食管癌切除术中不同方式处理胸导管预防术后乳糜胸对比

食管癌切除术中不同方式处理胸导管预防术后乳糜胸对比 毕业设计() 学习中心(函授站): 专 业: 姓 名: 学 号: 指导教师: 中文题目: 北京交通大学远程与继续教育学院 2017年3月 毕业设计(论文)承诺书与版权使用授权书 本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。 论文作者签名:_________________ ______年_______月______日 指导教师签名:_________________ _______年_______月 ______日 北京交通大学 毕业设计(论文)成绩评议 北京交通大学 毕业设计(论文)任务书 本任务书下达给: 级 专业 学 生 设计(论文)题目: 一、毕业设计(论文)基本内容 二、基本要求 三、重点研究的问题 四、主要技术指标 五、其他要说明的问题 下达任务日期: 年要求完成日期: 年指导教师: 月 日 月 日 开 题 报 告 题目: 学生姓名: 学号: 年 月 日 一、文献综述 请删除填写说明 二、选题的目的和意义 三、研究(框架) 四、进度 五、指导教师意见 请删除填写说明 指导教师: 年 月 日 中 期 报 告 题目: 学生姓名: 学号: 一、进展情况 二、指导教师意见 指导教师:年 月 日 结 题 验 收 一、完成日期 二、完成质量 三、存在问题 四、结论 指导教师: 年 月 日 北京交通大学毕业设计(论文) 中文摘要 中文摘要 摘要:随着经济的发展，铁路建设迅速发展，铁路运行安全的重要性日益显著。交流传动电力机车在我国铁路跨越式发展的背景下将成为开发应用的主流机车。牵引电机作为交流电力机车的核心部件之一，其工作环境恶劣、负载变换频繁、动力作用大等因素使牵引电机较易出现故障。它的安全运行关系到整个机车的运行安全，开展牵引电机的故障诊断研究具 有重要的现实意义。此外，牵引电机的运行条件和工作坏境十分恶劣，要 使电机在运行过程中保持良好状态，对其进行正确的操作和维护保养也很 关键，定期的保养牵引电机，可以提高机车运转率及延长电机使用寿 命。针对牵引电机故障诊断，本文设计出基于故障树分析法的交流牵引电 机故障诊断专家系统。完成基于专家知识库、知识获取机制及诊断推理的 故障诊断方法设计。为交流牵引电机的故障诊断提供一种新的诊断方法， 该方法能较好的完成牵引电机故障检测和诊断的要求。 关键词:电力机车;牵引电机;故障诊断 i 北京交通大学毕业设计(论文) ABSTRACT Title: ABSTRACT:with the development of economy, the rapid development of railway construction, the importance of railway safety is increasingly significant. AC drive electric locomotive will become the main locomotive in the development of our country. Traction motor is one of the core components of AC electric locomotive, and its working environment is bad, the load transformation is frequent, and the power is large. The safe operation of the locomotive is related to the safety of the locomotive. It is of great practical significance to study the fault diagnosis of the traction motor. In addition, the traction motor operating conditions and working environment is very bad, to keep the motor in good condition during operation, proper operation and maintenance is the key to the maintenance of regular locomotive traction motor, can improve the operation rate and prolong the service life of the motor. According to the fault diagnosis of traction motor, this paper designs an expert system for fault diagnosis of AC traction motor based on fault tree analysis. Design of fault diagnosis method based on expert knowledge base, knowledge acquisition mechanism and diagnosis reasoning. It provides a new diagnostic method for the fault diagnosis