談電氣自動化控制設備的可靠性測試

邢金麓

摘要：電氣自動化控制設備能夠降低生產成本，減少人力成本，提升產品質量。但是，在對電氣自動化控制設備進行使用時首先要保證自身的可靠性。本文主要介紹了電氣自動化控制設備可靠性測試的主要方法，論述了電氣自動化控制設備的可靠性測試方法的選擇，同時以電力設備為例進行了具體的分析，最后談論了加強電氣自動化控制設備可靠性的措施。

關鍵詞：電氣自動化；控制設備；可靠性測試

中圖分類號： TM621.6 文獻標識碼： A

引言

電氣自動化技術是現代高新技術產業的重要組成部分。目前，電氣自動化控制設備的可靠性和安全性研究已經是一個重要的課題。因此，掌握電氣自動化控制設備可靠性測試的方法，合理選擇電氣自動化控制設備的可靠性測試條件，是加強其可靠性的重要途徑。

1、電氣自動化控制設備可靠性測試的主要方法

1.1、試驗室測試方法

這種方法要求試驗室必須滿足特定的條件，利用相關測試工具進行現場模擬，使被測的電氣自動化控制達到在實際中應該遇到的環境壓力，將試驗累計的耗費時間和失效數等相關數據通過系統處理分析，得到一系列相關的可靠性指標。這種實驗方法對于實驗條件有嚴格的要求，實驗數據的真實性、準確性很大的原因取決于實驗條件是否與現實生活和工作中的接近程度。但是大部分情況下，由于客觀條件的限制，實驗數據很難與真是情況達到一致，并且實驗需要較高的費用。此方法需要測試的樣品多，顧應該考慮產品的生產批量和成本，較適用于生產批量較多的產品。

1.2、保證實驗法

保證實驗法，又被稱為“烤機”，主要工作原理是在產品沒有出廠的情況下對其進行故障測試，保證產品投入使用后可以正常運行。就實質而言，“烤機”其實就是對電氣自動化控制設備的可靠性進行測試，但這一方法在實際操作中所耗費的時間和精力是非常巨大的，所以對于大中型產品就需要采取隨機調查的方式來進行，這樣能夠有效的節省時間，還可以保證測試的準確率，然后根據隨機調查結果對整體設備的質量進行分析評價，如果產品數量較少，就進行全面調查，對全部商品都進行實驗，這種測試方法其實最真實有效，但因為條件限制，只適用于數量較少的產品規模中。由上述情況可知，保證實驗法更適用于較小規模的產品的可靠性檢測中。

1.3、現場測試方法

現場測試方法是在真實工作環境下、在實際使用情況下對電氣自動化控制設備的可靠性等參數進行收集測試的方法。這種現場測試的方法不僅可以盡可能降低直接費用，還可以在設備生產運行中直接進行測試，不影響電氣自動化控制設備的正常運行。但是，在相比較于實驗室測試方法，由于缺乏各種可靠性測試的測試儀器和設備，得到的數據并不能達到完全準確的程度。另外，現場測試由于各種環境的影響，傳統的在線仿真器在現場測試中無法使用，現場測試必須要尋找更好的方法和手段來完成。

表1可作為進行可靠性測試時選擇測試方法的依據

表1

2、電氣自動化控制設備的可靠性測試條件的選擇

2.1、場地選擇

一般情況下，應該在已有的環境中選擇比較適合控制設備運行的環境來進行實驗測試，因為在這種環境中工作的設備測試結果具有一定的客觀性。進行測試實驗時，針對不同的可靠性指標的要求，測試場地的選擇也有所不同，例如，要檢測控制設備在正常條件下的工作指標，就應該選擇比較典型的場地進行測試；要檢測的控制設備可靠性規定在某一范圍間，就應該選擇比較惡劣的試驗場地來進行；想要得到控制設備比較真實的測試數據，就應該選擇無大差異的試驗場地。

2.2、實驗環境的選擇

鑒于不同工作環境狀況下電氣自動化控制設備工作效果有很大差異，所以在實驗場地合適的條件下，保證設備在一般感應力作用下進行測試，避免選取惡劣實驗環境，以確保測試結果的客觀性、準確性。這就要求測試人員在對電氣自動化控制設備進行試驗前，必須做好實驗環境的選擇，依據不同設備的不同情況，具體分析與設備工作狀況要求相符合的環境，以便能得到較符合其工作狀態下的可靠性測試結果。

