時間：2023-06-05 10:16:14
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇故障診斷，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
[關鍵詞]時滯系統 故障診斷 狀態觀測器 無時滯變換
[中圖分類號]TP273 [文獻標識碼]A
引言
在現代實際的工業生產過程中，由于受信息傳輸技術和測量技術的影響，時滯現象普遍存在。時滯通常會導致系統不穩定、性能惡化，甚至可能造成整個系統的癱瘓。因此，對于時滯系統的研究已引起人們的廣泛關注。同時，隨著科學技術的快速發展，工程設備變得越來越復雜，這樣使得故障診斷和容錯控制問題的研究顯得尤為重要。所以，研究時滯系統的故障診斷和容錯控制問題，提高系統的可靠性及穩定性，具有十分重要的理論和現實意義。近些年來，有關時滯系統的故障診斷和容錯控制問題的研究已成為控制領域的研究熱點，并取得了一定的成果[1-8]，但相對于無時滯系統[9-11]來說還是較少。文[3]針對狀態時滯系統，設計了一種故障檢測的未知輸入觀測器，依據Razumikhin定理，給出了該觀測器的存在條件及穩定性和收斂性的證明；文[7]針對狀態時滯線性系統提出了一種基于觀測器的故障診斷器以及自修復容錯控制律的設計方法；文[8]研究了同時含有狀態時滯和測量時滯的線性時滯系統的故障診斷器的設計問題。以上文獻大都利用殘差診斷時滯系統的故障，殘差的存在會導致由于閾值選擇不當而產生的漏報和誤報的情況。為了避免此類不利情況的發生，本文綜合考慮了系統發生執行器故障和/或傳感器故障的情況，針對含有狀態時滯的線性系統，研究了其基于觀測器而不利用殘差體現故障的故障診斷方法及其基于觀測器的故障診斷方法的故障可診斷性問題，從而避免了故障誤報和漏報情況的發生，同時具有響應速度快的優點。
二、系統描述和無時滯轉換
（一）系統描述
考慮如下帶有故障的線性時滯控制系統：
其中，x（t）∈Rn，u（t）∈Rp，y（t）∈Rq分別為系統的狀態向量，控制輸入向量和輸出向量；f（t）∈Rm為故障信號向量且可以是不可測量的。A0，A1，B，C，D1和D2是具有適當維數的常量矩陣。d>0為狀態滯后時間常數。
假定故障f（t）的動態特性是已知的且可由下列外系統來描述
為外系統（2）的狀態向量，故障的初始時刻t0和初始狀態 是未知的。G∈Rr×r和F∈Rm×r為常量矩陣。 和 fa∈Rm1分別代表執行器故障狀態向量和執行器故障向量，執行器故障的初始時刻為ta； 和fs∈Rm2分別代表傳感器故障狀態向量和傳感器故障向量，傳感器故障的初始時刻為ts。當t
注1外系統（2）是階躍故障、周期故障、衰減故障、發散故障等常見的連續變化故障的通用表達式。
（二）無時滯轉換
時滯項的存在使系統的故障診斷和容錯控制律的設計變得較為困難，為此，我們引入線性變換把時滯系統轉化成無時滯系統。考慮依賴于矩陣 的線性變換
三、故障的可診斷性
為了能利用成熟的觀測器理論進行故障診斷，我們把原系統和故障構成一個不顯含故障的增廣系統。令
眾所周知，如果能觀測出故障的狀態，也就診斷出了故障，故對故障的診斷就轉化為對系統中故障狀態進行觀測。
至此，我們已將含狀態時滯系統的故障診斷問題轉變為無時滯系統（9）的可觀測性問題，只要觀測出系統（9）的狀態即可診斷出系統中的故障。
記S（*）為*的特征值集合，λ∈S（A2）為A2的任意的特征值；λA∈S（A）為A的任意的特征值；λG∈S（G）為G的任意的特征值。
定理1 （C2，A2）完全能觀測，即故障可診斷的充分條件是：（（C（λI-A）-1D1F+D2F），G）、（DF，G）和（C，A）都是完全能觀測的。其中D=[D1T D2T]T，λ∈（S（G）-S（A）∩S（G））為S（G）-S（A）∩S（G）的任意特征值。
下面我們根據特征值的不同，分三種情況討論。
由能觀性的PBH特征向量判據知，（C2，A2）是能觀的。即當λ=λA≠λG時，若（C，A）是完全能觀測的，則（C2，A2）是完全能觀測的。
（Ⅱ） λ=λG∈（S（G）-S（A）∩S（G））即λ=λA≠λG時，
由能觀性的PBH特征向量判據知（C2，A2）是能觀的。即當λ=λA≠λG時，若（（C（λI-A）-1D1F+D2F），G）是完全能觀測的，則（C2，A2）是完全能觀測的。
由能觀性的PBH特征向量判據知（C2，A2）是能觀測的。即當λ=λA≠λG時，若（C，A）和（DF，G）都是完全能觀測的，則（C2，A2）是完全能觀測的。
證畢。
注2 當A和G沒有相同的特征值時，（C2，A2）完全能觀的充分條件就簡化為：（C，A）和（（C（λI-A）-1D1F+D2F），G），λ∈S（G）都是完全能觀測的。
四、故障診斷
構造一個非奇異矩陣
其中，H1∈R（n+r）×（n+r-q），H2∈R（n+r）×q；H11，H12，H21和H22都是適當維數的矩陣。則關于由（1）和（2）描述的線性時滯系統的故障診斷器的設計，我們給出如下定理：
定理2考慮由（1）和（2）描述的線性時滯系統，在滿足定理2的條件下，其故障診斷器可由下式描述
注3上述診斷器的優點是響應速度快，如果響應速度要求不是太高，則可以構造下列簡單的基于全維觀測器的故障診斷器，因此關于故障的可診斷性的討論具有普遍性。
五、仿真例子
考慮由（1）式描述的系統，其中
考慮由（2）描述的故障，其中
其中傳感器故障發生在ts=20s，執行器故障發生在ta=30s，所以t0=20s。
取故障診斷器的極點為-3、-3±j1、-1±j1。依照Ackermann公式，可得到故障診斷器的反饋增益矩陣L如下
采用式（25）所設計的故障診斷器，用MATLAB進行仿真。圖1為系統的實際輸出，圖2為故障診斷器輸出的執行器故障的診斷值和真實值的對比曲線圖，圖3為故障診斷器輸出的傳感器故障的診斷值和真實值的對比曲線圖。
由圖1可看出，在t=20s和t=30s時，系統中分別有故障發生.由圖2和圖3可看出，該故障診斷器診斷出的執行器故障值和傳感器故障值均漸近趨近于它們各自的真實值，說明本文所提出的故障診斷方法及故障可診斷性判據是有效的和可靠的。
六、結論
本文針對含狀態時滯的線性系統，研究了其故障診斷方法，給出并證明了基于觀測器的故障可診斷性的充分條件，進而設計了無需殘差體現故障即可實時診斷故障的故障診斷器。仿真結果證實了本文提出的故障診斷方法及故障可診斷性判據的可行性和有效性。
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作者代表性論文及研究項目和成果：
[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，呂新麗.含兩類時滯的線性系統的故障診斷及故障可診斷性 [J]. 計算機應用研究，2009，20（1）：151-155.
關鍵字 煤礦；變壓器；故障診斷
中圖分類號TD9 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2014）123-0184-02
1 煤礦變壓器常見故障
一般在煤礦供電系統中應用的是防爆變壓器，從變壓器主體結構上進行其故障類型劃分，可以將其分為繞組故障、附件故障及鐵芯故障。
1.1 繞組故障及其成因
繞組屬于變壓器重要組成部分，繞組故障主要表現為繞組斷路、繞組松動及匝間短路等。引起繞組故障的主要原因在于：變壓器繞組制造質量偏低，機械強度較低，在短路沖擊下出現變形問題，破壞其絕緣性能；在繞組檢修過程中局部絕緣被破壞；有雜物進入到繞組內，導致變壓器內部溫度較高，引起設備絕緣老化；繞組出現受潮問題，引起繞組局部放電，出現匝間短路故障；匝間短路故障應及時予以處理，避免匝間短路問題引起單相接地故障等。
1.2 附件故障及其成因
變壓器附件故障，主要表現為有載分接開關故障、引線故障及套管故障。其中有載分接開關在頻繁的切換操作中，常會出現故障問題，動靜觸頭是其故障多發部位。在絕緣物質及高溫影響下，動靜觸頭表面出現氧化現象，增加觸頭接觸電阻，從而導致其局部溫度較高；引線屬于連接繞組出線及外部接線的關鍵，其接頭部位主要是靠焊接而成，如焊接質量較低，則可能會引起引線斷路、引線短路及接觸不良等問題；套管連接著變壓器內部繞組及箱外聯接引線，如套管設密封性較差，則容易引起變壓器繞組短路等故障。
1.3 鐵芯故障及其成因
鐵芯質量直接影響著煤礦變壓器能否正常穩定運行，是變壓器關鍵部件。變壓器正常穩定運行要求鐵芯一點接地。然而在變壓器應用中，經常會出現變壓器鐵芯多點接地及短路故障問題。鐵芯多點接地，會出現環流問題，導致煤礦變壓器局部溫度較高，在長時間運行下導致絕緣老化，引起鐵芯燒損故障，引起安全事故等。
2 煤礦變壓器常規故障診斷措施
在煤礦變壓器出現故障后，應及時采取故障診斷措施，找出故障成因，并及時修復，保障煤礦變壓器運行的可靠性及穩定性。常規故障診斷方法主要包括以下幾種：
第一，直觀法。在煤礦變壓器出現故障后，通過直觀觀察與檢驗，查看設備儀表指示是否發生異常，是否執行保護動作，查看設備部件是否出現破裂，是否存在燒焦及冒煙現象等，通過直觀檢查，找出故障位置。
第二，絕緣電阻試驗法。絕緣電阻是測一次繞組對二次繞組及地的電阻。測量部位如下表所示：
順序 雙繞組變壓器 三繞組變壓器
被測線圈 接地部位 被測線圈 接地部位
1 低壓 外殼和高壓 低壓 外殼、高壓和中壓
2 高壓 外殼和低壓 中壓 外殼、高壓和低壓
3 ―― ―― 高壓 外殼、低壓和中壓
在測定絕緣電阻的同時記下15s及60s的絕緣電阻，計算比值R60/R15，即變壓器的吸收比。變壓器容量在500KV?A及以上的變壓器吸收比，其標準在10℃～30℃時一般不低于1.3，吸收比越大，絕緣性越好。通過采取絕緣電阻試驗法，檢查繞組接頭的焊接質量和繞組有無匝間短路；分接開關的各個位置接觸是否良好以及分接開關的實際位置與指示位置是否相符；引出線有無斷裂；多股導線并繞的繞組是否有斷股的情況等，同時試驗變壓器的絕緣電阻也是檢測變壓器是否可以繼續進行絕緣強度（如耐壓、沖擊試驗）的一個輔助手段。
