電氣自動化控制設備的可靠性測試

趙靜 馮擁軍

摘要：對于生產廠家和廣大用戶來說，最關心的問題就是電氣自動化設備的可靠性。為了確保電氣自動化設備的可靠性，國家電控配電設備質檢中心提出了測定電氣自動化設備可靠性的方法。文章首先對 3 種可靠性測試方法進行了簡單介紹，之后論述了電氣自動化控制設備可靠性測試方法選擇方面的相關問題，最后對現場可靠性測試方法進行重點分析。

關鍵詞：電氣自動化;可靠性測試;現場可靠性測試

1 電氣自動化控制設備可靠性測試方法及選擇

1.1 電氣自動化控制設備可靠性測試方法

確定一個最適當的電氣自動化控制設備可靠性測試方法是對電氣自動化控制設備可靠性做出客觀準確評價的前提條件。國家電控配電設備質量監督檢驗中心提供了對電氣自動化控制設備進行可靠性測試的方法，在實踐中比較常用的主要有以下 3 種：（1）實驗室測試法。此種測試方法是通過可靠性模擬進行測試，利用符合規定的可控工作條件及環境對設備運行現場使用條件進行模擬，以便實現以最接近設備運行現場所遇到的環境應力對設備進行檢測，統計時間及失效總數等相關數據，從而得出被檢測設備可靠性指標。此種可靠性測試方法的優勢在于：實驗條件容易掌控、所獲取的試驗數據質量較高、實驗結果可以再現等;不足之處主要體現在：進行實驗室測試法所需要的實驗費用較高、實驗條件受到限制、需要試品數量大以及實驗結果受到產品批量及成本因素影響等。因此，此種測試方法更適用于生產批量較大的產品[1] 。（2）現場測試法。現場測試法的優勢在于：測試環境與實際工作環境更加符合，測試所得到的數據可以對被檢測設備實際運行中的可靠性及維護性等相關參數做出更加真實的反映;進行可靠性實驗所需要的設備較少，需要投入的測試費用相對少;在實施現場測試時被測試設備可以保持正常的運行狀態。電氣自動化控制設備可靠性現場測試法具體又包含 3 種類型：第一種是可靠性在線測試，即在被測試設備正常運行過程當中進行測試;第二種是停機測試，即在被測試設備停止運行時進行測試;第三種是脫機測試，需要從設備運行現場將待檢測部件取出，安裝到專業檢測設備當中進行可靠性測試。。單純從測試技術方面分析，后 2 種測試方法相對簡單，但如果系統較為復雜一般只有設備保持運行狀態時才可以定位出現故障的準確位置，故只能選擇在線測試[2] 。在實踐中，進行現場測試時具體選擇哪種類型的測試，要看故障的具體情況以及是否可以實現立即停機。電氣自動化控制設備可靠性可靠性測試前提條件的確定現場測試法與實驗室測試法相比較，不同之處主要體現在以下 2 點：第一，現場測試法安裝及連接待測試設備的難度較大，主要原因在于，線路板已經被封閉在機箱當中，這就導致測試信號難以引進，即便是在設備外殼處預留了測試插座，也需要較長的測試信號線，在進行電氣自動化控制設備可靠性現場測試時，無法使用以往的在線仿真器;第二，由于進行設備可靠性現場測試通常不具備實驗室的測試設備和儀器，這就給現場測試手段及方法提出更高要求。（3）保證實驗法。所謂保證實驗法，就是通常經常談到的“烤機”，具體指的是在產品出廠前，在規定的條件下對產品所實施的無故障工作試驗。通常情況下，作為研究對象的電氣自動化控制設備都有著數量較多的元器件，其故障模式顯示方式并非以某幾類故障為主，而是具有一定的隨機性，并且故障表現形式多樣，所以，其故障服從于指數分布，換句話說，其失效率是隨著時間的變化而變化的。產品在出廠之前在實驗室所進行的烤機，從本質上講，就是測試和檢測產品早期失效情況，通過對產品進行不斷的改進和完善，以確保所出廠的產品的失效率均已符合相關指標的要求。實施電氣自動化可靠性保證實驗所花費的時間較長，因此，如果產品是大批量生產，這種可靠性檢測方法只能應用于產品的樣本，如果產品的生產量不大，則可以將此種保證實驗測試法應用在所有產品上[3] 。電氣自動化設備可靠性保證實驗主要適用范圍是電路相對復雜、對可靠性要求較高并且數量不大的電氣自動化控制設備。

