電控及自動(dòng)化設(shè)備的可靠性測(cè)試方法探討

趙洪恒

（濮陽(yáng)市污水處理廠，河南濮陽(yáng)457001）

電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性主要體現(xiàn)為在規(guī)定時(shí)間內(nèi)、規(guī)定環(huán)境下完成規(guī)定功能的能力。 如果完成規(guī)定功能的能力越高，則電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性就越高，反之則電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性就越低。 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備常常不僅需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，還需要經(jīng)受各種不利自然條件(高溫、低溫、高濕、暴曬等)的考驗(yàn)，可靠性便成為衡量電氣自動(dòng)化控制設(shè)備是否合格的重要指標(biāo)之一。隨著電氣自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用， 如何進(jìn)一步加強(qiáng)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性和安全性，為人們的生產(chǎn)生活提供技術(shù)支撐和安全保障，已成為受到廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。

1 可靠性測(cè)試的主要方法

要取得電控及自動(dòng)化設(shè)備的可靠性等征量定量地評(píng)價(jià)其水平首先要決定一個(gè)測(cè)試方法根據(jù)國(guó)家電控配電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心提出的測(cè)試方法當(dāng)前常用的可靠性測(cè)試方法主要有三種即試驗(yàn)室測(cè)試法、保證試驗(yàn)法、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法。

2 試驗(yàn)室測(cè)試法

在試驗(yàn)室內(nèi)用一種規(guī)定的可控的工作條件和環(huán)境條件模擬現(xiàn)場(chǎng)的使用條件使被測(cè)設(shè)備如同現(xiàn)場(chǎng)所遇到的環(huán)境應(yīng)力進(jìn)行試驗(yàn)將累計(jì)的時(shí)間和累計(jì)失效數(shù)等其它數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)得到可靠性指標(biāo)這是一種模擬可靠性試驗(yàn)這種試驗(yàn)方法試驗(yàn)條件易于控制所得數(shù)據(jù)質(zhì)量高所得試驗(yàn)結(jié)果可以再現(xiàn)可以分析但受試驗(yàn)條件的限制很難得到與真實(shí)情況相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)同時(shí)試驗(yàn)費(fèi)用昂貴由于這種試驗(yàn)一般都需要較多的試品所以還要考慮到被試產(chǎn)品的生產(chǎn)批量與成本因素因此這種試驗(yàn)方法比較適用于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。

3 保證試驗(yàn)法

該方法是在產(chǎn)品出廠前將產(chǎn)品在規(guī)定條件下進(jìn)行無(wú)故障的工作試驗(yàn)俗稱烤機(jī)我們研究的電控設(shè)備通常由大量的元器件組成它的故障模式是一種不以某幾種故障為主的隨機(jī)的多樣化的形式來(lái)顯現(xiàn)出來(lái)的因此它的故障服從指數(shù)分布也就是說(shuō)它的失效率具有隨著時(shí)間變化的特性。我們?cè)谠囼?yàn)室內(nèi)對(duì)出廠前的產(chǎn)品進(jìn)行烤機(jī)實(shí)際上就是對(duì)產(chǎn)品的早期失效進(jìn)行測(cè)試考核通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的改進(jìn)使失效率達(dá)到某一項(xiàng)規(guī)定指標(biāo)后再出廠。這項(xiàng)試驗(yàn)主要是一種可靠性保證試驗(yàn)而且所需的時(shí)間長(zhǎng)對(duì)大量生產(chǎn)的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)它只能用于設(shè)備的樣本對(duì)小量大系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)它可用于所有產(chǎn)品。這種試驗(yàn)方法對(duì)電路復(fù)雜町靠性要求較高臺(tái)數(shù)又少的電控及自動(dòng)化設(shè)備比較適用。

4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法

通過(guò)對(duì)設(shè)備在使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的可靠性測(cè)試記錄各種可靠性數(shù)據(jù)然后根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法得出設(shè)備可靠性指標(biāo)的一種方法。該方法的特點(diǎn)是試驗(yàn)需要的試驗(yàn)設(shè)備比較少工作環(huán)境真實(shí)其測(cè)試所得數(shù)據(jù)能真實(shí)反映產(chǎn)品在實(shí)際使用情況下的可靠性維護(hù)性等參數(shù)且需要的直接費(fèi)用少受試設(shè)備可以正常工作使用。不利之處是不能在受控的條件下進(jìn)行試驗(yàn)、外界影響因素繁雜不可控試驗(yàn)條件的再現(xiàn)性比試驗(yàn)室的再現(xiàn)性差。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分為三種情況： 一種， 是在線測(cè)試測(cè)試設(shè)備不停止運(yùn)行；一種，是停機(jī)測(cè)試被測(cè)試設(shè)備停止運(yùn)行；第三種，為脫機(jī)測(cè)試將被測(cè)部件從運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)取出放到專用的測(cè)試裝備上進(jìn)行測(cè)試。 從測(cè)試技術(shù)角度上說(shuō)后二者更容易進(jìn)行各種測(cè)試;對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)來(lái)說(shuō)往往故障和問(wèn)題需要在設(shè)備運(yùn)行時(shí)才能發(fā)現(xiàn)和定位必須進(jìn)行在線測(cè)試。 究竟采取哪種方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試取決于故障狀況和實(shí)際應(yīng)用是否允許立即停機(jī)。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和試驗(yàn)室測(cè)試的最大區(qū)別就是測(cè)試設(shè)備難以安裝和連接：線路板封閉在機(jī)箱中測(cè)試信號(hào)線很難引入即使設(shè)備外殼上留有測(cè)試插座測(cè)試信號(hào)線也需要很長(zhǎng)傳統(tǒng)的在線仿真器在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中無(wú)法使用。 另一方面，現(xiàn)場(chǎng)往往沒(méi)有實(shí)驗(yàn)室里的各種測(cè)試儀器和設(shè)備因此必須有更好的方法和手段來(lái)完成測(cè)試。