第三，泄漏電流試驗法。變壓器線圈連同套管的泄漏電流測定，微安表應接在高壓側或采用消除雜散電流影響的接線。泄漏電流值應在加壓1min后讀取。應用這種方法可以判斷出變壓器套管密封性問題。
第四，交流耐壓試驗法。試驗高壓線圈時，將高壓的各相線端連在一起，接到試驗變壓器上，低壓的各相線端也連接在一起，并和油箱一起接地，試驗電壓即加在高壓線圈與地之間。試驗低壓線圈時，按上述方法換接。具體如下圖所示：
R1――限流電阻；
R2――變阻器；
B――試驗變壓器（可用自耦變壓器）；
V、A――電壓表和電流表；
通過交流耐壓試驗，可以診斷出變壓器主絕緣局部缺陷問題，如繞組絕緣受潮、開裂及松動故障等。
第五，直流電阻試驗法。該試驗是在一個很小的直流電壓下測高壓側線圈的直流電阻，通過測算直流電阻的不平衡率來判斷變壓器線圈及引線的連接是否正常。直流電阻不平衡率
=，對于1600KV?A及以下直流電阻不平衡率，
線不超過2%，相不超過4%，其它所有變壓器線、相均不超過2%。通過這種方式可以對繞組斷路、匝間短路、接頭狀況、套管及引線接觸狀況等進行診斷。
第六，空載試驗法。通過空載試驗法，對變壓器鐵芯接地狀態、鐵芯老化及絕緣不良等問題進行有效診斷，在交流耐壓試驗前后采取空載試驗，可以診斷出變壓器繞組是否存在著匝間擊穿問題等。
3 煤礦變壓器人工智能診斷措施
隨著科學技術的不斷發展，煤礦變壓器故障診斷技術不斷發展，出現了人工智能診斷方法，人工智能診斷方法，具有著診斷速度快，準確性高，維護簡單方便等優勢。專家系統、人工神經網絡、專家系統及人工神經網絡相結合等屬于變壓器人工智能診斷的重要方式。
3.1專家系統
專家系統主要由用戶接口、解釋機制、推理機制及專家知識庫等構成。其中專家數據庫屬于專家系統故障診斷的核心。在煤礦變壓器故障診斷中應用專家系統，可以從變壓器表象故障推理到故障本質。專家系統故障診斷，具有著概念清洗，推理路徑明確，解釋清楚，便于參與等眾多優勢。由專家所具備的變壓器領域專業知識，專家對變壓器故障的認識、分類、成因及診斷經驗等構成專家知識庫，從而保證了變壓器故障診斷工作的順利進行。但在應用中，專家系統也存在著缺乏對思維過程描述、專家系統知識體系不夠完善，且推理過程效率較低，難以滿足變壓器故障診斷及維護的適時性要求。
3.2 人工神經網絡系統
變壓器故障診斷的人工神經網絡系統，是由數量較多的簡單處理單元相互連接構成的一種復雜網絡，相當于對人腦神經網絡的簡化模擬，具有著學習、記憶及歸納等功能。人工神經網絡是與常規電氣試驗不同，在人工神經網絡中并不包括診斷規則，可以輸入輸出非線性映射關系。在故障診斷人工神經網絡研究中，研究最多的屬于前饋型神經網絡，如BP網絡與RBF網絡。其中BP網絡采取是以誤差函數梯度下降方式收斂，其收斂速度較慢且容易陷入到局部極小點問題中，而RBF網絡其學習速度、模式識別能力較強，主要由輸入層、隱含層及輸出層三部分組成，其結構如下：
應用效果較好。雖然人工神經網絡系統故障診斷方法診斷速度較快，適時性較好，診斷正確性較高，避免了專家系統中存在的部分不足。但在應用中，其診斷方法缺乏解釋機制。
RBF網絡示意圖
3.3專家系統及人工神經網絡系統結合
專家系統及人工神經網絡系統均存在著一定缺陷，將兩者結合，可以避免其不足，發揮其故障診斷優勢。通過將家系統及人工神經網絡系統結合應用于煤礦變壓器故障診斷中，通過人工神經網絡系統學習功能，解決專家系統中知識庫不完善等問題，應用專家系統邏輯推理功能，克服人工神經網絡知識不直觀等問題。
煤礦變壓器人工智能故障診斷技術發展前景十分廣闊，在故障診斷中的應用將會越發廣泛。
4 結論
煤礦變壓器屬于煤礦供電系統的重要組成部分，其運行狀態的可靠性及安全性，直接影響著煤礦生產活動的安全性與經濟性。然而在煤礦變壓器運行過程中，常會出現繞組故障、附件故障、鐵芯故障等，嚴重影響著煤礦生產的綜合效益。針對煤礦變壓器故障問題，應通過故障診斷方法，如常規變壓器常規故障診斷措施及人工智能診斷措施。提高變壓器故障診斷技術水平，在保障變壓器安全可靠運行，保障煤礦作業綜合效益等方面發揮著重要現實意義。
參考文獻
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[2]朱天柱，徐小明.電力變壓器常見故障診斷與分析[J].煤礦機械，2012，33（4）：269-271.
關鍵詞：網絡故障；故障檢測；故障定位；故障診斷；專家系統；數據挖掘；神經網絡
中圖分類號：TP393.06
隨著計算機、通信以及互聯網技術的飛速發展及應用，網絡作為一種重要的工具，在軍事、政治、經濟和科研等諸多領域起著越來越重要的作用，已經成為社會生產和生活必不可少的一部分。與此同時，網絡的規模和復雜性不斷增大，一旦網絡發生故障，如果不能在有效時間內對網絡故障進行診斷與修復，將會造成巨大的損失，甚至嚴重威脅社會的安全與穩定，因此對網絡故障診斷技術進行研究具有越來越重要的應用價值和現實意義。
1 網絡故障診斷一般過程
通常來說，網絡故障診斷是以網絡原理、網絡配置和網絡運行的知識為基礎，根據網絡出現的故障現象，并使用專門的網管理和檢測工具以獲取告警信息進而對網絡中出現的故障進行診斷、恢復以及預測的過程，一般可分為以下五個部分[1]：
（1）故障檢測，即網絡故障告警信息的獲取。網絡發生故障時，通過主動輪詢或異步收集方式，對網絡中的相關設備或服務的相關告警信息、設置和性能參數，狀態信息等進行收集和分析，及時發現網絡出現的故障及問題。
（2）故障定位，即定位故障源。對故障檢測階段收集的海量告警數據進行分析和處理，在網絡中找出故障，為下一步的故障原因的診斷提供依據。
（3）故障原因的診斷，即查找故障產生的根源。根據故障定位的結果綜合運用各種規則進行系統的推理，快速的找到故障產生的原因或者最可能的原因。
（4）故障修復。根據網絡故障診斷結果修復網絡故障，恢復網絡的正常運行。
（5）故障預測，即根據先驗知識和監測數據預測網絡可能發生的故障。
其中故障檢測，故障定位，故障原因診斷是必不可少的三個步驟，下面將重點對上述三個步驟進行詳細的介紹。
2 網絡故障檢測
通常計算機網絡通過以下兩種方式收集信息，通過分析收集到的信息來檢測故障[2]。
（1）Trap機制。在網絡中每一個被管設備中都要運行一個程序以便和管理站中的管理程序進行通信。
（2）主動輪詢。網絡中發生故障的被管設備或服務主動向網絡管理系統發出告警信息，能夠及時發現網絡中的故障，網絡管理系統還需通過主動輪詢這種方式了解與網絡性能密切相關的信息，并對這些影響網絡性能信息設置閾值，來判斷網絡性能，超過設定閾值也會觸發事件。
3 網絡故障定位
網絡系統中，一般通過監測被管設備或服務等各種方法獲取大量原始告警數據或歷史積累信息，這些數據往往由于通信系統的復雜性、網絡結構異構性、噪聲、外界因素、因果關系等原因而具有相當大的不確定性和不精確性，導致故障癥狀和故障原因都存在非線性映射關系，需要利用關聯技術對數據進行處理和分析才有效的進行故障定位[3]，目前常用的故障定位技術主要有下面幾種：
3.1 基于人工智能的故障定位技術
3.1.1 基于規則的推理技術
基于規則的推理（Rule-based Reason，RBR）是最簡單的關聯技術，已被用于多種構架。一般而言，基于規則的系統由三個組成部分組成，如圖1所示。
（1）推理引擎，主要提供解決問題所需要的策略。
（2）知識庫，提供和定義與問題相關的規則和專家知識。
（3）工作內存，主要提供解決問題所需要的數據。
在基于規則的推理的網絡故障定位系統中，知識庫充當一個專家的角色，利用從人類專家獲取專家積累的經驗和知識，這些知識主要包括對網絡問題的定義以及當某一特定問題發生時，網絡故障定位系統需要執行的操作。工作內存主要是利用具體的網絡協議對網絡中的被管設備或服務進行監測，得到有關被管設備或服務的各種信息。在對網絡故障進行定位時，推理引擎與知識庫共同合作，將監測得到的網絡中被管設備或服務的狀態信息與知識庫中定義好的條件部分進行比對，根據條件滿足與否，來進行網絡故障的定位。
基于規則的網絡故障定位系統，由于無需對專家系統的具體結構和操作細節進行深入了解，從而具有結構簡單等諸多優點，并且實現起來比較簡單，非常適用于小型系統。但是基于規則的網絡故障定位系統在匹配規則時，需要網絡狀態與知識庫中的規則條件精確匹配，否則將推出整個推理過程，無法定位故障，并且規則存在不易維護性和指數增長性，所有這些缺點決定了基于規則的網絡故障定位系統不適用大型系統。
3.1.2 基于模型的推理技術
基于模型的推理（Model-based Reason，MBR）是建立在面向對象上的基礎之上，利用現有的專家經驗和知識，將具體的目標系統中的實體都模型化診斷對象，并且明確地表現出現實目標系統中對象之間存在的各種關聯關系，再根據系統模型對具體的目標系統的行為進行推測。由于通常情況下，具體的目標系統與理想的系統模型之間存在差異性，因此基于模型的推理的專家系統需要對推測的行為和目標系統的實際行為進行不一致診斷，以確定具體目標系統中的故障根源。
為了更好地說明基于模型的推理專家系統的工作流程，文獻[4]使用一個物理模型和對應的對等模型分別如圖2、3所示的網絡系統。網絡系統按一定的周期，有規律的向圖2中的被管設備發送ping命令以監測網絡系統中的被管設備是否運行正常。管理系統和被管設備之間通過一個模型對象實現彼此之間的相互通信，具體來說，如圖2所示，系統中的集線器模型向被管設備集線器發送ping命令，路由器模型則向被管設備路由器發送ping命令。當目標網絡發生故障時，如果故障發生在集線器1，則集線器1模型可以將其發現并且識別出來，如果集線器1模型連續3次向被管設備集線器1發送ping命令，在3次響應超時以后，集線器模型1根據現有的網絡現象推測被管設備集線器1有可能發生故障，或者說目標系統中的故障位于集線器1。集線器1模型則會在確定故障并正式發送告警信息之前，集線器1模型將分析自身與圖2中其他被管設備的模型之間的關系以此來確定其是否應該詢問網絡中路由器模型，如網絡中的路由器模型返回的是相應的被管路由器設備工作處于正常狀態，則集線器1觸發警報。
