关于洗碗机的故障诊断系统的设计及其优化建议

关于洗碗机的故障诊断系统的设计及其优化建议

李伟

美的厨房和电热水器制造有限公司 广东佛山 528000

摘要：随着人们对生活需求的不断提高，大家更注重生活品质。洗碗机能够解决人们的洗碗问题，逐渐受到了年轻人的青睐。为保证洗碗机正常运行，本文介绍了洗碗机故障诊断系统等，并分析了洗碗机的故障诊断系统设计现状，提出了洗碗机故障诊断系统的优化建议。

关键词：洗碗机；故障诊断系统；设计；优化

一、论文背景介绍

随着现代科学技术在设备上的应用，设备的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度越来越高，由于许多无法避免的因素影响，会导致设备出现各种故障，从而降低或失去预定的功能，甚至会造成严重的乃至灾难性的事故。如何提高系统的安全性、可靠性，防止和杜绝影响系统正常运行的故障的发生和发展就成为一个重要的有待解决的问题。提高系统安全性、可靠性的方法有多种，其中一个重要的方法就是采用故障检测于诊断技术。应用先进的故障诊断技术，不仅可以发现早期故障，避免恶性事故的发生，还可以从根本上解决设备定期维修中的维修不足和过度维修的问题。

二、故障诊断系统的介绍

故障诊断技术就是在设备运行中或基本不拆卸设备的情况下，掌握设备的运行状况，根据对被诊断对象测试所取得的有用信息进行分析处理，判断被诊断对象的状态是否处于异常状态或故障状态，判断劣化状态发生的部位或零部件，并判定产生故障的原因，以及预测状态劣化的发展趋势等。其目的是提高设备效率和运行可靠性，防患于未然，避免故障的发生。

故障包含两层含义，一是系统偏离正常功能，性能明显低于正常水平，难以完成其预期的功能。二是功能失效，又称严重故障，系统无法进行正常工作。失灵，是指在工作过程中，出现间断性的不规则现象。误报，系统没有发生故障而报警。漏报，系统发生了故障而没有报警。

按照发生部位的不同，可以划分为过程故障，传感器故障，执行器故障。过程故障是指被控对象的某些元件甚至子系统发生异常；传感器故障是指控制回路中用于检测被测量的传感器发生异常而不能准确获取被测量信息，具体表现为对象变量测量值与其实际值之间的差别。执行器故障是指控制回路中用于执行控制命令的执行器发生异常而不能正确执行控制命令，具体表现为执行器的输入命令和它的实际输出之间的差别。

三、洗碗机的工作原理

洗碗机是自动清洗碗、筷、盘、碟、刀、叉等餐具的设备。目前常见的家用电动洗碗机普遍包含洗消烘存四大功能，即洗碗，消毒杀菌，烘干，存储。洗碗是洗碗机基础功能，其他三个是根据国内消费者的需求不断创新开发出来的附加功能。

洗涤过程通过洗涤泵做功将进入到机器内的水泵出到喷淋臂，水的运动驱动喷淋臂旋转从喷臂孔上喷射出来，喷射到餐具上，然后落下回流到水泵中，再次被泵出；如此水流在整个系统中循环运行，不断地冲洗着餐具，从而将餐具上的附着物冲落下来。洗涤阶段完成后进入排水阶段，排水泵启动叶轮转动起来，将水杯内的水不断地泵出，从排水管道排出。

一个完整的洗涤程序包含若干个洗涤过程，分为预洗、主洗、漂洗、干燥等四个阶段。预洗过程主要是快速冲洗掉餐具表面的颗粒物，主洗过程则时间更长，将餐具表面的油污层彻底冲洗干净。漂洗过程有两个作用，一是漂洗清除掉餐具上的洗涤剂残留，二是为干燥阶段提供足够的热量。干燥阶段则是通过静止或者引入空气对流，餐具碗篮表面上的水流干净，使之保持干燥。

为了提升洗净能力，提升洗涤速度，在洗涤过程中加入了加热功能，将水加热提升水温，热水加热餐具，提升餐具的温度可以更容易融化餐具表面的油污。

同时还可以添加洗涤剂例如洗碗粉或洗碗块，洗涤剂与油污加速化学反应，更快速溶解，更容易被冲洗掉。大部分洗碗机引入了洗涤剂自动投放模块，称之为分配器。

四、洗碗机的故障诊断系统设计现状

洗涤过程水流经过的部件顺序依次有进水阀，呼吸器，软水器，水杯，加热器，洗涤泵，水路，喷淋臂，排水泵，排水管。电路系统包含，电源线，线束，主控板，显示板，洗涤泵，加热器，水温度传感器，进水阀，流量计，门锁开关器，分配器，无水保护开关，溢流或漏水开关，高水位保护开关等。

