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1、1/20 一.绪论 现在城市轨道交通车辆是机械、液压、电气与控制的集合体。设备故障诊断学,是通过对设备的观察,探测,分析和推理来确定设备是否正常,找出异常部位和故障原因,并能预报故障发展趋势的一门综合科学.故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息，通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况，来定量识别机械设备与其零件、部件的实时技术状态，并预知有关异常、故障和预测其未来技术状态，从而来确定必要对策技术。机械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力、故障和劣化、强度和性能等技术状态指标。二次效应含：振动、声音、温度以与磨损
2、、碎屑等。不同种类的设备应用不同种类的故障诊断技术；不同的诊断技术涉与不同的仪器、工作原理和适用范围。设备状态监测与故障诊断不同,一般以故障诊断或质量诊断控制为目标.故障指一台装置在它应达到的功能上丧失了能力.失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能.故障多对设备而言,失效多对零件而言.设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理,诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容.故障术语：1.共同故障 2.相关故障 3.故障机理 4.失效模式 故障分类:1 渐发性故障和突发性故障 2 功能故障和参数故障 3 功能故障和潜在故障 4 允许故障和不允许故障 5 永久性故障和间歇性故障 6 单故障和多故
3、障7 危险性故障和安全性故障 故障诊断术语:1 失效分析 2 故障诊断 3 故障诊断原理.按照故障诊断的不同类型有如下术语:1 性能诊断:对新装的设备与系统进行诊断检查，并根据诊断结果加以调整；2 运行诊断：对正常进行服役的设备会系统进行运行状态诊断，监测2/20 故障的发生、发展；3 定期诊断：对服役的设备隔一定时间进行一次检查和诊断；4 在线监控：采用仪表和计算机信息处理系统对运行中的设备运行状态连续监视、控制；5 直接诊断：直接根据设备零部件、部件，判断和确定设备故障状态；6 间接诊断：通过二次诊断信息间接判断设备故障状态；7 常规诊断：设备正常服役下的诊断；8 特殊诊断：创造特殊的服役
4、条件采集信息以便正确地诊断故障；9 简易诊断：通过人的五感或利用简单检测工具迅速地、粗略地判断设备故障；10 精密诊断：通过精密检测手段采集信息，由专家分析判断故障部位、原因与预防对策。故障模式是从不同表现形态来描述故障,是故障现象的一种表征,相当于医疗上疾病的症状.故障机理是诱发零件,部件,设备系统发生故障的物理化学过程,电子与机械过程.（目标状态、内因）+（外因、诱因）=（故障模式）总的来说,故障模式反映着故障机理的差别,相同的故障模式,故障机理不一定相同,反之,故障机理相同,也可能具有不同故障模式.产生故障的基本原因:1 设计不合理 2 制造,安装,使用中的缺陷 3 原材料缺陷 4 使用
5、不当 5自然耗损 故障诊断方法分为基于解析模型、基于信号处理和基于知识的方法 有些故障是由单一原因造成的；有些则是多种因素综合引起的；有的是一种原因起主导作用而其他因素起媒介作用；有的是连锁诱发的因素引起。由故障起因推算其后果的而数学与逻辑过程为“正向”运算，而由故障后果寻求起因的过程则是“反向”运算。由于故障的复杂性特征，某一故障可能对应多个故障特征；反之，某一特征又可能对应多种故障；而且其成因与结果又常常是多层次的，于是会形成因果相连的链状或网状结构。二,故障诊断原理与技术 概述:当可以建立较准确的监测设备对象的数学模型时,首选基于解析模型的方法.当可以得理来确定设备是否正常找出异常部位和
