機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)探討

劉吉祥

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并且成為一種綜合性強(qiáng)、技術(shù)含量高的信息處理技術(shù)。對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，防止發(fā)生重大的事故。文章結(jié)合機(jī)電一體化設(shè)備的故障特性，對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷技術(shù)進(jìn)行了研究和探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；故障診斷；診斷技術(shù)

所謂機(jī)電一體化，就是將電子技術(shù)引入設(shè)備的動(dòng)力、控制和信息處理等功能中，將電子技術(shù)、機(jī)械裝置和軟件等有效結(jié)合在一起構(gòu)成的系統(tǒng)。對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行故障診斷，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中存在的各種問(wèn)題，并及時(shí)找出設(shè)備故障發(fā)生的具體位置。因此在機(jī)電一體化設(shè)備中運(yùn)用故障診斷技術(shù)，可以幫助技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的安全隱患，避免設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)各種安全事故，也為工作人員構(gòu)建了相對(duì)安全的工作環(huán)境。同時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷不僅可以維持設(shè)備正常工作，也可以提高設(shè)備的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量[1]。

1 機(jī)電一體化設(shè)備的故障特性分析

機(jī)電一體化系統(tǒng)中綜合運(yùn)用了微電子、機(jī)械、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等技術(shù)，可以根據(jù)系統(tǒng)的需求進(jìn)行目標(biāo)組合與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備功能單元的合理配置。機(jī)電一體化設(shè)備中包括動(dòng)力控制部分、機(jī)械本體和執(zhí)行單元等，系統(tǒng)中涉及到電、氣、磁和光等[2]。其中計(jì)算機(jī)起到控制設(shè)備動(dòng)作的作用，而機(jī)械本體負(fù)責(zé)執(zhí)行動(dòng)作，只有兩者協(xié)調(diào)合作，才能保障設(shè)備正常工作。機(jī)電一體化設(shè)備的故障特性有：（1）機(jī)械零件多并且易被磨損；（2）缺乏自動(dòng)診斷能力；（3）沒(méi)有明顯的報(bào)警提示，部分故障有提示，而一些故障沒(méi)有提示；（4）缺乏有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員。

機(jī)電一體化設(shè)備在企業(yè)機(jī)械加工中發(fā)揮著十分重要的作用，這種設(shè)備價(jià)格較高，機(jī)床的壽命是十分關(guān)鍵的因素。如果機(jī)電一體化設(shè)備出現(xiàn)故障，將給企業(yè)帶來(lái)重大的損失[3]。但是很多企業(yè)的管理者只看到該設(shè)備的效能，對(duì)于如何合理操作設(shè)備并不關(guān)注，部分設(shè)備甚至經(jīng)常處于超負(fù)荷運(yùn)作狀態(tài)，因此經(jīng)常發(fā)生由于設(shè)備故障而停工的情況。因此，要想充分發(fā)揮機(jī)電一體化設(shè)備的效能，合理操作設(shè)備并定期進(jìn)行故障診斷是十分必要的。

2 常見(jiàn)的機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)

目前我國(guó)機(jī)電一體化設(shè)備中比較常用的故障診斷技術(shù)有以下幾種。

2.1 振動(dòng)故障診斷技術(shù)

通過(guò)設(shè)置相關(guān)檢測(cè)設(shè)備的振動(dòng)參數(shù)，并根據(jù)檢測(cè)設(shè)備的信息特點(diǎn)對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障診斷的技術(shù)就是振動(dòng)故障診斷技術(shù)。這種技術(shù)主要應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備的故障檢測(cè)，由于機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有劇烈的震動(dòng)，使用振動(dòng)檢測(cè)設(shè)備可以檢測(cè)到振動(dòng)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括加速度和速度等。在檢測(cè)過(guò)程中要想獲取充足的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作狀況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，就需要對(duì)測(cè)量點(diǎn)的位置進(jìn)行正確選擇[4]。這種故障診斷技術(shù)操作較為簡(jiǎn)單，檢測(cè)得出的設(shè)備運(yùn)行狀況報(bào)告清晰明了，也增加了檢測(cè)和診斷故障的準(zhǔn)確率。

2.2 油液磨屑分析故障診斷技術(shù)

