探討機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷方法研究

楊文平

（甘肅省臨夏州職業(yè)技術(shù)學(xué)校，甘肅 臨夏 731100）

目前，工業(yè)生產(chǎn)不斷向自動(dòng)化方向發(fā)展，使得工廠生產(chǎn)自動(dòng)化；與此同時(shí)，也給設(shè)備故障的診斷和維修也帶來(lái)了很大的難題[1]。由于設(shè)備中的電氣故障不容易被檢測(cè)維修，一旦出現(xiàn)故障，只能換用新的設(shè)備，不僅影響工業(yè)生產(chǎn)，還有可能影響整個(gè)車間的正常運(yùn)行。設(shè)備的自動(dòng)診斷方法的提出，可以做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，簡(jiǎn)單精確地檢測(cè)到故障位置，大幅度地縮短了工作人員的維修時(shí)間。

1 故障診斷方法的具體流程

故障診斷方法的主要目的在于：保障設(shè)備正常運(yùn)行，無(wú)故障；更大程度的發(fā)揮設(shè)備的作用；及時(shí)檢測(cè)和維修設(shè)備出現(xiàn)的故障，減少因設(shè)備故障帶來(lái)的企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。故障診斷方法本質(zhì)是一種檢測(cè)方法，利用此方法可以確定故障的種類和位置信息，并在故障發(fā)生時(shí)，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理和維修；同時(shí)可以在故障未發(fā)生之前，將存在的故障隱患如設(shè)備內(nèi)部相關(guān)零件的距離大于正常值等進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而采取相應(yīng)的維修措施或自動(dòng)處理，防止大型故障的發(fā)生。

圖1 故障診斷方法的具體流程

圖1為機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷方法的具體流程:首先選取設(shè)備檢測(cè)目標(biāo)并進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，獲得檢測(cè)目標(biāo)相關(guān)信號(hào)，由于此目標(biāo)信號(hào)承載著設(shè)備具體狀況的相關(guān)信息，因此稱之為狀況信號(hào)；一般情況下，從狀況信號(hào)難以直接確定設(shè)備是否出現(xiàn)故障，仍需要結(jié)合相關(guān)的設(shè)備理論和設(shè)備構(gòu)成，從狀況信號(hào)可獲取特殊狀況的信號(hào)及其位置信息；獲得特殊狀況信息后就可以將其傳導(dǎo)至信號(hào)識(shí)別裝置，將此信號(hào)分析和確定后，將相應(yīng)的指令發(fā)出進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和處理。如果設(shè)備處于正常狀況時(shí)，采取Kmn、相應(yīng)的模型等方式，深入分析狀況的可能發(fā)生方向和范圍，估計(jì)可能出現(xiàn)的故障；當(dāng)檢測(cè)到某些故障時(shí)，則采用故障檢測(cè)、模式分析、信號(hào)處理等方式確定設(shè)備故障的位置、種類、成因及涉及范圍等[2]。此外，在檢測(cè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行指令研究和輸出，準(zhǔn)確地分析和判定設(shè)備故障信息，最終確保診斷方法的精確性，使得機(jī)電一體化設(shè)備充分發(fā)揮其工業(yè)生產(chǎn)等性能。

2 故障診斷方法類型

2.1 設(shè)備狀況的診斷類型

設(shè)備故障診斷方法中一般有兩種檢測(cè)方式，其中包括發(fā)生故障時(shí)，對(duì)檢測(cè)目標(biāo)進(jìn)行嘗試檢測(cè)，此時(shí)診斷目標(biāo)處于關(guān)閉狀態(tài)，即為檢測(cè)測(cè)試；還有在未發(fā)生故障前，診斷目標(biāo)處于工作狀態(tài)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行的估計(jì)設(shè)備故障及其位置信息進(jìn)行檢測(cè)，即為故障檢測(cè)。

2.2 特殊信號(hào)的獲取

從得到的狀況信號(hào)獲取特殊信號(hào)，特殊信號(hào)為直接特殊信號(hào)和間接特殊信號(hào)，有利于確定設(shè)備故障的類型及位置信息。其中直接特殊信號(hào)是指檢測(cè)設(shè)備時(shí)元件的輸出數(shù)據(jù)或其他零件等的輸出數(shù)據(jù)出現(xiàn)特殊信號(hào)，例如設(shè)備零件的損耗量、形變量等數(shù)據(jù)改變的特殊信號(hào)[3]。間接特殊信號(hào)是指在設(shè)備工作時(shí)自身存在函數(shù)關(guān)系中的間接數(shù)據(jù)獲取的特殊檢測(cè)信號(hào)如設(shè)備產(chǎn)品的溫度等。利用間接特殊信號(hào)的獲取方法可以在設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下進(jìn)行拆裝，從而對(duì)設(shè)備的性能做出相應(yīng)的評(píng)價(jià)。獲取特殊信號(hào)有兩種獲取方法，見(jiàn)表1。

