電氣自動化控制設備可靠性的淺析

張偉*

（河鋼集團礦業公司司家營北區分公司，河北灤縣，063700）

引言：

電氣自動化控制設備的可靠性影響著供電的持續穩定性，加強對電氣自動化設備研究改善，提高電氣設備的安全可靠性意義重大。文章結合工作實踐經驗對電氣自動化控制設備可靠性相關問題進行簡要的分析。

1 電氣設備可靠性定義

近年來，電氣設備的發展趨勢是模塊化、系統化、智能化的，電氣設備的新產品開發正在加速發展。環境的使用變得非常多樣化;他們服務的系統變得越來越重要和昂貴。例如，自動開關已廣泛應用于車輛、船舶、地面軍事設備、航空航天、鐵路和交通信號和通信系統。由于供電需要日夜連續運行，這就要求電氣開關能夠承受高、低溫、高濕度、沖擊等測試。維護通常不允許在操作中，或者只能進行簡單的維護。所有這一切使得對電氣開關可靠性的研究變得迫切和重要。

在國際上，通用的可靠性被定義為在規定的時間內完成一個定義的函數的能力。這個定義適用于系統，也適用于設備或單元。由于故障的隨機性，用數學術語描述了可靠性，常用的是“概率”。

2 可靠性測試的主要方法

為了獲得電子控制和自動化設備的可靠性，有必要對其進行定量評價。首先，需要確定一個測試方法。目前常用的可靠性測試方法主要包括以下幾種方法。

（1）保證試驗方法。產品出廠前的方法是產品在規定的條件下無故障工作測試,通常被稱為焙烘機,我們研究通常包含大量的組件的電子控制設備,其故障模式是一種不以某些類型的斷層為主,隨機的,多樣的形式出現,所以未能服從指數分布,也就是說,它的故障率隨時間變化的特點。我們在試驗室里對烘焙機，在出廠前實際上是產品的早期失效測試評估，通過改進產品，故障率在出廠前達到一段。該實驗主要是一種可靠性保證測試，且該產品的批量生產所需時間，只能用于設備的樣品，小批量，大系統的產品，可用于所有產品。這種測試方法適用于高可靠性、高可靠性的電氣控制和自動化設備。

（2）現場測試方法。根據現場設備的可靠性試驗，對可靠性數據進行記錄，并根據數學統計數據得出設備的可靠性指標。該方法的特點是測試所需的測試設備較少，真實的工作環境，測試數據可以反映在實際使用的可靠性、可維護性和其他參數條件下獲得的產品，并且需要較少的直接成本，測試設備可以用于正常工作。缺點是不能在受控條件下進行測試，外部影響因素復雜，無法控制，測試條件的重現性比實驗室重現性差。現場測試分為三種情況:一是在線測試，測試設備不停止運行;一是停機測試，由測試設備停止;第三個是離線測試，該測試將從運行的站點中取出，并在專用測試設備上進行測試。從測試技術的角度來看，后兩種測試更容易進行各種測試;對于復雜的系統，通常故障和問題需要在設備運行時被發現和定位，并且必須進行在線測試。進行現場測試的方法取決于故障的情況，以及是否允許實際應用程序立即停止。現場試驗和實驗室測試是測試設備的最大區別之一是很難安裝和連接:電路板封閉測試信號很難介紹,即使設備外殼測試插座,測試信號線路也需要很長一段,傳統的在線仿真器不能用于現場試驗。另一方面，現場往往沒有實驗室里的各種測試儀器和設備，因此，必須有更好的方法和手段來完成測試。

3 可靠性測試方法的選擇

如何選擇可靠性測試方法，可以從試驗場地、試驗環境、試驗產品、試驗測試程序等幾個方面來推斷。

（1）試驗場地的選擇。場地的選擇要遵循一定的原則,即評估可靠性水平不低于某一指標應選擇最嚴重的測試網站,如果它是為了確定正常使用條件下的可靠性水平,應該選擇工作環境是最典型的測試網站,如果為了提供可靠數據可比性,應該選擇有相同或相似的測試條件。

（2）試驗環境的選擇。由于電子控制產品的操作條件存在較大的差異，選擇了非苛刻的場地，設備在正常壓力下工作，以保證測試的客觀性。

（3）試驗產品的選擇。這方面的特點應該是典型的。產品種類繁多，如紙機電子控制設備、紡織機械電子控制設備、礦井提升機機械控制設備等。從本質上講，產品屬性具有較大的尺寸和中小型設備。從操作的操作，連續操作設備和間歇操作設備。

（4）試驗的測試程序。應該有一個統一的測試程序，并由現場測試人員嚴格執行。例如，時間間隔的確定、數據收集、各種性能指標的記錄、安全情況的記錄以及排除保證。應該有嚴格的規則，以確保測試的準確性和可信性。

（5）試驗的組織工作。這是測試工作的關鍵部分。為了有一個高效和嚴謹的組織，它負責管理和組織分散的測試站點。收集和組織測試數據。為了選擇測試人員和測試工作的協調，在最終測試結果確定工作時對測試報告的分析，也由組織對現場工程師、可靠性設計工程師、制造工程師一起進行。我們的工作以工程為主導，由科研管理、行業管理、測試人員共同組建管理機構、綜合管理的現場測試，將得到更好的結果。

4 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，對收集到的數據進行系統分析，可得出故障工作時間，并做評估和制定考核指標的依據。

4.1 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，為制定合理的可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。

4.2 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，以使統計數字更為可靠。

4.3 可靠性數據統計分析

依據收集到的可靠性數據，按照電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。

5 結束語

提高電氣傳動及自動控制設備的可靠性一直是十分重要的問題。要結合我國電控及自動化設備的可靠性現狀，找出影響電氣自動化設備可靠性的關鍵因素。提出對電氣控制及自動化設備可靠性的測定和試驗方法，以達到進一步提高電氣控制及自動化設備可靠性的目的。

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