電氣傳動及自動化控制設(shè)備可靠性測試方法的探討

周業(yè)元

（中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶 400013）

隨著自動化水平的不斷提高，怎樣提高電氣傳動及自動化控制設(shè)備可靠性一直以來都是生產(chǎn)廠以及廣大用戶們關(guān)心的焦點問題。在此基礎(chǔ)上，國家的電控及配電設(shè)備的質(zhì)量監(jiān)督中心按照我國現(xiàn)階段的基本國情以及實際情況，針對其可靠性問題，提出了相關(guān)測定與試驗的具體實施方法以及方案。進而，在電氣自動化的可靠性問題上取得了巨大的突破，對于發(fā)現(xiàn)影響電氣傳動及自動化控制設(shè)備可靠性的一系列有關(guān)因素，具有十分重要的作用，與此同時，對于改進與完善設(shè)備的設(shè)計工藝有著積極的指導(dǎo)意義。

1 可靠性概念

通常在國際上一般將可靠性定義為：在規(guī)定相關(guān)環(huán)境與時間的情況下，可以按時達到規(guī)定的有關(guān)功能的一種能力。這個定義不僅是針對某一臺具體設(shè)備或者某一個具體系統(tǒng)，還能夠適用在某一個具體單元。由于產(chǎn)生故障會帶有一定隨機性，因此，往往用“概率”來表示其有關(guān)的特性。

2 可靠性測試方法

2.1 實驗室測試

實驗室測試就是指在實驗室內(nèi)開展的測試，這樣的測試方法是根據(jù)有關(guān)規(guī)定，利用某些易于控制的條件或者環(huán)境，模擬設(shè)備能夠正常運行的過程中所需要的相關(guān)條件，使設(shè)備就好像真的在使用現(xiàn)場的應(yīng)力情況一樣開展的試驗，而后記錄并統(tǒng)計累計失效數(shù)和所用時間等一系列的數(shù)據(jù)，進一步得到設(shè)備具體的可靠性指標(biāo)。

2.2 保證試驗

保證試驗是指設(shè)備在出廠前一定要進行的無故障性的測試，通常被稱之為“烤機”。這樣的測試方法是對于設(shè)備的可靠性開展的確保試驗，需要很長的時間，對于生產(chǎn)量比較大的設(shè)備來說，只能采取對其樣品開展相關(guān)試驗的方法進行檢測。與此同時，這種方法比較適合應(yīng)用在電路相對比較復(fù)雜、生產(chǎn)數(shù)量比較大以及可靠性要求比較高的設(shè)備測試實驗中。

2.3 現(xiàn)場測試

現(xiàn)場測試是指使用現(xiàn)場條件與環(huán)境對自動化設(shè)備開展的可靠性測試，通過記錄、分析以及統(tǒng)計各種試驗數(shù)據(jù)，得到設(shè)備可以正常運行的基本可靠性指標(biāo)?，F(xiàn)場測試一般包含三種情況，一是在線測試，在測試過程中，設(shè)備可以正常運行使用；一是停機測試，在測試過程中，設(shè)備一定要停止使用；另外就是脫機測試，是指將需要測試的設(shè)備或部件從整個系統(tǒng)的運行過程中除去，放置于專用的測試設(shè)備上開展測試活動。雖然這種方法的工作環(huán)境相對來說比較真實一些，并且測試設(shè)備數(shù)量相對較少，獲取的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確的反映設(shè)備的可靠性能，但是在測試過程中外界各種因素的干擾是控制不了的，重復(fù)實驗的條件也相對比較差。這三種不同測試方法在應(yīng)用中各有特點，這就需要在對自動化設(shè)備開展可靠性測試時，一定要嚴格按照實際的條件情況選擇適當(dāng)?shù)臏y試方法，并且對測試有關(guān)問題實施嚴格規(guī)范。

3 可靠性測試方法的選擇

3.1 測試的環(huán)境

測試的相關(guān)環(huán)境選擇對測試的結(jié)果有著十分重要的影響。電氣傳導(dǎo)產(chǎn)品無論是在工藝方面、規(guī)格方面還是質(zhì)量方面，都存在著很大的差異。所以一定要根據(jù)測試產(chǎn)品的具體情況進行選擇測試的環(huán)境，以確保測試的客觀性。比如設(shè)備工作的環(huán)境溫度、濕度、氣候和海拔高度等。

3.2 測試的場地

測試場地的選擇是有規(guī)律可循的。假如對于產(chǎn)品可靠性的水平要求比較高并且比較嚴格或產(chǎn)品實際的應(yīng)用環(huán)境相對比較惡劣的時候，一定要選擇要求最為嚴格的測試場地。假如是測試一般情況下設(shè)備能夠正常使用的可靠性水平，就可以選擇環(huán)境比較典型的測試場地。假如需要測試的是可以提供可靠的對比性資料的設(shè)備，就可以選擇與其實際的工作環(huán)境相類似的測試場地。

3.3 測試的產(chǎn)品

電氣傳導(dǎo)產(chǎn)品的種類各式各樣、性質(zhì)齊全。所以在開展測試的時候必須先對產(chǎn)品的有關(guān)信息進行充分的了解，選擇一些具有典型性以及代表性的產(chǎn)品進行測試，只有這樣才可以確保測試的結(jié)果，達到測試的目的。以我們的工作實際為例，選擇了大型高爐電控系統(tǒng)設(shè)備、板坯連鑄電控系統(tǒng)設(shè)備、熱軋和冷軋電控系統(tǒng)設(shè)備、礦山機械電控系統(tǒng)設(shè)備等。產(chǎn)品屬性從性質(zhì)上既有大型設(shè)備、又有中型和小型設(shè)備；設(shè)備運行包括了連續(xù)和間斷工作制；控制系統(tǒng)也從簡單系統(tǒng)到復(fù)雜系統(tǒng)。