3.1.3 基于范例的推理技術
基于范例的推理（Case-based Reason，CBR）故障定位技術與前面的基于規則推理技術和基于模型推理技術相比具有很大的差異性，主要因為基于范例的推理技術的思想源于人類現實生活，主要根據過去積累的實際經驗或經歷，利用類比的推理方法對現有的新問題做出相似的解答，然后根據新問題與舊問題之間的差異對解答進行修改從而得到新問題的完全解答。基于范例推理的網絡故障定位技術主要由四個部分組成，檢索 （Retrieve）、復用（Reuse）、修正（Revise）、保存（Retain），簡稱4R過程。
基于范例推理的故障定位技術與基于規則推理的故障定位技術相比，由于在基于范例推理的故障定位技術中檢索只是基于對案例的部分匹配，而基于規則推理的故障定位技術則是完全匹配，因此基于范例推理的故障定位技術對網絡配置變化的適應度更好，更適用于問題的總體解決方案。
3.2 模型遍歷技術
模型遍歷技術（Model traversing techniques）是一種構建網絡故障傳播模型的方法，該方法在構建故障傳播模型時，主要根據網絡在運行時各種被管對象之間的相互關系，并且按照從引起事件的被管對象開始的順序進行構建。該方法主要適用于網絡中被管對象之間的相互關系類似于圖形，并且一般情況下較容易獲取的情況，并且在系統配置變化較頻繁時該方法的魯棒性很好。模型遍歷技術主要具有兩大特點，事件驅動和事件關聯，所謂事件驅動是指在一個故障癥狀報告到來之前，系統一直處于等待故障癥狀狀態；事件關聯則是確定兩個故障癥狀是否來源同一個事件源。
一般情況下，模型遍歷技術需要在其事件報告中明確標識網絡系統中故障的征兆類型、征兆目標等相關信息，如果網絡系統中出現故障征兆，且不妨用si來表示該故障征兆，當si的目標和si來源相同，則說明si是一個次要征兆也就說明某些告警信息可以被忽略。模型遍歷技術的整個處理可分為以下3步：
（1）首先，對網絡中的每個事件，依據網絡在運行時各種被管對象之間的相互關系對其構建一個和事件源相關的對象圖。
（2）當給定的兩個事件的對象圖相交時，此時說明兩個圖至少包含同一個對象，則認為這兩個對象圖的事件源是關聯的。
（3）當給定三個故障癥狀si，sj，sk，其中si，sj相互關聯，sj，sk相互關聯，則根據故障癥狀的傳遞性可知si是一個次要的故障癥狀。
4 網絡故障原因診斷
（1）基于信號處理方法。該方法主要是依據信號模型，直接對網絡系統中的可測信號進行分析與處理，并通過提取可測信號的頻率等特征值，對網絡中存在的故障原因進行診斷。
（2）基于解析模型的方法。基于解析模型的方法主要依據數學模型和數學方法來進行故障原因的診斷，在診斷時需要建立對象的精確數學模型。
（3）基于知識檢測的方法。與基于解析模型方法相比，此方法最大的特點在于其并不需要對象的精確數學模型就可以對網絡中的故障原因進行診斷。
下面主要介紹幾種目前國內外研究學者研究比較多的基于知識檢測的方法，基于專家系統故障原因診斷方法和基于模糊理論故障原因診斷方法以及基于BP神經網絡故障原因檢測方法。
4.1 基于專家系統故障原因診斷方法
基于專家系統故障原因診斷系統主要是利用人類專家的經驗和歷史積累診斷數據，使用一定的方法將其轉化為系統能夠識別的規則存在專家系統的知識庫中。當網絡中出現故障時，診斷系統利用專家系統知識庫中的規則，對發生故障網絡中的被管對象的各項性能參數進行處理與分析以正確的確定網絡故障發生的具體原因[5]。組成由人機接口、推理機、知識庫等六部分組成：
目前，國內外學者公認的專家系統瓶頸是知識獲取問題，因為專家系統在診斷過程中主要依賴于從人類專家領域內獲取的知識、經驗和以往診斷數據，而這些獲取起來途徑有限，操作起來具有一定的局限性和復雜性。另外，專家系統在實時性和學習能力等方面也存在一定的局限性，因此目前通常將專家系統同其他方法相結合以提高專家系統在這些方面存在的局限性和不足。
4.2 模糊故障診斷方法
很多時候，網絡中的故障與系統得到的網絡現象之間存在非線性的映射關系，這種非線性的映射關系很難用確定的數學公式或者模型來刻畫，相應的在故障原因診斷時，很難給出故障的精確原因。相反，只能給出故障發生的可能原因。對于這種存在一定模糊性的問題，可以使用模糊邏輯來解決。
目前使用的比較多的是向量識別法，其診斷過程可分為以下3步：
首先，需要根據網絡中的故障與表征網絡故障的數據，建立二者之間的關系，通常用關系矩陣R來表示。
其次，對需要診斷的目標網絡系統（對象）進行狀態檢測，提取相關的特征參數以構建特征向量矩陣X。
最后，根據模糊理論和矩陣理論，求解前面兩步構建的關系矩陣方程Y=X?R，得到關系矩陣方程的解Y，再根據隸屬度等原則，對目標網絡系統的故障向量Y進行處理，得到故障的原因。
從上述診斷過程可知，在模糊故障診斷中，正確的進行故障原因診斷的前提是建立關系矩陣R、隸屬函數、特征值向量X，而這些矩陣、函數、向量的建立是人為構造而成，難免具有一定的主觀性，并且由于該模糊診斷方法對特征元素的選取也有一定的要求，所以兩者若處理不當，會導致該方法的診斷結果精度嚴重下降甚至完全錯誤。
4.3 BP神經網絡診斷方法
由于人工神經網絡的這些特性以及網絡中故障與征兆之間有可能存在的非線性映射關系，使得人工神經網絡在網絡故障診斷中大有用武之地。目前，人工神經網絡已經大量應用在網絡故障診斷領域。BP神經網絡是常用的人工神經網絡模型[6]。
BP神經網絡故障診斷分為訓練和診斷兩個階段：
（1）訓練階段。BP神經網絡對樣本進行訓練，以選定網絡結構和規模，確定網絡總層數、各層神經元數。借助BP學習算法，將原始網絡收集到的故障樣本的特征參數作為BP神經網絡輸入樣本集，以與之對應的網絡故障原因編碼為BP神經網絡的輸出，以此對BP神經網絡進行訓練。
（2）故障診斷階段。主要對待檢測對象的故障樣本進行特征提取和歸一化處理，然后輸入到BP神經網絡進行診斷輸出診斷結果，整個過程分為以下4個步驟：1）故障樣本集預處理。2）BP網絡結構設計。3）訓練BP神經網絡。4）故障診斷。
5 結束語
本文對網絡故障的概念以及基本過程進行了概述，重點對當前網絡故障中的故障檢測、故障定位、故障診斷的關鍵技術及方法進行了研究和總結歸納，對開展網絡故障診斷技術研究具有一定的指導意義。
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關鍵詞：故障診斷；小波分析；專家系統：數據融合
引言
故障診斷(fd)全名是狀態監測與故障診斷(cmfd)。基于解析冗余的故障診斷技術被公認為是這一技術的起源。所謂解析冗余，是指被診斷對象的可測變量之間(如輸入與輸出間，輸出與輸出間，輸入與輸入間)存在的冗余的函數關系，故障診斷在過去的十幾年里得到了迅速的 發展 ，一些新的理論和方法，如遺傳算法、神經 網絡 、小波分析、模糊理論、自適應理論、數據融合等均在這里得到了成功的應用。
1 基于小波分析的故障診斷方法
小波分析是20世紀80年代中期發展起來的新的數學理論和方法，它被認為是傅立葉分析方法的突破性進展。小波分析最初由法國學者daubeches和callet引入信號處理領域，它具有許多優良的特性。小波變換的基本思想類似于fourier變換，就是用信號在一簇基函數張成空間上的投影表征該信號。小波分析優于博立葉之處在于：小波分析在時域和頻域同時具有良好的局部化性質。小波分析方法是一種窗口大小(即窗口面積)固定但其形狀、時間窗和頻率都可以改變的時頻局部化分析方法。即在低頻部分具有較高的頻率分辨率和較低的時間分辨率。因此，小波變換被譽為分析信號的顯微鏡，小波分析在信號處理、圖像處理、話音分析、模式識別、量子物理、生物醫學工程、 計算 機視覺、故障診斷及眾多非線性 科學 領域都有廣泛的應用。
動態系統的故障通常會導致系統的觀測信號發生變化。所以我們可以利用連續小波變換檢測觀測信號的奇異點來檢測出系統的故障。其基本原理是利用信號在奇異點附近的lipschitz指數。lipschitz指數時，其連續小波變換的模極大值隨尺度的增大而增大；當時，則隨尺度的增大而減小。噪聲對應的lipschitz指數遠小于0，而信號邊沿對應的lipschitz指數大于或等于0。因此，可以利用小波變換區分噪聲和信號邊沿，有效地檢測出強噪聲背景下的信號邊沿(援變或突變)。
2 專家系統故障診斷方法
專家系統故障診斷方法，是指計算機在采集被診斷對象的信息后，綜合運用各種規則(專家經驗)，進行一系列的推理，必要時還可以隨時調用各種應用程序，運行過程中向用戶索取必要的信息后，就可快速地找到最終故障或最有可能的故障，再由用戶來證實。此種方法國內外已有不少應用。專家系統的故障診斷方法可用圖1的結構來說明：它由數據庫，知識庫，人機接口，推理機等組成。其各部分的功能為：
數據庫：對于在線監視或診斷系統，數據庫的內容是實時檢測到的工作數據；對于離線診斷，可以是故障時檢測數據的保存，也可是人為檢測的一些特征數據。即存放推理過程中所需要和產生的各利，信息。
知識庫：存放的知識可以是系統的工作環境，系統知識(反映系統的工作機理及結構知識)：規則庫則存放一組組規則，反映系統的因果關系，用來故障推理。知識庫是專家領域知識的集合。
人機接口：人與專家系統打交道的橋梁和窗口，是人機信息的交接點。
推理機：根據獲取的信息綜合運用各種規則進行故障診斷，輸出診斷結果，是專家系統的組織控制結構。
3 基于數據融合的故障診斷方法
數據融合是針對一個系統中使用多個傳感器這一問題而展開的一種信息處理的新的研究方向。數據融合將各種途徑、任意時間和任意空間上獲取的信息做為一個整體進行綜合分析處理，為決策及控制奠定基礎，產生比單一信息源、單一處理機制更精確、更完全的估計和判決。
數據融合模型一般可表為圖2所示的三級結構。數據融合模型的每一級內部又可有相應子結構，其中，第一級為原始信息融合層，其輸入是由信息源提供的各種原始數據，其輸出是特征提取的結果或某種局部決策。第二級為特征融合層，它以原始信息融合層的輸出做為輸入。其輸出為目標的局部標識。第三級是決策融合層，其輸入為特征融合層的輸出，并以全局決策做為本層的輸出。全局決策一般既要有硬決策，如故障類別、部位、程度，也要給出軟決策，如可信度。
