電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性測(cè)試的策略

王燦

（福建三寶鋼鐵有限公司）

1 引言

在現(xiàn)代社會(huì)中，電氣自動(dòng)化控制設(shè)備被廣泛運(yùn)用于化工、工業(yè)制造業(yè)、鋼鐵冶金、電力發(fā)電等多個(gè)領(lǐng)域中，為現(xiàn)代社會(huì)整體發(fā)展提供巨大動(dòng)力。本次研究的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性分析，以某化鋼鐵冶煉廠內(nèi)部生產(chǎn)車間為例（以下簡(jiǎn)稱“某鋼鐵廠”），其中存在大量電氣自動(dòng)化控制設(shè)備，一旦發(fā)生設(shè)備運(yùn)行故障，則會(huì)引起車間生產(chǎn)驟停，不僅會(huì)傷害生產(chǎn)車間內(nèi)部設(shè)備，還會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的人身安全，造成較大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益流失。因此，技術(shù)人員在明確可靠性測(cè)試必要性的同時(shí)，掌握不同的可靠性測(cè)試方法，分析根據(jù)綜合情況選擇合適可靠性測(cè)試方法，以此展開可靠性測(cè)試，進(jìn)一步提升電氣自動(dòng)化控制設(shè)備運(yùn)行可靠性，提升生產(chǎn)車間整體生產(chǎn)效率。

2 電氣可靠性測(cè)試研究的意義及必要性

以“某化鋼鐵冶煉廠”為例，在本企業(yè)的車間生產(chǎn)中，除了電氣自動(dòng)化控制設(shè)備之外，還存在大量的化工業(yè)工藝設(shè)備，這些設(shè)備的工藝特殊、復(fù)雜，涉及材料與生產(chǎn)原料具有較高熱量與高危性。若能夠保證電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠運(yùn)行，則可以進(jìn)一步維護(hù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)運(yùn)行，兼顧生產(chǎn)效率與生產(chǎn)水平[1]。但是若電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性不足，出現(xiàn)運(yùn)行異常、自動(dòng)化控制失靈等問題，則會(huì)直接影響化工生產(chǎn)線的各個(gè)環(huán)節(jié)，直接造成生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)作業(yè)失誤、生產(chǎn)線故障等問題，不僅會(huì)影響生產(chǎn)效率，更容易引起現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)事故，危害現(xiàn)場(chǎng)工作人員、周圍人員及環(huán)境安全與穩(wěn)定。由此可見，在“某化鋼鐵冶煉廠”生產(chǎn)車間中加強(qiáng)對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性，展開可靠性測(cè)試，是維護(hù)企業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定、切實(shí)保障企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的必要手段。

3 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性測(cè)試的方法

3.1 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試分析

實(shí)驗(yàn)室分析法是指在特定環(huán)境條件之下，技術(shù)人員利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，結(jié)合電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)，展開實(shí)驗(yàn)檢測(cè)、數(shù)據(jù)分析、科學(xué)推理的驗(yàn)證方法。通過這樣的驗(yàn)證與檢測(cè)，能夠得到電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性運(yùn)行參數(shù)，精準(zhǔn)分析出設(shè)備可靠性不足的原因及影響因素，以便輔助技術(shù)人員展開設(shè)備維護(hù)與維修[2]。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法（見圖1）的運(yùn)用過程中，技術(shù)人員還可以利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備模擬電氣設(shè)備運(yùn)行情況，獲取設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，反復(fù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行論證與分析，適當(dāng)優(yōu)化調(diào)整數(shù)據(jù)，從而保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，提升實(shí)驗(yàn)本身的有效性。

圖1 “某化鋼鐵冶煉廠”電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法與軟件評(píng)估

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試法具有較強(qiáng)的精準(zhǔn)性，但是在實(shí)驗(yàn)的過程中容易受到外界因素的影響，導(dǎo)致實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果與預(yù)期設(shè)想不一致，甚至?xí)霈F(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)的情況。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試法還具有一項(xiàng)弊端——需要投入較多的資金，在實(shí)驗(yàn)測(cè)試前期，技術(shù)人員需要計(jì)算出電氣自動(dòng)化控制設(shè)備部的實(shí)際運(yùn)行總量。因此，這一方法常常被技術(shù)人員用到生產(chǎn)車間多臺(tái)設(shè)備同時(shí)冶煉的情況中。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分析

