中国矿业大学
本科生毕业设计
姓名：学号：
学院：应用技术学院
专业：电气工程及其自动化06-1班
设计题目：异步电动机故障诊断技术的研究
专题：
指导教师：韩丽职称：副教授
2010年 6 月徐州
中国矿业大学毕业设计任务书
学院应用技术学院专业年级电气06-1班学生姓名杜琼
任务下达日期：2010年 1 月15 日
毕业设计日期：2010 年3 月6 日至2010 年6 月 5 日
毕业设计题目：异步电动机故障诊断技术的研究
毕业设计专题题目：
毕业设计主要内容和要求：
（1）掌握异步电动机的工作原理和常见故障
（2）掌握MA TLAB7.0软件的使用；
（3）利用MA TLAB7.0编写相关故障诊断程序；
（4）完成与毕业设计内容有关的英文翻译（近三年的文献），不少于3000汉字；
（5）完成毕业设计论文
院长签字：指导教师签字：
中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书
指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：
成绩：指导教师签字：
年月日
评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；
⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：
成绩：评阅教师签字：
年月日
评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；
⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：
成绩：评阅教师签字：
年月日
中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答辩情况
提出问题
回答问题
正
确
基本
正确
有一
般性
错误
有原
则性
错误
没有
回答
答辩委员会评语及建议成绩：
答辩委员会主任签字：
年月日学院领导小组综合评定成绩：
学院领导小组负责人：
年月日
摘要
随着我国经济发展的不断提高，电气化的应用越来越广，异步电动机因其经济、安全、高效、低耗被广泛的应用于工业生产的各个领域。电动机一旦发生故障不仅仅会损坏电机本身的正常运转，还会影响整个工业生产环节，从而造成巨大的经济损失，电机故障甚至会威胁到人身安全。因此，电机的正常工作显得格外重要，如何对电机加强保护，提高维修水平是一个十分重要的问题，这就对电机故障诊断提出了要求。
本文首先对异步电动机的结构、基本工作原理、常见的电机故障进行了相关介绍，并介绍了电动机转子断条、故障偏心的特征机理。其次介绍了频谱分析法的基础理论，根据不同类型的电机运行信号得到电流与振动频谱图形，以此来诊断电机的故障。
本文还对人工神经网络的基本原理进行了研究。利用MATLAB软件，建立基于BP网络的故障诊断结构，根据故障样本数据对网络进行训练，从而实现了对电机的诊断。
关键词：异步电动机故障诊断；MATLAB；频谱分析；BP神经网络
ABSTRACT
Along with our country economy development of continuous improvement, electrification is used more and more widely, asynchronous motor has been widely used in industrial production in various fields because of its economy, safety, high efficiency, low consumption. Motor damage only once fault occurred in the normal operation of motor itself, but also affects the industrial production links, resulting in huge economic losses, electrical breakdown and even threaten the personal safety . Therefore, the normal work of the motor, how important is to strengthen the protection motor to improve maintenance level is a very important problem, it is proposed to electrical fault diagnosis.
Firstly, the structure of asynchronous motor, the basic working principle, the common fault of the motor is introduced, and introduces the related motor rotor eccentricity, characteristics of the mechanism fault. Secondly introduces spectrum analysis, which is according to the basic theory of different types of electric current and vibration signal get run, in order to diagnose spectrum graphics motor faults.
This paper also introduced the basic principle of artificial neural networks. based on MATLAB software, build the BP neural network fault diagnosis of fault sample data structure, according to the training of network, thus achieved the diagnosis of motor.
Keywords：Induction Motor Fault Diagnosis; MATLAB; Spectrum analysis; BP neural network
目录
1 绪论 (1)
1.1课题研究的意义 (1)
1.2电动机故障诊断技术的国内外发展状况 (2)
1.2.1发展概况 (2)
1.2.2发展方向 (3)
1.3电动机故障诊断的主要方法 (4)
1.3.1基于人工神经网络故障诊断 (4)
1.3.2基于专家系统故障诊断 (5)
1.3.3基于小波变换故障诊断 (5)
1.3.4基于信息融合技术故障诊断 (6)
1.4本论文主要研究的内容 (7)
2 异步电动机的基本原理及常见故障分析 (8)
2.1异步电动机的结构及基本原理 (8)
2.1.1异步电动机的结构 (8)
2.1.2异步电动机基本原理 (9)
2.2异步电动机常见故障及分析 (10)
2.2.1异步电动机常遇故障分析 (10)
2.2.2异步电动机机械故障分析 (11)
2.2.3异步电动机电气故障分析 (12)
2.3本章小结 (13)
3 基于频谱分析法的电动机故障诊断 (14)
3.1频谱法诊断电动机故障 (14)
3.1.1频谱法原理 (14)
3.1.2傅里叶变换原理 (15)
3.2频谱分析诊断电机故障机理 (16)
3.2.1转子断条诊断原理 (16)
3.2.2气隙偏心度诊断原理 (18)
3.2.3振动频谱故障诊断原理 (18)
3.3频谱在MATLAB中的实现 (20)
3.3.1 MATLAB简介 (20)
3.3.2仿真实例1 (21)
3.3.3仿真实例2 (24)
3.4本章小结 (28)
4 基于BP人工神经网络的电动机故障诊断 (29)
4.1人工神经网络的结构和特性 (29)
4.1.1人工神经元结构模型 (29)
4.1.2神经网络的特性 (29)
4.2 BP神经网络 (30)
4.2.1BP网络结构 (30)
4.2.2误差反向传播BP算法 (31)
4.2.3 BP网络学习规则 (33)
4.3 BP网络在MATLAB中的实现 (34)
4.3.2故障诊断仿真实例2 (38)
4.4本章小结 (41)
5 总结 (42)
参考文献 (43)
翻译部分 (45)
英文原文 (45)
中文译文 (54)
致谢 (63)
1 绪论
1.1课题研究的意义
随着现代科学技术的进步、生产系统的发展和设备制造水平的提高，电机作为世界上使用最普遍的、数量最多的供电设备和动力机械，几乎占领了所有领域。其中异步电动机是各种电动机中应用最广、需要量最大的一种电机。90%左右的电气原动力均为异步电动机，其中小型异步电动机占70%以上。在电网的总负荷中，异步电动机用电量占60%以上。它是当今生产活动和日常生活中最主要的原动力和驱动装置。显而易见，电机的正常工作对保证生产制造过程中的安全、高效、敏捷、优质及低耗运行意义非常重大。电机的故障或停止运行，不仅会损坏电机本身，而且会影响整个系统的正常工作，甚至会危及人身安全，造成巨大的经济损失，所以如果能在故障初期就能诊断出类型和成因是最理想的解决方法。异步电动机作为生产机械广泛应用的动力源，经常会由于种种原因出现故障。因此，使用恰当的诊断方法，快速、准确地诊断出电动机故障类型及部位，对减少电动机的维修时间，提高工作效率非常重要[3] [6]。
