CN102736001B - 一种臭氧发生管拉弧与击穿故障检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种臭氧发生管拉弧与击穿故障检测方法，通过电流互感器实时地对高压包输入到臭氧发生管正负两电极的电流进行隔离测量，对测量的实时电流信号进行滤波处理后经电阻采样转化为平稳的电压信号，通过对臭氧管不同工作状态下所采集的电压信号进行分类，并通过计算求取出各类状态下电压信号的期望值，从而利用各个状态下的期望值划分出臭氧管的工作状态，并确定出臭氧管是否存在拉弧与击穿故障的判定标准。依照臭氧管拉弧与击穿故障诊断标准可准确地判断出臭氧管的故障状态，并对相应的故障进行有效地处理，达到对臭氧管在拉弧与击穿故障状况下准确、实时地检测，方便在拉弧与击穿故障状态下的臭氧管进行及时的更换。
Description
技术领域
本发明涉及一种故障检测方法，特别涉及一种臭氧管拉弧与击穿故障检测方法，属于检测技术领域。
背景技术
目前市场上的臭氧发生管在大批量生产时难免会出现质量参差不齐等问题，工作在高频、高压下的臭氧发生管极易出现拉弧与击穿等故障现象，严重影响臭氧设备的正常使用。
现常用的臭氧发生装置的故障检测、诊断方法都集中在对臭氧发生电路的故障诊断上，而对于臭氧管的故障检测往往受高频、高压工作环境的限制，缺乏有效的检测手段和方法。当臭氧管出现拉弧与击穿故障时，现有的对臭氧发生电路的故障检测方法无法对臭氧管的拉弧与击穿故障作出有效地检测判定，使得臭氧发生装置继续工作在故障状态下，这样不仅达不到净化消毒的作用，而且在长时间故障下运行会对臭氧发生电路造成无法恢复的损坏。文献“高少波，许东卫，刘钟阳. DBD型臭氧发生器M型‘缺口’现象的探讨[J]. 电力电子技术，2011,1(45)：85-87”，对大功率介质击穿型臭氧发生器在开关管交替导通时，臭氧管对变压器及其驱动电路所产生的影响作出了说明解释，但就臭氧管在故障状态下的影响未作出说明。文献“罗志勇，史忠科. 一种推挽式电路故障诊断方法的仿真研究[J]. 计算机应用研究，2006, 3：53-72”，通过仿真得到各种故障状态下的输出电压信号，经过处理提取故障特征量，确定出故障诊断模型。但其仿真处理只是针对于臭氧发生电路，对于臭氧管工作中所出现的故障状况未作考虑。综上所述，由于臭氧管工作在较为特殊的环境下，使得传统的直接测量等检测方法对于臭氧管的故障检测并不适用，而现有的对于臭氧发生电路的故障检测、诊断方法无法检测出臭氧管的故障状况。
发明内容
为了解决现有传统直接测量等检测技术在臭氧发生管拉弧与击穿故障状态下无法检测的问题，本发明提出了一种臭氧发生管拉弧与击穿故障检测方法，通过电流互感器实时地对高压包输入到臭氧发生管正负两电极的电流进行隔离测量，对测量的实时电流信号进行滤波处理后经电阻采样转化为平稳的电压信号，通过对臭氧管不同工作状态下所采集的电压信号进行分类，并通过计算求取出各类状态下电压信号的期望值，从而利用各个状态下的期望值划分出臭氧管的工作状态，并确定出臭氧管是否存在拉弧与击穿故障的判定标准。依照臭氧管拉弧与击穿故障诊断标准来准确地判断出臭氧管的故障状态，并对相应的故障进行有效地处理，达到对臭氧管在拉弧与击穿故障状况下准确、实时地检测，方便在拉弧与击穿故障状态下的臭氧管进行及时的更换。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种臭氧管故障的检测方法，其特点是包括以下步骤：
1、在臭氧管正常运行，产出的臭氧量不小于额定值的工作状况下，利用测量频率至少大于臭氧管工作频率2倍、绝缘电压不低于20000V，输入、输出电流变比不低于300：1的电流互感器隔离测量高压包输入到臭氧管正负两电极的高频工作电流，将采集到的交变电流信号经过整流桥整为直流信号，经过电容滤波后并接一功率不低于0.25W的电阻将电流信号采样为幅值为A/D采集的电压值，对多次采样的电压信号进行求取平均值，此时计算出的电压信号的平均值作为确定臭氧管正常工作的特征值；
2、模拟臭氧管在拉弧与击穿故障下的工作状态，通过测量频率至少大于臭氧管工作频率2倍、绝缘电压不低于20000V、输入、输出电流变比不低于300：1的电流互感器隔离测量臭氧管在拉弧与击穿故障下高压包输入到臭氧管正负两电极的工作电流，将采集到的交变电流信号经过整流桥整为直流信号，经过电容滤波后并接一阻值与臭氧管正常工作时采样电阻相同的功率不低于0.25W的电阻将电流信号采样为幅值为A/D采集的电压值，对多次采样得到的电压信号分别进行求取平均值，此时计算出的电压信号的平均值作为确定臭氧管拉弧与击穿故障的特征值；
3、分别以所求取出的在臭氧发生管正常工作和臭氧发生管拉弧与击穿故障状况下的两个电压信号平均值30%的幅度作为相对应的臭氧发生管工作状态的区域划分，并以此作为检测臭氧发生管处于何种状态的判定标准，依据得出的判定标准对实时检测的臭氧发生管进行相应地处理。