of AC traction motors. KEYWORDS:electric locomotive; traction motor; fault diagnosis ii 北京交通大学毕业设计(论文) 目录 中文摘 要 ............................................................................................................................... i ABSTRACT ......................................................................................................................... ii 目 录 ..................................................................................................................................... iii 1 绪 论 ................................................................................................................................ 1 1.1 选题背景与意 义 ................................................................................................. 1 1.2 国内外研究现 状 ................................................................................................. 1 1.2.1 国内研究现 状 .......................................................................................... 1 1.2.2 国外研究现 状 .......................................................................................... 1 1.3 研究内 容 ............................................................................................................. 2 2 电力机车交流牵引电机故障及机 理 ............................................................................ 1 2.1 电力机车交流牵引电机常见故 障 ..................................................................... 1 2.1.1 定子匝间短路故 障 .................................................................................. 1 2.1.2 转动轴承故 障 .......................................................................................... 1 2.1.3 转子偏 心 .................................................................................................. 1 2.2 电力机车交流牵引电机故障机理分 析 ............................................................. 2 2.2.1 定子匝间短路故障机理分 析 .................................................................. 2 2.3.2 轴承故障机理分 析 .................................................................................. 2 2.3.3 转子偏心故障机理分 析 .......................................................................... 3 3 故障信号的提取及诊 断 ................................................................................................ 4 3.1 定子电流分析法及相关技 术 ............................................................................. 