故障诊断自从70年代以来，不断地发展，80年代以后，在工业生产中得到了广泛的应用，发挥着越来越重要的作用，使设备维修从被动型转为主动型，从完全靠人的主观判断经验到以客观的数据为诊断依据。故障诊断就是要确定哪些参数能代表故障的特征，并且把它从其他无用的噪声中分解出来，进而分析和判断故障的性质、部位、原因及程度，给出合理的方案，改善设备状况，减少故障的发生。故障诊断的思想来源于医学，正如人的疾病一样，设备由于设计、安装、使用等自然和人为的因素，会出现某种程度的“疾患”。从理论上讲，并不存在无任何故障的机构，关键是这种故障对是设备的运行性能和我们所期望达到的预期标准是否构成威胁，因此，故障是指设备不能按照预期的指标工作的一种状态，也可以说是设备未达到其应该达到的功能。为了保证设备的无故障正常运行，不对正常的生产生活造成损害和危害需要采取故障诊断的相应措施进行维护维修[6]。
电机故障诊断技术是对电动机运行过程进行实时的故障检测与诊断，即通过各种检测技术，测定出能反映故障隐患和趋向的参数，从中得到预警信号，使电机在故障初期能捕获到故障信息，从而实现容错控制并对故障进行预警和采取相应的故障控制措施。这是电机最为理想的诊断和保护措施。通过对电机常见故障的诊断和分析，可以及早发现故障和预防故障的进一步恶化，减少突发事故造成的停产损失，防止对人员和设备安全的威胁，并为实现状态检修创造条件;还可为设计制造者提供经验，积累数据，有助于电机性能及可靠性的改进;同时对电机故障定位、决策及维修都是极其重要的。电机是现代工业生产和日常生活最主要的原动力和驱动装置。电机一旦发生故障，会造成不同程度的经济损失和社会影响。因此研究不同场合、不同运行状态下电机故障诊断理论和相关技术具有很高的实用价值。故障诊断的目的就是要依据设备振动、噪声、温度、压力等参数的变化来判断和识别设备的工作状态。对故障进行早期预报、识别保证设备安全、稳定、长周期、满负荷优质运行，提高经济性和安全性[2]。
1.2电动机故障诊断技术的国内外发展状况
1.2.1发展概况
电机故障诊断技术是近50年来发展起来的一门新型学科。国外对电机故障
诊断技术的研究始于20世纪60年代。由于电机的工作原理和结构上的种种特点，其诊断方法和采用的检测技术和其它设备的诊断有所不同。尽管各个国家都很重视，但是直到70一80年代，随着传感器、计算机、光纤等高新技术的发展与应用，电机在线诊断技术才真正得到迅速发展。
1961年，美国在开始执行阿波罗计划以后，出现了一系列由设备故障酿成的悲剧，因而，1967年4月，在美宇航局的创导下，由美国海军研究室主持召开了美国机构故障预防小组成立大会。1971年MFPG由美国国家标准局领导，并开设四个分组及故障机理研究组、检测诊断和预测技术组、可靠性设计组、材料耐久性评价组。除MFPG外，美国机械工程师学会，JohnsMitchel公司，SRIRE公司等都进行了相关方面的研究，并取得了一定的成果。欧洲方面，英国的机器保健中心于60年代末70年代初最先开始研究故障诊断技术。另外，挪威的船舶诊断技术、丹麦的声发射监测系统、瑞典SPM公司的轴承监测技术等都比较先进[6]。
日本钢铁、化工、交通、电力等产业部门在设备诊断技术的开发和应用方面发展很快，他们重视这项技术的发展方向，积极引进最新技术，开发和研制诊断仪器，提高自己的设备诊断技术。在日本工程师协会内成立了设备诊断技术委员会，其成员有铁路、电力、水利、能源、钢铁等部门企业，协调和组织这项技术的交流和推广。日本的机械维修协会、计测自动控制协会、电器和机械协会相继成立了诊断技术研究机构。高等学校中的东京大学、东京工业大学、京都大学、早稻田大学均开展了诊断技术的基础性研究工作。日本一些大型和自动化设备制造厂家和使用单位，都以提高设备的可靠性为目的，研究和开发实用性诊断技术，如三菱重工、川崎重工、日立制作所、东芝电器、新日铁等企业在诊断技术应用方面都取得了进展[9]。
我国的故障诊断技术研究开始于70年代末，在初级阶段，主要是引进进口的诊断设备，并在应用生产的同时开始学习美国、日本、欧洲国家的先进技术。经过二十多年的奋斗，我国的一些高等院校及科研机构在故障诊断的理论研究上取得了很大的进步并研制出可以满足生产的监测诊断设备，开发出专用诊断软件，大大地缩小了与发达国家的差距，在某些方面达到了国际先进水平。到目前为止，对异步电机的故障检测方面的研究大部分仍采用对电机定子电流的检测，通过各种方法对信号进行分析，提取故障特征频率，并根据特征频率下幅值的变化，判断电机故障的类型[6]。
故障诊断技术发展至今已经历了三个阶段：第一阶段由于机器设备比较简单,故障诊断主要依靠专家或维修人员的感觉器官、个人经验及简单仪表就能胜任故障的诊断与排除工作；传感器技术、动态测试技术及信号分析技术的发展使得诊断技术进入了第二个阶段,并且在维修工程和可靠性工程中得到了广泛的应用；8 0年代初期,由于机器设备日趋复杂化、智能化及光机电一体化,传统的诊断技术已经不能适应了,随着计算机技术、人工智能技术特别是专家系统的发展,诊断技术进入第三个发展阶段——智能化阶段。智能故障诊断是在对故障信号进行检测和处理的基础上,结合领域专家知识和人工智能技术进行诊断
思维过程,解决需要进行逻辑推理的复杂诊断问题,可以根据诊断过程的需要搜索和利用领域专家的知识及经验来达到诊断目的。智能故障诊断技术包括模糊技术、灰色理论、模式识别、故障树分析、诊断专家系统等。前几种技术只是在某种程度上运用了逻辑推理知识,部分解决了诊断过程中诸如信息模糊、不完全、故障分类和定位等问题,而诊断专家系统则可以以自身为平台,综合其他诊断技术,形成混合智能故障诊断系统。狭义的智能诊断技术一般就指专家系统[9]。
1.2.2发展方向
实现故障诊断：一方面取决于故障信息源，获得真实的、足够的、相对准确的故障信息或故障征兆是判明故障原因的前提；另一方面还决定于所采用的诊断方法，即使获得了大量的、可信的故障信息或监测数据，但如果只是依靠诸如“以参数超限报警和阈值判断为主”之类的方法，同样也难以实现准确有效的故障诊断。由于设备故障在形式、发展和发生的过程中，会受到多种不确定因素的影响，所以，同一故障的外在表现形式常常显现多样性，不同故障的表现形式却具有相似性、模糊性。因此，进行故障诊断，一方面要尽可能多地采集反映设备故障状态的信息量；另一方面，根据数量较为有限的状态信息，采用先进的分析、诊断方法和技术，准确判断和区分故障是实现故障诊断的一个关键。
目前，故障诊断技术的发展，已经越来越呈现出一种与当代前沿科学相融合的发展趋势。例如，故障诊断与以人工神经网络、专家系统和遗传算法等为代表的人工智能技术的结合，故障诊断与小波分析、模糊数学、分形几何等前沿数学的结合，以及故障诊断与信息融合技术的结合等[1]。
随着诊断技术的发展，诊断系统也在不断更新。目前故障诊断系统的发展方向主要趋于以下几点：
(1)便携型：图1-1为美国ENTEK公司的MM故障诊断系统的结构框图，与以前的诊断系统相比，它在结构上己经简化，硬件只采用了传感器和频谱分析仪，其他功能基本上都用软件来实现，大大减小了系统的体积，携带比较方便。但同时我们也可以看到，它采用了频谱分析仪对数据进行频谱分析，这在一定程度上对现场测试是很不方便的。
传感器频谱分析仪MM软件计算机
图1-1 ENTEK公司的MM故障诊断系统的结构框图
(2)智能型：诊断技术发展到今天已经进入到智能阶段，而诊断系统是与诊断技术的发展相辅相成的，所以对于今天的诊断系统智能化是它的一大特点。所谓诊断系统的智能化就是它可以有效的获取、传递、处理、再生和利用诊断信息，从而具有对给定环境下的诊断对象进行成功状态识别和状态预测的能力，它是由人、模拟脑功能的硬件及其必要的外部设备、物理器件以及支持这些硬件的软件所组成的系统，该系统以对诊断对象进行状态识别与状态预测为目的。在MM系统中，软件根据频谱分析结果对电动机的转子和偏心故障进行诊断，为用户提供详细的诊断报告，同时还完成对频谱分析仪的设置和自动控制。可见，该系统在某种意义上讲，可以称为智能型的产品，但若将人工神经网络系统应用于其中，必将为开发智能化的诊断系统锦上添花。
外，还必须保证价格低廉。这就要求系统开发的成本要降低到能够被大多数人接受的程度，因此诊断系统经济性将是未来发展的一个重要趋势[3]。
1.3电动机故障诊断的主要方法
在故障诊断技术的发展过程中，除了基于传统的预防性试验和在线检测等诊断方法的不断改进、发展和完善，同时还不断地借鉴、吸取和应用数学、人工智能、信息技术等领域的新理论和新方法，如模糊数学、人工神经网络、专家系统、小波分析、信息融合技术等。目前对异步电动机故障诊断采用的方法有很多，主要方法介绍如下：
1.3.1基于人工神经网络故障诊断
人工神经网络是大量神经元广泛互连而成的复杂网络系统,它诞生于1943年。ANN是人类大脑神经细胞结构和功能的模仿,具有与人脑类似的记忆、学习、联想等能力。在ANN 中,信息处理是通过神经元之间的相互作用来实现的,知识与信息的存储表现为分布式网络元件之间的关联,网络的学习和识别取决于各神经元连接权值的动态演化过程。人工神经网络ANN具有学习能力、自适应能力、非线性逼近能力等优点。故障诊断的任务从映射角度看就是从征兆到故障类型的映射。用ANN技术处理故障诊断问题，不仅能进行复杂故障诊断模式的识别，还能进行故障严重性评估和故障预测，由于ANN能自动获取诊断知识，使诊断系统具有自适应能力。近年来，将ANN应用于电机设备故障诊断已成为当前电机设备故障诊断的热点。
探求人脑神经系统的生物结构和机制，原本是神经网络理论研究的初衷，结果人工神经网络却在非生物领域引起了极大的关注，并获得了日益广泛的应用。现今，人工神经网络的发展方向主要有：继续探求人脑神经系统的生物结构和机制；用微电子或光学器件形成特殊功能网络，这主要是新一代计算机制造领域所关注的问题；将神经网络理论作为一种解决某些问题的手段和方法，这类问题在利用传统方法时或者无法解决，或者在具体处理技术上尚存困难。
