電氣自動化控制設備可靠性研究

葉巍　孟凡林　周洋

摘要：電氣自動控制在工業生產中具有極其重要的作用，其控制設備的可靠性對生產安全和質量效率能夠產生決定性的影響。根據相關研究顯示，許多性質不同的因素對電控設備的可靠性存在影響，相應地也出現了許多形式各異的測試方法。文章對可靠性研究的意義進行了分析，并從可靠性的影響因素和測試方法兩個方面入手進行了論述。

關鍵詞：電氣自動化；控制設備；可靠性；工業生產；安全生產 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM921 文章編號：1009-2374（2016）03-0144-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.073

不論是在現代建筑還是工業生產，亦或是其他行業，電氣自動化控制所表現出的保障作用已經十分顯著。但是，相關控制設備在各種不同性質的因素影響下容易發生可靠性下降的問題，給生產安全造成不小的影響。通過實驗室測試、現場測試等手段找出控制設備可靠性存在問題的地方，進而通過針對性的措施提高其可靠性，是業界工作人員應該予以重點關注的。

1 電控設備可靠性研究的意義

在電氣自動化應用不斷普及以及相關技術水平不斷提升的背景下，對控制設備的可靠性進行研究，并通過有效手段提升其可靠性，已經成為業界的一項重點工作。但是，由于電氣自動化控制設備的可靠性研究具有很強的專業性，因此其進展并不順暢，甚至出現了一定誤區，對其可靠性造成了不小的負面影響。總體說來，研究控制設備可靠性的意義主要表現在以下三個方面：

1.1 可以有效增強生產安全

電氣自動化控制的提出就是要提升生產作業環節控制的自動化程度、靈敏性、精準性以及安全性等。這幾個方面的性能都可以對安全性的提升起到積極的促進作用：自動化程度越高，人為操作引發的安全問題就越少；靈敏性越高，安全事故被控制也就越及時。

1.2 對產品質量具有積極的提升效果

質量是各行各業得以發展進步的根本，但是如何保障質量一直都是各行業重點研究的問題。電氣自動化控制在減少安全問題的基礎上，可以通過精準的控制，使產品生產完全按照設計方案進行，切實達到設計要求。

1.3 對企業經濟效益具有促進作用

企業經濟效益受到成本、質量和安全等多因素的共同作用，通過電氣自動化控制可以實現縮減成本、提升質量以及保證安全的作用，進而全面促進企業經濟效益的提高。

2 影響因素和測試方法

2.1 影響因素

影響控制設備可靠性的因素是非常多的，但是從這些因素的基本性質來看，大致可以分為外部因素和內部因素兩大類。

2.1.1 從外部因素方面看，人為因素是影響控制設備可靠性的核心因素，其具體又可以分為工作失誤、工作不到位等。工作失誤主要是操作人員產生了不符合技術要求的一些操作，導致控制設備的可靠性下滑。而工作不到位主要是指沒有將檢修、維護等方面的工作徹底落實，導致控制設備在某些負面環境中遭受長期影響，進而可靠性降低。除去人為因素之外，溫度、濕度等因素也是影響控制設備可靠性的重要因素。濕度過高會導致控制設備線路傳輸受到影響，進而數據采集或是指令傳遞可靠度下降。溫度過高會加速設備線路老化、致使信息傳輸失穩，從而導致可靠度下降。此外，電磁干擾也是影響其可靠性的一大因素，尤其是對數據傳輸具有很大威脅。

2.1.2 從內部因素方面看，導致控制設備可靠性下降的主要因素是設備自身存在的質量問題，尤其是某些關鍵元器件的質量水平，其直接決定了設備整體的可靠性。不僅如此，對設備的使用也是一個關鍵因素，設備長時間處于超負荷運轉狀態，勢必會導致設備性能下滑、可靠度降低。

2.2 測試方法

根據當前的實際情況看，對電氣自動化控制設備進行可靠性測試的方法主要有三種，分別是現場測試、實驗室測試和保證實驗。

2.2.1 現場測試。現場測試是一種十分直接的測試方法，其最大的優點就是可以完全反映生產現場的真實狀況，對實際工作具有直接的指導意義。現場測試具有三種不同的測試方法，分別是在線測試、停機測試和脫機測試。在線測試就是在控制設備正常運轉的過程中展開可靠性測試，停機測試就是將控制設備停機之后再進行可靠性測試，脫機測試就是將需要測試的設備從電氣自動化控制系統中脫離出來，單獨進行測試。圖1為現場測試的構成圖：