6、故障原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二次效应含振动声音温度以与磨损碎屑等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多对设备而言失效多对零件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共3/20 到被控对象的输入,
7、输出信号,但很难建立被控对象的解析数学模型时,可以采用基于信号处理的方法,当很难建立被控对象的定量数学模型时,可采用基于知识的方法.*解析模型:作为最早发展的故障诊断方法,基于数理统计研究本质,针对系统样本的一种数学处理的故障诊断方法,缺点是由于样本的质量和容量,模型本身局限,噪声的存在以与系统日益复杂,使得其准确性较差.可分为 1 状态估计诊断法 2 参数估计诊断法 3 一致性检验诊断法 信号处理方法:主要用于故障检测中,基于监测所得数据进行处理,方法简单,一般与其他方法结合效果较好,可分为 1 频域分析法 2 小波分析法.基于知识的智能故障诊断方法:1 专家系统故障诊断方法:本质是通过获取
8、多位该领域专家的经验而建立数据库,采用一定的搜索策略并通过推理手段解决故障诊断问题.缺点在于知识库受专家知识的局限性和主观性限制;在推理方法中权值的赋值主观性很强.2 神经网络故障诊断方法:目前研究的重点是集中在网络的算法收敛性和泛化能力的进一步提高上.3 模糊故障诊断方法:基本思路是利用对故障测得的相关信号的分析获得故障征兆,基于模糊数学的原理,研究故障信号和征兆之间的模糊关系来分析该系统的故障状态.优点是克服了过程本身的不确定性、不精确性与噪声带来的困难；缺点是系统复杂 4 遗传算法故障诊断方法:目前遗传主要和其他的诊断方法结合使用,起到优化系统的作用,单独使用比较少.5 粗糙集故障诊断方
9、法:是在分类能力不变的前提下,通过知识简约,导出问题的决策或分类规则.6 人工免疫算法故障诊断方法:是研究借鉴,利用生物免疫系统而发展的在线监测和自适应故障诊断的系统,作为一种并行和分布自适应动态平衡系统,它用时间记忆和联想恢复去解决识别和分类任务.理来确定设备是否正常找出异常部位和故障原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二次效应含振动声音温度以与磨损碎屑
10、等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多对设备而言失效多对零件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共4/20 7 故障树诊断方法:用相应的符号代表这些事件,再用适当的逻辑门把顶事件,中间事件和基本事件连接成树形图.8 支持向量机故障诊断方法:支持向量机最为针对二类模型识别问题而提出的新兴的诊断算法,是依据结构风险最小原理,利用最优分类面,将训练样本正确分类的方法.由于支持向量机在分类问题上只考虑了二值分类的简单情况,因而在解决故障诊断等多值
11、分类问题时需要建立多个支持向量机.故障诊断原理:故障机理是引起产品故障的物理,化学变化等的内在原因,规律与其原理.故障机理分析工作是能否正确地对预定对象实施检测与诊断的基础。在工况监测与故障诊断工作中应避免下列几种倾向:不做故障机理分析,先入为主地主观确定状态特征;做信息辨识和融合时不考虑信号特征.否则,故障机理分析不透,使得误判率高.故障机理分析方法：发现故障机理需要两个阶段:1 掌握对象的结构和工作原理,了解故障状态,分析故障过程,确定故障原因.2 进入故障机理的深层认识过程.*故障机理分析后的工作：1.分析并确定符合故障的种类 2.依据划分的故障隔离诊断范围或子系统或独立单元 3.设置故
12、障检测系统 4.选择故障监测手段和方法 5.确定故障阈值 6.选择故障数据存储方式 7.建立维修保障制度 状态识别由两个阶段组成:状态监测和状态分析.状态监测和故障诊断的作用:1 准确说明运行列车当前处于正常状态还是异常状态2 若有故障,则说明故障的部位和原因 3 根据故障信息或根据信息处理结果,预测故障的可能发展 4 提出控制故障的措施,防止和消除故障 5 提出车辆维修的合理方法和措施 6 对车辆的设计制造装配等提出改进意见,为设备全寿命现代化管理提供科学依据和建议 状态监测与故障诊断的目标:1 保证列车无故障,安全可靠的运行 2 保证列车发挥最大设计能力 3 能与时正确地对各种异常或故障作