人工神经网络是对生物神经系统的简单描述，它能反映人脑功能的若干特征。它只是对生物神经系统的简单模拟而不是逼真的描写。在ANN中，人工神经元是基本的计算单元，它模拟了人脑中神经元的基本特征，一般是多输入、单输出的非线性单元，信息分散地存储在连接线的权重上。人工神经网络系统是一种自适应非线性动态系统。
在基于神经网络的专家系统中,如图1-2所示,系统的全部或者部分功能部件由神经网络实现,此时知识通过神经网络学习算法获得,知识库变成一个连接机制网络。
人机交互界面
输入模式转换输出模式转换
神经网络知识库
图1-2 基于神经网络的专家系统结构图
神经网络从结构上主要可分为两类,一类是前馈网络,另一类是反馈网络。解剖学的研究证明,神经节点间的连接大部分属于前馈连接。从现在的研究来看,前馈网络是一种研究比较完善的网络,达到了实用化的程度。人工神经网络在故障诊断中主要应用于特征提取和模式分类,其诊断系统包括三层：输入层，即接收的各种故障信息及现象；中间层，是把输入层得到的故障信息,经内部的学习和处理,转化为针对性的解决方法；输出层，是针对输入的故障形式,经过调整加权系数后,得到的处理故障方法。BP 网络是其中最常用的一种[1] [4]。
1.3.2基于专家系统故障诊断
专家系统简称ES ，是一种拥有大量专门知识的计算机程序系统，它不同于“数据结构
+算法”的传统程序，而是包含着知识和推理的智能程序。专家系统具有以下基本特征或特点：有人类专家水平的专门知识；具有符号处理能力；具有问题求解能力；具有一定的复杂度和难度；具有解释功能；具有获得知识的能力。专家系统与20世纪60年代中期首先出现在美国，是目前人工智能领域研究中最为活跃的一个分支，已广泛应用于医学、地质、数学、工程、故障诊断等各方面。
通常，一个专家系统的主要功能结构由五部分组成：知识库、推理机、综合数据库、解释接口和知识获取模块。如图1-3所示：
推理机
专家或实践
知识获取解释接口
用户
知识库
综合数据库
解答或解释
问题描述
图1-3专家系统的一般功能结构
运用专家系统进行设备故障诊断，可以集中相关技术领域人类专家的智慧，充分发挥人类专家在诊断中根据感觉、知识、经验所进行的推理判断的能力，并可适用于各种场合的故障诊断，而且不受现场操作者技术水平的制约和其他人为因素的影响。据资料介绍，专家系统在电力系统的应用分布中，约35.5%的专家系统是用于故障诊断、警报处理和事故评估的。可见，运用专家系统进行故障诊断，具有广阔的应用前景和明显优势[1]。 1.3.3基于小波变换故障诊断
1910年，Haar 提出了最早的小波规范正交基；1981年，Morlet 首次提出了小波分析的概念；1988年，Mallat 给出了正交小波的构造方法，将此前已出现的所有正交小波基
经典傅里叶变换FT 中的快速傅里叶变换FFT 。进入20世纪90年代后，小波变换及其应用开始成为众多领域的研究热点。
小波变换来源于傅里叶变换。经典的FT 定义了“频率”的概念，将一个相当任意的函数()t f 表示为不同频率的谐波函数的线性叠加，是一种全频域分析。例如，对于时变信号
()t f ，通过傅里叶变换，将其转换为频域中的频率与各自对应幅值之间的关系。用FT 来分
析平稳和缓变信号，效果很好。而在许多工程实践中，信号的局部或突变特征是关注的重点，这时，FT 就表现的明显不足：缺乏对信号局部特征的描述能力，即缺乏空间时间局部性，换言之，变换()ωF 在任何有限频段上的信息不足以确定任意小范围的函数()t f 。1946年Gabor 提出了加窗FT ，也叫短时FT ，简称SFT 。其基本思想是：把信号划分成许多小的时间间隔，用FT 分析每一个时间间隔，以便确定该时间间隔里存在的频率。这对弥补FT 的不足起到了一定作用。
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SFT 是一种时频分析方法，在时域具有一定的分析信号时域局部特征的能力。由于SFT 中所加窗口函数()t g 的形状和大小，始终保持不变，所以SFT 依然是一种单一分辨率的分析方法。
由于小波变换具有多分辨率和时频局部化的优良特性，目前关于小波分析及其工程应用的研究，几乎遍及各个领域，在设备故障诊断领域，对小波应用的研究，也正在不断深入。从应用小波进行故障诊断的具体实现方法看，可分为的情况有：采用WT 或小波包分解对检测信号进行消噪、滤波、压缩、重构等处理；用WT 提取特定频率信号或提取故障特征；直接根据WT 的结果进行故障诊断。
采用复值小波进行电机故障信号分解，不仅能获得分解信号的幅值，而且能同时获得分解信号的相位。因而对电机起动电流进行分解，就可获得不同伸缩尺度下的分解信号幅值与时间的变化关系曲线。
应用连续复值Morlet 小波，对电机起动电流进行分解，可以有效提取信号中的频率逐渐变化的信号成分，进而能准确诊断电机转子断条故障。不仅如此，这种方法从根本上消除了负载变化、甚至电源谐波带来的不利影响；而且只要出现断条就能检测到，因为起动时电流相对较大，断条特征频率成分会得到充分凸显，同时小波分解信号对此能反映的非常精细，因而具有非常高的灵敏性[1]。 1.3.4基于信息融合技术故障诊断
1959年，Kolmogolov 提出了一条关于信息集成的定理：对于一个系统，将多个单维信息集合成多维信息，其信息量必然会比任何一个单维信息及其简单加和的信息量大。Richardson 从理论上证明了原系统的性能并不会因增加传感器而降低。这实际上是信息融合技术的早期理论基础。虽然从20世纪70年代开始，融合一词就不断地被众多军事和非军事领域所引用，但在工程实践中应用数据集成与信息融合技术却还是近十年来的事。 目前，设备故障信息融合诊断方法，已经成为工况监测与故障诊断研究中的热点，为人们解决故障状态辨识中的瓶颈即虚报、误报、漏报等带来了新的希望。
能够运用信息融合技术实现设备故障诊断的主要原因在于：信息融合的思想实质与故
理问题。由于故障的多样性和复杂性，故障征兆的外在表现形式，也就是通过传感器等多种手段和途径获得的信息，不仅具有多样性，而且含有相当的不确定性；同类型的故障其征兆可能是多样的，不同类型的故障可能表现出征兆的相似性。因此故障诊断的一项重要工作就是，对来自多途径的、直接和间接反映设备状态的各类信息进行综合分析，以提取出故障特征信息并进行诊断。这就需要采用相关的信息处理方法。而这恰恰是信息融合技术的一个基本内容。因而，合理应用信息融合方法进行设备故障诊断，就成为一种必然。
通过应用信息融合技术，扩大了故障信息的时空覆盖范围，增加了置信度，减少了不确定性；还有可能提取出一般方法无法发掘的深层次的故障特征信息，从而有助于对设备故障作出更为准确和及时的诊断。正是因为应用信息融合技术进行故障诊断，能够综合分析和更为全面地利用有限的诊断信息，并且具有发掘新的故障特征的“潜能”和优势[1]。
1.4本论文主要研究的内容
本论文研究的对象是在生产系统中应用广泛的异步电动机，主要研究的内容是诊断其故障的方法。主要工作内容安排如下：
1. 概述课题研究的意义及国内外研究的状况，联系本论文列举故障诊断常见的方法，并阐述异步电动机的原理构造，分析常见的电机故障有哪些。
2. 具体介绍频谱法诊断电动机故障。叙述频谱法原理与其在故障诊断中的应用，傅里叶变换的原理，MATLAB简介。借助MATLAB对电流与振动信号分析得出频谱图，再根据故障诊断机理判断电动机故障。
3. 具体介绍BP神经网络理论与其在故障诊断中的应用。对BP神经网络学习算法和网络设计分析，建立一种合适的用于电机故障诊断的网络结构和网络训练参数,并通过仿真实例进行证实。
2 异步电动机的基本原理及常见故障分析
电动机是把电能转换成机械能的设备。在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中，电动机被广泛地应用着。随着工业自动化程度不断提高，需要采用各种各样的控制电机作为自动化系统的元件，人造卫星的自动控制系统中，电机也是不可缺少的。此外在国防、文教、医疗及日常生活中(现代化的家电工业中)电动机也愈来愈广泛地应用起来[13]。
2.1异步电动机的结构及基本原理
2.1.1异步电动机的结构
电动机一般主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。另外还有端盖、风扇、罩壳、机座、接线盒等。
1.定子部分（静止部分）
定子的作用是用来产生磁场和作电动机的机械支撑。电动机的定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子绕组镶嵌在定子铁芯中，通过电流时产生感应电动势，实现电能量转换。机座的作用主要是固定和支撑定子铁芯。电动机运行时，因内部损耗而发生的热量通过铁芯传给机座，再由机座表面散发到周围空气中。为了增加散热面积，一般电动机在机座外表面设计为散热片状。三项异步电动机定子各部分具体介绍如下：（1）定子铁芯
作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。
构造：定子铁芯一般由0.35-0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压
而成，在铁芯的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。
定子铁芯槽型的种类有：半闭口型槽，电动机的效率和功率因素较高，但绕组嵌线和绝缘都比较困难。一般用于小型低压电机中；半开口型槽，可嵌放成型绕组，一般用于大型、中型低压电机中。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内；开口型槽，用以嵌放成型绕组，绝缘方法方便，主要用在高压电机中。
（2）定子绕组
作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。
