
(2)为了完成计算机间的通信,把每部计算机互连的功能划分成定义明确的层次,规定了同层进程通信的协议及相邻层之间的接口和服务,将这些层、同层进程通信的协议及相邻层之间的接口统称为网络体系结构。国际标准化组织(ISO)提出的开放系统互连参考模型(OSI)是当代计算机网络技术体系的核心。该模型将网络划分为7个层次:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
(3)Internet依靠TCP/IP协议,在全球范围内实现不同硬件结构、不同操作系统、不同网络系统的互联。在Internet上,每一个节点都依靠唯一的IP地址互相区分和相互联系。IP地址是一个32位二进制数的地址,由4个8位字段组成,每个字段之间用点号隔开,用于标识TCP/IP宿主机。
(4)路由器(Router)是用于连接多个逻辑上分开的网络,所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时,可通过路由器来完成。因此,路由器具有判断网络地址和选择路径的功能,它能在多网络互联环境中,建立灵活的连接,可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网,路由器只接受源站或其他路由器的信息,属网络层的一种互联设备。路由器技术始终处于核心地位。
2网络故障诊断概述
网络故障诊断有以下三方面的目的:确定网络的故障点,恢复网络的正常运行;找到网络配置和规划中的欠缺之处,改善和优化网络的性能;观察网络的运行状况,及时预测网络通信质量。
网络故障诊断以网络原理、网络配置和网络运行的知识为基础。从故障现象出发,以网络诊断工具为手段获取诊断信息,确定网络故障点,查找问题的根源,排除故障,恢复网络正常运行。
网络诊断可以使用包括局域网或广域网分析仪在内的多种工具:路由器诊断命令;网络管理工具和其它故障诊断工具。CISCO提供的工具足以胜任排除绝大多数网络故障。查看路由表,是解决网络故障开始的好地方。ICMP的ping、trace命令和Cisco的show命令、debug命令是获取故障诊断有用信息的网络工具。
网络故障的故障症状包括一般性和较特殊的。一般故障排除模式如下:第一步,当分析网络故障时,首先要清楚故障现象;第二步,收集需要的可能的故障原因信息,充分了解故障现象;第三步,根据收集到的情况考虑可能的故障原因,然后根据具体故障现象排除不符合的故障原因;第四步,根据最后的可能的故障原因,建立一个诊断计划;第五步,执行诊断计划,认真做好每一步测试和观察,直到故障症状消失;第六步,每改变一个参数都要确认其结果。
3网络故障分层诊断技术
3.1物理层及其诊断
物理层是第一层,它虽然处于最底层,却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境。
物理层的故障主要表现在设备的物理连接方式是否正确;MODEM、CSU/DSU等设备的配置及操作是否正确。可以使用show interface命令来检查路由器各端口物理连接是否正常,检查端口状态,EIA状态和协议建立状态。
3.2数据链路层及其诊断
数据链路层是OSI参考模型的第二层,该层解决两个相邻结点之间的通信问题,实现两个相邻结点链路上无差错的协议数据单元传输。数据链路层传输的协议数据单元称为数据帧。数据链路层不关心数据包中包含什么信息,而仅是将其传递到网络中的下一结点。
3.3网络层及其诊断
网络层提供建立、保持和释放网络层连接的手段,包括路由选择、流量控制、传输确认、中断、差错及故障恢复等。
排除网络层故障的基本方法是:沿着从源到目标的路径,查看路由器路由表,同时检查路由器接口的IP地址。如果路由没有在路由表中出现,应该通过检查来确定是否已经输入适当的静态路由、默认路由或者动态路由。然后手工配置一些丢失的路由,或者排除一些动态路由选择过程的故障,包括RIP或者IGRP路由协议出现的故障。
4路由器接口故障排除
4.1串口故障排除
串口出现连通性问题时,为了排除串口故障,一般是从show interface serial命令开始,分析它的屏幕输出报告内容,找出问题之所在。串口报告的开始提供了该接口状态和线路协议状态。接口和线路协议的可能组合有以下几种:串口运行、线路协议运行,这是完全的工作条件。该串口和线路协议已经初始化,并正在交换协议的存活信息;串口运行、线路协议关闭,这个显示说明路由器与提供载波检测信号的设备连接,表明载波信号出现在本地和远程的调制解调器之间,但没有正确交换连接两端的协议存活信息;串口和线路协议都关闭,可能是电信部门的线路故障、电缆故障或者是调制解调器故障;串口管理性关闭和线路协议关闭,这种情况是在接口配置中输入了shutdown命令。通过输入no shutdown命令,打开管理性关闭。
正常通信时接口输入或输出信息包不应该丢失,或者丢失的量非常小,而且不会增加。如果信息包丢失有规律性增加,表明通过该接口传输的通信量超过接口所能处理的通信量。解决的办法是增加线路容量。
4.2以太接口故障排除
以太接口的典型故障问题是:带宽的过分利用;碰撞冲突次数频繁;使用不兼容的类型。使用show interface ethernet命令可以查看该接口的吞吐量、碰H冲突、信息包丢失、和类型的有关内容等。
(1)通过查看接口的吞吐量可以检测网络的利用。如果网络广播信息包的百分比很高,网络性能开始下降。光纤网转换到以太网段的信息包可能会淹没以太口。互联网发生这种情况可以采用优化接口的措施,即在以太接口使用no ip route-cache命令,禁用快速转换,并且调整缓冲区和保持队列。
