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基于OSA-CBM标准的机械故障诊断系统研究
作者：姜广伟
摘要：一、OSA-CBM标准概述OSA-CBM继承了已被全球很多国家认可的ISO-13374标准,并做出了更大的完善。该标准定义了状态检测系统的六大功能模块,并进一步规范了各个模块的输入和输出模式、接口方式和数据结构等。这六个模块分别是数据获取模块、数据处理模块、状态检测模块、状态评估模块、预测模块和生成建议模块,以上顺序是由低到高排列的。除了处理数据类型、显示结果和
关键词：标准定义 故障诊断系统 状态检测系统 功能模块 机械 数据处理模块 CBM OSA
DOI： CNKI:SUN:
年份： 2012
范文来源：学术堂
引言机械零部件的磨损是机械设备发生的故障中最常见、最主要的故障形式，是影响机械设备正常运行的主要障碍之一。据统计，磨损故障占机械设备故障的80%〔1〕，而且磨损还可诱发其它形式的故障。随着现代工业的发展，对生产的连续性和运转机械设备的可靠性要求不断提高，因而对机械设备进行磨损工况监测和故障诊断具有重要意义。 机械零部件发生磨损时，磨损颗粒便进入润滑系统并悬浮在润滑油中。这些微小的磨损颗粒携带有机械设备发生磨损故障的重要信息。为了从润滑油里的磨损颗粒中获取有关机械设备磨损故障的特征信息，常采用“油液监测技术”，其中包括磁塞法、光谱法、铁谱法、放射性示踪法、过滤法、颗粒计数法[2,3]。实践证明，在上述这些方法中，铁谱分析技术是监测磨损工况和诊断磨损故障最为有效的方法，在设备日常管理、预测性维修、可靠性分析和寿命预测方面起到了重要作用。然而，在铁谱诊断技术应用的近20年中，诊断过程中的磨粒识别和故障诊断这两个关键步骤主要凭借人的经验。由于磨损现象的复杂性、研究的对象不同以及铁谱分析者间缺乏充分交流，导致使用磨粒术语和描述磨损故障的混乱，尽管在磨粒分类与磨粒术语标准化方面还有一些基础工作要做，但经过一些研究者的努力，已有比较一致的观点。相比之下，对磨损故障分类与磨损故障描述规范化的研究则较少。在人工诊断时，重点在磨粒识别，磨损故障描述方面的混乱对故障诊断的影响并不突出。随着现场监测对智能化诊断的迫切要求以及计算机图像处理技术和智能(人工智能和神经网络)技术在铁谱诊断中的应用，对磨损故障的分类与铁谱诊断方法提出了新的要求。本文系统分板到几械设备磨损故障和铁谱诊断过程，舞在综合分析铁谱诊断方法的基础上，提出了一个智能化铁请诊断模型。1机械设备磨损故障分析机械设备磨损故障的原因机械设备磨损故障(以下简称磨损故障)是指由于相对运动的两个表面之间的摩擦磨损致使设备的功能低于规定水平的状态。概括地讲，引起磨损故障有两种情况：①由设备设计时预计之中的常规磨损引起的故障。在一般机械零件摩擦副中，正常的零件磨损过程大致分为磨合磨损、稳定磨损和剧烈磨损三个阶段川。在稳定磨损达到一定时期时，设备的磨损率随时间而迅速增大，超出设备设计时规定的磨损量水平，使工作条件急剧恶化，进而使设备出现故障甚至完全失效；②设备安装与使用过程中的异常磨损导致的故障。机械零件在安装过程中由于安装不良或(和)清洗不干净会导致设备在运转过程中的异常磨损，或者在使用过程中由于偶然的外来因素(磨料进入、载荷条件变化、a划伤：由于犁沟作用，在滑动方向上产生宽而深的划痕。b点蚀：在接触应力反复作用下使金属咬死等)和内部因素(润滑不良、摩擦发热等)影响而出现异常磨损。异常磨损弓!发的故障具有偶然性和突发性，对此类故障的诊断具有重要意义。磨损故障的分类分类的目的是为了将人们常用而又实际存在的各式各样的磨损故障按一定的标准归纳为几个基本类型。合理的分类能够使诊断工作简化，有利于故障诊断的状态识别过程的进行，提高故障诊断的有效性。由于铁谱技术在诊断磨损类故障方面具有独特的优越性，因而本文的分类主要是针对铁谱诊断方法的。根据不同的应用目的，磨损故障从以下几个方面进行分类比较合适。 按磨损机理划分不同的磨损机理产生的磨粒各异，因而可通过磨粒分析来识别引起磨损故障的磨损机理，以便为设备的设计、制造服务。与润滑油分析有关的磨损机理可分为以下几类：a粘着磨损：接触表面作相对运动时，由于固相焊涪作用使材料从一个表面转移到另一个表面而造成的一种磨损。 b 磨料磨损：由于硬颗粒或硬突起物使材料产生迁移而造成的一种磨损。 c疲劳磨损：由于循环交变应力引起疲劳而使材料脱落的一种磨损。微动磨损应归入此类。d腐蚀磨损：由于与周围介质发生化学反应而产生的一种磨损。其中包括氧化磨损、氢致磨拐、介质腐蚀磨损。 按磨损形式划分磨粒的产生与磨损表面有着密切的联系，因而可从磨损表面的破坏形式来分类。按磨损形式来分，磨损故障可分为：疲劳破坏而形成的表面凹坑。c剥落：金属表面由于变形强化而变脆，在载荷作用下产生微裂纹随后剥落。 d胶合：由粘着效应形成的表面结点具有较高的连接强度，使剪切破坏发生在表面层内一定深度，因而导致严重磨损。 e腐蚀：由于润滑油中含水和润滑油膜破裂而使金属与周围介质发生化学反应而产生的表面损伤。上述的划伤、点蚀、剥落和胶合有宏观与微观之分，对于铁谱诊断而言，主要是针对微观形式的。 按磨损类型划分对于磨损故障的描述，铁谱分析者针对铁谱分析的特点采用一套适用的分类方法，归纳起来可以说是按磨损类型来分： a正常磨损和磨合期磨损：滑动表面经常发生的正常磨损。b切削磨损：由于滑动表面的相互穿入引起的非正常磨料磨损。c滚动疲劳磨损：滚动接触表面的疲劳磨损。了滚滑复合磨损：与齿轮系相关的疲劳磨损和粘着磨损。e严重滑动磨损：滑动表面的过载和高速造成的磨损。 按磨损原因划分按磨损原因来分，磨损故障可分为由磨料进入、润滑不良、油中含水、安装不良或有裂纹、过载、高速、过热和疲劳等引起的故障。这可为设备设计、保养和维修提供有用信息。按磨损程度划分按磨损程度来分，磨损故障可分为正常磨损和严重磨损。正常磨损与严重磨损间并无明确的定量界限。根据设备的重要性和诊断的灵敏性，磨损程度可分为3级：正常、b从谱片上的磨损颗粒中提取设备磨损状态的有用信息(征兆)：磨粒识别与统计，注意、极高(报警)；也可分成4级：正常、较正常、异常、严重异常磨损。 ‘按磨损材料划分按磨损材料来分，磨损故障可分为黑色金属磨损故障、有色金属磨损故障和非金属磨损故障。按诊断对象划分有的磨损故障在实际应用中采用俗称，比如在柴油机中有“拉缸”、“拉瓦”、“烧瓦”和“抱轴”等叫法。因而磨损故障也可按诊断的特定设备来分类，并制定出相应的诊断标准。在故障诊断时，根据不同的诊断目的和任务要求，尽量采用某一分类方法并逐层推进，不要出现交叉使用的现象。