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法在“某化鋼鐵冶煉廠”中的運(yùn)用，就是指在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中展開對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的測(cè)試。這一測(cè)試方法的環(huán)境要求與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法大致相同，環(huán)境的要求可以保證數(shù)據(jù)真實(shí)性、結(jié)果準(zhǔn)確性。利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法展開測(cè)試，技術(shù)人員會(huì)使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)推斷法，根據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)推理分析邏輯，結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行指標(biāo)、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從而計(jì)算出電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性指標(biāo)。

這種測(cè)試法方法還可以細(xì)化出三種不同的形式，分別為：①在線可靠性測(cè)試；②停機(jī)測(cè)試；③脫機(jī)測(cè)試。在線可靠性測(cè)試需要在設(shè)備運(yùn)行過程中進(jìn)行測(cè)試；停機(jī)測(cè)試則就是指在設(shè)備不運(yùn)行狀態(tài)之下進(jìn)行測(cè)試；脫機(jī)測(cè)試是指將設(shè)備中的重要元部件取出，在不影響設(shè)備工作性能的前提之下將元部件送出檢測(cè)。利用這樣的方法，技術(shù)人員可以獲取設(shè)備的真實(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，更全面地了解設(shè)備的運(yùn)行情況。

4 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性測(cè)試方法的選擇分析

根據(jù)“某化鋼鐵冶煉廠”的生產(chǎn)車間運(yùn)行情況，結(jié)合可靠性測(cè)試的條件要求，可以發(fā)現(xiàn)，外部環(huán)境的不同條件會(huì)直接影響可靠性測(cè)試的選擇。技術(shù)人員需要考慮電氣自動(dòng)化控制設(shè)備所在環(huán)境的溫度等因素，合理選擇可靠性測(cè)試方法，靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。在實(shí)際過程中，由于生產(chǎn)車間的高溫環(huán)境影響，會(huì)直接降低設(shè)備的靈敏度、電氣性能，甚至空氣中的灰塵堆積也會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行可靠性。這就需要技術(shù)人員綜合考慮電氣自動(dòng)化控制設(shè)備所在環(huán)境綜合條件，考慮設(shè)備由于外部環(huán)境影響出現(xiàn)可靠性不足的概率與情況，分析是否有可能出現(xiàn)離心加速、溫度過高導(dǎo)致元件受損、震動(dòng)影響元件連接等情況，若是，則可以選擇停機(jī)測(cè)試，若否，則可以根據(jù)設(shè)備的關(guān)鍵部分，展開脫機(jī)檢測(cè)[3]。

另外，電磁波對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備具有較大的影響。在生產(chǎn)過程中，設(shè)備周圍極容易出現(xiàn)電磁波、電子輻射，這些均會(huì)影響電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的運(yùn)行磁場(chǎng)，對(duì)其內(nèi)部元件造成干擾，從而影響設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，降低設(shè)備運(yùn)行可靠性。若環(huán)境中電磁波參數(shù)較大，則需要采用實(shí)驗(yàn)室測(cè)試法，加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)環(huán)境的限制，從而保證測(cè)試數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。

5 提高電氣自動(dòng)化控制設(shè)備運(yùn)行可靠性的策略

5.1 優(yōu)化設(shè)備管理及維護(hù)

在電氣自動(dòng)化控制設(shè)備部運(yùn)行可靠性分析及其選擇中可以看出，電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的元部件及其整體運(yùn)行狀態(tài)十分重要，要想提升其可靠性，建議技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的管理與維護(hù)，定期檢修設(shè)備，加強(qiáng)維護(hù)力度，避免出現(xiàn)設(shè)備重點(diǎn)元部件損傷的情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常情況，加強(qiáng)維修，從而避免出現(xiàn)設(shè)備可靠性不足的問題。技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備元部件的管理，保證設(shè)備中元部件符合標(biāo)準(zhǔn)要求，保證元部件質(zhì)量過關(guān)。此外，還需要考慮“某化鋼鐵冶煉廠”內(nèi)部生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)功率較大的情況，選擇具有良好散熱性能、不容易受到高溫影響出現(xiàn)變形的元件。