(2)两个接口试图同时传输信息包到以太电缆上时,将发生碰H。以太网要求冲突次数很少,不同的网络要求是不同的,一般情况发现冲突每秒有三五次就应该查找冲突的原因了。
(3)如果节点的物理连接正常,接口和线路协议报告运行状态也正常,可是还是不能通信。原因可能是两个节点使用了不兼容的帧类型。可以尝试重新配置使用相同帧类型。
4.3异步通信口故障排除
互联网络的运行中,异步通信口的任务是为用户提供可靠服务,但又是故障多发部位。
异步通信口故障一般的外部因素是:拨号链路性能低劣;电话网交换机的连接质量问题;调制解调器的设置。如果调制解调器丢失了它的设置,应采用一种方法来初始化远程调制解调器。简单的办法是使用可通过前面板配置的调制解调器,另一种方法是将调制解调器接到路由器的异步接口,建立反向telnet,发送设置命令配置调制解调器。
show interface async 命令、show line命令是诊断异步通信口故障使用最多的工具。show interface async 命令输出报告中,接口状态报告关闭的唯一的情况是接口没有设置封装类型。线路协议状态显示与串口线路协议显示相同。show line命令显示接口接收和传输速度设置以及EIA状态显示。show line命令可以认为是接口命令(show interface async)的扩展。show line命令输出的EIA信号及网络状态:
noCTS noDSR DTR RTS:调制解调器未与异步接口连接。
CTS noDSR DTR RTS:调制解调器与异步接口连接正常,但未连接远程调制解调器。
CTS DSR DTR RTS:远程调制解调器拨号进入并建立连接。
确定异步通信口故障一般可用下列步骤:检查电缆线路质量;检查调制解调器的参数设置;检查调制解调器的连接速度;检查rxspeed 和txspeed是否与调制解调器的配置匹配;通过show interface async 命令和 show line命令查看端口的通信状况;从show line命令的报告检查EIA状态显示;检查接口封装;检查信息包丢失及缓冲区丢失情况。
5结语
网络发生故障是不可避免的。网络建成运行后,网络故障诊断是网络管理的重要技术工作。搞好网络的运行管理和故障诊断工作,提高故障诊断水平需要注意以下几方面的问题:认真学习有关网络技术理论;清楚网络的结构设计,包括网络拓朴、设备连接、系统参数设置及软件使用;了解网络正常运行状况、注意收集网络正常运行时的各种状态和报告输出参数;熟悉常用的诊断工具,准确的描述故障现象。
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【摘要】驱动桥的功用是将万向传功装置传来的扭矩改变方向后传给驱动车轮，并起到降速增扭的作用，同时，允许左右驱动轮以不同转速旋转。本文将阐述汽车驱动桥的故障诊断与维修。
【P键词】汽车 驱动桥 故障 诊断 维修
一、驱动桥结构组成
后轮驱动汽车的后桥是驱动桥，主要包括主减速器、差速器、半轴、驱动桥壳等。如图1所示。
后轮驱动汽车的后桥是驱动桥，主要包括主减速器、差速器、半轴、驱动桥壳等。驱动桥的常见故障部位主要有：行星齿轮与十字轴、轴承、花键、调整垫片、齿轮等。驱动桥的常见故障主要包括：驱动桥异响，驱动桥过热和驱动桥漏油。
二、故障诊断与维修
（一）驱动桥异响
1.故障现象
驱动桥在汽车不同的行驶工况下发出非正常响声。
2.故障原因
造成驱动桥异响的根本原因是驱动桥的传动部件磨损松旷，调整不当或不良，当承受较大的动载荷时，发出不正常的响声。
（1）主减速器主、从动齿轮，行星齿轮和半轴齿轮等啮合间隙过大或过小，应予调整。
（2）半轴齿轮与半轴的花键配合、差速器壳与十字轴配合、行星齿轮孔与十字轴配合松旷，应予调整。
（3）主、从动齿轮印痕不符合要求，应予调整。
（4）主、从动齿轮，行星齿轮和半轴齿轮的齿面磨损严重，轮齿折断、变形或未成对更换，应予更换。
（5）油量不足，牌号不符，变质或有杂物，应更换正确的油，并调整到规定高度。
（6）圆锥滚子轴承预紧度调整不当，应予调整。
（7）驱动桥壳体、主动齿轮紧固螺母或从动齿轮连接螺钉松动，应予紧固或更换等。
3.故障诊断与排除
造成驱动桥异响的根本原因是驱动桥的传动部件磨损松旷，调整不当或不良，当承受较大的动载荷时，发出不正常的响声。
随着汽车行驶工况的不同，驱动桥的异响也不同：汽车行驶时驱动桥发出较大响声，而当滑行或低速行驶时响声减弱，甚至消失；汽车行驶、滑行时驱动桥均发出较大的响声；汽车转弯行驶时驱动桥发出较大的声音，而直线行驶时响声明显减弱或消失；汽车起步或突然改变车速时驱动桥发出“铿”的一声。
根据异响的规律，结合如图2所示驱动桥异响常见故障原因的诊断流程找出故障。
（二）驱动桥过热
1.故障现象
汽车在行驶一段路程后，用手触摸后桥，有烫手感觉。
2.故障原因
（1）齿轮油型号不对或油量不足。
（2）轴承预紧度过大。
（3）齿轮磨损严重。
（4）主、从动锥齿轮啮合间隙过小。
3.故障诊断与排除
（1）检查齿轮油量是否充足，若不足应按规定将齿轮油加至规定高度。
（2）检查齿轮油型号是否正确。若不正确应将原油放净，并冲洗桥壳内部，换上规定型号的齿轮油。（3）检查驱动桥轴承的预紧度是否过大，若过大应重新调整。
（4）检查齿轮的磨损是否严重，若磨损严重应更换齿轮。
（5）检查主、从动锥齿轮的啮合间隙是否过小，若过小应重新调整。
按照过热部位的不同，结合图2所示驱动桥过热常见故障原因的诊断流程找出故障。
（三）驱动桥漏油
1.故障现象
驱动桥减速器衬垫或放油螺塞周围漏油。