13、出诊断,并对必要的干预措施提供指导意见 4 通过性能评价,为优化设计,正确制造提供数据和信息.理来确定设备是否正常找出异常部位和故障原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二次效应含振动声音温度以与磨损碎屑等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多对设备而言失效多对零
14、件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共5/20 状态监测与故障诊断系统主要由状态信号检测,信号处理（特征提取）状态识别,监测与诊断决策.状态监测是在列车运行中，对特定的特征信号进行检测、变换、记录、分析处理并显示、记录，是对列车进行故障诊断的基础工作。信号分析处理的目的是把获得的信息通过一定的方法进行变换处理，从不同角度提取最直观、最敏感、最有用的特征信息。通常设备的状态可分为正常状态、遗产状态和故障状态几种情况。*设备状态监测与故障诊断既有区别又有联系,二者统称为设备故障诊断,诊断是目的,监测是手段,监测是诊断的基础和前提,诊断是
15、监测的最终结果.车辆的管理和维修方式的发展经历了 3 个阶段:事后维修方式,定期预防维修方式,视情维修.K 故障诊断方法分类 分类依据 分类内容 诊断对象 旋转机械故障诊断；往复机械故障诊断；机械零件故障诊断；工程结构故障诊断；电气设备故障诊断 诊断目的和要求 在线诊断和离线诊断；功能和运行；定期和连续；直接和简接；常规和特殊 诊断手段 振动诊断；声学；温度；强度；污染；光学；电参数；压力；金相 诊断方法的完善度 简易诊断；精密；系统综合 识别故障模式 统计识别诊断；函数识别；逻辑识别；模糊识别；灰色识别；神经网络 三,振动监测故障诊断技术 一个质点相对于基准位置的振荡运动,在某一周期时间后本
16、身具有重复性,则称之为周期振动,其最简单的形式是简谐振动.振动周期定义为两个相邻的完全等同的运动状态间的时间间隔.理来确定设备是否正常找出异常部位和故障原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二次效应含振动声音温度以与磨损碎屑等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多
17、对设备而言失效多对零件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共6/20 常用描述振动的术语:1.振幅 X 2.频率 f 3.相位角04.振动位移)cos(0tXz5.振动速度)sin(0tv6.振动加速度)cos(02ta7.峰-峰值 8.峰值 9.平均值 10.均方根值 随机振动:振动质点(或物体)经历不规则的振动周期并且本身从不精确地重复.随机振动信号无法用确定的时间函数来表达,需要用概率统计方法进行分析.自相关函数 总体相关函数 振动信号的分析方法:可按信号处理方式的不同分为幅域分析,时域分析以与频域分析.无量纲指标系数:波形系数
18、;峰值指标;脉冲指标;裕度指标;峭度指标.参数 敏感性 稳定性 参数 敏感性 稳定性 波形指标 差 好 裕度指标 好 一般 峰值指标 一般 一般 峭度指标 好 差 脉冲指标 较好 一般 均方根值 较差 较好 振动信号的时域分析:1 相关分析:对于两个机械信号,可采用互相关函数来体现他们幅值间的相互依赖关系.2 时序分析:时序分析方法就是从所研究的系统的运行数据出发,建立相应的数学模型,通过此模型中包含的设备状态信息,进而确定设备的动态特征与预测其发展趋势.振动信号的频域分析:作为轨道车辆故障诊断中信号处理中最重要和最常用的分析方法。频域分析中常用的有幅值谱和功率谱,另外自回归谱也常用来作为必要
19、的补充.幅值谱表示了振动的参数的幅值随频率分布的情况;功率谱表示了振动参量的能量随频率的分布;相应自回归谱为时序分析中自回归模型在频域的转换.通过频谱分析可以解决一下问题:1 求得振动参量中的各个频率成分和频率分布的范围2 求得振动参量各个频率成分的幅值大小或能量大小,从而得到影响设备状态的主要频率值与其对应的幅值大小.理来确定设备是否正常找出异常部位和故障原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的