1SPSB模型與典型故障
1.1SPSB模型SPSB模型[6]主要子系統包括：1）協同控制子系統：根據最優匹配原則計算柴油機參考轉速和最佳螺距；2）油門刻度PI控制：根據參考轉速和PI控制規則，控制油門齒條（進油量）；3）柴油機子系統：輸出扭矩，推動軸系旋轉產生前進動力；4）螺旋槳動力特性：根據軸系實際轉速、螺旋角、水流速度計算螺旋槳推力和扭矩；5）船舶動態：根據螺旋槳推力、船體所受阻力、風雨外力計算船速。由于柴油機和船舶運動的復雜性，船舶推進控制系統是一個具有強非線性和不確定性的復雜控制系統，SPSB船舶推進控制系統非線性狀態空間方程與輸出方程總結見式。
1.2典型故障通常，船舶推進控制系統典型故障包括：柴油機故障（軸系斷裂、進氣管泄漏、油管泄漏、單或多缸無法啟動）、轉速測量傳感器故障（電磁干擾引起的測量誤差、失效）、螺距測量傳感器故障（失效、電磁干擾引起的測量波動）和調距機構故障（液壓泄漏引起的螺距緩慢漂移、失效）等等。
2船舶推進系統T-S模糊模型
由式（1）可知，船舶推進控制系統是一個具有強非線性和不確定性的復雜控制系統，難以直接進行故障診斷。因此，本文利用模糊函數無線逼近能力將推進控制系統模型轉換T-S模糊模型，基于T-S模糊非線性模型進行故障診斷。依據柴油機工作轉速特征（低速、中速和高速），采用3條模糊規則，盡可能的減小設計的復雜性，同時達到合理逼近SPSB非線性模型的要求。基于此，考慮由如下3條T-S模糊規則構成的式（1）模糊逼近船舶推進控制系統故障模型。顯然，系統無故障情況下，觀測器的輸出與系統的輸出相同。雖然干擾對殘差作用使ey(t)≠0，但|ey(t)|<r（r為故障檢測閥值）；但系統發生故障時，系統的輸出偏離正常輸出值，與觀測器的輸出不同，即|ey(t)|>r。因此，可利用動態誤差方程進行故障檢測與診斷。為了使動態誤差系統能盡快的反應系統故障，同時在抑制外界干擾的情況下放大故障對殘差的影響，給出如下故障診斷觀測器設計準則。
3故障診斷觀測器設計
考慮船舶推進系統誤差動態方程（4）及滿足條件，存在故障診斷觀測器Gi使動態系統（4）同時滿足指數穩定，H∞魯棒性能指標和H-故障靈敏度指標的充要條件。基于定理1，給出同時滿足多性能指標約束故障診斷觀測器設計步驟及相容性分析方法：1）對誤差動態系統（4），驗證關于變量(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)為變量，LMI（5-10）為約束，求解極值問題：minγi。記極小值為γi-min。3）給定魯棒指標γ2>(max(γi-min))2。以(Xi,γ0,εij)為變量，LMIS（5-10）為約束,求極值問題maxβi，記極大值為βi-max。取靈敏度指標：β<min(βi-max)。4）對給定的魯棒指標和靈敏度指標，求解LMI（5-10）解構造滿足1）～3）的故障診斷觀測器。
4仿真實例
本文以某3500箱集裝箱船為仿真對象，根據以上船舶推進系統T-S模糊模型建立的特點，可以將其系統分成三個狀態子空間，即(S1,S2,S3)，Si表示3個局部模型中起主要作用的局部模型，根據文獻[6]中數據，利用T-S模糊建模方法可給出子系統的對應參數矩陣如下：本文仿真采用液壓缸執行器故障方案：由于液壓缸為執行器件，產生的故障應加入到狀態方程中，液壓缸常常由于密封性能不良，出現漏油情況，從而產生不了應有的壓力，達不到理想的執行效果。對于液壓系統出現泄漏故障，常采用恒偏差故障模型，其故障模型解析式為：f(x,u,t)=c，c為一常數。仿真結果分析：1）PS可調螺距槳液壓系統發生泄漏，出現執行器恒偏差故障，雖然從圖1(a)、圖2(b)中都能測得船速發生的偏值，但是本文觀測器有效的抑制了干擾對船速輸出的影響，提升了對故障靈敏反應。2）PS可調螺距槳液壓系統出現輕微泄漏故障，圖1(c)仿真圖像反映了船速有較小的變化，而圖1(d)由于干擾的作用，無法檢測船速是否由于故障的作用而發生了一定的偏離。3）在圖2(a)、圖2(b)中，PS可調螺距槳液壓系統出現嚴重泄漏故障和輕微泄漏故障，采用本文設計的觀測器，都能有效的通過殘差的變化，檢測出故障發生的時間和大小。
5結論
關鍵詞:網絡故障診斷;路由器;分層診斷技術;網絡接口
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374 (2010)25-0070-02
0引言
計算機網絡是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備,通過通信線路連接起來,在網絡操作系統,網絡管理軟件及網絡通信協議的管理和協調下,實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。實現計算機網絡有四個基本要素:通信線路和通信設備;有獨立功能的計算機;網絡軟件軟件支持;實現數據通信與資源共享。所以網絡故障無非就是這四個方面的故障。本文先介紹網絡和路由器的基本概念,而后通過介紹網絡分層診斷技術來詳細闡述排除網絡連通性故障的方法。
1網絡與路由器概述
網絡診斷是一門綜合性技術,涉及網絡技術的方方面面。為方便下面的討論,首先回顧一下網絡和路由器的基本概念。
(1)計算機網絡按其覆蓋范圍通常被分為局域網和廣域網。局域網覆蓋地理范圍較小,一般在數米到數十公里之間。廣域網覆蓋地理范圍較大。按拓撲分類可分為總線型,星型,環形以及網狀網絡。
(2)為了完成計算機間的通信,把每部計算機互連的功能劃分成定義明確的層次,規定了同層進程通信的協議及相鄰層之間的接口和服務,將這些層、同層進程通信的協議及相鄰層之間的接口統稱為網絡體系結構。國際標準化組織(ISO)提出的開放系統互連參考模型(OSI)是當代計算機網絡技術體系的核心。該模型將網絡劃分為7個層次:物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。
(3)Internet依靠TCP/IP協議,在全球范圍內實現不同硬件結構、不同操作系統、不同網絡系統的互聯。在Internet上,每一個節點都依靠唯一的IP地址互相區分和相互聯系。IP地址是一個32位二進制數的地址,由4個8位字段組成,每個字段之間用點號隔開,用于標識TCP/IP宿主機。
(4)路由器(Router)是用于連接多個邏輯上分開的網絡,所謂邏輯網絡是代表一個單獨的網絡或者一個子網。當數據從一個子網傳輸到另一個子網時,可通過路由器來完成。因此,路由器具有判斷網絡地址和選擇路徑的功能,它能在多網絡互聯環境中,建立靈活的連接,可用完全不同的數據分組和介質訪問方法連接各種子網,路由器只接受源站或其他路由器的信息,屬網絡層的一種互聯設備。路由器技術始終處于核心地位。
2網絡故障診斷概述
網絡故障診斷有以下三方面的目的:確定網絡的故障點,恢復網絡的正常運行;找到網絡配置和規劃中的欠缺之處,改善和優化網絡的性能;觀察網絡的運行狀況,及時預測網絡通信質量。
網絡故障診斷以網絡原理、網絡配置和網絡運行的知識為基礎。從故障現象出發,以網絡診斷工具為手段獲取診斷信息,確定網絡故障點,查找問題的根源,排除故障,恢復網絡正常運行。
網絡診斷可以使用包括局域網或廣域網分析儀在內的多種工具:路由器診斷命令;網絡管理工具和其它故障診斷工具。CISCO提供的工具足以勝任排除絕大多數網絡故障。查看路由表,是解決網絡故障開始的好地方。ICMP的ping、trace命令和Cisco的show命令、debug命令是獲取故障診斷有用信息的網絡工具。
網絡故障的故障癥狀包括一般性和較特殊的。一般故障排除模式如下:第一步,當分析網絡故障時,首先要清楚故障現象;第二步,收集需要的可能的故障原因信息,充分了解故障現象;第三步,根據收集到的情況考慮可能的故障原因,然后根據具體故障現象排除不符合的故障原因;第四步,根據最后的可能的故障原因,建立一個診斷計劃;第五步,執行診斷計劃,認真做好每一步測試和觀察,直到故障癥狀消失;第六步,每改變一個參數都要確認其結果。
3網絡故障分層診斷技術
3.1物理層及其診斷
物理層是第一層,它雖然處于最底層,卻是整個開放系統的基礎。物理層為設備之間的數據通信提供傳輸媒體及互連設備,為數據傳輸提供可靠的環境。
物理層的故障主要表現在設備的物理連接方式是否正確;MODEM、CSU/DSU等設備的配置及操作是否正確。可以使用show interface命令來檢查路由器各端口物理連接是否正常,檢查端口狀態,EIA狀態和協議建立狀態。
3.2數據鏈路層及其診斷
數據鏈路層是OSI參考模型的第二層,該層解決兩個相鄰結點之間的通信問題,實現兩個相鄰結點鏈路上無差錯的協議數據單元傳輸。數據鏈路層傳輸的協議數據單元稱為數據幀。數據鏈路層不關心數據包中包含什么信息,而僅是將其傳遞到網絡中的下一結點。
3.3網絡層及其診斷
網絡層提供建立、保持和釋放網絡層連接的手段,包括路由選擇、流量控制、傳輸確認、中斷、差錯及故障恢復等。
排除網絡層故障的基本方法是:沿著從源到目標的路徑,查看路由器路由表,同時檢查路由器接口的IP地址。如果路由沒有在路由表中出現,應該通過檢查來確定是否已經輸入適當的靜態路由、默認路由或者動態路由。然后手工配置一些丟失的路由,或者排除一些動態路由選擇過程的故障,包括RIP或者IGRP路由協議出現的故障。
4路由器接口故障排除
4.1串口故障排除
串口出現連通性問題時,為了排除串口故障,一般是從show interface serial命令開始,分析它的屏幕輸出報告內容,找出問題之所在。串口報告的開始提供了該接口狀態和線路協議狀態。接口和線路協議的可能組合有以下幾種:串口運行、線路協議運行,這是完全的工作條件。該串口和線路協議已經初始化,并正在交換協議的存活信息;串口運行、線路協議關閉,這個顯示說明路由器與提供載波檢測信號的設備連接,表明載波信號出現在本地和遠程的調制解調器之間,但沒有正確交換連接兩端的協議存活信息;串口和線路協議都關閉,可能是電信部門的線路故障、電纜故障或者是調制解調器故障;串口管理性關閉和線路協議關閉,這種情況是在接口配置中輸入了shutdown命令。通過輸入no shutdown命令,打開管理性關閉。
