電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性現(xiàn)狀與改善措施

李永男，金松林

（1.延邊大學(xué)，吉林 延吉 133002；2.北京國際建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100032）

0 引 言

可靠性是指元件、產(chǎn)品、系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)、一定條件下無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性。在一定的環(huán)境下，電氣自動(dòng)化設(shè)備的可靠性不同，其工作效率也不同。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國進(jìn)入了電氣自動(dòng)化設(shè)備與相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用高速發(fā)展的階段。但是，企事業(yè)單位和高校普遍存在著不重視電氣自動(dòng)化設(shè)備日常維護(hù)與管理的現(xiàn)象，一定程度上影響了電氣自動(dòng)化設(shè)備的使用效果。

1 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備現(xiàn)狀

所謂電氣自動(dòng)化設(shè)備，就是在少人或者無人參與的情況下，機(jī)器設(shè)備按照預(yù)先設(shè)定好的程序完成工作流程。在機(jī)械、電子以及微電子等相關(guān)技術(shù)迅速發(fā)展的推動(dòng)下，電氣自動(dòng)化控制得到了推廣，促進(jìn)了整體的生產(chǎn)效率提升，起到了降低營業(yè)成本的作用，而且為機(jī)器設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力支持。因?yàn)殡姎庾詣?dòng)化的發(fā)展和應(yīng)用對(duì)于我國電子技術(shù)水平有著巨大的影響，所以加大電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行可靠性研究的力度，對(duì)于電氣自動(dòng)化控制行業(yè)的發(fā)展具有極為重要的意義。經(jīng)過長期的實(shí)踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行工作環(huán)境是影響設(shè)備運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性的重要原因。氣候因素、干擾因素以及外力作業(yè)因素等[1]，對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致在運(yùn)行中運(yùn)轉(zhuǎn)不良甚至無法正常工作。因此，要給設(shè)備創(chuàng)造良好的運(yùn)行環(huán)境，盡可能地降低外界干擾，從而保證電氣自動(dòng)化設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)揮電氣自動(dòng)化設(shè)備的優(yōu)勢，提升企業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量。此外，對(duì)于電氣自動(dòng)化設(shè)備元件來說，質(zhì)量優(yōu)良是保設(shè)備運(yùn)行可靠性的基礎(chǔ)。由于電氣自動(dòng)化設(shè)備中使用的元器件數(shù)量較多，加上這些元器件都是由不同的廠家生產(chǎn)的，所以元器件的質(zhì)量和性能不可避免會(huì)出現(xiàn)一定差異。尤其是當(dāng)前我國的元器件市場存在惡意競爭現(xiàn)象，導(dǎo)致很多企業(yè)在訂購元器件時(shí)一味追求價(jià)格，而忽略了元器件的質(zhì)量，最終對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行可靠性與使用壽命造成了嚴(yán)重影響。如果這些問題得不到切實(shí)有效的解決，必然會(huì)對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的發(fā)展造成嚴(yán)重影響。

2 可靠性影響因素分析

2.1 設(shè)備的實(shí)際工作環(huán)境

設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境對(duì)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備有著重要影響，尤其是電氣自動(dòng)化設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。例如，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境中，如果溫度或者濕度不滿足條件，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，電氣自動(dòng)化設(shè)備對(duì)電磁干擾極為敏感，一旦運(yùn)行環(huán)境存在強(qiáng)的電磁干擾，會(huì)影響電氣自動(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)行，極大地破壞其運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.2 產(chǎn)品元器件的質(zhì)量

電氣設(shè)備的生產(chǎn)制造需要由各個(gè)不同廠家生產(chǎn)的元件進(jìn)行組裝而成。不同的廠家對(duì)于元器件生產(chǎn)工藝和質(zhì)量的要求各不相同，所以電氣元件在出廠之前，生產(chǎn)廠家都會(huì)按照要求進(jìn)行元器件的老化試驗(yàn)和檢測[2]。但是，當(dāng)元器件的產(chǎn)量與需求量兩者之間發(fā)生矛盾時(shí)，很有可能導(dǎo)致因?yàn)樵骷z測把關(guān)不嚴(yán)而影響到元器件的質(zhì)量和使用性能。

