機電一體化設備的故障診斷技術研究

武福龍

摘要：在機電一體化的設備故障診斷之中，深入對診斷技術進行研究，有助于增強設備故障診斷的水準。文章對此展開論述，并分析了機電一體化設備的診斷技術和診斷方式，同時對診斷過程當中需要重點注意的幾個環節和診斷的流程等進行了探討，旨在為機電設備的維修者提供參考，并全面增強機電一體化設備的診斷水準，為確保設備的正常、高效運轉奠定基礎。

關鍵詞：機電一體化；機電設備；故障診斷

中圖分類號：TH165 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0037-03

機電一體化技術指的是將電工技術、機械設備制造技術、電子計算機技術、信息技術、微電子技術、接口傳輸技術、傳感設備技術以及信號交換等多項技術綜合性的結合起來，應用在實踐的生產當中。機電一體化技術是當前機電設備建設發展一項非常關鍵的技術，而自從我國改革開放以來，社會迅猛的發展，機電一體化設備已經逐漸的融入到人們生活的每一個角落當中，對于我國社會主義市場經濟的建設也起到了巨大的推動作用。在當前時代發展的趨勢之下，需要注重機電設備和相關產品的性能和質量，將機電一體化技術有機的與設備生產和制造結合在一起。但是由于機電一體化設備在運行當中有著特殊的故障，所以還需要深入的對機電一體化設備故障診斷技術進行細致的研究。

1 機電一體化設備故障診斷技術分析

1.1 機電一體化設備故障概述

設備出現故障一般指的是設備的系統或者是內部的設備零件等失去了應有的工作效率，或者是在工作的過程之中降低了規格功能、喪失了操作性等。針對機電一體化的故障診斷，首先需要對故障發生的部位進行準確定位，檢測出故障發生的具體位置，運用各種檢測技術和檢測方式，明確故障發生的機理。由于機電一體化在操作的過程當中容易出現斷裂、磨損、變形以及腐蝕等情況，所以一旦出現了相應的故障則難免的會引發較為嚴重的后果，所以應當準確的對機電一體化故障進行診斷分析，確保定期的維修與養護，對機電一體化設備的運行狀態進行準確的判定，進而準確的查明故障部位，及時的消除設備運行的安全隱患，確保設備可以穩定工作。

1.2 機電一體化設備故障特性分析

由于機電一體化設備的特殊性，其故障也具有一定的特殊性，這一點需要在診斷當中加以明確。機電一體化設備使用到的零部件數量非常多，并且一般都具有極高的技術含量，所以與其他類型的設備相比，機電一體化設備出現故障概率將更大、并且更加難以診斷維修。根據相關的資料統計分析可以發現，機電一體化設備出現故障的幾率是一般機械設備的八倍以上，所以面對如此高發的設備故障，還應當將人工檢查與科學的檢測技術相互結合起來，增強設備運行的穩定性。主要的來講機電一體化設備故障有以下幾點特征：第一，機電一體化設備的零件較多，所以出現磨損的概率更大；第二，機電一體化設備的自我診斷和檢測功能不是很強，所以往往只能夠檢測出一些簡單的故障；第三，機電一體化設備的報警信號系統的顯示不夠明晰，僅僅能夠顯示出部分故障；第四，針對機電一體化設備進行故障檢測的專業技術人員數量正在不斷的減少，而這一現狀也必將使得今后機電一體化設備的故障檢測工作開展難度進一步增加。

1.3 機電一體化設備的故障診斷技術

針對機電一體化設備的檢測技術，其本質就是一種故障的分析與排查技術，通過對機電一體化設備系統進行檢測，查明系統的運行狀態，并且分析故障導致的具體原因和基本設備運行概況，為后期的檢查和維修提供相應的依據和數據基礎。通常來講針對機電一體化設備進行故障診斷有著以下幾個方面的目的：第一，確保機電一體化設備可以恢復正常的運行；第二，確保機電一體化設備在運行當中可以發揮出最大的工作效益；第三，對即將要發生的或者可能會發生的故障進行準確的判定和診斷，并且及時的維修，避免了設備出現質量缺損，大大降低了后期運營維護的時間，同時也增強了設備的運行效益。

也正是因為上述的幾點原因，在實踐之中加強機電一體化設備的故障診斷，有著重大意義。在故障診斷之中，首先需要對故障部位進行明確的檢測，對機電一體化系統或者是設備零部件定期的發送檢測數據信號，通過對接收到的數據信號和設備響應數據等進行判定，分析設備是否出現故障。其次，還應當查明機電一體化設備故障的具體類型，在明確故障后，還應當準確的對系統出現故障的特征進行分析。下一階段則是對故障進行定位，判定故障的具體原因、具體部位、詳細的故障類型。最后，則需要在前期所有工作的基礎之上，對故障進行診斷，確保機電一體化設備可以恢復正常的工作。

在針對機電一體化設備的故障進行診斷之時需要對診斷的基本對象的原始數據信號進行測試和分析，以獲取最為準確的診斷數據信號。然后，從上述的診斷信號當中提取出相應的故障征兆，從接收到的數據之中進一步的通過數據分離，尋找到能夠揭示故障真正原因、反映出故障發生具體部位的信號，通過對數據進行識別，對設備的運行狀態進行準確的識別。如若機電一體化設備處于穩定的工作狀態，在實踐之中可以使用時序模型或者是濾波等技術方法，對設備可能即將要出現的故障、可能會出現的運行問題等進行判定，對設備的運行狀態進行預測；而如若設備已經出現了某種故障，則可以使用數據信號分析以及模式識別等技術，對故障的位置、故障類型及機理進行分析，在此基礎上制定檢修策略，維護設備的運行。