2铁谱诊断过程铁谱诊断技术是一种以磨损颗粒分析为基础的诊断技术。采用该技术监测机械零部件的磨损状态，无需将正在运转的机械设备打开或关闭，就可确定其磨损状态。.由机械零部件产生的磨损颗粒作为分离相存在于润滑油中，通过铁谱仪磁场的作用将它们从润滑油中分离出来，特定的工况条件和冤同的金属零件产生的磨粒具有不同的特性。通过观察磨粒的颜色、形态、数量、尺寸及尺寸分布，可以推断机械设备的磨损程度、磨损原因和磨损部位。根据机械设备诊断学的观点[4]，故障诊断过程有3个主要步骤：信号测取(检测设备状态的特征信号)，征兆提取(从所检测的特征信号中提取征兆)和状态识别(根据这些征兆和其它诊断信息来识别设备状态)。 具体来讲，铁谱诊断过程可分为以下几个步骤：a取油样，制谱片，得到设备磨损状态的特征信纂一磨损颗粒；磨损参数测量；c根据上述征兆，识别设备的磨损状态(状态诊断)，包括识别设备的磨损状态将有无异常(故障早期诊断)与是否已有异常(故障诊断)；d根据设备的征兆与状态，进一步分析设备的磨损状态及其发展趋势(状态分析)，包括当设备有故障时，分析故障位置、类型、性质、原因与趋势等；e根据设备的状态与趋势，作出决策，干预设备及其运行过程。3磨损故障铁谱诊断方法与智能化铁谱诊断模型铁谱诊断方法自铁谱技术问世以来，其发展重点主要是在诊断过程的前两步，对磨损故障识别理论与方法的研究较少，这可从众多有关铁谱技术用于磨损工况监测与故障诊断的资料中看出。目前铁谱技术用于故障诊断所采用的方法归纳起来有3种：定性铁谱诊断法、定量铁谱诊断法(严格地说是准定量铁谱诊断法)、定性与定量相结合的铁谱诊断法。定性铁谱诊断能够在铁谱片上获取大量有关磨损状态的信息，但在很大程度上受操作者的经验和其它主观因素的影响，状态识别过程由领域专家或分析者来完成。诊断是依据谱片上磨粒的形态、数量、颜色、尺寸及尺寸分布等信息来推断机器的磨损状态。目前普遍得到应用的铁谱分析报告单就是定性铁谱诊断的总结。将模糊数学方法应用到定性铁谱诊断，可让计算机模拟专家的识别方法进行磨损状态诊断，这种方法具有一定的智能性，但这并不是铁谱诊断技术发展的关键所在。目前的定量铁谱诊断是根据铁谱片上磨粒的浓度和磨粒的尺寸分布来对设备的磨损状态作出诊断。诊断主要采用函数分析法、趋势分析法和灰色理论等方法，有些方法已能在一定程度上反映出智能性。定量铁谱诊断具有较大的客观性，但所提供的数据只反映出少量的磨损状态信息，而且不能应用在脂样分析中。定量与定性相结合铁谱诊断是目前实际应用的最多的一种方法，一般是先用定量参数进行故障可能性和趋势判断，再辅之以铁谱片上磨粒特征分析来确诊。为了提高铁谱诊断技术的准确性和智能性，必须进一步发展定量铁谱诊断方法。该方法应能综合定量分析磨粒的形态、尺寸、数量、颜色和尺寸分布等特征并应角人工智能和神经网络的方法加以诊断。随着计算机图像分析技术以波人工智能特别是神经网络技术不断发展，为实现综合定量铁谱诊断及其智能化创造了有力的条件。将智能化技术应用到铁谱诊断，其诊断过程的第三步不仅变得同前二步一样重要，而且将会成为智能诊断技术的关键，因而对磨损故障识别理论与方法的研究很有必要。由于磨损现象的复杂性和磨粒分析的困难性，铁谱诊断智能化的发展一直较缓慢。1989年美国的Carborundum公司开发出一套被称之为FAST的铁谱分析专家系统[5]，并在最近将其发展成FASTPLUS系统。据报道，利用这一专家系统可以对铁谱片进行分析并以人机对话的方式进行决策。但从原理上看，该系统主要是将谱片上的特征磨粒与存储在系统的光盘中的磨粒图谱的照片进行比较而得出结论，因而具有较大的局限性。在国内，文献[6]困将计算机图像分析技术和人工智能理论与方法引人到铁谱分析技术中，建立了基于黑板的铁谱图像解释系统的模型，并进行了部分研究，取得一些很有意义的研究成果。由于追求铁谱诊断的完全智能化使得该技术离实用还有较远的距离。磨损故障铁谱诊断水平根据铁谱诊断的目的和实际应用的需要，将磨损故障铁谱诊断水平划分成3个级别：第一级诊断水平三对设备状态进行监测、确定磨损状态是否正常；第二级诊断水平：在第一级诊断的基础上，判别引起磨损状态异常的磨损原因、类型、形式乃至趋势分析，以便采取维修措施或改进设计。不同原因导致的故障具有不同的表现形式，从而反映出不同的故障状态。通过磨粒的形态、尺寸、数量、分布等特征可对磨损原因进行识别；第三级诊断水平：用以判断发生故障的部位或部件，同时也为第二级诊断提供补充信息。不同的材料产生的磨粒经谱片加热或湿化学处理在铁谱显微镜下可以区分出来，从而将故障隔离到不同零件上。由于设备结构的复杂性、同台设备使用摩擦副材料相同性以及鉴别材料手段的局限性，使得故障隔离与定位并不能总是有效。但为了提高磨损故障诊断的有效性和全面性，此级诊断无疑是必要的。在人工诊断时，上述3级诊断常常是同步完成的，但随着现场监测对智能化诊断的需要，在人工智能或神经网络技术引入到铁谱诊断后，就需要对磨损故障诊断水平进行分级。智能化铁谱诊断模型本文从实际应用的需要出发，提出一种智能化铁谱诊断系统模型，如图1所示。其中的些主要工作已经完成。该系统包括3大模块：磨粒分析模块、磨粒识别与统计模块和机械磨损故障铁谱诊断模块：在磨粒分析模块中可以采用计算机图像分析和模拟人工分析两种方式。铁谱图像分析子系统 [7]能够提取定量的磨粒特征参数。这包括形态数字特征和光密度特征，提取的信息中的一部分输入磨粒识别与统计模块，并采用神经网络技术识别磨粒[8]，经统计后，将结果送入磨粒信息库；一部分直接送入磨粒信息库。模拟人工分析子系统，采用人一机协作的方法，人工提取定性的磨粒特征参数，应用神经网络专家系统进行磨粒识别[9]，识别结果经统计后送入磨粒信息库；定量钳普参数采用光密度计测量，测量结果直接送入磨粒信息库。根据不同的需要，磨粒信息库中的数据可按不同的方式组织，形成不同的数据文件，以备故障诊断与监测取用。机械磨损故障铁谱诊断模块根据用户需要可实现磨损状态诊断、磨损故障类型诊断和磨损原因诊断，三者的实现均采用神经网络模型[l0转自深圳培训吧]。在铁谱诊断时，除了利用磨粒信息库的数据文件作为输入向量外，还应充分利用被监测设备知识库的知识。该系统还可以直接从磨粒信息库中提取数据，采用神经网络技术进行磨损趋势预测
维修是恢复工程机械技术性能，排除故障及消除故障隐患，延长机械使用寿命的有效手段。下面是我整理了机械维修技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!
