電氣自動(dòng)化控制的可靠性研究

【摘要】電氣自動(dòng)化控制隨著技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越受到各行各業(yè)行業(yè)的重視，它保證了電能運(yùn)輸?shù)目煽啃?，提高了工作效率，確保了電能品質(zhì)，改善了勞動(dòng)條件，提高了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。在電氣自動(dòng)化蒸蒸日上的今天，電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性為產(chǎn)品提供了更好的保障，電氣自動(dòng)化控制的每一個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；自動(dòng)化控制；可靠性研究；測(cè)試

1、電氣自動(dòng)化控制簡(jiǎn)述

電氣自動(dòng)化控制就是電氣在無(wú)人或者少人控制的情況下按照預(yù)先計(jì)劃和程序自動(dòng)完成對(duì)運(yùn)行的操作、控制和監(jiān)控。電氣自動(dòng)化控制主要依靠電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)。在19世紀(jì)50年代，“自動(dòng)化”概念就已經(jīng)被提出，直到60年代，隨著科技的發(fā)展，電氣自動(dòng)化才向著綜合行業(yè)發(fā)展。電氣自動(dòng)化最大的特點(diǎn)是能夠提高生產(chǎn)效率、保證工作的可靠性，現(xiàn)在電氣化自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)為我國(guó)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。電氣自動(dòng)化控制地位越來(lái)越重要，但是使用環(huán)境和服務(wù)系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，其可靠性也成為影響自動(dòng)化的重要因素。電氣自動(dòng)化控制的可靠性受到多方面的影響，氣候條件、機(jī)械運(yùn)作、人為使用、電磁因素等。在1984年我國(guó)組建了全國(guó)電子產(chǎn)品可靠性信息交換網(wǎng)，是我國(guó)研究電氣自動(dòng)化控制可靠性的一個(gè)里程碑。在未來(lái)的發(fā)展中，我們要把可靠性作為重要研究課題。

2、影響電氣自動(dòng)化控制可靠性的因素

2.1氣候因素 溫度、濕度、氣壓的變化都能對(duì)電氣自動(dòng)化產(chǎn)生影響。電氣設(shè)備性能下降、溫度過(guò)高、運(yùn)作笨拙、結(jié)構(gòu)損壞，影響其正常工作。

2.2機(jī)械作用 電氣自動(dòng)化主要依賴于各種電氣設(shè)備，機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生沖擊、震蕩、離心加速等各種機(jī)械作用力。這種作用力嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的元器件，甚至導(dǎo)致變形和斷裂。

2.3電磁干擾因素 電氣自動(dòng)化控制的環(huán)境中有各種各樣的電磁波，電磁波會(huì)干擾電氣自動(dòng)化的自身磁場(chǎng)，影響設(shè)備工作安全和穩(wěn)定。

2.4自動(dòng)化設(shè)備本身有問(wèn)題 現(xiàn)在自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家多，質(zhì)量良莠不齊。如果生產(chǎn)設(shè)備廠家質(zhì)量管理體系不健全就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備本身質(zhì)量不過(guò)關(guān)，投入到使用中，會(huì)影響自動(dòng)化控制的可靠性。

2.5操作和維護(hù)不當(dāng) 電氣自動(dòng)化設(shè)備需要人工操作較少，導(dǎo)致操作人員對(duì)設(shè)備操作系統(tǒng)不熟練。遇到問(wèn)題時(shí)很難安裝操作規(guī)范去操作，將對(duì)電氣自動(dòng)化的安全性和使用性產(chǎn)生較大威脅。電氣自動(dòng)化控制工作環(huán)境復(fù)雜，設(shè)備也較多，工作人員平時(shí)對(duì)設(shè)備缺乏及時(shí)維護(hù)和保養(yǎng)，也導(dǎo)致設(shè)備的可靠性降低。

3、提高電氣自動(dòng)化控制的可靠性

3.1制定合理設(shè)計(jì)方案 電氣自動(dòng)化控制的可靠性和設(shè)計(jì)方案有很大關(guān)系。完整的電氣控制要有控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都是依靠計(jì)算機(jī)來(lái)完成的。這三者之間需要有一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一方案，衡量設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣勢(shì)，把三者之間的分量分配好。比如監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)能夠節(jié)省電纜、節(jié)約材料、組態(tài)靈活。如果現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊速度不高，而電氣部分通訊量較大就不適合全廠電氣化系統(tǒng)構(gòu)建。再者，監(jiān)控對(duì)象增大導(dǎo)致主機(jī)冗余下降、電纜數(shù)量增加，長(zhǎng)距離電纜引入干擾能夠影響到系統(tǒng)的可靠性。

3.2設(shè)備的可靠性 自動(dòng)化設(shè)備的產(chǎn)品可靠性優(yōu)于產(chǎn)品性能、安全性、經(jīng)濟(jì)性?？煽啃暂^強(qiáng)的產(chǎn)品可以減少故障發(fā)生次數(shù)、降低維修費(fèi)用、提高安全性能。所以在電氣自動(dòng)化設(shè)備選擇中要控制電子元器件的選擇、控制設(shè)備散熱防護(hù)、氣候防護(hù)等。

