電氣傳動及自動化控制設備可靠性測試方法的探討

周業元

（中冶賽迪工程技術股份有限公司，重慶 400013）

隨著自動化水平的不斷提高，怎樣提高電氣傳動及自動化控制設備可靠性一直以來都是生產廠以及廣大用戶們關心的焦點問題。在此基礎上，國家的電控及配電設備的質量監督中心按照我國現階段的基本國情以及實際情況，針對其可靠性問題，提出了相關測定與試驗的具體實施方法以及方案。進而，在電氣自動化的可靠性問題上取得了巨大的突破，對于發現影響電氣傳動及自動化控制設備可靠性的一系列有關因素，具有十分重要的作用，與此同時，對于改進與完善設備的設計工藝有著積極的指導意義。

1 可靠性概念

通常在國際上一般將可靠性定義為：在規定相關環境與時間的情況下，可以按時達到規定的有關功能的一種能力。這個定義不僅是針對某一臺具體設備或者某一個具體系統，還能夠適用在某一個具體單元。由于產生故障會帶有一定隨機性，因此，往往用“概率”來表示其有關的特性。

2 可靠性測試方法

2.1 實驗室測試

實驗室測試就是指在實驗室內開展的測試，這樣的測試方法是根據有關規定，利用某些易于控制的條件或者環境，模擬設備能夠正常運行的過程中所需要的相關條件，使設備就好像真的在使用現場的應力情況一樣開展的試驗，而后記錄并統計累計失效數和所用時間等一系列的數據，進一步得到設備具體的可靠性指標。

2.2 保證試驗

保證試驗是指設備在出廠前一定要進行的無故障性的測試，通常被稱之為“烤機”。這樣的測試方法是對于設備的可靠性開展的確保試驗，需要很長的時間，對于生產量比較大的設備來說，只能采取對其樣品開展相關試驗的方法進行檢測。與此同時，這種方法比較適合應用在電路相對比較復雜、生產數量比較大以及可靠性要求比較高的設備測試實驗中。

2.3 現場測試

現場測試是指使用現場條件與環境對自動化設備開展的可靠性測試，通過記錄、分析以及統計各種試驗數據，得到設備可以正常運行的基本可靠性指標。現場測試一般包含三種情況，一是在線測試，在測試過程中，設備可以正常運行使用；一是停機測試，在測試過程中，設備一定要停止使用；另外就是脫機測試，是指將需要測試的設備或部件從整個系統的運行過程中除去，放置于專用的測試設備上開展測試活動。雖然這種方法的工作環境相對來說比較真實一些，并且測試設備數量相對較少，獲取的數據能夠準確的反映設備的可靠性能，但是在測試過程中外界各種因素的干擾是控制不了的，重復實驗的條件也相對比較差。這三種不同測試方法在應用中各有特點，這就需要在對自動化設備開展可靠性測試時，一定要嚴格按照實際的條件情況選擇適當的測試方法，并且對測試有關問題實施嚴格規范。

3 可靠性測試方法的選擇

3.1 測試的環境

測試的相關環境選擇對測試的結果有著十分重要的影響。電氣傳導產品無論是在工藝方面、規格方面還是質量方面，都存在著很大的差異。所以一定要根據測試產品的具體情況進行選擇測試的環境，以確保測試的客觀性。比如設備工作的環境溫度、濕度、氣候和海拔高度等。

3.2 測試的場地

測試場地的選擇是有規律可循的。假如對于產品可靠性的水平要求比較高并且比較嚴格或產品實際的應用環境相對比較惡劣的時候，一定要選擇要求最為嚴格的測試場地。假如是測試一般情況下設備能夠正常使用的可靠性水平，就可以選擇環境比較典型的測試場地。假如需要測試的是可以提供可靠的對比性資料的設備，就可以選擇與其實際的工作環境相類似的測試場地。

3.3 測試的產品

電氣傳導產品的種類各式各樣、性質齊全。所以在開展測試的時候必須先對產品的有關信息進行充分的了解，選擇一些具有典型性以及代表性的產品進行測試，只有這樣才可以確保測試的結果，達到測試的目的。以我們的工作實際為例，選擇了大型高爐電控系統設備、板坯連鑄電控系統設備、熱軋和冷軋電控系統設備、礦山機械電控系統設備等。產品屬性從性質上既有大型設備、又有中型和小型設備；設備運行包括了連續和間斷工作制；控制系統也從簡單系統到復雜系統。