论机械设备维修技术与 方法
摘要：经济的发展离不开机械设备的强大作用，可以说机械设备是创造巨大财富的重要工具。然而机械设备的零件是有周期性的，它须要及时进行管理和维修。机械设备维修技术是管理学的一个重要组成部分，更是技术科学的一个重要分支。维修技术是否精湛直接关系到机械的使用寿命、机械施工工作的进展速度。精良的技术在提高劳动效率的同时还能增收效益，甚至关系到市场竞争势态的优劣。为了发挥机械设备在国民经济中的重要作用，必须对机械设备维修方法有个系统了解和掌握了，才能真正发挥机械设备的重要价值。
关键词： 机械设备 周期性 维修 劳动效率
前言
当下，无论是工业还是农业的发展都离不开机械设备的作用。大量机械设备的引进和使用难免造成机械使用状态不良，从而影响工程进展速度，继而制约到经济的效益的增收。目前在机械设备使用方面，大多是只重视机械的使用，忽视机械的管理，轻视机械的维修现象。“工欲善其事，必先利其器”，让机械发挥最大的梁性能工作是时下机械行业探索的最大课题。因为生产的维度将会有机械功能决定。所以提高机械维修技术，是顺应机械行业发展的需要。
1.导致机械设备进入维修状态的因素分析
.作业时间长
机械设备的使用者为了追求生产的速度，提高生产效率，达到经济效益的增加，通常情况下，机械设备的操控者在对机械工作的操控中时忽视了机械本身性能，认为机械是个无血无肉的生命体，可以昼夜兼程的工作。岂不知超负荷的作业会给机械设备造成严重疲劳，机械性能受到严重损害，零件磨损严重，机械故障增多，如果不及时管理，盲目的继续作业，则会欲速则不达，会导致伤痕累累的机械面对沉重的负荷瘫痪不语。所以，掌握机械性能，注重机械保养和管理，才能让机械发挥最大的创收经济效益作用。
.作业环境恶劣
机械作业的环境大多是露天的，无封闭状态下的长时间劳作。机械本身的颠簸运动也会因为地面的不平整给机械带来严重危害。再者，在我国机械的使用遍及各地，气候的差异，地域的不同，环境的恶劣，都会给机械带来或轻或重的磨损。譬如机械在回转和振动的频率因为天气情况受到阻碍，而强行作业会是机械无可奈何的回转，振动，期间必然受到不合时宜的振动。从机械维 修理 论上来讲，气温的过高使机械工作的油压值难以达到标准，润滑油失去粘合性，机械在工作时候液压系统由于温度过高而温度超标，使工作效率下降。反之，润滑油粘性大，只是机械无法正常发动而工作。可见，机械破坏因素除了正常工作磨损外，还有外界环境因素导致的，所以机械的使用管理也不容忽视。
.作业对象不符合机械工作规格
工业机械工作的对象大多是沙土，石头，这些带有一定硬度的建筑材料，会因为不合乎机械工作规格突然间导致机械瘫痪、破损、颓废。此外，施工现场的烟尘弥漫使机械设备严重蒙垢，会导致机械设备的寿命受损，再者，机械设备去体内承载的泥浆沙石，因为清理不净或过多的负载也会给机械维修带来可能。
2.机械设备维修现状洞析
. 机械设备基础管理不当
全新的机械设备引进和使用都没有进行基础设施备案和管理性能备案。导致机械在维修时缺乏历史材料的参考资料。如果从机械最初的购置到生产时间、工作效率进行备案，就可以在维修时候免去许多周折性质的病症估测和病位怀疑审视，可以提高维修效率，提前使机械重新运转起来。
. 机械设备维修资金不到位
机械设备使用商希望机械设备生产项目应接不暇，只考虑到自身的长远利益，所谓的重视机械设备使用是从利益角度出发而言的。一旦机械发生了性能损坏，零件更换，整体维修则不愿意投资关注，认为机械设备失去了创造价值的可能，因而不愿意在破损之身处投资维修，导致机械设备维修资金迟迟不到位。或者是应付性的少许投资，放弃最佳的维修方法，节省下“没必要的”费用资源浪费。长此以往，必然导致恶性循环，机械的反复入院手术，使商家的经济效益直接受损。终于达到庞大的机械设备因为缺乏关注呵护，而到了无人问津的而地步。
.缺乏专业的维修人才
所有机械设备在使用过程中出现需要维修时候大多是从小毛病到大弊端的演绎。从最初的不经意和不在意，发现毛病随意找个粗通机械的人简单维修以维持机械的正常运转。而当机械真正的痛苦呻吟无法工作时候，再找那些技术粗浅的维修则难以达到运转目的了。所以各种机械设备的生产和维修都需要专业人士来操作的。尤其是机械的维修等同于机械的二次生命再现，更不能忽视。所以，机械时代要求一支具有专业技术的高素质维修队伍。只有机械维修人员不出现缺位，才能保证机械工作不断档，不滞缓，不会给生产效益带来损失。
.机械设备维修技术难以同机械换代同步
机械设备的改朝换代速度之快，日新月异，所以对机械设备维修技术的要求也越来越高。定期维护、及时检测、酌情处理这些程序是现阶段机械维修的重要组成部分，这些基本维修程序完全可以由机械使用厂家本身小职工来完成，不需要精密的仪器和高标准的技术要求。如果忽略了平时的这些基本维修程序，达到大病不可不治的时候，自身的维修的技术很难达到要求。况且，机械换代速度之快，零件改造升级也是速度超乎想象。而从事机械操作的工人很难具备与时俱进的维修技术。可见，不留隐患是机械设备使用者的必备维修常识。
. 机械维修所需的基础设备品质低下
机械设备的正常运行需要精良的基础设施，譬如高性能耐温的润滑油和机械运转配套的配件等都有一定的质量要求。而目前维修厂家经常引进低性能的零件，低品质的液压油和润滑油等，用于机械的维修，严重的影响了维修后机械的正常操作运转。所以，在机械维修中应该保障维修的必备基础设施充足高质。
3. 机械维修的方法探析
机械设备高效率的应用不是一成不变的，而机械维修也不是潜意识里的简单更滑部件，检查油液的缺乏。深层次的维修方法是有体系的，他可以通过一定的技术 措施 使机械恢复健康，并且提升性能。高效的维修不会以为内机械设备新材质、新部件、新结构、新功能的改变而退化或是难以得心应手的。 . 培养专业维修人才，提高维修队伍素质
时下，机械设施装备愈加精良化，在机械设备系统中已经完全实现了机、液、电完全的统一化。传统的对机械疾病的望闻问切已经不合时宜了。只凭感官无法诊断需要维修机械的疾患所在。要想排除机械的故障，应该配以检查仪器，才可以转确定位机械的弊端，从而才能对症下药，有的放矢，因病制宜，是机械恢复性能。所以，检查仪器的使用，高科技仪器的使用，精湛技术发挥都离不开高素质维修人才。故而，机械声场制造行业在生产制造机械的同时，应该与使用厂家大城联盟和共识，培养一批针对新机械维修的专业人才。已被机械的使用。受培训的人才要掌握机械的管理维修等全方面知识。再者，高素质的维修人员为了减轻自身负荷和加强机械的耐用性应该对使用者进行维修 管理知识 普及 教育 ，确保维修的基础知识人人必备。
. 确保维修资金的有效支出
机械设备被宣告进入颓废期难以使用时，机械设备的零件必然有所更新，所以应该预算机械维修的所需要的全部资金，预支出这部分资金为机械维修解决经济底蕴问题。核算中力求按照机械原有的零件比例配比，最佳的修复技术，最低的维修资金恢复机械的最佳性能，从而增减设备的公益性和耐用性质。如果维修的过程中需要改造方法甚至功能，也要本着机械的功能性和实用价值加以改革创新维修。只有慎重的考虑和精密的维修才可以使使用者损失降到最低。
. 形成维修管理系统
机械设备的维修是管理学的分支，也是科学技术的一部分。所以，在机械维修之前就应该形成一套适合维修管路系统。全程监控机械设备的使用事宜。应该把机械设备的维修按照系别、性能、部位等分纲列目，达到维修和使用有的放矢。延长使用周期、缩短维修周期，达到责任岗位职，人机合一、机械和技术合一，在管理系统的涵盖下责任分明，以免停机造成损失。
.实施维修监控提高维修质量
为了确保维修质量，机械使用者可以对维修者基本设施的购入采用进行全程跟踪和监督，使用者有权利提出使用和源机械设备配套的高品质零部件，也有权利选择高素质人员，避免学员和技能一般维修人员对机械设备的简单表面维修，没有从根本生解决问题的维修难以称之为维修。
结语
在对机械设备维修技术和方法进行周密的分析和研究后，可以发现机械设备的使用随着生活提高和经济时代的转轨使用率会越来越高。因为机械设备的创造价值往往会超出预测，会让企业从低谷走向巅峰。所以机械时代控制经济命运的是机械的使用。那么机械维修就很难跳出市场经济效益的境界外，设备的耐用度、完好度、使用度都和经济效益有直接关系。采用先进维修技术，高科技检测仪器，以及周密的管理方法使机械设备得以维修。让机械设备在与市场经济接轨的经济浪潮中充分发挥自身潜在功能，为使用商家创收更大的经济效益，为跻身于世界经济奠定经济基础。机械维修行业在市场经济促动下将会日趋合理化、完美化、也将会成为新的市场经济派系。
参考文献：
[1]陈玉重.关于机械设备维修与检测的研究[J].科技致富向导，2012(27).
