全自动洗衣机溢水故障研究

王晓楠 施清清 周伯儒 赖宏伟

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）

引言

目前，全自动洗衣机逐渐的成为人们日常生活中不可缺少的家用电器，而在使用洗衣机的过程中可能会出现的各种故障影响客户使用及体验效果，其中溢水故障为一种常见的故障模式。溢水故障主要是为了防止用户在使用洗衣机过程中，出现因进水不止导致水流出洗衣机筒体，造成水泡到其它家用物品影响用户体验及造成财产损失。全自动洗衣机一般采用液位传感器对进水量进行检测，液位传感器又叫做液位开关，起到检测洗衣机进水量及排水量作用，进而控制洗衣机的进水与排水动作，属于洗衣机的关键零部件。一旦液位传感器检测不准确或失效将导致进水量错误，造成洗衣不净、浪费水资源，严重时将导致水溢流出洗衣机筒体，造成较为严重后果。

1 故障案例及分析

某款试制全自动波轮洗衣机在测试性能的过程中，偶发性出现溢水故障报警，但查看报警时实际水位未达到溢水水位。溢水故障原因为控制系统接收到液位传感器的水位达到设定的报警水位，现场核实报故障时整机实际水位距离设定的溢水水位有约5 cm距离，核实实验设置最大进水量60 L，实际流量计检测到的进水量59.6～60 L，未达到溢水条件。为明确造成故障原因，分别对控制系统的软、硬件以及液位传感器进行排查。

1.1 主控板硬件排查

为排查是否为主控板异常原因导致误报警，首先更换正常使用的监控主控板进行复核，仍会出现溢水故障。主控板上影响到液位传感器输入电压的只有稳压块，稳压块的输出电压范围在5.1 V到5.5 V，实测出现故障时输出电压为5.35 V，稳压块无异常。模拟稳压块输出值上下限时，液位传感器对采样的频率偏差只有20 Hz，而液位传感器的波动允差带为0.4 kHz，故不会因电压波动导致故障，排除主板本身元器件差异问题。

1.2 主控板软件程序排查

对整机运行数据进行监控，出现故障时主控板收到的水位频率已超出溢水设定频率值，程序判定无异常。整机在运行到t1时检测到水位偏高，执行打开排水阀后检测到水位正常，关闭排水阀继续运行；运行到t2时再次检测到水位偏高，触发溢水故障报警，符合逻辑设定。以上监控数据表明，液位传感器反馈的频率值确实输出了超出溢水保护设定频率值的信号，达到了控制器报溢水保护故障的条件。

1.3 液位传感器排查

1.3.1 液位传感器工作原理

全自动波轮洗衣机将液位传感器安装在洗衣机产品的箱体顶部，液位传感器是通过气管与洗衣机外筒通气室连接，能够实时监测气管内空气压力，并把压力信号转化为电信号，实时反馈给控制系统，对照转换成水位信息的检测器件。洗衣机用液位传感器普遍使用机械式，主要由壳体、弹簧座、磁芯、调压簧、膜片、压力弹簧等器件组成。

全自动波轮洗衣机的外筒通气室与液位传感器的气管连接，当筒内注水时，通气室内水位逐渐上升，气管内压力随之逐步上升，液位传感器内的膜片随压力升高产生形变，进而压缩压力弹簧产生压力信号，示意图1。压力信号与水位信号存在对应性，当压力达到一定值表示水位达到设定位置，信号传输到控制系统后停止进水。当水位下降后，液位传感器气管内压力减小，弹簧逐渐复位，当下降到设定水位时，控制系统接收到信号后可控制洗衣机进行下一步动作。当液位传感器感应水位出现偏差时，如控制系统接收到液位达到溢水水位时，洗衣机会出现溢水故障。

图1 液位传感器控制示意图

1.3.2 液位传感器故障件复核

出现溢水故障的整机使用的液位传感器，对故障单体复核发现各档位的频率值均符合技术要求，可排除液位传感器本身故障。

1.4 实验环境排查

鉴于故障机液位传感器各项参数均符合图纸要求，为了查明液位传感器输出异常信号的原因，我们对实验环境进行了排查。发现性能测试台其他台位上（洗衣机性能台可同时测试多台洗衣机）正在测试性能的滚筒洗衣机在脱水状态时，会出现由低至高、再由高到底的转速变化，从而产生频率不断变化的振动激励，带动地面进行振动（实验室地面进行保温处理，非实心地面）。由于波轮洗衣机自身质量较轻，受振动激励后机身亦同步产生振动，液位传感器感受压力变化的关键部件压力弹簧与振动激励产生共振，从而输出异常液位信号。通过查看实验室监控录像，发现每次出现异常液位数据时，故障机旁边的滚筒洗衣机则处于脱水模式。

为了进一步监控振动干扰对液位传感器影响，将出现过故障的整机分别在性能试验台、可靠性试验台（模拟客户安装的实心地面）进行测试，并监控水位频率。通过对比测试，整机在性能台位测试时，在旁边滚筒洗衣机未脱水情况下液位传感器频率值相对稳定且不会出现溢水故障，但滚筒洗衣机脱水时频率会出现急剧跳动，测试20次出现1次溢水故障，截取部分典型数据曲线如图2。整机在可靠性试验台测试时，无论周边洗衣机是否进行脱水，液位传感器频率均稳定，测试20次不会出现溢水故障，截取部分典型数据曲线如图3。

图2 性能试验台测试水位频率曲线

图3 可靠性试验台测试频率曲线

2 分析小结

综上，本次全自动波轮洗衣机在实验室测试性能时出现的偶发性溢水故障，经分析及实验复现确认非整机实际故障，属于测试环境有振动激励导致液位传感器感应水位不准确的误报警，暴露出整机抗环境扰动能力差的问题，需优化解决。同时在新品洗衣机测试过程中，除了常规条件测试外，需模拟售后各种使用条件引入不同的环境干扰，提早发现各种可能出现的故障类型，并予以整改。

3 预防改善

3.1 逻辑优化

整机报溢水故障增加防干扰判定逻辑，原检测方案为t时间内第一次有1 s监测到超出溢水频率，执行排水动作到正常水位，再有一次1 s检测到超出溢水频率即报溢水故障。优化后在t时间内需要连续5 s检测达到超出溢水频率，执行排水操作到正常水位，再有一次5 s连续检测到超出溢水频率即报溢水故障，如是不连续超出溢水频率则清零进行下一次检测。

3.2 液位传感器单体检验方法优化

液位传感器原入厂检验方位为使用气压泵，将压力控制在恒定状态进行检测，而实际使用条件整机洗衣过程存在晃动导致液面波动，压力存在一定的波动范围，原入厂检验方式存在波动范围大而无法检出的漏洞，调整入厂检验方式为使用整机按正常进水带负载方式，模拟实际使用环境进行检验。

4 结语

为了提高全自动洗衣机的抗干扰能力，防止出现因假故障导致的用户使用不便，提高用户使用满意度及市场竞争力，可在产品开发、生产环节采取以下措施：

1）在开发阶段对各种故障代码进行全面分析，确认报警阀值，以及使用中的自身波动因素、环境扰动因素等，制定抗干扰措施。

2）零部件检验结合实际使用环境，制定可靠检验手段，防止因零部件波动导致整机故障。

3）完善测试方法，根据产品特点及使用条件，引入环境干扰因素对整机进行恶劣条件工况测试，提前发现问题并予以优化解决。