正常通信時接口輸入或輸出信息包不應該丟失,或者丟失的量非常小,而且不會增加。如果信息包丟失有規律性增加,表明通過該接口傳輸的通信量超過接口所能處理的通信量。解決的辦法是增加線路容量。
4.2以太接口故障排除
以太接口的典型故障問題是:帶寬的過分利用;碰撞沖突次數頻繁;使用不兼容的類型。使用show interface ethernet命令可以查看該接口的吞吐量、碰H沖突、信息包丟失、和類型的有關內容等。
(1)通過查看接口的吞吐量可以檢測網絡的利用。如果網絡廣播信息包的百分比很高,網絡性能開始下降。光纖網轉換到以太網段的信息包可能會淹沒以太口。互聯網發生這種情況可以采用優化接口的措施,即在以太接口使用no ip route-cache命令,禁用快速轉換,并且調整緩沖區和保持隊列。
(2)兩個接口試圖同時傳輸信息包到以太電纜上時,將發生碰H。以太網要求沖突次數很少,不同的網絡要求是不同的,一般情況發現沖突每秒有三五次就應該查找沖突的原因了。
(3)如果節點的物理連接正常,接口和線路協議報告運行狀態也正常,可是還是不能通信。原因可能是兩個節點使用了不兼容的幀類型。可以嘗試重新配置使用相同幀類型。
4.3異步通信口故障排除
互聯網絡的運行中,異步通信口的任務是為用戶提供可靠服務,但又是故障多發部位。
異步通信口故障一般的外部因素是:撥號鏈路性能低劣;電話網交換機的連接質量問題;調制解調器的設置。如果調制解調器丟失了它的設置,應采用一種方法來初始化遠程調制解調器。簡單的辦法是使用可通過前面板配置的調制解調器,另一種方法是將調制解調器接到路由器的異步接口,建立反向telnet,發送設置命令配置調制解調器。
show interface async 命令、show line命令是診斷異步通信口故障使用最多的工具。show interface async 命令輸出報告中,接口狀態報告關閉的唯一的情況是接口沒有設置封裝類型。線路協議狀態顯示與串口線路協議顯示相同。show line命令顯示接口接收和傳輸速度設置以及EIA狀態顯示。show line命令可以認為是接口命令(show interface async)的擴展。show line命令輸出的EIA信號及網絡狀態:
noCTS noDSR DTR RTS:調制解調器未與異步接口連接。
CTS noDSR DTR RTS:調制解調器與異步接口連接正常,但未連接遠程調制解調器。
CTS DSR DTR RTS:遠程調制解調器撥號進入并建立連接。
確定異步通信口故障一般可用下列步驟:檢查電纜線路質量;檢查調制解調器的參數設置;檢查調制解調器的連接速度;檢查rxspeed 和txspeed是否與調制解調器的配置匹配;通過show interface async 命令和 show line命令查看端口的通信狀況;從show line命令的報告檢查EIA狀態顯示;檢查接口封裝;檢查信息包丟失及緩沖區丟失情況。
5結語
網絡發生故障是不可避免的。網絡建成運行后,網絡故障診斷是網絡管理的重要技術工作。搞好網絡的運行管理和故障診斷工作,提高故障診斷水平需要注意以下幾方面的問題:認真學習有關網絡技術理論;清楚網絡的結構設計,包括網絡拓樸、設備連接、系統參數設置及軟件使用;了解網絡正常運行狀況、注意收集網絡正常運行時的各種狀態和報告輸出參數;熟悉常用的診斷工具,準確的描述故障現象。
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【摘要】驅動橋的功用是將萬向傳功裝置傳來的扭矩改變方向后傳給驅動車輪，并起到降速增扭的作用，同時，允許左右驅動輪以不同轉速旋轉。本文將闡述汽車驅動橋的故障診斷與維修。
【P鍵詞】汽車 驅動橋 故障 診斷 維修
一、驅動橋結構組成
后輪驅動汽車的后橋是驅動橋，主要包括主減速器、差速器、半軸、驅動橋殼等。如圖1所示。
后輪驅動汽車的后橋是驅動橋，主要包括主減速器、差速器、半軸、驅動橋殼等。驅動橋的常見故障部位主要有：行星齒輪與十字軸、軸承、花鍵、調整墊片、齒輪等。驅動橋的常見故障主要包括：驅動橋異響，驅動橋過熱和驅動橋漏油。
二、故障診斷與維修
（一）驅動橋異響
1.故障現象
驅動橋在汽車不同的行駛工況下發出非正常響聲。
2.故障原因
造成驅動橋異響的根本原因是驅動橋的傳動部件磨損松曠，調整不當或不良，當承受較大的動載荷時，發出不正常的響聲。
（1）主減速器主、從動齒輪，行星齒輪和半軸齒輪等嚙合間隙過大或過小，應予調整。
（2）半軸齒輪與半軸的花鍵配合、差速器殼與十字軸配合、行星齒輪孔與十字軸配合松曠，應予調整。
（3）主、從動齒輪印痕不符合要求，應予調整。
（4）主、從動齒輪，行星齒輪和半軸齒輪的齒面磨損嚴重，輪齒折斷、變形或未成對更換，應予更換。
（5）油量不足，牌號不符，變質或有雜物，應更換正確的油，并調整到規定高度。
（6）圓錐滾子軸承預緊度調整不當，應予調整。
（7）驅動橋殼體、主動齒輪緊固螺母或從動齒輪連接螺釘松動，應予緊固或更換等。
3.故障診斷與排除
造成驅動橋異響的根本原因是驅動橋的傳動部件磨損松曠，調整不當或不良，當承受較大的動載荷時，發出不正常的響聲。
隨著汽車行駛工況的不同，驅動橋的異響也不同：汽車行駛時驅動橋發出較大響聲，而當滑行或低速行駛時響聲減弱，甚至消失；汽車行駛、滑行時驅動橋均發出較大的響聲；汽車轉彎行駛時驅動橋發出較大的聲音，而直線行駛時響聲明顯減弱或消失；汽車起步或突然改變車速時驅動橋發出“鏗”的一聲。
根據異響的規律，結合如圖2所示驅動橋異響常見故障原因的診斷流程找出故障。
（二）驅動橋過熱
1.故障現象
汽車在行駛一段路程后，用手觸摸后橋，有燙手感覺。
2.故障原因
（1）齒輪油型號不對或油量不足。
（2）軸承預緊度過大。
（3）齒輪磨損嚴重。
（4）主、從動錐齒輪嚙合間隙過小。
3.故障診斷與排除
（1）檢查齒輪油量是否充足，若不足應按規定將齒輪油加至規定高度。
（2）檢查齒輪油型號是否正確。若不正確應將原油放凈，并沖洗橋殼內部，換上規定型號的齒輪油。（3）檢查驅動橋軸承的預緊度是否過大，若過大應重新調整。
（4）檢查齒輪的磨損是否嚴重，若磨損嚴重應更換齒輪。
（5）檢查主、從動錐齒輪的嚙合間隙是否過小，若過小應重新調整。
按照過熱部位的不同，結合圖2所示驅動橋過熱常見故障原因的診斷流程找出故障。
（三）驅動橋漏油
1.故障現象
驅動橋減速器襯墊或放油螺塞周圍漏油。
2.故障原因：（1）油面過高。（2）通氣塞堵塞。（3）油型號不對。（4）油封磨損或損壞，放油螺塞松動或墊片損壞。（5）橋殼有裂紋。
3.故障原因及排除
（1）檢查齒輪油的油面高度，若油面過高，應放掉多余的齒輪油，調整至合適的位置。
（2）檢查通氣塞是否堵塞，若堵塞應予以檢修。
（3）檢查放油螺塞是否松動，墊片是否損壞，若損壞應更換墊片，并擰緊放油螺塞。
（4）檢查油封是否磨損或損壞，若磨損或損壞應更換油封。
1級聯式變頻器故障診斷原理
級聯式變頻器是由多個相互獨立的低壓功率單元串聯實現高壓輸出。移相整流變壓器采用的為多重化設計，它將網側的高壓轉換為二次側的多組低壓，二次側低壓繞組均相互獨立給功率單元供電，所以也沒有串聯均壓的問題存在。功率單元是級聯式變頻器實現其功能的基本單元，它相當于一臺交直交低壓電壓型變頻器，結構如圖1所示，相鄰的功率單元的輸出端成Y型連接，實現高壓輸出，給高壓電動機供電。本文所研究的級聯式變頻器每相分別由五個功率單元相互串聯組成，其中每個功率單元的逆變部分有四個功率器件(Q1～Q4)。由于所含的功率器件數量眾多而且在運行時不停的導通和關斷，因此極易發生開路故障。由于級聯式變頻器發生功率管開路故障時，對輸出的電壓、電流影響很小，不容易被發現，因此需要研究高效的級聯式變頻器故障診斷方法。級聯式變頻器每個功率器件發生故障的概率相同，而且是隨機的，因此需要分析級聯式變頻器故障時的輸出電壓和電流信號，找到能夠反映其故障特征的信號。本文通過對級聯式變頻器故障時輸出的電壓電流信號進行分析，發現在故障時輸出的電壓信號所含的信息量最大，因此將級聯式變頻器輸出電壓作為故障信號源來對級聯式變頻器進行故障分析。
2改進PSO－BP的級聯式變頻器故障診斷算法
2．1PSO算法PSO算法是通過模擬鳥群捕食行為來進行群體搜索的算法。PSO算法中的每個待優化問題的解都可以看作搜索空間中的一只鳥，稱其為“粒子”。所有粒子都有一個適應度來決定它們的優劣，然后每個粒子就跟隨其當前最優粒子在解空間中進行搜索。即粒子對以前速度的改變程度，當它取值較大時有利于使算法擺脫局部最優，當它取值較小時有利于算法收斂。所以，在算法的初期階段，ω應該賦予較大的值以便于擴大粒子的搜索范圍，從而提高全局搜索效率;在算法的收斂階段，應該盡可能減小ω的取值，使其盡可能的搜索最優個體周邊的范圍，從而提高其準確率。
2．2PSO算法的改進思想在PSO算法中，ω大多設定為隨進化而線性遞減，由于慣性權重ω服從線性變化，難以在搜索范圍和尋優精度之間取得較好的權衡，所以本文考慮將ω服從隨機分布，如式(3)所示，易跳出局部最優值，且能有效搜索到全局最優值。學習因子c1、c2分別代表了粒子在進行速度更新時，個體最優和全局最優所占的比重大小。c1、c2的調整方式與粒子群此時位置的適應度有關，當適應度大于群體適應度的平均值時，可以通過增大c1、減小c2的方式來減小飛向全局極值的速度;反之，則減小c1、增大c2［12］。
2．3BP神經網絡假設BP神經網絡的輸入層、隱含層、輸出層神經元個數分別為n、m、q，輸入層到隱含層的權值為vij，隱含層的閾值為b1，隱含層到輸出層的權值為ωjk，輸出層的閾值為b2，隱含層和輸出層節點所用的傳遞函數分別。
