状态监测与故障诊断技术在电厂设备管理中的应用

第一篇：状态监测与故障诊断技术在电厂设备管理中的应用

状态监测与故障诊断技术在电厂设备管理中的应用

摘要

本文主要介绍了我厂开展状态监测与故障诊断工作的缘由、依据与现状，以及近几年所取得的显著效果，旨在进一步提高设备管理水平。

关键词 状态监测故障诊断

近年来，为了提高设备管理与维修的现代化水平，在省设协和油田设备处的大力支持与帮助下，我厂应用状态监测及故障诊断技术，及时发现并解决了许多设备隐患，提高了设备运行可靠度，为电厂长周期、满负荷生产奠定了良好的基础。开展状态监测与故障诊断工作的缘由

1.1 状态监测与故障诊断是一种新的管理理念 电厂生产的特点是自动化水平高、生产连续性强，一旦某台设备发生故障，将迫使机组降低负荷，甚至停机。多年的摔打与磨练告诉我们：单凭眼看、手摸、耳听、鼻嗅等感观经验来判断设备故障已无法适应现代化生产的需要，只有开展状态监测和故障诊断工作才能彻底摆脱这种落后的管理模式。

1.2 状态监测和故障诊断是提高设备管理水平的需要

我厂已搞过8次大修，在检修项目的确立和设备系统部件的更换上，虽然针对性、方向性有了很大提高，但确切性、适宜性、经济性仍有差距。根据“四个凡是”的贯标精神要求，设备、系统的大小修的立项应更具科学性、针对性，减少盲目性，要解决这一问题，惟有开展状态监测和故障诊断。

1.3 状态监测和故障诊断是降本增效的需要。我厂检修费用一年比一年紧缩，降本增效压力逐年递增，如何进一步降低发电成本，是摆在全厂干部职工面前的一个现实问题。从历年大修情况来看，部分单位存在不同程度的欠修和过剩检修。过剩检修意味着工作量加大，费用增加，造成人、财、物的浪费，而欠修将给设备运行带来隐患。开展状态监测和故障诊断可有效避免欠修和过剩检修，做到物尽其用，达到降本增效的目的。

1.4 状态监测和故障诊断是二期投产的需要

我厂二期两台机组相继投产，如果按照过去三年一大修的计划，每年至少要安排一台机组大修，甚至一年安排两台机组的大修。我厂经过8次机组大修，积累了丰富的检修经验，对设备、系统的性能特点有了更深的了解。特别是1999年和2000年的机组技改性大修，使设备的可靠性有了明显提高，基本具备了把机组三年一大修改为四年一大修的条件。延长大修周期的保证是开展状态监测和故障诊断，延长设备使用寿命，避免突发性故障。近几年来，通过实践逐步提高了对状态监测和故障诊断工作的认识，通过对设备定时、定点、定人监测，特别是＃2机组在线监测系统，避免了多起设备事故，更坚定了我们开展这项工作的决心。开展状态监测及故障诊断技术的依据

2.1 状态监测与故障诊断技术的含义

设备的状态监测通常是指通过测定设备的某一特征参数（如振动、温度），来检查其状态是否正常。当特征参数小于允许值时认为正常，否则认为异常。而设备故障诊断技术是通过了解和掌握设备在线使用的状态，结合设备的运行历史，对设备可能要发生的或已经发生的故障进行预报、分析、判断，确定故障性质、类别、程度、原因、部位，指出故障发生和发展的趋势及后果，提出控制故障继续发展的措施，通过采取调整、维修、治理的对策消除故障，最终使设备恢复正常状态。

目前，设备状态监测和故障诊断技术作为现代化设备管理的重要组成部分，是设备管理与维修管理必不可少的手段。尤其是在市场竞争日益激烈的今天，设备维修成本的控制和降低是企业最可挖掘的潜力之一。因此，应用状态监测与故障诊断技术，使预知维修取代传统而落后的事后维修和定期预防维

修是历史的必然。

2.2 贯彻和执行《全民所有制工业交通企业设备管理条例》

《全民所有制工业交通企业设备管理条例》。《条例》第七条规定：“企业应当积极采用先进的设备管理方法和维修技术，采用以状态监测为基础的设备维修方法，不断提高设备管理和维修技术现代化水平”。这一规定为企业开展设备状态监测工作指明了方向，使企业领导和广大职工明确了状态监测技术在实际设备管理中的地位和作用。

状态监测工作的深入和提高，使我们认识到：从计划维修制向状态维修制转换，是设备维修制度和方法的根本性变革，是实事求是思想在维修工作中的具体体现。在维修制度的变革中，职工地位和作用将发生深刻变化，他们将从以往单纯的设备维修的被动者成为设备维修的自主决策者。而状态维修制是建立在准确的状态监测与故障诊断基础上的，尤其是实时在线监测。状态监测工作开展的好坏将关系到能否从计划维修向状态维修转换、转换的快慢和转换程度的问题。我厂状态监测的现状

3.1 离线监测

状态监测现有的主要离线仪器主要有多功能数据采集器及其配套软件、红外热像仪及其配套软件、真空测漏仪和轴承听诊器，对＃2机组的大型关键辅助设备安装了在线监测系统，各运行、检修班组均配置了测振仪、点温仪、转速表等先进监测设备。