20、应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二次效应含振动声音温度以与磨损碎屑等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多对设备而言失效多对零件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共7/20 振动监测参数的选择:用设备的振动状态参数表征设备的运行情况,关键在于使所采集到的振动信号包含有足够宽的频率范围内的设备振动特征,一般说来,020kHz 的频率范围能大致覆盖机械设备的典型故障振动特征频率.在用来描述振动响应的 3 个参数(位移速度和加速度)中,最
21、常用的是速度参数,其主要依据如下:1 振动部件材料的疲劳与振动速度成正比2 振动发生的能量与振动速度的平方成比例3 人体的感觉程度一般与振动速度成比例 4 根据过去的经验标准值,大体上速度为一定.振动监测系统概述:根据监测原理的不同来分以下几种:1 轨道电路中断时间法 2 振动监测法3CCD 成像法 4 超声波检测法 5 应变片法 6 人工检测法等 旋转机械:是指那些主要功能是由旋转动作来完成的机械,尤其是指转速较高的机械,转动部件指转子以与连接转子的联轴节,而非转动部件则包括轴承外圈,轴承座,机壳,基础等.旋转机械的常见的故障:1)强度不足:1 机械材料变质,零件尺寸变小,有机材料老化 2
22、零件尺寸减小减薄3 应力变化产生破坏或疲劳损坏4 工艺不合适造成局部缺陷.2)很多产生振动故障的表现形式是有较大的振动:1 不平衡 2 对中不良 3 机组产生自激振动 4 工作介质引起振动.旋转速度的临界转速:当机组从低速慢慢提高，接近某一转速时，振幅会突然增大很多，机组没法继续工作，然而超过这个转速后，振幅降下来，继续平稳运转，这个速度就是临界转速。在一阶临界转速以下工作的转轴称为刚性轴,在一阶临界转速以上工作的转轴称为柔性轴.机组的临界转速是转子轴承系统的一种固有特征,由转子的结构,尺寸,质量与其在轴间的分布情况等决定.转子质量不平衡的因素:1 几何尺寸不同心,材料质量不均匀2 安装时斜键
23、,轴颈,轴承等不同心3 水平放置过久或受热不均变形 4 物料填充不均匀 5 转子不均匀的冲蚀或腐蚀 6 固体杂质不均匀的沉积在转子上 7 零件与轴的配合过松 8 动平衡的方法不对.轴上裂纹的诊断:在机组静止时,可以用一切检查裂纹的手段(磁力探伤,荧光着色)来检查轴上是否有裂纹发生.理来确定设备是否正常找出异常部位和故障原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二
24、次效应含振动声音温度以与磨损碎屑等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多对设备而言失效多对零件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共8/20 转子的自动对中：当转子速度继续增大超过 wc时，转子的振幅随着转速的增加而下降的现象。四 电子设备故障诊断技术 主要由两方面的问题:1 模拟电路故障诊断方法 2 模拟电路故障诊断技术 概述:电路是具有一定功能的元件的组合,其中每个元件都有自己特定的作用,假如某个元件发生了故障,那么电路的功能必将发生变
25、化.电路功能的变化必然伴随着参数的变化.我们可以根据这些参数变化来判断故障的原因.一个完整系统元件故障诊断包括判断故障的部位、确定故障元件和类型。通常寻找故障的顺序：从输入到输出、从输出到输入、无规则、一分为二。模拟信号：某一时刻可取一定范围内的任意值的信号。目前最常用的模拟集成电路是运算放大器,他可用来实现信号放大,信号处理和波形产生等各种功能,从原理上讲,运算放大器是一个漂移特性良好的直流放大器.它的开环增益很高并且具有优良的共模抑制比.模拟信号是大小随时间连续变化的信号,相对于数字信号具有以下特点:1 模拟电路的输入激励和输出响应都是连续量,模拟电路中的故障模型比较复杂,难以进行简单的量