2.3 操控人員的專業(yè)技能

目前，我國電氣自動(dòng)化還在發(fā)展的初級(jí)階段，電氣自動(dòng)化程度還不高，很多設(shè)備還不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化，其操作尚需要具備專業(yè)技能的工作人員完成。所以，電氣設(shè)備操作人員自身的專業(yè)技能和水平的高低，成為影響電氣設(shè)備運(yùn)行可靠性的重要因素。如果設(shè)備操作人員在工作過程中出現(xiàn)了違反設(shè)備操作規(guī)程的行為，不僅會(huì)增加設(shè)備故障的幾率，也會(huì)影響到設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。

2.4 電氣自動(dòng)化設(shè)備的規(guī)范安裝

電氣自動(dòng)化設(shè)備的安裝水平和設(shè)備的管理使用水平，對(duì)其可靠性有著重要影響。如果在電氣自動(dòng)化設(shè)備安裝或者管理使用過程中出現(xiàn)了違反規(guī)程的現(xiàn)象，很有可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障。

3 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性測試方法

3.1 實(shí)驗(yàn)室測試法

充分借助實(shí)驗(yàn)室模擬符合電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的工作環(huán)境和條件，依據(jù)試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。實(shí)驗(yàn)室測試方法和現(xiàn)場測試相比，存在一定的偏差3]。但是，由于實(shí)驗(yàn)室測試可以模擬不同的生產(chǎn)工作環(huán)境，全面了解設(shè)備在各種環(huán)境下的運(yùn)行狀態(tài)，其測試更為全面，因此能夠保證測試結(jié)果的精準(zhǔn)。但是，由于實(shí)驗(yàn)室測試模擬的設(shè)備工作環(huán)境與電氣自動(dòng)化設(shè)備實(shí)際的工作環(huán)境相比仍然存在較大差距，所以最終取得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場測試結(jié)果肯定會(huì)存在一些誤差。由于實(shí)驗(yàn)室測試法投入較大，一般在大規(guī)模電氣設(shè)備企業(yè)中采用此種測試方法。

3.2 現(xiàn)場測試法

現(xiàn)場測試法是在工作現(xiàn)場對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行的可靠性檢測，通過檢測結(jié)果的計(jì)算得出相應(yīng)的測試指標(biāo)。相較于實(shí)驗(yàn)室測試法，這種方法投入較低。它直接在工作場地進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)設(shè)備的應(yīng)用效果直接進(jìn)行現(xiàn)場檢測，可以保證測試結(jié)果和實(shí)際運(yùn)行設(shè)備的真實(shí)狀態(tài)的一致性。

3.3 保證測試法

保證測試法是電氣自動(dòng)化控制設(shè)備在未出廠前針對(duì)設(shè)備進(jìn)行的測試。電氣自動(dòng)化設(shè)備是由數(shù)量眾多的零部件組裝而成的，各零件的可靠性都能影響自動(dòng)化設(shè)備組裝后的可靠性。因此，對(duì)出廠前的自動(dòng)化設(shè)備要做好保證測試，既能有效排查電氣自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)故障的原因，也可最大限度地降低設(shè)備生產(chǎn)階段的失效率，保證自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量。雖然保證測試法能有效消除電氣自動(dòng)化控制設(shè)備中存在的隨機(jī)性故障，但是由于這種測試方法檢測周期相對(duì)較長，一般很少被應(yīng)用于大型電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性檢測[4]。