根据设备点检分工原则，对设备的检测点制定了检测周期，点检标准和点检路线；对检测回来的数据图象进行分析，并出具监测报告；对有问题的设备除了及时通知有关专业外，还在标准格式的异常报告上，加以详细的文字说明；对应当引起注意的设备缩短监测周期，进行连续的跟踪监测，以便早发现、早处理，防止事故扩大。

另外在机组大、小修前一般都要求全面检查一次，为设备的检修提供参考依据，检修后再全面检查一次，以利对检修质量进行全面的评价。在机组启动过程中如有问题，也要对其跟踪监测，确保机组安全。

3.2 在线监测

状态检修要求在机组设备出现故障之前，及时提出检修请求，避免故障停机和不必要的负荷扰动，最大程度地提高机组的运行可靠性。显然，状态检修需要对机组设备的性能参数，运行情况进行连续跟踪和分析。＃2机组目前已安装实时在线监测系统，实现设备状况跟踪和分析。

3.3 加强培训、不断提高监测水平

设备状态监测工作的普及、深入和提高，关键在人员的素质。我厂非常重视状态监测技术人员的培训工作，采用厂内办班、厂外学习、请进来走出去等各种方式，不断提高监测人员的素质和业务水平。比如99年在处理#1发电机振动过大时，培训中心抓住机会在全厂范围内举办了振动讲座，请西安热工研究院的施维新高工授课。施高工在99年9月11日授课时并没有讲什么高深的理论，其中心内容就是诊断思路与诊断方法问题，诊断思路正确与否、诊断方法是否得当将直接影响诊断的准确性。这次培训让诊断人员受益匪浅，使他们的诊断水平跨上一个新的台阶。

我厂为适应新上两台机组的需要，于2002年对原输煤系统进行了改造，其中#6皮带新装一台电机，试运时振动高达230μm，施工单位和电机购置单位各执一词，通过测试，谐波能量集中于基频，这是转子不平衡的典型特征，但诊断人员并没有过早的下结论，而是按照诊断的思路与方法，首先检查了电机基础的动刚度，发现电机与基础之间的垫铁不平整、放置的位置不对，导致连接刚度不足；电机基础为钢架焊接结构，其支承刚度严重不足，为了证明这一点，将电机置于地面上试运，测得振动仅为12μm。因此确诊为新购电机本身没有问题，而电机基础的动刚度严重不足，应采取措施加固基础。施工单位对电机基础灌浆后，电机振动降至20μm以下。

2003年8月份，管理局在海洋设备年审时，检测到船舶公司151船#2柴油机发电机振动高达287μm，尽管谐波能量集中于基频，但诊断人员利用正向推理方法迅速而准确的将主导故障锁定为基础动刚度不足，为船舶公司解决一生产实际问题。应用状态监测及故障诊断技术所取得的效果

根据工作记录进行的不完全统计到目前为止，状态监测与故障诊断办公室共发现现场设备故障隐患182起，这无疑为我厂的安全生产、避免直接或间接经济损失发挥了重要作用。

1、现场动平衡真空系统测漏

据不完全统计，98年以来利用数采器进行现场动平衡达107次，汽轮机真空系统查漏28次，发现漏点多处，检修人员根据泄漏程度，借停机、大小修之际，进行了处理。这不仅延长了设备的使用寿命，而且彻底改变了过去请人来做动平衡和查漏的做法，为我厂节约资金120.2万元。

2、轴承故障

据统计，98年以来共发现轴承故障32次，通过跟踪监测、对症下药，都极大限度的延长了轴承寿命。其中较为严重的轴承故障有两次，至今使我们记忆犹新。2001年2月至4月期间，＃1机组甲吸风机运行状态极不稳定，自由端轴承轴向振动在40～180μm内波动，经频谱分析，结合相位测试与润滑油铁谱分析，认定该轴承内圈松动，检修时发现轴颈严重磨损，修补后，振动只有50μm；2002年7月，＃1机组甲吸风机按计划进行检修后，轴承座垂直、水平方向振动均不足30μm，但轴向振动高达204μm，且极不稳定，故障诊断人员利用正向推理方法，找出了故障所在，更换偏转的轴承后，振动降至20μm以下，使风机及时恢复运行。

3、电气故障

据统计，近几年共发现电气方面的故障隐患43次，为领导决策提供了依据。1998年7月27日故障检测人员运用红外线热成像仪进行设备例行检查时，发现#1主变压器110KV侧A相套管将军帽处最高温度62.1℃，与B相相同处温差26.4℃，当时进行紧急停电抢修，解体检查发现A相穿缆软线断线30余根，故障处因严重过热，穿缆软线已严重变黑，油质碳化严重，避免了一场重大事故；2004年9月22日，发现#1主变A相套管将军帽顶部温度高达108.6℃,最高温升80.6℃, 与B、C相相同处温差55.6℃，后经解体检查证实引线铜螺杆已严重变色。

这些隐患的发现与排除，给我厂带来的经济效益是无法估量的，但这无疑在我厂创建达标电厂和一流电厂的进程中起到了积极促进的作用，为我厂长周期安全、经济、稳定运行作出了重大贡献。结束语

