机电一体化设备故障诊断及维护保养分析
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摘要：机电一体化技术是指电气技术、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、传感设备技术和信号交换技术的综合结合，已在实际生产中应用。设备故障诊断需要对设备的运行状态进行评估和判断。在正常运行过程中，设备部件不可避免地会产生应力和磨损。设备会随着时间的推移而失效。机电设备是现代工业生产活动中的核心设备，在各个行业和领域中发挥着重要作用。为了保证其性能，还需要了解故障和维护方法。
关键词：机电一体化设备；故障诊断；维护保养
机电设备一般是指机械、电器及电气自动化设备，在施工中一般是指机械、管道设备，除土工布、木工、钢材、泥浆水外，不同于硬件的概念，机电设备更多的是指完成一定功能的机械。在实际工作中，机电设备的正常运行不仅要提高企业的经济效益，而且要体现企业维修技术水平。机电一体化设备制造技术的不断进步，使其故障诊断技术突飞猛进，采用机电一体化设备故障诊断技术可以避免安全事故的发生。
一、设备常见故障划分类别
“设备故障”是指设备故障。指设备无法达到预定的运行状态，没有办法达到预定的功能和性能。通常是施工设备在非正常条件下的劣化。不正确的操作或错误，不正确的设计和制造设备固有的缺陷，按照自然磨损规律，故障等许多原因都可能引起设备故障。常见设备故障可分为电气故障和机械故障：
1. 电气故障。硬件和软件故障是电气故障的两种主要类型。电子设备、印刷电路板、电线电缆、连接器等异常现象甚至损坏所造成的故障是硬件故障。软件故障可以定义为只需要调整某些数据或修改某些处理的故障。
2. 机械故障。当机床运动特性下降时，虽然机床能正常运行，但不能生产出合格的零件。故障可能是由于机床的定位精度误差，机械传动的反向间隙，导致损失的动能增加，运动不稳定，机床主轴轴向径向跳动精度误差，机床导轨位置精度误差，螺母副的准确性下降，温度上升。这种类型的故障必须通过检测仪器来确定误差，然后进行调整以优化机械传动系统、数控系统和伺服系统来消除。
二、机电一体化设备的故障分析
机电一体化设备是指将电子技术引入机电设备结构中的主要功能、信息处理功能、控制功能和功率功能，是电子技术与机械设备的有效结合。机电一体化设备是最重要的加工和生产设备，它可以大大提高企业生产的质量和生产效率，如果故障出现在生产过程和企业的损失的影响很大，所以提高机电设备故障诊断技术和日常维护是十分必要的。
1、机械设备故障特征。机械设备最重要的特点是动态运行过程。不同的测试数据将在不同的时间显示。用试验数据来判断机器的运行状态是不科学的。机械设备故障具有模糊性、间歇性、连续性、离散性和突发性等特点。机械设备故障是多种原因造成的，有时受多种因素影响，很难确定具体的故障原因。
2、电子设备故障特性。电子设备的制造本身是非常复杂的。当电子设备发生故障时，往往表现出突发性、隐蔽性和敏感性的特点。机电一体化设备不仅具有机械设备和电子设备的故障特性，而且具有复杂性、交叉性和转移性的特点。
三、机电设备故障诊断方法
1、设备运行中的故障处理。设备在运行过程中会提供各种参数来反应运行状态，这些参数可以作为设备故障诊断的依据，也可以预测设备的运行状态。一般情况下，设备所反映的参数转换为便于测量、加工和记录的物理量。这些物理量统称为信号。首先对采集到的信号进行处理，剔除误差较大的数据，对随机误差和系统误差进行分析处理。如果没有系统误差，设备就不会有太大的故障。动态信号可以分为确定性信号和非确定性信号，确定性信号可以用数学方法处理，确定性信号可以分为连续信号和离散信号。连续信号具有连续性，且在任何时刻都有相应的函数值。对于连续信号，尤其是周期信号，最常用的方法是频谱分析。频谱分析是利用振幅谱、相位谱、功率谱等技术分析周期函数，基本的数学手段是傅里叶变换，离散信号通常采用方差分析的方法。