3.4 測試的程序

一個科學(xué)合理的測試程序是不可缺少的，并且在實際的測試過程中，測試人員一定要嚴格根據(jù)程序開展試驗。一個測試程序包括以下因素：測試起始與結(jié)束的時間、采集相關(guān)數(shù)據(jù)、確定時間間隔、排除設(shè)備故障、記錄各項性能指標(biāo)與保障情況等等，與此同時這些要素均要按照嚴格的規(guī)范進行，以確保測試的準(zhǔn)確性以及可信性。

3.5 測試的組織工作

測試的組織工作是測試工作過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)。所以，一定要組建一個高效、科學(xué)的機構(gòu)，負責(zé)各個分散測試場地的相關(guān)管理以及組織工作，同時還要對測試數(shù)據(jù)進行收集與有關(guān)的整理工作。

4 現(xiàn)場測試

4.1 測試的目的

（1）收集現(xiàn)場出現(xiàn)的可靠性的數(shù)據(jù)，同時開展可靠性的評估，為制定可靠性的考核指標(biāo)提供基礎(chǔ)。（2）收集現(xiàn)場可靠性的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計之后獲取可靠性的數(shù)據(jù)指標(biāo)（MTBF）。（3）收集設(shè)備上可靠性的數(shù)據(jù)，為以后使用提供可靠性的指標(biāo)。（4）對設(shè)備的使用壽命進行測試，進而確定設(shè)備出廠的時候進行的“烤機”時間。（5）收集現(xiàn)場設(shè)備的維修數(shù)據(jù)，開展維修評估。

4.2 測試的條件

這種測試方法對設(shè)備生產(chǎn)廠的管理制度要求比較高，工藝條件也要相對穩(wěn)定以及成熟，元器件的進貨渠道正規(guī)，生產(chǎn)的產(chǎn)品有質(zhì)量保證。對測試設(shè)備使用廠，其設(shè)備工作條件一定要符合相關(guān)的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最好使用的自動化設(shè)備比較多，以保證統(tǒng)計數(shù)字的可靠性。

4.3 測試設(shè)備的選擇

對測試產(chǎn)品的交貨期我們通常采取在3年以內(nèi)，可以正常運行使用半年的自動化設(shè)備，這樣選擇考慮的是產(chǎn)品在這段期間是工作于浴盆曲線中部，通常稱之為“偶然失效期”，這時收集的數(shù)據(jù)，能夠代表產(chǎn)品正常工作的可靠性，為以后的可靠性設(shè)計、改進等方面提供了可信數(shù)據(jù)。

4.4 數(shù)據(jù)的收集

首先進行以摸清典型自動化設(shè)備無故障工作的平均時間（MTBF）的可靠性指標(biāo)為目的進行現(xiàn)場測試。工作的重點就在于確定其故障分類、故障方式以及故障的嚴重性分級等一系列工作。同時，我們還要收集設(shè)備其它相關(guān)的可靠性數(shù)據(jù)，為以后制定設(shè)備可靠性的指標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

4.5 可靠性分析

根據(jù)收集的現(xiàn)場原始可靠性數(shù)據(jù)，按照自動化設(shè)備的可靠性指標(biāo)規(guī)范要求，進行計算、統(tǒng)計相關(guān)的可靠性特點。根據(jù)收集數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明：典型自動化設(shè)備的無故障工作的平均時間（MTBF）大約是10000小時，通過測試也說現(xiàn)場測試方法對自動化設(shè)備的產(chǎn)品是極為適用的。

5 可靠性測試的重要性及未來的發(fā)展趨勢

可靠性測試的重要性主要體現(xiàn)以下三個方面：第一是隨著科技的不斷進步，電子設(shè)備的復(fù)雜程度也在加大，對其可靠性的要求也就越來越嚴格。第二是影響電子設(shè)備的因素太多，比如溫度、濕度、煙霧以及輻射等等，從而引起設(shè)備的失效性也就越容易，因此也要提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證設(shè)備的可靠性和安全性?？煽啃詼y試在電氣傳動及自動化控制設(shè)備中的應(yīng)用可以大大減少事故的發(fā)生，提高設(shè)備的安全系數(shù)，同時采用可靠性測試也可避免因人為不注意而產(chǎn)生的誤差，取得更好的控制效果，因此，可靠性測試在電氣傳動及自動化控制設(shè)備中的應(yīng)用前景會一片大好，人們對其可靠性測試的關(guān)注度也會逐漸提高?？煽啃詼y試將成為電氣傳動及自動化控制中的主要手段。

6 結(jié)語

因為自動化設(shè)備的產(chǎn)量比較復(fù)雜、品種比較多、系統(tǒng)集成度也越來越高，對其開展試驗室測試相對來說有一定的難度，因此采取現(xiàn)場測試的方法比較實際，但是現(xiàn)場測試也有許多的不足之處。比如消耗的時間比較長，準(zhǔn)確度相對較差，受到人為因素的影響較大等等，所以，可以適當(dāng)?shù)倪M行一些有關(guān)的實驗室測試，彌補現(xiàn)場測試中存在的不足之處?？傊F(xiàn)場測試的方法適合我國目前的基本國情，實驗室試驗的方法適合于未來的發(fā)展。

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