运用状态监测及故障诊断技术可以方便、快捷、有效地把握设备运行状况，将故障消除在萌芽状态，提高设备维修水平，促进安全生产。虽然我厂在这方面积累了一定经验，但由于设备故障诊断技术是一门新兴综合性学科，还需要在实践中进一步探讨与提高。不断总结与分析各种故障产生、发展的全过程，努力提高故障诊断的准确性，把设备管理工作提高到一个新的水平，为优化检修方式、降低维修费用提供准确可靠的数据。

第二篇：反渗透水处理技术在电厂中应用

反渗透水处理技术在电厂中应用研究探讨

关键词：反渗透，化学清洗，双层滤料过滤器

反渗透(RO)作为一种简易、实用的水处理方式在电厂应用中已由全套进口逐步发展到国产化，其设计和运行也从原来的照抄照搬到国内独立完成。可以说在国内的电站水处理行业，对RO的应用已积累了相当的经验。但是我国电力行业还没有一套完整的关于RO设计、施工和运行的规程。RO用户虽然众多，但管理上不统一，并且在设备及技术上受制于外国膜制造公司。为从根本上扭转这一局面，以国内RO应用情况为依据，完善出一套适合我国国情的RO设计、施工和运行方案是当务之急。

笔者调研了国内RO用户的应用状况，结合应用中出现的问题，通过对比分析，就系统中几个环节提出自己的看法与认识。RO水处理方式是通过给水加压使水分子通过膜元件，把溶解盐类的水化离子或大分子阻留在浓水侧。因水质浓缩，为防止CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4等难溶物质结垢要有加酸系统和阻垢剂加药系统；为保证RO入水不损坏膜元件，前面有预处理；后面可加离子交换(IEX)以进一步提高水质标准。RO单元应包括:保安过滤器、高压泵、RO膜组件、化学清洗系统、加药系统、检测仪表及连接管线、辅助安全系统等设备。其典型系统见图1。

实际应用中，电站RO脱盐系统回收率大都为75%；常见的两段系统，前后段膜元件比例约为2：1，三段系统则前后段膜元件比例约为3：2，RO单元差别不大。其他方面因原水条件、出力、出水水质等要求不同会有较大差别，因此RO的设计、施工与运行不可千篇一律，其各个环节值得探讨研究。1 预处理部分的几点建议

尽管在RO入口前有保安过滤器(又称精密过滤器或5μ过滤器)以保证膜元件不被划伤或污堵，但前面的预处理系统合理设计与平稳运行对RO至关重要。国内电厂RO应用事故中70%以上与预处理有关。通过调研提出以下建议。

1)对于地表水源的RO脱盐系统，两层滤料过滤器(一般为无烟煤和石英砂)值得推广。华东地区五个RO用户均采用此设备，华北有RO水处理系统的电厂双层滤料过滤器的用户也不少。两层滤料过滤器截污能力大，运行周期长，运行中水头损失增长较慢，实践中应用效果良好，保证了RO入口水符合要求。

2)预处理中加药的选择:预处理中加入各种混凝剂，可以除去水中悬浮物，胶体等杂质。但如果不根据水源实情，一味地添加，不仅改善不了水质，相反会因药剂本身或药剂中所含杂质，而使水中带入对RO膜元件有害的物质。国内电厂RO事故中以此为因的不乏其例。轻则减短膜元件寿命，重则使部分膜元件报废。同时药剂之间的兼容性也不容忽视。如:使用六偏或聚丙烯酸为阻垢剂时，则混凝过程中不应使用阳离子型聚电解质作助凝剂。

3)活性炭过滤器的作用:活性炭可以除去水中有机物、余氯等有害于膜元件的杂质。对于CA膜，因其耐氯性强，抗有机污染性差，为防止微生物应在前处理中加入CL2或ＮａＯCL，一般不再加活性炭过滤，国内许多RO用户，如:杨树浦电厂、宝钢电厂、郑热五期等均如此。

上海石洞口电厂虽为CA膜，但预处理中加有活性炭过滤。结果为保证RO入口水含有一定余氯，不得不二次加氯；对于TFC膜，怕CL2，而耐有机污染能力稍强，常加活性炭过滤以使RO入口水余氯为零。因此维护活性炭过滤器的正常运行十分关键。如某电厂RO系统由于活性炭运行欠佳，活性炭出水COD反而增大，并且实测中没有活性炭过滤已能保证RO入口水质，使得活性炭过滤不仅形同虚设，反而成为事故的潜在隐患。另外，对于活性炭滤料的选择应注重实用效果，有些RO用户由于活性炭过滤器滤料的因素而出现运行事故应引以为诫。

4)保安过滤器运行良好的重要性:保安过滤器主要目的是为了保证RO进水不损坏膜组件，按运行方式可分为反洗型和不可反洗型。不可反洗型滤元为一次性，运行费用高，但效果好。国内电厂中后期投产的郑热六期、石洞口二厂、外高桥电厂、北京三热及衡水电厂的RO系统中均采用此种保安过滤器。尤其是石洞口二厂应用国内滤元，费用低而且运行良好，值得推广。而国内早期投产的电厂，保安过滤器多为可反洗型，操作上复杂些。例如宝钢电厂由于预处理欠佳，须每天反洗一次，而且还定期超声波清洗，石洞口电厂每周反洗一次，运行较好。但是，对于复合膜，不允许含余氯。保安过滤器则成为系统中细菌滋生及污物沉积的主要隐患。因此，滤元使用时间不宜过长，并且可以选择较高的滤速，建议采用15ｔ/(ｈ·ｍ2)滤元过滤面积，以便减少更换周期。这样，每次更换滤元的数量少，同时降低投资，防止了细菌滋生等隐患。2 RO附属系统的再讨论 2.1 RO系统加酸量

