摘要：当前，现代化的设备管理强调设备状态检测和故障诊断技术的应用，在设备维修管理中，设备状态检测和故障诊断技术的应用成为预判设备劣化及设备维护的必备手段。当前市场竞争十分激烈，降低设备维修成本就是降低企业运营成本，是提升企业运营效益的重要方式。因此，对设备状态检测和故障诊断技术的应用成为现代企业必然的选择；同时，两项技术应用于设备检测时又面临实践难度大，技术要求高的困境，相关技术也仍处在研究和完善阶段，正逐步从成熟向智能化方向发展，仍需要在管理和应用技术上狠下功夫。

　　关键词：电气设备；传感器；状态检测；故障诊断

　　炼铁厂的生产设备具有自动化水平高、设备种类、型号和数量多等特点，同时生产工序具有较高的连续性，这就造成某一台设备一旦发生故障，极有可能会导致整个生产工序被迫停机影响整个产线的正常生产。然而目前，仍摆脱不了设备故障发生后的临时故障停机检修或者周期性计划停机检修的运行模式。电器设备检修需要停电，但是停电后的设备状态(如：温度、压力、振动、湿度等)跟运行中的状态稍有差别，从而影响了判断检修状态的精准度；设备下线后进行预防性检查又不易发现劣化，就会造成维护效果不佳及维修周期拖延，给公司经济运行造成了一定的影响。公司为保障电气设备的稳定运行，而进行周期性的检测问题(如微机综保检验、高压电缆校验、变压器油品检验等)，这种不能即时连续的检测模式，又造成设备可能在检测间隔期间发生故障。而频繁的周期性地拆卸和组装也极易导致机械故障，形成人力和物力的巨大浪费。目前我厂设备点检工作大多仍采用传统的方式：视、听、触、嗅、味，虽能够保证点检工作的正常进行，但无法完全满足我厂生产设备点检、维护现代化、智能化的需求。综上所述，状态检测和故障诊断此类预防检修模式的引进才能够真正摆脱传统落后的检修模式，适应现代化企业的设备运行要求。

　　1状态检测与故障诊断的概念

　　1.1设备的状态检测

　　设备运行受电、热、机械、环境的影响导致设备性能逐渐衰变。设备状态检测就是利用各种传感器以及测量等现代化技术对设备的各个特征参数进行测量和辨别，识别状态良好与否。

　　1.2设备故障诊断

　　设备故障诊断技术指通过设备运行和使用状态下，根据状态检测得出的参数及其运算处理结论所提供的相关信息，结合对设备前期运行的状态，对设备进行未来故障的分析和预判，并结合设备运行的相关理论知识和经验，展开推测判断，确定故障的类型、程度、位置、获得可能造成故障的因素信息，并对故障发生和发展的态势产生的后果，提出风险预估和措施预案。应用相关维修和治理的对策最终解除故障，确保正常运行。通过状态检测和故障诊断流程(如图1)可以简单认为：“状态检测”是应用传感器进行检测收集相关特征量，即信号采集；而“故障诊断”是对特征量进行辨别和综合判断，即信号处理。总的来说“传感检测”是故障诊断的前提，“故障诊断”是设备预防性维修的基础。

　　2状态检测与故障诊断的目的

　　电器设备逐渐老化受到了电、热、机械和环境等诸多因素的交互作用，故障也因此产生。最容易发生老化的是电器设备的绝缘介质，例如矿物油、绝缘纸以及各种有机合成的材料。这些绝缘介质在外界因素的影响下一旦发生老化，就必然引起设备停机和停产甚至发生事故，给企业造成的直接或间接的经济损失，因此状态检测和故障诊断十分必要。

　　电气设备的状态检测与故障诊断技术就是在设备还未老化到失效前就判断出劣化程度并提出合理的检修计划，减少损失，做到预防性地检测和诊断。

　　3状态检测与故障诊断的意义

　　设备大型化、集成化、智能化是现代化工业的发展趋势，为了提高生产的高效智能化，同时节约生产资源和人力成本，减少产出的废品率，保障生产高效和高质量发展，就需要推广和应用现代化的检测和故障诊断模式。要求设备永远不发生故障是不可能的，我们需要做的就是利用更好的手段来降低故障发生的概率及造成的损失。为了更有效地预防故障发生，避免生产系统故障停机，就必须加强对设备状态的检测故障诊断技术手段的研究，以防患于未然。目前我国在此技术的应用上相对落后，部分传感器依然依赖进口，在很大程度上影响了我们国家企业经营的竞争水平，因此大力发展设备状态检测和故障诊断技术是国家和民族企业发展的巨大挑战，需要企业和相关科研人员共同努力，攻坚克难，为企业的创新、发展创造良好的环境。

　　4状态检测与故障诊断的组成

　　4.1检测与诊断系统可分成以下几种类型

　　(1)简易式。其功能相对简易，功能简单。如模拟量传感器检测装置，电子式、数字式或荧光屏显示仪器；便携式数据采集器等。

　　(2)核心为单片机的检测装置。采用单片机为技术核心，将传感设备、多路开关和模/数转换器、微型的打印设备，以及固化在可以用来编程序的存储器软件等，组成为比较简易的连续性的检测系统，形成局部的微型机器综合保护设备检测器。

　　(3)以计算机为核心的检测系统。单台的计算机替换单片机，利用信息传输手段进行不间断的数据采集，并应用软件技术对采集到的数据进行分析、处理获得设备运行状态的预判，用此类方式有效地提升了系统对相关数据的分析、诊断和处理能力。并且逐渐可发展成分级管理的分布式检测诊断系统，提高了检测的效率和精准程度。

　　4.2检测与诊断系统包括以下基本单元

　　(1)信息的检出及适配单元。传感器从待测设备上进行相应状态数据的检测，并将此特征量转换成相应的电信信息，并向后续的单元进行信息传送。

　　(2)数据采集及前置单元。在混杂的信号中提高抑制信噪比，降低干扰，实现对传感器变送来的信号的预先处理。再对预处理的信号进行转换和记录的采集

　　(3)信息的传输单元。针对固定的检测系统，由于数据处理单元远离了现场，需要对其进行专门的信息传输单元配置，再将采集到的信息向后续单元进行传送。针对便携式的检测装置，只需要进行适宜的信号变换和隔离信号就能实现信息传输。

　　(4)数据处理单元。取特征值，作时域频域分析、平均处理等，都涵盖在数据的收集和处理的过程。判断设备运行的状态，并对设备未来发生的故障做出预判，就必须要结合当前设备运行的状态和经验，根据上述采集的数据、规程和判据，做出对设备是否需要检修或者是否需要停止运行的检测预判，以此作为依据为机电设备的运行状态提供可靠的预判。

　　5状态检测的特点

　　电气设备的运行遵循周期性，机电设备的运行分为三个周期：初期、稳定期和老化期。在不同阶段，机电设备可能会呈现，故障或者异常，乃至事故。设备隐患发生的时间点，发生的位置点，具有基于设备使用的宏观角度的分布状态，可以归纳为以下几种的情况。

　　设备使用的初期暴露出设备制造、安装或者调试中可能存在的问题，需要对设备的使用进行一段时期的试运行，掌握其操作方法，适应设备性能和功能。

　　设备使用一段时间后，就会呈现稳定状态，此时故障率比较低，主要以突发性的故障为主，因此也必须要有所关注。

　　设备使用年限过长，就会使得设备呈现明显的老化，此时设备发生故障的可能性会攀升。

　　有了上述对设备使用周期的基本理解，再对设备使用年限、用电负荷、导体材质等参数进行技术诊断，对故障的产生因素进行排序，围绕电器设备的年限，在最易于发生问题的时间点上，反复、细致地对各类参数进行读取，根据设备结构形式，判断哪些具体部位容易劣化导致故障，进行相关部位的数据检测，并结合原始数据的比对，研判设备发生故障的可能性。值得注意的是，设备运行初期，由于制造和搬运以及安装试运行期间的人为因素可能呈现设备故障，因此，切勿忽略这个阶段对设备状态的检测。

　　电气检测设备和检测时机是影响电气设备有效检测的重要因素。因此，一定要选择性能优良的检测设备。电流加大或接触不良致热设备中的测温传感器，如果性能不高，测量的精度低，就会使得温度测量产生较大偏差，带来严重的安全隐患。选择设备检修的时间段也十分重要，由于天气的影响造成红外测温的偏差、太阳的照射导致测量温度的偏差、光的反射和漫射与红外波接近形成干扰、风速影响散热、空气粉尘，空气湿度影响红外线干扰等等。综上所述，天气的种种因素，都会对检测带来偏差。天气的选择上要十分注意应避开极端天气，选择稳定的天气状况，把对设备仪器影响降到最小，避免了仪器在不适宜的自然环境下引起的测量数据误差。同时还要确认的是设备所带的负荷，当小于30%时，负荷过低，小的运行电流就会使热故障现象不易被检测到，也会导致数据分析结果的偏向。

　　6炼铁厂状态检测的现状

　　6.1离线检测

　　点检定修制度是我厂当前采用最普遍的检测方式，即围绕设备制定检测周期，设备检测部位需要设定检测标准和线路，对传输回来的数据和相关影像进行甄别，并形成有针对性的检测结果，其中，对出现问题的设备点出具相关维修通知外，对呈现的异常情况报告进行细致的文字描述，对设备可疑的点实行进一步检测，或者缩短检测周期，并进行持续的设备检测跟踪，实现提前预估，提前处理，以免发生更为严重的设备故障，甚至造成设备事故。一般我们会应用到红外测温仪、测振仪、超声波局放检测仪等，为设备检修前的全面系统排查，提供相关的参考依据，设备检修后再实行一次这样的全面检测，确保检测的质量和评估数据更为精准。这种设备检测前后进行的全面检查，技术要求不高，但也有不能形成具体的检测系统，人为因素较大，检测结果离散性大，不利于准确地对故障进行诊断，但是它能够起到辅助评价作用。

　　6.2在线检测

　　电器设备增设计算机诊断软件，同时增加在线检测温、监视仪表、传感器等，应用诊断系统及时提出检修预警，降低设备事故的发生率，最大限度地提升了设备运行的安全性和可靠性。因此，状态检测最需要获得的就是设备性能的具体参数，通过对设备运行时的监测数据预判电气设备运行状态。目前我们厂就安装了此类在线检测设备，它的特点在于利用先进的传感器，对未来可能发生的故障隐患进行预估，甚至确定故障的具体性质、具体程度、什么因素导致的，具体故障部位等等，相对人工而言故障预警的准确度高，但是它的选型要求较高，初期投入大。

　　7状态检测与故障诊断在炼铁厂主要电气设备中的应用

　　我厂已经将状态检测与诊断技术应用于配电系统及大型设备上，如能源管控系统、高压柜无线测温系统、高压综保后台系统、关键设备远程在线监测系统、红外成像仪、超声波局放检测仪等设备，采集并分析设备的温度、流量、压力、料位、湿度、电量、振动、热成像等数据。通过对设备工作状态和工作环境进行实时监测，利用集中控制系统或者手机APP远程操控方式就能够掌握现场设备的状态，并及时作出基于设备目前运行状态的针对性维护；同时也可以通过数据分析，预测出设备未来可靠有效的工作时长，再利用智能化的计算方式，合理安排设备预防性维护的时间点，以此来降低维护设备周期运转的费用，提升设备稳定性运行率。

