機(jī)械設(shè)備維護(hù)的故障自診斷系統(tǒng)探究

馬康

摘要：為了有效保護(hù)機(jī)械設(shè)備電子元件，可以利用信息熵設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備故障自診斷系統(tǒng)，從而大幅降低機(jī)械設(shè)備運(yùn)行故障事件發(fā)生概率。因此，本文通過機(jī)械設(shè)備自診斷系統(tǒng)硬件、軟件的設(shè)計(jì)，以期為機(jī)械設(shè)備維護(hù)相關(guān)從業(yè)者提供有效參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：信息熵;設(shè)備故障;自診斷;故障行為;存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫

在電網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境中，隨著傳輸電子數(shù)量級(jí)水平的提升，部分機(jī)械設(shè)備會(huì)出現(xiàn)明顯的運(yùn)行故障。因此，傳統(tǒng)可編程控制器件型故障診斷系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床裝置作用下，確定電子量的實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，通過結(jié)構(gòu)式框架，實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)信息定向化分析。但此時(shí)，系統(tǒng)的DIS指標(biāo)與UIS指標(biāo)數(shù)值水平較低，無法對(duì)電子設(shè)備元件進(jìn)行有效保護(hù)。針對(duì)此類問題，可設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備故障自診斷系統(tǒng)，聯(lián)合自動(dòng)化診斷電路與變壓器設(shè)備監(jiān)測(cè)主機(jī)，完成對(duì)信息熵時(shí)頻域特征的精準(zhǔn)化計(jì)算，再通過連接精簡(jiǎn)指令及信號(hào)處理客戶端的方式，確定故障信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)有連接形式。

一、硬件設(shè)計(jì)

（一）自診斷電路

自診斷電路可為機(jī)械設(shè)備自診斷系統(tǒng)連接提供傳輸應(yīng)用電子。同時(shí)隨著輸入電量信息數(shù)值水平的提升，系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行信息熵總量也就越大，甚至能夠直接滿足熱繼電器元件的實(shí)際執(zhí)行需求。

熱繼電器元件存在于自診斷電路下端，與機(jī)械設(shè)備故障自診斷系統(tǒng)的電量輸出端M調(diào)度主機(jī)相連，在保障系統(tǒng)內(nèi)部電量信息輸出能力時(shí)，向FU1、FY2等電子元件反饋電信號(hào)參量。在S1、S2等多個(gè)并行控制開關(guān)的作用下，有效調(diào)節(jié)電阻R連接阻值。電子量轉(zhuǎn)換元件可定向處理各級(jí)傳輸電子量，生成電子應(yīng)用文件傳輸至其他變壓器監(jiān)測(cè)主機(jī)中，降低機(jī)械設(shè)備運(yùn)行故障發(fā)生概率。

（二）變壓器設(shè)備監(jiān)測(cè)主機(jī)

變壓器設(shè)備監(jiān)測(cè)主機(jī)主要包括控制面板、參數(shù)顯示器以及旋調(diào)區(qū)域等幾個(gè)部分共同構(gòu)成，其中，控制面板承載大量傳輸電子量，可感知設(shè)備故障數(shù)據(jù)信息時(shí)，調(diào)配其他主機(jī)組成元件;參數(shù)顯示器反映整個(gè)變壓器設(shè)備監(jiān)測(cè)主機(jī)的現(xiàn)有連接方式。突出顯示其個(gè)別差異化系數(shù);旋調(diào)區(qū)域掌握相關(guān)接線的連接形式，控制接線組織松緊度水平，影響變壓器設(shè)備監(jiān)測(cè)主機(jī)的電子量傳輸能力[1]?？傊?，變壓器設(shè)備監(jiān)測(cè)主機(jī)能夠接收自診斷電路中的傳輸電子量，在連接線組織的調(diào)度下，有效控制機(jī)械設(shè)備故障數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確感知電網(wǎng)信息熵文件。

故障行為分析模塊

故障行為分析模塊可承載與電信號(hào)設(shè)備有關(guān)的故障數(shù)據(jù)信息，結(jié)合變壓器設(shè)備監(jiān)測(cè)主機(jī)，針對(duì)性分析和處理各項(xiàng)信息熵參數(shù)。正常情況下，變壓器設(shè)備監(jiān)測(cè)主機(jī)承載的故障數(shù)據(jù)總量能達(dá)到6.6×1017T。但當(dāng)電信號(hào)設(shè)備出現(xiàn)串行故障時(shí)，其總量只能達(dá)到4.4×1017T，且隨著診斷電路調(diào)度能力的增強(qiáng)，其電子數(shù)據(jù)傳輸總量也會(huì)隨之上升，但不會(huì)超過正常執(zhí)行狀態(tài)下的故障信息傳輸水平[2]。因此，信息熵?cái)?shù)據(jù)總量的增大，電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的故障問題。

二、軟件設(shè)計(jì)

