談電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性測(cè)試

邢金麓

摘要：電氣自動(dòng)化控制設(shè)備能夠降低生產(chǎn)成本，減少人力成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量。但是，在對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備進(jìn)行使用時(shí)首先要保證自身的可靠性。本文主要介紹了電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性測(cè)試的主要方法，論述了電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性測(cè)試方法的選擇，同時(shí)以電力設(shè)備為例進(jìn)行了具體的分析，最后談?wù)摿思訌?qiáng)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性的措施。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；控制設(shè)備；可靠性測(cè)試

中圖分類號(hào)： TM621.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

電氣自動(dòng)化技術(shù)是現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。目前，電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性和安全性研究已經(jīng)是一個(gè)重要的課題。因此，掌握電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性測(cè)試的方法，合理選擇電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性測(cè)試條件，是加強(qiáng)其可靠性的重要途徑。

1、電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性測(cè)試的主要方法

1.1、試驗(yàn)室測(cè)試方法

這種方法要求試驗(yàn)室必須滿足特定的條件，利用相關(guān)測(cè)試工具進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬，使被測(cè)的電氣自動(dòng)化控制達(dá)到在實(shí)際中應(yīng)該遇到的環(huán)境壓力，將試驗(yàn)累計(jì)的耗費(fèi)時(shí)間和失效數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)處理分析，得到一系列相關(guān)的可靠性指標(biāo)。這種實(shí)驗(yàn)方法對(duì)于實(shí)驗(yàn)條件有嚴(yán)格的要求，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性很大的原因取決于實(shí)驗(yàn)條件是否與現(xiàn)實(shí)生活和工作中的接近程度。但是大部分情況下，由于客觀條件的限制，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很難與真是情況達(dá)到一致，并且實(shí)驗(yàn)需要較高的費(fèi)用。此方法需要測(cè)試的樣品多，顧應(yīng)該考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)批量和成本，較適用于生產(chǎn)批量較多的產(chǎn)品。

1.2、保證實(shí)驗(yàn)法

保證實(shí)驗(yàn)法，又被稱為“烤機(jī)”，主要工作原理是在產(chǎn)品沒有出廠的情況下對(duì)其進(jìn)行故障測(cè)試，保證產(chǎn)品投入使用后可以正常運(yùn)行。就實(shí)質(zhì)而言，“烤機(jī)”其實(shí)就是對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性進(jìn)行測(cè)試，但這一方法在實(shí)際操作中所耗費(fèi)的時(shí)間和精力是非常巨大的，所以對(duì)于大中型產(chǎn)品就需要采取隨機(jī)調(diào)查的方式來進(jìn)行，這樣能夠有效的節(jié)省時(shí)間，還可以保證測(cè)試的準(zhǔn)確率，然后根據(jù)隨機(jī)調(diào)查結(jié)果對(duì)整體設(shè)備的質(zhì)量進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，如果產(chǎn)品數(shù)量較少，就進(jìn)行全面調(diào)查，對(duì)全部商品都進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這種測(cè)試方法其實(shí)最真實(shí)有效，但因?yàn)闂l件限制，只適用于數(shù)量較少的產(chǎn)品規(guī)模中。由上述情況可知，保證實(shí)驗(yàn)法更適用于較小規(guī)模的產(chǎn)品的可靠性檢測(cè)中。

1.3、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法是在真實(shí)工作環(huán)境下、在實(shí)際使用情況下對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性等參數(shù)進(jìn)行收集測(cè)試的方法。這種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方法不僅可以盡可能降低直接費(fèi)用，還可以在設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行中直接進(jìn)行測(cè)試，不影響電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的正常運(yùn)行。但是，在相比較于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法，由于缺乏各種可靠性測(cè)試的測(cè)試儀器和設(shè)備，得到的數(shù)據(jù)并不能達(dá)到完全準(zhǔn)確的程度。另外，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試由于各種環(huán)境的影響，傳統(tǒng)的在線仿真器在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中無法使用，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試必須要尋找更好的方法和手段來完成。

表1可作為進(jìn)行可靠性測(cè)試時(shí)選擇測(cè)試方法的依據(jù)