4 3.1.1 定子电流分析法概 述 .............................................................................. 4 3.1.2 定子电流分析法信号处理方 式 .............................................................. 4 3.2 故障诊断专家系统的设 计 ................................................................................. 4 3.2.1 专家系统概 述 .......................................................................................... 4 3.2.2 交流牵引电机故障诊断专家系统知识获取部分设 计 .......................... 4 3.2.3 交流牵引电机故障诊断专家系统诊断方法设 计 .................................. 5 3.2.4 交流牵引电机故障诊断专家系统知识库设 计 ...................................... 6 3.2.5 交流牵引电机故障诊断专家系统推理机设 计 ...................................... 7 4 结 论 ........................................................................................................................ ........ 9 参考文 献 ........................................................................................................................ .... 10 iii 北京交通大学毕业设计(论文) 第二章 1 绪论 1.1 选题背景与意义 随着电力电子技术和电子控制技术的快速发展，电力机车的技术也不 断改进，电力机车结构越来越复杂，功能也随之完善。除快速、经济、舒 适等条件外，安全则是铁路运输系统中非常重要的指标，也是高速铁路得 以发展的根基和生命线。安全、可靠是发展高速铁路系统必须要解决的一 个重要课题，而在整个铁路的安全体系中，铁路的行车安全又处于核心的 地位，而对列车上的设备进行监测与诊断则是行车安全的一项重要措施。 交流异步牵引电机与直流牵引电机相比有着起动力矩大、结构简单、 粘着性能好、一功率大、体积小等优势。牵引电机作为机车将电能转化为 机械动能的核心设备之一，它的安全运行关系到整个列车的行车安全，所 以开展对交流牵引电机的故障诊断研究是非常必要的，同时也具有很大的 实用价值。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 国内研究现状 我国于1983年由原国家经委发布了《国营工业交通设备管理试行条例》，1987年国务院正式颁布的《全民所有制工业交通企业设备管理条例》规定，“企业应当积极采用先进的设备管理方法和维修技术，采用以设备状态监测为基础的设备维修方法”，其后冶金、机械、核工业等部门还分别提出了具体实施要求，使我国故障诊断技术的研究和应用在全国普遍展开。自1985年以来，由中国设备管理协会设备诊断技术委员会、中国振动工程学会机械故障诊断分会和中国机械工程学会设备维修分会分别组织的全国性故障诊断学术会议已先后召开十余次，极大地推动了我国故障诊断技术的发展。一些高等院校已培养了一批以设备故障诊断技术为选题的硕士研究生和博士研究生。我国的故障诊断事业正在蓬勃发展，将在我国经济建、设中发挥越来越大的作用。 1.2.2 国外研究现状 最早开展故障诊断技术研究的是美国。1967年在美国宇航局(NASA倡导下，由美国海军研究室(ONR)主持美国机械故障预防小组，积极从事故障诊断技术的研究和开发;1971年MFPG划归美国国家标准局(NSB)领导，成为一个官方领导的组织，平均每年召开两次会议，至今己召开40次会议。 1 北京交通大学毕业设计(论文) 第二章 在60年代末70 年代初，英国机械保健中心(U.K. Mechanical Health Monitoring Center)开始诊断技术的开发研究。设备诊断技术在欧洲其他一些国家也有很大进展，它们在广度上虽不大，但都在某一方面具有特色或占领先地位，如瑞典的SPM轴承监测技术，挪威的船舶诊断技术，丹麦的振动和声发射技术，等等。日本在某些民用工业，如钢铁、化工、铁路等部门发展得很快，占有某种优势。国立研究机构中，机械技术研究所和船舶技术研究所重点研究机械基础件的诊断技术。东京大学、东京工业大学、京都大学、早稻田大学等高等学校着重基础性理论研究。 1.3 研究内容 论文在分析交流牵引电机故障类型及机理的基础上，深入研究交流机车牵引电机故障诊断技术，设计出基于故障树分析法的交流牵引电机故障诊断专家系统。 第一章绪论阐述论文选题背景和研究意义 第二章交流牵引电机故障类型及机理分析:对本文所研究的HXD2型电力机车及其牵引电机YJ90A进行介绍，交流牵引电机常见故障类型和故障诊断方法，对交流牵引电机故障机理进行分析，揭示出电机故障和特征频率的内在关系。 