RO系统加酸调节入口水PH值，其剂量不仅要保证防止CaCO3垢，还要考虑膜元件的最佳运行PH值。对于CA膜其最佳运行PH值在5.5左右，对于TFC膜则在6～7左右(不同公司的膜的最佳运行PH值范围有所差别)。对于RO用户应根据实践经验进行调整，如上海石洞口二厂(采用聚酰氨复合膜)RO入口PH值为5.7，运行情况较好。但是PH值如果调得过低，不仅浪费酸，而且对膜性能的发挥不利。

为了保证RO系统的实际运行，根据用户水质特点及设备情况，甚至可以不加酸。如衡水电厂采用少加酸、不加阻垢剂的方式，不但降解了过去的污染，而且目前运行稳定，带来很大的经济效益和环境效益。2.2 阻垢剂的必要性

加阻垢剂如六偏磷酸钠，旨在防止CaCO3等物质结垢。如果水质良好，完全可以不加阻垢剂。RO水处理系统的大部分用户在实际运行中都没有加，但却都有此加药系统。这不能否认在一定程度上造成资金占用，因此在RO设计中对于确实水质良好，可以大胆地不上阻垢剂加药系统。2.3 关于冲洗系统

国外资料报导，500×10-6以下含盐量的水质可以用原水冲洗，即低压冲洗而不再另加冲洗设备，如果水质含盐量较高则必须用RO出水冲洗，需专门配置RO冲洗系统。实际上，许多电厂全套引进国外设备，有冲洗系统且为程序控制，即RO停运后自动由淡水箱送水入RO入口冲洗一段时间。这些电厂多数并没有投运此系统。如军粮城电厂原设计有，但投产以来没有用淡水冲洗，情况良好。笔者认为在RO设计时，如果水源水质良好(含盐量低)，应省去额外的冲洗系统。低压冲洗即可满足RO膜元件的要求。2.4 关于化学清洗

如果RO运行正常，每年只须化学清洗一两次。华东地区五个RO用户(除宝钢外)均选择临时接管的清洗办法。其它地区应用固定清洗系统的用户也很少。从实用性和经济性来看

第三篇：避雷器在线监测与故障诊断技术综述

避雷器的在线监测与故障诊断技术

前言：电力系统设备的状态监测和故障诊断是近

10年来发展较快的新技术，具有良好的发展和应用前景。但是，目前状态监测与故障诊断的应用还不普遍，还存在种种问题，包括一些认识上的误区。在实际应用中，有故障预报、故障诊断和状态监测等几个在内容上相近但存在差别的概念。一般来说，他们在内容上没有严格的界限，采用的方法很多都是一样的，都要进行在线检测盒数据分析，而且最终目标也是一致的，即防范于未然。本文主要讲述避雷器的在线监测和故障诊断技术。根据国家电网公司的规划，我国交、直流特高压输电工程的建设步伐将逐步加快。随着电压等级和杆塔高度的提高以及电网规模进一步扩大，电网结构更加复杂，加之近年来我国气候环境变化异常、雷电活动日益频繁，防电问题必将更加突出。

1、避雷器在线监测与故障诊断原理

金属氧化物避雷器在线监测和故障诊断的方法主要有全电流法，阻性电流分量法，功率损耗和元件温度，在参考文献中主要用到全电流法，监测避雷器的泄露电流，在一定程度上判断阻性电流的变化。这种方法简单方便，但在正常情况下，总泄露电流的阻性分量只占容性分量的10%左右，这使得监测到的总泄露电流的有效值或平均值主要取决于容性电流分量。

泄露电流是评估10kV配电网MOA运行状态的有效特征量，可通过监测正在运行的MOA泄露电流有没有发生畸变来评估MOA的运行状态。当10kV配电网的MOA正常运行时，其全泄露电流较小，只有微安级，且为工频正弦波；老化后的MOA的泄露电流幅值增大，且波形发生严重畸变，不再是标准的工频正弦波。10kV配电网中氧化锌的泄露电流及其微弱，很容易被噪声淹没，单纯从没有处理过的原始波形上无法区别正常避雷器和老化避雷器。消噪后的泄露电流可以为氧化锌避雷器运行状态的在线评估提供幅值和波形两个有效数据。

