電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性的淺析

張偉*

（河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司司家營(yíng)北區(qū)分公司，河北灤縣，063700）

引言：

電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性影響著供電的持續(xù)穩(wěn)定性，加強(qiáng)對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備研究改善，提高電氣設(shè)備的安全可靠性意義重大。文章結(jié)合工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

1 電氣設(shè)備可靠性定義

近年來(lái)，電氣設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)是模塊化、系統(tǒng)化、智能化的，電氣設(shè)備的新產(chǎn)品開發(fā)正在加速發(fā)展。環(huán)境的使用變得非常多樣化;他們服務(wù)的系統(tǒng)變得越來(lái)越重要和昂貴。例如，自動(dòng)開關(guān)已廣泛應(yīng)用于車輛、船舶、地面軍事設(shè)備、航空航天、鐵路和交通信號(hào)和通信系統(tǒng)。由于供電需要日夜連續(xù)運(yùn)行，這就要求電氣開關(guān)能夠承受高、低溫、高濕度、沖擊等測(cè)試。維護(hù)通常不允許在操作中，或者只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的維護(hù)。所有這一切使得對(duì)電氣開關(guān)可靠性的研究變得迫切和重要。

在國(guó)際上，通用的可靠性被定義為在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)定義的函數(shù)的能力。這個(gè)定義適用于系統(tǒng)，也適用于設(shè)備或單元。由于故障的隨機(jī)性，用數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)描述了可靠性，常用的是“概率”。

2 可靠性測(cè)試的主要方法

為了獲得電子控制和自動(dòng)化設(shè)備的可靠性，有必要對(duì)其進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。首先，需要確定一個(gè)測(cè)試方法。目前常用的可靠性測(cè)試方法主要包括以下幾種方法。

（1）保證試驗(yàn)方法。產(chǎn)品出廠前的方法是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下無(wú)故障工作測(cè)試,通常被稱為焙烘機(jī),我們研究通常包含大量的組件的電子控制設(shè)備,其故障模式是一種不以某些類型的斷層為主,隨機(jī)的,多樣的形式出現(xiàn),所以未能服從指數(shù)分布,也就是說(shuō),它的故障率隨時(shí)間變化的特點(diǎn)。我們?cè)谠囼?yàn)室里對(duì)烘焙機(jī)，在出廠前實(shí)際上是產(chǎn)品的早期失效測(cè)試評(píng)估，通過(guò)改進(jìn)產(chǎn)品，故障率在出廠前達(dá)到一段。該實(shí)驗(yàn)主要是一種可靠性保證測(cè)試，且該產(chǎn)品的批量生產(chǎn)所需時(shí)間，只能用于設(shè)備的樣品，小批量，大系統(tǒng)的產(chǎn)品，可用于所有產(chǎn)品。這種測(cè)試方法適用于高可靠性、高可靠性的電氣控制和自動(dòng)化設(shè)備。

（2）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的可靠性試驗(yàn)，對(duì)可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并根據(jù)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出設(shè)備的可靠性指標(biāo)。該方法的特點(diǎn)是測(cè)試所需的測(cè)試設(shè)備較少，真實(shí)的工作環(huán)境，測(cè)試數(shù)據(jù)可以反映在實(shí)際使用的可靠性、可維護(hù)性和其他參數(shù)條件下獲得的產(chǎn)品，并且需要較少的直接成本，測(cè)試設(shè)備可以用于正常工作。缺點(diǎn)是不能在受控條件下進(jìn)行測(cè)試，外部影響因素復(fù)雜，無(wú)法控制，測(cè)試條件的重現(xiàn)性比實(shí)驗(yàn)室重現(xiàn)性差?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分為三種情況:一是在線測(cè)試，測(cè)試設(shè)備不停止運(yùn)行;一是停機(jī)測(cè)試，由測(cè)試設(shè)備停止;第三個(gè)是離線測(cè)試，該測(cè)試將從運(yùn)行的站點(diǎn)中取出，并在專用測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行測(cè)試。從測(cè)試技術(shù)的角度來(lái)看，后兩種測(cè)試更容易進(jìn)行各種測(cè)試;對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，通常故障和問(wèn)題需要在設(shè)備運(yùn)行時(shí)被發(fā)現(xiàn)和定位，并且必須進(jìn)行在線測(cè)試。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方法取決于故障的情況，以及是否允許實(shí)際應(yīng)用程序立即停止?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試是測(cè)試設(shè)備的最大區(qū)別之一是很難安裝和連接:電路板封閉測(cè)試信號(hào)很難介紹,即使設(shè)備外殼測(cè)試插座,測(cè)試信號(hào)線路也需要很長(zhǎng)一段,傳統(tǒng)的在線仿真器不能用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。另一方面，現(xiàn)場(chǎng)往往沒(méi)有實(shí)驗(yàn)室里的各種測(cè)試儀器和設(shè)備，因此，必須有更好的方法和手段來(lái)完成測(cè)試。

3 可靠性測(cè)試方法的選擇

如何選擇可靠性測(cè)試方法，可以從試驗(yàn)場(chǎng)地、試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)產(chǎn)品、試驗(yàn)測(cè)試程序等幾個(gè)方面來(lái)推斷。

