實(shí)驗(yàn)室電氣自動(dòng)化設(shè)備可靠性淺析

崔城誠(chéng)，宋長(zhǎng)友

（中國(guó)船舶科學(xué)研究中心，江蘇無錫 214082）

0 引言

目前實(shí)驗(yàn)室中數(shù)據(jù)采集、試驗(yàn)工況的實(shí)現(xiàn)，多數(shù)應(yīng)用了電氣自動(dòng)化設(shè)備。一些裝置或系統(tǒng)暫時(shí)未實(shí)現(xiàn)電氣化、自動(dòng)化，但是相應(yīng)的論證及研制工作已經(jīng)普遍開展。因?yàn)橹腔墼核嚓P(guān)工作的推進(jìn)，實(shí)驗(yàn)室電氣自動(dòng)化設(shè)備之間數(shù)據(jù)通信、協(xié)同作業(yè)相關(guān)的工作正在有條不紊地進(jìn)行。整體上實(shí)驗(yàn)室電氣自動(dòng)化程度越來越高，且互相之間的聯(lián)系越來越緊密，但其存在可靠性方面的問題逐漸凸顯?？煽啃允侵冈O(shè)備、系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)、一定條件下無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性。實(shí)驗(yàn)室的電氣自動(dòng)化設(shè)備因故障至其運(yùn)行異常，影響試驗(yàn)質(zhì)量及效率，必須得到重視。

1 影響實(shí)驗(yàn)室電氣自動(dòng)化設(shè)備可靠性的主要因素

1.1 實(shí)驗(yàn)室工作環(huán)境

實(shí)驗(yàn)室有其特有的工作環(huán)境，不同位置工作環(huán)境不相同，同一位置、不同的試驗(yàn)工況下，工作環(huán)境也不相同。設(shè)備環(huán)境適應(yīng)能力達(dá)不到工作環(huán)境的要求，對(duì)可靠性有較大的不良影響。比如某國(guó)際品牌電機(jī)驅(qū)動(dòng)器質(zhì)量性能優(yōu)良，但安裝位置濕度大，超出其環(huán)境適應(yīng)能力，導(dǎo)致故障率高。某新研調(diào)速裝置在工廠測(cè)試性能穩(wěn)定，安裝到具體環(huán)境后故障頻出，因現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境、機(jī)械環(huán)境等與工廠都不相同。

1.2 部分元器件質(zhì)量差

實(shí)驗(yàn)室電氣自動(dòng)化設(shè)備多由各種不同廠家生產(chǎn)的元件組成，其中的伺服控制器、PLC 等部件往往選用國(guó)際知名產(chǎn)品，質(zhì)量過硬，而對(duì)接插件、緊固件、接近開關(guān)等元器件或多或少存在關(guān)注度偏低、質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)等問題。一些廠家為降低成本，選型采購(gòu)部分質(zhì)量較差的元器件；日常檢修維護(hù)時(shí)，一些未經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)的元器件也會(huì)安裝到電路中。若使用質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的元器件，容易損壞而導(dǎo)致故障。

1.3 部分設(shè)備線纜的制造安裝不到位

實(shí)驗(yàn)室中由于虛焊、接頭固定不牢、線纜布置固定不規(guī)范等原因，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行異常的情況屢見不鮮，部分故障時(shí)隱時(shí)現(xiàn)。實(shí)踐中這類故障排查起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又與設(shè)備線纜施工質(zhì)量關(guān)系密切，既包括新設(shè)備的制造安裝，也包括日常檢修維護(hù)的施工質(zhì)量。

1.4 設(shè)備檢修維護(hù)方法單一落后

目前實(shí)驗(yàn)室中的維修保養(yǎng)以事后維修、定期維保為主。事后維修避免了過分修理，但故障可能導(dǎo)致其他元件損壞或性能下降，從而使得可靠性下降。定期維保是機(jī)械以相應(yīng)規(guī)章制度為依據(jù)的固定周期、固定流程的維保。這種模式適合機(jī)械、電氣單一的結(jié)構(gòu)模式，對(duì)應(yīng)故障率模型是浴盆模型。而現(xiàn)階段的設(shè)備是多技術(shù)融合體，故障率曲線也不相同，將基于浴盆曲線的定期維修運(yùn)用到所有設(shè)備上并不合理，定期維?？赡軐?dǎo)致維修過?；蚓S修不足。維修過剩會(huì)把故障引入到本應(yīng)穩(wěn)定的系統(tǒng)，維修不足則導(dǎo)致固有可靠性下降。

1.5 設(shè)備相關(guān)管理

設(shè)備從驗(yàn)收交付到報(bào)廢全過程，無不涉及到設(shè)備的管理，涉及設(shè)備的驗(yàn)收管理、培訓(xùn)管理、維護(hù)使用管理等。實(shí)踐證明任一環(huán)節(jié)管理不到位，都會(huì)導(dǎo)致不良后果，影響設(shè)備的可靠性。如培訓(xùn)管理不到位，導(dǎo)致維護(hù)能力不夠，從而不能維持設(shè)備固有可靠性。

