机电一体化设备的故障诊断技术研究

陈俊杰

摘要：机电设备在工作过程中，会由于受到外界因素的影响产生故障，从而导致无法有序操作，随着机电设备制造技术的发展，机电设备故障诊断技术日益发展成为一门综合性的系统工程技术。因此，为了有效的促进机电化产品发展，需要对机电设备故障诊断技术进行有效解析。

关键词：机电一体化；设备故障；诊断

中图分类号：F407文献标识码： A

引言

随着我国经济的不断发展，机电一体化产品越来越多，并逐渐进入各领域的生产与生活中，人们对该类产品的要求也相应提高，尤其是其故障发生率和可靠性的要求，而机电一体化设备具有独特的故障特点，因此，传统的故障诊断方法不能解决其问题。本文针对机电一体化产品设备，主要对其故障特点与诊断方法进行了分析。

一、机电设备故障诊断的必要性解析

1、机电设备故障诊断技术缺乏完整的理论体系

机电设备在运行过程中，为了更好的输出产品，需要高速率、高效率的运行。为了确保生产效率可以有效的提高，很多机电设备没有进行良好的定期检查，机电设备故障诊断技术大多针对机电设备的固定部位，缺乏整体性和代表性。机电设备故障诊断技术虽然已被广泛运用，但是机电设备故障诊断技术仍然没有形成完整的理论体系，也没有相关的行业技术标准和参考技术规范，导致了理论与实际脱节，真正的机电设备故障诊断技术没有得到实际应用。

2、机电设备故障诊断的不确定性

传统的机电设备故障诊断技术大多针对设备自身的运行状态，工作人员一般依赖于现有的经验知识。但是，由于机电设备各元器件之间存在的差异性、直接经验的局限性、设备运行的规律等原因，直接导致机电设备故障诊断出现较大的不确定性。正常状态和可疑状态下的机电设备各元器件之间其实不存在明显的区别，在机电设备故障未出现之前，机电设备仍然正常运行，所以，很难做出准确的诊断，只有当机电设备无法正常运行时，机电设备故障才被发现。因此，机电设备故障诊断技术的不确定性，很容易造成机电设备故障的判断失误。

由此可知，机电设备故障诊断技术是一项复杂的系统工程，做好机电设备故障诊断是时代发展的要求，对于设备修理工作的有效开展具有非常重要的意义，切实有效的提高机电设备故障诊断工作的准确性和提高效率，才能保障人身以及财产安全。

二、机电设备故障诊断流程

1、机电设备故障前诊断

为了有效的减少损失，在机电设备健康状态下需要重视机电设备故障问题，不可以忽视故障前的诊断工作。做好机电设备故障前地诊断工作可以高效的解决存在的故障隐患问题，故障前诊断主要表现在对机电设备元器件以及工作状态进行智能检测，主要包括信号检测、特征提取、状态识别，从而做出诊断决策。通过获取机电设备各组成部分的工作情况，进行分析，做出设备运行情况的故障前诊断，从而有效预防机电设备故障的产生。

2、机电设备故障后诊断

如果机电设备产生故障，做出故障后诊断，需要进一步的确定故障所具备的性质，故障发生程度，属性以及类别，机电设备发生部位，结合众多因素，做出初步诊断，判断机电设备故障产生的原因，从而做出更好的控制、调整、维护工作。现将机电设备故障流程做出图示，只有在故障前和故障后做好诊断，才能有利于机电设备故障诊断技术的可持续发展。

三、对机电一体化设备故障进行诊断的具体方法

基于机电一体化设备故障的独特性，传统的单独针对电子或是机械的故障诊断维修方法已经不再适用于现在的机电一体化设备这一电子与机械高度结合的有机综合体。在对现代机电一体化设备故障的诱因、对策等因素进行具体的诊断和维修时，我们要在对机电进行有机结合的基础上，积极转变思路。首先要在对机电一体化系统深入了解分析基础上，熟悉并掌握机电系统中各功能模块的大致框图，并以各部分的组合形式、功能、工作环境等，对故障可能造成的影响及存在的大概形式进行深入的分析。必要的话可以通过绘制故障树的方式来进行分析，以根据故障表象，经过逐层分析，找到与故障产生相关的各种关系和因素，进而在分析过后找到故障产生的根源和实质。