构造：由三个在空间互隔120°电角度、对称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。
定子绕组的主要绝缘项目有：对地绝缘，定子绕组整体与定子铁芯间的绝缘；相间绝缘，各相定子绕组间的绝缘；匝间绝缘，每相定子绕组各线匝间的绝缘（保证绕组的各导电部分与铁芯间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘）。
电动机接线盒内的接线：电动机接线盒内都有一块接线板，三相绕组的六个线头排成上下两排，并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1（U1）、2（V1）、3（W1），下排三个接线桩自左至右排列的编号为6（W2）、4（U2）、5（V2），将三相绕组接成星形接法或
（3）机座
作用：固定定子铁芯与前后端盖以支撑转子，并起防护和散热等作用。
构造：机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。
2.转子部分（旋转部分）
电动机的转子由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。转子铁芯也是作为电动机磁路的一部分。转子绕组的作用是感应电动势，通过电流而产生电磁转矩。转轴是支撑转子的重量，传递转矩，输出机械功率的主要部件。三项异步电动机转子各部分具体介绍如下：（1）转子铁芯
作用：作为电机磁路的一部分以及在铁芯槽内放置转子绕组。
构造：所有材料与定子一样，由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常用定子铁芯冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁芯。一般小型异步电动机的转子铁芯直接压装在转轴上，大、中型异步电动机的转子铁芯则借助于转子支架压在转轴上。
（2）转子绕组
作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。
构造：鼠笼式转子，转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁芯，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成；绕线式转子，绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。
3.其它部件
端盖起支撑作用，轴承连接转动部分与不动部分，轴承端盖保护轴承，风扇是冷却电动机。
2.1.2异步电动机基本原理
电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。
三相异步电动机原理为，当电动机各相差120°电角度的三相定子绕组，通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流，载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
2.2异步电动机常见故障及分析
2.2.1异步电动机常遇故障分析
运行电动机时可能遇见的故障有很多，列举如下：
1.电机启动后有噪音。可能的故障原因有：轴承磨损或油内有异物；电机
缺相运行；定子绕组接线错误或短路；电源电压波动或三相电压不平衡；绕组三相匝数不相等。处理办法：检查轴承、轴承颈、端盖等，排除“扫膛”障，或者锉去定、转子硅钢片突出部分；应立刻断电消除定子绕组故障；检查三电源不平衡的原因；应改正使三相绕组匝数均相等。
2.运行时电流不平衡且三相相差较大。可能的故障有：绕线时定子三相绕组匝数不相等；导线接头处接触电阻大所致电压不平衡，电网电压不平等，电源电压不平衡；测量三相绕组电阻；绕组首尾端接错；绕组存在匝间短路、线圈反接等故障。处理方法：重新绕制定子绕组；测量电源电压，设法消除不平衡；电动机三相电阻的最大差值不得超过其平均值的3%，检查绕组是否断路；检查三相绕组首尾端是否接错；消除绕组故障。
3.运行时振动超标。可能存在的故障有：轴承损坏引起振动超标；定转子气隙不均匀；转子不平衡；轴承磨损间隙过大或弯曲；端盖、风扇安装不平衡；笼型转子开焊断路、绕线转子断路故障；铁芯变形或松动；联轴器装配不正或有松动。处理办法：检查轴承的滚珠是否损坏，若损坏需要更换轴承；需要将电动机拆回，解体检查，对症进行处理；应检修调整气隙，使之均匀，重校转子平衡；重新装配或更换轴承。
4.转速低于额定转速较多。可能的故障有：电源电压过低；△接法电机误接为Y；笼型转子开焊或断裂；定子局部线圈错接、接反；修复电机绕组时增加匝数过多；电机过载。处理办法：测量电源电压，设法改善；纠正接法；检查开焊和断点并修复；查出误接处，予以改正；恢复正确匝数，减载。
5.运行时发热或温度升高。可能导致故障的原因有：电动机过载或频繁起动；电源电压过高，使铁芯发热或电源电压过低负载电流增加；绕组接法有错，误将Y接成Δ或某项接反；定子绕组匝间相间短路或接地，使电流增大铜损增加；定子转子相擦；定子绕组一项短路引起三相不平衡而使电机绕组过热；环境温度高电动机表面污垢多；通风道堵塞；轴承配合不良或过紧；定子绕组采用火烧拆线法，使铁芯硅钢片绝缘损坏，铁损增加引起发热。处理办法：找出过载的原因，并恢复额定运行状态；降低电源电压；提高电源电压或换粗供电导线；对铜条转子可焊补或更换，铸铝转子只能更换转子；可检查轴承是否有松动，定子转子是否装配不良；清洗电动机，改善环境温度，采用降温措施；应消除阻塞物，更换风扇；减载，按规定次数控制起动；应重装调整或更换轴承，并按规定加润滑脂（容积的1/3-2/3）；应在重绕时调整估算铁心磁密值，计算重绕参数，给予适当补偿以减少铁损。
6.运行时电流平衡但数值较大。存在的原因可能是：定子绕组电源电压过高；定子和转子间气隙过大或不均匀；定子绕组匝数减少过多；转子装反，使定子铁芯未对齐，有效长度减短；鼠笼转子断条；绕线式电动机转子内部或外部断路，接触不良或碳刷与滑环接触不良；定子绕组接线错误。处理办法:检查并设法恢复额定电压；检修测量定子内圆及转子外圆直径，计算核对间隙值；检修铁心或重新计算绕组，适当增加匝数或恢复正确匝
《电气设备状态监测与故障诊断技术》复习提纲 1 预防性试验的不足之处（P4） 答： 1、需停电进行试验，而不少重要电力设备，轻易不能停止运行。 2、停电后设备状态（如作用电压、温度等）与运行中不符，影响判断准确度。 3、由于是周期性定期检查，而不是连续的随时监测，绝缘仍可能在试验间隔期发生故障。 4、由于是定期检查和维修，设备状态即使良好时，按计划也需进行试验和维修，造成人力 物力浪费，甚至可能因拆卸组装过多而造成损坏，即造成所谓过度维修。 2 状态维修的原理（P4） 答：绝缘的劣化、缺陷的发展虽然具有统计性，发展的速度也有快慢，但大多具有一定的发展期。在这期间，会有各种前期征兆，表现为其电气、物理、化学等特性有少量渐进的变化。随着电子、计算机、光电、信号处理和各种传感技术的发展，可以对电力设备进行在线状态监测，及时取得各种即使是很微弱的信息。对这些信息进行处理和综合分析，根据其数值的大小及变化趋势，可对绝缘的可靠性随似乎做出判断并对绝缘的剩余寿命做出预测，从而能早期发现潜伏的故障，必要时可提供预警或规定的操作。 3 老化的定义（P12） 答：电气设备的绝缘在运行中会受到各种因素（如电场、热、机械应力、环境因素等）的作用，部将发生复杂的化学、物理变化，会导致性能逐渐劣化，这种现象称为老化。 4 电气设备的绝缘在运行常会受到哪些类型的老化作用?(P12) 答：有热老化、电老化、机械老化、环境老化、多应力老化等。 5 热老化的定义（P12） 答：由于在热的长期作用下发生的老化称为热老化。 6 什么是8℃规则?（P13） 答：根据V.M.Montsinger提出的绝缘寿命与温度间的经验关系式可知，lnL和t呈线性关系，并且温度每升高8℃，绝缘寿命大约减少一半，此即所谓8℃规则。 7 可靠性、失效与故障的定义（P21） 答：可靠性：产品在规定条件下和规定的时间区间完成规定功能的能力。 失效：产品终止完成规定功能的能力这样的事件。 故障：产品不能执行规定功能的状态。 8 典型的不可修复元件，其失效率曲线呈什么形状？有哪些组成部分？（P22） 答：典型的不可修复元件，一般为电子器件，其失效率曲线呈浴盆状，可分为三个部分：早期失效期、恒定失效期和耗损失效期。 9 寿命试验的目的和方式(26)
《机电设备故障诊断与维修》课程标准课程名称：机电设备故障诊断与维修 适用专业：机电一体化技术 教学模式：项目化教学 总学时：32 实践学时：4 第一部分前言 一、课程性质 《机电设备故障诊断与维护》是机电技术专业群数控技术专业职业能力模块的专业拓展课程，是一门知识与技能高度结合的课程，将学生所学“机、电、液”的知识与技能，在实践的基础上高度的“融合”，全面提升学生机电一体化知识与技能。 《机电设备维修技术》是机电应用技术专业的一门重要职业技术课程，是其它职业基础课和职业技术课的集成和技能汇总。 本课程与其它课程的关系见表1。 二、课程设计理念 本课程按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体设计要求，以工作任务模块为中心构建工程项目课程体系。从整体而言，本课程融理论、实验、综合训练为一体，考虑到学生差异化明显的现状，结合有关学习论的理论，采用分层化、并行化的理念进行设计。紧紧
