礦用電氣自動化控制設備可靠性測試研究

孫崇君

（江西鑫通機械制造有限公司，江西 萍鄉(xiāng) 337009）

對于礦用電氣自動化設備來說，可靠性是整個設備的核心，對整個電力系統(tǒng)有著很重要的影響。因此，應當加強對礦用電氣自動化設備可靠性的測試，積極尋找可以提高設備操作和運行可靠性的方法。由于電氣自動化的相關(guān)技術(shù)所生產(chǎn)的設備也被廣泛應用于各行各業(yè)，因此，對于設備可靠性的研究也存在一定的難度。不僅如此，礦用電氣自動化設備一般應用在礦區(qū)工程較多，這也為相關(guān)的測試研究增加了一定的難度。所以，由此我們不難看出，礦用電氣自動化設備可靠性的測試結(jié)果準確度與其技術(shù)的發(fā)展是有緊密的聯(lián)系的，它不僅需要制定完整無誤的檢查修理制度，還需要專業(yè)人員加強對設備的日常檢查力度，使專業(yè)人員提高對設備的重視程度，以此來保證礦用電氣自動化設備的可靠性。

1 礦用電氣自動化控制設備可靠性測試方法

（1）確定礦用電氣自動化控制設備可靠性的測試數(shù)據(jù)。對于礦用電氣自動化控制設備數(shù)據(jù)的確定大致分為兩部分，首先，是要對設備出廠前的初始數(shù)據(jù)進行核查確定。由于制造企業(yè)大多都是利用智能化系統(tǒng)，進行小批量生產(chǎn)的，且礦用電氣自動化控制設備它是由精細零件所組成，不僅數(shù)量眾多，零件的質(zhì)量也具有一定的隨機性[1]。因此，這些因素很容易導致設備發(fā)生故障形態(tài)，使之接近于相關(guān)指數(shù)遞增，這不僅增加設備對可靠性測試的難度，還起到了一定的消極作用。所以，在設備出廠之前對其進行相關(guān)數(shù)據(jù)的確定，是一種對其可靠程度提前性的預判。另外，設備數(shù)據(jù)一旦出現(xiàn)不同或者誤差，就會與其質(zhì)量合格的相關(guān)標準形成強烈對比，這也有利于對設備失效率的控制與管理。產(chǎn)品的失效率主要是指產(chǎn)品出廠的相關(guān)合格標準。如果出廠數(shù)據(jù)不符合產(chǎn)品失效率的相關(guān)標準，那就證明此礦用電氣自動化控制設備的可靠性有待提升。這種數(shù)據(jù)收集法較為簡單，也易操作，相對節(jié)省時間，便于可靠性測試的前期數(shù)據(jù)收集，對設備的可靠性一定程度上也是一種保證。之后，對測試環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集，先對礦用電氣自動化設備的運行情況進行觀察，對實際運行情況進行監(jiān)測。運用探測法對礦區(qū)的面積、建筑結(jié)構(gòu)以及控制程度的相關(guān)數(shù)據(jù)進行確定。再利用電氣自動化設備進行礦區(qū)的相關(guān)施工，通過施工得出的數(shù)據(jù)，作為對電氣自動化設備可靠性測試的基礎數(shù)據(jù)。

（2）設置礦用電氣自動化控制設備的組織指令。電氣自動化設備中的組織指令是對設備控制功能的實現(xiàn)手段。在礦用電氣自動化設備可靠性測試中設備的控制功能對測試的記過很大的影響，因此，要優(yōu)先設置設備的組織指令，保證電氣自動化設備控制功能的穩(wěn)定運行。在設備的控制中心上構(gòu)建s7-1000組織，分別將2個32E和32A的指令模塊與構(gòu)建好的s7-1000組織相連，為了提高設備的控制靈敏度，在控制節(jié)點處再連接2個ET200SP自動控制器，以此實現(xiàn)設備的有效控制。在構(gòu)建好設備的基礎性控制組織后，為了保證設備可靠性的測試結(jié)果準確，需要在s7-1000組織上連接一個8D1的作用模塊和3個8D的分流控制模塊，將s7-1000組織與指令模塊之間的控制協(xié)議改為PROFINFT指令。此時，電氣化控制人員需要計算出設備輸出點的具體數(shù)值，公式如下。

公式中，A表示設備輸出點的數(shù)值，N表示控制節(jié)點數(shù)量，f表示輸出點的電壓，而sin?則為組織指令的功率因數(shù)。通過公式計算出設備的每一個輸出點，將每個輸出點進行循環(huán)關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)之后的組織處于運行狀態(tài)，在運行的過程中，每個輸出點都已經(jīng)相連，此時對整個電氣自動化設備下發(fā)組織指令，對其進行有效控制。過程中如果未出現(xiàn)特殊情況，那就表明設置的電氣自動化控制組織指令準確可靠，可以使用；如果在運行中過程中，設備出現(xiàn)故障，故障率未超過3%，那證明組織指令出現(xiàn)偏差，但偏差不大，可以適當對輸出點的數(shù)值做細微的調(diào)整，調(diào)整之后重新設定指令，使設備恢復運行。但如果故障率超過3%，那就說明組織指令存在結(jié)構(gòu)上的大偏差，不能通過數(shù)值調(diào)整來恢復設備運行，那此時便應該重新建立設備的控制組織，待組織結(jié)構(gòu)重新運行，再對設備進行新指令的下達。