2、机电一体化设备故障诊断方法。在分析机电一体化设备故障原因的基础上，有必要对机电一体化的组成、功能和特点有一个全面的了解。根据各部件的结构和功能特点，对各部件可能出现的故障进行分析推断，根据故障现象找出相关部件，并逐层分析找出真正的原因。常见的故障诊断方法有信息比较诊断、参数变化诊断、仿真实验诊断、功能诊断和故障树分析。信息比较诊断方法是将采集到的数据与标准数据库中的数据进行比较。参数变化诊断的方法是设置閾值。如果参数低于阈值，则设备将正常运行。一旦超过阈值，就会发生异常，仿真实验的诊断方法是在不知道故障原因的情况下，利用仿真方法对设备进行故障诊断。功能诊断方法是在故障现象与故障原因存在功能关系时，通过计算设备的运行参数来预测故障原因。故障树分析是从结果中推断原因的一种方法，它在故障诊断中有着广泛的应用。
四、机电一体化设备的故障诊断技术
1、确保机电一体化设备故障诊断的准确性。准确有效的设备故障诊断可以直接减少维修时间，从根本上减少经济损失。因此，在实际机电一体化设备故障诊断中，有必要保证其准确性，尽可能提高设备故障诊断的准确性。然而，在实际设备故障诊断过程中，诊断的准确性受到故障特征的制约，实际设备故障诊断工作十分复杂。约束主要包括电气制造技术、安装、运行和维护等方面的问题，解决这些问题的主要方法是间接的和连续的。这些都对相关检测仪器的准确性、功能和质量有很大的要求，从而保证检测仪器对故障判断的准确性的影响最小。
2、注重故障的渐变过程。我国传统的设备故障检测主要针对电机的运行状态，这主要依赖于固有的经验和知识。然而，在实际设备运行中，无论多有经验，都很难满足不同故障的要求。特别是设备各部件之间存在较大差异，导致故障判断困难，导致其故障判断结果失败。最困难的情况是在初期，设备故障不明显，因为设备在运行中没有明显的变化，给故障诊断带来很大的困难。因此，在机电一体化设备的故障诊断中，要注意故障的累进性，对不同情况进行分析和统计，总结发现不明显故障的方法。 3、完善机电一体化故障诊断理论体系。机电一体化设备故障诊断技术发展的不足，很大程度上是由于缺乏完整的理论体系作为支撑，能够及时总结故障诊断经验并结合实际操作，逐步形成系统的故障诊断理论体系。结合诊断技术理论，可靠性是一个重要的参数，在指定条件下完成指定功能的能力也是实现理论转化的关键。操作机电集成故障诊断的诊断相关员工将受益于知识的实践经验和灵活的使用，培训书籍和设备诊断将实践与理论相结合，注重创新的故障诊断方法，提高他们的业务能力的同时，逐步改善技术理论，对故障诊断技术的发展作出贡献。
4、充分注重故障诊断事前预测。机电设备的故障诊断应事先进行预测，这是减少机电设备故障诊断的重要措施。相关机电设备故障诊断人员应充分注意将自己的经验与理论知识相结合，灵活运用理论知识在实践中，做好机电设备维修工作。机电一体化设备在运行前对各部件的可靠性进行检测是机电一体化设备的一项重要任务。通过提前预测，避免设备在故障状态下运行，有利于延长机电一体化设备的使用寿命，减轻故障诊断人员的压力负担。
5、实现诊断方法的实践。我国一些机电设备的故障诊断方法还处于理论水平，没有实际应用。因此，理论操作非常不规范。
虽然表面上降低了整个诊断操作的难度，但实际上给后续诊断带来了很大的困难，难以开展后续工作。因此，我国需要实践现有的诊断方法，实现从理论到实践的转变。
五、机电一体化设备维护保养