2.故障原因：（1）油面过高。（2）通气塞堵塞。（3）油型号不对。（4）油封磨损或损坏，放油螺塞松动或垫片损坏。（5）桥壳有裂纹。
3.故障原因及排除
（1）检查齿轮油的油面高度，若油面过高，应放掉多余的齿轮油，调整至合适的位置。
（2）检查通气塞是否堵塞，若堵塞应予以检修。
（3）检查放油螺塞是否松动，垫片是否损坏，若损坏应更换垫片，并拧紧放油螺塞。
（4）检查油封是否磨损或损坏，若磨损或损坏应更换油封。
1级联式变频器故障诊断原理
级联式变频器是由多个相互独立的低压功率单元串联实现高压输出。移相整流变压器采用的为多重化设计，它将网侧的高压转换为二次侧的多组低压，二次侧低压绕组均相互独立给功率单元供电，所以也没有串联均压的问题存在。功率单元是级联式变频器实现其功能的基本单元，它相当于一台交直交低压电压型变频器，结构如图1所示，相邻的功率单元的输出端成Y型连接，实现高压输出，给高压电动机供电。本文所研究的级联式变频器每相分别由五个功率单元相互串联组成，其中每个功率单元的逆变部分有四个功率器件(Q1～Q4)。由于所含的功率器件数量众多而且在运行时不停的导通和关断，因此极易发生开路故障。由于级联式变频器发生功率管开路故障时，对输出的电压、电流影响很小，不容易被发现，因此需要研究高效的级联式变频器故障诊断方法。级联式变频器每个功率器件发生故障的概率相同，而且是随机的，因此需要分析级联式变频器故障时的输出电压和电流信号，找到能够反映其故障特征的信号。本文通过对级联式变频器故障时输出的电压电流信号进行分析，发现在故障时输出的电压信号所含的信息量最大，因此将级联式变频器输出电压作为故障信号源来对级联式变频器进行故障分析。
2改进PSO－BP的级联式变频器故障诊断算法
2．1PSO算法PSO算法是通过模拟鸟群捕食行为来进行群体搜索的算法。PSO算法中的每个待优化问题的解都可以看作搜索空间中的一只鸟，称其为“粒子”。所有粒子都有一个适应度来决定它们的优劣，然后每个粒子就跟随其当前最优粒子在解空间中进行搜索。即粒子对以前速度的改变程度，当它取值较大时有利于使算法摆脱局部最优，当它取值较小时有利于算法收敛。所以，在算法的初期阶段，ω应该赋予较大的值以便于扩大粒子的搜索范围，从而提高全局搜索效率;在算法的收敛阶段，应该尽可能减小ω的取值，使其尽可能的搜索最优个体周边的范围，从而提高其准确率。
2．2PSO算法的改进思想在PSO算法中，ω大多设定为随进化而线性递减，由于惯性权重ω服从线性变化，难以在搜索范围和寻优精度之间取得较好的权衡，所以本文考虑将ω服从随机分布，如式(3)所示，易跳出局部最优值，且能有效搜索到全局最优值。学习因子c1、c2分别代表了粒子在进行速度更新时，个体最优和全局最优所占的比重大小。c1、c2的调整方式与粒子群此时位置的适应度有关，当适应度大于群体适应度的平均值时，可以通过增大c1、减小c2的方式来减小飞向全局极值的速度;反之，则减小c1、增大c2［12］。
2．3BP神经网络假设BP神经网络的输入层、隐含层、输出层神经元个数分别为n、m、q，输入层到隐含层的权值为vij，隐含层的阈值为b1，隐含层到输出层的权值为ωjk，输出层的阈值为b2，隐含层和输出层节点所用的传递函数分别。
2．4PSO－BP的级联式变频器故障诊断过程PSO－BP神经网络的算法诊断流程如图2所示，具体步骤如下:1)故障模拟及样本数据采集。首先根据级联式变频器的仿真模型模拟出功率管开路故障，获取其故障信息。然后，采用小波分解方法对级联式变频器故障状态和正常状态的输出电压信号进行分解，提取其频带能量值。将提取的特征频带能量值与输出电压歪度值一起构造故障特征向量，并对其进行归一化处理，进而作为神经网络的训练样本和测试样本。2)确定网络的结构。网络的输入层节点数n=5，根据多次实验结果隐含层节点数确定为m=7，网络的输出层节点数q=13。
3级联式变频器的故障诊断
本文以6kV级联式变频器功率管开路故障为例，在MATLAB下建立其故障仿真模型。级联式变频器每相由5个输出电压为690V的功率单元(即1号～5号功率单元)串联组成。每个功率单元的逆变部分有4个功率管，分别为Q1、Q2、Q3、Q4。以每相1号功率单元的功率管开路故障为例，级联式变频器的输出共有13种状态，规定为F1～F13，对应的故障编码分别为(1000000000000～0000000000001)。根据级联式变频器的故障特点，采集级联式变频器不同状态下每相的仿真输出电压信号，用于网络的训练和测试。仿真时的采样频率fs为2000Hz，采样点数为512个。本文总共采集了78组仿真数据，其中前65组数据用于网络的训练，后13组数据用于网络的测试。表1列举了每种状态的一组训练样本，其中A1Q1表示A相1号功率单元逆变桥的1号功率管故障，后面的依次类推;|γ|表示不同状态下输出电压的歪度值;E1，E2，E3，E4分别为四层小波分解后d1～d4细节频带所对应的频带能量值。为了验证改进的PSO－BP神经网络具有更好更快的学习能力和精度，分别用改进的PSO－BP神经网络与传统的BP神经网络对级联式变频器进行故障诊断，设定最大训练次数为2000，设定训练精度为0．0001。每一种算法运行100次，传统的BP神经网络在100次运行中有85次不能够达到设定的精度，并且陷入了局部极小值，只有15次能够达到设定的精度;而改进的PSO－BP神经网络在100次运行中都能够达到设定的精度，并且达到精度所需迭代的步数集中在20～69步之间。选取这两种算法在100次运行中的平均情况，得到样本的学习过程如图3所示。在改进的PSO－BP神经网络作用下所得到的测试数据的网络输出结果如表2所示。其中A1Q1、A1Q2、A1Q3、A1Q4、B1Q1、B1Q2、B1Q3、B1Q4、C1Q1、C1Q2、C1Q3、C1Q4分别代表这些功率管所对应的开路故障。改进的PSO－BP神经网络和传统BP神经网络在100次运行中的平均诊断结果参数对比如表3所示。由图3两种算法的对比，可以看出传统的BP神经网络收敛速度非常慢，且陷入了局部极值。改进的PSO－BP神经网络的收敛速度很快，由表3可以看出，传统的BP神经网络的均方误差很大，未达到设定精度，而只需要经过30次迭代就可以达到设定的训练误差，且均方误差为2．05353×10－5。由此可知，改进的PSO－BP神经网络不论是在学习速度还是精度方面都远远优于传统的BP神经网络。