26、化 2 模拟电路中的元器件参数具有”容差”3 模拟电路中存在广泛的非线性问题 4 频率范围宽 5 量程范围宽 故障诊断的主要困难:模拟电路的输入输出关系复杂；非线性模拟电路计算量大；元件有容差；测试复杂 模拟电路诊断：利用在电路可与点上测得信息来确定故障元件的位置与其参数值，从而判断电路产品的好坏和进行必要的维修。电路故障诊断主要包含 3 方面的内容:电路故障检测,电路故障隔离,电路故障辨识.电路故障诊断方法分类:诊断目的：故障检测法、故障定位法、故障识别法；模拟形式：故障模拟法、元器件模拟法；模拟在测试过程的阶段可分为:测前模拟法和测后模拟法；电路性质：理来确定设备是否正常找出异常部位和故障
27、原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二次效应含振动声音温度以与磨损碎屑等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多对设备而言失效多对零件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共9/20 线性和非线性，有源和无
28、源；数学方法：证实法和概率法；激励信号类型：工作和仿真，单测和多测，单频和多频；测量的响应：直流法和交流法，暂态法和稳态法，电流法和电压法 查明电路上否存在故障叫故障检测。发现故障后，确定故障的原因与明确当前故障的状态称作故障诊断（在线诊断和离线诊断）测前模拟法中的主要方法是故障字典法.测后模拟中的两类主要方法是:元件参数解法和故障预猜验证法.元件参数解法是通过解析分析,直接从网络响应与元件参数值之间的关系中求解出元件的实际参数值,此方法只通用于故障元件的位置已明确的场合.半导体器件失效机理大致的原因有:1 设计问题引起的劣化 2 体内劣化机理 3 表面劣化机理 4金属化系统劣化机理 5 封袋
29、劣化机理 6 使用问题引起的损坏.接触元件失效机理:所谓接触元件,就是用机械的压力使导体与导体之间彼此接触,并具有导通电流的功能元件总称,主要可分为继电器,连接器和开关.模拟电子电路故障诊断的测试技术,主要工作包括:检测点的选择,测试信号的确定和产生,被测对象输出响应的采集,处理,测试和诊断算法的实现,测试和诊断结果的自动显示和记录.不管查找电路故障的过程如何安排,所遵循的原则是相同的:通过逻辑判断和合理测试,不断缩小故障范围.方框图表明了各电路组所处的地位,有些维修说明书并没有给出方框图,就必须用电路图进行检修工作.电路测试的主要方法：从后向前，信号注入，一半分开，断开环路，隔开法，与已知正
30、常电路比较，查找故障电路最简单的方法之一就是将电路中的信号路径上的实际信号或波形与设备说明书给出的标准波形相比较,其实际方法通常称为信号跟踪法和信号替代法.信号跟踪法在进行信号跟踪时在一固定点上加入信号,然后用输入探头在测试点上逐点测量,所加信号可用外部仪器产生,也可利用设备中的正常信号.信号跟踪法和信号替代法在故障查找中常常同时用仪表或示波器监视输出,这是一种有效的方法.理来确定设备是否正常找出异常部位和故障原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依
31、据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二次效应含振动声音温度以与磨损碎屑等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多对设备而言失效多对零件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共10/20 常用的回路电流测量方法有直接测量,间接测量和取样测量三种.电压测量判断法在模拟电子电路故障诊断中，是最基本、最有效、最主要的方法。普通晶闸管与可关断、双向晶闸管检测时的区别对待：电极判断；PN 结特性测量；
