機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)研究

武福龍

摘要：在機(jī)電一體化的設(shè)備故障診斷之中，深入對(duì)診斷技術(shù)進(jìn)行研究，有助于增強(qiáng)設(shè)備故障診斷的水準(zhǔn)。文章對(duì)此展開論述，并分析了機(jī)電一體化設(shè)備的診斷技術(shù)和診斷方式，同時(shí)對(duì)診斷過程當(dāng)中需要重點(diǎn)注意的幾個(gè)環(huán)節(jié)和診斷的流程等進(jìn)行了探討，旨在為機(jī)電設(shè)備的維修者提供參考，并全面增強(qiáng)機(jī)電一體化設(shè)備的診斷水準(zhǔn)，為確保設(shè)備的正常、高效運(yùn)轉(zhuǎn)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；機(jī)電設(shè)備；故障診斷

中圖分類號(hào)：TH165 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）12-0037-03

機(jī)電一體化技術(shù)指的是將電工技術(shù)、機(jī)械設(shè)備制造技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)、接口傳輸技術(shù)、傳感設(shè)備技術(shù)以及信號(hào)交換等多項(xiàng)技術(shù)綜合性的結(jié)合起來，應(yīng)用在實(shí)踐的生產(chǎn)當(dāng)中。機(jī)電一體化技術(shù)是當(dāng)前機(jī)電設(shè)備建設(shè)發(fā)展一項(xiàng)非常關(guān)鍵的技術(shù)，而自從我國(guó)改革開放以來，社會(huì)迅猛的發(fā)展，機(jī)電一體化設(shè)備已經(jīng)逐漸的融入到人們生活的每一個(gè)角落當(dāng)中，對(duì)于我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的建設(shè)也起到了巨大的推動(dòng)作用。在當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)之下，需要注重機(jī)電設(shè)備和相關(guān)產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，將機(jī)電一體化技術(shù)有機(jī)的與設(shè)備生產(chǎn)和制造結(jié)合在一起。但是由于機(jī)電一體化設(shè)備在運(yùn)行當(dāng)中有著特殊的故障，所以還需要深入的對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)進(jìn)行細(xì)致的研究。

1 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)分析

1.1 機(jī)電一體化設(shè)備故障概述

設(shè)備出現(xiàn)故障一般指的是設(shè)備的系統(tǒng)或者是內(nèi)部的設(shè)備零件等失去了應(yīng)有的工作效率，或者是在工作的過程之中降低了規(guī)格功能、喪失了操作性等。針對(duì)機(jī)電一體化的故障診斷，首先需要對(duì)故障發(fā)生的部位進(jìn)行準(zhǔn)確定位，檢測(cè)出故障發(fā)生的具體位置，運(yùn)用各種檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)方式，明確故障發(fā)生的機(jī)理。由于機(jī)電一體化在操作的過程當(dāng)中容易出現(xiàn)斷裂、磨損、變形以及腐蝕等情況，所以一旦出現(xiàn)了相應(yīng)的故障則難免的會(huì)引發(fā)較為嚴(yán)重的后果，所以應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確的對(duì)機(jī)電一體化故障進(jìn)行診斷分析，確保定期的維修與養(yǎng)護(hù)，對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的判定，進(jìn)而準(zhǔn)確的查明故障部位，及時(shí)的消除設(shè)備運(yùn)行的安全隱患，確保設(shè)備可以穩(wěn)定工作。

