電氣自動化控制設備可靠性測試的方法

李源(濟南澳海炭素有限公司，山東 濟南 250403)

0 引言

電氣自動化控制設備主要應用在電氣工程領域，其突出特點是減少了勞動力的使用，在使用較少人員或者不使用人員的情況下，能夠按照控制設備設定的計劃和程序，讓設備自動的完成對目標產品的一系列生產性操作、生產過程的監(jiān)控以及對生產產品質量的控制。電氣自動化控制設備在運行過程中所出現的故障，大致分為隨機性故障和系統(tǒng)性故障：隨機性的故障，需要通過改良、改善設備，進一步降低故障發(fā)生的概率；而系統(tǒng)性的故障，多數由于人員操作的不規(guī)范以及維護工作的不到位而造成的。在嚴格按照操作規(guī)范的情況下進行設備使用時，設備的維護工作就變成了重中之重。在維護電氣自動化設備時，要著重注意元器件的選擇以及使用，還要關注于在設備運行過程中的條件改變情況，盡可能地保持應用環(huán)境的穩(wěn)定。要想實際提高其設備的可靠性，首先要保證設計的可靠性。同時在設備的生產過程中，要選用合適的、優(yōu)質的零部件，盡可能完善電氣自動化控制設備的可靠性。設備的可靠性測試則是設備出廠、運行使用、檢測維修等階段的主要任務，以測試的結果來判斷電氣自動化設備能否正常運行，并對電氣自動化設備的產品設計提供第一手的檢測數據，是產品進行改善與改良的重要依據[1]。

1 電氣自動化控制設備可靠性測試

1.1 電氣自動化控制設備可靠性測試的意義

電氣自動化專業(yè)已經有了較長的發(fā)展歷史，已經成為高新技術產業(yè)的重要貢獻力量。而電氣自動化控制設備要求要在一定的時間、范圍以及特定的環(huán)境條件下，控制設備可以按照預訂的程序成功的執(zhí)行任務，最終以生產產品的質量來判斷是否能優(yōu)秀地完成任務，產品效果越好、質量越高，該設備的可靠性也就越強。自動化控制設備的可靠性，主要目的是為了提高生產產品的質量。因為優(yōu)秀品質的產品將為企業(yè)獲得用戶的信賴，提高企業(yè)競爭力，發(fā)揮優(yōu)勢，為帶來企業(yè)的進一步發(fā)展。一個良性的競爭模式將會有效地推動電氣自動化控制設備行業(yè)的快速發(fā)展。目前來看，該行業(yè)的各類設備都具備有長遠的發(fā)展空間。提高設備的可靠性，對我國的科技產業(yè)發(fā)展、社會的進步有著十分重要的意義。

1.2 電氣自動化控制設備可靠性測試的現狀

伴隨著電氣自動化的高速發(fā)展，現階段存在著許多問題，主要是使用環(huán)境不確定以及設備的后續(xù)維護問題，成為了阻礙電氣自動化發(fā)展的主要因素。

在設備的使用時，通常受使用環(huán)境的影響，主要包括場地的溫度、氣壓、降水、空氣濕度等。例如在溫度過低、過高的情況下，對設備的正常運作帶來了直接影響，可能會導致設備零件的作用失效，甚至會導致設備結構的損壞，縮短設備使用壽命。再者，設備使用過程中，意外受到撞擊以及振動等物理作用，會導致電氣自動化控制設備自身器件的損壞或電通路的破壞。最后，由于電氣自動化控制是屬于電氣工程，而在工作的環(huán)境中，充滿了不可見的電磁波。此類因素將會干擾設備的正常作業(yè)，降低了設備的穩(wěn)定性以及工作的安全性，導致實際的可靠性降低[2]。

除了其自身的工作環(huán)境外，其自身內部零件的質量也是影響設備可靠性的重要原因。在控制設備生產的元器件選擇時，不同的元器件質量所產生的生產成本不同，部分企業(yè)為了節(jié)約生產成本而不惜降低產品元器件質量。不僅使得電氣自動化設備的可靠性降低，也大大降低了設備的使用年限，長此以往惡性循環(huán)，甚至會影響我國電氣自動化行業(yè)的良好發(fā)展。因此，我國現階段在提高科技力量的同時，還應加強市場的監(jiān)管力度，保證電氣自動化控制設備產業(yè)鏈的良好環(huán)境。由此進行的可靠性測試是判斷產品品質合格與否的關鍵，找到更加適用于市場實際情況的可靠性測試方法，是當前生產企業(yè)及監(jiān)管部門急需解決的問題。

2 電氣自動化控制設備可靠性測試的方法

電氣自動化控制設備可靠性測試的方法，主要為：實驗室測試法、現場測試法、保證實驗法。

2.1 實驗室測試法

這種實驗方法是運用數理統(tǒng)計等方法，結合特定的實驗室處理，對即將投入使用的設備進行使用環(huán)境的模擬，并形成一系列的設備可靠性測試報告。此種方法對實驗室的要求較高，需要模擬真實的工作環(huán)境。這些實驗室設備往往造價昂貴，在測試過程中需要實驗的目標數量較多，適用在其用于生產大量產品的廠家。由于實驗室是對工作環(huán)境的模擬，有較強的限制性，該模擬并不能完全代表實際工作環(huán)境的變化，這是實驗室測試方法的最突出缺點。實驗室對實際工作環(huán)境模擬的真實度是提高實驗所得結論正確性的重要因素，可以進行平行實驗，來提高測試數據差異的穩(wěn)定性、可靠性測試的可信度。實驗室測試法所得測試數據較為簡單易懂，雖然成本較高但總體而言測試的質量也較為優(yōu)質[3]。