围绕项目任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，遵循理论联系实际的原则，强化学生对专业知识的学习及应用。让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。 三、课程设计思路 考虑学生的学情及前述相关课程掌握的状况，课程整体采用项目分立、自成单元的结构，最后综合应用。课程单个项目按照由浅入深、由易到难的原则将教学内容进行重新归类、组合设计，将教学内容设计成一个具体的教学项目单元。 1.按照项目驱动、完成任务的设计思想，依据学生就业岗位职业行动能力，由理论和实训教师共同进行课程设计开发；以学习者为主体，让学生在学院里就可以接受到“职业化“的培训，并着重强调学员知识能力、学习能力、专业能力和社会能力的提升，实现高素质人才和高技能人才的统一。 2.本课程全面采用“理实一体化”教学模式，采用行动导向法、角色变换法、分组讨论法、演示教学法和多媒体辅助教学等多种教学手段，运用多种教学方法，参照“人才培养质量要求”，由理论和实践教师共同制定课程质量标准和课程考核评价标准，全面提高教学质量。 第二部分课程目标 一、课程目标 本课程的目的与任务在于使学生获得机械设备维护与检修的基本知识，并具有一定的零部件维修技能和设备故障的检测水平。掌握正确使用检测和维修的常用器具、方法，并对机械设备进行故障分析、诊断及排除。能够制定通用机械设备检修方案，制定机械设备维修计划；掌握通用机械设备的维修、安装与调试等技能。为学生未来从事专业方面实际工作的能力奠定基础。 二、职业能力目标 （一）知识目标 1.掌握机电设备维修的基础知识； 2.了解机电设备的拆卸与装配工艺； 3.掌握各种常规诊断方法及专门的诊断技术； 4.掌握机械零件的修复技术；
题目：机械设备故障诊断技术研究 学号： 姓名： 专业： 指导教师： 2016 年 8 月 30 日
摘要 故障诊断技术对于机械设备的安全运行有着至关重要作用，一直是工程应用领域的重点和难点, 国内外已经对此问题进行了大量的研究工作。该论文介绍了机械设备故障诊断技术的基本概念，在总结研究各种诊断技术的基础上全面分析了现代故障诊断技术存在的问题, 并针对这些问题提出了故障诊断领域将来的研究方向。故障诊断是一项实用性很强的技术, 对其进行理论上的分析研究具有重要的现实意义。 关键词：机械设备故障；诊断技术；研究
第一章引言 随着现代科学技术在设备上的应用，现代设备的结构越来越复杂，功能越来越齐全，自动化程度也越来越高。由于许多无法避免的因素影响，会导致设备出现各种故障，从而降低或失去预定的功能，甚至会造成严重的以至灾难性的事故。国内外接连发生的由设备故障引起的各种空难、海难、爆炸、断裂、倒塌、毁坏、泄漏等恶性事故，造成了极大的经济损失和人员伤亡。生产过程中经常发生的设备故障事故，也会使生产过程不能正常运行或机器设备遭受损坏而造成巨大的经济损失。因此机械设备故障诊断技术在社会中的重要性越来越高，主要体现在[1]：（1）预防事故，保证人员和设备安全。 （2）推动设备维修制度的改革。维修制度从预防制度向预知制度的转变是必然的，而真正实现预知维修的基础是设备故障诊断技术的发展和成熟。 （3）提高经济效益。设备故障诊断的最终目的是避免故障的发生，使零部件的寿命得到充分发挥，延长检修周期，降低维修费用。 因此，机械设备故障诊断技术日益受到广泛重视，对机械设备故障诊断技术的研究也不断深入。但受于机械设备故障成因的复杂性和诊断技术的局限性，目前机械设备故障诊断仍存在一些问题。
电气故障诊断 一、电气设备的状态及检测技术 1、电气设备的状态 （1）正常状态：设备具备其应有的功能，没有缺陷或缺陷不明显，缺陷严重程度仍处于容限范围内。 （2）异常状态：缺陷有了进一步的发展，设备状态发生变化，性能恶化，但仍能维持工作。（3）故障状态：缺陷发展到使设备性能和功能都有所丧失的程度。 （4）事故状态：功能完全丧失，无法进行工作状态。 2、电气设备的状态检测 （1）判断设备所处的状态； （2）根据其状态决定对待的方式。 二、电气设备的现代检测技术 1、现代故障诊断技术的构成： （1）故障诊断机理的研究：（理化原因等） （2）故障诊断信息学的研究：（数据采集与分析） （3）诊断逻辑和数学原理方面的研究：（诊断与决策） 2、现代故障诊断四项技术： （1）检测技术（采集信号、参数） （2）信号处理技术（提取状态信息） （3）识别技术（分析、判断） （4）预测技术（决策和预测） 3、故障诊断与状态监测的关系 （1）工况监测：对反映设备或系统工作状态的信息进行全面监测和分析，实时掌握设备基本工作状态。 （2）状态监测：又称简易诊断，通过监测结果与设定阈值之间的对比，仅对设备运行状态作出正常、异常或故障的判断，而对故障的性质、严重程度等不予或无法进行更深入的诊断。
4、故障诊断的成功因素 （1）故障信息源 （2）诊断方法 5、故障诊断技术的发展趋势（与当代前沿科技相融合） （1）人工智能技术：人工神经网络、专家系统等； （2）前沿数学：小波分析、模糊数学、分析几何等； （3）信息融合技术：证据理论等。 6、故障诊断的关注点 （1）故障阶段：尚未发展造成事故的阶段； （2）其目的是：防患于未然； （3）作用阶段：继电保护动作之前。 三、电气设备的传统检测技术 如果把有故障的电气设备比作病人，电工就好比医生。由中医诊断学的经典四诊（望、闻、问、切），结合电气设备故障的特殊性和诊断电气故障的成功经验，电气设备的检测技术归纳为“六诊”要诀，另外引申出电气设备诊断特殊性的“九法”、“三先后”要诀。 “六诊”、“九法”、“三先后”是行之有效的电气设备诊断的思想方法和工作方法。 事物往往是千变万化的和千差万别的，电气设备出现的故障是五花八门，“六诊”、“九法”、“三先后”电气故障诊断要诀，只是一种思想方法和工作方法，切记不能死搬硬套。检修人员要善于透过现象看本质，善于抓住事物的主要矛盾。 （一）“六诊”检测法 “六诊”------口问、眼看、耳听、鼻闻、手模、表测六种诊断方法，简单地讲就是通过“问、看、听、闻、摸、测”来发现电气设备的异常情况，从而找出故障原因和故障所在的部位。前“五诊”是凭借人的感官对电气设备故障进行有的放矢的诊断，称为感官诊断，又称直观检查法。同样，由于个人的技术经验差异，诊断结果也有所不同。可以采用“多人会诊法”求得正确结论。“表测”即应用电气仪表测量某些电气参数的大小，经过与正常数值对比，来确定故障原因和部位。 （1）口问 当一台设备的电气系统发生故障后，检修人员首先要了解详细的“病情”。即向设备操作人员了解设备使用情况、设备的病历和故障发生的全过程。 如果故障发生在有关操作期间或之后，还应询问当时的操作内容以及方法、步骤。总的来讲，了解情况要尽可能详细和真实，这些往往是快速找出故障原因和部位的关键。 例如：当维修人员巡查时，操作人员反应前处理一台打水离心泵不能启动，需要及时处理。这时维修人就要询问，水罐是否有水，上班和本班是否曾经运行，具体使用情况，是否运行一段时间后停止，还是未运行就不能开启。还要询问故障历史等等。了解具体情况后，到现场进行处理就会有条理，轻松解决问题。 （2）眼看 1）看现场 根据所问到的情况，仔细查看设备外部状况或运行工况。如设备的外形、颜色有无异常，熔丝有无熔断：电气回路有无烧伤、烧焦、开路、短路，机械部分有无损坏以及开关、刀闸、按钮插接线所处位置是否正确，改过的接线有无错误，更换的元件是否相符等：还要观察信
机电设备故障诊断与维 修技术试题 This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.
一、填空题（每题1分，共30分） 1.机械故障是指机械设备在运行过程中丧失或降低其规定的功能及不能继续运行的现象。 2.故障按发生的时间分为：早发性故障、突发性故障、渐进性故障、复合型故障。 3.影响维修性的因素，主要有机械设备维修性设计的优劣、维修保养方针、体制、维修装备设施的完善程度，维修保养人员的水平高低和劳动情绪等。 4.机电设备常用的维修方式有：事后维修、预防维修、可靠性维修、改善维修和无维修设计。 5.修理类别有：大修、项修、小修三种类型。 6.机械零件失效形式也主要有磨损、变形、断裂、蚀损等四种。
7.按摩擦表面破坏的机理和特征不同，磨损可分为：粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损。 8.机械零件或构件的变形可分为弹性变形和塑性变形两大类。 9.磨料磨损的形式可分为錾削式、高应力碾碎式和低应力擦伤式三类。 10.“无维修设计”是设备维修的理想目标 二、不定项选择题（每题2分，共10分） 1.故障按表现形式分为：（AB） A.功能故障 B.潜在故障 C.人为故障 D.自然故障 2.故障的特点有（ABCD） A.多样性和层次性 B.延时性和不确定性 C.多因素和相关性 D.修复性 3.（B）是指机械设备在维修方面具有的特性或能力
A.维修 B.维修性 C.保修 D.保养 4.下列哪项是属于腐蚀磨损（D） A.轻微磨损 B.咬死 C.涂抹 D.氧化磨损 5.下列哪些不是项修的主要内容（B） A.治理漏油部位 B.修理电气系统 C.喷漆或补漆 D.清洗、疏通各润滑部位 三、判断题（每题2分，共10分） 1.故障管理的目的在于早期发现故障征兆，及时采取措施进行预防和维修。（√） 2.对常发生或多次重复出现的故障的部位或零件，要重点监测，必要时对其进行系统技术改造。（√） 3.维修是指维护或修理进行的一切活动。包括保养、修理、改装、翻修、检查等。（√） 4.改善维修的最大特点是修补结合。（X） 5.大修即大修理，是指以全面恢复设备工作精度、性能为目标的一种改善修理。（X） 四、名词解释（每题5分，共20分）1.维修性