第三章是基于定子电流法的交流牵引电机故障诊断研究，本章节介绍基于定子电流频谱分析法的电机故障诊断技术。完成交流牵引电机故障诊断专家系统的设计，介绍专家系统的定义和组成，设计出基于故障树分析法的交流牵引电机故障诊断专家系统，完成了知识库等相关设计。 第四章为结论。对全文的内容和不足进行总结。 2 北京交通大学毕业设计(论文) 第二章 2 电力机车交流牵引电机故障及机理 2.1 电力机车交流牵引电机常见故障 2.1.1 定子匝间短路故障 定子绕组最常见的故障主要包括绕组匝间短路、相间短路和绕组接地等，故障原因主要是由于牵引电机长期运行发热，绝缘老化或工作环境中水分、尘埃等物质与绝缘体相互作用，易使绝缘击穿，以及牵引电机工作中各种电磁力、机械力冲击作用，也可使绝缘损坏而造成短路。这种故障的最明显的标志是绕组出现局部过热，相电流的对称性被破坏，转矩降低，蜂鸣和振动加剧。这些故障一旦发生，不仅导致电机损坏，而且可能导致机车击破，造成重大损失。 2.1.2 转动轴承故障 牵引电机转子的前后两端由轴承支撑，轴承主要承受径向力，采用的是球轴承。牵引电机轴承内圈与转子高速运转，承受较大的载荷，易发生故障，故障通常表现为滚珠缺陷、点蚀、内外圈破裂等故障。 2.1.3 转子偏心 转子偏心故障也是牵引电机常见故障。偏心故障发生时，转子质量偏心，转子产生同转频的周期性激振力，使振动增大。在谱图上主要表现为同转频的频率分量幅值增加。如果不平衡超标，应该进行动平衡处理。如果电机转子在加工过程中存在伤痕等隐患，在运行中，这些裂纹会进一步扩展，从而会导致转子断裂等灾难性故障。转子偏心分为静偏心和动偏心， 最小径向气隙位置在空间固定的偏心为静偏心。当转子中线不在旋转中心和最小气隙随转子一起旋转时，就出现动偏心。转子偏心会产生不平衡磁拉力，从而引起振动。当整个转子温度分布不均而使转子发生热弯曲时，这种现象会更加严重，甚至能使转子与定子之间发生摩擦，最终损坏电机。 1 北京交通大学毕业设计(论文) 第二章 2.2 电力机车交流牵引电机故障机理分析 2.2.1 定子匝间短路故障机理分析 由于定子绕组匝间短路是机车牵引电机较常见的早期故障现象，所以这里将针对定子绕组匝间短路故障进行机理分析。对于定子匝间短路故障的研究人们还远不如对转子绕组故障的研究，而且也未提出如同检测转子绕组故障那样多的和成熟有效的方法以检测定子绕组故障，原因在于当定子绕组发生匝间短路故障时，由于电机的藕合关系，在电机转子电流中会感应出相应的特征频率分量，但是牵引电机转子电流在电机的运行中的测量是很困难的。初看起来，电机的定子绕组故障检测似乎不能像转子绕组检测一样，可以通过电流信号的频谱分析来实现，但是经过分析可知，由于定子、转子的相互藕合关系，在定子电流中一定含有定子绕组故障引起的谐波分量。 根据多回路理论可以推导出定子绕组匝间短路故障的电流特征频率并建立绕组(定子、转子)的电压方程。定子匝间短路故障发生时，将引起绕组电感的变化，通过磁链和电流的关系，确定出定子、转子中的感应电流。也就是以定子电流谐波为基础，通过在定子、转子之间的反复映射得 到的电流特征谐波。 2.3.2 轴承故障机理分析 由于轴承是牵引电机系统中的一个重要部件，轴承故障所产生的振动会影响电机的磁通变化，这些变化在定子电流中会有一定的反映。因此，利用电流信号对轴承故障也表2-1 轴承故障振动特征频率 其中，关为电机轴承转频，N为滚珠数量，BD为滚珠直径，PD滚珠分布直径，β为接触角。 在理想状态下，电机气隙磁通密度波形是对称的。如果电机轴承发生故障，则波形将发生畸变。电机内部磁场的畸变会引起电机出线端电流量的变化。通过对电机故障状态下磁场的理论分析，获得的电机滚动轴承故障的定子电流特征频率表达式为: fbs?nnrtZ2fr?bfb?f =1,2,3,?,nb =1,2,3,?。 2 (2-1) 其中，Z2为转子槽数，fr为电机轴承转频，fb为轴承频率，f为电源基波频率，nrt 北京交通大学毕业设计(论文) 第二章 2.3.3 转子偏心故障机理分析 对于偏心故障的机理，相关学者做了比较深入的研究，主要是分析电机在偏心故障下的气隙长度与气隙磁导，计算出气隙中的磁势，并根据气隙磁势和气隙磁导求出气隙磁通，分析其中产生的各种谐波，从而判定故障是否发生。 通过电场分析，建立的偏心故障的特征频率公式: fecc?[n?k(1?s)]f 另外，偏心故障引起的磁通变化在磁通信号中引起式(2-3 )分量变化: (2-2) (2-3) fecc?f?fr 其中，f为电源基数波频率，fr为电机转速。 如果在牵引电机中有静态偏心存在的话，动态偏心可以在异步电机的电流中产生式(2-3)所示的频率分量。原因是故障导致气隙磁导的变化，最终在定子绕组中产生了式(2-3)所示的频率分量。 3 北京交通大学毕业设计(论文) 第三章 3 故障信号的提取及诊断 3.1 定子电流分析法及相关技术 3.1.1 定子电流分析法概述 定子电流信号分析法，简称MCSA (Motor Current Signal Analysis)。是将电机定子电流信号作为切入点，研究其频谱特征和故障之间存在的对应关系。牵引电机发生故障时，电机内部的不平衡引起磁场发生变化，变化的磁场在定子电流中感应出相应的谐波分量，通过分析电流频谱图提取与故障相对应的谐波分量，即可实现电机的故障诊断。目前电流分析法的研究已非常成熟，通过该方法可准确诊断出电机转子断条、绕组短路、气隙偏心等故障。 3.1.2 定子电流分析法信号处理方式 定子电流分析法信号处理方式主要有两种:频谱分析法和Park矢量法，Park矢量法只有当故障发展到一定程度时才‘能检测出故障，难以预测早期故障。