淺析電氣自動化設(shè)備可靠性測試及發(fā)展趨勢

楊忠 李明

[摘 要]電氣自動化控制設(shè)備的可靠性測試過程是復(fù)雜而又重要的，整個測試的過程需要涉及到眾多的不同的領(lǐng)域和知識。只有盡量避免那些對于測試的結(jié)果的可靠性有影響的因素的存在，才能不斷提高我們測試的能力和水平，才能更好地開發(fā)應(yīng)用并發(fā)揮作用。

[關(guān)鍵詞]電氣自動化設(shè)備；測試方法；可靠性；發(fā)展趨勢

由于電控及自動化設(shè)備特殊性，產(chǎn)量小品種多。對其進(jìn)行試驗室測試有一定的困難，所以采用現(xiàn)場測試比較實際，但現(xiàn)場測試也有缺點。所以，搞一些試驗室測試并且通過對試驗室測試所獲得的可靠性數(shù)據(jù)與現(xiàn)場可靠性所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，更準(zhǔn)確地判定設(shè)備的可靠性程度。在測試過程中需按照流程操作、及時保養(yǎng)，才會有滿意的成果及可靠性測試結(jié)果?，F(xiàn)場可靠性測試實驗室我國電控設(shè)備未來的發(fā)展方向，現(xiàn)場可靠性試驗也非常適合我國電控自動化設(shè)備的發(fā)展。

一、電氣控制設(shè)備的可靠性現(xiàn)狀

控制設(shè)備可靠性指標(biāo)低與工作環(huán)境、使用及維護(hù)不當(dāng)有相當(dāng)大的關(guān)系，電氣設(shè)備所處的工作環(huán)境多種多樣，影響控制設(shè)備可靠性的因素有氣候條件。機械作用力和電磁干擾，氣候條件中溫度、濕度、氣壓、大氣污染等因素，能使控制設(shè)備的電氣性能下降，溫升過高，運動不靈活，結(jié)構(gòu)損壞，直至癱瘓，不能正常工作。目前元器件生產(chǎn)廠家眾多，質(zhì)量有好有壞，因此控制設(shè)備可靠性指標(biāo)偏低，在小企業(yè)中，管理體系缺陷，零部件進(jìn)廠檢查不能得到有效實行，同時，市場中的惡性競爭，導(dǎo)致元器件價格相對低廉，企業(yè)不顧質(zhì)量的采購，使得控制設(shè)備可靠性指標(biāo)偏低，使用壽命大打折扣。

二、電氣設(shè)備可靠性測試方法分析

1.試驗室的測試方法。由于在試驗室內(nèi)有非常優(yōu)異的工作、試驗條件，所以我們可以通過模擬的方法，將實際的使用條件模擬出來，再進(jìn)行試驗，通過累計失效數(shù)以及時間等數(shù)據(jù)，來得到需要的可靠性指標(biāo)，這就是試驗室的可靠性試驗。通過試驗室試驗的方法，我們得到的試驗結(jié)果與實際結(jié)果更加貼近，但是這種方法存在一定的局限性，那就是投資過大，需要大量的資金、設(shè)備以及專業(yè)技術(shù)人員，因此要盡量考慮成本因素，選擇是否使用此種方法，總體來說，這種試驗室的測試方法比較適用于大規(guī)模的生產(chǎn)。

2. 保證試驗方法。該方法是在產(chǎn)品出廠前將產(chǎn)品在規(guī)定條件下進(jìn)行無故障的工作試驗，俗稱烤機，我們研究的電控設(shè)備通常由大量的元器件組成，它的故障模式是一種不以某幾種故障為主的、隨機的、多樣化的形式顯現(xiàn)出來的，因此它的故障服從指數(shù)分布，也就是說它的失效率具有隨著時間變化的特性。我們在試驗室內(nèi)對出廠前的產(chǎn)品進(jìn)行烤機，實際上就是對產(chǎn)品的早期失效進(jìn)行測試考核。通過對產(chǎn)品的改進(jìn)，使失效率達(dá)到某項規(guī)定指標(biāo)后再出廠。這項試驗主要是一種可靠性保證試驗，而且所需時間長，對大量生產(chǎn)的產(chǎn)品來說，它只能用于設(shè)備的樣本，對小量、大系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品來說，它可用于所有產(chǎn)品。這種試驗方法對電路復(fù)雜、可靠性要求較高、臺數(shù)少的電控及自動化設(shè)備比較適用。

3.現(xiàn)場試驗方法。通過對設(shè)備在使用現(xiàn)場進(jìn)行的可靠性測試記錄各種可靠性數(shù)據(jù)，然后根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計，參照不同的試驗數(shù)據(jù)來研究出正確的方式，保證自動化設(shè)備的性能的到很好的發(fā)揮。其特點是使用的試驗設(shè)備較少，工作環(huán)境與現(xiàn)場情況基本相同，所測試的數(shù)據(jù)能夠真實反映電控設(shè)備在實際使用情況下的可靠性，維護(hù)性等參數(shù)，其工作效率高。但其遇到受控條件下也難以進(jìn)行試驗，容易被外界因素干擾。現(xiàn)場測試主要是一下幾點：測試設(shè)備一直運行，在線測試；停機測試時，電控設(shè)備需中止運行；在特別設(shè)計的試驗設(shè)備上進(jìn)行試驗，進(jìn)行脫機測試，將測試部件移除現(xiàn)場。這三中測試方法各有各的特點，要依據(jù)實際情況來確定是哪一種測試方法?，F(xiàn)場測試由于其設(shè)備的難以安裝和連接，這也是現(xiàn)場測試的一大缺點。

