游樂設(shè)施電氣自動化控制設(shè)備可靠性測試的研究

田原

【摘要】電氣自動化控制設(shè)備的可靠性在產(chǎn)品質(zhì)量之中占據(jù)著十分重要的地位，只有不斷提升相關(guān)技術(shù)提高電氣自動化控制設(shè)備的可靠性才可以減少在實際操作之中諸多故障的發(fā)生，才能更好地保證產(chǎn)品安全、人身安全以及經(jīng)濟(jì)效益。本文針對游樂設(shè)施電氣自動化控制設(shè)備的可靠性測試進(jìn)行了研究。

【關(guān)鍵詞】游樂設(shè)施 電氣自動化 設(shè)備 可靠性

2001年1月3日國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局局務(wù)會議審議通過并發(fā)布《游樂園管理規(guī)定》，游藝機(jī)和游樂設(shè)施應(yīng)當(dāng)符合《游藝機(jī)和游樂設(shè)施安全標(biāo)準(zhǔn)》和質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督行政部門有關(guān)特種設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督與安全監(jiān)察規(guī)定。因此，在各個行業(yè)電氣自動化程度不斷深入發(fā)展的今天，如何保證電氣自動化控制設(shè)備的可靠性是目前需要迫切解決的問題。

1電氣自動化控制設(shè)備可靠性的現(xiàn)狀

據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國在用游樂設(shè)施已達(dá)２萬多臺（套），大中型游樂園200余家，每年約有4億人次以上參加游樂活動。游樂設(shè)施運行中一旦出現(xiàn)故障，輕者會造成游客懸?？罩校卣邥苯油{其生命安全。目前國內(nèi)的游樂設(shè)施檢驗方法還不盡完善，受到設(shè)備規(guī)模、可拆卸性、檢驗時間等諸多限制。

1.1工作環(huán)境多樣，操作維護(hù)不當(dāng)

游樂設(shè)施工作環(huán)境是非常惡劣的。電氣自動化控制設(shè)備需要面對多種多樣的工作環(huán)境，以應(yīng)對環(huán)境因素對電氣自動化控制設(shè)備的不利影響。這些不利的環(huán)境因素主要包括氣候因素、機(jī)械作用力因素與電磁干擾因素。

（1）氣候因素，主要包括濕度、氣壓、溫度、大氣污染、煙霧等，這些不利的環(huán)境因素會嚴(yán)重影響（干擾）電氣自動化控制設(shè)備的性能、損壞設(shè)備結(jié)構(gòu)、運行運動靈活性以及溫升過高等，甚至導(dǎo)致設(shè)備完全毀壞，不能正常工作；

（2）機(jī)械作用力因素，主要是指電氣自動化控制設(shè)備在不同運載工具中可能會受到的各種機(jī)械作用力，例如，沖擊、震蕩以及離心加速力等，這些機(jī)械作用會嚴(yán)重影響和損壞電氣自動化控制設(shè)備的元器件，或者改變其參數(shù)，或者致使其嚴(yán)重變形和斷裂，或者導(dǎo)致設(shè)備金屬件出現(xiàn)疲勞破壞；

（3）電磁干擾因素，該因素是非可見因素，但是對電氣自動化控制設(shè)備的不利影響不能小視，一般而言，電氣自動化控制設(shè)備的工作充斥著各種電磁波，這些電磁波會增大設(shè)備的輸出噪聲，導(dǎo)致其工作失穩(wěn)，甚至影響設(shè)備安全。除此之外，人員因素的影響也非常重要。

1.2設(shè)備元器件質(zhì)量不合格

游樂設(shè)施電氣系統(tǒng)的設(shè)計功能必須滿足該游樂設(shè)施的運行控制和安全保護(hù)的需要，并滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件下正常使用的要求，因此對電氣自動化控制設(shè)備要求比較高?，F(xiàn)在電氣自動化控制設(shè)備元器件的生產(chǎn)廠家繁多，并且良莠不齊。

2提高電氣自動化控制設(shè)備可靠性的重要意義

游樂設(shè)施能給人們帶來刺激和歡樂，但同時也存在一定危險性，如果不嚴(yán)格管理，可能給人們帶來無法彌補的傷害。為保護(hù)人民群眾生命安全，依據(jù)《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》（國務(wù)院令第373號），國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局（以下簡稱國家質(zhì)檢總局）及各級質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局對大中型游樂設(shè)施實行安全監(jiān)察，定期檢驗。