比如，在測試傳感器等設備的時候，一般是按照10%的比例且高于10臺的原則進行的，而控制和執行設備是按照20%的比例且高于5臺的標準進行的，某生產車間控制設備現場測試數據如表1所示：

從表1中不難看出，在現場測試的基本要求之上，通過對多臺設備進行測試，得出其可靠性為100%的結論，進而就可以判定該生產車間電氣自動化控制設備的整體可靠性為100%。

2.2.2 實驗室測試。實驗室測試的方法是一種理想化程度較高的測試手段，其排除了外界存在的測試干擾因素，能夠更加精準地反映出設備本身所表現出的可靠性。不僅如此，實驗室測試具有很高的可控性，能夠對測試環境條件實現精準控制，對各種測量數據進行精細處理，對測試結果通過更加多樣的方式進行展現，比如函數曲線、數據模型、數學公式等，這些形式可以更加直觀地表現出控制設備的可靠性以及其可靠性未來的變化趨勢。但是，對于電氣自動化控制設備的可靠性測試而言，實驗室測試也存在一定的不足之處，比如測試費用較高、測試會受到實驗人員的操作影響等，所以，實驗室測試一般是在大批量的生產中進行應用。

2.2.3 保證實驗。保證實驗通常又被稱為“烤機”，其實質就是對產品進行無故障工作實驗，以確保相關設備在投入使用之前能夠達到100%的可靠性。對于電氣自動化控制設備而言，由于其元器件數量較多，相應的故障也是通過不一樣的方式進行顯示，具有很強的隨機性。通過“烤機”，可以明確控制設備在出廠前的失效形式，針對性地進行設備改造和升級，不斷提升控制設備的穩定性和可靠性，進而實現保證電氣自動化控制設備可靠性的目的。

想要對控制設備的可靠性進行測試，還需嚴格制定測試方案，主要包括了場地確定、環境選取、產品選擇、實驗程序和實驗組織五個方面的基本內容。只有在確定的場地中、合理的測試環境下，對產品按照合理的實驗程序展開相應的可靠性測試工作，才能得出符合要求的測試結果，進而準確判定控制設備的可靠性。

3 提升可靠性的方法

想要提升電氣自動化控制設備自身的可靠性，應該從其自身的基本特點入手，針對性地選擇有效手段。從當前的實際情況看，提升電控設備可靠性的工作主要是從三個方面展開：

3.1 加強控制設備的設計和生產，從根源上保證可靠性

在設計控制設備時，應該對影響其可靠性的各種因素進行全面考量，做出針對性的補強設計，強化其可靠性能。在生產控制設備的過程中，需要對零部件和電子元器件進行合理選取，其需要結合電控設備的基本特點，采取和其性能要求、工作方式等相符的零部件以及電子元器件。不僅如此，在選用相關器件時，還應該加強標準化的控制，即盡量選擇標準化器件，以方便電控設備的檢修維護。

3.2 對電控設備可靠性的測試工作必須予以加強

嚴格意義上講，在電控設備出廠之前是應該進行可靠性測試的，以避免設備本身存在可靠性問題。這就需要結合前文所述的幾種測試方法，對電控設備的可靠性進行精細測試。不僅如此，在電控設備投入使用之后，仍需結合其實際的工作環境展開現場測試工作。現場測試需要根據電控設備的實際運行環境和工作狀態，選擇數量合理、位置恰當的設備進行測試。在測試的過程中，需根據測試設備的實際特點，合理決定是在線測試還是脫機測試，亦或是停機測試。

3.3 加強電氣自動化控制設備的檢修維護工作，保證其可靠性

由于外界環境對可靠性的影響十分明顯，因此，需要通過檢修維護工作削弱外界環境對電控設備可靠性的影響。比如，可以對電控設備工作環境的溫度和濕度等因素進行控制，定時對電控設備進行檢修維護，合理設置電控設備使其遠離干擾源，這些方法都是有效地提升可靠性的實際措施。除此之外，還需對電控設備的運行狀態進行適當調整，盡量使其處于合理的工作負載下，避免出現超負荷或長時間運行的問題，以此削弱元器件老化的速率，提升其可靠性。

4 結語

可靠性對于電氣自動化控制設備而言具有十分重要的意義，在可靠性的研究過程中，應當對具體的測試方法形成清晰的認知，并且根據實際情況選擇合理的測試手段，對電控設備的可靠性進行測試。不僅如此，還需通過加強設計、加強測試以及完善檢修維護等手段，切實保證電控設備的可靠性，以便促進相關工作。

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作者簡介：葉巍（1983-），男，重慶人，重慶房地產職業學院助教，研究方向：電氣自動化。

（責任編輯：蔣建華）