還需要定期檢查、維修電氣自動(dòng)化控制設(shè)備。由于“某化鋼鐵冶煉廠”的生產(chǎn)材料可燃性較強(qiáng)、整體作業(yè)環(huán)境高溫高危，若電氣自動(dòng)化控制設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，容易在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)零部件磨損、關(guān)鍵連接位置松動(dòng)等情況，且這些故障不容易被發(fā)現(xiàn)。因此，技術(shù)人員需要結(jié)合“某化鋼鐵冶煉廠”內(nèi)的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備作業(yè)情況，制定科學(xué)的定期檢修方案。在每月15日、16日全面檢查內(nèi)部生產(chǎn)車間的各個(gè)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備，觀察、檢測(cè)是否存在溫度過高、噪聲大、連接線路接觸不良等問題，及時(shí)解決問題(見圖2）。還要在每月15號(hào)對(duì)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的停機(jī)測(cè)試與脫機(jī)測(cè)試，將關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)的設(shè)備主要部件送往專業(yè)機(jī)構(gòu)接受檢測(cè)，同時(shí)對(duì)附屬設(shè)備進(jìn)行停機(jī)測(cè)試，進(jìn)一步深入檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以數(shù)據(jù)分析與推理保證設(shè)備運(yùn)行可靠性。還需要每個(gè)季度生產(chǎn)任務(wù)結(jié)束之后，將主要生產(chǎn)設(shè)備與附屬設(shè)備分批分次的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，進(jìn)一步加強(qiáng)檢測(cè)力度。此外，在檢測(cè)與維修之后，要對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，在企業(yè)報(bào)告中詳細(xì)闡述設(shè)備問題原因及解決方法。

圖2 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

5.2 加強(qiáng)對(duì)設(shè)備元器件材料的檢測(cè)力度

在“某化鋼鐵冶煉廠”的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性檢測(cè)中，技術(shù)人員不僅要對(duì)設(shè)備整體運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備關(guān)鍵元件進(jìn)行檢測(cè)，還需要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備材料的檢測(cè)。電氣自動(dòng)化控制設(shè)備要想始終保證良好、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，就需要保證自身元件質(zhì)量符合要求。因此，技術(shù)人員需遵循質(zhì)量?jī)?yōu)先的原則，在設(shè)備沒有參與作業(yè)時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行可靠性測(cè)試，分別完成全面的材料質(zhì)量檢測(cè)、老化試驗(yàn)、試跑作業(yè)等，將現(xiàn)場(chǎng)模擬數(shù)據(jù)整理，通過大數(shù)據(jù)分析確定該設(shè)備是否具備過硬質(zhì)量條件，是否可以投入生產(chǎn)作業(yè)。通過這樣的可靠性測(cè)試操作，保證設(shè)備運(yùn)行的可靠與穩(wěn)定。

5.3 強(qiáng)化對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)的研究

根據(jù)上述的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備測(cè)試方法選擇可以看出，影響可靠性測(cè)試的條件較多，且設(shè)備的設(shè)計(jì)技術(shù)會(huì)直接影響設(shè)備的可靠性測(cè)試結(jié)果。因此，在可靠性測(cè)試與分析之后，技術(shù)人員需要結(jié)合測(cè)試結(jié)果，針對(duì)性地解決作業(yè)環(huán)境的氣溫影響、長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的諧波影響。一方面，針對(duì)作業(yè)環(huán)境溫度對(duì)設(shè)備可靠性的影響問題，技術(shù)人員需加強(qiáng)設(shè)備的氣候防護(hù)機(jī)制、加強(qiáng)散熱措施。從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)入手，加強(qiáng)“溫度感應(yīng)及應(yīng)急機(jī)制”，使設(shè)備可以根據(jù)作業(yè)環(huán)境溫度適當(dāng)自我調(diào)節(jié)；同時(shí)安裝具有較高性能的散熱措施，增加通風(fēng)扇，帶走設(shè)備運(yùn)行生產(chǎn)熱量。另一方面，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)備的電源諧處理機(jī)制，選擇具有優(yōu)秀參數(shù)的變頻器，以此減少諧波分量。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在以“某化鋼鐵冶煉廠”為例展開對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性測(cè)試的分析與研究之后，可以發(fā)現(xiàn)，通過可靠性測(cè)試可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的“不可靠之處”，從而展開針對(duì)性的處理，保證時(shí)刻發(fā)揮電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的運(yùn)行價(jià)值。在今后的電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的管理中，技術(shù)人員要加強(qiáng)可靠性測(cè)試方法的運(yùn)用，配合使用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的元器件材料、設(shè)備設(shè)計(jì)情況的測(cè)試與控制，加強(qiáng)對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的維護(hù)，以此保證電氣自動(dòng)化控制設(shè)備運(yùn)行可靠與穩(wěn)定，為維護(hù)生產(chǎn)車間的有序作業(yè)提供保障。