2．4PSO－BP的級聯式變頻器故障診斷過程PSO－BP神經網絡的算法診斷流程如圖2所示，具體步驟如下:1)故障模擬及樣本數據采集。首先根據級聯式變頻器的仿真模型模擬出功率管開路故障，獲取其故障信息。然后，采用小波分解方法對級聯式變頻器故障狀態和正常狀態的輸出電壓信號進行分解，提取其頻帶能量值。將提取的特征頻帶能量值與輸出電壓歪度值一起構造故障特征向量，并對其進行歸一化處理，進而作為神經網絡的訓練樣本和測試樣本。2)確定網絡的結構。網絡的輸入層節點數n=5，根據多次實驗結果隱含層節點數確定為m=7，網絡的輸出層節點數q=13。
3級聯式變頻器的故障診斷
本文以6kV級聯式變頻器功率管開路故障為例，在MATLAB下建立其故障仿真模型。級聯式變頻器每相由5個輸出電壓為690V的功率單元(即1號～5號功率單元)串聯組成。每個功率單元的逆變部分有4個功率管，分別為Q1、Q2、Q3、Q4。以每相1號功率單元的功率管開路故障為例，級聯式變頻器的輸出共有13種狀態，規定為F1～F13，對應的故障編碼分別為(1000000000000～0000000000001)。根據級聯式變頻器的故障特點，采集級聯式變頻器不同狀態下每相的仿真輸出電壓信號，用于網絡的訓練和測試。仿真時的采樣頻率fs為2000Hz，采樣點數為512個。本文總共采集了78組仿真數據，其中前65組數據用于網絡的訓練，后13組數據用于網絡的測試。表1列舉了每種狀態的一組訓練樣本，其中A1Q1表示A相1號功率單元逆變橋的1號功率管故障，后面的依次類推;|γ|表示不同狀態下輸出電壓的歪度值;E1，E2，E3，E4分別為四層小波分解后d1～d4細節頻帶所對應的頻帶能量值。為了驗證改進的PSO－BP神經網絡具有更好更快的學習能力和精度，分別用改進的PSO－BP神經網絡與傳統的BP神經網絡對級聯式變頻器進行故障診斷，設定最大訓練次數為2000，設定訓練精度為0．0001。每一種算法運行100次，傳統的BP神經網絡在100次運行中有85次不能夠達到設定的精度，并且陷入了局部極小值，只有15次能夠達到設定的精度;而改進的PSO－BP神經網絡在100次運行中都能夠達到設定的精度，并且達到精度所需迭代的步數集中在20～69步之間。選取這兩種算法在100次運行中的平均情況，得到樣本的學習過程如圖3所示。在改進的PSO－BP神經網絡作用下所得到的測試數據的網絡輸出結果如表2所示。其中A1Q1、A1Q2、A1Q3、A1Q4、B1Q1、B1Q2、B1Q3、B1Q4、C1Q1、C1Q2、C1Q3、C1Q4分別代表這些功率管所對應的開路故障。改進的PSO－BP神經網絡和傳統BP神經網絡在100次運行中的平均診斷結果參數對比如表3所示。由圖3兩種算法的對比，可以看出傳統的BP神經網絡收斂速度非常慢，且陷入了局部極值。改進的PSO－BP神經網絡的收斂速度很快，由表3可以看出，傳統的BP神經網絡的均方誤差很大，未達到設定精度，而只需要經過30次迭代就可以達到設定的訓練誤差，且均方誤差為2．05353×10－5。由此可知，改進的PSO－BP神經網絡不論是在學習速度還是精度方面都遠遠優于傳統的BP神經網絡。
4結論
[關鍵詞]汽車；ABS系統；結構原理；故障診斷；維修方法
中圖分類號：TG302 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）20-0056-01
隨著汽車技術的不斷改進，ABS防抱制動系統已逐漸成為汽車的標準配件，如果對ABS系統使用不當或維修方法不正確，將導致該系統效能降低或失，甚至發生行車事故。因此，了解汽車ABS的結構及故障診斷、維修方法對行車安全有重要的作用。
一、汽車ABS的基本組成及原理
1、基本組成與功能
汽車防抱死系統一般由車輪速度傳感器、發動機速度傳感器、電磁閥、計算機（電腦）和液壓控制單元（液壓調節器）組成。目前，最新的ABS還有多方面的功能，比如：（1）電子牽引系統（ETS）；（2）驅動防滑調整裝置（ASR）；（3）電子穩定程序（ESP）；（4）輔助制動器。
2、ABS的工作原理
汽車制動時由于車輪速度與汽車速度之間存在著差異，因而會導致車輪與路面之間產生滑移，當車輪以純滾動方式與路面接觸時，其滑移率為零；當車輪抱死時其滑移率為100%。當滑移率在8%～35%之間時，能傳遞最大的制動力。制動防抱死的基本原理就是依據上述的研究成果，通過控制調節制動力，使制動過程中車輪滑移率控制在合適的范圍內，以取得最佳的制動效果。
ABS系統的工作需要根據制動時車輪的滑移率來進行控制，因此，及時地向電子控制單元輸送車輪的轉速信號就成為了ABS系統正常工作的前提。而4個車輪轉速傳感器的作用是為了檢測車輪的速度變化，并將速度的變化信號輸送至電控單元使其正常運行。液壓調節系統是ABS系統的執行機構，它根據電控單元發出的指令，自動調節車輪制動器工作缸中的制動液壓力大小，使車輪不被抱死并處于理想滑移率狀態。如果制動過程中車輪沒有抱死現象，ABS不參與工作，此時制動主缸中的制動液直接通過液壓調節系統進入各工作缸產生制動力。電子控制單元（ECU）是ABS系統的控制中樞，接收車輪轉速傳感器的信息并將其處理后，來根據處理結果向液壓調節系統發出控制指令。
如果車輪將要抱死，電控單元就會從車輪速度信號的變化中判斷出來，并向液壓調 節系統發出控制指令，將使工作缸中的制動液壓力降低，防止車輪抱死。由于制動液壓力降低，制動力隨之下降，車輪轉速必然上升，滑移率下降，當滑移率降低到一定程度時，這時液壓調節系統又使工作缸中制動液壓力增高，等到車輪將要再抱死時進行降壓。液壓調節系統通過使趨于抱死車輪的制動壓力循環往復地經歷保持―減小―增大的過程，而將趨于抱死車輪的滑移率控制在最大附著系數的范圍內，直至汽車速度減小到很低或者制動主缸的壓力不再使車輪趨于抱死為止，使汽車的實際制動過程接近于最佳制動狀態。
ABS系統又是一種輔助制動系統，當出現故障時，電控系統會自動切斷ABS的功能，同時點亮ABS故障警告燈，此時汽車仍可按常規制動系統功能故障。而且ABS系統是一種在緊急制動、制動力大到使車輪趨于抱死時，才進入工作狀態的輔助制動系統，平時由于車輪不抱死一般不參與制動壓力的調節。
二、汽車ABS的故障診斷與維修
1、ABS的常見故障
ABS系統可能出現的故障有：緊急制動時，車輪被抱死；在駕駛過程中，或者放開手制動器時，ABS操作故障操作指示燈點亮；制動效果不佳，或ABS操作不正常等。
2、診斷與檢查的方法
在進行ABS系統故障檢測與診斷時，應根據ABS系統的工作特性分析故障現象和特征，在故障征兆確認后，根據維修資料的說明有目的進行檢測與診斷。為便于檢測與診斷查找ABS系統的故障，必須首先了解ABS系統各主要部件在車上的安裝位置。診斷與檢查可及時發現ABS系統中的故障，是維修中非常重要的部分。對于不同的車型，甚至同一系列不同年代生產的車型，檢查的方法和程序都會有所不同，這一點只要比較相應的維修手冊便可知道。但是ABS系統基本診斷與檢查方法的內容是不變的，它們一般包括如下4個步驟：（1）初步檢查；（2）故障自診斷；（3）快速檢查；（4）故障指示燈診斷。通常情況下，只要按照上述4個步驟進行診斷與檢查，就會迅速找到ABS系統的故障點。故障自診斷是汽車裝用電控單元后給修理人員提供的快速自動故障診斷法。
3、ABS修理的基本步驟
通過診斷與檢查后，一旦準確地判斷出ABS系統中的故障部位，就可以進行調整、修復或換件，直到故障被排除為止。修理的步驟通常如下：
（1）泄去ABS系統中的壓力。
（2）對故障部位進行調整、拆卸、修理或換件，最后進行安裝。這一切必須按相應的規定進行。
（3）按規定步驟進行放氣。如果是車輪速度傳感器或電控單元有故障，可以不進行第一和第三步驟，只需按規定進行傳感器的調整、更換即可，ABS電控單元損壞只能更換。
4、ABS維修的注意事項
（1）ABS系統與普通制動系統是不可分的，普通制動系統一出現問題，ABS系統就不能正常工作。因此，要將二者視為整體進行維修，不能只把注意力集中于傳感器、電控單元和液壓調節器上。
（2）ABS電控單元對過電壓、靜電非常敏感，如有不慎就會損壞電控單元中的芯片，造成整個ABS癱瘓。因此，點火開關接通時不要插或拔電控單元上的連接器；在車上進行電焊之前，要戴好防靜電器（也可用導線一頭纏在手腕上，一頭纏在車體上），拔下電控單元上的連接器后再進行電焊；給蓄電池進行專門充電時，要將電池從車上拆卸下來或摘下蓄電池電纜后再進行充電。
（3）維修車輪速度傳感器時一定要十分小心。卸時注意不要碰傷傳感器頭，不要用傳感器齒圈當作撬面，以免損壞。安裝時應先涂覆防銹油，安裝過程中不可敲擊或用蠻力。一般情況下，傳感器氣隙是可調的（也有不可調的），調整時應使用非磁性塞卡，如塑料或銅塞卡，當然也可使用紙片。
（4）維修ABS液壓控制裝置時，切記要首先進行泄壓，然后再按規定進行修理。例如制動主缸和液壓調節器設計在一起的整體ABS，其蓄壓器存儲了高達18000kPa的壓力，修理前要徹底泄去，以免高壓油噴出傷人。
（5）制動液要至少每隔兩年要換一次，最好是每年更換一次。這是因為DOT3乙二醇型制動液的吸濕性很強，含水分的制動液不僅使制動系統內部產生腐蝕，而且會使制動效果明顯下降，影響ABS的正常工作。注意不要使用DOT5硅酮型制動液，更換和存儲的制動液以及器皿要清潔，不要讓污物、灰塵進入液壓控制裝置，制動液不要沾到ABS電控單元和導線上。最后要按規定的方式進行放氣（與普通制動系統的放氣有所不同）。
三、汽車ABS常見故障排除
1、無相應的故障診斷代碼故障
（1）ABS故障警告燈不停閃爍，但無故障代碼（浪迪）。
故障現象：將點火鎖打到“ON”當時，ABS故障警告燈不停閃爍。
故障原因：該故障是由于ABS接地端懸空，造成ABS的ECU程序亂碼。
排除方法：將專用診斷測試儀連接到診斷端口上，利用相關操作，重新啟動程序。
（2）ABS故障警告燈不亮，但車輛無法通過檢測線（愛迪爾）。
故障現象：將點火鎖打到“ON”當時，ABS故障警告燈正常，但ABS檢測到前輪壓力測試時，無法進行下去。
故障原因：制動分泵釋放遲緩，高于檢測設備門限值。
排除方法：在行駛過程中多次踩踏制動或更換制動器。
（3）ABS故障警告燈不亮，但車輛無法通過檢測線（浪迪）
故障現象：將點火鎖打到“ON”當時，ABS故障警告燈正常，但在進行ABS檢測時前輪壓力測試不合格。