机电一体化设备故障的诊断、分析方法有很多，包括故障树、时域模型、拓扑网络以及对设备的噪声、振动、压力、温度检测等诊断分析方式。具体的设备故障诊断方法主要有三种：一是，先机后电。这是由于我们可以通过肉眼对机械的外观结构以及其中存在的明显故障进行直观的检测，如设备卡死、碰撞、打滑、变形、断裂等，都能够通过肉眼的观察直接判断出来，并且相对于电子部分，机械部分在工作的过程中更容易出现由于变形、磨损等原因而引发的故障。因此，对机电一体化设备故障的诊断我们要先从机械入手，通过对设备气动、液压装置能否循环正常运行、行程开关是否能够自动的断开和接通、设备工作是否正常等现象的观察，来判断机械部分是否存在问题，之后再对电子部分进行判断；二是，先干后叶。先对设备的主要部分进行分析，后对设备的次要部分进行分析；三是，先外后内。按照执行部件—控制部件—驱动部件的顺序进行逐一检查，以找到引发故障的源头之所在。在机电设备故障诊断中，很大程度需要做好电气方面诊断工作，针对电气设备的诊断，采取以下技术：

（1）回路分析法

电路都是有回路组成，所以当机电设备电气线路发生故障时，可以充分利用电路分析方法，针对电气性能的回路进行定点分析，缩小故障范围，从而更快排除疑难所在。

（2）状态分析法

机电设备在各个状态情况下都有其标准值，当电器设备出现问题时，可以采用设备启动、暂停、运转、反转等不同步骤判断各个状态的特性，与标准值进行比较，从而分析出问题所在。

（3）其他方法

采用视觉，观察故障所在有无明显问题所在；采用听觉，观察电气噪音等问题；采用嗅觉，电路是否有烧焦等味道等等。

（4）射线探伤诊断技术

当机电设备因为某种原因出现故障后，无法利用预防诊断技术，此时需要采取故障后技术。而机电设备由于封装性较强，很多问题凭借肉眼无法发现，而利用射线探伤技术可以彻底的解决这个问题。射线探伤可以通过射线扫描，检测设备的介质密度变化，基于介质变化图谱，做出更好的分析。

（5）信息智能化诊断技术

利用信息智能化技术，检测机电设备存在的问题，可以更有效的解决潜在问题。充分结合信息处理技术、计算机数据处理以及网络传输技术，可以对机电设备进行远程控制，并通过网络传输实现智能化解决，提高人员的安全性以及工作的效率性。因此，利用信息智能化诊断技术，不仅可以减少人员工作成本，还可以做好机电设备故障诊断工作。

四、机电一体化设备可靠性分析及提高可靠性的对策

可靠性指的是机电一体化设备在规定条件与时间内所应完成规定功能的能力。机电一体化设备的可靠性与其使用环境、运行情况、工作条件以及维修保养等有着密切的关系，同时还与其各单位自身的可靠性相关。一般用R来表示机电设备的可靠度，R1表示整个机电一体化设备的可靠度，R2表示机械部件的可靠度，R3表示电气部件的可靠度，这四个部分存在着如下关系，即R=R1+R2+R3。从以上可知，机电一体化设备可靠度的提高需要从多个方面入手，只有保证各个部分的可靠性，才能确保整体的可靠性，因此提高整体可靠性的方法，就是对对各组成部分进行分析，找出薄弱环节，提高各组成部分的可靠性，合理配置结构，改善设计方法，必要时对重要部分可以采用冗余设计。除此之外，提高机械工作精度也可以提高机电一体化设备的可靠性，这里的精度包括机械的运行、控制以及加工精度，将传统机械进行改造为精密机械，采用PLC线路控制以及先进的数控NC、PC等代替传统的方法，都可以提高机电一体化设备的可靠度。

结束语

机电设备作为重要的技术工具，为人们的工作以及生活水平提供了诸多方便，为了有效的解决机电设备在运行中产生的故障问题，提高设备的健康度，需要对机电设备故障诊断做充分的准备工作。不仅需要对其理论知识进行高效充电，还需要做好机电设备故障前检测以及机电设备故障后诊断，双管齐下，可以有效的解决机电设备可能产生的故障问题，从而促进机电设备故障诊断技术更好发展。

参考文献

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