4结论
[关键词]汽车；ABS系统；结构原理；故障诊断；维修方法
中图分类号：TG302 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0056-01
随着汽车技术的不断改进，ABS防抱制动系统已逐渐成为汽车的标准配件，如果对ABS系统使用不当或维修方法不正确，将导致该系统效能降低或失，甚至发生行车事故。因此，了解汽车ABS的结构及故障诊断、维修方法对行车安全有重要的作用。
一、汽车ABS的基本组成及原理
1、基本组成与功能
汽车防抱死系统一般由车轮速度传感器、发动机速度传感器、电磁阀、计算机（电脑）和液压控制单元（液压调节器）组成。目前，最新的ABS还有多方面的功能，比如：（1）电子牵引系统（ETS）；（2）驱动防滑调整装置（ASR）；（3）电子稳定程序（ESP）；（4）辅助制动器。
2、ABS的工作原理
汽车制动时由于车轮速度与汽车速度之间存在着差异，因而会导致车轮与路面之间产生滑移，当车轮以纯滚动方式与路面接触时，其滑移率为零；当车轮抱死时其滑移率为100%。当滑移率在8%～35%之间时，能传递最大的制动力。制动防抱死的基本原理就是依据上述的研究成果，通过控制调节制动力，使制动过程中车轮滑移率控制在合适的范围内，以取得最佳的制动效果。
ABS系统的工作需要根据制动时车轮的滑移率来进行控制，因此，及时地向电子控制单元输送车轮的转速信号就成为了ABS系统正常工作的前提。而4个车轮转速传感器的作用是为了检测车轮的速度变化，并将速度的变化信号输送至电控单元使其正常运行。液压调节系统是ABS系统的执行机构，它根据电控单元发出的指令，自动调节车轮制动器工作缸中的制动液压力大小，使车轮不被抱死并处于理想滑移率状态。如果制动过程中车轮没有抱死现象，ABS不参与工作，此时制动主缸中的制动液直接通过液压调节系统进入各工作缸产生制动力。电子控制单元（ECU）是ABS系统的控制中枢，接收车轮转速传感器的信息并将其处理后，来根据处理结果向液压调节系统发出控制指令。
如果车轮将要抱死，电控单元就会从车轮速度信号的变化中判断出来，并向液压调 节系统发出控制指令，将使工作缸中的制动液压力降低，防止车轮抱死。由于制动液压力降低，制动力随之下降，车轮转速必然上升，滑移率下降，当滑移率降低到一定程度时，这时液压调节系统又使工作缸中制动液压力增高，等到车轮将要再抱死时进行降压。液压调节系统通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复地经历保持―减小―增大的过程，而将趋于抱死车轮的滑移率控制在最大附着系数的范围内，直至汽车速度减小到很低或者制动主缸的压力不再使车轮趋于抱死为止，使汽车的实际制动过程接近于最佳制动状态。
ABS系统又是一种辅助制动系统，当出现故障时，电控系统会自动切断ABS的功能，同时点亮ABS故障警告灯，此时汽车仍可按常规制动系统功能故障。而且ABS系统是一种在紧急制动、制动力大到使车轮趋于抱死时，才进入工作状态的辅助制动系统，平时由于车轮不抱死一般不参与制动压力的调节。
二、汽车ABS的故障诊断与维修
1、ABS的常见故障
ABS系统可能出现的故障有：紧急制动时，车轮被抱死；在驾驶过程中，或者放开手制动器时，ABS操作故障操作指示灯点亮；制动效果不佳，或ABS操作不正常等。
2、诊断与检查的方法
在进行ABS系统故障检测与诊断时，应根据ABS系统的工作特性分析故障现象和特征，在故障征兆确认后，根据维修资料的说明有目的进行检测与诊断。为便于检测与诊断查找ABS系统的故障，必须首先了解ABS系统各主要部件在车上的安装位置。诊断与检查可及时发现ABS系统中的故障，是维修中非常重要的部分。对于不同的车型，甚至同一系列不同年代生产的车型，检查的方法和程序都会有所不同，这一点只要比较相应的维修手册便可知道。但是ABS系统基本诊断与检查方法的内容是不变的，它们一般包括如下4个步骤：（1）初步检查；（2）故障自诊断；（3）快速检查；（4）故障指示灯诊断。通常情况下，只要按照上述4个步骤进行诊断与检查，就会迅速找到ABS系统的故障点。故障自诊断是汽车装用电控单元后给修理人员提供的快速自动故障诊断法。
3、ABS修理的基本步骤
通过诊断与检查后，一旦准确地判断出ABS系统中的故障部位，就可以进行调整、修复或换件，直到故障被排除为止。修理的步骤通常如下：
（1）泄去ABS系统中的压力。
（2）对故障部位进行调整、拆卸、修理或换件，最后进行安装。这一切必须按相应的规定进行。
（3）按规定步骤进行放气。如果是车轮速度传感器或电控单元有故障，可以不进行第一和第三步骤，只需按规定进行传感器的调整、更换即可，ABS电控单元损坏只能更换。
4、ABS维修的注意事项
（1）ABS系统与普通制动系统是不可分的，普通制动系统一出现问题，ABS系统就不能正常工作。因此，要将二者视为整体进行维修，不能只把注意力集中于传感器、电控单元和液压调节器上。