[2]潘成佳.论机械设备维修存在的问题及改进措施[J].现代企业教育，2012(21).
[3]潘成佳.浅谈机械设备维修的方法[J].科技创新与应用，2012(12).
作者简介：
陆乔存() 男 云南工业技师学院 云南省曲靖市麒麟西路392号 机械设备维修方向
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作者：姜广伟
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关键词：标准定义 故障诊断系统 状态检测系统 功能模块 机械 数据处理模块 CBM OSA
DOI： CNKI:SUN:
年份： 2012
范文来源：学术堂
转自： 摘要：数控机床是机电一体化紧密结合的典范，是一个庞大的系统，涉 及 机、电、液、气、电子、光等各项技术，在运行使用中不可避免地要产生各种故障，关键的问题是如何迅速诊断，确定故障部位，并 及 时排除解决，保证正常使用，提高生产效率。 关键词：数控机床; 故障诊断 ;检测 1数控机床的 故障诊断 技术 ①数控系统自诊断。开机自诊断数控系统在通电开机后，都要运行开机自诊断程序，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。运行自诊断运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以 及 与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。 ②在线诊断和离线诊断。在线诊断是指通过数控系统的控制程序，在系统处于正常运行状态下，实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输入输出和其他外部装置进行自检，并显示状态信息、故障信息。脱机诊断当数控系统出现故障时，需要停机进行检查，这就是脱机诊断。脱机诊断的目的是修复系统的错误和定位故障，将故障定位在最小的范围。 远程诊断实现远程诊断的数控系统，必须具备计算机网络功能。因此，远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家，数控机床出现故障后，通过机床厂家的专业人员远程诊断，快速确诊故障。 2 数控机床故障 的实用诊断方法 ①诊断常用的仪器、仪表 及 工具万用表-可测电阻、交、直流电压、电流。 相序表-可检测直流驱动装置输入电流的相序。转速表-可测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据。钳形电流表-可不断线检测电流。测振仪-是振动检测中最常用、最基本的仪器。短路追踪仪-可检测电气维修中经常碰到的短路故障现象。逻辑测试笔-可测量数字电路的脉冲、电平。IC测试仪-用于数控系统集成电路元件的检测和筛选。工具-弹头钩形扳手、拉锥度平键工具、弹性手锤、拉卸工具等。 ②诊断用技术资料主要有：数控机床电气说明书，电气控制原理图，电气连接图，参数表， PLC程序，编程手册，数控系统安装与维修手册，伺服驱动系统使用说明书等。数控机床的技术资料非常重要，必须参照机床实物认真仔细地阅读。一旦机床发生故障，在进行分析的同时查阅相关资料。 ③故障处理。故障软故障-由调整、参数设置或操作不当引起硬故障-由数控机床(控制、检测、驱动、液气、机械装置)的硬件失效引起。 故障处理对策除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源，应保持故障现场。从机床外观、CRT显示的内容、主板或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按系统复位键，观察系统的变化，报警是否消失。如消失，说明是随机性故障或是由操作错误引起的。如不能消失，把可能引起该故障的原因罗列出来，进行综合分析、判断，必要时进行一些检测或试验，达到确诊故障的目的。 ④数控系统 故障诊断 方法。直观法(望闻问切)：问-机床的故障现象、加工状况等看-CRT报警信息、报警指示灯、电容器等元件变形烟熏烧焦、保护器脱扣等听-异常声响闻-电气元件焦糊味 及 其它异味摸-发热、振动、接触不良等。参数检查法：参数通常是存放在RAM中，有时电池电压不足、系统长期不通电或外部干扰都会使参数丢失或混乱，应根据故障特征，检查和校对有关参数。隔离法：一些故障，难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成的，常采用隔离法。同类对调法用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模板，或将功能相同的模板或单元相互交换。功能程序测试法：将G、M、S、T、功能的全部指令编写一些小程序，在诊断故障时运行这些程序，即可判断功能的缺失。 ⑤ 故障诊断 应遵循的原则。第一，先外部后内部数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内部的原则，由外向内逐一进行检查排除。第二，先机械后电气首先检查机械是否正常，行程开关是否灵活，气动液压部分是否正常等，在故障检修之前，首先注意排除机械的故障。第三，先静后动维修人员本身要做到先静后动。首先询问机床操作人员故障发生的过程 及 状态，查阅机床说明书、图纸资料，进行分析后，才可动手查找和处理故障。 数控机床是现代化企业进行生产的一种重要物质基础，是完成生产过程的重要技术手段，强化管理是关键，“防”与“治”的结合是解决数控机床“使用难、维修难”的唯一途径。 参考文献： [1]丁景祥浅.谈自动控制设备系统 维修技术 [J].西部探矿工程,2003,(12). [2]张路霞,李大庆,王晓伟.基于FANUC的 数控机床故障 自诊断[J].水利电力机械,2007,(11).
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电动机故障诊断技术的应用分析论文
无论是在学习还是在工作中，大家一定都接触过论文吧，论文一般由题名、作者、摘要、关键词、正文、参考文献和附录等部分组成。相信写论文是一个让许多人都头痛的问题，下面是我收集整理的电动机故障诊断技术的应用分析论文，欢迎阅读与收藏。
摘要：
当前，大型机械设备中安装电动机是非常普遍的，是辅助机械设备生产功能的一种手段，然而电动机在长期不间断工作，在电能转化为机械能的过程中造成温度持续上升、电动机性能降低、工作效率低下、电动机出现故障的情况，因此故障诊断技术的快速发展是延长电动机使用寿命的关键。本文立足于现实角度，针对现阶段电动机容易出现故障的类型，维修管理中应用的故障诊断技术的如何应用进行分析。希望通过本次研究，来探讨故障诊断技术在电动机维修管理上的应用情况，从而对相关专业知识有更深层次的理解。