故障原因：左右前輪制動導管位置接錯。
排除方法：將左右前輪制動導管按正確位置連接。
2、有相應的故障診斷代碼故障
（1）ABS故障警告燈時亮時滅（愛迪爾）。
故障現象：在車輛行駛時，ABS故障警告燈有時點亮有時熄滅。
故障原因：齒圈松動，由于ABS齒圈是由其他驅動軸上拆卸下來的，與新裝的驅動軸配合不緊，在車輛行駛時由于齒圈松動造成齒圈與輪速傳感器有時無相對運動。ABS報警。
排除方法：重新壓制齒圈，消除故障碼。
（2）ABS故障警告燈常亮（利亞納a+）
故障現象：在車輛行駛時，ABS故障警告燈常亮，用診斷儀檢測，左右前輪輪速傳感器無信號。
故障原因：前驅動軸上沒有ABS齒圈。
排除方法：更換有齒圈的前驅動軸，消除故障碼。
四、結束語
總之，汽車ABS故障大多數產生并不在于元件的損壞，往往在于一些小問題，如：導線或接口連接不良、表面臟污等等原因造成。因此，我們在排除ABS故障時，不要一下子維修難點，要抓住重點，分析各種原因，由簡單到復雜，逐步檢修故障，最終解決故障。
關鍵詞：汽車故障 診斷方法
汽車故障有的是突發性的,有的是漸進性的。當汽車發生故障時,如能夠用經驗和科學知識準確快速地診斷出故障原因和部位,找出損壞的零部件,及時修復或更換,排除故障,恢復汽車原有的性能,就能發揮汽車高效、便捷的交通作用。
一、故障成因
汽車在使用過程中不發生故障是相對的,而發生各種各樣的故障是必然的。汽車故障的形成原因主要有:
1.存在易損零件。汽車在設計中不可能做到所有零件都具有同等壽命,有些零件為易損零件。例如:空氣濾清器濾芯,火花塞,離合器摩擦片等使用壽命較短,均需定期更換,如沒有及時更換就會發生故障。
2.零件質量差異。汽車零件批量大,并由不同廠家生產,因此不可避免地存在質量差異。
3.運行材料質量。汽車上的消耗品主要有燃油和油等,這些用品質量差會嚴重影響汽車的使用性能和壽命,使汽車易發生故障。加入劣質燃油和機油對發動機危害極大。
4.使用環境影響。汽車使用環境變化很大,涉及氣溫高低,風霜雪雨,道路不平使汽車振動顛簸嚴重,容易發生故障或引起突發性損壞。
5.駕駛技術影響。駕駛技術對汽車故障的產生影響很大,使用方法不當影響更大。如汽車新車磨合期超速超載,不定期維護,就會使汽車損壞和出現故障。
6.維修技術影響。汽車在使用中要定期維護,出了故障要作出準確的診斷,及時排除。要求汽車使用、維修工作人員要了解和掌握汽車技術性能和高新技術在汽車上的應用。
二、故障癥狀
汽車常見故障的表現和癥狀有:
1.性能異常
動力性和經濟性變差,如最高行駛速度明顯降低；汽車燃油消耗量大和機油消耗大。乘坐舒適性差,如汽車振動和噪聲明顯加大。汽車操縱穩定性差,如汽車易跑偏,車頭擺振；制動側滑和距離長,排放超標等。
2.工況異常
使用中突然出現某些不正常現象,如行駛中發動機突然熄火；制動無效；冬季起動困難；發動機熄火后再也起動不了等。
3.聲響異常
使用中發生的故障往往以異常響聲的
形式表現出來,如果響聲比較沉悶并且伴有強烈的振抖時,故障比較嚴重。
4.排煙異常
汽車排氣管冒黑煙一般為混合氣過濃,燃燒不完全；排氣管冒藍煙，一般為燒機油；排氣管冒白煙，一般為燃油中有水,或氣缸有水,或室外溫度過低。
5.操作異常
汽車不能按駕駛員意愿進行加速、轉向、制動。如油門踏板、離合器踏板、制動踏板、轉向盤、變速桿操作不靈活等。
6.氣味異常
剎車片和離合器片的非金屬材料發出的燒焦味；蓄電池電解液的特殊臭味；電氣系統導線燒毀的焦糊味；漏機油滴到排氣管的燒焦味和汽油味。
7.外觀異常
汽車停放在平坦場地上時,檢查外觀時會發現汽車縱向傾斜或橫向歪斜；燈光、信號、儀表失常；表面碰傷、擦痕損傷等。
8.過熱
各部溫度超出正常使用溫度范圍。如水箱“開鍋”、變速器、制動器、后橋殼發熱燙手。
9.滲漏
燃油、機油、冷卻液、制動液、電解液、制冷劑等漏液;電氣系統漏電;氣缸墊,進、排氣管墊,真空管等漏氣。
三、故障診斷方法
汽車發生故障,如果查不出故障原因和故障部位,就無法動手修理。汽車故障種類繁多,千變萬化,但萬變不離其中,只要掌握汽車的構造、原理、性能,且具有豐富的維修實踐經驗,就很容易作出準確的判斷。內行的人只要汽車一開過他身旁,他一聽一看就可以判斷出該車的技術狀況。汽車一般故障診斷方法大概歸納為深問歷程、慎察癥狀、細聽異響、觸感變化、辨嗅氣味、試驗求證、部件替換、分離檢查和局部拆裝等過程,對于疑難故障,在利用儀器和設備進行檢測的過程中也要結合維修經驗,靈活運用檢測結果,對故障進行綜合診斷。
1.深問歷程
中醫診病要望、聞、問、切,汽車故障診斷也是一樣。其中深問也是快速診斷汽車故障的方法之一。維修人員一定要向車主詢問使用年限、修理歷史、發生故障時的癥狀以及發生故障后的狀態,進一步深入地了解故障產生的原因,判斷故障的部位。
2.慎察癥狀
所謂慎察癥狀是對初步判斷的故障發生部位進行仔細觀察或模擬檢測。
3.細聽異響
用聽覺判斷汽車故障是常用的簡便方法。當汽車某個部位發生故障時,就會出現異常響聲,有經驗者可以根據響聲判斷故障部位。
4.觸感變化
憑觸感來診斷汽車故障就像中醫切脈一樣,以傳到人體上感覺到的汽車狀況來判斷故障。如柴油機動力不足、怠速不穩、加速不順有突突聲,用手指觸碰各缸高壓油管,如果哪一條高壓油管沒有脈動感,說明該缸不工作(缺缸工作)；如用手摸水泵出水口膠管可以感覺到水流壓力波動,說明水泵工作正常；如感覺不到水流壓力波動,說明水泵壞或者水箱無水；如用手指的壓力檢查風扇皮帶的松緊度:用拇指從皮帶中間用40N的力按下皮帶,其撓度為10-15mm為合適,否則說明皮帶過松或過緊。
5.辨嗅氣味
汽車上不同的氣味代表著不同的狀態。如聞到焦糊味是電線短路燒焦味,必須立即關掉電源,查找故障部位。當手摸到發燙的地方就是電線短路的部位。當停車時或行駛中聞到汽油味,可能是某處油管或油箱漏油,要查明原因；如汽車載重上坡,發動機轉速很高,但車速很慢,且在車后聞到一股古怪難聞的焦臭味,這是離合器打滑的故障。
6.試驗求證
所謂的試驗求證就是以試驗來證明汽車技術狀態的變異程度,以確定故障原因和部位。如汽車液壓制動不靈的故障診斷。
7.部件替換
所謂的部件替換就是對可能發生故障的部件用合格的部件替換。
8.分離檢查
分離檢查就是對具有系統性的結構進行分段或隔離檢查,以確定故障部位。
9.局部拆裝
所謂局部拆裝就是已經判明故障發生在某個總成以后,還不能準確判斷具體某個零件發生故障時,可按總成工作原理,局部拆卸某個零件進行檢查。
四、結語
通過汽車一般常見故障形成的原因及故障表現的癥狀和故障診斷方法的論述。便于汽車使用和維修工作人員在汽車發生故障時能夠快速診斷出故障的原因和部位,及時修復,提高汽車的維修工作效率和汽車的使用效率,使汽車造福于人類。
參考文獻:
【關鍵詞】變壓器；故障；診斷
一、電力變壓器的構成和分類
電力變壓器是用來改變電壓和電流、傳輸電能的一種靜止電器，是電力系統中輸變電、配電設備中最重要和最昂貴的設備之一，也是電力設備中容量較大、故障率較高的環節，其運行狀態的安全與否直接關系到整個電力系統的安全性和經濟性，是電網安全運行的基礎。變壓器的結構由變壓器本體和變壓器附件這兩大部分構成。變壓器本體的主要部件包括以下幾個部分：線圈、鐵心及其夾緊裝置等構成的變壓器器身；用于變壓器器身冷卻、絕緣和防腐作用的變壓器油；容納變壓器器身和變壓器油的油箱。變壓器附件是指：變壓器套管、變壓器油枕、有載分接開關、變壓器冷卻系統、變壓器本體保護裝置及其測示儀表等。
按照電力變壓器冷卻和絕緣介質的不同，可歸納為三大類：一是油浸式電力變壓器，采用礦物油作為冷卻和絕緣介質；二是氣體絕緣電力變壓器，采用人工合成的氣體作為冷卻和絕緣介質；三是干式電力變壓器，采用空氣作為冷卻和絕緣介質。目前，絕大多數的電力變壓器仍是油浸式變壓器。油浸式變壓器主要由器身、油箱、冷卻裝置、保護裝置、出線裝置等構成，由于變壓器結構復雜，各個部分均有出現異常或故障的可能性，這些異常或故障可以通過各種現象如聲音、振動、氣味、顏色、溫度，或者通過檢測試驗數據反映出來。
二、電力變壓器的故障分類和規律
減少電力變壓器故障率，增加電氣設備的可靠性，一方面取決于設備的制造和安裝質量，另一方面在于設備的檢修維護和必要的預防監測。因此，隨時檢測變壓器狀態，及早發現并排除變壓器可能潛在的故障，已成為保障供電可靠性的重要手段之一，是電力系統中一項具有重大理論和實用價值的課題。
大型油浸式電力變壓器的故障涉及面廣而且復雜多樣，特別是在運行過程中發生的故障，很難以某一判斷標準診斷出故障的類型及性質。變壓器常見故障類型劃分方法有很多種，通常有：按變壓器主體結構可分為繞組故障、鐵芯故障、油質故障、附件故障；按回路可分為電路故障、磁路故障、油路故障；按一般常見故障易發區可分為鐵芯故障、分接開關故障、繞組故障、絕緣故障等；按變壓器本體可分為內部故障和外部故障。變壓器內部故障，按形成的原因和發展的過程，可分為由電氣回路缺陷構成的突發性故障和由鐵芯、開關、并聯導線絕緣損傷等局部過熱構成的緩慢發展的潛伏性故障兩大類。而對變壓器本身影響最嚴重、故障率最高的是變壓器出口短路故障，同時還存在變壓器油滲漏故障、油流帶電故障、保護誤動故障等等。
長期故障統計表明，變壓器的故障率隨時間的變化可以線性化為三個階段：早期故障期、偶然故障期和耗損故障期。早期故障期是指變壓器的早期故障起出現在設備使用的1～3年，其特點是故障率較高，且故障率隨著時間的增加而迅速下降。變壓器的早期故障通常是由于設計、制造上的缺陷等原因引起的，例如設計不合理，使用材料不合格，裝配不當，焊接不良，質量檢驗不認真等造成的。偶然故障期是在早期故障期之后是變壓器的有用壽命期，稱之為偶然故障期。其特點是故障率低且穩定，故障的產生是隨機的。偶然故障是由偶然因素引起的，如技術參數突然超過極限值，工藝缺陷、材料弱點在偶然因素的激發下，維護不良、操作失誤，運行環境的突變等因素造成的。耗損故障期出現在變壓器的有用壽命期的末期，其特點是故障率隨時間的增加而加大。損耗故障是由于變壓器內部的物理變化、化學變化或生物變化所引起的磨損、疲勞、腐蝕、老化、極化、損耗、阻抗增大、振動位移等原因所造成的。
