探究机电一体化设备故障及对策

探究机电一体化设备故障及对策

顾松华

（国电南瑞科技股份有限公司211106）

摘要：随着科学技术的发展，机电一体化设备逐渐进入生产领域，机电一体化就是将多门技术综合结合起来并且应用到生产实践中，因为机电一体化不同于一般机械设备，因此机电一体化设备的故障特点也具有不同性。因此本文通过对机电一体化设备故障特点的探讨，探析机电一体化故障的诊断方法以及解决机电一体化设备故障的具体对策。

关键词：机电一体化；特点；诊断方法；可靠性对策

引言

机电一体化设备在企事业或是工厂中都占据着极其重要的地位，是现代机械加工中必不可少的环节。而且它的价格十分昂贵，一旦出现故障，对相关企事业和工厂的影响不言而喻，也会在生产上造成严重的损失。因此，及时找出这些故障并尽快将其排除对于减少损失是非常重要的，而这就需要我们充分了解这些设备的故障特点、进行精确诊断。

1、机电一体化设备故障特点分析

机电一体化设备关系到企业正常的生产，因此一旦企业的机电一体化设备发生故障，就会影响到企业的生产，给企业的经济带来一定的损失，因此做好机电一体化设备的故障维修工作是实现企业安全生产的必要手段。机电一体化设备包含的零部件非常的多，而且这些零部件具有很高的科技含量，其大部分与电子技术相关，因此相对于机械设备相比，机电一体化设备出现故障的概率要大，而且导致机电一体化设备出现故障的因素也比较多，可能是因为机械设备的原因，也可能是因为电子技术的因素，所以机电一体化设备在故障维修时的难度很大，具体而言，机电一体化设备故障的特点主要集中在以下几个方面：①机电一体化设备发生零件磨损的概率比较大，机电一体化设备包含大量的零部件，这些零部件在使用过程中会经常发生严重的磨损，而一旦零部件出现磨损就会导致机电一体化设备发生故障。②机电一体化设备故障发生具有突发性与隐蔽性。机电一体化设备含有大量的电子产品，这些电子产品出现故障前夕是没有任何征兆的，不同于机械产品可以通过系统的观察预测到故障的发生，因此一旦电子产品出现细微的故障，机电一体化设备就会瞬间停止工作。③机电一体化设备的报警系统不完善，在机电一体化设备发生故障后，报警显示系统不能全面反映故障发生的部位以及原因，导致在维修的时候很难确定具体的故障原因。④多故障同时发生。机电一体化设备故障的发生多是伴随着多种故障的同时发生，而且这些故障并不是简单的重复相加，而是相互影响。比如机电一体化设备在不运转时，人们可能会判断是机械设备出现了故障，其实除了机械设备出现了故障之外，电子技术也出现了故障，因为它们是相互影响的，一旦设备出现故障就会导致电子产品出现故障。

2、机电一体化设备的故障诊断技术

故障诊断技术实质上就是一种检测技术，即检查系统的运行状态并判断异常情况，根据诊断为系统故障的恢复提供依据。对设备进行故障诊断主要有三个目的：①为了确保设备的正常可靠运行；②为了发挥设备的最大效益；③为了能够及时诊断出已发生或将要发生的故障，从而减少维修时间，提高维修质量。故障诊断主要有四个任务：①故障检测，即对使用中的设备或系统定期的发送检测信号，通过分析接收到的响应数据判断设备或系统是否发生故障。②故障类型判断，即在检出故障后，分析故障原因判断出系统故障的类型。③故障定位，即在前两个任务的基础上，细化故障种类，判断出故障发生的具体部位和原因。④故障恢复，即根据第三个任务，采取不同的措施，对系统故障进行恢复。故障诊断一般是通过检测设备的信号来判断设备的运行情况。在对设备的故障进行诊断时，需要先对诊断对象的原始特征信号进行测试，以获得诊断信号；然后从这些诊断信号中提取征兆，即从信号中分离出能够表示特征故障种类和位置的信号；随后再根据模式识别理论处理征兆，进行状态识别。如果是无故障状态，则可以采用滤波、时序模型等方法进行深入分析，预测将要发生的故障；如果状态是某一种故障，则可以采用模式识别、信号分析等方法研究故障的类型、位置及其产生原因，然后在此基础上制定策略，以达到诊断目的，确保设备的正常运行。故障诊断主要有两种测试方式：①故障测试，发生在故障出现之前，这时诊断对象处于运行状态，基于预测并及时发现故障的目的而对诊断对象进行的在线测试就称为故障测试；②诊断测试，发生在故障出现之后，这时诊断对象处于非运行状态，基于确定故障种类和位置而对诊断对象进行的试验性测试就称为诊断测试。

