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智能診斷原理
諧波診斷----具有劃時代意義的電氣設(shè)備診斷技術(shù)
對電氣設(shè)備的維修而言， 狀態(tài)修是理想的維修模式， 但也是最難有效實施的。實施狀態(tài)修維修模式的關(guān)鍵是要能夠使用科學(xué)的監(jiān)測、檢查、診斷等手段， 及時獲取、全面掌握電氣設(shè)備運用狀態(tài)的數(shù)據(jù)，對照標(biāo)準(zhǔn)分析、判斷電氣設(shè)備是否正常， 在此基礎(chǔ)上， 才能針對電氣設(shè)備的不同狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)防性維修。被譽為“ 諧波診斷之父” 的高博先生根據(jù)高次諧波的測定原理，研發(fā)出的非接觸型電氣設(shè)備診斷系統(tǒng)徹底解決了電氣設(shè)備狀態(tài)修的兩大技術(shù)難點—數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)比對。高博先生的研究成果不僅使電氣設(shè)備的狀態(tài)修維修模式能得以有效實施，而且能使技術(shù)人員在遠(yuǎn)離機(jī)械設(shè)備的情況下對電氣設(shè)備進(jìn)行實時跟蹤監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題并排除故障。
高次諧波對電氣設(shè)備的危害是眾所皆知的事實，如果百度一下“高次諧波”，搜索結(jié)果大多都是有關(guān)高次諧波的危害及其抑制措施的條目，搜索結(jié)果表明，高次諧波是導(dǎo)致電氣設(shè)備異常、劣化的關(guān)鍵性因素之一。高博先生認(rèn)為，規(guī)律一定能延續(xù)下去，能延續(xù)下的就一定是規(guī)律。針對高次諧波與電氣設(shè)備異常、劣化之間存在關(guān)聯(lián)性的事實，高博先生生前傾40余年的精力推動高次諧波的理論研究和工程應(yīng)用，找出了高次諧波成分變化規(guī)律與電氣設(shè)備異常、劣化程度之間的對應(yīng)關(guān)系；诟卟┫壬难芯砍晒，使我們能夠通過監(jiān)測電流所發(fā)出的高次諧波，對運行中的電氣設(shè)備進(jìn)行故障診斷。推動了電氣設(shè)備的維修模式由定期修向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變。
高次諧波對電氣設(shè)備是有害的，這是普遍共識，因此，大部分研究人員對于高次諧波的研究方向也普遍集中于如何抑制高次諧波的發(fā)生和降低高次諧波的危害方面。而高博先生則做了反向研究，研究電流所發(fā)出的高次諧波與電氣設(shè)備異常、劣化之間的相關(guān)性。其研究發(fā)現(xiàn)電流所發(fā)出的高次諧波與電氣設(shè)備異常、劣化之間存在著高度相關(guān)性的結(jié)果成為新技術(shù)。
在幾十年的研究過程中，發(fā)明人累積的有關(guān)高次諧波與電氣設(shè)備異常、劣化之間相關(guān)性的數(shù)據(jù)超過20萬組， 其中37200組數(shù)據(jù)是高博先生用了10余年的時間， 定向跟蹤了1000臺電動機(jī)、1000臺負(fù)載、800臺變頻器而獲得的。在2002年，基于諧波診斷理論和大量實測數(shù)據(jù)研發(fā)出了非接觸型電氣設(shè)備診斷系統(tǒng)，新型電氣設(shè)備診斷技術(shù)，能夠診斷出電氣設(shè)備異常部位、劣化程度、劣化原因，并給出維修對策。
日本于2004年、韓國于2005年相繼成立了高次諧波研究會，日本和韓國有8所大學(xué)成立了高次諧波研究所。而我們國內(nèi)目前的高次諧波診斷研究相對滯后。
對于人體的健康診斷，所采用的最基本方法是血液檢查，對于電氣設(shè)備的健康診斷，可以采用檢測電機(jī)和變頻器中的電流的方法。電流由發(fā)電廠輸出時，電流的波形是很有規(guī)則的正弦波曲線，在電流通過電容、變壓器、變頻器等設(shè)備后，電流中會出現(xiàn)不需要的高次諧波，這些高次諧波使電流的波形由正波變?yōu)橥岵āｋ姎庠O(shè)備在發(fā)生異常、劣化時，通過電氣設(shè)備的電流中會有相應(yīng)的高次諧波，這些高次諧波的波形都具有一定的特征。比如，電機(jī)的回轉(zhuǎn)軸、軸承的固定部位有異常、劣化發(fā)生時，電流所發(fā)出的高次諧波的波形特征是像豎立的菱形；電機(jī)線圈的絕緣部位有異常、劣化發(fā)生時，電流所發(fā)出的高次諧波的波形特征是像橫放的菱形。
發(fā)明人通過長年對電流中的高次諧波成分和電氣設(shè)備異常、劣化狀態(tài)做詳細(xì)的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)了兩者之間的相關(guān)性，建立了數(shù)據(jù)庫，為電氣設(shè)備異常、劣化的斷定提供了事實依據(jù)。將非接觸型電氣設(shè)備診斷器所采集的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，形狀相似的可以認(rèn)同為有相同的異常、劣化發(fā)生。我們的數(shù)據(jù)庫具有無止境的自我學(xué)習(xí)功能，能夠持續(xù)累積實測數(shù)據(jù)。