2、在线监测与故障诊断基本方法

通过改进阈值的小波消噪算法对10kV配电网避雷器的泄露电流信号进行消噪处理，并验证了本文所提出的算法在消噪效果上的优势，为配电网避雷器在线监测的工程实际应用提供了指导。改进阈值的平移不变量小波消噪算法原理，阈值的选取是利用小波阈值去噪的关键步骤，通常采用硬阈值法和软阈值法。近年来，有人提出采用软硬阈值法相结合的思路，本文中姑且称为软硬折中阈值法，其计算式见文献。另外，在一些特殊的情况下，10kV配电网氧化锌避雷器的泄露电流信号的不连续邻域中，采用阈值方法时其信号会再某一目标水平内上下浮动，这种现象称为伪吉布斯现象。此外，由于传统的阈值法缺乏平移不变性，因此极易在去噪后产生振铃效应。利用平移不变量小波去噪的方法能够很好的抑制伪吉布斯现象，其具体算法为：先把包含噪声的待处理信号循环平移n次，采用阈值法进行去噪处理，再对去噪结果取平均值，即“平移-去噪-平均”。改进后的阈值函数，采用硬阈值法得到的小波系数会出现不连续点，产生伪吉布斯现象，重构后的信号震荡较大，采用软阈值法得到的函数连续性好，但小波系数始终存在一定的偏差，导致重构信号的误差较大，软硬折中阈值法虽然可以结合二者的优点，但其阈值函数仍存在不连续点。阈值的选择既不能过大，也不能过小。若阈值过大，则会过滤掉原来不该被消除的有用信号，使信号严重失真；若阈值过小，则不能达到消噪的根本目的。在小波变换中，原始信号与污染噪声的传播特性有本质区别，每层小波系数所对应的阈值与污染噪声的小波系数传播特性应该是一致的。

由于我国6-10kV系统为中性点不接地系统，地电位升无法通过变压器中性点耦合到母线上，电网GPR过高可能会反击到低压避雷器上。而避雷器额定电压选取的原则是参考系统的最大工频过电压，通常不会考虑到地电位升高的问题。这样，当地网GPR过高导致反击到避雷器两端的电压超过其工频耐受电压时，就可能导致其被击穿而放电，发生避雷器爆炸事故。对于位于高电阻率地区的发变电站，如果放宽对接地电阻的要求时，需要按照站内低压避雷器所能承受的反击过电压来决定。但目前国内外尚未有文献对低压避雷器所能承受的最大地网反击过电压做系统的研究工作，通常只是根据避雷器的工频耐受特性，简单的套用解析公式进行估算。

3、案例分析

以发、变电站10kV系统额定电压为17kV的电站型避雷器为例，其1s工频耐受电压约为额定电压的1.25倍，即21.25kV，由于10kV系统的相电压为5.8kV，则通过公式可以计算出其最大允许的稳态地电位升为8.58kV。然而，一般入地短路电流直流分量衰减的时间常数为0.05s左右，在4个周期即0.2s以后就基本衰减为0，如果避雷器1s的工频耐压仍然采用暂态的最大值来校验显然是不合适的。而且从继电保护的角度来看即使考虑后备保护，故障也一般可以在0.5s以内切除，耐受时间取为1s也稍偏严格。另外在避雷器被击穿后，地网通过击穿的避雷器向线路对地电容充电，导致母线电压迅速上升，作用在避雷器两端的电压将急剧下降。

以氧化锌避雷器为研究对象，对地网电位升高时吸收能量进行系统的研究，并通过与避雷器的允许通流容量进行对比，从而得到避雷器对地电位升的反击耐受能力。通过建立仿真模型，对仿真结果进行分析，可以得出从短路时刻直至5s故障切除过程中通过A相避雷器的电流在初始阶段由于地网GPR的直流分量较大，避雷器中的放电电流也相对较大，最大值为61.94A，持续时间大约为4ms。随着直流分量的衰减，其后放电电流减小至<1A。在整个故障过程中B相和C相避雷器中的放电电流均只有mA数量级，远小于A相避雷器的放电电流，这主要是因为短路时刻地网GPR与A相母线电压相位相反，作用在A相避雷器上的电压远大于B相和C相避雷器上的电压。即使在进入了稳态阶段，避雷器中的放电电流和两端电压的正负半周方向产生了一定程度的偏移。从仿真图中可以看出，随着地网GPR的升高，避雷器产生的吸收能量先缓慢增加。当地网GPR上升到一定的区域后，吸收能量将急剧增加，这是因为此时虽然线路电容充电减小了稳态时避雷器两端的电压，但其值仍然大于避雷器的放电电压。也就是说，此时避雷器不仅在初始阶段会产生放电脉冲，而且在地网的GPR直流分量衰减后的稳态过程中仍然有强大的放电电流，从而导致整个故障期间积累的吸收能量急剧增加。

