机电一体化设备的故障诊断技术研究

武福龙

摘要：在机电一体化的设备故障诊断之中，深入对诊断技术进行研究，有助于增强设备故障诊断的水准。文章对此展开论述，并分析了机电一体化设备的诊断技术和诊断方式，同时对诊断过程当中需要重点注意的几个环节和诊断的流程等进行了探讨，旨在为机电设备的维修者提供参考，并全面增强机电一体化设备的诊断水准，为确保设备的正常、高效运转奠定基础。

关键词：机电一体化；机电设备；故障诊断

中图分类号：TH165 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）12-0037-03

机电一体化技术指的是将电工技术、机械设备制造技术、电子计算机技术、信息技术、微电子技术、接口传输技术、传感设备技术以及信号交换等多项技术综合性的结合起来，应用在实践的生产当中。机电一体化技术是当前机电设备建设发展一项非常关键的技术，而自从我国改革开放以来，社会迅猛的发展，机电一体化设备已经逐渐的融入到人们生活的每一个角落当中，对于我国社会主义市场经济的建设也起到了巨大的推动作用。在当前时代发展的趋势之下，需要注重机电设备和相关产品的性能和质量，将机电一体化技术有机的与设备生产和制造结合在一起。但是由于机电一体化设备在运行当中有着特殊的故障，所以还需要深入的对机电一体化设备故障诊断技术进行细致的研究。

1 机电一体化设备故障诊断技术分析

1.1 机电一体化设备故障概述

设备出现故障一般指的是设备的系统或者是内部的设备零件等失去了应有的工作效率，或者是在工作的过程之中降低了规格功能、丧失了操作性等。针对机电一体化的故障诊断，首先需要对故障发生的部位进行准确定位，检测出故障发生的具体位置，运用各种检测技术和检测方式，明确故障发生的机理。由于机电一体化在操作的过程当中容易出现断裂、磨损、变形以及腐蚀等情况，所以一旦出现了相应的故障则难免的会引发较为严重的后果，所以应当准确的对机电一体化故障进行诊断分析，确保定期的维修与养护，对机电一体化设备的运行状态进行准确的判定，进而准确的查明故障部位，及时的消除设备运行的安全隐患，确保设备可以稳定工作。

1.2 机电一体化设备故障特性分析

由于机电一体化设备的特殊性，其故障也具有一定的特殊性，这一点需要在诊断当中加以明确。机电一体化设备使用到的零部件数量非常多，并且一般都具有极高的技术含量，所以与其他类型的设备相比，机电一体化设备出现故障概率将更大、并且更加难以诊断维修。根据相关的资料统计分析可以发现，机电一体化设备出现故障的几率是一般机械设备的八倍以上，所以面对如此高发的设备故障，还应当将人工检查与科学的检测技术相互结合起来，增强设备运行的稳定性。主要的来讲机电一体化设备故障有以下几点特征：第一，机电一体化设备的零件较多，所以出现磨损的概率更大；第二，机电一体化设备的自我诊断和检测功能不是很强，所以往往只能够检测出一些简单的故障；第三，机电一体化设备的报警信号系统的显示不够明晰，仅仅能够显示出部分故障；第四，针对机电一体化设备进行故障检测的专业技术人员数量正在不断的减少，而这一现状也必将使得今后机电一体化设备的故障检测工作开展难度进一步增加。

1.3 机电一体化设备的故障诊断技术

针对机电一体化设备的检测技术，其本质就是一种故障的分析与排查技术，通过对机电一体化设备系统进行检测，查明系统的运行状态，并且分析故障导致的具体原因和基本设备运行概况，为后期的检查和维修提供相应的依据和数据基础。通常来讲针对机电一体化设备进行故障诊断有着以下几个方面的目的：第一，确保机电一体化设备可以恢复正常的运行；第二，确保机电一体化设备在运行当中可以发挥出最大的工作效益；第三，对即将要发生的或者可能会发生的故障进行准确的判定和诊断，并且及时的维修，避免了设备出现质量缺损，大大降低了后期运营维护的时间，同时也增强了设备的运行效益。

也正是因为上述的几点原因，在实践之中加强机电一体化设备的故障诊断，有着重大意义。在故障诊断之中，首先需要对故障部位进行明确的检测，对机电一体化系统或者是设备零部件定期的发送检测数据信号，通过对接收到的数据信号和设备响应数据等进行判定，分析设备是否出现故障。其次，还应当查明机电一体化设备故障的具体类型，在明确故障后，还应当准确的对系统出现故障的特征进行分析。下一阶段则是对故障进行定位，判定故障的具体原因、具体部位、详细的故障类型。最后，则需要在前期所有工作的基础之上，对故障进行诊断，确保机电一体化设备可以恢复正常的工作。

在针对机电一体化设备的故障进行诊断之时需要对诊断的基本对象的原始数据信号进行测试和分析，以获取最为准确的诊断数据信号。然后，从上述的诊断信号当中提取出相应的故障征兆，从接收到的数据之中进一步的通过数据分离，寻找到能够揭示故障真正原因、反映出故障发生具体部位的信号，通过对数据进行识别，对设备的运行状态进行准确的识别。如若机电一体化设备处于稳定的工作状态，在实践之中可以使用时序模型或者是滤波等技术方法，对设备可能即将要出现的故障、可能会出现的运行问题等进行判定，对设备的运行状态进行预测；而如若设备已经出现了某种故障，则可以使用数据信号分析以及模式识别等技术，对故障的位置、故障类型及机理进行分析，在此基础上制定检修策略，维护设备的运行。