32、导通特性测量 检测半导体器件注意事项：检测大功率三极管时由于极间电阻小应使用万用表 R1 或R10；检测 MOS 场效应管时注意防止静电感应损坏器件；不能用数字万用表的电阻档检测二极管、三极管和集成电路 数字电路故障诊断技术概论:当一个数字电路或系统在规定的工作条件下不能完成预定的功能时，该数字电路或系统被认为失效了 有时故障不一定引起电路功能失效,故仅从输入和输出的逻辑函数关系是难以测试出是否有故障,因而称为冗余故障或不可测故障.另一类故障介于上述两者之间,这类故障称为随机故障,是一种动态故障.数字电路故障类型按故障存在是否影响其功能可分为可测故障,不可测故障和随机故障.从故障的因果关系可分
33、为物理性故障和逻辑性故障.在数字电路中，信号要么是高电平，要么是低电平。数字电路比模拟电路优点：信号只有两种状态出错机会少；容易被传输、存储和处理；传输后数据可以重新恢复；抗噪声干扰能力强 数字电路故障可分为：逻辑和非逻辑；局部与分布；永久和暂时；固定电平；固定开路；桥接；电源 数字集成电路常见故障：1.数字电路软故障：芯片的速度不好、驱动能力差，抗干扰能力差，热稳定性不好，芯片间匹配性差 2.逻辑功能错（硬故障）：芯片击穿，电路故障 3.其他故障：冒险，竞争，波形畸变，串音干扰，电源去耦不良，IC 片子的瞬态故障，初态控制不良，传播延时造成同步时序出错 理来确定设备是否正常找出异常部位和故障
34、原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二次效应含振动声音温度以与磨损碎屑等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多对设备而言失效多对零件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共11/20 数字电路故障基本检测
35、技术：故障隔离、故障定位、应用电流示踪器检测数字电路故障、数字 IC 芯片的检测技术：板体形芯片的”静态“检查、芯片逻辑功能的测量 逻辑比较方法：对比相同的卡或板的相应芯片的工作、使用“背芯片”方法检测、使用逻辑比较器或在线测试仪、将芯片从板上取下进行比较 板体形芯片的”静态”检查:目测和静态电阻的测量,即可以作为维修工作的”预备检查”,也可用来排除一些简单故障.芯片逻辑功能的测量:经过静态检查确认无短路或烧坏痕迹便可加电测试,逻辑监测是指用逻辑笔或示波器等工具检查芯片的输入信号的状态和输出状态,观察其逻辑关系与芯片原定义的功能是否相同.可编程控制器(PLC)的工作原理：采用扫描方式工作。当
36、PLC 加电后，首先进行初始化处理，包括清除 I/O 与内部辅助继电器、复位所有定时器、检查 I/O 单元的连接等。开始运行后，串行地执行存储器中的程序，可分为如下四个阶段：公共处理阶段、执行外围设备命令阶段、程序执行阶段、输入、输出更新阶段。可编程序控制器(PLC)的组成:1 中央处理单元(CPU)2 存储器 3 输入/输出接口电路 4 编程器5 电源部件 6 其他接口电路.可编程序控制器网络包括可编程控制器控制网络和可编程序控制器通讯网络。PLC 在轨道交通行业的应用：一部分是车站部分，另一部分是车辆部分.典型的 PLC 网络，按照层次将连接对象分为三类：计算机与 PLC、PLC 与 PL
37、C、PLC 主机与他的远程 I/O 单元，他们分别简称为上位连接、同位连接、下位连接。PLC 控制系统的故障诊断技术：宏观诊断、自诊断 五 电气设备故障诊断技术 低压电器常指工作在交流电压 1200V 和直流电压 1500V 与其以下的电器设备。手控开关常见故障:1 开关手把转动失灵 2 开关的刀片或触头过热,甚至烧毁.理来确定设备是否正常找出异常部位和故障原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的
38、应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二次效应含振动声音温度以与磨损碎屑等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多对设备而言失效多对零件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共12/20 自动开关常见故障:1 手动操作时开关不能合闸2 自动操作时开关不能合闸3 开关的某相主触头不能闭合 4 失压脱扣器噪声大 5 失压脱扣器失灵,开关不能分闸 6 分励脱扣器失灵,开关不能分闸 7 主触头温升过高 8 辅助触头不能闭合 9 启动电动机时自动开关自动