总结：国内外超特高压输电线路的进行统计表明，雷击事故在线路故障中占有很大的比例，也是特高压输电线路跳闸事故的主要原因。日本50%以上的超高压电力系统事故是由雷击引起的，统计到的54次特高压线路跳闸中，雷击引起的跳闸共53次；美国、俄罗斯等12个国家的275-500kV输电线路连续3a的运行资料表明，雷害事故占总事故的60%。国家电网公司的统计表明，由于雷击造成的线路跳闸数占总线路跳闸数的40.5%。可见避雷器发生故障的几率很大。金属氧化物避雷器的电阻阀片的主要成分为氧化锌，该物质有着非常优越的非线性特性，并具有响应快、通流容量大、性能稳定等特点，因此在发输配电网中得到了广泛应用。10kV配电网中的避雷器被击穿时会造成一点接地故障，当出现2个不同相的避雷器同时发生接地故障时，会引起开关保护发生动作进而造成大面积停电。特殊情况下，受损的避雷器发生爆炸，极易导致周围其他设备发生损坏。国内对避雷器的故障检测通常是每2a拆下避雷器进行预防性试验。但由于配电网避雷器数量太多，每次检测都要消耗大量的人力、财力并断电，且配电网避雷器常常采用复合绝缘材料外套，很难从外观上发现避雷器短路接地，因此传统的避雷器检测技术很难在第一时间检测到故障点所在位置，不利于配电网的安全运行。随着在线监测技术的迅猛发展，研究人员发现通过监测一些参数可以知道避雷器的运行状况，而通过泄露电流来反应避雷器运行情况的方法经过无数次的实践后被认为

是一个简便而又可靠的方法。准确获得完整清晰的泄露电流波形对判断避雷器运行状态起着决定性作用。因此避雷器的在线监测和故障诊断技术在当今智能变电站的重要的组成部分，同时也是智能电网建设的决定性因素。

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第四篇：机械故障诊断技术与应用读书报告

机械故障诊断技术与应用读书报告

姓名： 前言

机械设备运行状态的监测与故障诊断很早就开始了。刚开始人们往往通过听觉、触觉、视觉来对机器的噪声、振动和温度等进行判断，进而来推测设备运行是否正常。当时的机械设备功率普遍较小，通常是单机工作，并且更新换代比较缓慢，人们有大量的时间进行熟悉，探索并且逐渐掌握机器的性能和工作状态。然而到了现代，企业生产已经进入了高速发展阶段，以往的判断模式已经不能够应用于现在的生产模式。现代工业生产的特点是生产系统大型化、连续化、高速化、自动化、系统化和智能化。要求机械设备更新快，在使用过程中安全、连续、可靠、高效、低能等特点，为了达到这些要求，那么我们就需要借助现代技术进行设备的运行状态的监测与诊断。目前可以进行实时采集机械系统运行状态并且对采集到的信息进行分析，进而判断机械系统运行状态的优劣，从而能更好的对设备进行维护和维修，从而达到了提高生产效率、保障安全运行、降低生产成本、节约能源消耗、延长使用寿命的目的。机械设备的状态监测和故障诊断技术是实现这一目的的重要技术手段。机械设备的状态监测和故障诊断就是采集诸如振动、噪声、温度、润滑油、声发射扥等设备相关信号，从而进行分析和处理，得到设备的运行状态。根据设备的部位、类型、严重程度、发展趋势，对出现故障的设备进行维修安排。机械故障诊断技术的发展历程

从20世纪60年代开始，伴随着科学技术的不断进步和发展，计算机技术、网络技术和信息技术迅速发展和普及，从而使机械设备运行状态的监测和故障诊断技术逐渐形成为一门较为完善的综合性工程学科，并且在全球范围内推广。逐渐成为热门学科。美国是最早开始进行开发设备诊断技术的国家。1967年4月美国海军主持召开美国机械故障预防小组成立大会。并且从此以后美国开始投入大量的人力物力来开发和完善这项技术。在随后的几十年，机械故障诊断技术在美国的航空航天、军事等尖端领域得到了广泛的应用，并一直处于领先地位。英国在20世纪70年代初成立了机械健康监测组织与状态监测协会，对故障诊断技术的发展起到了很大的作用。我国对故障诊断技术的研究开始于20世纪80年代。1983年初，中国机械工程学会的设备维修学会在南京召开，交流国内外的情况，分析国内设备维修现状以及开展设备诊断技术专题座谈会，提出了积极开发和应用设备诊断技术，强调有关技术的必要性和紧迫性。随后这门技术在我国的冶金、石化、铁路、电力等行业得到了广泛的应用和推广。随着对这一技术的不断深入，我国的信号采集和分析仪器已经接近国际水平。目前，我国各高校科研人员正在故障诊断技术领域寻求突破和创新。开展机械故障诊断的意义

在各国工业生产中重点、关键性机械设备的数量越来越多，其中的大多数为大型、自动、连续生产的设备，其在生产中的重要性是不言而喻的，对这些机械设备实施状态监测与故障诊断技术所带来的经济效益和社会效益是巨大的。预防事故，保障人身和设备安全，推动设备维修制度的全面改革，提高经济效益。机械故障诊断技术与应用

4.1机械故障的振动诊断

4.1.1轴承的故障诊断理论与应用

轴承是旋转机械中应用最为广泛地机械零件，也是最易破坏的元件之一。旋转机械的许多故障都与轴承有关，轴承的工作好坏对机械的工作状态有很大的影响，其缺陷会导致设备产生异常振动和噪声，甚至造成设备破坏。

轴承在运行过程中由于装配不当、润滑不良、水分和异物入侵、腐蚀和过载等都可能使轴承过早破坏。即使不出现上述情况，经过一段时间运转，轴承也会出现疲劳损伤而不能正常工作。滚动轴承故障的主要失效形式和原因有疲劳剥落、磨损、塑性变形、锈蚀、断裂和胶合等。滑动轴承的故障形式和原因有烧瓦、气蚀、油膜涡动和油膜振荡。