1.2 機(jī)電一體化設(shè)備故障特性分析

由于機(jī)電一體化設(shè)備的特殊性，其故障也具有一定的特殊性，這一點(diǎn)需要在診斷當(dāng)中加以明確。機(jī)電一體化設(shè)備使用到的零部件數(shù)量非常多，并且一般都具有極高的技術(shù)含量，所以與其他類型的設(shè)備相比，機(jī)電一體化設(shè)備出現(xiàn)故障概率將更大、并且更加難以診斷維修。根據(jù)相關(guān)的資料統(tǒng)計(jì)分析可以發(fā)現(xiàn)，機(jī)電一體化設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率是一般機(jī)械設(shè)備的八倍以上，所以面對(duì)如此高發(fā)的設(shè)備故障，還應(yīng)當(dāng)將人工檢查與科學(xué)的檢測(cè)技術(shù)相互結(jié)合起來，增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。主要的來講機(jī)電一體化設(shè)備故障有以下幾點(diǎn)特征：第一，機(jī)電一體化設(shè)備的零件較多，所以出現(xiàn)磨損的概率更大；第二，機(jī)電一體化設(shè)備的自我診斷和檢測(cè)功能不是很強(qiáng)，所以往往只能夠檢測(cè)出一些簡(jiǎn)單的故障；第三，機(jī)電一體化設(shè)備的報(bào)警信號(hào)系統(tǒng)的顯示不夠明晰，僅僅能夠顯示出部分故障；第四，針對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行故障檢測(cè)的專業(yè)技術(shù)人員數(shù)量正在不斷的減少，而這一現(xiàn)狀也必將使得今后機(jī)電一體化設(shè)備的故障檢測(cè)工作開展難度進(jìn)一步增加。

1.3 機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)

針對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的檢測(cè)技術(shù)，其本質(zhì)就是一種故障的分析與排查技術(shù)，通過對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，查明系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并且分析故障導(dǎo)致的具體原因和基本設(shè)備運(yùn)行概況，為后期的檢查和維修提供相應(yīng)的依據(jù)和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通常來講針對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行故障診斷有著以下幾個(gè)方面的目的：第一，確保機(jī)電一體化設(shè)備可以恢復(fù)正常的運(yùn)行；第二，確保機(jī)電一體化設(shè)備在運(yùn)行當(dāng)中可以發(fā)揮出最大的工作效益；第三，對(duì)即將要發(fā)生的或者可能會(huì)發(fā)生的故障進(jìn)行準(zhǔn)確的判定和診斷，并且及時(shí)的維修，避免了設(shè)備出現(xiàn)質(zhì)量缺損，大大降低了后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)的時(shí)間，同時(shí)也增強(qiáng)了設(shè)備的運(yùn)行效益。

也正是因?yàn)樯鲜龅膸c(diǎn)原因，在實(shí)踐之中加強(qiáng)機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷，有著重大意義。在故障診斷之中，首先需要對(duì)故障部位進(jìn)行明確的檢測(cè)，對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)或者是設(shè)備零部件定期的發(fā)送檢測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)，通過對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)和設(shè)備響應(yīng)數(shù)據(jù)等進(jìn)行判定，分析設(shè)備是否出現(xiàn)故障。其次，還應(yīng)當(dāng)查明機(jī)電一體化設(shè)備故障的具體類型，在明確故障后，還應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確的對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的特征進(jìn)行分析。下一階段則是對(duì)故障進(jìn)行定位，判定故障的具體原因、具體部位、詳細(xì)的故障類型。最后，則需要在前期所有工作的基礎(chǔ)之上，對(duì)故障進(jìn)行診斷，確保機(jī)電一體化設(shè)備可以恢復(fù)正常的工作。

在針對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的故障進(jìn)行診斷之時(shí)需要對(duì)診斷的基本對(duì)象的原始數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試和分析，以獲取最為準(zhǔn)確的診斷數(shù)據(jù)信號(hào)。然后，從上述的診斷信號(hào)當(dāng)中提取出相應(yīng)的故障征兆，從接收到的數(shù)據(jù)之中進(jìn)一步的通過數(shù)據(jù)分離，尋找到能夠揭示故障真正原因、反映出故障發(fā)生具體部位的信號(hào)，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別。如若機(jī)電一體化設(shè)備處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，在實(shí)踐之中可以使用時(shí)序模型或者是濾波等技術(shù)方法，對(duì)設(shè)備可能即將要出現(xiàn)的故障、可能會(huì)出現(xiàn)的運(yùn)行問題等進(jìn)行判定，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)；而如若設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)了某種故障，則可以使用數(shù)據(jù)信號(hào)分析以及模式識(shí)別等技術(shù)，對(duì)故障的位置、故障類型及機(jī)理進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上制定檢修策略，維護(hù)設(shè)備的運(yùn)行。