1.2 電氣自動化控制設備可靠性測試方法的確定

確定電氣自動化控制設備可靠性測試方法，需要對實驗場所、實驗環境、待測驗產品以及具體的實驗程序等因素進行全面的考察和分析。（1）實驗場地的確定。電氣自動化設備可靠性測試實驗場地的選擇，需要結合設備可靠性測試的具體目標來進行[4] 。如果待測試的電氣自動化控制設備的可靠性高于某一特定指標，就需要選取最為嚴酷的實驗場所進行可靠性測試;如果只是測試電氣自動化控制設備在正常使用狀況下的可靠性，就需要選取最具代表性的工作環境作為開展測試實驗的場所;如果進行測試的目的只是為了獲取準確的可比性數據資料，在進行實驗場所選擇時需要重點考慮與設備實際運行相同或相近的場所。（2）實驗環境的選取。因為對于電氣自動化控制設備而言，不同的產品類型所對應的工況也有所不同，所以，在進行電氣自動化控制設備可靠性測試時，選取非惡劣實驗環境，這樣被測試的電氣自動化控制設備將處于一般性應力之下，由此所得到的設備自控可靠性結果更加客觀和準確。（3）實驗產品的選擇。在選擇電氣自動化控制設備可靠性測試實驗產品時，要注意挑選比較具有代表性、具有典型特點的產品。所涉及到的產品的種類比較多，例如造紙、化工、礦井以及紡織等方面的機械電控設備等。從實驗產品規模上分析，主要包括大型設備以及中小型設備;從實驗設備的工作運行狀況來分析，主要可以分為連續運行設備以及間斷運行設備。（4）實驗程序。開展電氣自動化控制設備可靠性實驗需要由專業的現場實驗技術人員嚴格按照統一實驗程序操作，主要涉及到測試實驗開始及結束時間、確定適當的時間間隔、收集實驗數據、記錄并確定自控設備可靠性相關指標、相應的保障措施以及出現意外狀況的應對措施等方面的規范。只有嚴格依據規范進行自控設備可靠性實驗操作，才可以確保通過實驗獲取的相關數據的可靠性及準確性。（5）實驗組織工作。開展電氣自動化控制設備可靠性測試實驗最為重要的內容就是實驗組織工作，必須組建一支高效、合理且嚴謹的實驗組織機構，主要負責確定實施自控設備可靠性實驗的主要參與人員，協調相關工作、對實驗場所進行管理，組織相關實驗活動，收集并整理實驗數據，分析實驗結果，對實驗所得到的數據進行全面深入分析，并在此基礎上得出實驗結論。除此之外，實驗組織機構還需要負責組織協調實驗現場工程師、設備制造工程師以及可靠性設計工程師相互之間的關系與工作。

2 現場可靠性測試方法相關問題

2.1 實施設備可靠性現場測試的目的

對電氣自動化控制設備實施現場可靠性測試的目的主要有以下 5 點：①獲取電氣自動化控制設備運行現場的可靠性數據，在此基礎上進行可靠性評估，確定科學合理的設備可靠性考核指標;②對收集到的電氣自動化控制設備運行現場的可靠性數據進行數理統計，進而得到可靠性數據指標;③獲取電氣自動化控制設備元器件可靠性數據資料，在此基礎上確定元器件使用可靠性指標;④考察設備壽命特性，進而確定設備在出廠前烤機時長;⑤對電氣自動化控制設備相關的維修數據進行收集和分析，在此基礎上評估設備的維修性。

2.2 實施設備可靠性現場測試的條件

進行電氣自動化控制設備可靠性現場測試需要具備以下幾方面的條件：①具備較為完善的電氣自動化控制設備生產管理機制和相關制度;②具有成熟且穩定的電氣自動化控制生產工藝和條件;③確保從正規渠道獲取設備相關器件;④相關電氣自動化控制設備的實際使用條件要符合相應的設計標準;⑤盡可能多地對用戶使用的電氣自動化控制設備進行測試，以確保所獲取的數據更加可靠。

2.3 對電氣自動化控制設備可靠性數據的統計及分析

依據電氣自動化控制設備可靠性指標體系的具體要求，對所收集到的可靠性數據進行統計和分析，進而提取出自控設備可靠性特征，之后在所獲取的數據資料的基礎之上，在針對具有代表性的電氣自動化控制設備無故障作業時間的平均值進行相應的統計分析和計算。

3 結語

通過上文的闡述可知，電氣自動化控制與自動化設備具有一定的特殊性，種類多，產量低。因此，開展電氣自動化控制設備可靠性測試，采用實驗室測試的方法難度較大，相比較而言，現場測試方法更加實用，但是，現場測試方法也存在一定的不足。鑒于此，將 2 種可靠性測試方法有機結合起來可以取得更好的效果，即通過進行部分實驗室測試實驗得到一些電氣自動化控制可靠性數據，將其與通過進行現場可靠性測試所得到的數據進行對比分析，這樣，對電氣自動化控制可靠性程度做出判定的準確性將會大大提高。總之，在電氣自動化可靠性測試方面，現場可靠性測試更加符合我國現實國情，而實驗室測試代表未來發展方向。

參考文獻：

[1] 武芳軍.電氣自動化控制設備的可靠性測試與研究[J].民營科技，2011（6）：9.

[2] 于士國.電氣自動化控制設備可靠性測試的方法分析 [J].硅谷，2011（11）：137.

[3] 朱愛珠，黃菊紅，徐平原.淺談電氣自動化控制設備的可靠性測試[J].科技資訊，2011（8）：143.

[4] 鄒一，歐惠安.電氣傳動及自動化控制設備可靠性測試方法的探討[J].電氣傳動，2002（1）：61-64.