有關電控及自動化設備可靠性試驗方面的研究

宋滿根

[摘要]對電控及自動化控制的可靠性測試實驗方法作縱向的比較和較為詳盡的分析。

[關鍵詞]電氣自動化設備測試

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1120025-01

關于不斷提高帶有半導體器件的電氣傳動及自動化控制設備的可靠性,一直是業界人士十分關心的問題。對此,國家有關部門根據我國現狀,提出了電控及自動化設備的可靠性測試方法,在現階段使用的測試試驗方法主要有:試驗室測試方法;保證試驗方法;現場測試方法。通過對電氣自動化控制設備可靠性的測試,可以指導設計和工藝的改進。

一、可靠性測試的主要方法

要取得電控及自動化設備的可靠性等征量定量地評價其水平,首先要決定一個測試方法,根據國家電控配電設備質量監督檢驗中心提出的測試方法,當前常用的可靠性測試方法主要有以下幾種。

(一)試驗室測試方法。在試驗室內,用一種規定的可控的工作條件和環境條件,模擬現場的使用條件,使被測設備如同現場所遇到的環境應力進行試驗,將累計的時間和累計失效數等其它數據通過數理統計得到可靠性指標這是一種模擬可靠性試驗,這種試驗方法試驗條件易于控制所得數據質量高所得試驗結果可以再現,可以分析,但受試驗條件的限制很難得到與真實情況相對應的數據,同時試驗費用昂貴,由于這種試驗一般都需要較多的試品,所以還要考慮到被試產品的生產批量與成本因素,因此這種試驗方法比較適用于大批量生產的產品。

(二)保證實驗方法。該方法是在產品出廠前將產品在規定條件下進行無故障的工作試驗,俗稱烤機,我們研究的電控設備通常由大量的元器件組成,它的故障模式是一種不以某幾種故障為主的,隨機的,多樣化的形式來顯現出來的,因此它的故障服從指數分布,也就是說它的失效率具有隨著時間變化的特性。我們在試驗室內對出廠前的產品進行烤機,實際上就是對產品的早期失效進行測試考核,通過對產品的改進,使失效率達到某一項規定指標后再出廠。這項試驗主要是一種可靠性保證試驗,而且所需的時間長,對大量生產的產品來說,它只能用于設備的樣本,對小量,大系統生產的產品來說,它可用于所有產品。這種試驗方法對電路復雜,町靠性要求較高臺數又少的電控及自動化設備比較適用。

(三)現場測試方法。通過對設備在使用現場進行的可靠性測試記錄各種可靠性數據,然后根據數理統計方法得出設備可靠性指標的一種方法。該方法的特點是試驗需要的試驗設備比較少,工作環境真實,其測試所得數據能真實反映產品,在實際使用情況下的可靠性,維護性等參數,且需要的直接費用少,受試設備可以正常工作使用。不利之處是不能在受控的條件下進行試驗、外界影響因素繁雜,不可控,試驗條件的再現性比試驗室的再現性差。

現場測試分為三種情況:一種是在線測試,測試設備不停止運行;一種是停機測試,被測試設備停止運行;第三種為脫機測試,將被測部件從運行現場取出,放到專用的測試裝備上進行測試。從測試技術角度上說,后二者更容易進行各種測試;對于復雜系統來說,往往故障和問題需要在設備運行時才能發現和定位,必須進行在線測試。究竟采取哪種方式進行現場測試,取決于故障狀況和實際應用是否允許立即停機。

二、可靠性測試方法的選擇

如何選擇可靠性測試方法,可以從實踐場地、試驗環境、試驗產品、試驗測試程序等方面來推斷。

(一)試驗場地的選擇。場地的選擇原則,即如果要考核可靠性水平不低于某一指標時選擇最嚴酷的試驗場地,如果是為了測定正常使用條件下的可靠性水平,則應選擇工作環境最為典型的試驗場地,若為提供可靠的可比資料,則應選擇有相同或近似的試驗條件場地。

(二)試驗環境的選擇。由于電控產品的工況差異很大,選擇了非惡劣的場地,設備工作在一般應力下,以保證測試的客觀性。

(三)試驗產品的選擇。這方面的特點要有典型性。包含的品種也很多,造紙機電控設備、紡織機電控設備、礦井提升機電控設備。從性質上講,產品屬性有大型設備、中小型設備。從工作運行情況看,既有連續運行設備又有間斷運行設備。

(四)測試程序及組織工作。試驗的測試程序:要有統一的試驗程序,如實驗起始結束時間,時間間隔的確定,數據的采集,各種性能指標的記錄,保障情況的記錄,故障的排除等,都應有規格規范,并由現場試驗人員嚴格執行。以保證測試的準確性、可信性。試驗的組織工作:要有高效、嚴密的組織機構,對試驗數據收集、整理。對試驗人員的選定,試驗工作的協調,試驗報告的分析,及至最后試驗結果的判斷工作,還要通過這個組織把現場工程師、可靠性設計工程師、制造工程師聯系在一起。其工作開展是通過組織的管理機構,對現場的測試進行全面管理,這樣會收到比較好的效果。

三、現場可靠性測試方法

現場可靠性測試方法是一種較為實用的測試方法,通過現場測試,可以收集數據,對數據進行系統分析,得出故障工作時間,做為評估和制定考核指標的依據。

(一)現場可靠性測試目的。1.收集現場可靠性數據,進行可靠性評估,為制定合理的町靠性考核指標提供依據。2.收集現場的可靠性數據經過數理統計后得到可靠性數據指標。3.收集設備上元器件的可靠性數據,為今后元器件的使用提出可靠性指標。4.對設備的壽命特性進行考查,可幫助確定出廠時設備進行的烤機時間。5.收集現場的設備維修性數據,進行維修性評估。

(二)現場可靠性試驗的條件。試驗方法首先要求設備生產廠管理制度比較完善,工藝條件比較穩定和成熟,元器件進貨渠道比較正規,制造的產品有品質保證,對于用戶工廠,被測試設備的使用工廠,要求設備的工作條件符合產品的技術標準,最好是用戶使用的電控及自動化設備量比較多一些,以使統計的數字更為可靠。

(三)可靠性數據統計分析。依據收集到的可靠性數據,按照點控設備可靠性指標體系的要求進行統計,計算有關可靠性特征,根據收集的數據通過統計計算表明,典型的國產電控及自動化設備的平均無故障工作時間。

四、結論

試驗室測試并且通過對試驗室測試所獲得的可靠性數據與現場可靠性測試所獲得數據進行比較更準確地判定設備的可靠性程度。因此筆者認為試驗室實驗是未來發展的方向。

參考文獻:

[1]徐平、李金燦,電控及自動化設備可靠性工程技術[M].北京:機械工業出版社,1997.