根据上述的分析，针对机电一体化设备进行检测和诊断的主要技术有两种方式：第一，是故障的测试分析，在故障发生之前，检测诊断的对象处于运行状态之下，针对故障的测试，主要是基于设备及时的发现故障以及预测设备的运行状态等条件之上，对对象进行实时的、在线的检测；第二种测试方式是诊断测试，在故障出现之后，此诊断检测的机电一体化设备应当处于非运行状态之下，所以应当根据故障的位置和类型对设备进行试验，明确维修方案。

2 机电一体化设备故障诊断的流程与方式

通过上文针对机电一体化设备故障的特征和故障检测技术进行细致的分析，可以对机电一体化设备运行过程之中常见的故障应对方案有着具体的了解，下文将针对机电一体化设备的故障诊断基本流程和故障检测的专家系统进行分析，旨在不断的促进设备运行效益的增强，减少故障的发生。

2.1 机电一体化设备故障诊断方法

在针对机电一体化设备进行故障诊断之前，需要对对象的运行工况和设备系统的特性进行分析，选择与设备运行状态相互对应的原始数据信号。同时，还应当结合设备的类型，从诊断数据信号之中选择可以真实反映机电一体化设备运行信息的征兆。通过对设备运行征兆的提取，可以进一步的对机电一体化设备的运行状态进行判定和识别，此步骤称之为是状态诊断。最后，需要结合设备的运行状态和故障的征兆，对机电一体化设备的运行进行细致深入分析，查明故障可能发生的部位和性质类型，明确故障的发展趋势，结合分析的结果，制定出详细的方案。

针对机电一体化设备的检测方式比较多，诸如温度检测技术、白诊断技术、故障树分析检测技术和设备压力检测技术等。通过对机电一体化设备故障发生之时是否有警告信息显示，可以划分为无指示故障和诊断指示故障等两种类型，如若机电一体化设备出现故障之时有相应的诊断和检测指示，则可以根据显示的内容对故障进行诊断，通过对手册的查找可以进一步的排查相应故障，而如若机电一体化设备故障没有任何指示，则需要通过经验和检测手段对故障进行准确的分析。另外，还可以根据机电一体化设备内部是否出现破损或者是机床是否损坏等，来判定出故障发生的程度，将故障分为非破坏性故障和破坏性故障等两种类型。非破坏性故障指的是故障不会影响到设备的机床和内部零件，而破坏性故障会影响到机电一体化设备的机床，如果处理不当会导致今后故障再次发生。

2.2 机电一体化设备故障检测原则

同时在针对机电一体化设备的故障诊断之中，还需要注重诊断的技术和技巧性。首先在诊断之前需要对机电一体化设备的整体框架和结构功能性模块图纸进行分析和了解，对设备的工作环境、工作组合形式和各个部分的功能进行分析，明确故障可能产生的影响程度和形式，在必要之时需要对故障树进行分析。对故障发生的原因和现象进行层层的分解，进而找出不同故障之间的逻辑联系和内在的关系，明确故障发生的根源和实质性的影响。而在机电一体化设备的检测当中，还需要遵循先机后电以及先外后内的原则。先机后电指的是由于机电一体化设备的机械结构直观性较强，所以可以通过人工肉眼的方式，对设备变形、破裂、卡死或者是打滑等现象进行查明，从设备的机械结构部位着手，逐层的排查故障，另外由于机电一体化设备自身的工作特征和特性，内部的驱动元件和执行元件更加容易产生磨损而失效，所以针对这一点还需要在故障排查当中加以重视。其次，先外后内的原则，需要在检测过程当中由设备的执行元件逐步的向驱动元件进行检查。

2.3 机电一体化设备故障诊断专家系统

当前机电一体化设备发展建设方向逐步的在往人工智能化和自动化的方向进步，所以故障检测的专家系统也就应运而生。专家系统主要有三个基本部分共同的组成，即故障检测数据库系统、用户界面系统和故障分析推理系统等，通过专家系统的应用，可以更进一步的促进机电一体化设备建设水准的增强。首先需要将相应的故障信息，诸如征兆、设备的原始数据信号、设备状态和相关信息等存入至数据库当中，而专家系统的检测包含有两次检测诊断，第一次是对设备进行实时的、在线的、动态化的诊断，通过在机电一体化设备上安装的传感设备的信号的提取，可以从数据库当中得到相应的资料，作出简单的诊断，如果设备出现故障和运行异常，则会出现警示，并且打印出检测报告。第二次诊断是采用的离线诊断的形式，检测更加精密，首先将数据信号存入至数据库当中，通过推理诊断、人工经营分析和数据库当中的信息，采取恰当的保护政策，最后在显示器上显示故障的原因和部位，并且给予恰当的解决方案。专家系统的使用可以增强故障检测和排查的效率，并且可以准确的查明故障的性质和类型，在今后必将得到广泛的使用。

3 结语

综上所述，通过对机电设备的检测和故障维修分析技术进行全面的研究，旨在不断的增进设备运营稳定性和效益。机电一体化设备故障检测未来的建设和发展方向是专家系统和人工智能化，同时将各类信息整合成为一个知识数据库系统，运用检测到的相关数据信息和征兆，对故障进行准确的诊断和推理分析，查明故障的部位和处理方式。所以，还需要不断的加强机电一体化设备故障诊断的自动化技术，加强设备的自我检测和诊断维修能力，促进设备的运行稳定性增强，为我国的机械设备技术不断的发展和设备运行状态的提升奠定基础。

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