轴承在运转时由于各种原因会产生振动，并通过空气传播成为声音，声音中包含着轴承状态信息。但是声音的成分除了包含了反应轴承工作正常与异常振动声外还夹杂着尘埃、其他工作件振动声等，因此轴承的工作声音成分十分复杂。

利用滚动轴承的振动信号分析故障诊断的方法可分为简易诊断法和精密诊断法两种。简易诊断是为了初步判断被列为诊断对象的滚动轴承是否出现了故障；精密诊断的目的是要判断在简易诊断中被认为出现了故障的轴承的故障类别及原因。滚动轴承的简易诊断有振幅值诊断法、波形因数诊断法、波峰因数诊断法、概率密度诊断法和峭度系数诊断法。滚动轴承的精密诊断的常用方法有低频信号分析法和中、高频信号绝对值分析法。滑动轴承的诊断方法有时域幅值诊断法、时域波形诊断法、频域诊断法、轴心轨迹诊断法。

4.2 机械故障的声学诊断

4.2.1机械故障的噪声诊断理论与应用

振动与噪声是机械设备在运行过程中的一种属性，设备内部的缺陷或故障会引起设备在运行过程中振动和噪声的变化，也就是设备的噪声信号中携带了大量与机械设备内部缺陷和故障的有关信息。因此，噪声监测也就成为对机械设备进行故障诊断的重要手段。

噪声监测的原理是当机器的零件或部件开始磨损或者经历某些其他的物理变化时，其声音信号的特征就发生变化。监测这些特征就有可能检测到机械运行状态的变化，精确地指出正在劣化的那些零部件。噪声监测中的主要内容之一就是通过噪声测量与分析确定设备故障的部位和程度。为此，首先必须寻找和估计机器中产生噪声的声源，进而从声源出发，研究其频率组成和各分量的变化情况，从中提取机器运行状态的信息。噪声监测的方法有主观评价和估计法、近场测量法、表面振速测量法、频谱分析法和声强法。4.2.2机械故障的超声诊断理论与应用

超声波用于机械设备故障诊断领域，主要是利用材料本身或内部缺陷对超声波传播的影响，来检测判断结构内部或表面缺陷的大小、形状以及分布情况。在一些机器运行中能对材料或结构的微观形变、开裂以及裂纹的发生和发展进行状态监测。它的应用极为广泛，且发展迅速。超声波的检测方法按原理分类有脉冲反射法，其中脉冲反射法包括缺陷回波法、低波高度法和次多底波法。此外还有穿透法和共振法。按波形分可以分为纵波法、横波法、表面波法、板波法和爬波法。

4.3机械故障的智能诊断

4.3.1基于专家系统的故障诊断

故障诊断专家系统是将人类在故障诊断方面的多位专家具有的知识、经验、推理、技能综合后编制成的大型计算机程序，它可以利用计算机系统帮助人们分析解决只能用语言描述、思维推理的复杂问题，扩展计算机系统原有的工作范围，使计算机系统有了思维能力，能够与决策者进行对话，并应用推理方式提供决策建议。4.3.2基于模糊逻辑的故障诊断

在许多情况下机器或系统都运行在一个模糊环境中，运行中各种状况和参数都互相影响，难以用精确数学方法进行描述。模糊故障诊断就是一种基于知识的诊断系统，因为在诊断过程中对模糊症状、模糊现象等的描述要借助于经验的操作者或专家的直觉经验、知识等。模糊故障诊断系统的诊断过程，从对模糊信息的获取，到利用模糊信息进行模糊推理到最后做出诊断，就如同医生根据病人的模糊症状进行准确诊断一样。机械故障诊断技术的发展趋势

随着现代科学技术的发展，特别是信息技术、计算机技术、传感器技术等多种新技术的出现，数据采集、信号处理和分析手段日臻完善，从无法和难以解决的故障诊断问题变得可能和容易起来。设备故障诊断技术正在变成计算机、控制、通信和人工智能的集成技术。近半年来故障诊断技术呈现的发展趋势有诊断对象的多样化、诊断技术多元化、故障诊断实时化、诊断监控一体化、诊断方法智能化、监测诊断系统网络化、诊断系统可扩展化、诊断信息数据库化、诊断技术产业化和机械设备诊断技术工程化。现代机械故障诊断技术正在成为信息、监控、通信、计算机和人工智能等集成技术，并逐渐发展成为一个多学科交叉的新学科。

参考文献

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第五篇：变形监测技术与应用教学大纲

《变形监测技术与应用》教学大纲

课程名称(英文)：变形监测技术与应用（Deformation monitoring technique and its application）

课程代码：0806A06 课程类别：专业主干课程 学 时：34学时 学 分：2学分 考核方式：考试

适用对象：2009级摄影测量与遥感专科专业

一、课程简介

本课程是测绘工程专业学生的一门专业必修课。本课程结合具体工程建筑物的变形监测的要求和特点，详细介绍建筑物变形监测的理论、技术、方法和仪器等内容，对变形监测的数据分析方法和处理技术也作了系统的介绍。通过本课程的学习，学生能较熟练地解决各种工程建筑物的变形监测问题，具备处理和分析监测数据的基本能力。本课程授课一学期，每周3学时，总计为34学时。

