机械电气一体化设备故障诊断与预测性维护技术研究

摘要：机械电气一体化设备是现代工业生产的关键支撑，其可靠性和生产效率直接影响企业的竞争力。传统的设备故障诊断方法存在诸多不足，难以满足复杂生产环境的要求。本文系统地分析了机械电气一体化设备故障诊断的各种方法，包括传统诊断方法、仪器诊断法和数据分析法，并提出了一套完整的预防性维护措施体系，旨在提升设备运行可靠性，降低维护成本。文章还指出，企业应从定期检查、保养、维修、人员培训等方面着手，制定科学的维护计划，全面提升设备管理水平。这对于提高我国制造业竞争力，实现高质量发展具有重要意义。

关键词：机械电气一体化设备;故障诊断;预测性维护;智能维护系统;数据分析

引言

机械电气一体化设备是集机械、电气、控制等技术于一体的复杂系统，广泛应用于现代工业生产的各个领域。设备的可靠性和生产效率直接影响企业的生产成本和市场竞争力。然而，由于机械电气一体化设备结构复杂、工况恶劣，设备故障诊断和维护面临诸多挑战。传统的故障诊断方法依赖于人工经验，存在效率低、准确性差等不足。如何建立科学高效的设备故障诊断方法体系，实施预防性维护策略，成为机械电气一体化设备管理亟需解决的关键问题。

一、机械电气一体化设备故障诊断方法体系

1.传统经验诊断技术应用

传统的机械电气一体化设备故障诊断方法主要基于人工经验，通过感官直接对设备状态进行判断。虽然这种方法直观、便捷，但诊断结果很大程度上取决于操作人员的专业技能和从业经验。面对日益复杂的设备故障，单纯依靠人工经验已难以胜任。尽管如此，传统诊断在一线设备检修中仍不可或缺。例如，设备振动、异响等现象往往是设备故障的重要征兆，有经验的技术人员可通过观察这些现象初步判定故障类型和部位，为后续诊断奠定基础。针对机械故障，振动分析是传统诊断的利器，通过解析设备振动信号的时域、频域参数，可诊断轴承、齿轮等关键部件的劣化程度。但这需要诊断人员具备丰富的专业知识和实践经验，在复杂工况下易出现漏判、误判。因此，亟需借助先进技术手段，提升传统诊断的科学性和有效性。

2.仪器设备检测手段分析

随着检测技术的日新月异，越来越多的先进仪器设备被运用于机械电气一体化设备的故障诊断领域，极大地提升了诊断的精准度和效率。常见的电气测量仪表如万用表、示波器等，可高精度获取设备运行过程中的电压、电流等关键电气参数，为故障分析提供第一手数据。另一方面，红外热像仪作为一种非接触式温度检测设备，可快速扫描并拍摄物体表面的温度分布图像，直观识别过热故障点，诊断精度可达0.1℃。此外，内窥镜也是检测设备内部零部件损坏情况的利器。先进仪器在提升诊断效率的同时，也面临一些局限性。例如，对于某些隐蔽较深的内部故障，常规检测仪器难以触及，且仪器设备价格昂贵，检测成本较高。因此，仪器检测手段不是万能的，需要与其他诊断方法优势互补，形成综合诊断方案[1]。

3.数据挖掘诊断模型构建

工业互联网、大数据等新一代信息技术在制造业的广泛应用，为机械电气一体化设备的状态监测和故障诊断开辟了崭新路径。如今，在设备上部署各类传感器采集海量状态数据已成为常态，包括振动、温度、压力、应变等参数的实时监测数据。面对如此庞大的数据资产，单靠人工分析已然捉襟见肘。大数据分析和机器学习算法为我们提供了有力工具，能够从海量监测数据中自动挖掘设备退化规律，构建预测性诊断模型。以最常见的轴承故障诊断为例，可基于历史振动数据，采用支持向量机、神经网络等机器学习算法进行训练，建立健康状态评估和剩余寿命预测模型，从而实现设备故障的早期预警。相比传统诊断方法，数据驱动的智能诊断方法克服了人工经验的主观性和局限性，但对数据的质量和数量有较高要求，需要可靠的传感器和数据采集系统持续供给高质量的工况大数据。