4.1 可靠性測(cè)試方法的選擇

如何選擇可靠性測(cè)試方法可以從試驗(yàn)場(chǎng)地、試驗(yàn)環(huán)境品、試驗(yàn)測(cè)試程序等幾個(gè)方面來(lái)推斷。

4.1.1 試驗(yàn)場(chǎng)地的選擇

對(duì)于場(chǎng)地的選擇還要遵循一定的原則即如果要考核可靠性水平不低于某一指標(biāo)時(shí)應(yīng)選擇最嚴(yán)酷的試驗(yàn)場(chǎng)地如果是為了測(cè)定正常使用條件下的可靠性水平則應(yīng)選擇：工作環(huán)境最為典型的試驗(yàn)場(chǎng)地如果為了提供可靠的可比性資料則應(yīng)選擇有著相同或近似的試驗(yàn)條件的場(chǎng)地。

4.1.2 試驗(yàn)環(huán)境的選擇

由于電控產(chǎn)品的工況差異很大選擇了非惡劣的場(chǎng)地設(shè)備工作在一般應(yīng)力下以保證測(cè)試的客觀性。

4.1.3 試驗(yàn)產(chǎn)品的選擇

這方面的特點(diǎn)要有典型性。 包含的品種也很多造紙機(jī)電控設(shè)備、紡織機(jī)電控設(shè)備、礦井提升機(jī)電控設(shè)備。 從性質(zhì)上講產(chǎn)品屬性有大型設(shè)備、中小型設(shè)備。 從工作運(yùn)行情況看既有連續(xù)運(yùn)行設(shè)備又有間斷運(yùn)行設(shè)備。

4.1.4 試驗(yàn)的測(cè)試程序

要有一個(gè)統(tǒng)一的試驗(yàn)程序并由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員嚴(yán)格執(zhí)行。如試驗(yàn)起始結(jié)束時(shí)間時(shí)間間隔的確定數(shù)據(jù)的采集各種性能指標(biāo)的記錄保障情況的汜錄保障的排除等都應(yīng)有嚴(yán)格規(guī)范這樣才能保證測(cè)試的準(zhǔn)確性、可信性。

4.1.5 試驗(yàn)的組織工作

這是試驗(yàn)工作中關(guān)鍵的一環(huán)要有一個(gè)高效、嚴(yán)密的組織機(jī)構(gòu)它肩負(fù)著對(duì)各分散試驗(yàn)場(chǎng)地的管理、組織工作。 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集、整理工作。 對(duì)試驗(yàn)人員的選定試驗(yàn)工作的協(xié)調(diào)試驗(yàn)報(bào)告的分析及至最后試驗(yàn)結(jié)果的判定工作還要通過(guò)這個(gè)組織把現(xiàn)場(chǎng)工程師、可靠性設(shè)計(jì)工程師、制造工程帥聯(lián)系在-起。 我們的工作開(kāi)展就是由行業(yè)歸口牽頭由科研管理人員、行業(yè)管理人員、試驗(yàn)人員共同組織了一個(gè)管理機(jī)構(gòu)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試進(jìn)行全面管理這樣會(huì)收到比較好的效果。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)可靠性測(cè)試目的

4.2.1 收集現(xiàn)場(chǎng)可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性評(píng)估為制定合理的町靠性考核指標(biāo)提供依據(jù)

4.2.2 收集現(xiàn)場(chǎng)的可靠性數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)后得到可靠性數(shù)據(jù)指標(biāo)

4.2.3 收集設(shè)備上元器件的可靠性數(shù)據(jù)為今后元器件的使用提出可靠性指標(biāo)

4.2.4 對(duì)設(shè)備的壽命特性進(jìn)行考查可幫助確定出廠時(shí)設(shè)備進(jìn)行的烤機(jī)時(shí)間。 收集現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備維修性數(shù)據(jù)進(jìn)行維修性評(píng)估

4.3 現(xiàn)場(chǎng)可靠性試驗(yàn)的條件

試驗(yàn)方法首先要求設(shè)備生產(chǎn)管理制度比較完善工藝條件比較穩(wěn)定和成熟元器件進(jìn)貨渠道比較正規(guī)制造的產(chǎn)品有品質(zhì)保證對(duì)于用戶工廠被測(cè)試沒(méi)缶的使用廠要求設(shè)備的工作條件符合產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最好是用戶使用的電控及自動(dòng)化設(shè)備量比較多一些以使統(tǒng)計(jì)數(shù)字更為可靠。

4.4 可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

依據(jù)收集到的可靠性數(shù)據(jù)按照電控設(shè)備可靠性指標(biāo)體系的要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算有關(guān)可靠性特征根據(jù)收集的數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算表明典型的國(guó)產(chǎn)電控及自動(dòng)化設(shè)備的平均無(wú)故障工作時(shí)間。

5 結(jié)論

綜上所述，由于電控及自動(dòng)化設(shè)備特殊性產(chǎn)量小品種多，對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)室測(cè)試有一定的困難，所以采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試比較實(shí)際但現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試也有缺點(diǎn)。因此搞一些試驗(yàn)室測(cè)試并且通過(guò)對(duì)試驗(yàn)室測(cè)試所獲得的可靠性數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)可靠性測(cè)試所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可更準(zhǔn)確地判定設(shè)備的可靠性程度。 總之現(xiàn)場(chǎng)可靠性試驗(yàn)適合我國(guó)的國(guó)情，試驗(yàn)室試驗(yàn)是未來(lái)發(fā)展的方向。

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