3、机电一体化设备故障的诊断方法

由于机电一体化设备故障的独特性，使得依靠传统的故障诊断方法已经不能适应机电一体化设备的发展要求，因此在机电一体化设备故障诊断时需要诊断人员了解机电一体化设备的运行情况及特点，掌握机电一体化设备各个功能的运行以及各个功能部位发生故障可能会造成的影响。总之对于机电一体化设备故障诊断的方法包括很多种：故障树分析法、自诊断法、环境因素检测诊断法。具体到实践中机电一体化设备诊断的原则应该遵循以下三点：一是先机后电法，也就是先检测机械设备故障，通过直观感受机械设备所存在的明显故障，比如机械设备的碰撞、打滑等都是可以直接观察到的，机械设备零部件出现的磨损等故障也是可以直接检测出来的，机械设备故障相比电子设备故障的诊断要容易得多，因此在机电一体化设备发生故障后，要第一时间观察机械设备是否出现故障，如果机械设备没有故障，再检测电子设备。二是先主后次。先就设备的主要部位进行检测与分析，在确保机电一体化设备的主要部位没有故障后，再分析次要部位的故障，因为主要部位产生故障后产生的后果影响是巨大的，也是比较难以维修的。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。

4、机电一体化设备的可靠性对策

机器的可靠性设计是近年来人们普遍运用的现代化设计方法，这一设计方法的运用一方面解决了传统方法所不能解决的问题，另一方面也显示了高端的设计水准。它包含了概率论和数理统计论两个部分，同时又创造出独具一格的设计方式，并且其很多观点和方法已经成为人们评价一种产品安全性、质量好坏等的重要依据。

4.1机电一体化设备的可靠性。机电一体化设备具有很高的自动化功，它的结构较复杂，在不同的系统中所具备的要求不同，有的系统可能集中了大量各种规格的电子或电力器件，所以，对于其系统的可靠性方面的要求相对较高。一般机电一体化设备主系统的可靠性取决于由弱电电子器件组成的控制部分的性能。而机电一体化设备由于其复杂性，其可靠性与设备使用环境、工作条件、运转状况以及日常维护等都有着密切的关系。有些机器的使用环境还有一定的硬性规定，因此，要想保证机器的可靠性，不仅需要综合分析当时的情况，合理使用机器，切不可超负荷使用，还需要监控周围的环境情况。与此同时也要对机器的薄弱环节及时检修，易损件要定期更换，在有条件的情况下尽量提高其配置。

4.2提高机电一体化设备可靠性的措施。关于提高机电一体化设备可靠性的措施，我们一般采取以下几种方法来实现：首先在设计时，应选用性能好的元器件进行安装。当设备出现故障时，一般情况下会中断机器的运转，可利用上述介绍的几种诊断方法找出故障发生的部位并及时将其排除。其次，采用现在较多运用的容错技术，对机器的主要部位进行相关的亢余处理，使其能够组成一个更加可靠的系统，从而提高机器的可靠性。最后，通过提高机器的工作精度来提高其可靠性，并运用先进的装置进行控制，避免出现错误和故障，从源头上提高设备的可靠性。

5、结语

科学技术的不断发展，机械设备将往自动化、智能化方向全面发展。机电一体化设备也越来越多地应用于日常生产与生活中，因此对于它故障特点、维修及可靠性措施要有更深一层的认识和提高，密切关注故障的排除与预防，及时避免事故的发生，更好地提高系统的可靠性和安全性。

参考文献：

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[2]钟国樑.机电一体化设备的故障诊断方法分析[J].科学之友，2012，1：49～50

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