（一）信息熵時(shí)頻域特征

當(dāng)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中，電量設(shè)備元件出現(xiàn)故障行為或繼續(xù)發(fā)展時(shí)，會(huì)引發(fā)變壓器設(shè)備監(jiān)測(cè)主機(jī)出現(xiàn)非平衡振動(dòng)狀態(tài)。因此，在信息熵?cái)?shù)據(jù)中獲取的動(dòng)態(tài)故障振動(dòng)電信號(hào)，表述平穩(wěn)性方面是相對(duì)且有限制的，非平穩(wěn)振動(dòng)則是絕對(duì)且廣泛的。信息熵時(shí)頻域特征的存在，使非平穩(wěn)振動(dòng)行為統(tǒng)計(jì)量只支持使變函數(shù)型應(yīng)用模式，并不足以表達(dá)信息熵的變換狀態(tài)。我們根據(jù)與時(shí)間、頻率相關(guān)的物理量，設(shè) 為機(jī)械而設(shè)備故障電信號(hào)的最小振動(dòng)系數(shù)， 為設(shè)備故障電信號(hào)的最大振動(dòng)系數(shù)，在由 、 限定數(shù)值區(qū)間內(nèi)，n取值越大，最終計(jì)算所得的信息熵時(shí)頻域特征計(jì)算結(jié)果也就越穩(wěn)定。因此，建立必要的聯(lián)合函數(shù)描述電量設(shè)備故障數(shù)據(jù)公式為：

式中，β為非平穩(wěn)故障數(shù)據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)系數(shù)，Q為待統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)單位時(shí)間變化總量， 為信息熵參量最小傳輸權(quán)限值， 為單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)診斷行為指標(biāo)， 為電量故障數(shù)據(jù)傳輸均量值， 為既定單位時(shí)長(zhǎng)值。

（二）RDSP客戶端

該客戶端具備運(yùn)行、編輯兩種連接形式。當(dāng)機(jī)械設(shè)備自診斷系統(tǒng)處于編輯狀態(tài)時(shí)，電量數(shù)據(jù)源能夠借助IP地址端口存儲(chǔ)于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)之中[3]。從實(shí)用角度來說，待定義的故障設(shè)備能在客戶端組織中保持良好時(shí)變狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)客戶端組織的動(dòng)態(tài)顯示功能。另外，系統(tǒng)管理者可通過B/S、C/S檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行電量傳輸情況。同時(shí)，由于.NET框架，XML數(shù)據(jù)信息能夠在RDSP客戶端中保持自由傳輸狀態(tài)且具備良好數(shù)據(jù)接收、處理能力。因此，設(shè) 是信息熵為0時(shí)的電網(wǎng)設(shè)備故障運(yùn)行系數(shù)， 是信息熵等于n時(shí)的電網(wǎng)設(shè)備故障運(yùn)行系數(shù)。通常來說，隨著已生成故障信息總量的增加，RDSP客戶端實(shí)際執(zhí)行能力也會(huì)隨之增強(qiáng)，直到所有電量數(shù)據(jù)信息能夠全部轉(zhuǎn)存于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。因此，可將RDSP客戶端實(shí)際連接行為定義為：

式中， 為第一個(gè)輸入的電網(wǎng)設(shè)備故障參量數(shù)據(jù)， 為第n個(gè)輸入的電網(wǎng)設(shè)備故障參量數(shù)據(jù)， 為故障診斷最大執(zhí)行權(quán)限量， 為第一個(gè)輸出電網(wǎng)設(shè)備故障參量數(shù)據(jù)， 為第n個(gè)輸出電網(wǎng)設(shè)備故障參量數(shù)據(jù)。

（三）故障信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫

故障信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫可借助LAN電線線路，妥善安排對(duì)診斷服務(wù)器集群與備份服務(wù)器主機(jī)連接行為，根據(jù)電網(wǎng)設(shè)備實(shí)際故障，確定系統(tǒng)診斷指令的具體執(zhí)行狀態(tài)。診斷服務(wù)器集群存在于故障信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的頂層執(zhí)行單元，感知信息熵在電網(wǎng)環(huán)境中的實(shí)時(shí)傳輸行為。根據(jù)故障數(shù)據(jù)交換機(jī)現(xiàn)有連接形式，確定機(jī)械設(shè)備故障信息的存儲(chǔ)極值水平。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主機(jī)、信息熵分析元件則存在在底層執(zhí)行單元之中，根據(jù)收集的電網(wǎng)設(shè)備故障數(shù)據(jù)參數(shù)，制定完善的信息傳輸計(jì)劃，結(jié)合傳輸信息組織，整合、分析、處理電信號(hào)。

至此，在信息熵技術(shù)原理的支持下完成各項(xiàng)軟件、硬件設(shè)施的搭建，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備故障自診斷設(shè)計(jì)。

三、結(jié)語

總而言之，信息熵技術(shù)支持下的機(jī)械設(shè)備維護(hù)故障自診斷系統(tǒng)搭建中，可在自診斷電路、變壓器設(shè)備監(jiān)測(cè)主機(jī)等共同作用下，確定信息熵時(shí)頻域特征數(shù)值，并通過RDSP客戶端，穩(wěn)定連接故障信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，充分降低機(jī)械設(shè)備在電網(wǎng)運(yùn)行中的故障發(fā)生概率，從而滿足對(duì)設(shè)備元件進(jìn)行合理保護(hù)的需求。

參考文獻(xiàn)：

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[3]賈軍峰.機(jī)械設(shè)備狀態(tài)分析與自動(dòng)診斷便攜儀的研究開發(fā)[D].北京：北京化工大學(xué)，2006.