（2）ABS电控单元对过电压、静电非常敏感，如有不慎就会损坏电控单元中的芯片，造成整个ABS瘫痪。因此，点火开关接通时不要插或拔电控单元上的连接器；在车上进行电焊之前，要戴好防静电器（也可用导线一头缠在手腕上，一头缠在车体上），拔下电控单元上的连接器后再进行电焊；给蓄电池进行专门充电时，要将电池从车上拆卸下来或摘下蓄电池电缆后再进行充电。
（3）维修车轮速度传感器时一定要十分小心。卸时注意不要碰伤传感器头，不要用传感器齿圈当作撬面，以免损坏。安装时应先涂覆防锈油，安装过程中不可敲击或用蛮力。一般情况下，传感器气隙是可调的（也有不可调的），调整时应使用非磁性塞卡，如塑料或铜塞卡，当然也可使用纸片。
（4）维修ABS液压控制装置时，切记要首先进行泄压，然后再按规定进行修理。例如制动主缸和液压调节器设计在一起的整体ABS，其蓄压器存储了高达18000kPa的压力，修理前要彻底泄去，以免高压油喷出伤人。
（5）制动液要至少每隔两年要换一次，最好是每年更换一次。这是因为DOT3乙二醇型制动液的吸湿性很强，含水分的制动液不仅使制动系统内部产生腐蚀，而且会使制动效果明显下降，影响ABS的正常工作。注意不要使用DOT5硅酮型制动液，更换和存储的制动液以及器皿要清洁，不要让污物、灰尘进入液压控制装置，制动液不要沾到ABS电控单元和导线上。最后要按规定的方式进行放气（与普通制动系统的放气有所不同）。
三、汽车ABS常见故障排除
1、无相应的故障诊断代码故障
（1）ABS故障警告灯不停闪烁，但无故障代码（浪迪）。
故障现象：将点火锁打到“ON”当时，ABS故障警告灯不停闪烁。
故障原因：该故障是由于ABS接地端悬空，造成ABS的ECU程序乱码。
排除方法：将专用诊断测试仪连接到诊断端口上，利用相关操作，重新启动程序。
（2）ABS故障警告灯不亮，但车辆无法通过检测线（爱迪尔）。
故障现象：将点火锁打到“ON”当时，ABS故障警告灯正常，但ABS检测到前轮压力测试时，无法进行下去。
故障原因：制动分泵释放迟缓，高于检测设备门限值。
排除方法：在行驶过程中多次踩踏制动或更换制动器。
（3）ABS故障警告灯不亮，但车辆无法通过检测线（浪迪）
故障现象：将点火锁打到“ON”当时，ABS故障警告灯正常，但在进行ABS检测时前轮压力测试不合格。
故障原因：左右前轮制动导管位置接错。
排除方法：将左右前轮制动导管按正确位置连接。
2、有相应的故障诊断代码故障
（1）ABS故障警告灯时亮时灭（爱迪尔）。
故障现象：在车辆行驶时，ABS故障警告灯有时点亮有时熄灭。
故障原因：齿圈松动，由于ABS齿圈是由其他驱动轴上拆卸下来的，与新装的驱动轴配合不紧，在车辆行驶时由于齿圈松动造成齿圈与轮速传感器有时无相对运动。ABS报警。
排除方法：重新压制齿圈，消除故障码。
（2）ABS故障警告灯常亮（利亚纳a+）
故障现象：在车辆行驶时，ABS故障警告灯常亮，用诊断仪检测，左右前轮轮速传感器无信号。
故障原因：前驱动轴上没有ABS齿圈。
排除方法：更换有齿圈的前驱动轴，消除故障码。
四、结束语
总之，汽车ABS故障大多数产生并不在于元件的损坏，往往在于一些小问题，如：导线或接口连接不良、表面脏污等等原因造成。因此，我们在排除ABS故障时，不要一下子维修难点，要抓住重点，分析各种原因，由简单到复杂，逐步检修故障，最终解决故障。
关键词：汽车故障 诊断方法
汽车故障有的是突发性的,有的是渐进性的。当汽车发生故障时,如能够用经验和科学知识准确快速地诊断出故障原因和部位,找出损坏的零部件,及时修复或更换,排除故障,恢复汽车原有的性能,就能发挥汽车高效、便捷的交通作用。
一、故障成因
汽车在使用过程中不发生故障是相对的,而发生各种各样的故障是必然的。汽车故障的形成原因主要有:
1.存在易损零件。汽车在设计中不可能做到所有零件都具有同等寿命,有些零件为易损零件。例如:空气滤清器滤芯,火花塞,离合器摩擦片等使用寿命较短,均需定期更换,如没有及时更换就会发生故障。
2.零件质量差异。汽车零件批量大,并由不同厂家生产,因此不可避免地存在质量差异。
3.运行材料质量。汽车上的消耗品主要有燃油和油等,这些用品质量差会严重影响汽车的使用性能和寿命,使汽车易发生故障。加入劣质燃油和机油对发动机危害极大。
4.使用环境影响。汽车使用环境变化很大,涉及气温高低,风霜雪雨,道路不平使汽车振动颠簸严重,容易发生故障或引起突发性损坏。
5.驾驶技术影响。驾驶技术对汽车故障的产生影响很大,使用方法不当影响更大。如汽车新车磨合期超速超载,不定期维护,就会使汽车损坏和出现故障。
6.维修技术影响。汽车在使用中要定期维护,出了故障要作出准确的诊断,及时排除。要求汽车使用、维修工作人员要了解和掌握汽车技术性能和高新技术在汽车上的应用。
二、故障症状
汽车常见故障的表现和症状有:
1.性能异常
动力性和经济性变差,如最高行驶速度明显降低；汽车燃油消耗量大和机油消耗大。乘坐舒适性差,如汽车振动和噪声明显加大。汽车操纵稳定性差,如汽车易跑偏,车头摆振；制动侧滑和距离长,排放超标等。
2.工况异常
使用中突然出现某些不正常现象,如行驶中发动机突然熄火；制动无效；冬季起动困难；发动机熄火后再也起动不了等。
3.声响异常
使用中发生的故障往往以异常响声的
形式表现出来,如果响声比较沉闷并且伴有强烈的振抖时,故障比较严重。
4.排烟异常
汽车排气管冒黑烟一般为混合气过浓,燃烧不完全；排气管冒蓝烟，一般为烧机油；排气管冒白烟，一般为燃油中有水,或气缸有水,或室外温度过低。
5.操作异常