2.1可靠性是衡量設(shè)備質(zhì)量的重要指標(biāo)之一

產(chǎn)品質(zhì)量就是使產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)其價值、滿足明示要求的特征和特質(zhì)。概括其特性，主要包括：性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。由此可見，可靠性在產(chǎn)品質(zhì)量中占有主導(dǎo)地位。只有可靠性高，發(fā)生故障的次數(shù)才會少，那么維修費用就少，相應(yīng)的安全性也隨之提高。因此，產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的核心，是生產(chǎn)廠家追求的目標(biāo)。

2.2可靠性能夠增強設(shè)備的市場競爭力

隨著國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，用戶不僅要求產(chǎn)品性能好，更重要的是要求產(chǎn)品的可靠性水平高。只有那些具有高可靠性指標(biāo)的產(chǎn)品，才能在日益激烈的競爭中得以取勝。隨著電氣自動化控制設(shè)備自動化程度、復(fù)雜度越來越高，可靠性技術(shù)已成為企業(yè)在競爭中獲取市場份額的有力工具。

3電氣自動化控制設(shè)備可靠性測試方法

3.1可靠性測試的主要方法

根據(jù)國家電控配電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心提出的測試方法，目前常用的可靠性測試方法主要有試驗室測試方法、保證試驗方法、現(xiàn)場測試方法這三種。

（1）試驗室測試方法，是利用一種可現(xiàn)試驗?zāi)康??？氐?、?guī)定的工作環(huán)境和條件來真實地、全方位地進(jìn)行現(xiàn)場模擬測驗，它適用于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。此方法的優(yōu)點試驗條件容易控制、試驗結(jié)果可以再現(xiàn)、實驗數(shù)據(jù)質(zhì)量高，缺點試驗花費很大，試驗條件限制性高，試品很多。

（2）保證試驗方法，是在產(chǎn)品出廠前，在規(guī)定條件下對產(chǎn)品進(jìn)行無故障的工作試驗，它適用于小規(guī)模生產(chǎn)、可靠性要求較高及設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜的設(shè)備。此方法的優(yōu)點能測試出機(jī)器是隨機(jī)的、多種多樣的故障，缺點試驗跨度時間長，且電路復(fù)雜。

（3）現(xiàn)場測試方法，是將設(shè)備置于真實的現(xiàn)場來進(jìn)行可靠性測試，一般有脫機(jī)測試、在線測試和停機(jī)測試，它適用于穩(wěn)定成熟的工藝條件、原件正規(guī)且高質(zhì)量的生產(chǎn)產(chǎn)品。此方法的優(yōu)點所需試品較少，試驗成本低，數(shù)據(jù)真實度較高，缺點測試環(huán)境不可控制，受外界影響較大，試驗再現(xiàn)困難。

3.2游樂設(shè)施可靠性測試方法的選擇

如何選擇可靠性測試方法，可以從試驗環(huán)境、場地、產(chǎn)品、測試程序、組織工作等幾個方面進(jìn)行考慮推斷?，F(xiàn)在我司運行的大中型游樂設(shè)施中基本都是進(jìn)口設(shè)施，因此在可靠性測試方面我司更偏重于試驗產(chǎn)品的選擇，及對定制游樂設(shè)施的要求，及首臺游樂設(shè)施的型式試驗。

3.2.1試驗產(chǎn)品的選擇

試驗產(chǎn)品要具有典型性。從性質(zhì)上講，產(chǎn)品屬性有中小型設(shè)備和大型設(shè)備。從工作運行情況看，既有連續(xù)運行設(shè)備又有間斷運行設(shè)備。從工作運行情況上講，可分為連續(xù)運行設(shè)備和間斷運行設(shè)備。

3.2.2對定制設(shè)施的要求

例如：首先要求游樂設(shè)施必須配置具有電氣安全保護(hù)功能（如過流、過壓、欠壓、缺相、短路。漏電、超速、低速、聯(lián)鎖等）的裝置，其裝置中的保護(hù)元件應(yīng)與保護(hù)特性相匹配，并在明顯位置設(shè)置緊急控制按鈕和必要的聲光報警裝置。