表1

2、電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性測(cè)試條件的選擇

2.1、場(chǎng)地選擇

一般情況下，應(yīng)該在已有的環(huán)境中選擇比較適合控制設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，因?yàn)樵谶@種環(huán)境中工作的設(shè)備測(cè)試結(jié)果具有一定的客觀性。進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，針對(duì)不同的可靠性指標(biāo)的要求，測(cè)試場(chǎng)地的選擇也有所不同，例如，要檢測(cè)控制設(shè)備在正常條件下的工作指標(biāo)，就應(yīng)該選擇比較典型的場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)試；要檢測(cè)的控制設(shè)備可靠性規(guī)定在某一范圍間，就應(yīng)該選擇比較惡劣的試驗(yàn)場(chǎng)地來進(jìn)行；想要得到控制設(shè)備比較真實(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)，就應(yīng)該選擇無大差異的試驗(yàn)場(chǎng)地。

2.2、實(shí)驗(yàn)環(huán)境的選擇

鑒于不同工作環(huán)境狀況下電氣自動(dòng)化控制設(shè)備工作效果有很大差異，所以在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地合適的條件下，保證設(shè)備在一般感應(yīng)力作用下進(jìn)行測(cè)試，避免選取惡劣實(shí)驗(yàn)環(huán)境，以確保測(cè)試結(jié)果的客觀性、準(zhǔn)確性。這就要求測(cè)試人員在對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)前，必須做好實(shí)驗(yàn)環(huán)境的選擇，依據(jù)不同設(shè)備的不同情況，具體分析與設(shè)備工作狀況要求相符合的環(huán)境，以便能得到較符合其工作狀態(tài)下的可靠性測(cè)試結(jié)果。

2.3、試驗(yàn)產(chǎn)品選擇

選擇的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性測(cè)試要選擇典型的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)設(shè)備的不同性質(zhì)通?？梢苑譃榇笮驮O(shè)備和中小型設(shè)備兩種；對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的運(yùn)行情況來看主要可以分為連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備以及間斷運(yùn)行的設(shè)備這兩種?？傊?，對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性測(cè)試要選擇例如造紙機(jī)電控設(shè)備以及礦井提升機(jī)電控設(shè)備等具有代表性的試驗(yàn)產(chǎn)品。

2.4、組織工作選擇

在設(shè)備的試驗(yàn)中，最為重要的一點(diǎn)就是組織工作。測(cè)試組織部門要對(duì)場(chǎng)地的選擇和試驗(yàn)的管理工作負(fù)責(zé)，另外，還要在試驗(yàn)過程中收集和整理數(shù)據(jù)信息。這個(gè)部門必須要保證試驗(yàn)工作順利進(jìn)行，對(duì)人員選擇，資料分析，結(jié)果斷定都要進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督。

3、案例分析

下面以某一水電站的電氣設(shè)備進(jìn)行的分析：

3.1、對(duì)發(fā)電控制設(shè)備分析

勵(lì)磁系統(tǒng)是由功率柜、勵(lì)磁控制系統(tǒng)、滅磁開關(guān)子系統(tǒng)和調(diào)節(jié)器等構(gòu)成，每個(gè)系統(tǒng)息息相關(guān)，缺一不可，當(dāng)其中的一個(gè)出現(xiàn)問題后，勵(lì)磁系統(tǒng)就不能正常的運(yùn)行了，由此可以看出，這幾個(gè)子系統(tǒng)之間是存在一個(gè)或門關(guān)系的。不僅如此，這幾個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)部也是存在或門關(guān)系的，功率柜是由整流部件和開關(guān)組成，勵(lì)磁控制系統(tǒng)是由電源和繼電器組成，電器部分和機(jī)械部門組成了滅磁開關(guān)，而調(diào)節(jié)器系統(tǒng)和切換板構(gòu)成了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。

3.2、電氣元件的可靠性特征量

3.2.1、不可修復(fù)元件的可靠性指標(biāo)