表1 特殊信號(hào)的獲取方法

2.3 狀況診斷方法

狀況診斷方法是指將檢測(cè)獲得的特殊信號(hào)與正常信號(hào)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，判定特殊信號(hào)與設(shè)備故障之間的關(guān)系，進(jìn)而診斷出設(shè)備故障的位置信息和類型。此方法有兩種：直接診斷方法和間接診斷方法。前者的特殊信號(hào)即設(shè)備狀況，而后者的特殊信號(hào)并非設(shè)備狀態(tài)，其必須有特殊信號(hào)的出現(xiàn)，才能判定設(shè)備狀況。其中間接診斷方法又有4個(gè)分支方法，即比較診斷法，首先利用計(jì)算、實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)等方法，設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)狀況，在設(shè)備工作狀況下獲取特殊信號(hào)，而后與標(biāo)準(zhǔn)狀況進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而判定機(jī)械設(shè)備的狀況，此方法在實(shí)際故障診斷維修中應(yīng)用較為廣泛。數(shù)學(xué)診斷法是指特殊信號(hào)與設(shè)備狀況如果有數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，則可以根據(jù)此關(guān)系計(jì)算出設(shè)備狀況。條理診斷法，是指特殊信號(hào)在傳導(dǎo)過(guò)程中，如果有一定的邏輯順序，則可以依據(jù)特殊信號(hào)推導(dǎo)出設(shè)備的狀況；此方法又分為物理?xiàng)l理法即存在物理關(guān)系和區(qū)域法即分成多個(gè)檢測(cè)區(qū)域兩種[4]。模糊診斷法，對(duì)于每個(gè)特殊信號(hào)和狀況均有相關(guān)的數(shù)學(xué)向量分布，向量在實(shí)際應(yīng)用中的基礎(chǔ)上發(fā)生相應(yīng)的聯(lián)系。通過(guò)向量之間的聯(lián)系，可以求出特殊信號(hào)對(duì)應(yīng)的向量，進(jìn)而通過(guò)對(duì)狀況中向量的大小程度來(lái)診斷設(shè)備的狀況。

3 故障診斷方法的注意事項(xiàng)

由于機(jī)電一體化設(shè)備自身的特點(diǎn)，在進(jìn)行設(shè)備故障診斷時(shí)要結(jié)合機(jī)械、電氣，并且要合理的轉(zhuǎn)變思維模式。尤其對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行深入了解，包括其功能、零件組成、工作原理及環(huán)境等，才能高效地完成設(shè)備故障診斷工作。其中，在具體診斷過(guò)程中，要注意幾點(diǎn)：首先，要從機(jī)器診斷入手，由于其操作的直觀性，比較容易發(fā)現(xiàn)故障的情況如形變、折斷等，待機(jī)器檢測(cè)并未發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，再進(jìn)行電氣部分的診斷；其次，從工作零件逐一排查直到控制元件的檢測(cè)，以免遺漏檢測(cè)環(huán)節(jié)，造成故障診斷過(guò)程中時(shí)間的浪費(fèi)；最后，先檢測(cè)設(shè)備中的關(guān)鍵元件，待確定無(wú)故障時(shí)，再進(jìn)行其他零件的排查，同時(shí)也要注意接口部位的零件診斷。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，機(jī)電一體化設(shè)備在生產(chǎn)中的應(yīng)用也逐漸增多，故障診斷方法的研究和創(chuàng)新也變得尤為重要。通過(guò)對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備方法的研究，了解故障診斷的流程、方法及注意事項(xiàng)，更好地實(shí)現(xiàn)其在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，進(jìn)而充分發(fā)揮機(jī)電一體化設(shè)備的功能和提高工業(yè)生產(chǎn)效率。

[1]陳開(kāi)朗.機(jī)電一體化設(shè)備加工鈦合金中金屬機(jī)械故障診斷技術(shù)研究[J].世界有色金屬,2017,11(3):114-115.

[2]張子維,王明.關(guān)于機(jī)電一體化設(shè)備故障特點(diǎn)及措施的探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2017,42(5):64-65.

[3]徐忠茹.機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用分析[J].數(shù)字化用戶,2017,63(17):120-126.

[4]劉旭明.機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2017,56(19):100-101.