汽车不能按驾驶员意愿进行加速、转向、制动。如油门踏板、离合器踏板、制动踏板、转向盘、变速杆操作不灵活等。
6.气味异常
刹车片和离合器片的非金属材料发出的烧焦味；蓄电池电解液的特殊臭味；电气系统导线烧毁的焦糊味；漏机油滴到排气管的烧焦味和汽油味。
7.外观异常
汽车停放在平坦场地上时,检查外观时会发现汽车纵向倾斜或横向歪斜；灯光、信号、仪表失常；表面碰伤、擦痕损伤等。
8.过热
各部温度超出正常使用温度范围。如水箱“开锅”、变速器、制动器、后桥壳发热烫手。
9.渗漏
燃油、机油、冷却液、制动液、电解液、制冷剂等漏液;电气系统漏电;气缸垫,进、排气管垫,真空管等漏气。
三、故障诊断方法
汽车发生故障,如果查不出故障原因和故障部位,就无法动手修理。汽车故障种类繁多,千变万化,但万变不离其中,只要掌握汽车的构造、原理、性能,且具有丰富的维修实践经验,就很容易作出准确的判断。内行的人只要汽车一开过他身旁,他一听一看就可以判断出该车的技术状况。汽车一般故障诊断方法大概归纳为深问历程、慎察症状、细听异响、触感变化、辨嗅气味、试验求证、部件替换、分离检查和局部拆装等过程,对于疑难故障,在利用仪器和设备进行检测的过程中也要结合维修经验,灵活运用检测结果,对故障进行综合诊断。
1.深问历程
中医诊病要望、闻、问、切,汽车故障诊断也是一样。其中深问也是快速诊断汽车故障的方法之一。维修人员一定要向车主询问使用年限、修理历史、发生故障时的症状以及发生故障后的状态,进一步深入地了解故障产生的原因,判断故障的部位。
2.慎察症状
所谓慎察症状是对初步判断的故障发生部位进行仔细观察或模拟检测。
3.细听异响
用听觉判断汽车故障是常用的简便方法。当汽车某个部位发生故障时,就会出现异常响声,有经验者可以根据响声判断故障部位。
4.触感变化
凭触感来诊断汽车故障就像中医切脉一样,以传到人体上感觉到的汽车状况来判断故障。如柴油机动力不足、怠速不稳、加速不顺有突突声,用手指触碰各缸高压油管,如果哪一条高压油管没有脉动感,说明该缸不工作(缺缸工作)；如用手摸水泵出水口胶管可以感觉到水流压力波动,说明水泵工作正常；如感觉不到水流压力波动,说明水泵坏或者水箱无水；如用手指的压力检查风扇皮带的松紧度:用拇指从皮带中间用40N的力按下皮带,其挠度为10-15mm为合适,否则说明皮带过松或过紧。
5.辨嗅气味
汽车上不同的气味代表着不同的状态。如闻到焦糊味是电线短路烧焦味,必须立即关掉电源,查找故障部位。当手摸到发烫的地方就是电线短路的部位。当停车时或行驶中闻到汽油味,可能是某处油管或油箱漏油,要查明原因；如汽车载重上坡,发动机转速很高,但车速很慢,且在车后闻到一股古怪难闻的焦臭味,这是离合器打滑的故障。
6.试验求证
所谓的试验求证就是以试验来证明汽车技术状态的变异程度,以确定故障原因和部位。如汽车液压制动不灵的故障诊断。
7.部件替换
所谓的部件替换就是对可能发生故障的部件用合格的部件替换。
8.分离检查
分离检查就是对具有系统性的结构进行分段或隔离检查,以确定故障部位。
9.局部拆装
所谓局部拆装就是已经判明故障发生在某个总成以后,还不能准确判断具体某个零件发生故障时,可按总成工作原理,局部拆卸某个零件进行检查。
四、结语
通过汽车一般常见故障形成的原因及故障表现的症状和故障诊断方法的论述。便于汽车使用和维修工作人员在汽车发生故障时能够快速诊断出故障的原因和部位,及时修复,提高汽车的维修工作效率和汽车的使用效率,使汽车造福于人类。
参考文献:
【关键词】变压器；故障；诊断
一、电力变压器的构成和分类
电力变压器是用来改变电压和电流、传输电能的一种静止电器，是电力系统中输变电、配电设备中最重要和最昂贵的设备之一，也是电力设备中容量较大、故障率较高的环节，其运行状态的安全与否直接关系到整个电力系统的安全性和经济性，是电网安全运行的基础。变压器的结构由变压器本体和变压器附件这两大部分构成。变压器本体的主要部件包括以下几个部分：线圈、铁心及其夹紧装置等构成的变压器器身；用于变压器器身冷却、绝缘和防腐作用的变压器油；容纳变压器器身和变压器油的油箱。变压器附件是指：变压器套管、变压器油枕、有载分接开关、变压器冷却系统、变压器本体保护装置及其测示仪表等。
按照电力变压器冷却和绝缘介质的不同，可归纳为三大类：一是油浸式电力变压器，采用矿物油作为冷却和绝缘介质；二是气体绝缘电力变压器，采用人工合成的气体作为冷却和绝缘介质；三是干式电力变压器，采用空气作为冷却和绝缘介质。目前，绝大多数的电力变压器仍是油浸式变压器。油浸式变压器主要由器身、油箱、冷却装置、保护装置、出线装置等构成，由于变压器结构复杂，各个部分均有出现异常或故障的可能性，这些异常或故障可以通过各种现象如声音、振动、气味、颜色、温度，或者通过检测试验数据反映出来。
二、电力变压器的故障分类和规律
减少电力变压器故障率，增加电气设备的可靠性，一方面取决于设备的制造和安装质量，另一方面在于设备的检修维护和必要的预防监测。因此，随时检测变压器状态，及早发现并排除变压器可能潜在的故障，已成为保障供电可靠性的重要手段之一，是电力系统中一项具有重大理论和实用价值的课题。
大型油浸式电力变压器的故障涉及面广而且复杂多样，特别是在运行过程中发生的故障，很难以某一判断标准诊断出故障的类型及性质。变压器常见故障类型划分方法有很多种，通常有：按变压器主体结构可分为绕组故障、铁芯故障、油质故障、附件故障；按回路可分为电路故障、磁路故障、油路故障；按一般常见故障易发区可分为铁芯故障、分接开关故障、绕组故障、绝缘故障等；按变压器本体可分为内部故障和外部故障。变压器内部故障，按形成的原因和发展的过程，可分为由电气回路缺陷构成的突发性故障和由铁芯、开关、并联导线绝缘损伤等局部过热构成的缓慢发展的潜伏性故障两大类。而对变压器本身影响最严重、故障率最高的是变压器出口短路故障，同时还存在变压器油渗漏故障、油流带电故障、保护误动故障等等。