设备检测和故障诊断技术现状 张振中 100696138 1 引言 设备状态检测与故障诊断在十年内得到了前所未有的发展，它对于工业部门重要设备的管理维护，提高企业生产能力和保证安全生产，改进产品质量都具有极大的效益，在国民经济各部门发展中有着十分重要的意义。大家知道，一切工业部门有着许多各种各样的机器和设备，它们运行是否完好直接影响企业的效益，其中一些关键性重要设备甚至起着决定企业命运的作用，一旦发生事故，损失将不可估量。因此，如何避免机器发生事故，尤其是灾难性事故，一直是人们极为重视的问题。长期以来，由于人们无法预知事故的发生，不得不采用两种对策：一是等设备坏了再进行维修，该办法经济损失很大，因为等设备运行到破坏为止，往往需要昂贵的维修费用，灾难性破坏需要更换设备，还可能造成人员伤亡：二是定期检修设备，这种方法需要有一定计划性和预防性，但其缺点是如无发展，则经济上损失很大，而且定期检修的时间周期也很难确定。因此合理的维修应是预知的，即在设备出现的早期就检测隐患，提前预报，以便适时，合理的采取措施，于是故障诊断技术应运而生。设备状态监测和故障诊断是从医学检验和诊断受到启发，有经验的人员利用耳听机器运转发出的声音就可能知道设备运行是否正常，然而现代状态监测与故障诊断技术是随着现代系统工程，信息论，控制论，电子技术，计算机技术，通讯技术的发展的发展而发展起来的，是多种学科和技术交叉与渗透而产生的一门新兴综合性高技术，其研究内容涉及故障机理，传感器与测量技术，数据采集，数字信号处理，数据库，专家系统，计算机软硬件，通讯等技术领域我国从八十年代开始进行设备状态监测与故障诊断技术的研究。并于1986年成立了中国振动工程学会故障诊断学会，国家也将该技术的研究列人“七五”、“八五”攻关项目。机械设备故障诊断技术随着近十多年来国际上电子计算机技术、现代测量技术和信号处理技术的迅速发展而发展起来,是一门了解和掌握机械设备在使用过程中的状态,确定其整体或局部是否正常,早期发现故障及原因,并预报故障发展趋势的技术。 2 机械设备故障诊断的发展过程 设备故障诊断是指在一定工作环境下,根据机械设备运行过程中产生的各种信息判别机械设备是正常运行还是发生了异常现象,并判定产生故障的原因和部位,以及预测、预报设备状态的技术,故障诊断的实质就是状态的识别。 诊断过程主要有3 个步骤: ①检测设备状态的特征信号; ②从所检测的特征信号中提取征兆; ③故障的模式识别。其大致经历以下3 个阶段: ①基于故障事件原故障诊断阶段,主要缺点是事后检查,不能防止故障造成的损失; ②基于故障预防的故障诊断阶段; ③基于故障预测的故障诊断阶段,它是以信号采集与处理为中心,多层次、多角度地利用各种信息对机械设备的状态进行评估,针对不同的设备采取不同的措施。
安全检测与故障诊断 题目：故障诊断技术发展现状 导师：魏秀琨 学生姓名：刘典 学号：14114263
目录 1 引言 (3) 2 故障诊断的研究现状 (3) 1.1基于物理和化学分析的诊断方法 (3) 1.2基于信号处理的诊断方法对 (3) 1.3基于模型的诊断方法 (3) 1.4基于人工智能的诊断方法 (4) 2故障诊断研究存在的问题 (6) 2.1故障分辨率不高 (7) 2.2信息来源不充分 (7) 2.3自动获取知识能力差 (7) 2.4知识结合能力差 (7) 2.5对不确定知识的处理能力差 (7) 3发展方向 (8) 3.1多源信息的融合 (8) 3.2经验知识与原理知识紧密结合 (8) 3.3混合智能故障诊断技术研究 (9) 3.4基于物联网的远程协作诊断技术研究 (9) 4发展方向 (9)
1 引言 故障可以定义为系统至少有一个特性或参数偏离正常的范围，难于完成系统预期功能的行为。故障诊断技术是一种通过监测设备的状态参数，发现设备的异常情况，分析设备的故障原因，并预测预报设备未来状态的技术，其宗旨是运用当代一切科技的新成就发现设备的隐患，以达到对设备事故防患于未然的目的，是控制领域的一个热点研究方向。它包括故障检测、故障分离和故障辨识。故障诊断能够定位故障并判断故障的类型及发生时刻，进一步分析后可确定故障的程度。故障检测与诊断技术涉及多个学科，包括信号处理、模式识别、人工智能、神经网络、计算机工程、现代控制理论和模糊数学等，并应用了多种新的理论和算法。 2 故障诊断的研究现状 1.1基于物理和化学分析的诊断方法 通过观察故障设备运行过程中的物理、化学状态来进行故障诊断，分析其声、光、气味及温度的变化，再与正常状态进行比较，凭借经验来判断设备是否故障。如对柴油机常见的诊断方法有油液分析法，运用铁谱、光谱等分析方法，分析油液中金属磨粒的大小、组成及含量来判断发动机磨损情况。对柴油机排出的尾气(包含有NOX，COX 等气体) 进行化学成分分析，即可判断出柴油机的工作状态。 1.2基于信号处理的诊断方法对 故障设备工作状态下的信号进行诊断，当超出一定的范围即判断出现了故障。信号处理的对象主要包括时域、频域以及峰值等指标。运用相关分析、频域及小波分析等信号分析方法，提取方差、幅值和频率等特征值，从而检测出故障。如在发动机故障领域中常用的检测信号是振动信号和转速波动信号。如以现代检测技术、信号处理及模式识别为基础，在频域范围内，进行快速傅里叶变换分析等方法，描述故障特征的特征值，通过采集到的发动机振动信号，确定了试验测量位置，利用加速传感器、高速采集卡等采集了发动机的振动信号，并根据小波包技术，提取了发动机故障信号的特征值。该诊断方法的缺点在于只能对单个或者少数的振动部件进行分析和诊断。而发动机振动源很多，用这种方法有一定的局限性。 1.3基于模型的诊断方法 基于模型的诊断方法，是在建立诊断对象数学模型的基础上，根据模型获得的预测形态和所测量的形态之间的差异，计算出最小冲突集即为诊断系统的最小诊断。其中，最小诊断就是关于故障元件的假设，基于模型的诊断方法具有不依赖于被诊断系统的诊断实例和经验。将系统的模型和实际系统冗余运行，通过对比产生残差信号，可有效的剔除控制信号对
网络教育学院 本科生毕业论文（设计） 题目：电气设备在线监测与故障诊断 学习中心： 层次：专科起点本科 专业： 年级：年春/秋季 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：年月日
内容摘要 文中分析了电气设备的在线监测和故障诊断，论述了高压断路器、变压器、金属氧化物避雷器、电容型设备在线监测技术，探讨了电气设备在线监测的意义与维修意义，在线监测技术是在被测设备处于运行的条件下，对电气设备的状况进行连续或定时的监测，电气设备的故障诊断的方法，探讨了电气设备的状态监测和故障诊断技术的发展概况和电气设备的在线监测的发出趋势和存在的不足。 关键词：电气设备；在线监测；故障诊断；发展趋势；技术不足
目录 内容摘要 ........................................................................................................................... I 1 绪论 . (1) 1.1 课题的背景及意义 (1) 1.2 国内外研究和发展动态 (1) 1.2.1 在线监测与故障诊断技术发展概况 (1) 1.2.2 在线监测与故障诊断技术发展方向 (2) 1.3 本文的主要内容 (2) 2 电气设备的在线监测 (4) 2.1 概述 (4) 2.2 高压断路器的在线监测 (4) 2.3 变压器的在线监测 (4) 2.4 金属氧化物避雷器的在线监测 (5) 2.5 电容型设备的在线监测 (5) 3 电气设备的故障诊断 (6) 3.1 系统的基本框架 (6) 3.2 故障诊断方法 (6) 3.3 远程故障诊断系统 (7) 4 在线监测和故障诊断技术存在的问题 (8) 4.1 在线监测装置的稳定性 (8) 4.2 在线监测与诊断系统的标准化 (8) 4.3 电气设备剩余寿命预测技术 (9) 5 结论 (10) 参考文献 (11) 附录 (12)
电气设备故障诊断技术_电气设备故障诊断方法—电气设备故 障分析 排除电气设备故障没有固定的模式，也没有统一的标准，因人 而异。但在一般情况下，还是有一定规律的。通常排除故障时，所采用的步骤大致可分为：症状分析一设备检查一确定故障点一故障排除一排除后性能观察。 一、症状分析 症状分析是对所有可能存在的有关故障原始状态的信息进行收集和判断的过程。在故障迹象受到干扰以前，对所有信息都应进行仔细分析。这些原始信息一般可以从以下几个方面获得： 1.向操作者详细询问设备故障现象。通过询问以获得设备使用及变化过程、损坏或失灵前后情况的信息，还可以了解到一些过去类似的故障现象、原因以及曾经采取的措施等方面的情况。有时操作人员也许因为其他方面的原因，不愿意或不能把全部情节讲清楚。维修人员应有分析辨别能力和足够的耐心，以尽可能多地获得真实的原始信息。 2.观察和初步检查。通过看听闻摸等，检查是否发生如破裂、杂声、异味、过热等特殊现象。对设备进行全面的观察往往会得到有价值的线索。初步检查的内容包括检测装置（操作台指示灯、显示器报警信息等）、检查操作开关的位置以及控制机构、调整装置及连锁信号装
置等。 3.确定无危险情况下，通电试车。一般情况下应要求操作人员按正常操作程序启动设备。如果故障不是整机性的致使电气控制系统瘫痪，可以采用试运转的方法启动设备，帮助维修人员对故障的原始状态有个综合的印象。有些电气故障可以通过人的手、眼、鼻、耳等器官，采用看听闻摸等手段，直接感知故障设备异常的温升、振动、气味、响声等，确定设备的故障部位。 这个阶段的目的在于收集故障的原始信息，以便对现有实际情 况作分析，并从中推导出最有可能存在故障区域的线索，作为下一步设备检查的参考。但注意不要根据不确切的迹象或不充分的信息过早地作出判断。 二、设备检查 根据症状分析中得到的初步结论和疑问，对设备进行更详细的检查，特别是那些被认为最有可能存在故障的区域。要注意这个阶段应尽量避免对设备作不必要的拆卸，防止因不慎重的操作引起更多的故障。不要轻易对控制装置进行调整，因为一般情况下，故障未排除而盲目调整参数会掩盖症状，而且会随着故障的发展而使症状重新出现，甚至可能造成更严重的故障。所以，必须避免盲目性，防止因不慎重的操作使故障复杂化，避免造成症状混乱反而延长排除故障的时间。 三、确定故障点 根据故障现象，结合设备的原理及控制特点进行分析和判断，确定故障发生在什么范围，是电气故障还是机械故障、是直流回路还是交