三、可靠性測試方法的選擇對策

1.場地的選擇。如何對可靠性測試的方法進(jìn)行選擇，對于可靠性測試來說具有非常重要的作用。一般來說，可以從實驗產(chǎn)品、實驗環(huán)境、實驗場地、實驗程序等方面入手，進(jìn)行推測。場地選擇之前需要對相關(guān)環(huán)境進(jìn)行一定程度的了解，選擇的同時要遵循一定的原則。如果是對正常使用狀況下的可靠性進(jìn)行測試，需要選擇較為特殊典型的工作場地，如果是為了能夠提供可比性比較可靠的資料，需要選擇有近似實驗或者有相同條件的場地。

2.實驗產(chǎn)品選擇。實驗產(chǎn)品的選擇同樣需要遵循一定原則，對于產(chǎn)品來說需要有一定的典型性。其涵蓋的品種要多，礦井提升電動設(shè)備、紡織機電控制設(shè)備、造紙機電設(shè)備等。同時，產(chǎn)品需要用中小型和大型設(shè)備，不僅要有簡短運行的設(shè)備還要有連續(xù)運行的設(shè)備。在進(jìn)行測試之前需要對測試程序進(jìn)行規(guī)劃，保證現(xiàn)場測試人員能夠嚴(yán)格依據(jù)規(guī)定好的程序進(jìn)行測試內(nèi)容的實施。

3. 實驗環(huán)境的選擇。因為電器自動化設(shè)備一般情況差異比較大，在對實驗環(huán)境測試的時候要選擇環(huán)境不過度惡劣的地區(qū)，保證測試結(jié)果的公平性。實驗檢測的組織工作，這個環(huán)節(jié)在實驗工作中非常重要，主要是對各個場地進(jìn)行組織管理的工作，肩負(fù)著對相關(guān)實驗數(shù)據(jù)的確定、整理、收集，對實驗工作的協(xié)調(diào)、相關(guān)檢測人員的選定，可靠性設(shè)備檢測工程師、制造師的選擇等工作，所以在進(jìn)行可靠性測試方法選擇的時候，要著重考慮這方面的方法，促進(jìn)可靠性檢測結(jié)果的客觀性。

四、綜合電氣自動化技術(shù)發(fā)展趨勢

1.保護(hù)、控制、測量一體化。鑒于目前的運行體制、人員配備、專業(yè)分工，我國的自動化系統(tǒng)主要采用站內(nèi)監(jiān)控采集數(shù)據(jù)而保護(hù)相對獨立的模式，以提供較清晰的事故分析和處理的界面。但是從技術(shù)合理性、減少設(shè)備重復(fù)配置、簡化維護(hù)工作量以及發(fā)展趨勢等方面考慮，將保護(hù)與控制、測量結(jié)合在一起會更有優(yōu)勢。

2.國際標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。近年來，IED電力自動化方面有了廣泛應(yīng)用。為了實現(xiàn)不同廠家 IED 設(shè)備的信息共享和互操作性，使廠站電氣綜合自動化系統(tǒng)成為開發(fā)系統(tǒng)，國際電工委員會制定了IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)。為了與國際接軌，國內(nèi)已經(jīng)開始了基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的電氣綜合自動化系統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)，相信這將是未來自動化系統(tǒng)的一個發(fā)展方向。

五、結(jié)語

綜上所述，在保證滿足產(chǎn)品的需要時，按最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法設(shè)計元器件及部件。根據(jù)電控設(shè)備中電路的性能的要求和工作環(huán)境條件來選取合適的元器件，元器件等部件其技術(shù)條件、技術(shù)性能、質(zhì)量等，都必須滿足設(shè)備工作和環(huán)境的要求，同時優(yōu)先選擇品質(zhì)好的，質(zhì)量可靠并穩(wěn)定的，有發(fā)展前途的標(biāo)準(zhǔn)元器件。在設(shè)備設(shè)計階段，進(jìn)行精密的可靠性計算，從而找出正確的設(shè)計方法。控制設(shè)備的溫度，使其工作在適宜的溫度下，由于溫度對設(shè)備的可靠性也具有一定的影響，所以設(shè)備的溫度及設(shè)備所損耗的功率也是可靠性所要考慮的一個部分及條件。

自動化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛而深入，這也使電網(wǎng)管理方式產(chǎn)生翻天覆地的變化。新技術(shù)、新理論的應(yīng)用使一些概念不斷被更新和修正，傳統(tǒng)的技術(shù)界線逐漸模糊，各種原來看似不相關(guān)聯(lián)的技術(shù)會彼此融合和滲透，這些推動著電力自動化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和變化。

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