時(shí)間和壽命都是不可修復(fù)的元件，因此在對(duì)元件進(jìn)行不可修復(fù)元件進(jìn)行分析時(shí)，壽命T就是最重要的一個(gè)量。T是一個(gè)連續(xù)性隨機(jī)變量，因此我們可以用一定的概率分布函數(shù)來描述它的分布規(guī)律，這個(gè)累積概率函數(shù)為F(t)=P{T≤ t}，這里面的t其實(shí)就是理論上這個(gè)元件的使用壽命。

3.2.2、可修復(fù)元件的可靠性指標(biāo)

在對(duì)于元件進(jìn)行分析的時(shí)候，其實(shí)大部分還是一個(gè)可修復(fù)性的，不然消耗就會(huì)太大了。

（1）可用率。就是隨著時(shí)間的推移，元件在能保持正常工作的條件下正常工作的概率。

（2）可靠度。就是元件隨著時(shí)間的推移，在一定的時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)任何問題，一直正常工作的概率。一般來說開始工作到第一次發(fā)生故障的時(shí)間是這樣元件可靠度的最好的數(shù)據(jù)。

（3）不可用率。這是對(duì)于可修復(fù)元件來說的，就是在其能正常工作的情況下，在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)會(huì)不正常工作的概率。可用率和不可用率其實(shí)是互補(bǔ)的，兩個(gè)相加是等于1的。

（4）不可靠度。就是元件在開始工作后，在能正常工作的狀態(tài)下，在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)第一次沒有正常工作的概率。這個(gè)不可靠度和可靠度也是一個(gè)互補(bǔ)值，相加也是等于1的。

4、電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性測(cè)試應(yīng)注意的問題

4.1、加強(qiáng)控制設(shè)備的散熱防護(hù)

溫度是影響電氣設(shè)備可靠性的一個(gè)普遍因素。電氣設(shè)備在正常運(yùn)行的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生大量熱量，其功率的損失主要是以熱能的形式散發(fā)出來的，特別是一些好散功率較大地元器件。當(dāng)空氣中的溫度過高的時(shí)候，設(shè)備產(chǎn)生的熱量就會(huì)很難散發(fā)出去，導(dǎo)致設(shè)備的溫度過高。為了有效的降低設(shè)備的溫度，一般在大功率的設(shè)備上安裝散熱器，散熱器的肋片要沿其長(zhǎng)度垂直安裝，散熱器上有多個(gè)肋片的時(shí)候，要選擇肋片間距大地散熱器，更有利于熱量的發(fā)散。

表2

4.2、加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)備的氣候防護(hù)

空氣的濕度、溫度以及霉菌等對(duì)電氣設(shè)備的影響非常大，其中影響最大的因素是空氣中的濕度。空氣中的濕度一般在低溫的條件下就會(huì)達(dá)到飽和，一旦濕度飽和，就會(huì)使設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，凝露現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)對(duì)設(shè)備的使用性能產(chǎn)生負(fù)面影響，并會(huì)增加設(shè)備發(fā)生事故的幾率?？諝庵械臐穸忍?，就會(huì)使設(shè)備長(zhǎng)期處于潮濕的環(huán)境下，設(shè)備表面的水膜就會(huì)滲透到設(shè)備的內(nèi)部，從而腐蝕設(shè)備內(nèi)部的零件，損壞設(shè)備結(jié)構(gòu)。所有的設(shè)備的表面都有保護(hù)皮層，長(zhǎng)期潮濕的空氣環(huán)境會(huì)使設(shè)備的保護(hù)皮層脫落，使設(shè)備失去自身的保護(hù)作用。為了避免外界環(huán)境對(duì)設(shè)備的損壞，通常情況下采用的措施是將設(shè)備密封、灌封或浸漬。

結(jié)語

總而言之，電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性檢測(cè)是一項(xiàng)非常重要的工作，因此我們要重視對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性的測(cè)試，選擇合適的測(cè)試方法，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，控制設(shè)備工作的環(huán)境，進(jìn)而提高產(chǎn)品的質(zhì)量，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭紅生. 論電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性測(cè)試的方法[J]. 科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2011,31:216-218.

[2]殷佳琳,李智勇. 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性測(cè)試[J]. 煤炭技術(shù),2012,04:60-62.