39、分闸 10 工作一段时间后自动开关自行分闸.为保证正常的运营秩序和尽快开通线路，一般选择切除故障源、维持运行。即使必须修复时也只能立即采用整体替换。自动开关按使用类型分选择型断路器和非选择型断路器;按结构形式可分万能式和塑料外壳式两类.万能式又称框架式,它具有多种脱扣器,多种开关操作机构以与较多数量的辅助触点,塑壳式断路器又称装置式断路器,外壳是绝缘的塑料,内部结构紧凑,外部仅露出操作手柄,因而体积小,质量轻,价格低,以与使用安全.半导体脱扣器采用电子线路,对过电流的选择性实现三段式保护:过载长延时脱扣,短路短延时脱扣和特大短路瞬时脱扣.漏电开关常见故障:1 漏电开关合闸后,按下实验按钮,开关
40、不动作 2 漏电开关误动作 3 漏电开关动作特性不稳定 4 局部温升过高.漏电开关是自动开关的一种,它除了具有过流保护作用外,还兼有触电保护和漏电保护的功能,漏电开关按工作原理分有电压型漏电开关和电流型漏电开关两种.电流型漏电开关分作电磁式和电子式两种,电子式漏电开关的灵敏度比电磁式漏电开关的灵敏度要高.电子式电流型漏电开关主要由感测环节,中间环节,执行环节和试验环节 4 部分组成.接触器常见故障与其原因:1 吸不上或吸不足,且有振动和噪声 2 吸不上而又无振动和噪声 3衔铁不释放或释放缓慢 4 线圈过热或烧毁 5 电触头熔焊 6 触头严重发热 7 触头经常性磨损 8接触器相间短路 9 触头缺
41、相运行 10 衔铁吸合时噪声大 11 接触器吸上马上又释放,反复不停地吸放.接触器是一种用来频繁地接通或切断负载的主电路和大容量的控制电路,便于实现远距离控理来确定设备是否正常找出异常部位和故障原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二次效应含振动声音温度以与磨损碎屑等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指
42、一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多对设备而言失效多对零件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共13/20 制的自动切换电器,它具有手动电器不能实现的远距离操作功能与失压保护功能;虽不具备自动开关能切断短路电流和过载保护功能,但它能频繁通断电路.接触器由电磁机构和触头组成,它按其线圈使用的工作电压类型分作直流接触器和交流接触器两类.工作原理：电磁机构的线圈通电后产生电磁吸力，使动铁芯吸和，从而带动动触头与静触头闭合，接通主电路；若干线圈断电后，线圈电磁吸力消失，在复位弹簧作用下，动铁芯释放使动静触头分离切断主电路 继电器是根据输
43、入量来换接执行机构的电器，有信号传递作用。常用的控制继电器有热继电器,时间继电器,速度继电器,中间继电器等。控制继电器(热继电器,时间继电器,速度继电器,中间继电器等):热继电器常见故障:1 电动机烧坏而热继电器不动作 2 热继电器动作太快 3 动作不稳定,时快时慢 4 热继电器主电路不通 5 热继电器控制电路不通 中间继电器工作时，当线圈的端电压达到规定值，中间继电器便动作。中间继电器常见故障:中间继电器的触头容易产生虚接故障,原因是由于控制回路的接触电阻变化,使得电磁式继电器线圈两端的实际电压低于 85%额定电压,从而使铁芯不能吸合,引起电路失控.时间继电器有两类：通电延时型和断电延时型。
44、时间继电器种类常用的有电动机式和晶体管式等,常见故障:1 产品实际延时值比标准值短或长 2 延时时间不稳定 3 只能实现短的延时,不能实现长的延时 4 只能长延时而不能短延时 5不能延时 电机调速系统与故障检测:电机调速可分为直流调速和交流调速.直流电机调速方案有三种:1改变电枢回路电阻 2 减少磁通 3 改变电枢电压;交流电机调速方案有:1 变频调速,即改变供电频率 2 改变转差率调速 3 变极调速,改变极对数.六 无损检测技术 理来确定设备是否正常找出异常部位和故障原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理