根據上述的分析，針對機電一體化設備進行檢測和診斷的主要技術有兩種方式：第一，是故障的測試分析，在故障發生之前，檢測診斷的對象處于運行狀態之下，針對故障的測試，主要是基于設備及時的發現故障以及預測設備的運行狀態等條件之上，對對象進行實時的、在線的檢測；第二種測試方式是診斷測試，在故障出現之后，此診斷檢測的機電一體化設備應當處于非運行狀態之下，所以應當根據故障的位置和類型對設備進行試驗，明確維修方案。

2 機電一體化設備故障診斷的流程與方式

通過上文針對機電一體化設備故障的特征和故障檢測技術進行細致的分析，可以對機電一體化設備運行過程之中常見的故障應對方案有著具體的了解，下文將針對機電一體化設備的故障診斷基本流程和故障檢測的專家系統進行分析，旨在不斷的促進設備運行效益的增強，減少故障的發生。

2.1 機電一體化設備故障診斷方法

在針對機電一體化設備進行故障診斷之前，需要對對象的運行工況和設備系統的特性進行分析，選擇與設備運行狀態相互對應的原始數據信號。同時，還應當結合設備的類型，從診斷數據信號之中選擇可以真實反映機電一體化設備運行信息的征兆。通過對設備運行征兆的提取，可以進一步的對機電一體化設備的運行狀態進行判定和識別，此步驟稱之為是狀態診斷。最后，需要結合設備的運行狀態和故障的征兆，對機電一體化設備的運行進行細致深入分析，查明故障可能發生的部位和性質類型，明確故障的發展趨勢，結合分析的結果，制定出詳細的方案。

針對機電一體化設備的檢測方式比較多，諸如溫度檢測技術、白診斷技術、故障樹分析檢測技術和設備壓力檢測技術等。通過對機電一體化設備故障發生之時是否有警告信息顯示，可以劃分為無指示故障和診斷指示故障等兩種類型，如若機電一體化設備出現故障之時有相應的診斷和檢測指示，則可以根據顯示的內容對故障進行診斷，通過對手冊的查找可以進一步的排查相應故障，而如若機電一體化設備故障沒有任何指示，則需要通過經驗和檢測手段對故障進行準確的分析。另外，還可以根據機電一體化設備內部是否出現破損或者是機床是否損壞等，來判定出故障發生的程度，將故障分為非破壞性故障和破壞性故障等兩種類型。非破壞性故障指的是故障不會影響到設備的機床和內部零件，而破壞性故障會影響到機電一體化設備的機床，如果處理不當會導致今后故障再次發生。

2.2 機電一體化設備故障檢測原則

同時在針對機電一體化設備的故障診斷之中，還需要注重診斷的技術和技巧性。首先在診斷之前需要對機電一體化設備的整體框架和結構功能性模塊圖紙進行分析和了解，對設備的工作環境、工作組合形式和各個部分的功能進行分析，明確故障可能產生的影響程度和形式，在必要之時需要對故障樹進行分析。對故障發生的原因和現象進行層層的分解，進而找出不同故障之間的邏輯聯系和內在的關系，明確故障發生的根源和實質性的影響。而在機電一體化設備的檢測當中，還需要遵循先機后電以及先外后內的原則。先機后電指的是由于機電一體化設備的機械結構直觀性較強，所以可以通過人工肉眼的方式，對設備變形、破裂、卡死或者是打滑等現象進行查明，從設備的機械結構部位著手，逐層的排查故障，另外由于機電一體化設備自身的工作特征和特性，內部的驅動元件和執行元件更加容易產生磨損而失效，所以針對這一點還需要在故障排查當中加以重視。其次，先外后內的原則，需要在檢測過程當中由設備的執行元件逐步的向驅動元件進行檢查。

2.3 機電一體化設備故障診斷專家系統

當前機電一體化設備發展建設方向逐步的在往人工智能化和自動化的方向進步，所以故障檢測的專家系統也就應運而生。專家系統主要有三個基本部分共同的組成，即故障檢測數據庫系統、用戶界面系統和故障分析推理系統等，通過專家系統的應用，可以更進一步的促進機電一體化設備建設水準的增強。首先需要將相應的故障信息，諸如征兆、設備的原始數據信號、設備狀態和相關信息等存入至數據庫當中，而專家系統的檢測包含有兩次檢測診斷，第一次是對設備進行實時的、在線的、動態化的診斷，通過在機電一體化設備上安裝的傳感設備的信號的提取，可以從數據庫當中得到相應的資料，作出簡單的診斷，如果設備出現故障和運行異常，則會出現警示，并且打印出檢測報告。第二次診斷是采用的離線診斷的形式，檢測更加精密，首先將數據信號存入至數據庫當中，通過推理診斷、人工經營分析和數據庫當中的信息，采取恰當的保護政策，最后在顯示器上顯示故障的原因和部位，并且給予恰當的解決方案。專家系統的使用可以增強故障檢測和排查的效率，并且可以準確的查明故障的性質和類型，在今后必將得到廣泛的使用。

3 結語

綜上所述，通過對機電設備的檢測和故障維修分析技術進行全面的研究，旨在不斷的增進設備運營穩定性和效益。機電一體化設備故障檢測未來的建設和發展方向是專家系統和人工智能化，同時將各類信息整合成為一個知識數據庫系統，運用檢測到的相關數據信息和征兆，對故障進行準確的診斷和推理分析，查明故障的部位和處理方式。所以，還需要不斷的加強機電一體化設備故障診斷的自動化技術，加強設備的自我檢測和診斷維修能力，促進設備的運行穩定性增強，為我國的機械設備技術不斷的發展和設備運行狀態的提升奠定基礎。

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