美國波音公司在757飛機(jī)的研發(fā)中發(fā)現(xiàn)，在導(dǎo)致設(shè)備損壞的眾多因素中，使用時間僅占11%，89%的因素與設(shè)備的狀態(tài)、維修有關(guān)。如果設(shè)備的維修模式從傳統(tǒng)的TBM（基于時間的定期維修）模式變?yōu)镃DT（基于狀態(tài)監(jiān)視技術(shù)的狀態(tài)修）模式，企業(yè)就可以根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)決定是否需要更換設(shè)備，將大大延長設(shè)備的使用壽命。諧波診斷技術(shù)，是通過電流所發(fā)出的高次諧波判斷電氣設(shè)備狀態(tài)，解決了狀態(tài)修的監(jiān)測、檢查、診斷等手段問題，同時解決了數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)比對問題。
采用諧波診斷技術(shù)， 設(shè)備不需要停機(jī)， 不影響正常生產(chǎn)；使用非接觸型電氣設(shè)備診斷器是在電氣設(shè)備電源處測定電流中的高次諧波，因此，技術(shù)人員既不與設(shè)備接觸，又能準(zhǔn)確確認(rèn)故障發(fā)生處；對于像軌道交通中的機(jī)車車輛等大型、移動的設(shè)備，可以實行實時跟蹤監(jiān)測；設(shè)備維修可以實現(xiàn)人工智能化管理，技術(shù)人員利用互聯(lián)網(wǎng)向人工智能服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)，人工智能系統(tǒng)立即對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并瞬時把分析報告?zhèn)鹘o用戶，用戶馬上得到診斷結(jié)果和所需要的的對策提案。采用諧波診斷技術(shù)， 企業(yè)可以有效地實施狀態(tài)修維修模式， 不僅可以預(yù)測故障周期， 防止突發(fā)性故障的發(fā)生， 還可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本32% ～ 48% 。因為采用諧波診斷技術(shù)，減少了設(shè)備的停機(jī)時間， 提高了設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率； 只需更換故障零部件， 延長了設(shè)備的更新周期， 提高了整機(jī)的利用壽命； 減少了不必要的設(shè)備保養(yǎng)、檢查環(huán)節(jié)， 降低材料、工時等費用， 節(jié)省了維護(hù)費。
諧波診斷技術(shù)還是一項節(jié)能、環(huán)保技術(shù)，因為，采用諧波診斷技術(shù)， 延長了設(shè)備的更新周期， 減少了廢棄物的產(chǎn)生；減少突發(fā)性故障，減少不良品和廢品的發(fā)生率。
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高次諧波對電氣設(shè)備的危害是眾所皆知的事實，如果百度一下“高次諧波”，搜索結(jié)果大多都是有關(guān)高次諧波的危害及其抑制措施的條目，搜索結(jié)果表明，高次諧波是導(dǎo)致電氣設(shè)備異常、劣化的關(guān)鍵性因素之一。高博先生認(rèn)為，規(guī)律一定能延續(xù)下去，能延續(xù)下的就一定是規(guī)律。針對高次諧波與電氣設(shè)備異常、劣化之間存在關(guān)聯(lián)性的事實，高博先生生前傾40余年的精力推動高次諧波的理論研究和工程應(yīng)用，找出了高次諧波成分變化規(guī)律與電氣設(shè)備異常、劣化程度之間的對應(yīng)關(guān)系；诟卟┫壬难芯砍晒，使我們能夠通過監(jiān)測電流所發(fā)出的高次諧波，對運行中的電氣設(shè)備進(jìn)行故障診斷。推動了電氣設(shè)備的維修模式由定期修向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變。
高次諧波對電氣設(shè)備是有害的，這是普遍共識，因此，大部分研究人員對于高次諧波的研究方向也普遍集中于如何抑制高次諧波的發(fā)生和降低高次諧波的危害方面。而高博先生則做了反向研究，研究電流所發(fā)出的高次諧波與電氣設(shè)備異常、劣化之間的相關(guān)性。其研究發(fā)現(xiàn)電流所發(fā)出的高次諧波與電氣設(shè)備異常、劣化之間存在著高度相關(guān)性的結(jié)果成為新技術(shù)。