关键词：
故障诊断技术,电动机,维修管理,技术
引言：
电动机的出现可以追溯到上个世纪初，随着二次工业革命的快速发展，电动机发挥了巨大的作用。随着我国科学技术、生产技术的突飞猛进，电动机在制造业、工业、农业中发挥了巨大的作用。然而长时间通过工程机械高频率使用电动机，很容易造成电动机故障。因此，故障诊断技术也顺势而生，当前电动机的故障主要包括四种类型，然而该如何进行故障诊断，从而对症下药，是当前专家学者与技术人员共同重视的问题，也是需要持续研究的课题。
1、电动机出现的故障类型分析
转子故障
转子故障主要是因为电动机在长期运行的过程中，由于转子长期处于机械制动的高频率里，所以很容易存在转子故障。电动机转子也包括两个板块：定位轴承、非定位轴承。定位轴承主要是承担转子在高速运转过程中承担负荷力度。在电动机运行的过程中为了避免其他外部作用力造成的损害电动机的情况，还需要安装非定位轴承。
因此，定位轴承与非定位轴承都可能因为电动机遭受了各种作用力造成损害或者损毁的情况，最终导致电动机出现转子故障，这种故障出现是电动机的常见故障之一，也是电动机无法持续运转的关键因素，最终形成断条。
定子故障
定子故障的产生很大程度是因为电动机的外部绝缘体受到了损害导致的；还有一种可能是由于电动机在使用的过程中出现了匝间短路故障。一旦出现了匝间短路则匝间绝缘需要承担暂态过电压。出现这种情况很大程度上是由于电动机长期处于较差环境中，并且持进行高速作业，造成的短路故障、绝缘变形、绝缘损坏的情况下出现的定子故障。
定子故障的产生也是非常常见的，维修人员可以通过故障检修技术来探讨电动机的使用状况、预计电动机的未来使用寿命。定子故障的产生也说明电动机的各个零部件、线路的性能出现了问题。
气隙偏心故障
气隙偏心故障的产生是由于电动机在组装过程中产生零部件、线路出现偏差。出现这种故障一般情况下是由于组装问题、组装人员专业素质导致的。
出现气隙偏心故障的另一原因就是电动机长期作业，在不断震动和高频度使用的过程中造成了零部件松动、轴承故障，或者是因为定子铁芯内径的椭圆度不符合电动机的长期作业指标，从而导致的气隙偏心故障。一旦出现这种故障，很容易产生连锁效应，导致电动机无法正常运作，最终导致定子、转子之间出现了间隙。当电动机无法正常运转时，自然对工程机械的使用造成了困难。
轴承故障
轴承故障的产生原因与气隙偏心故障有相似之处，也是由于零部件长期作业的过程中出现了松动、间隙之后产生的问题。由于轴承承担着电动机运转的多方力量，所以在实际运作的过程中很容易出现温度升高的情况。当温度不断升高，则轴承的径杆因热量影响，产生胀力，从而使轴承松动。电动机的轴承受到转子重力的影响，也必然会导致轴承径杆的表面因为长时间的旋转导致了磨损的情况。再加上轴承圈和轴表面在长期的旋转中呈现机械摩擦，最终导致电动机内部出现热量，最终对轴承造成破坏，导致电动机无法正常、持续的运转。
2、电动机故障诊断技术的应用分析
神经网络诊断
神经网络诊断的方法是目前使用较多的一种诊断方法。神经网络诊断是模仿人类大脑神经元结构，将电动机内部作为大脑结构，从而建立起非线性动力学网络系统，最终由各个单元进行集成式扫描处理，高度并联。
通过互联网数学模拟的能力，进行电动机的故障诊断工作。神经网络诊断方法与传统的计算机诊断方法有所不同。只需要通过软件编制相应的程序，以软件编制任务为基础，高度实行诊断指令，感知与处理电动机内部各个零部件的参数、具体数据，并对比故障之前的.电动机各项零部件的参数，从而扫描出高故障的零部件样本。
通过这种方法，能够更强的感知到电动机内部故障，判断是定子故障还是转子故障，并判断什么区域的零部件出现了松动、磨损的情况。因此，可以看出神经网络诊断主要是将电动机内部各项参数提前掌握，最终实现运算、对比、扫描工作来确诊。
专家系统诊断
专家系统故障诊断与神经网络诊断有相似之处，前者是依靠互联网数字技术，而专家系统诊断则是依靠了人工智能技术。该技术是综合了电动机故障检修相关专家的意见，并结合智能技术检测电动机各项参数，最终进行综合判断。
在使用专家系统诊断时，工程师需要根据自身知识素养来建立诊断模型，通过模型对比，逐一排查的方式，对电动机故障确诊。这种方法是目前较为新颖的检测技术，在建立模型、与专家系统诊断结合的过程中，能够对应解决故障，针对性延长电动机使用寿命，而且综合判断的准确率很高，在快速检测中实现全面排查工作，还能够对电动机有更加系统的诊断报告，帮助相关人员了解与判断电动机状态、未来预计使用寿命。
信号处理诊断
信号处理诊断技术是针对电动机发生故障后发出信号、指令来判断故障情况。除了一些先进的电动机机器设备外，一些企业会在电动机的绝缘设备上安装诊断用信号处理装置，通过安装这种装置，能够完全对应信息处理要求。而维修人员、工程师则根据信号处理诊断技术，对电动机发出的信号时域、时频来进行分析（分析内容是信号的时域、频域、频率分量的变化、信号非平稳时的时变函数判断），从而对相关设备发出的故障进行计算、参数对比，信号处理方式。
混合诊断方法
混合诊断方法也是常见的故障诊断技术，是结合以往的应急型故障诊断方法（该方法需要综合素质较高的工程师、检修工人来进行，结合仪器检测来综合判断电动机故障原因，但由于是肉眼检测和主观判断检测，所以准确率不高）的基础上，结合电动机维修管理工作，实施定期维护、管理工作，来进一步获取电动机内部定子、转子、各项零部件的数据参数，从而避免一旦出现故障会出现明显的数据误差，不利于判断重点损坏区域。当前，这种故障诊断技术随着互联网技术、数字技术的推进，也逐渐走向智能化，方便检修人员实时进行参数对比，方便预判电动机的状态，制定故障维修方案。
3、结束语
本文主要分析的是故障诊断技术在电动机维修管理中的应用，针对目前电动机故障类型进行系统分析与探讨，并针对故障诊断技术的分别具体应用进行详细的探讨，希望通过本文的分析，能够对相关专业知识有更深层次的了解。电动机是工程机械运行的重要组成部分，因此了解故障诊断技术的基础上，能够对相关专业研究有一定的引导作用。
参考文献
[1]刘迎春.故障诊断技术在煤矿机电设备维修中的运用探讨[J].现代工业经济和信息化，2019,9(02):111-113.
[2]王镇林.“电动机故障诊断”实训教学中任务驱动教学法的“微课”应用[J].科技创新导报，2018,15(31):144,146.
[3]孙慧影，林中鹏，刘银丽，李萌.基于随机游走蜂群算法优化的RBF神经网络电动机故障诊断研究[J].水电能源科学，2017,35(08):165-168.