按故障发生部位的不同，分为过程故障，传感器故障，执行器故障。

洗碗机按过程故障有进水故障，洗涤故障，排水故障及漏水故障。

进水故障表现为以下三种现象，一是不进水，没有水进来，二是在规定时间内进水量少，没有达到设计好的水量，三是在规定不进水的时间内进水量超出设计的限值。洗碗机进水过程由进水阀，进水管，软水器，呼吸器等部件组合完成。进水故障可能因这些子模块发生故障引起。目前洗碗机进水故障仅有故障代码E1，无法定位到具体的故障部件，需要结合其他故障表现或通过排除法进行故障检测。

洗涤故障主要表现为洗不干净。洗不干净的原因比较多且复杂，可能存在的原因有：1.洗涤泵故障，不工作或者泵动力小；2.加热故障，水温没有加热或者没有达到设定的温度；3.喷臂故障，喷臂卡滞无法顺畅转动或喷臂孔堵塞；4.餐具没有按照要求进行摆放；5.洗涤剂比如洗碗块或洗碗粉因分配器故障导致没有投放下去；6.水质硬度较高，洗涤结束后有水垢残留；7.操作面板不工作，或者显示板主控板无法通信，无法执行设定的程序。

洗涤工作是一个复杂的系统，涉及零部件比较多。还停留在洗涤结束收人主观判定的阶段，机器无法做到对洗涤性能结果进行判定。所以目前故障自检主要在监控核心零部件上，例如洗涤泵，加热管。洗涤水流系统主要执行部件是洗涤泵和加热管，为了监测工作状态，设计有温度传感器和无水压力保护开关等控制部件。如洗涤泵电机为变频电机，则有设计故障码EC。另有设计加热故障E3，当无水压力开关动作或温度传感器检测数据异常将会触发E3。当机器出现EC/E3故障代码时，可以比较快地定位到故障部件。但如果这几个故障码没有触发，还是出现洗不干净，则要对结构部件碗篮，喷臂，餐具摆放等整个系统进行人为的检查以发现异常，进行故障诊断。

排水故障主要表现有水排不走或排不干净；严重时候甚至触发E4溢流报警。

排水故障有以下几个主要原因：一是排水泵自身故障或者被异物卡住导致的不工作或排水无力。二是排水管路堵塞或者排水管打折，三是止回阀失效，排水管挂高一端的水回流。

洗碗机是水电同时工作的系统设备，水路接口越多，密封失效漏水的概率也将越大。一旦机器漏水且不停，发生的危害将十分严重。因此机器都设计有漏水报警E4也称溢流报警，一旦漏水发生，会启动排水程序，同时关闭进水阀。最严重的后果就是排水故障和漏水故障同时发生，洗碗机内腔内进的水就会全部漏到用户家中。

五、洗碗机故障自检诊断系统性能评价及其优化建议

从目前综合情况来看，洗碗机行业的故障自检诊断系统还停留在比较初级的阶段，同时洗碗机在家电品类中又是相对复杂度较高的产品。发生故障后，售后部门及维修师傅都需要花费较长的时间进行故障诊断分析，找到原因后还需要申请售后备件，整个维修过程的时间比较长，有些甚至长达数月。对用户体验和企业口碑来说都是不利的。个人认为洗碗机产品有必要对故障诊断系统设计进行优化升级，对于进水故障E1，排水故障E4可以进行细分。洗涤故障则可以借助智能化APP监测的大数据，进行数据分析，进行故障诊断，得出失效的模式，提供更细致的故障代码。

结束语：总的来说，本文针对洗碗机故障诊断系统做了一定的设计和优化建议。我们相信，随着技术的不断发展和完善，洗碗机故障诊断系统将逐渐成为一项智能化的服务，为人们的生活带来更多的便利和舒适。

参考文献：

[1]梁发明.家用洗碗机的可靠性评价与故障分析[D].四川大学,2021.

[2]区兆敏.洗碗机故障智能判定系统的设计与实现[D].电子科技大学,2017.