4 提升電氣自動(dòng)化設(shè)備可靠性的主要措施

4.1 增強(qiáng)對(duì)設(shè)備元器件的檢測力度

電氣自動(dòng)化設(shè)備元器件質(zhì)量的優(yōu)劣是決定設(shè)備運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵。因此，電氣自動(dòng)化控制設(shè)備生產(chǎn)廠家在采購元器件時(shí)，必須按照質(zhì)量優(yōu)先的原則。在設(shè)備投入運(yùn)轉(zhuǎn)前，嚴(yán)格按照要求做好元器件的老化試驗(yàn)和檢測工作，同時(shí)采取模擬現(xiàn)場操作條件的方式進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的調(diào)試，確保設(shè)備的正常運(yùn)行，有效提升設(shè)備的可靠性。

4.2 確保設(shè)備設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性

為了提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，相關(guān)部門必須高度重視電氣自動(dòng)化控制設(shè)備設(shè)計(jì)階段的工作。設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)人員必須在深入分析電氣自動(dòng)化控制設(shè)備運(yùn)行情況的前提下，做好信息分析工作，在確保電氣自動(dòng)化設(shè)備綜合性能的同時(shí)，制定最佳設(shè)計(jì)方案。首先，嚴(yán)格按照產(chǎn)品運(yùn)行情況做好產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式與類型的設(shè)計(jì)工作。其次，充分重視電氣自動(dòng)化控制設(shè)備整體的可靠性與穩(wěn)定性，在滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，選擇性價(jià)比最高的零部件，達(dá)到有效掌控電氣自動(dòng)化控制設(shè)備設(shè)計(jì)成本的目的。

4.3 加強(qiáng)和完善電氣設(shè)備的氣候防護(hù)及散熱措施

4.3.1 氣候防護(hù)措施

影響電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性的因素很多，其中溫度、濕度等氣候條件是其中的重要因素。在電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中，要保持運(yùn)行現(xiàn)場的干燥，否則潮濕的空氣和環(huán)境會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部零件出現(xiàn)腐蝕或者損壞情況，使設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)故障造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至出現(xiàn)安全事故。因此，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的監(jiān)測力度，保證設(shè)備有一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境，控制設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的溫度和濕度，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3.2 散熱措施

電氣自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，如果這些熱能不能及時(shí)散去，會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生不利影響，造成設(shè)備功率損失。設(shè)備運(yùn)行環(huán)境如果溫度過高，也會(huì)影響設(shè)備的散熱。因此，要控制設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的溫度。

4.4 提高電源供電質(zhì)量，減少諧波分量

供電質(zhì)量的優(yōu)劣也是影響電氣自動(dòng)化控制設(shè)備運(yùn)行可靠性的重要因素。供電質(zhì)量如果不能達(dá)標(biāo)，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波分量[5]，對(duì)電氣設(shè)備造成沖擊。例如，長時(shí)間使用變頻器、整流模塊等設(shè)備，會(huì)導(dǎo)致電源諧波分量增加，沖擊電氣自動(dòng)化設(shè)備。由電源質(zhì)量導(dǎo)致出現(xiàn)的問題，很多無法找到具體的原因，需提高供電質(zhì)量進(jìn)行解決，防止產(chǎn)生電源諧波，保證電氣自動(dòng)化設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.5 加強(qiáng)設(shè)備后期維護(hù)工作

設(shè)備的使用與維護(hù)方式也是影響電氣自動(dòng)化控制設(shè)備正常運(yùn)行的重要因素。企事業(yè)單位和高校應(yīng)該定期開展設(shè)備檢測與維護(hù)，降低外部因素對(duì)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生的不利影響。通過設(shè)備檢測與維護(hù)，工作人員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除設(shè)備中存在的各種安全隱患，從而有效提升電氣設(shè)備的安全性與可靠性。

5 結(jié) 論

為了確保電氣自動(dòng)化控制設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，企事業(yè)單位和高校等單位必須在充分重視影響電氣自動(dòng)化控制設(shè)備運(yùn)行可靠性原因的同時(shí)，按照企事業(yè)單位和高校發(fā)展的實(shí)際情況，不斷探究新方法，保證電氣自動(dòng)化設(shè)備更加穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，為企事業(yè)單位和高校長期可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。