故障诊断的目的就是查找出系统功能失常的原因和部位,通过维修活动,排除故障,恢复其原有功能。但是,“故障诊断”作为一个新的科学技术领域的提出和形成,自然有其特殊的背景和原因。随着人类社会科学技术的发展,在当今世界上人类制造的系统遍布地球的各个角落,地上、地下、海上、海下、空中、外空无不活动着各种人造系统。大到航空母舰、航天飞机,小到微机电系统,系统越来越复杂,技术越来越精密,制造成本越来越高,系统失效造成的损失和危害也越来越大。美国“挑战者”号、“哥伦比亚”号航天飞机发生故障,造成机毁人亡的悲惨事件;前苏联切尔诺贝利核电站发生爆炸,毁灭大量生命的空前灾难,给人类敲响了永久不灭的警钟。因此,从更广泛的意义上讲:故障诊断,不仅是恢复原系统的原有功能,还关联到别的系统;不仅是技术和经济问题,还关联到人的生命和社会问题。在人类制造的系统中,机电系统占了相当大的比重。一般来说,从事机电设备系统的故障诊断研究,其目的和意义表现在以下几个方面。
(1)提高设备的可靠性,保证设备具有足够高的完好率。人类制造的一切机电设备,无论大小、复杂程度如何,都是为了实现一定的功能。车辆、船舶、航天器执行运载任务;武器设备执行作战任务;机床生产零件;火电、水电、核电设备用于转化能量;石油、化工设备生产各种燃油、化工产品;农业机械用于耕种、收获庄稼。这些设备如果可靠性低,频发故障,就很难持久地发挥其应有的功能。设备的固有可靠性是设计属性,但其生长可靠性在很大程度上是由管理水平决定的。对设备开展卓有成效的故障诊断研究工作,可以显著地降低故障率,提高可靠性,保证设备经常处于完好状态,直接获得持久不断的产出效益。
(2)降低维修费用,获取间接的经济效益。设备一旦发生故障,不能正常发挥其应有的功能,必然要进行维修工作,而且需要投入相当的人力、物力对设备进行检修,以排除故障。随着现代设备精密度和复杂度的提高,投入的设备维修保障费用也是相当可观的。设备寿命周期费用(LCC)可以表达如下,即
设备购置费用是一次性投资,又称非再现性费用,是设备寿命周期费用中的重要成分;设备的使用、维修费用又称再现性费用,通称维持费用。对于可靠性低又没有开展有效故障诊断的设备系统,其维持费用可以达到设备购置费用的几倍,甚至几十倍。
(3)避免重大事故的发生,获取社会效益。随着科学技术的发展和人类生产力水平的提高,现代机电设备功率、所占空间、活动范围越来越大,一旦发生故障,轻则设备不能工作,重则伤人、影响环境,造成的间接经济损失和社会危害有时是难以估量的。近几十年来,在世界各地由设备事故造成的灾难性后果的例子,不胜枚举。
车辆故障诊断系统的目的就是研究诊断车辆故障的理论、技术和工程应用方法,提高车辆的使用可靠性和寿命,保持车辆的固有功能,降低维修成本,获取理想的经济效益。
故障诊断的理论基础包括:
①试验理论:在故障诊断实践、故障模拟和故障仿真研究中,以试验设计理论、相似理论为基础。
②测试理论:故障信息的获取、转化、传输,以测试理论为基础。
③信号分析和处理理论:故障特征的提取,以信号分析和信号处理理论为基础。(www.xing528.com)
④统计分析理论:故障诊断过程和结论是一个概率问题,以概率统计、理论为基础。
⑤模式识别理论:故障隔离、定位和等级确定是一个分类识别问题,以模式识别理论为基础。
车辆故障诊断技术和系统功能范畴包括以下几方面。
(1)统计、分析车辆在使用过程中发生的故障规律,研究不同部件、不同故障对车辆功能的危害度,根据故障率高和危害度大的原则,确定重点诊断的子系统和零部件。
(2)诊断车辆子系统或零部件故障可用的有效信息源和参数,以及获取信息和参数的传感器系统。
(3)对车辆进行状态监控和故障诊断的测试方式,以及提取车辆技术状态和故障的特征参数的理论。
(4)车辆故障识别、分类和故障隔离、定位的理论和方法。
(5)车辆故障的机理和预测理论、技术以及可测试性设计。
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