Cruz提出了扩展Park矢量法，但需要同时采样三相电流信号，增加了软硬件开销。电流信号的频谱分析法主要包括FFT变换、小波变换及Hilbert变换。在分析故障特征分量时，FFT变换由于时频泄露的影响，故障分量容易被环境噪声和基频淹没而难以识别。Hilbert变换作为一种线性变换，在频谱分析之前可对信号进行预处理以突出故障分量，是信号分析和处理的重要工具。小波分析作为时频分析方法，对非平稳瞬态信号具有时频局部化能力，可用于边界处理与滤波、信噪分离及微弱信号提取等方面。 3.2 故障诊断专家系统的设计 3.2.1 专家系统概述 专家系统ES是指包含知识和推理的智能计算机程序。其内部含有某个领域专家水平的知识和经验，能够利用人类专家的专业化知识和解决问题的实践经验能力来处理该领域的复杂难题。专家系统通常有六部分组成:知识获取部分、知识库、推理机、解释部分、数据库、人机接口。 3.2.2 交流牵引电机故障诊断专家系统知识获取部分设计 本文设计的交流牵引电机故障诊断专家系统是根据电机定子电流情况来分析电机工 4 北京交通大学毕业设计(论文) 第三章 作状态。即该专家系统的知识获取部分输入为电机定子电流，定子电流与电机的工作状态 密切相关。专家系统获取的定子电流分为两种情况:有流和无流(为零)。当电机发生故障且定子电流I?0时，电机内部磁场发生变化，磁场的变化会引起定子电流成分发生改变，通过分析定子电流频谱图，即可识别电机故障类型。当电机发生故障且定子电流I=0时，可根据电机无流故障树最小割集理论识别电机故障发生的原因。本系统中电机定子电流是电机故障诊断的重要依据。 当牵引电机发生故障且定子电流I=0时，总结建立的故障树如图3-1所示。 图3-1电机定子电流1=0故障树 3.2.3 交流牵引电机故障诊断专家系统诊断方法设计 根据故障诊断专家系统获取的电机定子电流I?0和I=0两种情况，提出两种故障诊断方法:电流频谱分析法和故障树最小割集法，如图3-2所示。电机发生故障且定子电流I?0时，采用基于定子电流分析法的小波包结合FFT信号处理方式对定子电流进行频谱分析，根据提取出的故障特征频率来判断电机故障类型。电机发生故障且定子电流I=0时，采用故障树最小割集法，由事先归纳好的故障树生成规则库，根据概率论知识推算出规则重要度大小来判别电机故障的原因。 5 北京交通大学毕业设计(论文) 第三章 图3-2故障诊断专家系统诊断方法 研究电机发生故障且定子电流I=0故障原因，总结归纳成故障树形式，将故障树各个节点存入专家系统的知识库中，分析电机定子电流I?0故障 树，依据Fussel法找出故障树所有最小割集，将最小割集转化成规则，存入知识库中，最后根据规则匹配推理策略来找出电机故障的原因。 3.2.4 交流牵引电机故障诊断专家系统知识库设计 知识库是故障诊断专家系统的核心组成部分，知识库的丰富程度关系着专家系统诊断性能的高低。知识库中的知识是一种以结构化的方式存储在专家系统中的概念或事件。通常知识的表示方式有规则表示法、逻辑表示法、框架表示法及语言网络表示法等多种。其中框架作为一种数据结构来描述对象属性，其具有将强的层次结构性和继承性。本系统选用框架来描述电机定子电流I=0故障树。选用的数据库为Access关系型数据库，存 表3-1故障树底事件(直接框架表) 6 北京交通大学毕业设计(论文) 第三章 表3-2故障树顶事件和中间事件(间接框架表) 若电机故障且获取的电机定子电流I?0时，根据第二章电机故障机理分析，已经计算出YJ90A型电机常见故障(定子匝间短路，转子断条，转子动静态偏心，轴承内环、外环、轴承、保持架故障等)的理论值，并存入专家系统的知识库中。电机故障理论值数据结构如表3-3所示。 表3-3电机故障理论频率值数据结构表 此外还需存入电机常见故障的现象及相应的专家处理建议等信息，如表3-4所示。 表3-4电机故障现象及处理建议表 3.2.5 交流牵引电机故障诊断专家系统推理机设计 推理机是故障诊断专家系统的重要模块，相当于人类的大脑，推理机首先对获取的故障信息数据进行分析判断，然后结合知识库的专家知识和推理机事先设计好的推理策略进行推理诊断，给出最终故障诊断结果。 基于故障树的故障诊断方法的推理实际上就是一个规则匹配的过程，专家系统根据 7 北京交通大学毕业设计(论文) 第三章 当前获取的故障征兆，从知识库的规则表中选择相应的规则与当前故障事实进行匹配，然后与用户交互，对诊断的结果进行确认，给出故障诊断结果和处理建议。 其实这种推理策略具有盲目性，会使推理的速度很慢，为了提高推理速度，在此引入最小割集的重要度概念，即规则重要度。最小割集重要度指的是它导致顶事件发生概率的大小，发生概率越大则重要度越大。在规则匹配时优先匹配。推理策略可按照规则重要度大小依次进行匹配。 8 北京交通大学毕业设计(论文) 结论 4 结论 本论文在深入研究分析交流牵引电机故障机理及诊断方法基础上，设计出基于故障树分析法的交流牵引电机故障诊断专家系统。完成电机定子电流信号的采集系统、信号调理电路、交流牵引电机故障诊断系统设计。 论文只考虑了交流牵引电机的常见故障模式，而在实际运行过程中，牵引电机还有可能发生其他的故障，需要根据实际情况，进一步理论研究，完善系统的诊断功能。 9 北京交通大学毕业设计(论文) 参考文献 参考文献 [1]沈岐安.关于机车检修基地设计思想的研究阴.铁道机车车辆. 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