本发明的有益效果是：本发明通过对工作在高频、高压环境下的臭氧发生管的工作状况进行实时地隔离检测，依照臭氧发生管故障判定标准实时准确地判断出臭氧发生管的故障状态，并对相应的故障进行有效地处理，达到对臭氧发生管在故障状况下准确、实时地检测，方便拉弧与击穿故障的臭氧发生管及时更换。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
附图1是本发明一种臭氧发生管拉弧与击穿故障检测方法的故障检测电路；图1中：1.电流互感器；2.臭氧管的高压输入端；3.整流桥；4.陶瓷电容；5.电解电容；6.采样电阻；7.输出电压信号 ；
附图2是本发明一种臭氧发生管拉弧与击穿故障检测方法具体实施例的臭氧发生电路原理图；图2中：1是5A保险； 2是KBU1010整流桥；3是400V/150uF电解电容；4是500KΩ/0.5W电阻；5和6是参数相同型号为2SK1081的MOSFET；7和8是参数相同型号为RS307的续流二极管；9、10、11和12是参数相同型号为472M/2KV的高压陶瓷电容；13是功率为75W的高压包。
实施例说明
参照附图1、图2。
本实施例针对某家用净水机，功率70瓦，臭氧管为玻璃电介质，工作电压7000V~9000V，臭氧发生电路采用推挽型放大电路，两路开关管频率10KHz，占空比15%，机器正常工作下臭氧产量在400mg/h以上；具体步骤如下：
1、在臭氧发生管正常运行，产出的臭氧量不小于额定值400mg/h的工作状况下，连续10次利用电流互感器（规格为5A：5mA，变比为1000:1，采样频率40KHz，绝缘电压40000V）隔离采集臭氧管的工作电流，将采集到的交变电流信号经过整流桥（型号为KBU210）整为直流信号，经过1uF陶瓷电容和47uF电解电容滤波后并接一阻值为2K欧姆、功率为0.25瓦的电阻将电流信号采样为稳定的电压信号，对所得信号求取平均值为1.36V，此时的电压值作为臭氧发生管正常工作的特征数据；
2、模拟臭氧发生管在拉弧、击穿损坏故障下的工作状态，分别连续10次通过电流互感器（规格为5A：5mA，变比为1000:1，采样频率40KHz，绝缘电压40000V）采集臭氧发生管在拉弧与击穿损坏故障下的电流大小，经过整流桥（型号为KBU210）整流、1uF陶瓷电容和47uF电解电容滤波并接一阻值为2K欧姆、功率为0.25瓦的电阻后采集此时的电压信号，经过分别求取平均值为537mV，并作为臭氧发生管拉弧与击穿故障的特征数据；
3、分别以所求取出的在臭氧发生管正常工作和臭氧管拉弧与击穿故障状况下的两个电压信号平均值30%的幅度作为相对应的臭氧管工作状态的区域划分，划分结果见表1，
表1
| 臭氧管工作状况 | 电压信号范围/V | 是否进行故障警告 |
| 正常 | （1.55，0.88） | 否 |
| 拉弧、击穿损坏 | （0.62，0.46） | 是 |
并以此作为检测臭氧发生管处于何种状态的判定标准，依据得出的判定标准对实时检测的臭氧发生管进行相应地处理。
Claims (1)
1.一种臭氧管故障的检测方法，其特点是包括以下步骤：
（1）在臭氧管正常运行，产出的臭氧量不小于额定值的工作状况下，利用测量频率至少大于臭氧管工作频率2倍、绝缘电压不低于20000V，输入、输出电流变比不低于300：1的电流互感器隔离测量高压包输入到臭氧管正负两电极的高频工作电流，将采集到的交变电流信号经过整流桥整为直流信号，经过电容滤波后并接一功率不低于0.25W的电阻将电流信号采样为幅值为A/D采集的电压值，对多次采样的电压信号进行求取平均值，此时计算出的电压信号的平均值作为确定臭氧管正常工作的特征值；
（2）模拟臭氧管在拉弧与击穿故障下的工作状态，通过测量频率至少大于臭氧管工作频率2倍、绝缘电压不低于20000V、输入、输出电流变比不低于300：1的电流互感器隔离测量臭氧管在拉弧与击穿故障下高压包输入到臭氧管正负两电极的工作电流，将采集到的交变电流信号经过整流桥整为直流信号，经过电容滤波后并接一阻值与臭氧管正常工作时采样电阻相同的功率不低于0.25W的电阻将电流信号采样为幅值为A/D采集的电压值，对多次采样得到的电压信号分别进行求取平均值，此时计算出的电压信号的平均值作为确定臭氧管拉弧与击穿故障的特征值；
（3） 分别以所求取出的在臭氧发生管正常工作和臭氧发生管拉弧与击穿故障状况下的两个电压信号平均值30%的幅度作为相对应的臭氧发生管工作状态的区域划分，并以此作为检测臭氧发生管处于何种状态的判定标准，依据得出的判定标准对实时检测的臭氧发生管进行相应地处理。
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