2 提升電氣自動(dòng)化設(shè)備可靠性的措施

通過對(duì)影響實(shí)驗(yàn)室中電氣自動(dòng)化設(shè)備可靠性的主要因素分析，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)提出以下措施。

2.1 設(shè)計(jì)提升可靠性

設(shè)計(jì)任務(wù)書應(yīng)明確設(shè)備的工作環(huán)境，如氣候環(huán)境、機(jī)械環(huán)境、電磁環(huán)境、電源質(zhì)量等，通過選型、必要的環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)計(jì)、電氣保護(hù)電路等手段，確保設(shè)備可適應(yīng)工作環(huán)境。元器件選擇質(zhì)量處列出的合格供貨方提供的產(chǎn)品，在滿足使用要求的前提下應(yīng)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，減少元件種類數(shù)量，盡可能實(shí)現(xiàn)元件、組件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可依的，應(yīng)依據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.2 嚴(yán)格驗(yàn)收并規(guī)范施工

控制柜等加工件需在質(zhì)量處列出的合格供貨方制造，按照?qǐng)D紙、技術(shù)文件的要求及相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格驗(yàn)收。電纜、接插件等采購(gòu)件須查驗(yàn)合格證等出廠文件，進(jìn)行必要的外觀及性能驗(yàn)收?，F(xiàn)場(chǎng)施工人員需具備必要資質(zhì)，實(shí)驗(yàn)室相關(guān)人員應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)監(jiān)督，確保施工嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，并通過現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)培訓(xùn)掌握必要的施工技術(shù)，確保實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部維保時(shí)的施工質(zhì)量。

2.3 開展?fàn)顟B(tài)檢修技術(shù)的研究及應(yīng)用

狀態(tài)檢修根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，判斷設(shè)備有無異常，預(yù)知設(shè)備故障，根據(jù)其健康狀態(tài)安排檢修計(jì)劃并實(shí)施。其可有效減少事后維修，且能避免定期檢修存在的維修不足和維修過剩。狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷技術(shù)是實(shí)施狀態(tài)檢修的前提，實(shí)驗(yàn)室在傳感器技術(shù)、信號(hào)分析處理、虛擬儀器開發(fā)等方面具有豐富技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備，為狀態(tài)維修技術(shù)的研究及應(yīng)用提供了有力保障。同時(shí)狀態(tài)檢修是系統(tǒng)工程，需建立管理體制、保障體系等規(guī)范來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)輕重緩急逐步開展各項(xiàng)工作。

2.4 設(shè)備壽命周期內(nèi)管理規(guī)范化

設(shè)備功能性能驗(yàn)收、隨機(jī)附件及資料驗(yàn)收、培訓(xùn)、日常使用維護(hù)管理等每一個(gè)環(huán)節(jié)都影響設(shè)備的可靠性，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，可以確保每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量。同時(shí)在實(shí)踐中應(yīng)該對(duì)已有的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進(jìn)行優(yōu)化及必要的簡(jiǎn)化，避免不必要的資源投入，從而更好地保持設(shè)備的固有可靠性。

3 可靠性提升實(shí)例

實(shí)驗(yàn)室開展的提升設(shè)備可靠性的部分實(shí)例如下：

3.1 某機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)系統(tǒng)改造

某機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常故障，分析認(rèn)為該型驅(qū)動(dòng)器為追求小型化，結(jié)構(gòu)過于緊湊，導(dǎo)致其不能適應(yīng)濕度較大的潮濕環(huán)境。采用提高通電頻次、增加除濕設(shè)備的方式，降低了其故障率，但未解決根本問題。于是更換適應(yīng)潮濕環(huán)境的伺服驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)增加對(duì)潮濕環(huán)境的通風(fēng)換氣后，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

3.2 熱線探針維保使用規(guī)范化管理

熱線風(fēng)速儀為自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備，其核心部件熱線探針損壞率高，分析原因有：存放點(diǎn)溫度和濕度不穩(wěn)定導(dǎo)致探針熱絲結(jié)露，人員操作不當(dāng)。通過配置恒溫恒濕柜放置熱線探針，同時(shí)制定熱線探針使用維護(hù)操作規(guī)程，培訓(xùn)指定維保使用人員，有效降低了熱線探針的損壞率。

4 結(jié)語(yǔ)

為確保電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的可靠性，實(shí)驗(yàn)室必須充分重視并且積極作為。設(shè)備的可靠性首先是設(shè)計(jì)出來的，一旦制造完成，其固有可靠性就確定了，只能通過日常維保盡可能地保持其固有可靠性。實(shí)驗(yàn)室人員應(yīng)在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)、總結(jié)、探索，為實(shí)驗(yàn)室的可靠運(yùn)行貢獻(xiàn)力量。