机电设备的维修是为了提高设备的使用寿命，减少开支，提高企业的生产效率。根据维修工作量的大小可分为：即日常维修、维修、二次维修。日常维护主要是清洁和检查；主要维修是通用清洗、润滑、拆卸零件的清洗；二次保养是指对设备进行清洗和润滑，并对设备进行局部检查和调整。另外，主要检测功能是泄漏、粉尘和高温、高速、高压的检测。在生产过程中，做好日常检查是非常重要的，主要是检查准确性和功能。精密检测是将设计精度与实际加工精度进行比较，从而为维修提供依据。功能检测主要是泄漏、粉尘和高温、高速、高压的检测。机械零件的维修，数控机床机械结构相对简单，但机械零件的精度得到了提高，同时，对维修工作有了更高的标准要求。同时，由于数控机床有刀库和换刀机械手、液压和气动系统等，使机械零件维修面更宽，工作负荷更大。熟悉主传动链的性能、结构及主轴数控机床的调整，严禁使用超性能。如有异常现象，必须立即停机，排除故障。使用皮带传动主轴系统时，应定期调整皮带松紧度，防止皮带打滑造成转动损失。注意主轴箱的温度，并检测主轴润滑油箱的恒定温度，调整温度范围，防止杂质进入油箱，及时加油。请务必每年更换润滑油一次，并清洗过滤器。经常检查压缩空气的气压，并将其调整到标准值。只有在足够的气压下，才能清洁主轴锥孔中的灰尘和杂物，并保持刀具手柄与主轴之间的清洁连接。刀具夹紧装置在主轴长期使用时，会产生间隙，影响刀具夹紧，需要及时调整液压缸活塞的位移。为了使液压系统平衡主轴箱的重量结构，必须定期观察液压系统的压力。如果油压比低，需要及时调整。
六、机电一体化设备故障诊断排除对策
1、注重先进诊断技术的引进与使用。工作人员可以采取先机后电的方法。因为机械结构具有现实直观性，我们可以通过肉眼看到显著的故障现象，如打滑、断裂、变形、碰撞和卡死等，所以检查机械设备是重点。检查机械内部零件是否能正常运作，或者行程开关能否自如接通与断开都是相当关键的问题。
2、健全完善故障诊断技术理论。根据故障诊断技术理论，可靠性是机电设备故障诊断的重要参数，是在规定条件下完成规定功能的能力，同时可靠性是故障诊断技术理论实现转化的关键点。许多工作人员在工作过程中要活学活用，将培训学到的、书本上学到的理论知识与机电一体化设备实践操作经验结合起来，注意创新故障诊断方法，创新机电一体化设备维修模式，创新故障诊断思路，创新故障事前预测机制，提高自身的故障诊断技术水平，加强自身的故障诊断技术理论，使得自身的故障诊断技术理论逐步完善，不断创造机电一体化设备故障诊断工作的新局面。
3、注重事前诊断工作的落实。搞好故障事前预测可以有效规避机电一体化设备故障诊断过程中出现的失誤。工作人员不用凭借良好的维修技术去检修机器，工作人员只要在设备运行之前视察完机电设备各主要运行零件的正常与否的任务，这种做法就是故障诊断事前预测。这种方法不仅实现了故障诊断的目的，及时排除了机电一体化设备的故障，而且大大减轻了工作人员的工作负担。所以做好故障诊断事前预测是预防机电一体化设备发生故障的有效方法。
机电一体化设备有效及时的故障诊断技术能够使维修人员准确判断设备的故障，是保证设备正常运行和效益最大化的重要保证。随着信息技术和人工智能的不断发展，故障诊断也从以往的经验技术向电子信息技术转变，这是社会的进步，也是我国机械设备技术发展进步的基础。通过不断的实践，促进设备的管理和维护，提高设备的利用率，从而提高企业的经济效益。
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（作者单位：国家能源集团准能公司选煤厂）
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