根據(jù)上述的分析，針對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和診斷的主要技術(shù)有兩種方式：第一，是故障的測(cè)試分析，在故障發(fā)生之前，檢測(cè)診斷的對(duì)象處于運(yùn)行狀態(tài)之下，針對(duì)故障的測(cè)試，主要是基于設(shè)備及時(shí)的發(fā)現(xiàn)故障以及預(yù)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等條件之上，對(duì)對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)的、在線的檢測(cè)；第二種測(cè)試方式是診斷測(cè)試，在故障出現(xiàn)之后，此診斷檢測(cè)的機(jī)電一體化設(shè)備應(yīng)當(dāng)處于非運(yùn)行狀態(tài)之下，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)故障的位置和類型對(duì)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，明確維修方案。

2 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷的流程與方式

通過上文針對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備故障的特征和故障檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行細(xì)致的分析，可以對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備運(yùn)行過程之中常見的故障應(yīng)對(duì)方案有著具體的了解，下文將針對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷基本流程和故障檢測(cè)的專家系統(tǒng)進(jìn)行分析，旨在不斷的促進(jìn)設(shè)備運(yùn)行效益的增強(qiáng)，減少故障的發(fā)生。

2.1 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷方法

在針對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行故障診斷之前，需要對(duì)對(duì)象的運(yùn)行工況和設(shè)備系統(tǒng)的特性進(jìn)行分析，選擇與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)相互對(duì)應(yīng)的原始數(shù)據(jù)信號(hào)。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合設(shè)備的類型，從診斷數(shù)據(jù)信號(hào)之中選擇可以真實(shí)反映機(jī)電一體化設(shè)備運(yùn)行信息的征兆。通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行征兆的提取，可以進(jìn)一步的對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判定和識(shí)別，此步驟稱之為是狀態(tài)診斷。最后，需要結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障的征兆，對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行細(xì)致深入分析，查明故障可能發(fā)生的部位和性質(zhì)類型，明確故障的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合分析的結(jié)果，制定出詳細(xì)的方案。

針對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的檢測(cè)方式比較多，諸如溫度檢測(cè)技術(shù)、白診斷技術(shù)、故障樹分析檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備壓力檢測(cè)技術(shù)等。通過對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備故障發(fā)生之時(shí)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(jī)電一體化設(shè)備出現(xiàn)故障之時(shí)有相應(yīng)的診斷和檢測(cè)指示，則可以根據(jù)顯示的內(nèi)容對(duì)故障進(jìn)行診斷，通過對(duì)手冊(cè)的查找可以進(jìn)一步的排查相應(yīng)故障，而如若機(jī)電一體化設(shè)備故障沒有任何指示，則需要通過經(jīng)驗(yàn)和檢測(cè)手段對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。另外，還可以根據(jù)機(jī)電一體化設(shè)備內(nèi)部是否出現(xiàn)破損或者是機(jī)床是否損壞等，來判定出故障發(fā)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(huì)影響到設(shè)備的機(jī)床和內(nèi)部零件，而破壞性故障會(huì)影響到機(jī)電一體化設(shè)備的機(jī)床，如果處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致今后故障再次發(fā)生。

2.2 機(jī)電一體化設(shè)備故障檢測(cè)原則

同時(shí)在針對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷之中，還需要注重診斷的技術(shù)和技巧性。首先在診斷之前需要對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的整體框架和結(jié)構(gòu)功能性模塊圖紙進(jìn)行分析和了解，對(duì)設(shè)備的工作環(huán)境、工作組合形式和各個(gè)部分的功能進(jìn)行分析，明確故障可能產(chǎn)生的影響程度和形式，在必要之時(shí)需要對(duì)故障樹進(jìn)行分析。對(duì)故障發(fā)生的原因和現(xiàn)象進(jìn)行層層的分解，進(jìn)而找出不同故障之間的邏輯聯(lián)系和內(nèi)在的關(guān)系，明確故障發(fā)生的根源和實(shí)質(zhì)性的影響。而在機(jī)電一體化設(shè)備的檢測(cè)當(dāng)中，還需要遵循先機(jī)后電以及先外后內(nèi)的原則。先機(jī)后電指的是由于機(jī)電一體化設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)直觀性較強(qiáng)，所以可以通過人工肉眼的方式，對(duì)設(shè)備變形、破裂、卡死或者是打滑等現(xiàn)象進(jìn)行查明，從設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)部位著手，逐層的排查故障，另外由于機(jī)電一體化設(shè)備自身的工作特征和特性，內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)元件和執(zhí)行元件更加容易產(chǎn)生磨損而失效，所以針對(duì)這一點(diǎn)還需要在故障排查當(dāng)中加以重視。其次，先外后內(nèi)的原則，需要在檢測(cè)過程當(dāng)中由設(shè)備的執(zhí)行元件逐步的向驅(qū)動(dòng)元件進(jìn)行檢查。