除此之外，礦用電氣自動化設備的組織指令還與其散熱裝置有一定聯(lián)系。電氣自動化設備運行時，對其運行溫度是有嚴格要求的。當設備運行時會產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量由于無法向外排出，便會對設備的功率產(chǎn)生損壞，加大設備的損失量。如果不對這些熱量進行處理，那就會使設備自身的散熱裝置受到影響，同時給構(gòu)建的組織造成傷害，使整個組織結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障。所以，對于設備的散熱裝置，專業(yè)操作人員需要定期對其進行檢查維護，避免出現(xiàn)溫度過高，損壞設備組織，中斷指令的情況，不僅可以延長設備的使用壽命，還可以確保電氣自動化設備組織指令的穩(wěn)步下達。

（3）構(gòu)建礦用電氣自動化控制設備測試運行程序。當?shù)V用電氣自動化控制設備的組織指令設置完成后，接下來，對其可靠性測試程序進行構(gòu)建。如圖1所示。

圖1 礦用電氣自動化設備程序圖

圖1為礦用電氣自動化設備的程序圖，圖中在s7-1000組織后設置雙重的控制模塊，避免了電氣自動化設備出現(xiàn)不受控制或者控制功能不靈敏的現(xiàn)象出現(xiàn)。構(gòu)建組織，連接程序中的輸出點，在輸出點上安裝阻斷裝置，對設備進行整流，再通過DC2控制器對電路進行阻斷。此裝置的作用是當設備在運行時出現(xiàn)操作問題或者電路問題時，阻斷裝置會立即中斷輸出點向外輸出指令，致使設備停止運行，防止設備因控制受阻而發(fā)生其他安全問題。另外，在設備運行控制器出安裝的是散熱裝置，當設備溫度過高時，散熱裝置便會啟動，一定程度上對電氣自動化設備的整個程序也起到保護作用。當設備接收到組織指令后，開始控制運行，進行測試，在測試結(jié)束之后，會形成測試數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)計算出設備的精確度，公式如下：

公式中：M表示設備運行精確度，n表示設備控制輸出點，y表示設備的輸出系數(shù)。通過此公式計算出設備運行的精確度。

（4）計算礦用電氣自動化控制設備可靠性測試結(jié)果數(shù)值。通過以上公式，可以計算出電氣自動化設備的運行精準度，設備運行的精準度是與其可靠性有直接聯(lián)系的。當設備的運行精準度達到80%以上時，設備的故障率較低，可靠性高；反之如果設備的精準度在80%以下，設備的故障率就會增高，可靠性相對較低。

2 測試分析

（1）測試準備。為了保證測試結(jié)果的可信度，此次測試將采用兩種方法對礦用電氣自動化控制設備的可靠性進行測試。首先，挑選測試對象，本次測試將以礦用的電氣自動化控制設備作為測試對象，選用s7-1000構(gòu)建組織，ET200SP自動控制器保證控制功能的有效運行，最后，對其測試運行的精準度進行計算，利用精準度數(shù)值來測試該設備的可靠性。

（2）測試過程。首先，將本次測試的方法設置為測試法，另一種設置為文獻法。先利用設備出廠數(shù)據(jù)進行對比，確保設備的完好無損，再利用構(gòu)建的組織對電氣自動化設備下達控制指令，使其按照建立好的測試程序開始進行控制運行，經(jīng)過測試，得出相應的數(shù)值，利用公式計算出此時設備控制的精確度，通過得出的精確度，對礦用電氣自動化控制設備的可靠性進行判斷。此次測試兩組電氣自動化控制設備同時進行測試，共測試3次，以此來進行對比，并對3次測試的精確度進行記錄，作為可靠性測試的數(shù)據(jù)支撐。

（3）測試結(jié)果。通過兩組設備的測試，得出以下精確度數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 兩組測試精確度數(shù)據(jù)對比表

由表1數(shù)據(jù)可以得知，在3次測試中，文獻法的測試精準度普遍低于80%，精準度不高，且故障率也會隨精準度的下降而上升，表明它的可靠性不高；而測試法的數(shù)據(jù)相對較好，精準度一直保持在80%以上，故障率較低，表明此方法較好，可靠性較高。

3 結(jié)語

本次測試在較為真實的環(huán)境下進行模擬，證明了該方法的實用性。在測試過程中，可以看出礦用電氣自動化設備所具有的設計復雜性和測試的困難性，因此，以此次測試為依據(jù)，可以對此項研究作進一步優(yōu)化發(fā)展。

測試中存在的不足也會在未來的研究中加以彌補。希望此次測試可以為該領域的相關(guān)研究提供一定依據(jù)，為礦用電氣自動化控制設備的發(fā)展提供建議。