自主创新实践报告 设计题目机床故障检测流程分析 学生姓名卢朦 专业机电一体化 班级机电1101 指导教师赵曾贻
摘要 机电设备故障诊断技术已发展为一门独立的跨学科的综合信息处理技术，本文介绍了目前机电设备故障诊断所使用的几种常用的传统技术和方法，分析了目前存在的突出问题，通过分析指出，引入跨学科的理论和技术，把先进的理论与实践应用相结合，进一步完善目前的技术，将是今后主要的发展方向。 关键词：机电设备，故障诊断，发展
目录 摘要 (2) 第一章.故障诊断技术的发展历程及我现状 (4) 1.1故障诊断的发展历程 (4) 1.2故障诊断的现状 (5) 第二章. 常用的检测技术方法及问题 (6) 2.1常用的检测方法 (6) 2.2存在的问题 (7) 第三章. 基于检测树的铣床故障检测方案 (9) 3.1VFP6.0软件介绍 (9) 3.2VFP关系数据库 (10) 3.3故障表合并整理，知识挖掘 (10) 第四章.设计实验过程 (11) 4.1IDEF系列一级IDEF3过程图 (11) 4.2故障树建构(图4.2.1-4.2.5) (11) 第五章.实现结果及使用说明 (14) 第六章.展望未来 (15)
第一章.故障诊断技术的发展历程及我现状 1.1故障诊断的发展历程 机电设备故障诊断技术是目前国内外一项发展迅速、备受欢迎的重要技术，是一门了解和掌握设备在使用过程中的工作状态，检测设备故障隐患，确定其整体和局部是否正常，早期发现设备的故障及其产生原因，并对故障发生部位、性质做出估计，能够预报故障发展趋势的技术。由于它可及时发现机器故障和预防设备恶性事故发生，从而避免人员伤亡、环境污染和造成巨大经济损失，还可为设备维修管理提供依据，具有保障生产正常运行、防止突发事故、节约维修成本等显著特点，在确保设备安全运行，提高产品质量和产量，节约维修费用，降低成本，在现代化大生产中发挥着重要作用，越来越受到人们普遍重视。 现代化生产中机械设备的故障诊断技术越来越受到重视，人们投人大量精力进行研究，机电设备故障诊断技术取得了很大的进展：探索出一系列新的理论方法与技术应用于实际，增加了对设备故障判断的效率，奠定了对设备实施故障诊断分析与修复的坚实基础，产生了明显的经济效益和社会效益。 机电设备诊断技术最初来自军事上的需要，在第二次世界大战初期问世。当时能用仪表进行设备状态参数测定，相继又开发了快速、多功能自动监测仪器；20世纪60年代以来，随着航天工业的发展，可靠性理论的应用，使设备诊断技术迅速发展；70年代，随着微电子技术的发展，计算机技术、传感器技术的应用，机械设备故障诊断技术更加完善，主要用于航天、核电等部门；20世纪末已经在冶金矿山、交通运输、化工、发电、农业和机械制造等部门的机械设备上开始应用设备诊断技术，其发展日新月异，经济效益日益明显；进入新世纪，这一技术迅速渗透到国民经济各部门，应用已相当普及，设备故障诊断技术水平的提高，开始向智能化方向发展。 回顾历史，不难看出机械故障诊断技术的发展经历了3个阶段：诊断结果取决于领域专家的感官及专业知识和经验对诊断信息判断的初级阶段；以传感器、动态监测技术为手段，基于计算机信号处理的现代诊断技术；实现诊断系统智能化，向监测、诊断、管理和调度的集成化发展。 美国从1967年在美宇航局和海军研究所的倡导下，由企业和大学参加成立了机械故障诊断技术的研究组织，开展机械设备的故障机理，检测、诊断和预测等
设备故障诊断技术简介
上海华阳检测仪器有限公司 Shanghai Huayang MeasuringInstruments Co., Ltd 目录 设备故障诊断技术定义
-----------------------------------------------（ 3）一．设备维修制度的进展-----------------------------------------------（ 4）二．检测参数类型-------------------------------------------------------（ 5） 三．振动检测中位移、速度和加速度参数的选择-----------------------------（ 5） 四．测点选择原则------------------------------------------------------（ 6） 五．测点编号原则------------------------------------------------------（ 7） 六．评判标准----------------------------------------------------------（ 7） 七．测量方向及代号----------------------------------------------------
（10） 八．搜集和掌握有关的知识和资料----------------------------------------（10） 九．故障分析与诊断----------------------------------------------------（11） 十．常见故障的识不----------------------------------------------------（14） 1．不平衡------------------------------------------------------------（14） 2．不对中------------------------------------------------------------（14） 3．机械松动----------------------------------------------------------（15） 4. 转子或轴裂纹
故障诊断技术研究及其应用 1 引言 以故障为研究对象是新一代系统可靠性理论研究的重要特色，也是过程系统自动化技术从实验室走向工程的重要一环。最近二十多年来，以故障检测、故障定位、故障分离、故障辨识、故障模式识别、故障决策和容错处理为主要内容的故障诊断与处理技术，已成为机械设备维护、控制系统系统可靠性研究、复杂系统系统自动化、遥科学、复杂过程的异变分析、工程监控和容错信号处理等领域重点关注和广泛研究的问题。 诊断(Diagnostics)一词源于希腊文，含义为鉴别与判断，是指在对各种迹象和症状进行综合分析的基础上对研究对象及其所处状态进行鉴别和判断的一项技术活动[1]。故障诊断学则是专门以考察和判断对象或系统是否存在缺陷或其运行过程中是否出现异常现象为主要研究对象的一门综合性技术学科。它是诊断技术与具体工程学科相结合的产物，是一门新兴交叉学科。故障诊断与处理技术，作为一门新兴技术学科，可划分为如下三个不同的研究层次： (1) 以设备或部件为研究对象，重点分析和诊断设备的缺陷、部件的缺损或机械运转失灵，这通常属于设备故障诊断的研究范畴； (2) 以系统为研究对象，重点检测和分析系统的功能不完善、功能异常或不能够完成预期功能，这属于系统故障检测与诊断的研究范畴； (3) 以系统运行过程为研究对象，考察运行过程出现的异常变化或系统状态的非预期改变，这属于过程故障诊断的研究范畴。 概而言之，故障诊断研究的是对象故障或其功能异常、动作失败等问题，寻求发现故障和甄别故障的理论与方法。无论是设备故障诊断、系统故障诊断还是过程故障诊断，都有着广泛的研究对象、实在的问题背景和丰富的研究内容。本文将从故障诊断与处理技术的研究内容、典型方法和应用情况等三个方面，对故障诊断及相关技术的发展状况做一综述，同时简要指出本研究方向的若干前沿。 2 故障诊断与处理的主要研究内容 故障诊断与处理是一项系统工程，它包括故障分析、故障建模、故障检测、故障推断、故障决策和故障处理等五个方面的研究内容。 2.1 故障分析 故障是对象或系统的病态或非常态。要诊断故障，首先必须对故障与带故障的设备、系统、过程都有细致分析和深入研究，明确可能产生故障的环节，故障传播途径，了解故障的典型形式、表现方式、典型特征以及故障频度或发生几率，结合对象的物理背景了解故障产生的机理、故障关联性和故障危害性。 常用的故障分析方法有对象和故障环节的机理分析法、模拟法、数值仿真或系统仿真法和借助数学模型的理论分析法等。 2.2 故障建模 模型分析是现代分析的基本方法，对复杂对象的故障诊断同样具有重要应用价值。为了定量或定性地分析故障、诊断故障和处理故障，建立故障的模型和带故障对象的模型是十分
机电设备故障诊断与维修实训课程标准 一、课程基本信息 先修课程：机械设计基础、数控原理、电气控制与PLC、液压与气动技术 后续课程：毕业设计、毕业实习 课程类型：专业独立实践课 二、课程性质 机电设备故障诊断与维修实训是三年制高职高专机电类专业学生必须掌握的一门实践性很强的专业独立实践课。 三、课程的基本理念 通过本课程的教学，使学生在理论知识与实践相结合的情况下初步学会用数控机床中常用的检测技术与方法去分析现象，故障定位，并学会用基本方法去排除常见故障，培养学生成为在机电设备诊断与维修方面具有基本分析能力与解决问题能力的技术人才。 四、课程设计 该课程以机电维修工等职业标准所要求的知识技能为载体，以训练学生的诊断和维修技能为目标，选取数控系统、伺服系统、主轴系统、换刀、变频器等内容，训练学生诊断和维修的应用能力。 五、课程的目标 （一）总目标 学会用数控机床中常用的检测技术与方法去分析现象，故障定位，并学会用基本方法去排除常见故障。 （二）具体目标： 1、知识： （1）掌握数控机床的拆装步骤与技能； （2）掌握用数控机床中常用的检测技术与方法去分析现象，故障定位；
