電氣自動化控制設(shè)備可靠性測試的方法

李源(濟(jì)南澳海炭素有限公司，山東 濟(jì)南 250403)

0 引言

電氣自動化控制設(shè)備主要應(yīng)用在電氣工程領(lǐng)域，其突出特點是減少了勞動力的使用，在使用較少人員或者不使用人員的情況下，能夠按照控制設(shè)備設(shè)定的計劃和程序，讓設(shè)備自動的完成對目標(biāo)產(chǎn)品的一系列生產(chǎn)性操作、生產(chǎn)過程的監(jiān)控以及對生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的控制。電氣自動化控制設(shè)備在運行過程中所出現(xiàn)的故障，大致分為隨機(jī)性故障和系統(tǒng)性故障：隨機(jī)性的故障，需要通過改良、改善設(shè)備，進(jìn)一步降低故障發(fā)生的概率；而系統(tǒng)性的故障，多數(shù)由于人員操作的不規(guī)范以及維護(hù)工作的不到位而造成的。在嚴(yán)格按照操作規(guī)范的情況下進(jìn)行設(shè)備使用時，設(shè)備的維護(hù)工作就變成了重中之重。在維護(hù)電氣自動化設(shè)備時，要著重注意元器件的選擇以及使用，還要關(guān)注于在設(shè)備運行過程中的條件改變情況，盡可能地保持應(yīng)用環(huán)境的穩(wěn)定。要想實際提高其設(shè)備的可靠性，首先要保證設(shè)計的可靠性。同時在設(shè)備的生產(chǎn)過程中，要選用合適的、優(yōu)質(zhì)的零部件，盡可能完善電氣自動化控制設(shè)備的可靠性。設(shè)備的可靠性測試則是設(shè)備出廠、運行使用、檢測維修等階段的主要任務(wù)，以測試的結(jié)果來判斷電氣自動化設(shè)備能否正常運行，并對電氣自動化設(shè)備的產(chǎn)品設(shè)計提供第一手的檢測數(shù)據(jù)，是產(chǎn)品進(jìn)行改善與改良的重要依據(jù)[1]。

1 電氣自動化控制設(shè)備可靠性測試

1.1 電氣自動化控制設(shè)備可靠性測試的意義

電氣自動化專業(yè)已經(jīng)有了較長的發(fā)展歷史，已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要貢獻(xiàn)力量。而電氣自動化控制設(shè)備要求要在一定的時間、范圍以及特定的環(huán)境條件下，控制設(shè)備可以按照預(yù)訂的程序成功的執(zhí)行任務(wù)，最終以生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量來判斷是否能優(yōu)秀地完成任務(wù)，產(chǎn)品效果越好、質(zhì)量越高，該設(shè)備的可靠性也就越強(qiáng)。自動化控制設(shè)備的可靠性，主要目的是為了提高生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。因為優(yōu)秀品質(zhì)的產(chǎn)品將為企業(yè)獲得用戶的信賴，提高企業(yè)競爭力，發(fā)揮優(yōu)勢，為帶來企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。一個良性的競爭模式將會有效地推動電氣自動化控制設(shè)備行業(yè)的快速發(fā)展。目前來看，該行業(yè)的各類設(shè)備都具備有長遠(yuǎn)的發(fā)展空間。提高設(shè)備的可靠性，對我國的科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展、社會的進(jìn)步有著十分重要的意義。

1.2 電氣自動化控制設(shè)備可靠性測試的現(xiàn)狀

伴隨著電氣自動化的高速發(fā)展，現(xiàn)階段存在著許多問題，主要是使用環(huán)境不確定以及設(shè)備的后續(xù)維護(hù)問題，成為了阻礙電氣自動化發(fā)展的主要因素。

在設(shè)備的使用時，通常受使用環(huán)境的影響，主要包括場地的溫度、氣壓、降水、空氣濕度等。例如在溫度過低、過高的情況下，對設(shè)備的正常運作帶來了直接影響，可能會導(dǎo)致設(shè)備零件的作用失效，甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)的損壞，縮短設(shè)備使用壽命。再者，設(shè)備使用過程中，意外受到撞擊以及振動等物理作用，會導(dǎo)致電氣自動化控制設(shè)備自身器件的損壞或電通路的破壞。最后，由于電氣自動化控制是屬于電氣工程，而在工作的環(huán)境中，充滿了不可見的電磁波。此類因素將會干擾設(shè)備的正常作業(yè)，降低了設(shè)備的穩(wěn)定性以及工作的安全性，導(dǎo)致實際的可靠性降低[2]。