（1）試驗(yàn)場(chǎng)地的選擇。場(chǎng)地的選擇要遵循一定的原則,即評(píng)估可靠性水平不低于某一指標(biāo)應(yīng)選擇最嚴(yán)重的測(cè)試網(wǎng)站,如果它是為了確定正常使用條件下的可靠性水平,應(yīng)該選擇工作環(huán)境是最典型的測(cè)試網(wǎng)站,如果為了提供可靠數(shù)據(jù)可比性,應(yīng)該選擇有相同或相似的測(cè)試條件。

（2）試驗(yàn)環(huán)境的選擇。由于電子控制產(chǎn)品的操作條件存在較大的差異，選擇了非苛刻的場(chǎng)地，設(shè)備在正常壓力下工作，以保證測(cè)試的客觀性。

（3）試驗(yàn)產(chǎn)品的選擇。這方面的特點(diǎn)應(yīng)該是典型的。產(chǎn)品種類繁多，如紙機(jī)電子控制設(shè)備、紡織機(jī)械電子控制設(shè)備、礦井提升機(jī)機(jī)械控制設(shè)備等。從本質(zhì)上講，產(chǎn)品屬性具有較大的尺寸和中小型設(shè)備。從操作的操作，連續(xù)操作設(shè)備和間歇操作設(shè)備。

（4）試驗(yàn)的測(cè)試程序。應(yīng)該有一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)試程序，并由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員嚴(yán)格執(zhí)行。例如，時(shí)間間隔的確定、數(shù)據(jù)收集、各種性能指標(biāo)的記錄、安全情況的記錄以及排除保證。應(yīng)該有嚴(yán)格的規(guī)則，以確保測(cè)試的準(zhǔn)確性和可信性。

（5）試驗(yàn)的組織工作。這是測(cè)試工作的關(guān)鍵部分。為了有一個(gè)高效和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕M織，它負(fù)責(zé)管理和組織分散的測(cè)試站點(diǎn)。收集和組織測(cè)試數(shù)據(jù)。為了選擇測(cè)試人員和測(cè)試工作的協(xié)調(diào)，在最終測(cè)試結(jié)果確定工作時(shí)對(duì)測(cè)試報(bào)告的分析，也由組織對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工程師、可靠性設(shè)計(jì)工程師、制造工程師一起進(jìn)行。我們的工作以工程為主導(dǎo)，由科研管理、行業(yè)管理、測(cè)試人員共同組建管理機(jī)構(gòu)、綜合管理的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，將得到更好的結(jié)果。

4 現(xiàn)場(chǎng)可靠性測(cè)試方法

現(xiàn)場(chǎng)可靠性測(cè)試方法是一種較為實(shí)用的測(cè)試方法，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，可以收集數(shù)據(jù)，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，可得出故障工作時(shí)間，并做評(píng)估和制定考核指標(biāo)的依據(jù)。

4.1 現(xiàn)場(chǎng)可靠性測(cè)試目的

①收集現(xiàn)場(chǎng)可靠性數(shù)據(jù)，進(jìn)行可靠性評(píng)估，為制定合理的可靠性考核指標(biāo)提供依據(jù)。②收集現(xiàn)場(chǎng)的可靠性數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)后得到可靠性數(shù)據(jù)指標(biāo)。③收集設(shè)備上元器件的可靠性數(shù)據(jù)，為今后元器件的使用提出可靠性指標(biāo)。④對(duì)設(shè)備的壽命特性進(jìn)行考查，可幫助確定出廠時(shí)設(shè)備進(jìn)行的烤機(jī)時(shí)間。⑤收集現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備維修性數(shù)據(jù)，進(jìn)行維修性評(píng)估。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)可靠性試驗(yàn)的條件

試驗(yàn)方法首先要求設(shè)備生產(chǎn)廠管理制度比較完善，工藝條件比較穩(wěn)定和成熟，元器件進(jìn)貨渠道比較正規(guī)，制造的產(chǎn)品有品質(zhì)保證，對(duì)于用戶工廠，被測(cè)試設(shè)備的使用廠，要求設(shè)備的工作條件符合產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最好是用戶使用的電控及自動(dòng)化設(shè)備量比較多一些，以使統(tǒng)計(jì)數(shù)字更為可靠。

4.3 可靠性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

依據(jù)收集到的可靠性數(shù)據(jù)，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)，計(jì)算有關(guān)可靠性特征，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算表明，典型的國(guó)產(chǎn)電控及自動(dòng)化設(shè)備的平均無(wú)故障工作時(shí)間。

5 結(jié)束語(yǔ)

提高電氣傳動(dòng)及自動(dòng)控制設(shè)備的可靠性一直是十分重要的問(wèn)題。要結(jié)合我國(guó)電控及自動(dòng)化設(shè)備的可靠性現(xiàn)狀，找出影響電氣自動(dòng)化設(shè)備可靠性的關(guān)鍵因素。提出對(duì)電氣控制及自動(dòng)化設(shè)備可靠性的測(cè)定和試驗(yàn)方法，以達(dá)到進(jìn)一步提高電氣控制及自動(dòng)化設(shè)備可靠性的目的。

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