在幾十年的研究過程中，發(fā)明人累積的有關(guān)高次諧波與電氣設(shè)備異常、劣化之間相關(guān)性的數(shù)據(jù)超過20萬組， 其中37200組數(shù)據(jù)是高博先生用了10余年的時間， 定向跟蹤了1000臺電動機(jī)、1000臺負(fù)載、800臺變頻器而獲得的。在2002年，基于諧波診斷理論和大量實測數(shù)據(jù)研發(fā)出了非接觸型電氣設(shè)備診斷系統(tǒng)，新型電氣設(shè)備診斷技術(shù)，能夠診斷出電氣設(shè)備異常部位、劣化程度、劣化原因，并給出維修對策。
日本于2004年、韓國于2005年相繼成立了高次諧波研究會，日本和韓國有8所大學(xué)成立了高次諧波研究所。而我們國內(nèi)目前的高次諧波診斷研究相對滯后。
對于人體的健康診斷，所采用的最基本方法是血液檢查，對于電氣設(shè)備的健康診斷，可以采用檢測電機(jī)和變頻器中的電流的方法。電流由發(fā)電廠輸出時，電流的波形是很有規(guī)則的正弦波曲線，在電流通過電容、變壓器、變頻器等設(shè)備后，電流中會出現(xiàn)不需要的高次諧波，這些高次諧波使電流的波形由正波變?yōu)橥岵āｋ姎庠O(shè)備在發(fā)生異常、劣化時，通過電氣設(shè)備的電流中會有相應(yīng)的高次諧波，這些高次諧波的波形都具有一定的特征。比如，電機(jī)的回轉(zhuǎn)軸、軸承的固定部位有異常、劣化發(fā)生時，電流所發(fā)出的高次諧波的波形特征是像豎立的菱形；電機(jī)線圈的絕緣部位有異常、劣化發(fā)生時，電流所發(fā)出的高次諧波的波形特征是像橫放的菱形。
發(fā)明人通過長年對電流中的高次諧波成分和電氣設(shè)備異常、劣化狀態(tài)做詳細(xì)的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)了兩者之間的相關(guān)性，建立了數(shù)據(jù)庫，為電氣設(shè)備異常、劣化的斷定提供了事實依據(jù)。將非接觸型電氣設(shè)備診斷器所采集的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，形狀相似的可以認(rèn)同為有相同的異常、劣化發(fā)生。我們的數(shù)據(jù)庫具有無止境的自我學(xué)習(xí)功能，能夠持續(xù)累積實測數(shù)據(jù)。
美國波音公司在757飛機(jī)的研發(fā)中發(fā)現(xiàn)，在導(dǎo)致設(shè)備損壞的眾多因素中，使用時間僅占11%，89%的因素與設(shè)備的狀態(tài)、維修有關(guān)。如果設(shè)備的維修模式從傳統(tǒng)的TBM（基于時間的定期維修）模式變?yōu)镃DT（基于狀態(tài)監(jiān)視技術(shù)的狀態(tài)修）模式，企業(yè)就可以根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)決定是否需要更換設(shè)備，將大大延長設(shè)備的使用壽命。諧波診斷技術(shù)，是通過電流所發(fā)出的高次諧波判斷電氣設(shè)備狀態(tài)，解決了狀態(tài)修的監(jiān)測、檢查、診斷等手段問題，同時解決了數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)比對問題。
采用諧波診斷技術(shù)， 設(shè)備不需要停機(jī)， 不影響正常生產(chǎn)；使用非接觸型電氣設(shè)備診斷器是在電氣設(shè)備電源處測定電流中的高次諧波，因此，技術(shù)人員既不與設(shè)備接觸，又能準(zhǔn)確確認(rèn)故障發(fā)生處；對于像軌道交通中的機(jī)車車輛等大型、移動的設(shè)備，可以實行實時跟蹤監(jiān)測；設(shè)備維修可以實現(xiàn)人工智能化管理，技術(shù)人員利用互聯(lián)網(wǎng)向人工智能服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)，人工智能系統(tǒng)立即對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并瞬時把分析報告?zhèn)鹘o用戶，用戶馬上得到診斷結(jié)果和所需要的的對策提案。采用諧波診斷技術(shù)， 企業(yè)可以有效地實施狀態(tài)修維修模式， 不僅可以預(yù)測故障周期， 防止突發(fā)性故障的發(fā)生， 還可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本32% ～ 48% 。因為采用諧波診斷技術(shù)，減少了設(shè)備的停機(jī)時間， 提高了設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率； 只需更換故障零部件， 延長了設(shè)備的更新周期， 提高了整機(jī)的利用壽命； 減少了不必要的設(shè)備保養(yǎng)、檢查環(huán)節(jié)， 降低材料、工時等費用， 節(jié)省了維護(hù)費。
諧波診斷技術(shù)還是一項節(jié)能、環(huán)保技術(shù)，因為，采用諧波診斷技術(shù)， 延長了設(shè)備的更新周期， 減少了廢棄物的產(chǎn)生；減少突發(fā)性故障，減少不良品和廢品的發(fā)生率。
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