2.3、試驗產品選擇

選擇的電氣自動化控制設備的可靠性測試要選擇典型的設備進行檢測。根據設備的不同性質通常可以分為大型設備和中小型設備兩種；對電氣自動化控制設備的運行情況來看主要可以分為連續運行的設備以及間斷運行的設備這兩種。總之，對電氣自動化控制設備的可靠性測試要選擇例如造紙機電控設備以及礦井提升機電控設備等具有代表性的試驗產品。

2.4、組織工作選擇

在設備的試驗中，最為重要的一點就是組織工作。測試組織部門要對場地的選擇和試驗的管理工作負責，另外，還要在試驗過程中收集和整理數據信息。這個部門必須要保證試驗工作順利進行，對人員選擇，資料分析，結果斷定都要進行嚴格監督。

3、案例分析

下面以某一水電站的電氣設備進行的分析：

3.1、對發電控制設備分析

勵磁系統是由功率柜、勵磁控制系統、滅磁開關子系統和調節器等構成，每個系統息息相關，缺一不可，當其中的一個出現問題后，勵磁系統就不能正常的運行了，由此可以看出，這幾個子系統之間是存在一個或門關系的。不僅如此，這幾個子系統內部也是存在或門關系的，功率柜是由整流部件和開關組成，勵磁控制系統是由電源和繼電器組成，電器部分和機械部門組成了滅磁開關，而調節器系統和切換板構成了勵磁調節器。

3.2、電氣元件的可靠性特征量

3.2.1、不可修復元件的可靠性指標

時間和壽命都是不可修復的元件，因此在對元件進行不可修復元件進行分析時，壽命T就是最重要的一個量。T是一個連續性隨機變量，因此我們可以用一定的概率分布函數來描述它的分布規律，這個累積概率函數為F(t)=P{T≤ t}，這里面的t其實就是理論上這個元件的使用壽命。

3.2.2、可修復元件的可靠性指標

在對于元件進行分析的時候，其實大部分還是一個可修復性的，不然消耗就會太大了。

（1）可用率。就是隨著時間的推移，元件在能保持正常工作的條件下正常工作的概率。

（2）可靠度。就是元件隨著時間的推移，在一定的時間內不會出現任何問題，一直正常工作的概率。一般來說開始工作到第一次發生故障的時間是這樣元件可靠度的最好的數據。

（3）不可用率。這是對于可修復元件來說的，就是在其能正常工作的情況下，在某一個時間點會不正常工作的概率。可用率和不可用率其實是互補的，兩個相加是等于1的。

（4）不可靠度。就是元件在開始工作后，在能正常工作的狀態下，在某個時間段內第一次沒有正常工作的概率。這個不可靠度和可靠度也是一個互補值，相加也是等于1的。

4、電氣自動化控制設備可靠性測試應注意的問題

4.1、加強控制設備的散熱防護

溫度是影響電氣設備可靠性的一個普遍因素。電氣設備在正常運行的時候，會產生大量熱量，其功率的損失主要是以熱能的形式散發出來的，特別是一些好散功率較大地元器件。當空氣中的溫度過高的時候，設備產生的熱量就會很難散發出去，導致設備的溫度過高。為了有效的降低設備的溫度，一般在大功率的設備上安裝散熱器，散熱器的肋片要沿其長度垂直安裝，散熱器上有多個肋片的時候，要選擇肋片間距大地散熱器，更有利于熱量的發散。

表2

4.2、加強對電氣設備的氣候防護

空氣的濕度、溫度以及霉菌等對電氣設備的影響非常大，其中影響最大的因素是空氣中的濕度。空氣中的濕度一般在低溫的條件下就會達到飽和，一旦濕度飽和，就會使設備內部出現凝露現象，凝露現象的出現會對設備的使用性能產生負面影響，并會增加設備發生事故的幾率。空氣中的濕度太高，就會使設備長期處于潮濕的環境下，設備表面的水膜就會滲透到設備的內部，從而腐蝕設備內部的零件，損壞設備結構。所有的設備的表面都有保護皮層，長期潮濕的空氣環境會使設備的保護皮層脫落，使設備失去自身的保護作用。為了避免外界環境對設備的損壞，通常情況下采用的措施是將設備密封、灌封或浸漬。

結語

總而言之，電氣自動化控制設備的可靠性檢測是一項非常重要的工作，因此我們要重視對電氣自動化控制設備可靠性的測試，選擇合適的測試方法，加強對設備的維護和保養，控制設備工作的環境，進而提高產品的質量，延長產品壽命。

參考文獻：

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