长期故障统计表明，变压器的故障率随时间的变化可以线性化为三个阶段：早期故障期、偶然故障期和耗损故障期。早期故障期是指变压器的早期故障起出现在设备使用的1～3年，其特点是故障率较高，且故障率随着时间的增加而迅速下降。变压器的早期故障通常是由于设计、制造上的缺陷等原因引起的，例如设计不合理，使用材料不合格，装配不当，焊接不良，质量检验不认真等造成的。偶然故障期是在早期故障期之后是变压器的有用寿命期，称之为偶然故障期。其特点是故障率低且稳定，故障的产生是随机的。偶然故障是由偶然因素引起的，如技术参数突然超过极限值，工艺缺陷、材料弱点在偶然因素的激发下，维护不良、操作失误，运行环境的突变等因素造成的。耗损故障期出现在变压器的有用寿命期的末期，其特点是故障率随时间的增加而加大。损耗故障是由于变压器内部的物理变化、化学变化或生物变化所引起的磨损、疲劳、腐蚀、老化、极化、损耗、阻抗增大、振动位移等原因所造成的。
三、变压器的故障诊断技术
电力变压器的故障诊断是指在设备吊罩、不解体的情况下，根据经验和数据，采用一定的技术手段对变压器所处状态进行判断、对变压器已有的故障及其发展变化进行跟踪诊断和估计的技术。如果能够准确诊断和估计设备的故障及其发展变化，就可以制定最佳维修策略。
1．变压器油中溶解气体分析（DGA）研究。对油绝缘电力变压器进行早期故障诊断显得尤为重要。油中溶解气体分析（DGA）就是一种全世界公认的而又被广泛使用的对油绝缘电力变压器进行早期故障诊断的技术。DGA即通过对变压器油中溶解气体的分析来判断变压器存在的故障，国内外电力研究者对变压器油色谱绝缘故障诊断开展了大量的研究工作。常用判断方法有：特征气体方法、比例法TCG方法、模糊诊断法。在DGA中，长期以来采用特征气体法和IEC三比值法。这些方法只是实践经验的总结，不能对所有故障提供完全客观、准确的诊断。其中IEC三比值法存在编码不全问题，当发生多重故障，故障气体比值编码可能找不到相对应的比值组合，则诊断不成功。
2．变压器红外诊断技术。红外诊断技术是对运行中的电力变压器进行非接触无损检测和故障诊断技术，能进行大面积温度分布场的扫描和局部缺陷的定点测温，能够准确的分辨出设备表面0.1～05℃的温差变化，同时红外仪器和计算机技术结合，对设备的红外热像进行处理，从而实现数据的统计、分析、显示、存储等技术功能。红外测温不受现场高压强电场的干扰，不影响电力变压器的正常运行，同时对带电部位可保持足够的安全距离，因此安全、经济性好，可靠性高。常用诊断方法有：温度判断法、相对温差法、同类比较法、历史数据分析法。
3．变压器绕组变形故障的测试与诊断。电力变压器是电力网的核心设备之一，因此，其运行可靠性将对电力系统的安全起到非常重要的作用。然而，由于设计制造技术、工艺以及运行维护水平的限制，变压器的故障还时有发生，尤其是近年来逐渐引起人们重视的变压器近区（或出口）短路故障，这大大影响了电力系统的安全运行。变压器绕组发生局部的机械变形后，其内部的电感、电容等分布参数必然发生相应变化。利用一定的测试技术，测量变压器各个绕组的某些特定参数，并对测试结果进行纵向或横向（三相之间）比较，就有可能诊断出绕组的扭曲、倾斜、鼓包、移位等变形现象。根据测试手段的不同，常用的测试方法有阻抗法、低压脉冲法和频率响应分析法。
故障诊断分为故障性质诊断和故障部位诊断。其中故障性质诊断的方法很多，并在实际应用中获得了验证和推广，取得了可喜的成绩。而故障部位诊断的研究和应用仍处于探索阶段。如果能在变压器发生故障后，能够准确地分析出故障性质，以及快速判断出故障部位，就能及时排除变压器的故障，提高供电可靠性，对实际工作具有较大的指导意义。鉴于电力变压器在长时间的运行中，受到电磁振动、机械磨损、化学作用、大气腐蚀、电腐蚀等内外影响，其健康状态在逐渐变坏，有时间因素也有其他因素，在不同程度上影响了该设备的安全可靠性。电力变压器在经过一定时间运行以后，必须进行检修，修复缺陷，更换不合格部件，使其恢复到健康状态。
参 考 文 献
[1]刘娜，高文胜．基于组合神经网络模型的电力变压器故障诊断方法[J]．电工技术学报．2003（2）
[2]付超，安国庆．变压器的故障诊断与分析[J]．科协论坛（下半月）．2010（10）
关键词：采煤机；故障诊断；预测
伴随着工业化生产的不断深入，重大型的机电设备系统也越来越自动化，其系统的结构也逐渐的向着更加复杂的方向变化，规模也变得更大。对于我国的大型煤矿厂来说，其与机电设备的联系也越来越紧密，这就从本质上加大了机电设备出现故障的可能性，而且往往这种故障会给煤矿的正常工作带来一定的影响。在煤炭的生产过程中，采煤机无疑是一个重要的机械，其地位和作用是无可替代的。采煤机的工作环境一般都比较差，再加上采煤机自身的组成十分复杂，这就导致了采煤机故障的出现是十分频繁的，而但凡发生问题就会给采煤工作带来恶劣影响。因此，对采煤机进行故障的诊断和故障的预测分析十分重要且必要。
1 采煤机的主要结构
采煤机是煤矿产业中的核心机械，其主要负责装煤和落煤的工作。对于下双滚筒采煤机来说，其主要包括附属装置机构、电气装置机构以及牵引和截割装置机构。其中，电气装置机构是采煤机的主要动力来源，主要任务就是负责牵引和采煤机的转动。在电气装置中，所有的电机都是具有防爆功能的电动机，电子水冷技术也运用在其中，其目的就在于提高采煤机的生产效率，并且保证采煤机运行的安全性。促使采煤机沿着工作面行走是采煤机牵引装置的最主要的功能，这可以保障将煤及时的运走。采煤机的截割装置的主要工作方式就是通过上下左右摇臂来刮取更多的更深层的煤，滚筒的驱动是由截割电动机来完成的。