故障诊断技术在设备维修的应用论文
摘要 ：根据矿山机电设备的特点及使用情况，对现代故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用做了进一步的探讨，尤其是对其中的智能故障诊断技术进行了重点研究，希望借此可以为矿山机电设备的维修提供参考。
关键词 ：故障诊断；机电维修；智能诊断
在现代矿山生产过程中，高技术含量的机电设备在煤矿生产一线获得了广泛的应用，但是因为受到工作环境等方面因素的影响，机电设备在运行过程中会出现故障，给煤矿安全、稳定生产带来了隐患。利用故障诊断技术能够深入地了解机电设备运行过程的典型状态，还能够检测出设备运行过程中存在的潜在隐患，及时发现设备存在的主要问题，为故障预测和处理提供可靠依据。因此，找到矿山机电设备故障产生的主要原因，并利用故障诊断技术对原因进行及时准确的诊断分析，对保证机电设备的正常稳定运行以及矿山的生产安全都是非常重要的。
一、矿山机电设备产生故障的原因
（一）机械零部件配合关系变化。导致矿山机电设备出现故障的原因主要是设备的机械零部件关系变化或者零部件自身损伤而造成的。其中，零部件损伤有设备运行过程中相关零件之间的相互影响的因素，这种影响使零部件自身在形态、尺寸、功能等方面发生了变化，不能够充分发挥其应有的性能。
（二）设备长期超负荷运行。在实际的使用过程中，若一台设备的实际运行情况超出了其极限应用范围，则该设备会在很大程度上因为超负荷而出现故障。
（三）设备自身性能损耗。机电设备在运行过程中会因为内部和外部因素的影响而使其运行能力持续消耗，包括设备机械零部件的磨损、电子设备的老化等，这些因素使得设备的综合能力开始下降，最终出现各种类型的生产故障。
二、矿山机电设备的故障诊断
（一）设备故障诊断的方法。在通常情况下，设备故障诊断属于一种防护措施，是在不影响基本生产流程的情况下判断该设备各个部分的参数是否处于最佳的应用状态中。在诊断中，通过使用精密设备获得被检测机电设备的运行数据，确定其是否适合运行，是否发挥其正常的功能，是否存在出现损坏的因素等。若发现异常，则分析导致该异常的主要原因、损坏程度有多大、是否能够继续使用，并根据其实际受损程度判断其继续使用的时间。
（二）设备故障诊断的原理。所谓设备故障主要是指设备因为零部件受损或者在使用过程中因为不同因素的影响。这时，一旦出现故障，这些参数的变化将直接作用于设备的零部件，使得其发生物理变化，导致零部件的性能也随之出现变化，这种变化就是所谓的特征因子。这些特征因子可以精确的反映机械系统的实际故障状态，因此也被称作为故障敏感因子，只有这些故障敏感因子处于正常的阈值范围内时，设备才不会出现故障。故障诊断技术就是监测这些敏感因子，一旦矿山设备的故障敏感因子超出了阈值范围，就要发出告警。
三、故障诊断技术在矿山机电设备维修中的具体应用
（一）故障历史记录诊断方法的应用。当机电设备出现故障时，应该及时的分析导致该设备出现故障的相关原因，分析哪些是造成故障的主要因素。这是基于矿山机电设备组成原理而采取的一种典型故障诊断方法。当设备出现故障时，必须分析造成故障的因素，检查设备运行过程，获得最终的分析结果，并将这些结果进行归纳总结，形成一个该类型设备的故障诊断手册。在设备的后续运行过程中，当设备再次出现故障使，就可以根据典型的故障类型判断导致故障的原因，对故障进行针对性的处理、维修。
（二）温度、压力监测诊断方法的`应用。矿山机电设备中大量使用摩擦副、轴承和齿轮传动箱等机械设备，在这些部位设置温度、压力传感器可以实现对这些关键零部件运行状态的在线监测。通过连续对这些部位进行监测、记录相关数据的历史变化情况，可以快速、直观、准确的反应出机电设备的实际运行状态，还能够预测其运行状态变化趋势，从而为设备的维修提供可靠依据。温度、压力是矿山机电设备需要检测的典型参数，能够正确、精确的反映设备的真实工作状态。
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（三）智能诊断方法的应用。智能诊断方法就是通过系统控制的方式，模拟人脑特征，能够快速的获得机电设备的故障信息，并及时的进行传递、处理、再生及应用，通过与系统配合还能够实现设备运行状态的实时监测和预测，为机电设备及系统的运行、维修提供可靠的数据参考。智能诊断方法包括模糊诊断法、灰色系统诊断法、专家系统、神经网络诊断方法等。当前，智能故障诊断领域中最为活跃的方法是专家系统和神经网络方法，这两种方法在矿山机电设备故障诊断中具有较大的应用潜力。这主要是因为矿山机电设备的故障一般具有较强的复杂性和隐蔽性，使用传统的故障诊断方法难以精确、快速的对故障进行定位和分析，而通过应用专家系统或者神经网络，能够模拟人脑思维方式，根据反馈的故障信息快速的进行分析和求解，获得可靠的分析结果。
参考文献：
[1]张瑞景.运用故障诊断技术进行矿山机电设备维修[J].房地产导刊,2014(18).
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我给你拟定的题目是《轨距对机车车辆稳定性影响的研究》下面是文章的大体框架，你可以看一下。基于惯性力与轮对蛇行频率及波长间的关系,研究轨距对机车车辆稳定性的影响,并通过对各种轨距下单轮对走行部和转向架式走行部的特征值计算,验证分析结果.结果表明:对于单轮埘走行部,轨距越宽,车辆稳定性临界速度越高,对于转向架式走行部,轨距越宽,机车车辆稳定性临界速度越低;采用弹性定位后,可以提高单轮对走行部的稳定性临界速度;转向架采用弹性定位之后,优化的悬挂设计可以使机车车辆达到很高的稳定性临界速度;对于转向架式走行部,速度对稳定性的影响程度与轴距的影响程度相当,在其他条件不变的情况下,轴距增大20%,相当于其稳定性临界速度可提高20%;车轮踏而等效锥度和名义滚动圆半径对单轮对或转向架式走行部稳定性临界速度的影响与轨距的影响程度相同,锥度加大或轮径减小,均会降低机车车辆的稳定性。如果你觉得可以。望采纳。机 联车 系车 我辆论文哪里找！
电力机车在我国的国民经济和社会发展中起着大动脉的作用，同时对国家经济持续增长和社会安全所起的作用也是其他运输方式所无法替代的。下面是我整理的电力机车新技术论文2500字，希望你能从中得到感悟!
电力机车新型智能真空主断路器的研制
[摘要]针对现有电力机车主断路器的不足，研制一种新型电力机车真空主断路器，以“1+1”方式安装，在某主断路器发生故障时，司机可通过开关切换到另一台主断路器，保证机车不因为主断路器故障而发生机破。
[关键词]“1+1” 电力机车 智能 真空主断路器
主断路器是用来接通和分断电力机车的高压电路，是机车的电源总开关，同时，当机车发生故障时它又可迅速切断机车总电源以保护其他设备，是机车最主要的保护装置，所以主断路器具有控制和保护的双重功能，其可靠性直接影响机车的安全运行。
目前，电力机车安装的主断路器分空气断路器和真空断路器。由于空气断路器结构复杂、故障率高而不被新型机车采用，但普通真空断路器也存在绝缘强度薄弱等不足，
因此我们于2008年9月立项研制一种电力机车新型真空主断路器，以“1+1”安装方式，即两台主断路器安装在同一底座上，控制装置也相互独立。实现一台机车上有两台主断路器交替工作，避免因单台主断路器发生故障而引起的机破，保证机车安全运行。
1设计思路
两台主断路器、两套装置
目前，电力机车上主断路器只有一台，无论是空气断路器还是真空断路器，在运行中一旦主断路器发生故障，则机车只能停止运行等待救援。因此我们设计增加一台主断路器，当一台主断路器发生故障时可以有另一台替代使用，确保机车正常运行。同时为了不过多地改变机车原有的构造和尺寸，我们设计将两台主断路器放置在同一台底座固定板上，以便于安装。
采用真空灭弧
为提高主断路器的使用寿命和减小主断路器的体积，我们取消原空气断路器的隔离开关，并把灭弧室改用真空灭弧室。真空灭弧的电性能和机械性能高，绝缘强度比大气的绝缘强度要高得多，同时由于采用真空灭弧，所需的间隙很小，可以实现提高使用寿命和减小体积的设想。
采用永磁机构
为保证主断路器分合闸动作的可靠性，我们将传统的