三、變壓器的故障診斷技術
電力變壓器的故障診斷是指在設備吊罩、不解體的情況下，根據經驗和數據，采用一定的技術手段對變壓器所處狀態進行判斷、對變壓器已有的故障及其發展變化進行跟蹤診斷和估計的技術。如果能夠準確診斷和估計設備的故障及其發展變化，就可以制定最佳維修策略。
1．變壓器油中溶解氣體分析（DGA）研究。對油絕緣電力變壓器進行早期故障診斷顯得尤為重要。油中溶解氣體分析（DGA）就是一種全世界公認的而又被廣泛使用的對油絕緣電力變壓器進行早期故障診斷的技術。DGA即通過對變壓器油中溶解氣體的分析來判斷變壓器存在的故障，國內外電力研究者對變壓器油色譜絕緣故障診斷開展了大量的研究工作。常用判斷方法有：特征氣體方法、比例法TCG方法、模糊診斷法。在DGA中，長期以來采用特征氣體法和IEC三比值法。這些方法只是實踐經驗的總結，不能對所有故障提供完全客觀、準確的診斷。其中IEC三比值法存在編碼不全問題，當發生多重故障，故障氣體比值編碼可能找不到相對應的比值組合，則診斷不成功。
2．變壓器紅外診斷技術。紅外診斷技術是對運行中的電力變壓器進行非接觸無損檢測和故障診斷技術，能進行大面積溫度分布場的掃描和局部缺陷的定點測溫，能夠準確的分辨出設備表面0.1～05℃的溫差變化，同時紅外儀器和計算機技術結合，對設備的紅外熱像進行處理，從而實現數據的統計、分析、顯示、存儲等技術功能。紅外測溫不受現場高壓強電場的干擾，不影響電力變壓器的正常運行，同時對帶電部位可保持足夠的安全距離，因此安全、經濟性好，可靠性高。常用診斷方法有：溫度判斷法、相對溫差法、同類比較法、歷史數據分析法。
3．變壓器繞組變形故障的測試與診斷。電力變壓器是電力網的核心設備之一，因此，其運行可靠性將對電力系統的安全起到非常重要的作用。然而，由于設計制造技術、工藝以及運行維護水平的限制，變壓器的故障還時有發生，尤其是近年來逐漸引起人們重視的變壓器近區（或出口）短路故障，這大大影響了電力系統的安全運行。變壓器繞組發生局部的機械變形后，其內部的電感、電容等分布參數必然發生相應變化。利用一定的測試技術，測量變壓器各個繞組的某些特定參數，并對測試結果進行縱向或橫向（三相之間）比較，就有可能診斷出繞組的扭曲、傾斜、鼓包、移位等變形現象。根據測試手段的不同，常用的測試方法有阻抗法、低壓脈沖法和頻率響應分析法。
故障診斷分為故障性質診斷和故障部位診斷。其中故障性質診斷的方法很多，并在實際應用中獲得了驗證和推廣，取得了可喜的成績。而故障部位診斷的研究和應用仍處于探索階段。如果能在變壓器發生故障后，能夠準確地分析出故障性質，以及快速判斷出故障部位，就能及時排除變壓器的故障，提高供電可靠性，對實際工作具有較大的指導意義。鑒于電力變壓器在長時間的運行中，受到電磁振動、機械磨損、化學作用、大氣腐蝕、電腐蝕等內外影響，其健康狀態在逐漸變壞，有時間因素也有其他因素，在不同程度上影響了該設備的安全可靠性。電力變壓器在經過一定時間運行以后，必須進行檢修，修復缺陷，更換不合格部件，使其恢復到健康狀態。
參 考 文 獻
[1]劉娜，高文勝．基于組合神經網絡模型的電力變壓器故障診斷方法[J]．電工技術學報．2003（2）
[2]付超，安國慶．變壓器的故障診斷與分析[J]．科協論壇（下半月）．2010（10）
關鍵詞：采煤機；故障診斷；預測
伴隨著工業化生產的不斷深入，重大型的機電設備系統也越來越自動化，其系統的結構也逐漸的向著更加復雜的方向變化，規模也變得更大。對于我國的大型煤礦廠來說，其與機電設備的聯系也越來越緊密，這就從本質上加大了機電設備出現故障的可能性，而且往往這種故障會給煤礦的正常工作帶來一定的影響。在煤炭的生產過程中，采煤機無疑是一個重要的機械，其地位和作用是無可替代的。采煤機的工作環境一般都比較差，再加上采煤機自身的組成十分復雜，這就導致了采煤機故障的出現是十分頻繁的，而但凡發生問題就會給采煤工作帶來惡劣影響。因此，對采煤機進行故障的診斷和故障的預測分析十分重要且必要。
1 采煤機的主要結構
采煤機是煤礦產業中的核心機械，其主要負責裝煤和落煤的工作。對于下雙滾筒采煤機來說，其主要包括附屬裝置機構、電氣裝置機構以及牽引和截割裝置機構。其中，電氣裝置機構是采煤機的主要動力來源，主要任務就是負責牽引和采煤機的轉動。在電氣裝置中，所有的電機都是具有防爆功能的電動機，電子水冷技術也運用在其中，其目的就在于提高采煤機的生產效率，并且保證采煤機運行的安全性。促使采煤機沿著工作面行走是采煤機牽引裝置的最主要的功能，這可以保障將煤及時的運走。采煤機的截割裝置的主要工作方式就是通過上下左右搖臂來刮取更多的更深層的煤，滾筒的驅動是由截割電動機來完成的。
2 采煤機的具體工作方式
在采煤機的實際工作之中，大致可以分為兩種采煤工作面：普采工作面和綜采工作面。在一般的情況下，單滾筒的采煤機是普采工作面通常采用的工作設備，而綜采工作面的工作設備一般是雙滾筒采煤機。其中，單滾筒的采煤機其最大的優勢就是可以提高采煤機工作面的利用效率，其對于生產能力的提高十分有效。對于雙滾筒的采煤機來說，其形式是在兩端各自分別安裝一個滾筒，這兩個滾筒分為前滾筒和后滾筒，兩者的工作區域有明顯的分工，前滾筒主要在上面割煤頂，而后滾筒則主要負責在下割底煤。
3 采煤機的常見故障分析
（1）采煤機的軸承故障。采煤機牽引行走鏈輪的載荷不均勻以及其較大的負荷很容易導致支承軸承出現磨損，甚至導致滾動體出現破裂等。在實際的采煤過程中，由于搖臂的升降十分頻繁就會導致搖臂部分的各個傳動軸出現較大的受力情況，這就很容易導致軸承出現損傷，這些都是在實際的采煤工作過程中軸承部位市場會出現的問題。其中，軸承過載是導致軸承故障的主要原因，不理想以及系統出現污染、支承座出現變形和錯誤的安裝軸承都是采煤機軸承故障的成因。除此之外，采煤機軸承的制造問題和設計問題以及軸承的自身問題都會從本質上造成采煤機的軸承故障。（2）采煤機的液壓系統故障。采煤機的液壓系統故障是采煤機故障中出現頻率最高。采煤機的牽引部位液壓系統雖然有各種保護裝置，比如過載保護和自動調速裝置等，但依然不可避免的出現很多的故障問題。液壓系統自身的構造十分的復雜，故障出現的具體部位以及故障的原因和現象也尤為復雜，因而在診斷和維修等方面面臨較大困難。再加上采煤機的工作環境大多比較惡劣，如果將采煤機的液壓系統拆開進行徹底的檢查，極易造成采煤機液壓系統的二次污染，這也就是故障在診斷中不能徹底檢查的原因所在。油液污染是液壓系統出現故障的重要原因，也是十分常見的故障成因，如果有雜質混入到油液中就會導致液壓馬達、泵異常的泄露和磨損，這就會導致最終的液壓系統產生流量的欠缺，使得壓力下降，溫度升高，繼而致使液壓系統產生故障。（3）采煤機其他機械系統的故障。在采煤機的實際工作中，各種故障的出現都會給煤礦的工作帶啦影響。采煤機其他機械系統的故障也是比較常見的，比如聯結松動則會使采煤機的載荷出現一定的變化，使得采煤機的某一個或者是多個部件承受比較大的荷載，不斷的惡化，最終出現機件的損傷甚至是斷裂。采煤機的齒輪傳動系統和聯結處的故障也是在采煤機故障中經常發生的，對于采煤作業的產生的影響也是不能忽略的。另外，采煤機機械系統的安裝以及使用和制造和采煤機零件自身的制造缺陷都是導致采煤機系統故障的重要原因。
4 采煤機故障診斷以及其故障預測
（1）采煤機的溫度監督和預測。采煤機的機械設備在正常的工作中會出現溫度的上升，在產生摩擦發生故障之后其相應區域的溫度就會有明顯的升高。對采煤機進行溫度檢測可以使用一些溫度的傳感器，這些傳感器對溫度的變化十分敏感，在溫度上升到一定的高度后就會產生特定的警報，給相關的工作人員提醒。在實際的工作中，溫度監督不僅僅可以應用在一個特定的區域和特定的裝備，而且還可以較長時間的對多個領域的設備進行溫度的集中檢測與監督，同時也可以對溫度進行數據記錄，從而有效的掌握溫度的變化情況，更好的掌握機械的運行狀況。（2）采煤機的專家系統。采煤機的故障一般來說比較隱蔽而且比較復雜，在傳統的工作中，采用的診斷方式要想得出結論需要有一個漫長的過程，在短時間內很難得出結論，而且還經常出現一定的誤差，出現錯誤的判斷。采煤機專家系統建立和運行的基礎在當前具有一定的先進性，其指的是獲得了一定的專家的知識的系統，并且可以以此為基礎來對故障進行分析診斷。采煤機的專家系統內的數據一般是由兩個重要的部分組成，即經驗知識部分和事實知識部分，其中的經驗知識部分包括了大量的判別規則，主要偏向于理論化。而事實部分的知識則偏向于智能化，由特定領域的專家根據大家廣泛認同的事實來進行診斷。（3）采煤機鐵譜分析。首先需要建立一個強磁場和高梯度的環境，在此環境下引入油，在重力和磁場力的共同作用下，油流中大小不同的磨屑顆粒就會按照一定的順序沉積下來，一般來說，上層是顆粒較大的，而下層是顆粒較小的磨屑；其次，將這些沉積下來的磨屑制作成透明的譜片，進而使用顯微鏡裝置對此進行觀察；再次，可以利用光密度計測儀測量并記錄下來磨屑數量的相關數據，并且通過所得到的磨屑數量以及其形狀的信息來具體的分析采煤機設備的具體磨損情況，以及其具體的磨損部位，采用該方法還可以將造成磨損的源頭查找出來，從而對采煤機的機械設備進行診斷和及時的保護。
5 結束語
總而言之，采煤機作為采煤工作中的核心設備，故障的出現十分頻繁，而一旦出現故障就會對煤礦工作帶來諸多負面影響。而采煤機的內部構造復雜，集機械、電氣以及液壓為一體，體積也較大，故障出現之后常常會導致整個采煤工業的中斷，給煤礦企業帶來難以估量的經濟損失。隨著煤炭工業的不斷發展，采煤機的功能也有了一定的補充，這就導致其結構更加復雜，同時，其對應的故障診斷和故障預測技術也應該有更好的發展和創新，充分的了解采煤機的內部結構和工作原理，盡量減少其在實際的運轉過程中出現較大的故障，從而促進整個煤礦工業的和諧穩定發展，這也是促進我國經濟發展的一個方面。通過文章對采煤機故障診斷和故障預測的分析，希望可以引起相關工作人員的重視。
參考文獻
[1]趙體兵，董賀.采煤機故障診斷與故障預測研究[J].中國機械，2014 （11）：146.
[2]賀建設.采煤機故障診斷與故障預測研究[J].科技風，2014（18）：560-562.