二、机械电气一体化设备预防维护策略实施

1.定期检查保养流程优化

在机械电气一体化设备的预防性维护体系中，定期检查和日常保养可谓基础中的基础。制定科学合理的点检计划是确保设备安全可靠运行的前提。点检内容要全面覆盖设备的机械、电气、控制、润滑等各个子系统，通过对设备外观、运行参数、介质状态等关键特征的定期检查，可及时发现设备的劣化迹象和潜在隐患。与此同时，还要优化点检路线，明确点检项目、判断标准、记录格式，借助信息化手段实现点检数据的自动采集和智能分析，最大限度地提高点检效率和数据利用水平。日常保养也不可忽视，例如对磨损件进行定期更换、清洁受污染部件、紧固松动连接件、补充润滑油脂等，通过精心呵护，方能延缓设备老化，延长其使用寿命。在优化点检保养流程的基础上，还应用FMEA、RCM等可靠性分析方法，系统梳理关键设备的失效模式及其对系统的影响，找出薄弱环节，制定有针对性的预防措施。总之，将预防维护落到实处，才能确保设备以最佳状态运行[2]。

2.科学维修管理体系建立

在实际生产中，设备故障在所难免，事后维修仍是必不可少的维护手段。但盲目地"头疼医头，脚疼医脚"显然不可取，必须建立一套科学规范的维修管理体系，将事后维修对生产的影响降到最低。首先，要建立健全的备品备件管理制度，根据设备故障率、维修周期、采购周期等因素，科学预测和配置关键备件，确保故障时有备件可用。其次，维修过程要严格遵循标准操作程序，对每一个维修环节进行精确把控，通过标准化、规范化、程序化，确保维修质量，避免"带病"运行。再次，要重视维修数据的积累和分析，通过详实记录每次维修的起因、过程、结果等信息，不断总结规律，优化维修策略。同时，还要注重维修团队的能力建设，定期开展技能培训，配备先进的维修设备和工具，打造一支技术过硬、经验丰富的维修铁军。通过优化维修管理，既可以最大限度地减少非计划停机时间，又能有效控制维修成本，提高设备综合运行效率[3]。

3.技术人员专业培训开展

纵观设备全生命周期管理，人始终是最关键的因素。机械电气一体化设备作为一种复杂系统，对操作维护人员的专业技能和综合素质提出了很高要求。因此，大力开展技术人员培训，提升其设备管理能力，是实施预防性维护策略的重中之重。一方面，要搭建完善的培训体系，针对不同岗位、不同层次人员的实际需求，设计多样化的培训课程。课程内容应涵盖机械设计、电气控制、故障诊断、状态检修等方方面面，理论与实践并重，突出应用性和实操性。另一方面，要创新培训方式方法，线上线下相结合，课堂授课和现场教学交替进行。要充分发挥老员工传、帮、带的作用，通过师徒结对、岗位轮训等方式，促进经验知识的传承。与此同时，要建立健全人才评价选拔和激励保障机制，以品德、能力、业绩为导向选人用人，让技术崇拜蔚然成风。唯有不断补充新鲜血液，完善人才梯队，才能为设备管理提供坚实的人才支撑。

结束语

面对日益复杂的机械电气一体化设备，完善故障诊断方法体系，实施预防性维护策略已成为保障设备安全高效运行的必由之路。这需要企业系统谋划，多管齐下，从组织机构、人员培养、流程优化、信息化建设等方面持续用力。要善于运用新一代信息技术武装设备管理，加快从传统的事后维修向预防性维护转型升级。要加强产学研用合作，探索具有自主知识产权的智能运维新模式。只有不断创新，与时俱进，才能在激烈的市场竞争中赢得先机，推动我国制造业高质量发展。

参考文献

[1]吴俊华.机电一体化设备故障诊断技术研究[J].中国高新科技，2024， （24）：79-81.

[2]杜启鑫，李博，靳凯峰，等.机电一体化设备的故障诊断与维护策略[J].高科技与产业化，2024，30（07）：14-15.

[3]沙卫军.机电一体化视角下电气自动化设备的故障预防与维护策略研究[C]//延安市教育学会.第五届创新教育与发展学术会议论文集（三）.明达职业技术学院;，2023：8.