（3）掌握变频器的使用。 2、能力 （1）能够顺利阅读数控系统说明书、数控机床维修说明书等技术资料； （2）能根据机床数控系统报警或故障现象，对进给驱动系统和主轴驱动系统进行故障诊断与维修； （3）对采用数控系统的机床，能用PLC编程实现机床的一些常规功能； （4）能设置数控系统一些简单的参数； （5）能完成继电器、按钮、联接件、紧固件等常规元器件的更换，并能够为生产厂商换件维修提供相关信息。 3、素质 （1）进行职业素质训导，牢固树立“文明生产、安全第一”的职业意识，培养学生敬业、创新、务实、奉献、协作的精神和刻苦钻研严谨细致的工作作风； （2）培养学生理论联系实际，分析问题解决问题的能力； （3）培养学生团结合作能力； （4）具有对新知识、新技能的学习能力和创新能力。 六、课程内容与学时分配 （一）课程内容与学时分配表 （二）课程具体内容与教学要求表
电气设备故障诊断方法和技术研究宋益睿 发表时间：2017-12-07T18:34:25.443Z 来源：《电力设备》2017年第22期作者：宋益睿刘云静周翔宇[导读] 摘要：随着经济水平的快速提高，人们的日常生活中各种电气设备开始广泛普及，这对提高我国居民的生活质量和工业发展具有重要的意义。 （国网山东省电力公司济宁供电公司山东济宁 272000） 摘要：随着经济水平的快速提高，人们的日常生活中各种电气设备开始广泛普及，这对提高我国居民的生活质量和工业发展具有重要的意义。因此电气设备的日常故障检修就成为了十分重要的问题。一旦电气设备产生故障，就会造成严重的经济损失，甚至会造成人员的伤亡，这对电气设备运行的安全性和稳定性提出了更高的要求。因此，本文针对电气设备故障诊断技术的现状以及系统结构、故障的分类和常见的电气故障以及故障诊断方法等进行了分析．其中对常见电气故障以及故障诊断方法方面做了重点阐述，为以后的课题研究奠定了理论基础。 关键词：电气设备；故障分析；诊断方法和技术 前言 当今社会正处于科学技术高速发展的时代，随着人们日常生活和社会活动需求不断提高，高层楼宇不断增加以及工业厂房不断扩大等，越来越多的电气设备应用到生活和工作中。与此同时，规模不断扩大的电气系统，其功能也在日益完善，复杂程度也越来越高，伴随而来了各种问题。电气结构的日益大规模化以及其各子系统之前的错综复杂，使得电气设备出现故障的几率成倍增长。而电力系统的基本元件就是电气设备，一旦发生故障，轻则停电检修，造成经济损失并且影响人们的正常工作和生活；重则引起电气设备短路或者局部损坏，若发现不及时甚至可能发生火灾事故，危及人身安全．因此，电气设备故障诊断技术的研究，对保证电气设备安全、稳定的运行，减少经济损失以及避免人员伤亡等方面具有重要意义。 1电气设备故障诊断技术的现状分析 现阶段，人工检测、人工查找故障原因和人工抢修这一流程，仍是许多电气系统故障排除的主要方法．这对故障维修人员的素质和能力要求极高，设备故障的维修方法以及恢复时间很大程度上取决于维修人员的个人水平和经验．在城市化建设迅速发展的今天，大量电气设备广泛应用于各个不同领域中，并且逐渐向大规模集成化和自动化发展［2］。这就出现了大量的复杂系统和混杂系统，各子系统之间相互关联，错综复杂，一旦发生故障，影响面很大．所以，这种传统的故障诊断方法已经无法满足当今结构日益复杂，功能日益完善的电气系统，因此，电气故障诊断技术应运而生。 2电气故障诊断流程 故障分析主要是针对正在使用或者出现故障的电气设备进行故障识别、分类和初步评判。不同的电气设备类型、设备故障现象和故障的表现特征，一般采用绝缘故障诊断流程和机械故障诊断流程。绝缘故障诊断流程主要是基于故障树分析法，通过逐步细化，将故障进行准确的定位和分析，达到对故障进行准确诊断的目的［1］。机械故障诊断流程一般是按照基于频率响应分析的变压器绕组变形判断、基于短路抗阻的变压器绕组变形判断、基于相关实验结果的变压器变形判断。 3电气故障常用的诊断方法与技术 3.1直观法 直观法是根据电器故障的外部表现，通过看、闻、听等手段，检查、判定故障的方法。（1）检查步骤：调查情况：向操作者和故障在场人员询问情况，包括故障外部表现、大致部位、发生故障时环境情况。如有无异常气体、明火、热源是否靠近电器、有无腐蚀性气体侵入、有无漏水，是否有人修理过，修理的内容等等。初步检查：根据调查的情况，看有关电器外部有无损坏、连线有无断路、松动，绝缘有无烧焦，螺旋熔断器的熔断指示器是否跳出，电器有无进水、油垢，开关位置是否正确等。试车：通过初步检查，确认有会使故障进一步扩大和造成人身、设备事故后，可进一步试车检查，试车中要注重有无严重跳火、异常气味、异常声音等现象，一经发现应立即停车，切断电源。注重检查电器的温升及电器的动作程序是否符合电气设备原理图的要求，从而发现故障部位。（2）检查方法：观察火花：电器的触点在闭合、分断电路或导线线头松动时会产生火花，因此可以根据火花的有无、大小等现象来检查电器故障。例如，正常紧固的导线与螺钉间发现有火花时，说明线头松动或接触不良。电器的触点在闭合、分断电路时跳火说明电路通，不跳火说明电路不通。控制电动机的接触器主触点两相有火花、一相无火花时，表明无火花的一相触点接触不良或这一相电路断路；三相中两相的火花比正常大，别一相比正常小，可初步判定为电动机相间短路或接地；三相火花都比正常大，可能是电动机过载或机械部分卡住。在辅助电路中，接触器线圈电路通电后，衔铁不吸合，要分清是电路断路还是接触器机械部分卡住造成的电气设备故障诊断技术电气设备故障诊断技术。可按一下启动按钮，如按钮常开触点闭合位置断开时有稍微的火花，说明电路通路，故障在接触器的机械部分；如触点间无火花，说明电路是断路［4］。动作程序：电器的动作程序应符合电气说明书和图纸的要求。如某一电路上的电器动作过早、过晚或不动作，说明该电路或电器有故障。另外，还可以根据电器发出的声音、温度、压力、气味等分析判定故障。运用直观法，不但可以确定简单的故障，还可以把较复杂的故障缩小到较小的范围。 3.2测量电压法 测量电压法是根据电器的供电方式，测量各点的电压值与电流值并与正常值比较。具体可分为分阶测量法、分段测量法和点测法。 4结束语 随着现代科技的迅速发展和我国工业业电气化进程的不断加快，琳琅满目的电气设备开始被广泛地应用与各行各业，工业电气化进程对于提升我国工业发展水平我国工业发展和综合实力的提高发挥着十分重要的作用［5］。但电气设备一旦出现故障，就会造成巨大的损失。因此，也就对电气设备运行的安全、稳定性提出了更高的要求。分析了电气设备故障诊断方法和技术。本文重点介绍了闽值分析法，显著性差异分析法援例推理分析法等三种最为常用的方法。 参考文献： ［1］张龙．建筑电气系统故障诊断方法研究［D］．北京：北京林业大学，2014． ［2］马长．浅析电气设备故障诊断系统的分析与设计［J］．中国新技术新产品，2014（1）：118．
故障诊断技术发展历史 故障诊断(FD)始于(机械)设备故障诊断，其全名是状态监测与故障诊断(CMFD)。它包含两方面内容：一是对设备的运行状态进行监测；二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟(FENMS)推动下，主要以英国倡导的设备综合工程学为指导；美国以后勤学(Logistics)为指导；日本吸收二者特点，提出了全员生产维修(TPM)的观点。美国自1961年开始执行阿波罗计划后，出现一系列因设备故障造成的事故，导致1967年在美国宇航局(NASA)倡导下，由美国海军研究室(ONR)主持成立了美国机械故障预防小组(MFPG)，并积极从事技术诊断的开发。 美国诊断技术在航空、航天、军事、核能等尖端部门仍处于世界领先地位。英国在60～70年代，以Collacott为首的英国机器保健和状态监测协会(MHMG & CMA)最先开始研究故障诊断技术。英国在摩擦磨损、汽车和飞机发电机监测和诊断方面具领先地位。日本的新日铁自1971年开发诊断技术，1976年达到实用化。日本诊断技术在钢铁、化工和铁路等部门处领先地位。我国在故障诊断技术方面起步较晚，1979年才初步接触设备诊断技术。目前我国诊断技术在化工、冶金、电力等行业应用较好。故障诊断技术经过30多年的研究与发展，已应用于飞机自动驾驶、人造卫星、航天飞机、核反应堆、汽轮发电机组、大型电网系统、石油化工过程和设备、飞机和船舶发动机、汽车、冶金设备、矿山设备和机床等领域。 故障诊断的主要理论和方法 故障诊断技术已有30多年的发展历史，但作为一门综合性新学科——故障诊断学——还是近些年发展起来的。从不同的角度出发有多种故障诊断分类方法，这些方法各有特点。从学科整体可归纳以下理论和方法。 (1)基于机理研究的诊断理论和方法从动力学角度出发研究故障原因及其状态效应。针对不同机械设备进行的故障敏感参数及特征提取是重点。 (2)基于信号处理及特征提取的故障诊断方法主要有时域特征参数及波形特征诊断法、时差域特征法、幅值域特征法、信息特征法、频谱分析及频谱特征再分析法、时间序列特征提取法、滤波及自适应除噪法等。今后应注重实时性、自动化性、故障凝聚性、相位信息和引入人工智能方法，并相互结合。 (3)模糊诊断理论和方法模糊诊断是根据模糊集合论征兆空间与故障状态空间的某种映射关系，由征兆来诊断故障。由于模糊集合论尚未成熟，诸如模糊集合论中元素隶属度的确定和两模糊集合之间的映射关系规律的确定都还没有统一的方法可循，通常只能凭经验和大量试验来确定。另外因系统本身不确定的和模糊的信息(如相关性大且复杂)，以及要对每一个征兆和特征参数确定其上下限和合适的隶属度函数，而使其应用有局限性。但随着模糊集合论的完善，相信该方法有较光明的前景。 (4)振动信号诊断方法该方法研究较早，理论和方法较多且比较完善。它是依据设备运行或激振时的振动信息，通过某种信息处理和特征提取方法来进行故障诊断。在这方面应注重引入非线性理论、新的信息处理理论和方法。