除了其自身的工作環(huán)境外，其自身內(nèi)部零件的質(zhì)量也是影響設(shè)備可靠性的重要原因。在控制設(shè)備生產(chǎn)的元器件選擇時，不同的元器件質(zhì)量所產(chǎn)生的生產(chǎn)成本不同，部分企業(yè)為了節(jié)約生產(chǎn)成本而不惜降低產(chǎn)品元器件質(zhì)量。不僅使得電氣自動化設(shè)備的可靠性降低，也大大降低了設(shè)備的使用年限，長此以往惡性循環(huán)，甚至?xí)绊懳覈姎庾詣踊袠I(yè)的良好發(fā)展。因此，我國現(xiàn)階段在提高科技力量的同時，還應(yīng)加強(qiáng)市場的監(jiān)管力度，保證電氣自動化控制設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈的良好環(huán)境。由此進(jìn)行的可靠性測試是判斷產(chǎn)品品質(zhì)合格與否的關(guān)鍵，找到更加適用于市場實際情況的可靠性測試方法，是當(dāng)前生產(chǎn)企業(yè)及監(jiān)管部門急需解決的問題。

2 電氣自動化控制設(shè)備可靠性測試的方法

電氣自動化控制設(shè)備可靠性測試的方法，主要為：實驗室測試法、現(xiàn)場測試法、保證實驗法。

2.1 實驗室測試法

這種實驗方法是運用數(shù)理統(tǒng)計等方法，結(jié)合特定的實驗室處理，對即將投入使用的設(shè)備進(jìn)行使用環(huán)境的模擬，并形成一系列的設(shè)備可靠性測試報告。此種方法對實驗室的要求較高，需要模擬真實的工作環(huán)境。這些實驗室設(shè)備往往造價昂貴，在測試過程中需要實驗的目標(biāo)數(shù)量較多，適用在其用于生產(chǎn)大量產(chǎn)品的廠家。由于實驗室是對工作環(huán)境的模擬，有較強(qiáng)的限制性，該模擬并不能完全代表實際工作環(huán)境的變化，這是實驗室測試方法的最突出缺點。實驗室對實際工作環(huán)境模擬的真實度是提高實驗所得結(jié)論正確性的重要因素，可以進(jìn)行平行實驗，來提高測試數(shù)據(jù)差異的穩(wěn)定性、可靠性測試的可信度。實驗室測試法所得測試數(shù)據(jù)較為簡單易懂，雖然成本較高但總體而言測試的質(zhì)量也較為優(yōu)質(zhì)[3]。

2.2 現(xiàn)場測試法

現(xiàn)場測試法是現(xiàn)階段應(yīng)用最廣泛的測試方法，實驗簡單、操作性強(qiáng)、實驗成本低以及測試真實性高是最突出的優(yōu)點。現(xiàn)場測試是指直接在電氣自動化控制設(shè)備工作環(huán)境中進(jìn)行檢測。這種方法不僅能檢測實際的可靠性，也可以用于記錄使用過程中設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)等方面所采取的一系列技術(shù)措施，同樣是運用數(shù)理統(tǒng)計的方法進(jìn)行實驗結(jié)果的論證。在實際測試過程中，可以通過停機(jī)測試、脫機(jī)測試、在線檢測三種檢測方法進(jìn)行現(xiàn)場測試：停機(jī)測試和脫機(jī)測試較為簡單，是將設(shè)備停止運行后檢測或取出目標(biāo)檢測零部件進(jìn)行單獨檢測，但是對于電氣自動化控制設(shè)備的運行系統(tǒng)來看，這兩種測試方法無法檢測出設(shè)備自身存在的故障；對比前兩種檢測方法，在線檢測對自動化控制設(shè)備的故障排查有著較好效果，通過對正常運行的設(shè)備進(jìn)行在線檢測，也會使檢測數(shù)據(jù)更加真實可靠。雖然現(xiàn)場測試有著很強(qiáng)的真實性，但是在實際檢測過程中，檢測設(shè)備的使用有一定難度。為保證現(xiàn)場測試所得結(jié)果的準(zhǔn)確性，測試設(shè)備相關(guān)的設(shè)計、作業(yè)過程自然會不斷地提高復(fù)雜度。與此同時，電氣自動化控制設(shè)備與現(xiàn)場測試設(shè)備的匹配及適用，需要有一定的技術(shù)磨合，現(xiàn)場測試所使用的儀器設(shè)備，相較于實驗室測試的設(shè)備，水平不盡相同，這就對現(xiàn)場測試的工作人員有著較高的要求。要想獲得高質(zhì)量的測試報告就需要不斷改進(jìn)現(xiàn)場測試的方式方法，提高測試人員運用測試設(shè)備的手段。

