淺析機械制造電氣自動化控制設備可靠性問題

趙強 唐赫磁

摘要：電氣自動化技術是現(xiàn)代高新技術產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。目前，對電氣自動化控制設備的可靠性和安全性的研究已成為一個重要課題。因此，掌握電氣自動化控制設備的可靠性試驗方法，合理選擇電氣自動化控制設備的可靠性試驗條件，是加強電氣自動化控制設備可靠性的重要途徑。本文首先分析了電氣控制設備可靠性對安全運行的重要性，然后討論了電氣自動化控制設備可靠性測試方法的選擇，最后提出了提高電氣自動化控制設備可靠性的具體途徑。

關鍵詞：電氣自動化;控制設備;可靠性

電氣自動化控制設備可以降低生產(chǎn)成本，降低人工成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。但是，在使用電氣自動化控制設備時，首先要保證其可靠性。電氣控制設備越來越復雜，自動化程度越來越高。因此，提高電力設備的可靠性是幫助電力企業(yè)發(fā)展的關鍵之一。

一、電控設備安全運行的重要性

目前，變電站一次和二次設備普遍采用電氣自動化控制。在電力系統(tǒng)運行中，變電站一次和二次設備是電力系統(tǒng)發(fā)電、輸配工程中不可缺少的一部分。一旦一次或二次設備發(fā)生運行，整個電網(wǎng)的安全運行將受到嚴重影響，甚至出現(xiàn)供電中斷和大規(guī)模停電，嚴重影響了人們的生活，制約了電力公司的發(fā)展。因此，做好電網(wǎng)中各變電站電力設備的可靠性和運維工作極為重要，是電網(wǎng)安全可靠運行的保障。例如，當變電站一次設備斷路器拒絕開關時，應根據(jù)相應的光學字信號，及時判斷故障原因，是機械故障還是二次回路故障。如果信號不明顯，應根據(jù)斷路器的控制電路圖查找故障原因，以保證變電站的安全可靠運行。

二、選擇電氣自動化控制設備可靠性測試方法的角度

根據(jù)國家電氣控制與配電設備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心常用的試驗方法，電氣自動化控制設備可靠性試驗方法的選擇角度主要包括環(huán)境、現(xiàn)場、產(chǎn)品和程序[1]。如濕度、溫度、氣壓等環(huán)境因素會導致電氣設備性能下降、結構損壞、操作笨拙，導致電氣控制設備運行異常;機械振動、加速度等因素在試驗現(xiàn)場會導致電氣控制設備部件長期振動，造成設備損失和故障等;電氣控制設備被測產(chǎn)品應具有代表性，因為被測產(chǎn)品的測試結果會受到產(chǎn)品性能、規(guī)格等因素的影響，造成缺陷，這些缺陷不具有普遍性和廣泛性;程序因素主要取決于執(zhí)行測試的人員，不能盲目追求設備價格，忽視原始質(zhì)量，而嚴格遵循既定的測試程序。具體選擇角度如下：

一是選擇測試試驗的環(huán)境。電氣自動化控制設備不管是在質(zhì)量上還是在規(guī)格上、工藝上都存在很大的差異性，所以應以接受試驗設備的具體情況為依據(jù)選擇適宜的試驗環(huán)境，以確保試驗是客觀的。二是選擇測試試驗的場地。規(guī)則：如果是測定電氣控制設備在正常條件下的可靠性，選擇的試驗場地就應是一個較典型的正常工作環(huán)境;如果是測定電氣控制設備在較惡劣、較嚴酷的實際應用環(huán)境中的運行可靠性，選擇的試驗場地就應具備最嚴格的環(huán)境條件;如果僅僅為提供可比性資料，就要為電氣控制設備的可靠性測試選一個跟實際運行環(huán)境最接近的場地。三是選擇測試試驗的產(chǎn)品。電氣自動化控制設備性質(zhì)多樣、種類繁多，所以在實施可靠性測試試驗時要選擇具備代表性、典型性的產(chǎn)品進行試驗，以更好地保障設備的試驗效果。四是選擇測試試驗的程序。試驗程序的科學合理和統(tǒng)一是不可或缺的，試驗人員務必嚴格遵照既定程序進行測試，以確保設備可靠性測試的可信性、準確性。

三、提高電氣自動化控制設備可靠性的具體途徑

（一）正確選擇并使用電子組件

正確選擇并使用電子組件，關鍵在于仔細分析電氣自動化控制設備的特點，采取對應的方法，并做好相關的維護工作。電氣自動化控制設備設計階段會定制一個設計方案，此時電子組件的使用參數(shù)應跟產(chǎn)品本身的實際使用情況有機結合，這不僅是確保產(chǎn)品性能良好的前提，還是確保設備具備較高水平可靠性的基礎。因此，選擇品質(zhì)好的、可靠性高的電子組件能促進電氣自動化控制設備有效提高其整體可靠性。在設計電氣自動化控制設備時應具備全局性的構思理念，確保產(chǎn)品結構更精細、性能更優(yōu)化。在電氣控制設備的自動化運行環(huán)節(jié)里，熱能是最主要的散熱形式之一，尤其是那些有較大功率的電子組件，影響其可靠性最關鍵的一個因素就是溫度[2]。于是在設置電氣自動化控制設備的控制系統(tǒng)時，應重點考慮控制散熱的相關問題，有效避免溫度過高燒毀電子組件，以提高電氣自動化控制設備的可靠性。

（二）合理利用前饋控制系統(tǒng)

為順利克服掉運行電氣控制設備過程面臨的諸多干擾因素，應通過對前饋控制系統(tǒng)的合理利用來提高設備可靠性水平。一是干擾的幅度值偏大且很頻繁時，被控制的變量會受到劇烈影響，單純使用反饋控制系統(tǒng)無法滿足實際要求，需合理利用前饋控制系統(tǒng)來加強;二是能測出主要的干擾因素，但控制變量的效果不好，也需要合理利用前饋控制系統(tǒng);三是不能及時進行反饋控制，控制質(zhì)量較差、通道較滯后，也要使用前饋――反饋控制系統(tǒng)來提高控制質(zhì)量，提高設備可靠性。

（三）科學對抗積分飽和現(xiàn)象

電氣自動化控制設備運行中的積分飽和現(xiàn)象具體是指控制器在積分作用下的偏差總不能為零，控制器輸出就會一直降低到最小或一直增加到最大。處于積分飽和裝填的控制器對系統(tǒng)的正常工作很不利，因為當控制器恢復工作狀態(tài)時并不能立即做出動作，只有在輸出退出積分飽和區(qū)，返回到輸入信號的有效范圍內(nèi)，執(zhí)行器才能正常運作。因此，控制器取代不及時會嚴重影響控制系統(tǒng)運作，甚至引發(fā)事故，需要我們采取積分切除法、限幅法等科學對抗積分飽和現(xiàn)象，優(yōu)化電氣自動化控制設備可靠性。

四、結語

電氣自動化控制設備可靠性測試是一項重要的、專業(yè)的項目，是我們必須要重視的問題。在實際工作中，我們要有機結合電氣自動化控制設備可靠性的實情，找尋更多切實可行的途徑來有效提高電氣自動化控制設備的可靠性水平。

參考文獻：

[1]朱玫熹.電氣和自動化設計在電氣工程中的融合應用[J].科技展望，2015（01）：111.

[2]房鈺彬.電氣自動化工程中電氣自動化控制設備的可靠性分析[J].科技創(chuàng)新導報，2014（30）：78.

作者簡介：

趙強，沈陽通用機器人技術股份有限公司;

唐赫磁，沈陽恩斯克有限公司。