電氣裝置狀態檢測的意義與環節論文

電氣裝置狀態檢測的意義與環節論文

　　冶金行業為各行各業的發展提供原材料，其行業本身具有技術性高、工藝複雜的特點，其對於控制系統的各項效能（系統的響應速度、裝置可靠性等）也有較高的要求。包括檢測技術、控制技術、執行機構技術以及系統技術的產業自動化技術是冶金工業自動化系統的基礎，其應用狀況直接體現了冶金工業自動化系統所達到的水平。

　　一、冶金行業的特點分析

　　冶金行業與其它以電氣及自動化產品為基礎的行業相比較，其技術要求更高，具體表現在其對產品可靠性、耐汙染性、耐高溫性、抗干擾性、控制精度等方面都有較高的要求。首先，從產品可靠性要求的角度來看，冶金行業比其他行業的要求更高。例如在冷軋帶鋼的傳動控制系統中，一旦裝置出現問題將會造成重大的財產損失甚至人員傷亡。對於熱軋高爐等重要部位，一旦出現事故就有可能造成鐵水溢流，煤氣洩漏等惡性事故。其次，由於鋼鐵企業粉塵較多，並且多是一些導電性粉塵，同時現場溫度極高，因此對於電氣及自動化產品的耐汙染性及耐高溫性要求較高。第三，對於電氣及自動化產品要求具有很高的抗干擾性及抗振性，特別是在大型軋鋼系統及電爐的場合，電氣傳動裝置本身就會在供電系統內部產生大量的諧波，這些諧波將有可能造成控制裝置不能正常執行。第四，鋼鐵企業的傳動系統經常是一些特大容量的裝置，並且要求極短的控制響應時間及極高的控制精度。例如1400mm可逆式冷軋雙機的電機容量要在1.5萬kW左右，5500m3高爐電動鼓風機的容量在5.7萬kW左右,2250mm的熱軋帶鋼主軋機電機容量要在1萬kW左右。

　　二、電氣裝置狀態檢測的意義

　　狀態檢測可定義為一種檢測機器執行特性的技術或過程，透過提取故障特徵訊號（故障先兆），被檢測特性的變化或趨勢可用於在嚴重故障發生前預知維護需要，或者評估機器的“健康”狀況。狀態檢測利用了整個裝置或者裝置的某些重要部件的壽命特徵，開發應用一些具有特殊用途的裝置，並透過資料採集以及資料分析來預測裝置狀態發展的趨勢。電氣裝置狀態檢測及故障診斷在冶金行業得到了廣泛的應用，有效地進行裝置檢測和故障診斷，可減少裝置事故率75％，降低裝置維修費用25％～50％。此外，檢測與診斷系統還可以使裝置避免事故，從而帶來可觀的經濟收益。

　　三、狀態檢測與故障診斷系統的基本環節

　　(一)訊號採集

　　裝置線上檢測系統是指在裝置使用期內連續不斷檢查和判斷裝置狀態，預測裝置狀態發展趨勢的系統。通常透過裝置執行狀態量反映裝置執行情況，首先獲取診斷物件的狀態資訊，採集電力裝置的電壓、電流、頻率、區域性放電量以及磁力線密度等訊號(包括正常訊號和異常訊號)。

　　(二)資料傳送

　　訊號處理系統通常距檢測裝置較遠，因為在傳輸過程中易受干擾、易損失及相移難以一致(受環境因素影響較大)，故需先作模數轉換、預處理和壓縮打包，再經路徑傳輸到處理控制中心。

　　(三)資料處理

　　對所採集到的資料進行處理和分析，例如讀取特徵值，作時域頻域分析、平均處理等，為診斷提供有效的資料。

　　(四)故障診斷

　　對處理後資料及歷史資料、判據、規程以及執行經驗等進行分析比較，對裝置的狀態及故障部位作出判斷，為採取進一步措施提供依據，必要時提供預警。

　　四、線上狀態檢測與故障診斷技術

　　線上狀態檢測及故障診斷系統，是指利用現代感測器技電氣裝置狀態檢測技術在冶金工業的應用分析山東陽穀景陽岡冷軋薄板有限公司 周兆科術、資訊科技、計算機技術以及各領域技術，綜合構成的輔助執行系統。電氣裝置線上狀態檢測與診斷包括以下基本過程：訊號檢測、資料採集、資料處理、診斷。檢測與診斷步驟如下：透過各種感測器(如光、電、溫度、振動、流量、化學等)檢測出裝置的狀態訊號，並使其可被傳輸，轉換，採集，處理。然後由資料採集單元採集並存儲於儲存器中。傳送載體可以是電纜或光纜，為了提高其抗干擾能力，多采用光纜或數字訊號傳輸。資料採集可以採用三種方式：採集訊號波形、採集訊號峰值或記錄峰值超過閥值的脈衝。進行資料處理時，主要為抑制干擾，保留或增強有用訊號，提煉訊號特徵。依據所得的特徵訊號，採用各種診斷方法，如模糊邏輯、人工神經網路、專家系統等得出診斷結果。電氣裝置線上檢測與診斷依靠的主要技術有感測器技術、資料處理和分析以及網路通訊技術。

　　（一）先進的'感測器技術是實現線上檢測的重要手段，裝置的故障診斷依靠感測器獲取的儘可能多的準確的狀態量資料。為滿足線上檢測的要求，感測器技術在不斷進行改進，如光感測器、氣體感測器以及溫度感測器等，他們都可以準確地測量電氣裝置的狀態量，並將它轉化成相應的數字訊號進行傳輸。為了對輸變電裝置絕緣子的鹽密進行線上檢測，相關研究人員已經提出用光感測器來對絕緣子的汙穢程度進行檢測，儘管現在並未得到大範圍推廣，但對電力系統現行的等值鹽密檢測方法卻是一種突破。

　　（二）對採集到資料進行處理和分析，是線上檢測的又一關鍵步驟。訊號的處理和分析是要從現場採集到的大量在噪聲背景下的資訊對有用的資訊量進行提取，透過對這些資訊量與注意值的分析，從而判斷裝置是否趨向故障或是已處在故障狀態，根據需要確定是否退出執行。從執行中的電氣裝置提取訊號，不可避免地會受到現場噪聲環境的影響。為了消除噪聲的影響，除了應用硬體濾波，往往還需要運用許多數字濾波技術，比如目前常用的小波變換濾波技術，它可以有效消除穩態干擾訊號，把有用訊號提取出來進行分析。隨著新技術的不斷出現，更加有效的資料處理技術必將推陳出新。在對故障的分類方面，大多數的處理思路是尋找某一個或一些特徵量來進行模式識別。

　　（三）電力裝置線上檢測技術的發展經歷了微控制器檢測到基於DSP技術的檢測，再到基於計算機技術的檢測系統階段，而基於新型匯流排技術和網路技術的綜合檢測系統也正在被越來越多的學者認可。目前線上檢測的形式多種多樣，有集中性線上檢測系統，也有分散性線上檢測裝置；線上檢測可以在裝置終端進行訊號處理後進行傳輸，也可將資料傳輸到伺服器後對其集中處理。

　　五、結語

　　冶金行業具有工藝複雜，技術要求高的特點，對電氣及自動化技術和產品的要求也頗高。電氣自動化技術的功能與效能日新月異為冶金行業新工藝的發展提供了全新的選擇，發展線上狀態檢測與故障診斷技術，不僅是狀態檢修的需要，也是工業發展的要求。