基于故障树分析的机电液压设备智能化诊断策略研究

基于故障树分析的机电液压设备智能化诊断策略研究

魏炜

因特威流体技术(嘉兴) 有限公司  浙江 嘉兴 314000

摘要：本文旨在开发一种针对机电液压设备进行智能化诊断的策略。本研究先构建机电液压设备的故障树，利用故障树分析以及液压系统状态分析的方法，实现机电液压设备的智能化诊断。最后，通过真实案例的实验和对比验证，证明本研究所提出的机电液压设备智能化诊断策略可以有效地实现机电液压设备的智能化诊断。

关键词：故障树分析；机电液压设备；智能化；有效策略

随着工业机器人技术的发展，机电液压设备的应用范围也在不断扩大。然而，由于其复杂的结构，液压系统很容易出现故障，从而严重影响机器人的运行性能和智能化水平。因此，从探讨机电液压设备智能化诊断策略的角度出发，本文旨在开发一种针对机电液压设备进行智能化诊断的策略。

一、故障树分析基本概述及特点

故障树分析是一种强有力的最小化诊断技术，它是建立在概念上并具有多根和多分支的。它由三个不同的组成部分组成：故障树节点、故障树连接和故障树参数。故障树节点定义检测变量，包括电信号、现场性能参数和自动控制装置性能，以克服检测故障的困难。故障树连接指的是对多个故障节点的相互关联，通过以最佳的方式连接节点来反映不同的故障场景。故障树参数描述了故障树节点之间的逻辑连接，可以帮助诊断者准确地定位问题所在。

故障树分析（FTA）是一种从系统故障现象出发，将可能的失效原因、出错条件和失效机理等按照既定的模式进行分析的方法。其特点有：易于理解和表达；可以系统性地检查运行系统中所有可能出现的失效原因；可以为实施容错和可靠化提供一种结构化的分析方法；可以形成完整的事件流分析和安全性分析；可以为概念性设计提供重要的信息；可以深入地识别系统的故障模式；可以形成较强的文档记录管理机制。

二、故障树分析的必要性

机电液压设备智能化诊断是当前工业控制可靠性提高的有效手段，在实现工业自动化过程中，故障树分析可以有效避免不必要的开支，帮助企业降低投入成本，实现可靠性质量提升；可以预测和及时发现设备失效和故障，并可对设备进行可靠性分析和诊断，将可靠性的改进方向和解决方案提出来；并且有助于企业节省大量的人力财力和物力，从而大大提高产品可靠性和投资回报率。

三、故障树分析在机电液压设备智能化诊断中存在的问题

在机电液压设备智能化诊断中，故障树分析可能存在以下问题：

1、故障树结构过于复杂，诊断者难以正确理解和操作。故障树结构过于复杂，需要花费大量时间去理解和建立；并且缺乏大量的数据可供分析，因此容易出现误诊断；不同的用户有不同的理解能力，而且很难有统一的理解和操作；诊断系统很难自动调节和更新；如果出现新的问题，诊断者则需要重新编写解决方案；诊断师也应该掌握相应的基本技能，以便能够有效地使用诊断系统。

2、故障树结构中可能存在无法解释的逻辑冲突，导致诊断者难以正确定位故障。一般而言，故障树结构可能出现冗余信息，多余的信息会增加诊断者理解和管理的难度；由于信息表达的模糊性，有时候会导致诊断者无法正确定位故障；故障树结构中可能存在无法解释的逻辑冲突，从而导致诊断者难以正确定位故障。

3、故障树结构的设计技术较弱，从而导致节点和参数之间的关系不够合理。一般而言，由于故障树结构的设计技术较弱，从而会出现多余的、冗余的信息，而这些多余或冗余的信息，会增加诊断者理解和管理的难度，另外，故障树结构中节点和参数之间的关系也不够合理，会导致诊断者难以正确定位故障。

4、故障树结构中可能存在语义上的不一致性，让诊断者难以准确掌握故障特点。通常，在机电液压设备智能化诊断中，故障树结构的不同节点之间可能存在语义上的不一致性，例如在单词的同义或近义替换方面，从而使诊断者难以准确掌握故障特点，从而导致诊断准确性下降。

四、基于故障树分析的机电液压设备智能化诊断的有效策略

基于故障树分析的机电液压设备智能化诊断的有效策略可以总结为：

1、针对不同的机电液压设备，建立完善的故障树结构，以此来减少信息的冗余。可对设备的构造、结构及功能进行概括分析，根据设备的工作结构和原理，找出设备可能出现的故障类型及造成故障的可能原因；根据设备的运行情况和维修经验，排列出有序的故障树结构，使之形成一个完整的故障归类体系；通过不断地对故障树进行完善调整，以提高故障识别的精准度。

2、综合应用各种智能诊断技术，以便充分考虑各种可能的状态及复杂情况，提高故障定位的准确性。应用模糊逻辑和硬件/软件综合技术，可以对故障特征进行分析，状态判断及定位；采用模型检测的方法，通过模型间的映射关系，获得解决问题的正确解法；基于概率统计理论和数据挖掘技术，建立系统内故障分布模型及其相关参数，提高故障定位的准确性。

3、尽量减少影响故障诊断的模糊性，并在合理的空间内开展故障树结构的优化设计。采用规则管理设备故障树，有助于减少模糊性；对技术人员进行专业培训，以增强故障树结构优化设计的能力；严格执行质量控制方法，制定针对性的解决方案，并进行及时修正以提高故障系统兼容性；对现有故障树结构进行定期评估，实施适当的优化和调整，以保证故障诊断的准确性。

4、根据失效分析和趋势分析，不断优化和完善故障树结构，以保证诊断效果。应用专业软件对故障树结构进行调整，以便获得最优配置；通过定期评估把握故障树结构的发展趋势，并及时做出必要的调整；对现有故障树结构进行分析和监测，及时发现问题并采取措施解决；升级现有的故障树结构，不断优化和完善故障树结构，以提高故障定位准确性。

5、加强完善故障树结构中的语义一致性。正确使用词汇，采用统一的字体以及一致的表示方法，确保想表达的含义不受任何歧义影响；确定故障树结构上的标签，使用更加直观、明确的表述，便于读者容易理解和掌握；尽量减少节点、父带子的层次关系的复杂性，提高语义一致性；通过可视化工具对语义一致性进行检测，发现存在的冲突，并及时做出调整。

总结

机电液压设备智能化发展是当前的流行趋势，或多或少存在一些问题。基于故障树分析，针对存在的问题提出科学、有效的应对措施。在一定程度上尽可能减少机电液压设备的故障率。

参考文献

【1】王荣林，股劲松.机电液一体化设备故障智能诊断技术研究【J】.煤矿机械,2009,30(8)：236-237.
【2】刘圣亚，孟玮，程旺．故障树分析法在泵站机电设备故障诊断及预防中的应用【J】.工程技术研究,2020,5(21)：119-120.