對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的油液磨屑進(jìn)行識(shí)別分析，通過(guò)了解油液的成分以及油液磨屑顆粒的形態(tài)來(lái)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行判斷，這種檢測(cè)技術(shù)一般用于機(jī)械潤(rùn)滑系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中。該故障診斷技術(shù)可以根據(jù)油液顆粒的尺寸對(duì)機(jī)械設(shè)備的磨損情況進(jìn)行判斷，而磨損的類(lèi)型可以根據(jù)油液顆粒的形狀進(jìn)行判斷，也可以根據(jù)微粒的成分來(lái)判斷機(jī)械磨損發(fā)生的具體位置。

2.3 射線掃描故障診斷技術(shù)

Y射線掃描診斷技術(shù)屬于一種新興的設(shè)備故障診斷技術(shù)，它一般用于檢測(cè)工藝設(shè)備。該檢測(cè)技術(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行判斷的方法主要是對(duì)掃描圖譜的特點(diǎn)進(jìn)行分析[5]。

2.4 紅外測(cè)溫故障診斷技術(shù)

通過(guò)檢測(cè)設(shè)備不同部位的溫度來(lái)判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況就是紅外測(cè)溫故障診斷技術(shù)[6]。這種診斷技術(shù)運(yùn)用了先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，也可以在不接觸設(shè)備的情況下探測(cè)設(shè)備不同部位的溫度，同時(shí)其測(cè)量的準(zhǔn)確率也很高。

3 影響機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷可靠性的因素

影響機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷可靠性的因素很多，同時(shí)一臺(tái)設(shè)備中的電子元器件多種多樣，要想對(duì)整臺(tái)機(jī)器的可靠性影響因素進(jìn)行分析還存在一定的難度，這個(gè)時(shí)候只能從具體的問(wèn)題入手，以此提高整個(gè)機(jī)械設(shè)備的可靠性。影響機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷可靠性的因素主要有。

3.1 元器件失效

機(jī)電一體化設(shè)備中的基本構(gòu)成單元之一就是元器件，而單個(gè)元器件的可靠性為整個(gè)設(shè)備的可靠性打下了基礎(chǔ)。根據(jù)概率運(yùn)算的準(zhǔn)則，機(jī)械設(shè)備各組成部分的失效率之和構(gòu)成了整個(gè)機(jī)械設(shè)備的失效率[7]。因此，應(yīng)該選擇失效率較低的元器件產(chǎn)品，以降低機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷的失效率。

3.2 元器件的組裝和連接

機(jī)電一體化設(shè)備中有十分復(fù)雜的控制系統(tǒng)，并且元器件縱橫交錯(cuò)連接在一起，要想提高整個(gè)設(shè)備的可靠性，就需要正確進(jìn)行元器件的組裝和連接。設(shè)備如果某個(gè)插件出現(xiàn)接觸不良，可能導(dǎo)致信號(hào)傳輸失靈，這也是設(shè)備產(chǎn)生故障的主要原因之一。同時(shí)，機(jī)電設(shè)備中的溫度或者濕度有很大的變化，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中粉塵的污染或者機(jī)械振動(dòng)等都可能影響到故障檢測(cè)的可靠性。

3.3 電磁影響

機(jī)電一體化設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中主要依靠電能工作，設(shè)備中必然會(huì)出現(xiàn)電磁能量的相互轉(zhuǎn)換，這種電磁不僅影響到周?chē)沫h(huán)境，也影響到設(shè)備的制動(dòng)、電源負(fù)載等多個(gè)方面。例如，數(shù)控機(jī)床等就是常見(jiàn)的機(jī)電一體化設(shè)備，這種自動(dòng)化系統(tǒng)包含了軟件、硬件、電力和機(jī)械等多個(gè)部分，如何處理電磁環(huán)境和電磁干擾就是該設(shè)備需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

每一種機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)都有各自的適用范圍與優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際操作中應(yīng)該靈活應(yīng)用，切不可生搬硬套。企業(yè)應(yīng)該根據(jù)設(shè)備實(shí)際合理選擇故障診斷方法，并定期進(jìn)行設(shè)備保養(yǎng)和檢修，以此提高設(shè)備的故障診斷率。

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