二、教学目的及要求

本课程主要教学目的在于使学生了解安全监测的目的与意义及引起建筑物变形的因素；了解建筑物垂直位移的常用观测方法和特点；了解建筑物水平位移测量的常用方法和要求；了解常用传感器的工作原理及其特性；了解变形监测自动化系统的布设方法；了解我国自动化监测技术的现状及发展趋势；了解变形监测资料分析的基本内容和要求。掌握回归分析法、方差分析与逐步回归分析的原理；了解安全监控专家系统的基本结构、原理和要求，三、教学重点及难点

教学重点： 变形监测的目的和意义以及引起建筑物变形的因素，掌握各种工程建筑物的变形监测内容、监测方法和监测数据的分析处理能力。

教学难点：变形监测资料的分析、变形监测自动化系统的布设方法、监控专家系统的基本结构、原理。

四、与其它课程的关系

先修课程：《控制测量学》、《数字测图原理与方法》、《测量平差》、《工程测量学》 等课程。

五、教学内容

第1章 概述（2学时）

本章主要教学内容： 1.1 变形监测的目的与意义 1.2 变形监测的主要内容 1.3 变形监测的精度和周期 1.4 变形监测系统设计 1.5 变形监测技术进展

本章教学目的及要求：掌握变形监测的目的和意义、变形监测的主要内容以及变形监测的精度和周期、变形监测系统设计。

本章教学重点及难点：变形监测的主要内容、变形监测的精度和周期、变形监测系统设计。

第2章 沉降监测技术（4学时）

本章主要教学内容： 2.1 概述

2.2 精密水准测量 2.3 精密三角高程测量 2.4 液体静力水准测量

本章教学目的及要求：掌握精密水准测量、精密三角高程测量的观测方法实施方法。

本章教学重点及难点：精密水准测量、精密三角高程测量。

第3章 水平位移监测（6学时）

本章主要教学内容： 3.1 概述 3.2 交会法观测 3.3 精密导线测量 3.4 全站仪观测 3.5 视准线测量 3.6 引张线测量 3.7 垂线测量 3.8 激光准直测量

本章教学目的及要求：掌握交会法观测、精密导线测量、全站仪观测技术、视准线测量、引张线测量、垂线测量、激光准直测量的方法。

本章教学重点及难点：交会法观测、精密导线测量。

第4章 建筑物内部监测（4学时）

本章主要教学内容： 4.1 内部位移监测 4.2 应力／应变监测 4.3 地下水位及渗流监测 4.4 挠度监测 4.5 裂缝监测 4.6 光纤监测技术

本章教学目的及要求：掌握建筑物内部位移监测、应力／应变监测、地下水位及渗流监测、挠度监测、裂缝监测的方法及工程应用。

本章教学重点及难点：应力／应变监测、挠度监测、光纤监测技术。

第5章 GPS在变形监测中的应用（4学时）

本章主要教学内容： 5.1 概述

5.2 GPS定位基本原理 5.3 GPS实时监测技术 5.4 GPS一机多天线监测技术 本章教学目的及要求：GPS定位在变形监测中的应用方法以及GPS一机多天线监测技术在工程变形监测中的应用。

本章教学重点及难点：GPS一机多天线监测技术。

第6章 自动化监测技术（4学时）

本章主要教学内容： 6.1 概述

6.2 自动化监测系统设计

6.3 通用分布式测量控制单元(MCU)原理及应用 6.4 安全监测自动化系统设计示例

本章教学目的及要求：了解常用传感器的工作原理及其特性，了解变形监测自动化系统的布设方法。了解我国自动化监测技术的现状及发展趋势。

本章教学重点及难点：自动化监测系统设计、通用分布式测量控制单元(MCU)原理及应用。

第7章 监测资料的整编与分析（4学时）

本章主要教学内容： 7.1 监测资料的整编 7.2 监测资料的分析 7.3 监测数据的预处理

本章教学目的及要求：了解变形监测资料分析的基本内容和要求。掌握回归分析法、方差分析与逐步回归分析的原理。了解大坝安全监测的几种常用监控模型，掌握利用原型监测数据建立统计模型的基本方法。了解确定性模型与混合模型的建立原理。

本章教学重点及难点：监测资料的分析、监测数据的预处理。

第8章 变形监测数学模型及应用（6学时）

本章主要教学内容： 8.1 概述

8.2 统计模型的建立 8.3 灰色系统分析模型 8.4 时间序列分析模型

本章教学目的及要求：掌握常用统计模型的建立和分析方法。本章教学重点及难点：灰色系统分析模型、时间序列分析模型。

六、教材及参考书

1、教材：

《变形监测技术与应用》，岳建平，田林亚 主编，国防工业出版社，2007

2、教学参考书：

①《变形监测技术与应用》，伊晓东 等主编，黄河水利出版社，2007 ②《变形监测新方法及其应用》，何秀凤 著，科学出版社，2007 ③《工程安全监测技术》，刘大义，胡建忠 主编，水利水电出版社，2007 ④《动态变形观测与预报》，栾元重，吕法奎，班训海 编著，中国农业科学出版社，2007 执笔人：张兵 审核人：田建文 审批人：赵旭阳