2 采煤机的具体工作方式
在采煤机的实际工作之中，大致可以分为两种采煤工作面：普采工作面和综采工作面。在一般的情况下，单滚筒的采煤机是普采工作面通常采用的工作设备，而综采工作面的工作设备一般是双滚筒采煤机。其中，单滚筒的采煤机其最大的优势就是可以提高采煤机工作面的利用效率，其对于生产能力的提高十分有效。对于双滚筒的采煤机来说，其形式是在两端各自分别安装一个滚筒，这两个滚筒分为前滚筒和后滚筒，两者的工作区域有明显的分工，前滚筒主要在上面割煤顶，而后滚筒则主要负责在下割底煤。
3 采煤机的常见故障分析
（1）采煤机的轴承故障。采煤机牵引行走链轮的载荷不均匀以及其较大的负荷很容易导致支承轴承出现磨损，甚至导致滚动体出现破裂等。在实际的采煤过程中，由于摇臂的升降十分频繁就会导致摇臂部分的各个传动轴出现较大的受力情况，这就很容易导致轴承出现损伤，这些都是在实际的采煤工作过程中轴承部位市场会出现的问题。其中，轴承过载是导致轴承故障的主要原因，不理想以及系统出现污染、支承座出现变形和错误的安装轴承都是采煤机轴承故障的成因。除此之外，采煤机轴承的制造问题和设计问题以及轴承的自身问题都会从本质上造成采煤机的轴承故障。（2）采煤机的液压系统故障。采煤机的液压系统故障是采煤机故障中出现频率最高。采煤机的牵引部位液压系统虽然有各种保护装置，比如过载保护和自动调速装置等，但依然不可避免的出现很多的故障问题。液压系统自身的构造十分的复杂，故障出现的具体部位以及故障的原因和现象也尤为复杂，因而在诊断和维修等方面面临较大困难。再加上采煤机的工作环境大多比较恶劣，如果将采煤机的液压系统拆开进行彻底的检查，极易造成采煤机液压系统的二次污染，这也就是故障在诊断中不能彻底检查的原因所在。油液污染是液压系统出现故障的重要原因，也是十分常见的故障成因，如果有杂质混入到油液中就会导致液压马达、泵异常的泄露和磨损，这就会导致最终的液压系统产生流量的欠缺，使得压力下降，温度升高，继而致使液压系统产生故障。（3）采煤机其他机械系统的故障。在采煤机的实际工作中，各种故障的出现都会给煤矿的工作带啦影响。采煤机其他机械系统的故障也是比较常见的，比如联结松动则会使采煤机的载荷出现一定的变化，使得采煤机的某一个或者是多个部件承受比较大的荷载，不断的恶化，最终出现机件的损伤甚至是断裂。采煤机的齿轮传动系统和联结处的故障也是在采煤机故障中经常发生的，对于采煤作业的产生的影响也是不能忽略的。另外，采煤机机械系统的安装以及使用和制造和采煤机零件自身的制造缺陷都是导致采煤机系统故障的重要原因。
4 采煤机故障诊断以及其故障预测
（1）采煤机的温度监督和预测。采煤机的机械设备在正常的工作中会出现温度的上升，在产生摩擦发生故障之后其相应区域的温度就会有明显的升高。对采煤机进行温度检测可以使用一些温度的传感器，这些传感器对温度的变化十分敏感，在温度上升到一定的高度后就会产生特定的警报，给相关的工作人员提醒。在实际的工作中，温度监督不仅仅可以应用在一个特定的区域和特定的装备，而且还可以较长时间的对多个领域的设备进行温度的集中检测与监督，同时也可以对温度进行数据记录，从而有效的掌握温度的变化情况，更好的掌握机械的运行状况。（2）采煤机的专家系统。采煤机的故障一般来说比较隐蔽而且比较复杂，在传统的工作中，采用的诊断方式要想得出结论需要有一个漫长的过程，在短时间内很难得出结论，而且还经常出现一定的误差，出现错误的判断。采煤机专家系统建立和运行的基础在当前具有一定的先进性，其指的是获得了一定的专家的知识的系统，并且可以以此为基础来对故障进行分析诊断。采煤机的专家系统内的数据一般是由两个重要的部分组成，即经验知识部分和事实知识部分，其中的经验知识部分包括了大量的判别规则，主要偏向于理论化。而事实部分的知识则偏向于智能化，由特定领域的专家根据大家广泛认同的事实来进行诊断。（3）采煤机铁谱分析。首先需要建立一个强磁场和高梯度的环境，在此环境下引入油，在重力和磁场力的共同作用下，油流中大小不同的磨屑颗粒就会按照一定的顺序沉积下来，一般来说，上层是颗粒较大的，而下层是颗粒较小的磨屑；其次，将这些沉积下来的磨屑制作成透明的谱片，进而使用显微镜装置对此进行观察；再次，可以利用光密度计测仪测量并记录下来磨屑数量的相关数据，并且通过所得到的磨屑数量以及其形状的信息来具体的分析采煤机设备的具体磨损情况，以及其具体的磨损部位，采用该方法还可以将造成磨损的源头查找出来，从而对采煤机的机械设备进行诊断和及时的保护。
5 结束语
总而言之，采煤机作为采煤工作中的核心设备，故障的出现十分频繁，而一旦出现故障就会对煤矿工作带来诸多负面影响。而采煤机的内部构造复杂，集机械、电气以及液压为一体，体积也较大，故障出现之后常常会导致整个采煤工业的中断，给煤矿企业带来难以估量的经济损失。随着煤炭工业的不断发展，采煤机的功能也有了一定的补充，这就导致其结构更加复杂，同时，其对应的故障诊断和故障预测技术也应该有更好的发展和创新，充分的了解采煤机的内部结构和工作原理，尽量减少其在实际的运转过程中出现较大的故障，从而促进整个煤矿工业的和谐稳定发展，这也是促进我国经济发展的一个方面。通过文章对采煤机故障诊断和故障预测的分析，希望可以引起相关工作人员的重视。
参考文献
[1]赵体兵，董贺.采煤机故障诊断与故障预测研究[J].中国机械，2014 （11）：146.
[2]贺建设.采煤机故障诊断与故障预测研究[J].科技风，2014（18）：560-562.
