一种新型智能设备及其远程故障诊断技术研究.pdf

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1、!!第!2!1!卷!!第!!2期!!!!!!!!!!!!!!!计!!!算!!!机!!!仿!!!!真!!!!!!!!!!!!!!!!!2!00!4!年!2!月!!!!文章编号：1006-934（82004）02-0098-04一种新型智能设备及其远程故障诊断技术研究徐猛，王宗学，吴云洁（北京航空航天大学自动控制系，北京100083）摘要：该文介绍一种新型的智能设备-AS系列电动阀门执行器的原理、组成和功能。并在总结该领域专家经验和知识的基础上，利用专家系统理论建立故障诊断系统，通过GSM技术实现对该设备的远程故障诊断。同时对该设备的典型故障进行故障建模和仿真，从而确定

2、故障特征，实现故障诊断和检测。关键词：电动阀门执行器；专家系统；远程故障诊断中图分类号：TP391文献标识码：A!引言!（其中：K为一常数），因此通过对霍尔开关产生脉冲信号计阀门执行器作为一种控制设备，在石油、化工、天然气、水数就可实现对阀位的测量。其原理图如图1、图2所示。污染处理等众多工业领域，得到广泛应用。当前国内现代化的大型企业多采用英国Rotork公司或美国Limitorgue公司生产的阀门执行机构，国内产品尚不能完全满足用户的要求。同时，国内设备的故障诊断和维护仍沿用传统的人员现场诊断和维护方式，一旦设备出现故障，就需要专门人员进行现场诊断和维修，这对于

3、用户特别是异地用户将大大增加维护时间和成本。本文所要介绍的是国内自主开发的、基于现场总图"霍尔开关功能方框图线、功能较为完善的AS系列全智能电动阀门执行器及利用远程通信技术对该设备的远程故障诊断技术的研究。通过远程同时，在传动轴上加装有压力传感器测量该轴的切向故障诊断技术的应用，实现“移动的是数据而不是人”，从而改力，利用已测得的阀位就可计算出当前扭矩值，实现扭矩的变一旦设备发生故障，诊断维护人员就疲于奔命的被动局面。测量。"设备原理"组成作为阀门的执行AS系列执行器由电机、端子室、控制部件、机械传动装器，最基本的要求是对置四个部分组成。阀位和扭矩进行精确的其中，电

4、机是专为阀门执行器设计的低惯性、大力矩三检测和控制。AS系列执相电动机，并内置有压力传感器和热保护探头，可有效地保行器利用霍尔效应脉冲证电机在高温或过力矩条件下安全运行。计数器实现对阀门行程端子室是用于摆放接线端子的舱室，在外端盖与内部的的准确测量。其实现过接线端子块均采用0型圆端面密封，形成独特的双密封结程如下：通过机械传动构。现场接线时，即使是在下雨的环境中打开端子室外端装置将计数轴与执行器图!阀门行程测量原理示意图盖，也能保证内部的电器元件不受影响。的传动轴相连，传动比机械传动部分，在很多关键部位采用了非穿透式设计，为4：1。在计数轴上安保证了外壳的完整性。装

5、一个三对极的圆形磁铁，形成磁场。霍尔开关垂直于磁铁安装。当传动轴带动计数轴旋转时，形成旋转可变垂直磁场，控制部分，其总体结构如图3所示。通过霍尔开关内部的电压发生器产生脉冲信号。相对于传动图中!~"为执行器控制部分的基本组成单元，#~$轴转一圈，霍尔效应脉冲计数器输出24个脉冲信号。由于传为可选配单元，根据任务的不同，任选其中之一。动轴角位移!与其轴向位移d之间为线性关系：d=K>#功能收稿日期：2002-12-151）阀门阀位和力矩的精确测量与控制；—98—图4AS执行器故障诊断系统基本结构图图3AS执行器控制部分总体结构图①知识库存储知识。在知识库中，经验知识都

6、是以2）总线控制和通信功能；规则形式进行描述的。根据不同的配置情况建有不同的知3）自诊断和报警，电池电压过低、三相电丢失和缺相、行识库。在本系统中就有Base+RCB、Base+RCB+CCU、Base+程中力矩超限、温度超限、电机空转等故障自动发出报警信RCB+APC、Base+RCB+APT/ATT、Base+APC等五种不同功号；能组合的知识库。（Base是指AS执行器的基础必备模块）4）相位自检；接线时无需考虑三相电的相序问题，内置②推理机实现故障诊断的逻辑推理。本系统采用正的相同步器会自动监视三相电源的相序，一旦出错，自动纠向推理。正。③知识获取子系统实现

7、对知识的修改、添加、删除等5）安全保护功能；包括电源掉电、电机过热、过流和瞬时功能。为保证系统的正常工作，对知识库的变动加以权限限逆转、阀门堵塞等功能。制，只有获得修改权限的人员才能对知识库进行修改。6）中断定时开关阀门；利用内部时钟实现定时控制。④解释子系统对诊断过程和结果进行解释。通过该7）ESD功能（EmergencyShutdownDevice）；在突发情况下，系统既为用户给出清晰的推理思路，又可为知识工程师检查按下ESD开关，AS执行器将执行ESD预设动作，保障设备及诊断系统的错误（Bug）提供很好的接口。现采用预置文本法人员安全。和追踪路径解释法。8