3.4 測試的程序

一個科學合理的測試程序是不可缺少的，并且在實際的測試過程中，測試人員一定要嚴格根據程序開展試驗。一個測試程序包括以下因素：測試起始與結束的時間、采集相關數據、確定時間間隔、排除設備故障、記錄各項性能指標與保障情況等等，與此同時這些要素均要按照嚴格的規范進行，以確保測試的準確性以及可信性。

3.5 測試的組織工作

測試的組織工作是測試工作過程中一個非常重要的環節。所以，一定要組建一個高效、科學的機構，負責各個分散測試場地的相關管理以及組織工作，同時還要對測試數據進行收集與有關的整理工作。

4 現場測試

4.1 測試的目的

（1）收集現場出現的可靠性的數據，同時開展可靠性的評估，為制定可靠性的考核指標提供基礎。（2）收集現場可靠性的數據進行統計之后獲取可靠性的數據指標（MTBF）。（3）收集設備上可靠性的數據，為以后使用提供可靠性的指標。（4）對設備的使用壽命進行測試，進而確定設備出廠的時候進行的“烤機”時間。（5）收集現場設備的維修數據，開展維修評估。

4.2 測試的條件

這種測試方法對設備生產廠的管理制度要求比較高，工藝條件也要相對穩定以及成熟，元器件的進貨渠道正規，生產的產品有質量保證。對測試設備使用廠，其設備工作條件一定要符合相關的產品技術標準，最好使用的自動化設備比較多，以保證統計數字的可靠性。

4.3 測試設備的選擇

對測試產品的交貨期我們通常采取在3年以內，可以正常運行使用半年的自動化設備，這樣選擇考慮的是產品在這段期間是工作于浴盆曲線中部，通常稱之為“偶然失效期”，這時收集的數據，能夠代表產品正常工作的可靠性，為以后的可靠性設計、改進等方面提供了可信數據。

4.4 數據的收集

首先進行以摸清典型自動化設備無故障工作的平均時間（MTBF）的可靠性指標為目的進行現場測試。工作的重點就在于確定其故障分類、故障方式以及故障的嚴重性分級等一系列工作。同時，我們還要收集設備其它相關的可靠性數據，為以后制定設備可靠性的指標奠定基礎。

4.5 可靠性分析

根據收集的現場原始可靠性數據，按照自動化設備的可靠性指標規范要求，進行計算、統計相關的可靠性特點。根據收集數據統計表明：典型自動化設備的無故障工作的平均時間（MTBF）大約是10000小時，通過測試也說現場測試方法對自動化設備的產品是極為適用的。

5 可靠性測試的重要性及未來的發展趨勢

可靠性測試的重要性主要體現以下三個方面：第一是隨著科技的不斷進步，電子設備的復雜程度也在加大，對其可靠性的要求也就越來越嚴格。第二是影響電子設備的因素太多，比如溫度、濕度、煙霧以及輻射等等，從而引起設備的失效性也就越容易，因此也要提高產品質量，保證設備的可靠性和安全性。可靠性測試在電氣傳動及自動化控制設備中的應用可以大大減少事故的發生，提高設備的安全系數，同時采用可靠性測試也可避免因人為不注意而產生的誤差，取得更好的控制效果，因此，可靠性測試在電氣傳動及自動化控制設備中的應用前景會一片大好，人們對其可靠性測試的關注度也會逐漸提高。可靠性測試將成為電氣傳動及自動化控制中的主要手段。

6 結語

因為自動化設備的產量比較復雜、品種比較多、系統集成度也越來越高，對其開展試驗室測試相對來說有一定的難度，因此采取現場測試的方法比較實際，但是現場測試也有許多的不足之處。比如消耗的時間比較長，準確度相對較差，受到人為因素的影響較大等等，所以，可以適當的進行一些有關的實驗室測試，彌補現場測試中存在的不足之處。總之，現場測試的方法適合我國目前的基本國情，實驗室試驗的方法適合于未來的發展。

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