2.3 保證實驗法

保證實驗法是在電氣自動化控制設(shè)備出廠之前進(jìn)行的運行無障礙實驗。這種方法是對其設(shè)備在投入使用前的最終有效性地檢測，是對運行可靠性的直接保障，可以有效降低設(shè)備出廠后在短時內(nèi)的維修率。由于多數(shù)情況下，電氣自動化控制設(shè)備較多的元器件運用的材料不一，供應(yīng)不同甚至規(guī)格也存有差異，這就需要對控制設(shè)備的最終檢測進(jìn)行嚴(yán)格控制。使用過多的電氣元器件，也會使得電氣自動化控制設(shè)備在運行過程中發(fā)生不確定的問題。由于數(shù)量因素使得零部件發(fā)生故障的可能性較大，且有一定的隨機(jī)性。通過保證實驗法所得的檢測結(jié)果，可以進(jìn)一步分析控制設(shè)備故障的部位、時間等概率分布情況。這種檢測方法不僅可以控制實際運行的可靠性，而且還可以在投入使用前通過測試結(jié)果對控制設(shè)備行系統(tǒng)、零部件、自身結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以進(jìn)一步嚴(yán)格控制設(shè)備的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)。對于此類檢測方法，通常適用于出廠的控制設(shè)備較少、對設(shè)備要求較高以及擁有較大的企業(yè)生產(chǎn)線的情況[4]。

3 電氣自動化控制設(shè)備可靠性測試時需確定的客觀因素

在實際的可靠性測試中，除了控制設(shè)備自身的因素外，實驗測試的實際環(huán)境，實驗測試的操作過程以及測試控制設(shè)備的實驗樣品選定等客觀因素，也是決定可靠性測試結(jié)果的重要因素。實際環(huán)境不同，檢測方法也要相對應(yīng)的不同，要遵守相適相合的原則、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的態(tài)度進(jìn)行檢測[5]。首先，對實驗場所的確定，要從實際檢測的目的來進(jìn)行選擇。除了要適應(yīng)控制設(shè)備的工作環(huán)境，還要選擇有一定代表性的設(shè)備進(jìn)行檢測，這樣得出的結(jié)論更具有真實性以及客觀性。其次，對于檢測的控制設(shè)備來說，在進(jìn)行針對性檢測時，應(yīng)選擇特定類型的控制設(shè)備對應(yīng)于適合的檢測方法，這往往需要與企業(yè)實際情況以及檢測條件的結(jié)合。最后，在測試實驗的實際操作過程中，要著重注意規(guī)范性、嚴(yán)謹(jǐn)性，要時刻記錄檢測過程中的條件變化。這就要求測試工作人員有一定的技術(shù)水平以及相關(guān)專業(yè)的理論知識，在對控制設(shè)備的測試過程中，人為因素是最為重要的變化因素[6]。

通過以上分析可知：在現(xiàn)階段，我國電氣自動化控制設(shè)備可靠性測試還是以現(xiàn)場測試法方法為主；展觀未來，保證實驗法將會進(jìn)一步提高檢驗測試的標(biāo)準(zhǔn)，其應(yīng)用必將會越來越廣泛；實驗室測試法這種檢測結(jié)果質(zhì)量高、檢測過程較為細(xì)致性的測試方法將是大勢所趨[7]。在了解電氣自動化控制設(shè)備可靠性測試的意義以及當(dāng)今現(xiàn)狀后，為促進(jìn)本行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，這就要求測試工作的專業(yè)化、系統(tǒng)化、有效化，這不僅要求選擇可靠性測試的方法合乎實際性，也要求行業(yè)中各企業(yè)嚴(yán)于律己；在政府部門的大力監(jiān)管下，提高電氣自動化控制設(shè)備在實際的運行運作過程中的自身可靠性，努力在初級階段的設(shè)計源頭進(jìn)行對電氣自動化控制設(shè)備可靠性的改善；這就要求使用過程中規(guī)范操作、在日常設(shè)備的維護(hù)中定時檢驗、監(jiān)測，多方面高效地提高自動化控制設(shè)備可靠性。

4 結(jié)語

總之，對設(shè)備的檢查、測試的相關(guān)手段在運用過程中，結(jié)合實際是重中之重。高質(zhì)量的實驗室測試方法在未來將會有著更強(qiáng)的適用性。