电空机械装置改成永磁机构，使整个操动机构结构简单可靠、工作寿命长、操作功率小、作用特性与断路器的反力特性很好匹配，且能做到合闸速度较小而分闸速度较高的理想结构。
2结构和原理
“1+1”电力机车智能真空断路器以底座为界，分为高压和低压两部分。高压部分位于机车顶部，由引出线和断路器主体组成。低压部分由永磁机构和智能控制装置组成。永磁机构的运动部件只有一个，具有合闸、分闸两种状态。永磁机构的拉杆带动真空灭弧室作直线运动。
图3新型智能真空主断路器结构示意图
灭弧室单元由长寿命真空灭弧室和复合绝缘材料组成，通过固体绝缘密封技术和连接件组成一体，永磁机构通过连接螺杆直接安装在开关体上，通过控制得电动作，控制连接螺杆上推和下拉。合闸时，连接螺杆上推，压动开关体内绝缘拉杆，带动触头弹簧和传动件，使真空灭弧室动触头闭合，并以恒定压力压紧，使动静触头紧密接触;分闸时，连接螺杆下拉，同样通过开关体内绝缘拉杆和传动件拉开灭弧室动触头，使开关打开。在开关动作的同时，安装在永磁机构上的联锁拨杆同时上下移动，带动直线凸轮，使联锁开关打开或闭合。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ―磁力线分布图;
①―静铁芯;②―动铁芯;③―合闸线圈;④―永久磁铁;⑤―分闸线圈;⑥―导向轴。
永磁机构处于合闸位置，永久磁铁产生的磁力线如图中Ⅰ。这时，下部磁路磁阻远大于上部磁路，动铁芯②保持在合闸位置。分闸时，分闸线圈⑤通电，分闸线圈中的电流产生磁场，其磁力线方向如图中磁力线Ⅱ。分闸线圈在上部工作气隙产生的磁场方向与永久磁铁所产生的磁场方向相反。当分闸线圈中的电流达到某一值时，机构上端的磁力线被抵消殆尽，动铁芯开始在触头簧(或分闸簧)及少量电磁力的作用下向下运动。随着底部气隙的减小，气隙磁阻也逐渐减小，当下部气隙的磁感应强度远远大于上部气隙的磁感应强度时，动铁芯向下将呈加速运动。当动铁芯运动至行程一半后，线圈电流和永久磁铁产生的合成磁场，其方向是向下的，于是，又进一步加速了动铁芯的运动，直到断路器分闸到位。断路器分闸到位后，连锁装置将信号返回控制器，自动切断分闸线圈⑤中的电流，动铁芯保持在分闸位置上。
3各部件的设计
灭弧室的设计
普通真空灭弧室还不能直接应用到电力机车上。因为普通灭弧室的寿命为1万次，而电力机车上断路器分合动作频繁，1万次的寿命使用期限也就一年左右，所以我们采用双断口串联，可提高分断高电压的能力;触头间距为小开距，可极大地提高灭弧室的寿命。为了保证断口同步断开，设计采用特殊的传动机构，使不同步度小于1ms，小于2ms的安全值。另外，我们还采用特殊结构的波纹管，以配合小开距，使灭弧室的寿命>30万次。大量的动态分析试验证明，本文所述的真空断路器的机械寿命达到20万次以上。
我们设计分断最大短路电流为10kA，但灭弧能力为20kA，实际裕度为l倍之多。灭弧室中，动静触头材料选择铬铜合金，截断电流为5A以下，可有效防止操作过电压的发生。
操作机构及传动的设计
在各种条件下都应可靠地分、合闸，是主断路器对操动机构的基本要求之一。目前广泛使用的操动机构有电磁、弹簧、气动、液压电动，但其机械故障率占主断路器总故障的70%左右。为此，我们采用无磨耗件精密型永磁机构，不但保证了主断路器长期动作的可靠性，而且满足主断路器分、合闸及灭弧特性要求。灭弧室需要的闭合力为1000～1200kN，永磁机构闭合力设计为3300kN，足以确保机构的正常动作，传动中的触头弹簧寿命>500万次，机构动作安全可靠。
我们采用钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁体，因为它有高的剩余磁感应强度，Br可以达到(退磁曲线上磁场强度H为零时，相应的磁感应强度，也成为剩磁)以及高的矫顽力，使永磁体很不容易退磁。永磁机构的压力和触头压力相比，留了100%的裕量，以保证足够的安全性。
永磁机构通过电磁机构和永磁铁的特殊结合实现传统机构的功能，电磁线圈和磁路为静止机构，只要设计合理，没有外力破坏，一般它不会损坏。大量试验证明，只要选材合理，精心设计，永磁机构本身机械寿命可以达到100万次以上。
永久磁铁与分、合闸线圈相配合，较好地解决了合闸时需要大功率能量的问题，因为永久磁铁可以提供磁场能量，作为合闸之用。永磁机构工作时，只需瞬时供电，一般小于60ms，在分、合闸状态时，线圈没有电流通过，保持力由永磁铁提供，不再消耗能量。这就使我们可以减小合闸线圈的尺寸和工作电流。因此，永磁操动机构可以做到真正意义上的免维修、少维护、长寿命。
绝缘设计
高压开关的绝缘设计至关重要。由于车顶空间的限制，绝缘距离不能很大。电瓷绝缘材料绝缘优良、价格便宜，但联接须采用金属连接件，体大物重，不耐碰撞，内外温差大时容易开裂。根据电力机车上的使用环境条件，我们选用粘接力强，机械强度高，有较高的耐寒、耐热、耐化学稳定性的APG工艺复合绝缘材料，双断口上进上出，在空气湿度100%饱和情况下，空气间绝缘距离>400mm，电压等级，外爬距、内爬距，对地耐压80kV/lmin，断口间耐压85kV/lmin。APG工艺复合绝缘材料与水不亲和，可防止因雨水绝缘放电，从而有效地防止瓷瓶放电事故的发生。
智能控制器及联锁设计
永磁操动机构必须在控制器的驱动下才能实现开关的分合操作，因此，控制器的性能优劣对断路器的性能有很大的影响，要保证断路器的可靠工作，就必须要有一个可靠的控制器。
系统组成的原理
智能控制器主要由5部分组成：电源模块、输入模块、输出模块、CPLD智能控制模块、驱动模块。我们采用复杂可编程逻辑器件CPLD作为智能控制部件，借助于计算机，在EDA工具软件quartus II平台上，以硬件描述语言VHDL为系统逻辑描述手段，自动完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合、以及逻辑优化和仿真测试，直至实现规定的电子线路系统功能。这种纯硬件的实现方式在工作可靠性方面有很大的优势，这是因为硬件电路不管受到什么干扰，其电路结构不会发生变化。采用EDA技术的全硬件实现方式，由于非法状态的可预测性以及进入非法状态的可判断性，从而确保了从非法状态恢复到正常状态的各种措施的可行性。
可靠性设计
电磁兼容性设计
永磁操动机构在运行中由于开关大电流而产生很大的电磁干扰，永久磁铁和线圈均会产生很大的磁场干扰，另外，开通和关断过程中，电容充放电亦会产生幅值很大的脉冲电压和脉冲电流，会通过电源通道耦合到控制器自身，所以抗干扰问题对于控制器来说非常重要。我们在设计中采取的措施主要有：①电源输入加有性能优良的电源滤波器，可以防止通过电源线的传导干扰;②专用芯片通过光电电路完全与外部I/O部分隔离，以保证专用芯片安全运行;③模拟电路滤波和专用芯片数字滤波同时使用，确保不会发生误动的情况;④电路板精心设计，精心布线，避免线路之间的串扰。
电力电子电路的可靠性设计
电力电子电路是控制器的另一个关键部件，它的负载是一个大的电感，在开通和关断过程中会产生很大的动态dv/dt，加之工作电流很大，使器件有可能同时受到大电流、高电压和寄生电容中的位移电流的作用，所以确保这部分电路稳定可靠的工作亦很关键。
①在设计中使用抗冲击能力强、dv/dt性能好的IR公司生产的IGBT和IGBT控制芯片;
②精心设计电路参数,反复测试，保证输出波形好;
③精心设计和调试吸收电路，保证驱动电路稳定工作;
④过流保护电路，确保电力电子电路的安全运行;
⑤为防止长时间通电，采用的控制算法是：正常时采用最短时间与开关位置信号控制，在位置信号失效时采用最长时间控制。
智能自诊断、自检测设计
控制器采用全硬件状态机作为整个系统的工作调度，这就使其可以充分发挥全硬件电路容错技术的优势，在运行中可以对各种状态进行跟踪，可以监视各种非法状态，由非法状态转入正常状态只需要几个微秒，因而不会因进入非法状态而对系统造成影响，确保在运行中不会出现死机现象，即确保控制器永远保持在运行状态。
零位断合
利用电子操控计算机的多余功能和精密性永磁结构优势，设计零电流打开和零电压闭合的智能控制技术，即适时采样，计算发令，自适应修正等，使断合点在零位正负2ms以内。经模拟试验表明，该项技术达到了预期效果，较好地抑制了过电压的产生。