2.2 現場測試法

現場測試法是現階段應用最廣泛的測試方法，實驗簡單、操作性強、實驗成本低以及測試真實性高是最突出的優(yōu)點?，F場測試是指直接在電氣自動化控制設備工作環(huán)境中進行檢測。這種方法不僅能檢測實際的可靠性，也可以用于記錄使用過程中設備維護、保養(yǎng)等方面所采取的一系列技術措施，同樣是運用數理統(tǒng)計的方法進行實驗結果的論證。在實際測試過程中，可以通過停機測試、脫機測試、在線檢測三種檢測方法進行現場測試：停機測試和脫機測試較為簡單，是將設備停止運行后檢測或取出目標檢測零部件進行單獨檢測，但是對于電氣自動化控制設備的運行系統(tǒng)來看，這兩種測試方法無法檢測出設備自身存在的故障；對比前兩種檢測方法，在線檢測對自動化控制設備的故障排查有著較好效果，通過對正常運行的設備進行在線檢測，也會使檢測數據更加真實可靠。雖然現場測試有著很強的真實性，但是在實際檢測過程中，檢測設備的使用有一定難度。為保證現場測試所得結果的準確性，測試設備相關的設計、作業(yè)過程自然會不斷地提高復雜度。與此同時，電氣自動化控制設備與現場測試設備的匹配及適用，需要有一定的技術磨合，現場測試所使用的儀器設備，相較于實驗室測試的設備，水平不盡相同，這就對現場測試的工作人員有著較高的要求。要想獲得高質量的測試報告就需要不斷改進現場測試的方式方法，提高測試人員運用測試設備的手段。

2.3 保證實驗法

保證實驗法是在電氣自動化控制設備出廠之前進行的運行無障礙實驗。這種方法是對其設備在投入使用前的最終有效性地檢測，是對運行可靠性的直接保障，可以有效降低設備出廠后在短時內的維修率。由于多數情況下，電氣自動化控制設備較多的元器件運用的材料不一，供應不同甚至規(guī)格也存有差異，這就需要對控制設備的最終檢測進行嚴格控制。使用過多的電氣元器件，也會使得電氣自動化控制設備在運行過程中發(fā)生不確定的問題。由于數量因素使得零部件發(fā)生故障的可能性較大，且有一定的隨機性。通過保證實驗法所得的檢測結果，可以進一步分析控制設備故障的部位、時間等概率分布情況。這種檢測方法不僅可以控制實際運行的可靠性，而且還可以在投入使用前通過測試結果對控制設備行系統(tǒng)、零部件、自身結構等方面進行優(yōu)化改進，以進一步嚴格控制設備的生產制造標準。對于此類檢測方法，通常適用于出廠的控制設備較少、對設備要求較高以及擁有較大的企業(yè)生產線的情況[4]。

3 電氣自動化控制設備可靠性測試時需確定的客觀因素

在實際的可靠性測試中，除了控制設備自身的因素外，實驗測試的實際環(huán)境，實驗測試的操作過程以及測試控制設備的實驗樣品選定等客觀因素，也是決定可靠性測試結果的重要因素。實際環(huán)境不同，檢測方法也要相對應的不同，要遵守相適相合的原則、嚴謹科學的態(tài)度進行檢測[5]。首先，對實驗場所的確定，要從實際檢測的目的來進行選擇。除了要適應控制設備的工作環(huán)境，還要選擇有一定代表性的設備進行檢測，這樣得出的結論更具有真實性以及客觀性。其次，對于檢測的控制設備來說，在進行針對性檢測時，應選擇特定類型的控制設備對應于適合的檢測方法，這往往需要與企業(yè)實際情況以及檢測條件的結合。最后，在測試實驗的實際操作過程中，要著重注意規(guī)范性、嚴謹性，要時刻記錄檢測過程中的條件變化。這就要求測試工作人員有一定的技術水平以及相關專業(yè)的理論知識，在對控制設備的測試過程中，人為因素是最為重要的變化因素[6]。

通過以上分析可知：在現階段，我國電氣自動化控制設備可靠性測試還是以現場測試法方法為主；展觀未來，保證實驗法將會進一步提高檢驗測試的標準，其應用必將會越來越廣泛；實驗室測試法這種檢測結果質量高、檢測過程較為細致性的測試方法將是大勢所趨[7]。在了解電氣自動化控制設備可靠性測試的意義以及當今現狀后，為促進本行業(yè)的進一步發(fā)展，這就要求測試工作的專業(yè)化、系統(tǒng)化、有效化，這不僅要求選擇可靠性測試的方法合乎實際性，也要求行業(yè)中各企業(yè)嚴于律己；在政府部門的大力監(jiān)管下，提高電氣自動化控制設備在實際的運行運作過程中的自身可靠性，努力在初級階段的設計源頭進行對電氣自動化控制設備可靠性的改善；這就要求使用過程中規(guī)范操作、在日常設備的維護中定時檢驗、監(jiān)測，多方面高效地提高自動化控制設備可靠性。

4 結語

總之，對設備的檢查、測試的相關手段在運用過程中，結合實際是重中之重。高質量的實驗室測試方法在未來將會有著更強的適用性。