其次是規(guī)定電氣系統(tǒng)中配備的智能化控制設(shè)備、電力驅(qū)動裝置、電子元器件等技術(shù)性能（如容量、電壓等級，速度、溫度、防護(hù)等級，頻率、抗干擾性能等）和電線電纜的規(guī)格必須符合該游樂設(shè)施的正常安全使用要求；國家明令禁止的或淘汰的產(chǎn)品不得選用。

3.2.3首臺游樂設(shè)施的型式試驗

中國特種設(shè)備檢測研究院對新引進(jìn)的游樂設(shè)施進(jìn)行型式試驗，為了保證測試的準(zhǔn)確性和可信性，在實際試驗中試驗人員要嚴(yán)格按程序進(jìn)行試驗。具體來說，主要有：記錄各種性能指標(biāo)、排除保障、數(shù)據(jù)采集、記錄保障情況、時間間隔的確定、試驗起始結(jié)束時間等，特檢院這個實驗是對游樂設(shè)施整體檢驗，需要設(shè)備無故障運行80個小時，以及滿載、偏載、空載等測試，這整個過程中對電氣設(shè)備的各個性能都得以測試。

3.2.4試驗的組織工作

每一項工作都需要有一個高效嚴(yán)密的組織工作機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)應(yīng)該由試驗人員、行業(yè)管理人員、科研管理人員共同組織，他們負(fù)責(zé)對各分散試驗場地的管理和組織工作，對試驗人員的選定、試驗工作的協(xié)調(diào)、對試驗數(shù)據(jù)的進(jìn)行收集、對試驗報告的分析，最終對試驗結(jié)果的進(jìn)行判定，與此同時還要把制造工程師、可靠性設(shè)計工程師以及現(xiàn)場工程師他們聯(lián)系在一起。只有對現(xiàn)場的測試進(jìn)行全面管理，這樣才能得到好的結(jié)果。

3.3游樂設(shè)施現(xiàn)場可靠性測試方法

進(jìn)行現(xiàn)場可靠性主要步驟：明確現(xiàn)場可靠性測試目的、確定現(xiàn)場可靠性試驗的條件、最后對可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

3.3.1現(xiàn)場可靠性測試目的

現(xiàn)場可靠性測試目的主要有：①為制定合理的可靠性考核指標(biāo)提供依據(jù)，通過收集現(xiàn)場可靠性數(shù)據(jù)，進(jìn)行可靠性評估；②得到可靠性數(shù)據(jù)指標(biāo)，通過對收集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計分析；③為今后元器件的使用提出可靠性指標(biāo)，通過收集設(shè)備上元器件的可靠性數(shù)據(jù)；④確定出廠時設(shè)備進(jìn)行的烤機(jī)時間，通過對設(shè)備的壽命特性進(jìn)行考查；⑤為維修提供評估依據(jù)，通過對現(xiàn)場的設(shè)備維修性數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。

3.3.2現(xiàn)場可靠性試驗的條件

前提條件主要有：要求設(shè)備的工作條件符合產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；要求產(chǎn)品有品質(zhì)保證；要求有成熟工藝條件；要求有正規(guī)的元器件；要求有完善的設(shè)備生產(chǎn)管理制度。為了使統(tǒng)計數(shù)字可靠，用戶使用的電控及自動化設(shè)備的數(shù)量最好多一些。

3.3.3可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

按照電控設(shè)備可靠性指標(biāo)體系的要求，對可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，最后不僅得到可靠性特征，還可以從中尋找一些規(guī)律。通過對以收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計計算，結(jié)構(gòu)表明，典型的或代表性的國產(chǎn)電控及自動化設(shè)備的平均無故障工作時間。

4結(jié)語

綜上所述，保證電氣設(shè)備的可靠性是一個復(fù)雜的涉及廣泛知識領(lǐng)域的系統(tǒng)工程。游樂設(shè)施安全運營關(guān)鍵是經(jīng)營者規(guī)范管理，和游樂園（場）定期檢查督促。真正做到有章可循、違章必究，才能降低游樂設(shè)施的風(fēng)險性。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳鋼，宋繼紅，陶雪榮，21世紀(jì)特種設(shè)備安全科技發(fā)展戰(zhàn)略[Ｍ].北京：國防工業(yè)出版社，2007.01.

[2]張宏喜，如何對電氣自動化控制設(shè)備進(jìn)行可靠性測試[J].價值工程，2011，（06）：7.