3.3元器件的選擇 電氣元件要根據(jù)工作環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)來(lái)進(jìn)行。在投入使用之前要選擇較合適的品種、型號(hào)、規(guī)格。特別要注意元器件的質(zhì)量，選擇實(shí)力較強(qiáng)、有品質(zhì)保證的廠商。在選擇元器件的時(shí)候還要尤其注重這兩方面的性能：一是選擇散熱防護(hù)性較強(qiáng)的產(chǎn)品。電子元件容易受熱，在外界溫度也高的時(shí)候，熱能難以散發(fā)，設(shè)備溫度過(guò)高容易產(chǎn)生損壞。特別是半導(dǎo)體器件對(duì)溫度反應(yīng)較為敏感，比如鍺管不超過(guò)70—100℃，硅鍺管不超過(guò)150—200℃。二是選擇密封性較好的設(shè)備。電氣環(huán)境低溫高濕，空氣濕度飽和就會(huì)是機(jī)器內(nèi)元件、印刷電路板產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，水分子滲透入材料內(nèi)部，造成絕緣材料電導(dǎo)率增加，容易形成短路、漏電等現(xiàn)象。

4、對(duì)設(shè)備可靠性進(jìn)行測(cè)試

4.1實(shí)驗(yàn)室測(cè)試法 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試法主要是利用規(guī)定的可控工作條件和環(huán)境對(duì)設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)使用條件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。這種方法能夠讓被測(cè)設(shè)備與應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)的參數(shù)相似的試驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行可靠性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試可以通過(guò)反復(fù)測(cè)試獲得比較精準(zhǔn)的可靠性指標(biāo)，并且試驗(yàn)環(huán)境指標(biāo)也能進(jìn)行控制，所以這種方法得到的數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)比較接近。但是這種試驗(yàn)方法經(jīng)濟(jì)性較差，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室需要的試品種類較多，所以費(fèi)用比昂貴。不過(guò)當(dāng)試品能夠批量生產(chǎn)，生產(chǎn)費(fèi)用較低時(shí)可以采取這種方法。

4.2保證試驗(yàn)測(cè)試法 保證試驗(yàn)測(cè)試法就是產(chǎn)品在出廠前進(jìn)行無(wú)故障“拷機(jī)”測(cè)試。此種試驗(yàn)方法對(duì)生產(chǎn)廠家質(zhì)量管理制度的完善性要求比較高，還需要有穩(wěn)定、成熟的工藝條件，元器件的進(jìn)貨渠道也要有品質(zhì)保證。這樣被測(cè)試廠商才具備測(cè)試的條件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通常測(cè)試是抽查一部分產(chǎn)品的質(zhì)量，因而檢測(cè)結(jié)果有很大的隨機(jī)性。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)出廠產(chǎn)品進(jìn)行拷機(jī)就是對(duì)產(chǎn)品的早期失效進(jìn)行測(cè)試考核，通過(guò)改進(jìn)產(chǎn)品，使失效率達(dá)到某項(xiàng)指標(biāo)后再出廠。一般在產(chǎn)品數(shù)量較少的時(shí)候適合保證試驗(yàn)，因?yàn)楸ＷC試驗(yàn)的時(shí)間較長(zhǎng)。

4.3場(chǎng)地測(cè)試 場(chǎng)地測(cè)試需要的設(shè)備少、試驗(yàn)環(huán)境比較真實(shí)，得出的數(shù)據(jù)符合電氣運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)。場(chǎng)地可靠性測(cè)試要收集現(xiàn)場(chǎng)可靠性數(shù)據(jù)和元器件的可靠性數(shù)據(jù)，為今后的下次場(chǎng)地測(cè)試提供數(shù)據(jù)依靠。但是這種方式收外界因素干擾大，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性較低。場(chǎng)地測(cè)試還對(duì)測(cè)試機(jī)構(gòu)的要求比較大，要求現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員形成一個(gè)高效、嚴(yán)密的組織機(jī)構(gòu)。不管是對(duì)試驗(yàn)的管理、試驗(yàn)組織、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)整理還是試驗(yàn)工作協(xié)調(diào)、試驗(yàn)報(bào)告分析都要有清晰的判斷。在試驗(yàn)過(guò)程中需要把工程師、可靠性設(shè)計(jì)工程師、制造工程師組織在一起對(duì)現(xiàn)場(chǎng)全面測(cè)試進(jìn)行操作，需要強(qiáng)有力的組織能力。場(chǎng)地測(cè)試有在線測(cè)試、停機(jī)測(cè)試、脫機(jī)測(cè)試。在線測(cè)試就是設(shè)備不停止運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè)試；停機(jī)測(cè)試是設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè)試；脫機(jī)測(cè)試時(shí)被測(cè)部件從運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)移除，到專用測(cè)試機(jī)上進(jìn)行測(cè)試。在線測(cè)試的準(zhǔn)確率比較高，因?yàn)楣收辖?jīng)常能在設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位。停機(jī)測(cè)試和脫機(jī)測(cè)試比較簡(jiǎn)單。不過(guò)使用哪種測(cè)試防范要具體根據(jù)故障狀況和實(shí)際應(yīng)用環(huán)境。

5、總結(jié)

電氣自動(dòng)化可靠性涉及的領(lǐng)域廣而復(fù)雜。提高可靠性研究不僅僅只是以上措施，還要電氣自動(dòng)化數(shù)據(jù)可以按照電控設(shè)備可靠性指標(biāo)體系的要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)在日常工作中遇到的問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)，形成系統(tǒng)。