45、和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二次效应含振动声音温度以与磨损碎屑等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多对设备而言失效多对零件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共14/20 无损检测（NDT）是在不损害材料或构件的情况下，采用物理、化学等方法和手段，探测被检对象与表面的各种缺陷和物理性能。无损检测技术的用途:1 探伤
46、2 测试 3 监控 无损检测技术的分类:1 射线检测 2 声和超声检测 3 电学和电磁检测 4 力学和光学检测 5 热力学方法 6 化学分析方法 渗透检测的原理:由于渗透液的湿润作用和毛细现象进入在工件表面开口的缺陷,然后被吸附和显像.在实际渗透检测中，渗透液对工件表面的渗透作用如显像显像液吸出缺陷中渗透液的过程，本质上是毛细管现象，对于在表面开口的点状缺陷的渗透就像渗透液在细管中的毛细作用。最常用的方法是色法检测和荧光法检测.光源：白光和黑光。产生毛细管现象的原因：液体对管壁的润湿作用和液体的张力 磁粉检测的基本原理:将磁铁性材料的工件置于磁场中磁化，工件有磁感应线通过，而获得比磁场大数百倍
47、感应磁场。对没有缺陷的工件,磁化后磁感应线均匀分布,当工件有缺陷时,就会在缺陷处发生磁感应线外泄现象,即产生漏磁通,形成一对局部磁极,工件表面和近表面的缺陷处的漏磁场能够聚集磁粉,达到观察缺陷的目的.磁粉监测的方法:1 按磁化场的方向分有周向磁化和纵向磁化2 按磁化电流性质分交流电磁化和直流电磁化 3 按磁化方法分直流通电法,局部磁化支杆法,心杆法,线圈法,磁轭法,复合磁化法和旋转磁场法等.磁粉监测对工件的磁化方法有两种:1 采用通电线圈或电磁铁对工件进行磁化2 给工件通大电流进行磁化.磁粉监测的工艺路线和基本操作顺序:预处理-磁化-施加磁粉-观察-后处理 磁粉监测可以采用连续法和剩磁法,缺陷
48、显示通常有湿法和干法两种,通过磁粉监测的工件,总会有一定的剩磁,必须用交流电或直流电进行退磁.理来确定设备是否正常找出异常部位和故障原因并能预报故障发展趋势的一门综合科学故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况来定量识械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力故障和劣化强度和性能等技术状态指标二次效应含振动声音温度以与磨损碎屑等不同类的设备应用不同类的故障诊断技术不同的诊断技术涉台装置在它应达到的功能上丧失了能力失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能故障多对设备而言失效多对零
49、件而言设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容故障术语共15/20 超声波：大于 20000Hz 可闻声波：20Hz-20000Hz 次声波：小于 20Hz 超声波探伤按显示缺陷方式分:1A 型显示型探伤仪(最广泛)2B 型显示探伤仪 3 C 型显示探伤仪 4 准三维显示技术 A 型显示在实际探伤时常用 3 种方法:脉冲回射法,穿透法,共振法.探伤仪的维护：不要插错电源、电源电压要稳定、使用时间不宜过长、防止剧烈振动、避免电缆线和探头弯曲折断、注意工件温度、保持仪器清洁、长期不使用应定期通电、在温度为-10c+40 c 范围内 七 无损检测技术在城轨
50、上的应用 应用在铁路上的无损检测技术主要有超声波检测、磁粉检测、涡流检测等。车轴:我国车辆用的车轴绝大多数是圆截面实心轴,高速列车常采用空心车轴 车轴的组成部分与作用：1 轴颈：安装轴承，负担车身质量，传递各方动、静载荷；2 轮座：车轮与车轴配合部位，受力最大，最容易产生缺陷；3 防尘板座：轴颈轮座的过渡部分，减小应力集中；4 轴身：车轴中央，受力最小。车轴的无损检测方法:1 磁粉监测法2 超声波监测法（横波斜探头法一般选择轴颈作为探测面，检测横裂纹）磁粉检测法能对轮轴表面和近表面的缺陷进行有效检测，对于发生在轮座镶入部的各种内部缺陷则常采用超声波检测法。超声波检测法常对横裂纹进行检测。车轮: