故障检测与诊断大全11篇

故障检测与诊断篇（1）

罗洪辉

（陕西法士特齿轮有限责任公司  陕西 西安  710077）

摘要：随着科学技术的发展,设备越来越复杂,自动化水平越来越高,设备在现代工业生产中的作用和影响越来越大,机器运行中发生的任何故障或失效不仅会造成重大的经济损失,甚至可能导致人员伤亡。通过对设备工况进行检测,对故障发展趋势进行早期诊断,在现代工业生产中起着重要的作用。开展设备故障检测与诊断技术的研究具有重要的现实意义。

关键词：设备，故障，检测，预防，维修方法

本文从设备检测诊断的基本方法、内容和技术手段等多方面对我国机械设备检测和诊断技术的现状进行综述,并在此基础上提出了该技术今后的发展趋势。企业要实现设备管理现代化，应当积极推行先进的设备管理方法和采取以设备状态监测为基础的设备维修技术。

一、设备检测的一般常用方法概述

设备检测一般是指采用各类检测仪器对设备各项指标进行检测，以达到保障安全使用的目的。根据相关技术人员的经验，设备检测尤其是特种设备的检测需要符合国家、地方及行业协会的相关规定。设备检测常用的方法是无损检测，无损检测就是利用声、光、磁和电等，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿命等）的所有技术手段的总称。与破坏性检测相比，无损检测不会损害被检对象的使用性能，因此，无损检测又称为非破坏性检测。无损检测分为常规检测技术和非常规检测技术。常规检测技术有：超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检验、涡流检测。非常规无损检测技术有：声发射、 红外检测、激光全息检测等。二、下面对以上所说的检测技术做一下简要的介绍。 1、超声检测 超声检测的基本原理是：利用超声波在界面（声阻抗不同的两种介质的结合面）处的反射和折射以及超声波在介质中传播过程中的衰减，由发射探头向被检件发射超声波，由接收探头接收从界面（缺陷或本底）处反射回来超声波（反射法）或透过被检件后的透射波（透射法），以此检测备件部件是否存在缺陷，并对缺陷进行定位、定性与定量。2、射线检测射线检测的基本原理是：利用射线(X 射线、γ射线和中子射线)在介质中传播时的衰减特性，当将强度均匀的射线从被检件的一面注入其中时，由于缺陷与被检件基体材料对射线的衰减特性不同，透过被检件后的射线强度将会不均匀，用胶片照相、荧光屏直接观测等方法在其对面检测透过被检件后的射线强度，即可判断被检件表面或内部是否存在缺陷（异质点）。3、磁粉检测 磁粉检测的基本原理是：由于缺陷与基体材料的磁特性（磁阻）不同，穿过基体的磁力线在缺陷处将产生弯曲并可能逸出基体表面，形成漏磁场。若缺陷漏磁场的强度足以吸附磁性颗粒，则将在缺陷对应处形成尺寸比缺陷本身更大、对比 度也更高的磁痕，从而指示缺陷的存在。4、红外检测红外检测的基本原理是：用红外点温仪、红外热像仪等设备，测取目标物体表面的红外辐射能，并将其转变为直观形象的温度场，通过观察该温度场的均匀 与否，来推断目标物体表面或内部是否有缺陷。三、设备故障诊断技术的概述设备故障诊断是指设备在运行中或在基本不拆卸的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测设备未来的状态，从而找出对策的一门技术。 设备故障诊断的任务是监视设备的状态，判断其是否正常；预测和诊断设备的故障并消除故障；指导设备的管理和维修。

1、设备故障诊断的内容包括状态监测、分析诊断和故障预测三个方面。其具体实施过程为信息采集、信号处理、状态识别、诊断决策。

2、设备故障信息的获取方法包括直接观测法、参数测定法、磨损残渣测定法及设备性能指标的测定。

3、设备故障的检测方法包括振动和噪声的故障检测、材料裂纹及缺陷损伤的故障检测、设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测及工艺参数变化引起的故障检测。

4、设备故障的评定标准常用的有三种判断标准，即绝对判断标准、相对判断标准以及类比判断标准。可用平均法制定相对判断标准。

5、从某种意义上讲，设备振动诊断的过程，就是从信号中提取周期成分的过程。组成周期成分的简谐振动可用位移、速度和加速度三个参量来表征，每个参量有三个基本要素：即频率、振幅和初相位。

6、试验数据处理的目的就是去伪存真、去粗取精、由表及里、由此及彼的加工过程，提高信噪比，找出客观事物本身的内在规律和客观事物之间的相互关系。

7、振动信号频率分析的数学基础是傅里叶变换；在工程实践中，运用快速傅里叶变换的原理制成频谱仪，这是故障诊断的有力工具

四、设备故障诊断技术的分类，有三种分类方法：

（一）按照诊断的目的、要求和条件分类，分为功能诊断和运行诊断、定期诊断和连续监测、直接诊断和间接诊断、在线诊断和离线诊断、常规诊断和特殊诊断、简易诊断和精密诊断等等。

1、功能诊断和运行诊断。功能诊断主要是针对新安装的设备或刚刚维修过的设备，而运行诊断更多是起到状态监测的功能。

2、直接诊断是直接根据关键零部件的状态信息来确定其所处的状态，例如轴承间隙、齿面磨损.直接诊断迅速可靠，但往往受到机械结构和工作条件的限制而无法实现。

3、间接诊断是通过设备运行中的二次效应参数来间接判断关键零部件的状态变化。由于多数二次效应参数属于综合信息，因此在间接诊断中出现伪警或漏检的可能性会增加。

  4、在线诊断和离线诊断。

在线是指对现场正在运行设备的自动实时监测；而离线监测是利用磁带记录仪等将现场的状态信号记录后，带回实验室后再结合诊断对象的历史档案进行进一步的分析诊断或通过网络进行的诊断。

5、常规诊断和特殊诊断。

常规诊断是在设备正常服役条件下进行的诊断，大多数诊断属于这一类型诊断。但在个别情况下，需要创造特殊的服役条件来采集信号，例如，动力机组的起动和停机过程要通过转子的扭振和弯曲振动的几个临界转速采集起动和停机过程中的振动信号，停车对诊断其故障是必须的，所要求的振动信号在常规诊断中是采集不到的，因而需要采用特殊诊断。

6、简易诊断和精密诊断。

简易诊断一般由现场作业人员进行。凭着听、摸、看、闻来检查。也可通过便携式简单诊断仪器,如测振仪、声级计、工业内窥镜、红外测温仪等对设备进行人工监测，根据设定的标准或凭人的经验确定设备是否处于正常状态。

精密诊断一般要由专业人员来实施。采用先进的传感器采集现场信号，然后采用精密诊断仪器和各种先进分析手段（包括计算机辅助方法、人工智能技术等）进行综合分析，确定故障类型、程度、部位和产生故障的原因，了解故障的发展趋势。

（二）按诊断的物理参数分类

振动、声学、温度、污染、无损诊断、压力诊断等等，都是按物理参数分类。

   （三）按照按诊断的直接对象分类

各种不同的对象，诊断方法、诊断的技术、诊断的设备都有很大区别，按照机械零件、液压系统、旋转机械、往复机械、工程结构等等来进行区分。

综上所述，设备的检测和故障诊断技术，可以迅速、连续地反映设备的运行状态，预示运行设备存在的潜伏性故障并提出处理措施，是保障设备安全经济运行的有力措施，应大力推广。然而，设备的检测与故障诊断技术毕竟为新兴的多学科高新技术，其发展和实施还存在许多困难，距离替代预防性定期检修还有较长历程。所以，既要积极开发、推广这一技术，也要客观对待，避免盲从，不断总结经验并完善系统。

参考文献

故障检测与诊断篇（2）

1. 机械设备电气系统概述

机械设备电气系统主要由两部分组成，其一是电气设备，主要包括启动系统、蓄电池、发电机以及用电设备等。总结来说电气设备具有以下特征：电器设备上的电路都是模拟电路，因此诊断起来具有多样性的特征。故障诊断过程中会受到很多因素的影响，包括信号的传播和接收能力、噪声以及容差等，因此诊断过程中容易出现失误，一方面是重要故障不容易被诊断出来，另一方面是即使诊断出来，结果的精度也比较低，不能明确故障原因。因此，目前对模拟电路的诊断并没有形成一个标准的体系，仍旧需要将技术人员的经验作为重要依据。

其二是电子系统，包括电子检测系统、电子控制系统、功率控制系统以及传感系统等。电子系统最大的特征就是使用低压直流单线制，采用数字电路对系统整体进行控制。数字电路的状态有两个，分别是0和1，只要将真值表列出来，就能够将原因与结果一一对应。因此，数字电路的诊断具有较强的规范性，且可以实现对检测过程的实时监控，人们对诊断原理的研究也越来越深入，诊断技术之间成熟，一些诊断程序以及先进的诊断设备已经投入使用，并取得了不错的效果[1]。

2. 机械设备电气系统的故障检测与诊断

2.1依靠技术人员的感官进行诊断

电气系统发生故障时，经常出现资冒烟、震动以及火花等易于观察的现象，因此感官诊断是一种重要的故障诊断方法。首先是眼观，主要是“烟”的颜色进行判断，如果看到设备中冒出白烟，可以判断出电气设备过渡受热，是水分蒸发产生大量水蒸气导致的，可以说其并不属于真正的“烟”，只要对其进行烘干处理就可以解决。如果看到设备中冒出黄烟，可以判断出电源过电流导致设备过热，设备上的胶布以及油漆在高温的烘烤下冒出黄烟，需要进一步检测过电流产生的原因并及时处理，防止设备被烧坏。如果看到设备中冒出黑烟，可以判断出系统中的某个电气设备已经被损坏，绝缘系统失去作用，需要马上断开设备，对受损设备以及损坏原因进行检查，并及时更换。

其次是耳听，如果设备铁芯中含有线圈，通电后就会发出声音。如果发出嗡嗡声，声音比较柔和均匀，就可以判断出设备处于正常工作状态下；声音比较急躁，大小不均匀，可以判断出设备通电电流发生急剧变化，有可能是机械故障，也有可能是电气故障。如果发出滋滋声，可以判断出设备出现不正常放电问题，有可能是设备发生短路，也有可能是导体连接处发生电弧。如果发出“啪啪”声，声音比较响亮，类似放枪，可以判断出设备中的元件可能已经被烧熔。如果声音比较沉闷，可以判断出故障点不在外侧，而是在深处。

最后是触摸，技术人员将手放在设备外壳上，如果感觉非常烫，说明表明温度达到了50度，而电器设备的内部温度一般比外壳要高出10度到20度，说明设备内部温度很有可能已经超过了电动机的工作的极限温度。如果不采取降温措施，电动机就会加速老化，降低使用寿命。

2.2短路与断路检测法

首先是试灯检测法，就是将发动机用夹子夹住，接通开关以后，用测试棒逐段检测，如果试灯亮了，说明电路正常接通。如果试灯不亮，说明发生断路故障，故障点就处于亮灯和不亮灯之间。

其次是利用电压表对断路情况进行检测，需要在发动机上连接直流电压表的一个接线柱，将测试棒从另一个接线柱上引出，之后接通开关，对设备进行逐段检查。如果电压表存在指示电压，说明电路正常接通。如果电压表中没有指示电压，说明发生断路故障，故障点位置就处于有无指示电压的两点之间。

最后是电源短接检测法，这种方法主要用来判断设备是否发生短路故障。按照检测要求连接好电路后通电，如果保险丝熔断，说明存在短路故障，检测短路具体部位时，可以采用电源短接法。将火线从蓄电池上引出，从用电设备向着开关方向逐段接触检测，根据设备反应判断出故障位置。

2.3综合诊断法

电气系统的检测有很多种方法，这些方法虽然在维护机械设备稳定运行中发挥重要作用，但是仍旧不能满足实际需要。首先，检测功能比较单一，每次检测大多数都是针对一种或者是几种电气设备，综合性不强；其次，检测过程中的自动化程度不高，检测效率还有待提升；最后，故障诊断结束以后，经常出现误报或者是漏报问题，为后续维修工作带来麻烦。为了解决上述问题，人们提出了综合诊断方法，就是在计算机系统的支持下，将各种诊断方式综合起来使用，取长补短。该种诊断方式的应用范围较广，自动化程度高，可以对输出电压以及激磁电流等重要设备信息进行时时采集，系统自动将收集到的数据进行处理，根据处理结果判断出故障位置，并在系统中直接显示出来。技术人员可以根据系统显示的故障位置以及故障类型直接对设备进行检查，针对性较强，用最短的时间修复故障，保证机械设备的正常运行。

故障检测与诊断篇（3）

1.机械设备电气系统概述

1.1电气系统的组成

机械设备中的电气系统主要包括两个部分，分别为电气设备与电子系统。电气设备中包括蓄电池、调机器、发电机、启动与充电系统、用电设备等；电子系统中包括发动机电子控制燃油喷射系统、自动变速器、电子检测系统与电子负荷传感系统、电子智能控制系统等。

1.2 机械设备电气系统的热点

（1） 电气设备特点

在电气设备中主要包括电源与用电设备、电气控制装置等。在电气设备中，所用的电路属于模拟电路，因此在故障诊断的过程中具有多样的特点。在对电气设备故障进行诊断的过程中由于信号所具有的特点而变得复杂，具有难度比较大、精度与稳定性比较差的特点，这也就导致了故障诊断效益不高。模拟电路的故障检测在当前并没有形成完整的理论体系与诊断方法。

（2） 电子系统特点

在电子系统中主要包括传感器、微机控制器、执行装置等，采用的是低压与直流单线制。在电子系统中，所用的电路属于数字电路，仅仅具有0与1两种状态，容易发现问题与原因之间的对应关系。由于数字电路的特点，在对数字电路故障诊断的过程中比较规范与逻辑，其诊断的理论由于较为成熟而在非常多的诊断程序与设备中得到了实际的应用。

2.机械设备电气系统的故障检测与诊断方式

2.1 利用感官进行诊断

（1） 利用观看进行诊断电气系统故障

如果电气设备出现问题之后，一般会冒出白、黑与黄的烟。如果所冒的烟为白色，说明电气设备由于受潮出现了故障，受热之后出现蒸汽，利用烘干除潮的方法进行故障处理；如果冒的烟为黑色，一般情况下是电气设备受损，出现了设备绝缘烧坏的情况；如果冒的烟为黄色，说明电气设备出现了过热的情况，电气设备的绝缘物块炭化的过程中出现黄烟。

（2） 利用耳听进行诊断电气系统故障

利用声音对电气故障进行检查是非常重要的手段之一。铁芯周围有线圈的话在通电之后就会发出声音，如果发出的声音比较均匀而轻微，则说明电气设备工作正常；如果发现的声音比较强烈，一会大一会小，说明了电流的变化比较急剧，电气设备就可能出现故障；如果发出的声音为“滋滋”的声音，则可能出现短路或者接触不良的情况；如果发出的声音为强有力的发电的声音，则说明电气设备中的带电的元件可能出现了烧熔甚至烧断的情况。

（3） 利用手摸进行诊断电气系统故障

通过对电气设备外壳进行手摸来进行故障隐患的诊断。将手放置在电气设备外壳上，如果烫的难受就说明了电气设备表面的温度已经超过的了50℃，而电气设备内部的温度要比表面高15℃作用，超过了发电机与电动机允许的60℃的范围，一旦出现过热之后会加剧绝缘老化，缩短电气设备的使用寿命。 2.2 短路与断路检测方法 （1） 利用电压表进行检测断路情况 利用电压表对电路的断路情况进行检测。将电压表两个接线柱中的其中一个连接发动机或者车架，另一方面连接测试棒，开关接通之后按照顺序逐渐检测。如果电压正常说明电路正常，如果电压没指示则说明出现了断路。

（2） 利用试灯进行检测断路情况

利用试灯对电路的断路情况进行检测。将夹子夹在发动机上，开关接通之后，将测试棒从蓄电池到用电设备方向依次进行检测，试灯亮的话则说明电路没有问题，试灯如果不亮则说明电路出现断路。

（3） 电源短路检测方法

对电源出现的短路情况进行检测，如果开关接通之后出现保险丝熔断的情况则说明电路出现了短路的情况。要通过电源短路接法对短路的部位进行检测，从蓄电池中引出火线以此对设备进行检查，通用点设备的反应确定短路的部位。

2.3综合诊断的方法

当前，电气系统多种诊断方面得到了应用与发展，但是依旧存在着设备功能单一、自动化程度不高、检测效率较低等问题。机械设备的发展增加了结构的复杂性，单一的检测方法已经不能够满足诊断的需要了，容易导致误报、漏报等情况。多种检测方法联合使用能够实现相互补充，提高故障检测与诊断的效率与准确度。

本文主要介绍基于计算机控制系统的诊断方法。计算机通过软件与硬件共同对故障诊断的过程进行自动化控制，在控制的过程中采集电流、电压、转速等信号，将采集得到的信号通过串行总线发给主控计算机，通过计算与融合实现精确的故障定位与分析过程，得出比较准确、可靠的诊断结果。

3.总结

机械设备电气系统的故障检测与诊断属于综合学科，其中包含了信号处理、人工智能、计算机、模式识别等多个学科。这些学科的不断发展与进步必然会促进机械设备电气系统的故障检测与诊断技术的发展与进步。因此，要对机械设备电气系统的故障的模式与经验进行积累，并关注相关学科的发展，将新的理论与技术应用到故障诊断过程中，提高机械设备电气系统的故障诊断的效率，促进机械设备的发展。

参考文献

故障检测与诊断篇（4）

【基金项目】上海应用技术学院《动车组检测与故障诊断技术》课程建设项目。

【中图分类号】G642 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）09-0227-02

一、引言

近些年，伴随着我国高速铁路和城市轨道交通建设的极速发展，动车组得到了广泛的运用。目前，仅铁路方面，动车组就达到了1300多对，占旅客列车总数的半数以上。动车组的复杂性、高速性对其安全保障措施提出了更高、更苛刻的要求。实施有效的检测与诊断则成为铁路总公司、中车集团以及相关科研院所的关注焦点和研究热点。与此同时，相关院校，如西南交通大学、大连交通大学、上海应用技术学院等，相继也开设了《动车组检测与故障诊断》的本科课程，以满足对相关技术人才的急剧需求。

然而，动车组作为一种新型车辆系统，其复杂、高速等特性都对相关的检测与诊断技术手段提出了全新的要求和挑战。目前，各种理论、技术手段也在不断的快速更新、发展，新的技术方法也在不断的得到尝试和应用。在这样的特殊情况下，对其本科教学也提出了诸多挑战。为此，本文从一线教师在几年的教学过程中遇到的相关问题及思考的角度，结合本校的培养目标，对《动车组检测与故障诊断》这门课程的教学内容和课程考核方式进行了初步探讨。

二、教学内容

《动车组检测与故障诊断》是一门面向机辆工程专业高年级学生开设的、综合性极强的本科课程。其先修专业（基础）课程包括《机车总体及走行部》、《传感器与检测技术》、《机车制动技术》、《机车动力学基础》、《机车结构强度分析》以及《机车电力传动技术》等。其任务是使学生掌握动车组检测与故障诊断的体系结构、关键部件的检测装置、手段及分析、诊断方法等知识，目的是使学生具备动车组安全保障一线技术、管理工作人员的理论基础和专业技能，为今后从事相关技能、管理工作打下坚实的基础。

动车组检测与故障诊断系统从大的范畴上可分为两大模块，即车载诊断系统和地面诊断系统，车载诊断系统内部以及车、地系统间都涉及到数据通信技术。从检测与诊断的对象模块上可分为：供电系统、牵引传动系统、制动系统、走行系统、防滑系统、空调系统等，每个对象模块又有很多零部件、故障模式的检测与诊断内容。从技术手段上可分为：振动诊断技术、声诊断技术、红外诊断技术、油分析诊断技术等，而每种技术在实际应用中又可细分不同的应用技术手段。《动车组检测与故障诊断》这门课程内容涉及的理论与技术面之广之深，由此可见一斑。在文献[1]中，笔者从实际出发，对地方本科院校新办机辆工程专业的多方面进行了探讨，其中很重要的一方面就是师资力量问题。而从真正实现本课程的教学目的与任务的角度来看，需要的是一个理论扎实、技术经验丰富、全面的教学团队――而这对师资力量提出了极高的要求，对于地方院校新办专业来讲，在短时间内还是难以完全满足的。

另外，从教材方面讲，可选择性非常局限，唯一一本相关性较强的是，由西南交通大学的郭世明教授编著的《动车组检测与故障诊断技术》。

笔者自2013年9月份起开始承担本校该课程的教学工作，历经两届，马上进入第三届的授课。作为一名新进、青年、跨专业的教师，该课程没有任何资料可以参考，从教学大纲的制定、教材的选定、教学内容的安排、课件的制作、考核内容等等，都是一路摸着石头过河，经历了不断的修正。

郭世明教授的这本教材共分为九章，内容包括：第一章讲述动车组概述和动车组检测与故障诊断系统概述;第二章在讲述动车组技术概述的基础上，对动车组的列车监控与故障诊断系统进行了技术概述;第三章从一般学科的角度讲述了检测技术的基本知识;第四章从一般学科的角度讲述了常见的传感器;第五章从机械的角度讲述了故障诊断技术中的信号分析与智能诊断方法;第六章对几种常用列车通信网络技术进行了分别论述;第七章对走行部关键部件的检测及诊断技术进行了论述;第八章讲述了动车组牵引传动系统的检测与故障诊断;第九章对动车组的检修制度和检修基地进行了论述。

从内容上看，本教材内容的第三、四、六章与其它课程重合，为了保证48学时的教学工作量的充实，与课程目的与任务要求相结合，在参考了多本相关教材、文献[2-6]的基础上，目前的教学内容按模块分为：故障诊断技术、车辆检测技术、车辆诊断系统、动车组检修四个模块，其中：故障诊断技术模块主要从机械振动角度讲述测试、分析与智能诊断等;车辆检测技术则主要是讲述列车中常用的检测技术装置，包括超声检测、磁粉检测、声发射检测、5T系统及收集的一些案例等;车辆诊断系统则是在讲述动车组检测与故障诊断系统概述的基础上，以“KAX-1型行车安全监测诊断系统”为实例进行讲述;动车组检修主要讲述国内外的检修制度以及动车组检修基地的设置等。以上教学内容的安排，离本课程最终的教学目的、目标与任务要求还相差甚远，有自身经验不足的问题、有教学团队欠缺的问题、有对外合作不足的问题，也有教学设备缺失的问题。所以，不管是从自身还是专业团队来讲，我们都在不断的努力！

三、课程考核

从上述可以看出，《动车组检测与故障诊断》这门的教学内容涉及范围极广、极散，这与传统的课程教与学都有很大的不同，尤其是对课程考核所具有的意义提出了更高的要求。考试内容多以对相关技术的简单理解为主，辅以一定的分析应用题。这样，若以传统的考核方式，即最终闭卷考试成绩占绝对比重来进行的话，就会带来诸多问题：1.学生容易产生“平时不用太认真，临考前集中背背就可以”的完全应试心理，而造成背是背会了，而某某技术到底是什么而全然不知的情况。这种情况也确实较大面积存在。2.每届学生考试前的状态，对成绩影响非常大，这是因为，该课程设置在大四的上学期――正是学生集中找工作的时间，比如第一届学生，由于外部环境好，大部分同学早早就在行业内签订了就业协议，临考前比较能集中时间应对考试，考试成绩普遍很好，而第二届学生，由于外部环境等多重原因，行业内就业不太景气，临考前也是人心惶惶，结果考试成绩极差。实际上，两届的考试难度完全相当！3.教学内容决定了考试内容，而采用传统的考核方式，必然导致存在上述两个问题，这实际上是“成绩无法反映学生掌握相关要求的真实程度”的问题。

为此，在学校试行“过程考核”的改革中，笔者以此为契机，对本课程进行了积极申报并获得了批复。其主要目的是，加大平时考核成绩的比重，弱化最终卷面成绩的比重，使得学生在学习过程中对相关问题能够积极思考，并在大量查阅文献资料的情况下，进行外延拓展。过程考核除了常规课堂出勤纪律外，主要包括以下几点：1.课堂互动、随机提问;2.针对课堂内容知识点的随堂作业;3.课堂内容的总结报告;4.专题报告;其中，前三点都是基于课前预习、检索、收集相关资料的前提下进行的。第四点则是针对课程中某几个方向，进行大量的文献资料阅读的基础上，撰写综述类报告的。开展过程考核，对老师和学生都提出了非常高的要求，但我想，这也是教学本应进行的内容。过程考核的内容确定之后，其实还有如何杜绝互相抄袭的问题，对此，笔者也在不断借鉴多方经验、不断的思考。

四、结语

《动车组检测与故障诊断》作为一门涉及面极广的新课程，其教学内容的安排、课件的制作、考核内容及形式等教学环节的多个方面，都对任课教师的提出了极高的要求。本文仅是从一个刚刚任课两年的一线青年教师的角度，对相关内容进行了思考和初步探讨。为了保证更好的教学质量、建立更公平的考核方式，都有大量的工作要做，不断的修正。

参考文献：

[1]潘玉娜， 浅谈地方本科院校新办机车车辆专业， 课程教育研究， 2013年第11期

[2]黄采伦，《列车故障在线诊断技术及应用》，国防工业出版社，2006

[3]董锡明，《机车车辆维修基本理论》，中国铁道出版社，2005

故障检测与诊断篇（5）

中图分类号[U8] 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）50-0144-01

机场助航灯光系统是飞机飞行安全的保障，是机场非常重要的一个目视助航设备。在一个中型的机场中，其助航灯光包括了跑道中线灯、跑道边灯、进近灯、末端等、顺序闪光灯、坡度灯等共计上千盏灯。机场助航灯光系统保障着飞机的安全起降，安全问题不容许丝毫的差错，助航灯光系统是否完好无损十分关键。在实际机场应用中，如何保证助航灯光系统的正常工作，如何及时的检测助航灯光系统的故障，也就变成保障安全的大问题。助航灯光系统中自动监视功能就可以很好的满足这一要求。我国目前较大规模机场使用的都是国外的助航灯光巡检系统，自己在助航灯光巡检监控系统方面的研究还没能形成成熟的系统，不能在实际中应用。不断学习，努力探索，寻求自己的助航灯光故障诊断系统，解决国内机场的燃眉之急。

1 助航灯光故障检测

助航灯光故障的检测主要通过自动监控，实行远程巡检，它的主要硬件设计包括了单片机、过零检测模块、模数转换模块、调制及隔离变压器模块、晶闸管驱动模块、进水检测模块、串口通信模块、单片机模块等。

1.1 灯暗检测和灯泡开路检测

灯暗检测实际上就是对灯电压进行检测，检测灯泡两端的电压。检测灯电压可以判断灯泡的输出功率，在使用6.6:6.6的隔离变压器时，一次测电流和二次侧电流是相同的。灯泡两端的电压反应了灯泡输出功率的大小，是判断灯暗的一个替代参数。灯暗的原因要么是灯泡经过长时间的使用，老化使得电阻减少，电压降低，从而导致灯暗。要么是灯泡中的灯丝出现靠丝现象，使得线圈被短路减小电阻，降低两端电压，减少功率，导致灯泡发暗。而灯泡开路检测则是对灯泡电流大小的检测。一个比较稳定的干路电流在隔离变压器的一次侧流过时，如果二次侧有正常的负载也会流过一个比较稳定的电流。当开灯光级设置越低时，电流越小；或则当负载的电阻越小时，电流越大。灯泡在使用过程中，新旧程度对电流的影响不大。而灯泡处于开路时，其负载电阻无穷大，电流就会急剧减小。在这一特点作用下，二次侧电压升高达到一定的数值时，通过对电路电压进行采用就可以判别灯泡是否断芯。

1.2 上行信号的调制

上行信号是指远程巡检单元向主控制单元上传的信息，这是灯光巡检中远程巡检单元和主控制单元之间通过调解和调制进行的有效通信中的一个方向。调制信号频率是工频50Hz，所以调制信号可以跨过隔离变压器，然后上传回主控单元。

1.3 上行信号的解调

经过电压互感器采样，然后经信号调理电路把调光器回路电压分为两路，一路过零检测电路，进入单片机；另一路经差分放大器处理，然后进行模数变换。进行采样12次，时间在2ms内。12次数据分为4组值，每组数据求一个平均值。所得的3个平均值分别与单片机中预先计算好并存储起来的对应数据进行比较，有调制的信号，其数值相比没有调制的信号明显要小。在差处理下，就可以得出“1”、“0”信息。

2 助航灯光故障诊断系统设计

2.1 主控单元解调程序

主控单元过零检测电路实时检测正过零点后，经过P3.3通道信号向单片机请求中断，然后执行中断程序。单片机读取转换值，2ms内进行采样12次，所得到的结果分成每组4个数据的3组，每组数据求其平均值，然后把求得的平均值与预先计算好并存储好的数值进行做差处理，如果差值大于设定值则为“1”，否则为“0”。重复过程3次，如果得到3个结果均为“0”，则说明没有下达命令；如果得到3个结果均为“1”，则说明肯定有下达命令；如果得到结果中有一个为“1”，则返回，要求上位机重新发送命令。

2.2 远程巡检单元调制程序

由P1.0和P1.2发送信号，经P3.7通道把正过零点后信号送入单片机，触发晶闸管开关。由于电压上加载了调制信号，所以电压输出就产生了畸变。

2.3 远程巡检单元故障定位程序

一个周期定位50ms，每个周期采样10次，每次采样之间间隔10ms，结果存放在寄存器中。每个周期采样的10次结果计算平均值，然后与设定的值作比较。在比较中，采样结果大于或则等于设定值，则灯已经损坏。

3 实际应用中的实验与结果

选择机场进近灯做灯泡断丝实验，结果实验的6盏灯判断全部正确，没有一盏误报。而灯暗实验中，电压波动率在5%以下，也基本能满足实际应用的要求。进水实验中，通过实验人员的实地检查，检测到进水的隔离变压器桶，其进水深度确实达到了设定值，而没有检测到进水的隔离变压器桶，则均未发现进水现象。以上实验结果表明，助航灯光故障检测准确度高，传输数据准确，电源足够稳定，操作灵活方便，在实际机场的应用中，能基本满足助航灯光故障检测与诊断的要求。

4 讨论

当然，笔者仅仅是从助航灯光故障检测的基本原理出发，浅显探析了其故障检测的方面。而实际应用中的助航灯光故障检测，要复杂多样得多，需要研究人员进一步探索，进一步完善才能达到实际应用的客观要求。而助航灯光故障诊断系统的设计，笔者更是仅仅点出了其大致的工作原理，要达到实际设计应用的要求，还需要全面细化，落实到细节，以及具体程序的编写和完善工作。

故障检测与诊断篇（6）

Abstract: As a result of complementary, redundancy, and uncertainty are the characteristics of large power transformer, this paper will analyze the transformer oil and fault that is proposed based on the on-line monitoring technology and diagnosis technology for the detection of transformer oil and fault diagnosis model, is proposed for fault diagnosis of transformer oil.

中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：

引言

在线监测技术是分析目前对电力变压器进行故障诊断最方便、有效的手段之一。在线检测技术极大地提高绝缘诊断的效率和准确性同时还可节约大量的人力和物力的损耗。并且，根据被测设备的当前工作数据，结合过去的经验，用先进的方法及时而全面地进行综合分析判断，为捕捉早期潜伏性故障隐患提供指导。在线监测是保障电力系统正常运行和工作的重要环节之一，它可以为设备的故障提早发出警示，以确保电网的安全运行。

大型变压器一般都为油浸式变压器，采用油纸绝缘结构。油在变压器当中起到绝缘和冷却的作用。变压器在运行过程中，由于热和电的作用，变压器油会逐渐老化并分解产生少量的低分子烃(氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烯)等气体，当存在潜伏性故障时，会加快这些气体的产生速度，因此要监视变压器的运行状态，利用离线和在线技术对油中气体的定性定量分析，其意义是十分重要的，实践证明，也是非常有效的手段。

1、变压器油质劣化因素及其对策

1.1变压器油劣化因素

(1)设备条件。变压器设备设计制造采用小间隰，运行中易出现热点，不仅促使固体绝缘材料老化，也加速油的老化。一般温度从60一70℃起，每增加10°C油氧化速度约增加一倍。另外，设备的严密性不够，漏进水分，会促进油的老化，选用固体绝缘材料不当，与油的相溶性不好，也会促进油的老化，所以设备设计和选用绝缘材料都对油的使用寿命有影响。

(2)运行条件。变压器、电抗器等充油电气设备如在正常条件下运行，一般油品都应有一定的氧化安定性，但当设备超负荷运行或出现局部过热，油温增高时，油的老化相应加速。

(3)污染问题。新油注入设备时，都要通过真空精密过滤、脱气、脱水和除去杂质。当清洁干燥油注入设备后，油的介质损耗因数有时会增大，甚至超过运行中规定2％的最低限值。

(4)运行中维护。运行中油的维护很重要，目前变压器大部分不是全密封，如果呼吸器内的干燥剂失效不能及时更换，将潮气带人油内，油内抗吸附剂失效后，未能及时补加，会促使油的氧化变质。

1.2 对策

综上所述。影响变压器油质劣化的因素是多方面的。既有人的因素，也有设备因素，但归根结底是人的因素。只要充分认识油质对设备安全、经济运行的重要关系，增强责任感和事业心，那么不论设备问题，还是管理问题都会迎刃而解，就油质对策，在此不妨提出几点看法：

(1)积极推广应用新技术，彻底改变变压器因密封不严而产生漏油的弊端；

(2)加强管理，完善油务监督；

(3)充分发挥油处理设备的作用；

(4)完善新油的入库检验制度和变压器油的保管、发放(领用制度)规定；

(5)加强变压器油务监督管理。

为使变压器油运行良好，这就要求变压器油具有较高的闪点、击穿电压、界面张力、水溶性酸PH值，同时保持较低的水分、介质损耗因数、酸值，同时还要求变压器油透明、无杂质或悬浮物，月前变K器用油的牌号以25号居多，其技术标准和运行要求如下表所示

2 、故障在线检测与诊断

在线监测技术中，由各种传感器所采集的信号，经过必要的转换和处理后，统一送进数据处理系统进行分析，综合分析判断后输出结果。如发现异常，可警

报或进行相应的操作，也可以与上一级检测中心相连[1]，如图1一1所示。

2.1在线检测的原理与方法

由于温度对油中微水含量的变化状态及传感器测量过程的影响，所以为了精确地在线测量由衷的油中的微水含量，需要将温度传感器和温度传感器安装在变压器的油流回路中，同时对温度和温度信号采样，以便真实的反应油中的微水含量。

对变压器中微水含量实施在线监测时，传感器是其中非常关键的部分，用于油中微水含量在线监测的传感器需要承受变压器苛刻的运行环境，这包括100℃的顶层最高温度和140℃的最热点温度，与传统的醋酸纤维系湿敏材料相比，聚酰亚胺是一种耐热性非常好的湿敏材料，由于其具有一个高度芳香化结构，在－200℃～＋400℃都有稳定的物理、化学性质，具有较强的抗化学腐蚀性，能很好地适应变压器的热油环境。聚酰亚胺的分子结构中含有酰亚胺环，具有一定的吸湿性，且吸水后其相对介电常数发生相应变化，利用介电常数与含水量相关的原理可制成电容式湿度传感器。这类聚酰亚胺湿度传感器有较好的长期稳定性，几乎没有湿滞，而且温度系数也很小。

图1-2HYDRAN201i的在线装置信息流程和原理图

2.1.1油气分离单元

油气分离单元包括：聚四氟乙烯薄膜、脱气的气室、Kopton膜、铜管、三向阀、干燥过滤器、温度控制室、色谱柱、电化学检测器、空气泵设备。

2.1.2气体检测单元

气体检测单元包括：分离混合气体的气体离柱及检测气体的传感器，控制气体分离柱工作温度的恒温箱、载气、继电器自动控制以及辅助电路设施。

2.1.3微机控制及诊断单元

微机控制及诊断单元主要由主板、接口板、电源部分以及打印输出、显示属出部分组成。

2.1.4实际应用情况

2011年3、4月对某电厂主变的高压试验及离线油化实验结果表明主变处于正常状态，下表书某电厂主变在2011年3-4月在线检测装置所测得数据：

表2 在线检测所测得实验数据

注：环温：指冷却水入口温度。

从以上数据可以看出，所测结果比较稳定，得出的结论和变压器实际健康状况相符。

下表为某研究院油化取样分析与在线检测装置分析结果的对比：

表3 油化和在线监测实验数据

从上表对比可以看出在线监测所测的数值和研究院油化专业人工取样所测得总烃气体的数据相差不大，比较真实的反应变压器的实际情况。当然通过对数据的对比是远远不够的，并且由于有环境、人工取样手段等的因素影响，数据也不可能完全一样，我们还将通过预防性手段及离线和在线监测数据进行比较，这样对在线检测的判断将更有依据。

故障检测与诊断篇（7）

一、空气流量传感器的作用及组成

空气流量传感器也称空气流量计，是电控发动机的重要传感器之一。它发展大体上经历了以下四代： 第一代简称L型 ，在节气门轴上设置一个联动的滑变电阻来测量节气门开度，进而通过转速信号及进气温度信号换算成进气量。第二代简称D型 ，在进气歧管中引出真空，该真空作用到电压感应片上，感应出电压值，在ECU中计算出相应的进气压力，再参照进气截面积计算出进气量。第三代简称热线式， 其原理是ECU通过给热线不同的电流来保持热线恒温。不同流量的空气流经热线时将带走不同的热量，这时的电流变化就成为进气量的度量。第四代简称热膜式工作原理与热线式基本相同，是热线式的改进型，目前应用最广。

热膜式空气流量计结构如下图。

为了能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一时刻吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算喷油量的主要依据。如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机不能正常工作。

二、热线（热膜）式空气流量计的常见故障及检查

1.常见的故障

热线（热膜）式空气流量计较为常见的故障是：热线（热膜）沾污、热线断路（热膜损坏）和热敏电阻不良等。

2.故障检查方法

电路如下图。

1脚空；2脚为12V；3脚为ECU内搭铁；4脚为5V参考电压；5脚为传感器信号。在怠速时5脚电压为1.4V；急加速时为2.8V。

电阻测试

（1）线束导通性测试：将数字万用表设置在电阻200Ω档，找到空气流量计下面的针脚号与ECU 信号测试端口针脚号，分别测试空气流量计3、4、5 号针脚对应至电控单元 12、11、13 号针脚的电阻，所有电阻都应低于1Ω。

（2）线束短路性测试：将数字万用表设置在电阻200KΩ档，测量空气流量计针脚 2 与电控单元针脚 11、12、13 之间电阻应为∞。测量空气流量计针脚与电控单元针脚：3―11、13；4―12、13；5―11、12之间电阻均应为∞。

测试各条线束的导通性，应关闭点火开关，拔下传感器插头与电控单元插接器，用数字万用表分别测量各线束间的电阻，相连导线电阻应当小于1Ω，不相连导线电阻应∞为正常。

电压测试

（1）电源电压测试：打开点火开关，将数字万用表调至直流20V档，红色表针置于空气流量计针脚2，黑色表针置于发动机进气歧管壳体，起动发动机时应显示 12V；红色表针置于空气流量计针脚 4，黑色表针置于发动机进气歧管壳体，应显示5V。

在实际检测中，拔下传感器插头，打开点火开关，测量2号端子与接地间电压，起动发动机时应显示12V。

（2）信号电压测试：分单件测试和就车测试两部分。单件测试：取一个空气流量计组成部件，将12V 电压或蓄电池电压施加在空气流量计电器插座针脚 2 上，将 5V 电压施加在空气流量计电器插座针脚4上，将数字万用表调至直流20V档，测量空气流量计插座针脚 3 和针脚 5，应有 1.5V 左右电压，用吹风机从空气流量计隔珊端向空气流量计吹入冷空气或热的空气，测量空气流量计插座针脚3和针脚5，电压应瞬时上升至2.8V回落。不能满足上述条件，可以判定空气流量计有故障。

就车测试：起动发动机至工作温度，将数字万用表调至直流 20V档，测量空气流量计针脚5 的反馈信号，红表针置于空气流量计针脚 5，黑表针置于空气流量计针脚3，怠速时应显示电压1.5V左右；急加速应显示 2.8V 变化。若不符上述要求，在电源电压与参考电压完好的前提下，可以确定空气流量计已损坏，需要更换。

三、相关维修案列

案例一

故障现象：一辆帕萨特B5GLi型轿车冷车起动不着，但起动机运转正常。若用脚稍点住油门板，连续开关点火起动几次，发动机可以起动。若稍微松一下油门板，发动机马上就会熄火。使发动机保持这种状态运行10几分钟后，发动机则工作正常。

故障原因：空气流量计沾污。、

故障排除：首先用故障诊断仪查得故障代码为：17916 P 1508 035，故障含义是到达怠速调整系统理论上限值。清除故障码后，关闭发动机。然后重新起动发动机再检查，故障代码17916仍然存在。

对数据块进行检查，未发现有异常情况。询问驾驶员。了解到该车己行驶2万km未更换过空气滤芯。打开空气滤清器，滤芯粘满尘土，更换空气滤清器并对进气管路进行了清理。再次清除故障码，根据对故障现象的分析，可能是空气流量计，热膜上粘附了灰尘造成进气质量信号失准所致。用压缩气体对热膜清洁后，故障排除。

案例二

故障现象：一辆桑塔纳2000GSi发动机怠速时发动机抖动较厉害，行驶中出现加速不良现象。

故障原因：空气流量计断路。

故障诊断与排除：阅读故障码，有两个：00533空气流量计对地开路或短路；00561混合气自适应超限。观察数据流，发现进气流量信号能随发动机转速变化，但喷油脉宽及节气门角度均超过经验正常值（1.65-1.90ms及2-4º；）。清洗节气门及喷油器后，装车、清码、基本设定。启动着车后，发现发动机怠速抖动更严重。再阅读故障码，仅剩00533，而且再也清不掉。从空气流量计上拔下线束插头，阅读进气流量数据流信号与插着插头时相同。可见当产生故障码“00533空气流量计对地开路或短路”时，数据流不是真实值，而是替代值（由发动机转速与节气门位置传感器信号计算替代）。可见此时阅读进气流量数据流已无意义。仔细检测空气流量计及其线路，结果发现空气流量计线结束插头转角处的信号线断路。重新整理线束插头后再试车，故障排除。

参考文献：

故障检测与诊断篇（8）

一、自动故障检测与诊断的常用方法

（1）直接方法指的是在空调系统中，将各个输入与输出的参数作为故障检测的症状，将这些症状输入到分类器中，根据事先制定好的分类策略进行详细分类，以此实现正确的故障分类，然后再给出故障诊断结果。直接方法在实际应用中主要是利用分类器的设计，常用的分类方法包括专家规则、贝叶斯分类法、故障树与神经网络等，这些分类方法都为设备自动故障检测与诊断提供了极大的便利，确保了诊断数据的准确无误。（2）间接方法指的是利用系统模型进行预测的方式，这种方式在施行过程中必须先建立正常的系统运行条件，同时更需要对已知故障条件进行系统建模，利用这些标准化的模型对系统进行详细预测，通过将预测得出的实际参数与测量数据进行比较，利用比较后得出的偏差作为分类器的输入参数，以此实现故障分类。其中的分类方法与直接方法相同，其中建立模型的方法包括回归法。模糊逻辑法、神经网络法与物理原理法等。在建立模型的过程中需要对模型的误差大小与准确性有一个明确的控制，以此提高故障诊断与检测的可靠性。

二、自动故障检测与诊断在暖通空调中的应用

通过对相关文献进行探究，结合我国自动故障检测与诊断实际应用于暖通空调的相关经验，有效对自动故障检测与诊断在暖通空调中的发展原因及应用情况进行评述。早期的自动故障检测与诊断往往只是通过一些手提式的诊断器进行设备检测，维修人员在实际工作中利用这些维修设备对空调进行故障检查与问题诊断，这种工具的优点是可以通过一台仪器实现多个系统的检测与故障诊断，在仪器中还可以配置精度较高的传感器进行辅助检测，实现高效化的暖通空调设备故障诊断[2]。但是，利用检测设备进行检测与诊断的过程中，往往不能实现在线检测与诊断，检测出来的数据结果并不能反映出系统的动态特征，这些数据资料只是检测设备中的静态检测结果，还需要经过一系列的处理以后才能发挥出实际效用。

近年来，大多数检测设备生产厂家，在设备的安全性与实用性上进行了相应的改善与创新，在检测产品中加入了一些保护系统与故障诊断系统。保护系统是通过设备的启停操作来实现故障检测。这种方法可以有效提高制冷系统的使用寿命，确保操作人员的安全，但是这种去安全系统只能对一些故障情况较为严重的设备进行故障诊断，对系统的运行状态与特性恶化情况却无法起到有效的监测作用，致使设备在出现问题以后无法得到及时的维修，导致能源被大量损耗。

随着我国经济的不断发展与社会产业结构的完善，国内市场对暖通空调自动故障检测与诊断的需求将会变得越来越大，将来一定会出现更加完善的故障检测与诊断产品，这些产品将为我国空调设备发展指明一条新的方向。

三、自动故障检测与诊断在暖通空调中的发展方向

（1）加强经济性研究。自动故障检测与诊断在今后的实际发展过程中需要加强自身的经济效益，让人们能够更加直观的认识到自动故障检测与诊断系统带给人们的便捷与保障。吸引更多的人来研究如何将自动故障检测与诊断系统更好地与暖通空调技术相结合。同时，在设计与研发的过程中，需要不断降低自动故障检测与诊断系统的投资费用，在提出诊断与检测方法时，需要尽可能的利用暖通空调系统本身的元器件，避免过多对自动故障检测与诊断系统进行篡改。（2）加强可靠性研究。自动故障检测与诊断系统在实际运行过程中，往往会受到外界因素的干扰，进而出现一系列不可预见的问题状况，因此，提高自动故障检测与诊断系统运行的可靠性，是设备改善与创新过程中尤为重要的问题。通过加强自动故障检测与诊断系统的可靠性，可以极大地减少设备的错误警报，减少警报噪声对用户的干扰，避免操作者关掉自动故障检测与诊断系统，为暖通空调安全稳定的运行提供了有效保障。（3）加强理论研究。暖通空调是一整套较为复杂的服务性制冷设备，在实际运转过程中往往极易受到外界因素的干扰，自动故障检测与诊断设备在实际应用于暖通空调中时，应使用更为简单、易于理解、适用面广的故障诊断方法，这样才能更好的维持暖通空调的稳定运转，加强理论知识的研究证实满足这一要求的必要性保障，通过加强对整个空调系统故障诊断方法的研究，可以切实有效地为暖通空调今后的运转提供理论知识保障。

结语：综上所述，通过研发人员的不断努力，未来的自动故障检测与诊断设备与暖通空调系统一定会呈现出更加合理、高效的融合发展趋势，为我国第三产业的发展提供有力的保障。

故障检测与诊断篇（9）

引言：暖通系统由于安装、运行条件发生改变，有时候，在长时间的运作之后，暖通空调的性能也会随之发生衰退。伴随着科学技术的发展，暖通空调系统的发展规模越来越庞大，设备种类和数量也在大大的增多，因此，暖通空调系统的程度愈加复杂，更加容易出现各种各样的故障，比如：阀门卡死、盘管结垢严重、水泵烧毁等故障 。如果以上的故障得不到及时的解决，一定会导致运行过程的参数偏离预期的设定值很大程度，影响工作质量，也对现场工作人员的舒适度造成制约。根据对相关文献进行探究，结合我国自动故障检测与诊断实际应用于暖通空调的相关经验，有效对自动故障检测与诊断在暖通空调中的发展原因及应用情况进行评述。

一、暖通空调系统故障检测与诊断主要途径

（一）基于模式识别的检测与诊断途径。这种故障是在正

常的工作状态下，对工作状态的模式与故障状态的模式加以识别与分类。使用得到的故障的特点的数量值来开展的决策研究。同样，也可以开展故障的诊断与计算，由此看来，这种模式的检测与诊断途径的优势在于计算量不多，并且，不需要建模。

（二）基于神经网络的故障的检测与诊断途径。基于神经网络的这种检测途径，主要是通过并行的，数量多、联系紧密的神经元形成的网络来完成检测与诊断的工作的。神经元经过输入的信号在其之间反复的传递。神经网建立之后可在大量的数据库样本中进行对这个神经网络的训练，持续的修改网络之间的权值。最终可把数据样本来对神经网络进行校验[1]。在非线性方面故障来说，神经网络具有天然的优点，并且，不需要建模型。

（三）基于故障树的检测与诊断途径。这种故障的基础与诊断途径主要的思想是在检测诊断的过程由暖通空调系统最终的故障开始的，这是一种从上而下的倒查故障的方法，由此，形成了一颗倒立的故障树。这种检测与诊断的途径有一大特点，就是检测的比较彻底，但是一旦暖通空调系统是比较庞大的话。对于建立故障树是很有难度的。

二、暖通空调系统故障检测与诊断技术的发展目标

（一）加强经济性研究。加大对暖通空调系统的故障检测与诊断是非常有必要的，尤其是体现在经济方面的优势来说。提升暖通空调系统本身的经济效益，这样就可以使使用者直观的了解到自动故障检测与诊断系统给自己带来的方便与技术保障。可以把更加多的让吸引过来，对研究如何将自动故障检测与诊断系统更好的和暖通空调系统技术向结合的课堂起推动的作用。对于暖通空调的设计与研发的工作人员来说，不断的使自动故障检测与故障的诊断系统的开支是一项任重而道远的责任，需要在研究出检测与诊断的方法的同时，要尽可能利用系统本身自带的元器件，减少对检测与诊断系统进行篡改。

（二）加强理论研究。提高对暖通空调故障的整个检测与诊断方法的探讨，需要从加强系统故障的理论性的研究着手。自动故障检测与诊断设备在运行与实际的暖通空调时，需要使用适用面广泛与更加简单明了的检测与诊断的方法，由此，保障暖通空调系统的稳定运行。暖通空调是一项很复杂的服务性制冷的系统设备，提升对暖通空调故障检测与诊断技术的理论知识的研究是满足技术发展的必要。

（三）加强可靠性研究。暖通空调设备要有较高的性能系

数，除在设计与制造方面加强技术的研究效率外，也要求在运行的过程中保持正常的运行状态，保证可以实现最优化的运行。在检测与诊断暖通空调故障的过程中，会遭受来自外界的影响，从而导致一些不可预见的问题出现。如果要对设备进行改善与创新的话，对暖通空调系统的故障检测与诊断系统运行的可靠性的要求是必不可少的。这种提升可靠性的做法，可以大大的降低设备警报的错误率，对警报噪声的降低也起很大的作用，尽可能的避免了操作者对故障检测与诊断系统的操作，提供给暖通空调的安全稳定运行更多有效的保障。

故障检测与诊断篇（10）

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）04-0060-04

Abstract Aiming to the problems such as outdated content， only focus on the conventional vehicle technology and poor regionally adaption， the optimization study is conducted on the teaching content

of Vehicle Inspection and Fault Diagnosis Technology. The old tea-

ching contents are integrated based on market demanding of automo-

tive technology and conforming to Beijing around requirements， the

new type and new energy vehicle inspection and fault diagnosis tech-

nology are added. The course structures are more reasonable and broader coverage after optimized and could meet the vehicle service marked around Beijing as well as the objectives of school training objectives. The main purpose of this article is researching the optimi-

zation of teaching contents about the vehicle inspection and fault diagnosis technology.

Key words vehicle inspection and fault diagnosis technology； prac-tical ability； CAN bus

1 w论

汽车检测与故障诊断是汽车交通类专业的重要课程之一，也是理论联系实际的课程，课程目的旨在提升学生专业理论水平和实践能力。该课程具有很强的理论性和专业性，内容涉及汽车不解体检测的基本原理、整车技术状况的检测、汽车各部分故障诊断及检测仪器设备基本结构等，课程的设置能够为从事汽车检测与维修方面的工作提供一定的理论和实践基础。

北京信息科技大学车辆工程专业汽车运用与服务工况方向主要培养在京津冀地区汽车后市场服务的复合型、应用型人才，要求学生具有较强的专业实践能力。京津冀一体化的提出，对北京的定位提出明确的要求，未来的任务是加大京津冀的环境治理力度，而学校的定位是“培养适合首都经济圈的应用技术型人才”。因此，需要根据社会发展对首都的要求，根据学校的定位差异与学生学缘结构、基础及就业意向的差异来规划整合现有资源，从而契合《北京行动纲要》及符合北京信息科技大学工程认证新要求。

新能源汽车作为新能源、新业态及八个专项的首要组成部分，对大幅提升制造业创新发展能力具有重要的支撑作用。北京小客车摇号系统数据显示，北京地区的新能源汽车销量仅2015年就已呈现爆发式增长，电动车辆技术状况的检测也逐渐成为市场不可分割的一部分。新能源汽车检测与维修技术人才的紧缺对专业的发展既是机遇也是挑战。为更好地服务社会与适应京津冀的发展，需加快电动汽车检测与维修人才的培养。近年来，汽车底盘综合控制系统、稳定性控制系统及主、被动安全控制系统的运用及CAN总线的广泛运用，使基于CAN总线信息的检测技术得到发展，如何将先进的电子、测控、计算机等技术融入汽车检测与故障诊断课程中，成为教学人员需要解决的一个重要问题。

综上所述，可根据目前技术需求和京津冀汽车产业的发展方向，对汽车检测与故障诊断技术现有教学内容和教学资源进行整合与优化，在进行课程资源整合及新增新检测技术、新能源检测与故障诊断技术的基础上，构建面向首都的融传授知识、培养能力、提高素质于一体的具有北京信息科技大学特色的汽车检测与故障诊断技术课程，充分发挥学生在学习中的主观能动作用。

2 汽车检测与故障诊断技术课程现状分析

教学内容陈旧 随着汽车检测诊断技术的不断发展，新的检测诊断方法与设备不断涌现并逐步应用于实践中，而与发展状况相比，现行教材的知识结构与内容则显得有些陈旧。随着汽车技术的发展，化油器结构、柴油机简单喷射系统已经逐渐退出市场，某些汽车检测技术在日益变化的今天也逐步被淘汰。目前，教学内容陈旧，对社会上的4S店、大修厂普遍使用的汽车先进检测线系统、汽车先进底盘控制系统、稳定性控制系统及主、被动安全控制系统却没有涉及。这就造成书本知识与社会严重脱节，对培养掌握先进检测技术的应用型人才极为不利[1]。

重视传统汽车教学，新能源汽车教学落后 2016年上半年新能源汽车销量显示，新能源汽车销量出现井喷式增长，新能源汽车销量同比增长162%，达到17万辆，我国由此成为世界最大的新能源汽车市场。2016年，北京小客车指标年度配额为15万个，其中示范应用新能源指标额度6万个。随着电动车辆使用年限的增强，故障凸显，因此，需要掌握电动车辆故障检测与诊断技术的专业技术人才，满足就业和汽车服务市场的需求。而现有的汽车检测与故障诊断技术课程多针对传统燃油车辆，针对新能源车辆检测与故障诊断技术内容相对薄弱和落后。

目前，现有电动汽车服务行业从业人员素质较低，对电动汽车高、低压电系统了解较少，缺乏系统的电动汽车技术知识，跟不上电动汽车技术现代化的发展[2]；需要加强从业人员的素质培养和技术水平，也需要地区高校加大人才培养力度，适应行业的发展。

教学内容适用性较差 就目前的汽车检测发展而言，先进的通信技术及先进的总线技术已经广泛应用于车载信息系统和控制系统当中，而这其中最为典型的为CAN总线技术的发展和应用[3]。现有的教学内容并未涉及CAN仪器的使用和纠错使用方法，知识内容跟进不够及时。与此同时，有一些自动化程度较高的汽车检测线使用CAN总线作为通信总线及自诊断系统的通信协议。因此，掌握总线的通信技术和纠错方法对汽车检测、检测线检测及先进汽车自诊断系统的故障检测和诊断具有重要意义。

在网络技术、信息技术等不断推广和应用的情况下，现代汽车故障诊断方法变得越来越多样化、智能化、自动化，是社会不断发展和汽车产业不断发展的必然趋势，是汽车故障诊断领域研究不断深入的必然结果。而现有课程内容对新技术及高自动化检测设备的试用性较差，需要进行内容优化，这对满足不同现代汽车的故障诊断需求有着重要意义。

3 课程教学内容优化

对现有内容进行整合梳理的基础上添加新型检测与故障诊断技术、新能源汽车检测与故障诊断技术方面的内容。

现有教学内容整合 按需进行教材整合和内容调整，同时强化教材整体性，加强立体化教学内容建设。在现有课程资源基础上，对现有的汽车检测与故障诊断技术进行完善和优化，删除化油器式汽油机燃油供给系统故障诊断部分内容。将发动机检测技术章节与电子喷射章节进行合并统一，调整为传统―电子点火系统故障诊断、电脑控制点火系统检测、汽油机燃油供给系统检测，具体内容调整为汽油泵的检测原理和方法、点火类型、波形形成原理、发动机点火正时检测、电控喷油信号和燃油压力的检测。各部分内容整合为传统―电子点火系统两部分内容，在对比分析点火系统的基础上，使学生对点火系统有整体的理解和掌握。其他诊断章节如气缸密封性检测、柴油机燃油供给系统检测、系统检测、发动机异响诊断维持原状不变。调整后的分类如表1所示。

新检测与故障诊断技术 在保留有益教学内容基础上，不断更新、充实新的教学内容，并将本学科的最新发展和科研成果补充到教学内容中，通过对教材内容的不断推陈出新，使课程内容更贴近生产实际。现近汽车检测技术发展迅速，CAN总线技术已经广泛应用于汽车通信、检测系统通信[4]及检测设备之间的通信设计，在CAN总线技术的帮助下使车辆各个传感器之间的信息得到共享，也为汽车故障检测与诊断提供最有力的保障。

在维修方面，CAN总线的应用也实现了在线诊断功能。故障诊断专家系统、视觉检测技术也已经广泛应用于检测与诊断的各个领域，包括电梯、变压器、电网、工程机械、数控机床等众多I域，在汽车检测中也获得广泛应用，如使用专家系统的汽车检测线检测系统及车轮定位参数的视觉检测系统开发等。与此同时，随着汽车自诊断技术及新能源汽车自诊断技术的发展，其基本原理均为通过分析数据总线（CAN）中的数据进行检测，可见CAN总线技术对汽车控制和检测的重要性。因此，读懂并了解CAN总线通信规则和数据格式提取等知识，对掌握先进检测设备及汽车先进诊断技术至关重要。

针对目前先进检测技术及控制系统关键内容，添加新型检测系统的检测原理及可检测项目、基于CAN总线技术的汽车底盘控制系统故障诊断与检测部分内容，对汽车新技术进行总结归纳，包括先进汽车检测技术、CAN总线通信技术及基于CAN总线技术原理。具体增加内容如表2所示。

新能源车辆检测与故障诊断技术 电机作为电动汽车的心脏是最容易出现问题的系统，而目前无刷直流电机[5-6]的广泛应用及学生对电机检测知识的缺乏，成为制约检测人员素质的一个因素。从新能源汽车的关键系统结构出发，针对目前新能源汽车的产业结构，根据混合动力电动汽车及纯电动汽车的相同和区别，新增新能源车辆综合检测技术现状分析部分内容。结合新能源汽车与普通燃油汽车的区别，对关键部分的电驱动系统故障诊断与检测[7]、混合动力电动汽车电机控制系统故障诊断与检测内容进行整合梳理。针对纯电动汽车的结构特征和目前受广泛关注的电池电压一致性和安全问题等，增加纯电动汽车电池系统故障诊断与检测[8-11]课程内容。新增课程共4学时，囊括了新能源汽车的关键部分故障检测与诊断技术。受学时限制，其他内容仅作课后自习内容。具体新增内容如表3所示。经过优化后的课程内容和建议学时如表4所示。

4 结论

根据本课程的特点及适应京津冀一体化对汽车检测与故障诊断人才的需求，结合学校的定位差异、学生学缘结构与自身基础的不同及就业意向的差异来选择教材和课程内容。在现有课程建设基础上，进一步整合和完善新型检测系统的检测原理及检测项目、基于CAN总线技术的汽车底盘控制系统故障诊断与检测、电动车辆综合检测技术现状及电驱动系统故障诊断与检测、混合动力电动汽车电机控制系统故障诊断与检测、纯电动汽车电池系统故障诊断与检测的教学支撑部分，进行教材整合和内容调整，同时强化教材整体性，加强新教材和立体化教学的建设。

通过优化，使课程涵盖面更广，内容更加丰富新颖，课程体系和教学内容更加符合北京信息科技大学的培养目标和定位，教学内容有助于提升学生学习能力、实践能力及创新能力，确保教学质量的提高和培养的人才能够更好地服务社会与适应京津冀的发展，达到面向首都地区车辆检测综合性人才培养的目标。

参考文献

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故障检测与诊断篇（11）

作用。

一、氧传感器概述

氧传感器是排气氧传感器EGO（Exhaust Oxygen Sensor）的简称，其功能是通过检测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号，并将该信号转变为电信号输入ECU。ECU根据（入）控制在0.98～1.02之间的范围内，使发动机得到最佳浓度的混合气，从而达到降低有害气体排放量和节约燃油之目的。

自1976年德国博世公司率先在瑞典沃尔沃（VOLVO）轿车上装用氧传感器之后，通用、福特、丰田、日产等汽车公司相继完成了氧传感器的开发与应用工作。汽车发动机燃油喷射系统采用的氧传感器分为氧化锆（Zr02）式和氧化钛（Ti02）式两种类型。氧化锆式氧传感器又分为加热型和非加热型两种，氧化钛式一般都为加热型传感器。在实际的维修作业中，通常将氧传感器分为1线、2线、3线及4线四种类型，主要由钢质壳体、锆管（或二氧化钛传感器元件）、加热元件、电极引线、防水护套和线束插头等组成。其中1线和2线没有加热元件，只有3线和4线才有。加热元件是受电控单元ECU控制的，它的作用是当空气进气量小（排气温度低）的时候，ECU控制加热元件通电加热氧传感器，使其工作在正常的工作温度，从而能够精确地检测排气中氧离子浓度的变化。

氧传感器安装在汽车的排气管上，头部装进排气管内，尾部暴露在空气中。空气可以从尾部流入传感器内部（氧化锆式），传感器外部跟废气直接接触，这样当氧离子在锆管中扩散时，锆管内外表面之间的电位差将随可燃混合气浓度变化而变化，即锆管相当于一个氧浓差电池，传感器的信号源相当于一个可变电源。当可燃混合气浓度低时，排气中氧离子含量多，因此传感器内、外氧离子浓度没有多大差别，两个铂电极间的电位差较低，约为0.1V；相反，如果可燃混合气浓度高，排气中的氧离子含量很少，传感器内、外氧离子浓度差别很大，两个铂电极间的电位差也大，约为0.9V。发动机ECU根据来自氧传感器的电动势信号判别可燃混合气的浓度，并相应地修正喷油时间，控制喷油量，使混合气浓度接近理论空燃比。通过闭环控制，再利用三元催化器，从而可以最大限度地减少尾气排放，使发动机性能处于最佳状态，提高燃烧效率，使汽车更节能、更环保。

二、氧传感器故障诊断与检测实例

1.案例一

（1）故障现象。一辆捷达GTX电喷发动机轿车，在使用过程中出现排气管冒黑烟、油耗高、怠速不稳等故障。

（2）故障排除过程。用专用仪器VAG1552检查发动机电控系统，显示空气流量计有故障，但测量空气流量计的线路及电阻都正常，进一步检查“08读取测量数据块”中的显示组033的第二区，检查氧传感器的电压值在0.1～0.2V之间变动（正常情况应该在0.1～0.9V间变动）电压变动范围很小说明氧传感器未起作用。拆卸后发现氧传感器顶尖部位的颜色为棕色。

（3）故障原因分析。这种现象是氧传感器中毒，经常使用含铅汽油的汽车更容易出现这种情况，所以即使更换了新的氧传感器，汽车行驶几千公里后还需要再次更换氧传感器。根本原因是：由于过高的排气温度，使铅侵入氧传感器内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，失效后的氧传感器不能把真实的混合气浓度信号传给发动机控制单元，造成喷油量不准确，就会导致上述故障现象。

2.案例二

（1）故障现象。一辆宝来1.6AWB的发动机在无负荷踩下加速踏板时无反应，车主称因加速无力更换了三元催化转换器。

（2）故障排除过程。以VAG1552进行故障检查发现，故障代码18030油门踏板1-G79（1号油门踏板传感器）信号过低、18041油门踏板传感器2-G185（2号油门踏板传感器）不可靠信号、17510氧传感器加热线路对正极短路和17511氧传感器加热电路功率太低。由于是加速问题，先检查油门踏板传感器，以仪器进行发动机数据流08-062检查时发现，踩下油门踏板时1～4区都没任何反应，又根据线路图进行油门踏板传感器1-G79和2-G285的元件和线路检测，并没有发现问题，此时，判断故障可能在氧传感器上。

拔下氧传器的4线插头，根据线路图显示，氧传感器上1号线是来自燃油继电器的87号的电源线，2号线是氧传感器加热电阻到ECU121／4的接地回路。用万用表量取氧传感器1和2号的电阻为无穷大，可以判断氧传感器的加热电阻已断路，必须更换氧传感器。在拔下氧传感器的情况下启动发动机，不能加速的故障依然存在，为了尽可能把故障一次排除，又对加热线路进行了仔细检查。量取传感器1号线，来自87的电源线与车辆接地有12V电压，但与2号线跨接时并没有电压值，再进行氧传感器2号线与ECU（220）的T121／4号线线路检查，测到电阻为0.5Ω连接线路正常，现可判断除氧传感器故障外，发动机电脑也出现故障，不能正常给氧传感器接地，因此对ECU和氧传感器进行了更换，故障排除。

（3）故障原因分析。三元催化转换器堵塞后，维修人员更换了三元催化转换器，而拆卸氧传感器时，氧传感器的线束与传感器没有一起转（拆卸时只旋转传感器外体，并没有注意需要与连接线一起转动），氧传感器外壳用于固定线束的固定环已松动，传感器加热电阻的连接线束被人为损坏造成传感器内短路，但并未被当时的维修人员发现。而更换三元催化转换器时装回了已损坏的氧传感器，由于线路短路使ECU的线路板在传感器回路处严重损坏（形成短路情况时已使熔丝熔断，因发现S243／10A熔丝已被更换成25A），而刚好ECU损坏的线路板处焊接位置与油门踏板传感器的回路线路焊接位置很接近，使油门踏板回路导线也严重烧毁，数据检测不连通，以致检测故障时误认为是油门故障，而真正原因是氧传感器线路故障。