传动关节点的固体润滑技术
为了使断路器实现其真正意义上的少维护、不检修，甚至不维护，断路器的几个转动关节，采用了二硫化铝加石墨的固体润滑技术，寿命试验的结果基本达到了预期的目标。
4主要技术指标
工作电压：AC25kV;最大工作电压：AC30kV;
工作电流：ACl000A;最大工作电流：AC1250A;
工作频率：50Hz;
额定短路开断电流：ACl0kA;
额定峰恒耐受电流：;
最大开断电流：AC20kA;
控制器工作电压：DC110V;
开关动作反应时间：≤20ms;
开关动作时间：≤50ms;
开关动作控制器永磁机构通电时间：≤25ms。
5执行标准
TB/(机车车辆电气设备、第四部分，电工器件交流断路器规则)
TB/T2055-1999(机车真空断路器技术条件)
TB/T3021-2001(铁道机车车辆电子装置)
GB/(电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验)
6主要技术特点
①采用先进的复合绝缘材料，具有抗老化、防紫外线、高强度及优良的电气绝缘性能;
②断路器主体采用先进的APGP注射成型工艺加工技术;
③专门研制的长寿命的真空灭弧室;
④国家专利技术的永磁操动机构;
⑤开关内部结构简洁、稳定性好;
⑥可靠性高;
⑦与机车原有主断路器有互换性。
7结束语
“1+1”电力机车智能真空主断路器于2009年5月19日在福州机务段的SS3B4045机车上安装试用，运用至今仅出现过一次真空断路器控制预备中间继电器联锁线断，导致继电器不得电，机车无压无流。但正因为这种断路器有两台断路器，运行中司机通过切换，启用另一台断路器，照常运行，回段处理，不造成机破。这也正体现了这种断路器的优越性。
浅析电力机车空转原因及处理
[摘 要]本文通过对电力机车空转故障分类、故障原因、故障判断检测以及故障处理方法进行分析，为保证机车运行安全，确保铁路提速和重载牵引能够顺利进行提供一定的理论依据。
[关键词]电力机车 空转故障 处理方法
中图分类号：U269 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2016)07-0330-01
铁路在我国的国民经济和社会发展中起着大动脉的作用，同时对国家经济持续增长和社会安全所起的作用也是其他运输方式所无法替代的。随着机车运行速度的提高和牵引定数的增加，机车出现空转故障的几率越来越大，对机车安全运行的影响也越来越明显，因此，完善机车控制系统和提高乘务员操作水平，防止机车空转故障的发生，是保证机车运行安全，确保铁路提速和重载牵引能够顺利进行的关键所在。
1.电力机车空转现象及防空转系统
空转故障分类
轮对产生的轮周牵引力大于轮轨间的黏着力时车轮就会发生空转。根据机车实际运用中空转故障发生的情况，机车空转故障分两类：一是非正常空转，即大空转或真空转，恶化后会导致轮轨擦伤：二是正常空转，即假空转，及时采取人工补砂的措施会有明显的效果。
防空转系统
电力机车电子柜或微机柜均设置了微机防空转系统，该系统是以提高黏着利用率及防止大空转为主，允许一定程度的微小空转。当轮对空转趋势达到一定程度，就将相应的电机电流高速大幅度削减，可使空转很快得到抑制，然后再以一定规律恢复牵引电流。
2.电力机车空转故障的原因分析
正常空转的原因
(1)机车转向架到司机室端子排的光电传感器接线断路或绝缘破损，引起速度信号异常，导致假空转。
(2)光电传感器故障引起假空转。电力机车上目前使用的光电传感器大部分是TQG15B型传感器，当传感器芯片烧损或绝缘破损、传感器引出线绝缘破损，线路断路、短路或接触不良等，瞬间无速度信号输出或速度信号受干扰，都会引起假空转。
(3)光电传感器接线盒进水，引起线路接地或短路将导致假空转。
(4)电子插件故障。防空转系统电子元件超出使用寿命期限，造成插件程序故障。
非正常空转的原因
(1)电力机车轮缘喷油装置喷油量太大、线路道岔油润过多等也会引起机车真空转，伴随空转灯亮、撒砂、减载等。这种情况下，机车检修部门应适当调节轮缘喷脂装置的喷油量或改为干式轮缘润滑装置，防止真空转。
(2)司机操作不当。电力机车在运行中，司机操作不当，手柄指令过高，容易发生真空转。因此，机车在雨天或坡道上起车或行驶时，指令不应一次给得太高，当速度起来后再继续追加电流。当发生真空转或滑行时，司机应适当降低手柄级位，待速度起来后再追加电流，抑制真空转发生。
3.电力机车空转故障判断及检测方法
一般故障的显示
机车在运行中遇到启车加速、持续大坡道大电流运行、过岔区、曲线运行、轨面有油、冰、雨、雪天气经常会发生空转、滑行或电流电压波动等现象，机车乘务员可采取人工补砂的措施。发生大空转时，空转灯亮、自动撒砂、电流电压波动频繁，而且电流电压波动弧度大。发生小空转时有时空转灯不亮、不下砂，只是电流电压在小范围内波动。这种情况下，机车乘务员只需切除电子柜上方或微机防空转上的“空转保护”开关即可或将电子柜倒B组维持运行即可让防空转系统正常保护动作。
机车进行库内检测
机车在运行中发生空转故障回段报修时，可利用光电传感器动态检测仪。光电传感器动态检测仪简单来说是一个在机车静止的状态下，能给光电传感器提供均匀的速度信号，并且能实时观察速度及频率大小、变化情况，速度信号输出波形的检测设备。利用该设备，可以在库内对机车光电传感器及相关线路进行检测，可以较准确地判断出造成空转故障的故障点，并在库内做相应的处理，大大提高了处理空转故障的效率，同时减少了机车试运行，减少了检修或技术人员跟车处理的次数，节约了人力资源，提高了机车的运用效率。在库内进行检测无结果的就要跟车用便携式示波器进行动态检测。
跟车进行动态检测
由于机车在运行中产生剧烈振动，使空转保护系统某些线路瞬间接触不良，引起速度信号丢失，从而造成空转，这种情况是极少数的。这类故障在库内机车静止的情况下是很难检测到故障点，因此，必须派人跟车使用携式示波器进行动态检测，另外也可用示波器检测。
4. 空转故障的处理方法
运行中对空转故障的处理
(1)如果是正常空转，乘务员只需及时采取人工补砂的措施就会有明显的效果。
(2)机车电流、速度大于某值，空转、撒砂不止，电流卸载不能恢复，可能是某一速度传感器发生故障，乘务员可根据防空转系统自动查找出故障传感器，自动切除该位置速度传感器，并在插件面板上显示，然后可正常操作机车运行，回段后向检修人员报修。
(3)微机防空转插件板故障可能使电机电流达到某一值而卸载，机车并没有发生空转就发出减载指令，牵引时无恒速控制。此类故障乘务员可通过将防空转故障开关转到故障位运行来判断，如果正常，就可判断为防空转系统故障，回段后报修。
回段对空转故障的处理
(1)机车回段后，检修人员对报空转故障的机车要详细了解运行中的情况，例如空转发生区段的自然状况，乘务员是否采取自诊断功能，是否切除防空转功能等。
(2) 光电传感器信号线故障的检测及处理
若在司机室端子上检测到某轴位传感器信号不良，而光电传感器下车检测又正常的情况下，可以判定为该位传感器的信号线故障。表现在线路断路、短路、接地。可以通过数字万用表进行检测线路的通断，用250V兆欧表检测其线路绝缘状态。确定线路不良时，必须进行换线才能彻底处理。换线时应注意不要损伤插头及线，接线时应按照接线表对应接线，防止接错线。
(3)光电传感器故障的检测及处理
电力机车光电传感器可以通过车下检测设备进行检测，确定传感器故障后，则可更换光电传感器。光电传感器在安装上车时，传感器与轴箱之间要加防水胶垫，同时传感器引出线应斜向下，防止进水，同时要避免引出线过度弯曲。光电传感器接线插头与接线盒插接应牢固，用绝缘粘胶带包扎好，防止进水。
总而言之，能够根据电力机车空转的具体情况，对机车产生空转故障的原因进行正确综合的分析，并提出故障处理方法，可减少因空转引起的机车故障及行车事故发生率，提高机车的运用效率，确保机车运行的安全性。
参考文献：
[1] 王迁.浅谈电力机车的空转故障[J].机车电传动，2009(6)：60-61.
电力机车主断路器常见故障现象.原因分析及改进建议：电力机车主断路器常见故障现象
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