2.3 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)

當(dāng)前機(jī)電一體化設(shè)備發(fā)展建設(shè)方向逐步的在往人工智能化和自動(dòng)化的方向進(jìn)步，所以故障檢測(cè)的專家系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)而生。專家系統(tǒng)主要有三個(gè)基本部分共同的組成，即故障檢測(cè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、用戶界面系統(tǒng)和故障分析推理系統(tǒng)等，通過專家系統(tǒng)的應(yīng)用，可以更進(jìn)一步的促進(jìn)機(jī)電一體化設(shè)備建設(shè)水準(zhǔn)的增強(qiáng)。首先需要將相應(yīng)的故障信息，諸如征兆、設(shè)備的原始數(shù)據(jù)信號(hào)、設(shè)備狀態(tài)和相關(guān)信息等存入至數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，而專家系統(tǒng)的檢測(cè)包含有兩次檢測(cè)診斷，第一次是對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的、在線的、動(dòng)態(tài)化的診斷，通過在機(jī)電一體化設(shè)備上安裝的傳感設(shè)備的信號(hào)的提取，可以從數(shù)據(jù)庫當(dāng)中得到相應(yīng)的資料，作出簡(jiǎn)單的診斷，如果設(shè)備出現(xiàn)故障和運(yùn)行異常，則會(huì)出現(xiàn)警示，并且打印出檢測(cè)報(bào)告。第二次診斷是采用的離線診斷的形式，檢測(cè)更加精密，首先將數(shù)據(jù)信號(hào)存入至數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，通過推理診斷、人工經(jīng)營(yíng)分析和數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的信息，采取恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)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(dāng)?shù)慕鉀Q方案。專家系統(tǒng)的使用可以增強(qiáng)故障檢測(cè)和排查的效率，并且可以準(zhǔn)確的查明故障的性質(zhì)和類型，在今后必將得到廣泛的使用。

3 結(jié)語

綜上所述，通過對(duì)機(jī)電設(shè)備的檢測(cè)和故障維修分析技術(shù)進(jìn)行全面的研究，旨在不斷的增進(jìn)設(shè)備運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性和效益。機(jī)電一體化設(shè)備故障檢測(cè)未來的建設(shè)和發(fā)展方向是專家系統(tǒng)和人工智能化，同時(shí)將各類信息整合成為一個(gè)知識(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，運(yùn)用檢測(cè)到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息和征兆，對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)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(qiáng)機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷的自動(dòng)化技術(shù)，加強(qiáng)設(shè)備的自我檢測(cè)和診斷維修能力，促進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性增強(qiáng)，為我國(guó)的機(jī)械設(shè)備技術(shù)不斷的發(fā)展和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的提升奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳圓順.機(jī)電一體化技術(shù)和設(shè)備故障檢測(cè)提升探究[J].現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)，2012，（1）.

[2] 魏娟.機(jī)電一體化及其機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].煤礦機(jī)械，2001，（7）.

[3] 張文.淺議機(jī)電一體化技術(shù)要點(diǎn)和設(shè)備故障檢測(cè)重點(diǎn)[J].現(xiàn)代工程學(xué)機(jī)電設(shè)備，2012，（9）.

[4] 孫多志，吳劍波.機(jī)電一體化技術(shù)和應(yīng)用研究及其發(fā)展趨勢(shì)[J].民營(yíng)科技，2010，（3）.

[5] 施曉東，陳仁興.機(jī)電一體化設(shè)備的故障維修特點(diǎn)及可靠性分析[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2013，（8）.

[6] 年維國(guó).機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)發(fā)展探析[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2011，（6）.