　　7.1故障诊断现代管理体制的引进

　　要做好当前设备运行状态有效信息的搜集的方式有在线监测、便携检测、人工点检三种。设备点检体制是采用全员、全过程的设备动态检测管理模式。围绕既定的点检技术标准专人、定点、定期进行设备检测，从而获得真实、准确的检测数据，用以支持设备的精确维护和经济运行，避免过度维修和欠维修，最大程度地降低设备的故障发生率。我厂的点检制度是一套成熟完善的检测标准，具有以下特点：

　　定人：点检员经过专门培训。

　　定点：确立设备点检部位和内容。

　　定量：通过定量化的检测，确定设备老化的倾向。

　　定周期：对不同的设备和故障部位进行样本抽取，并确定周期检测点。

　　定标准：制定设备的正常标准，以此作为点检的判断依据。

　　定点检计划：对点检的作业路线进行规划，并设计计划表，展开点检和登记。

　　定记录：点检检测有自己固定的格式对路线进行记录、对异常做记录、对故障做记录，并且对可能发生故障的倾向记录，便于有效查阅。

　　明确点检流程：通过流程预案的建立，保障各类点检问题出现后，有专人及时前往维修，问题及时得到处理。

　　点检体制在设备预检修中的作用十分突出，它实践了标准化、科学化的检测轨迹，动态管理与预防维修相结合，提升设备运行的稳定性，保障了设备的良性运行，同时降低了运行维护成本。

　　7.2先进检测技术的应用

　　(1)无线温度传感器在供电母线连接处的在线检测。电力系统中最容易出现的问题就是连接部位过热，在炼铁变配电系统中，设备本体或电缆接头过热极易引发电气事故，最终演变成较大的安全生产事故。图2是炼铁高压配电柜母线连接部位安装了无线测温装置，无线信号传输检测技术是一种在线检测(不停电)式高科技检测技术，传感器将检测到的温度以高频无线信号传输给无线接收装置(图3)，接收装置经过A/D转换在液晶屏上显示出来，从而准确判断测量点位的温度分布情况，具有准确、实时、快速等优点。再通过对接收装置的设置，可以实现温度过热报警，及时制定维修方案，避免发生故障或事故。

　　(2)配电柜内部湿度在线检测。除了温度对设备会造成严重的影响以外，湿度也是导致电气设备故障的重要因素。它与设备的安全息息相关，却经常不容易被发现，给预防带来了盲点。今天我们可以利用湿度检测技术来实现可控的电气状态检测。就是炼铁厂目前使用的湿度检测仪。仅仅需要将湿度检测设备固定在配电柜湿度最大的底层，就能够实现24h连续的湿度检测，同时因为它能够和配电柜加热器的控制线路进行联锁，一旦湿度到达上限，就会启动加热器上电工作，对整个配电系统进行干燥处理，确保配电系统运行环境的安全可靠。

　　(3)开关柜智能操控装置的应用。炼铁新区高压配电室高压开关柜安装了新型智能操控装置，经过对各种信号的采集处理，此装置可以对开关柜的分合、三相电压、接地刀闸等状态信息进行直观的显示，使得工人能够准确操作，这个装置又和湿度、温度等传感装置共同使用，能够直观地显示设备温度、湿度、工作电压、电流等。使得断路器能够有安全可靠的技术保障，促进设备安全稳定并且长周期的运行。

　　8结语

　　以在线检测为基础的状态检测和故障诊断、维护、维修是现代电气设备状态维护的主要做法。为了保障设备长期稳定的运行，降低企业生产成本，提升生产安全性，我们必须使得状态维修和故障诊断成为电气设备运行工作中的常态内容，引进先进的技术，不断积累技术的经验；加强企业管理的责任意识，重视设备安全维护对于企业安全高效的生产至关重要；探索先进的不停机、不停电的状态维修方法，保证生产工序的连续稳定运行，提升企业高效、经济的运行水平，需要企业自身和科技人员攻坚克难，不断探索，为提升社会效益不断做出贡献。