電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性相關(guān)問(wèn)題分析

曾 巧

（廣東智源機(jī)器人科技有限公司，佛山 528300）

電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可以根據(jù)規(guī)定的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定，更好地促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。

1 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性相關(guān)論述

電氣自動(dòng)化控制設(shè)備是在特定環(huán)境中自動(dòng)執(zhí)行指定任務(wù)的能力。它的可靠性很大程度上取決于其性能質(zhì)量，反映了電氣自動(dòng)化控制設(shè)備在惡劣環(huán)境下的可靠性。可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量最重要的部分。提高產(chǎn)品的可靠性能降低安全風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約維護(hù)成本，提高市場(chǎng)份額，拓寬市場(chǎng)渠道，使產(chǎn)品性能在最大程度上滿足用戶需求。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，可靠性已成為衡量產(chǎn)品性能最重要的指標(biāo)。因此，公司或制造商必須高度重視可靠性，從而提升自身市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，不斷提升企業(yè)的市場(chǎng)份額[1]。

2 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性研究現(xiàn)狀

首先，電氣自動(dòng)化技術(shù)的可靠性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范較低。與其他重要領(lǐng)域相比，我國(guó)電氣自動(dòng)化設(shè)備可靠性研究起步較晚，發(fā)展緩慢。電氣自動(dòng)化設(shè)備的可靠性研究始于20世紀(jì)90年代，由能源部開(kāi)展，沒(méi)有參考相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)低。由于標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范粗糙，電氣自動(dòng)化設(shè)備的相關(guān)的可靠性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范在實(shí)際應(yīng)用中很難起到指導(dǎo)作用，因此需要對(duì)其進(jìn)行完善。

其次，可靠性模型不合理，導(dǎo)致選擇不當(dāng)。近年來(lái)，我國(guó)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性研究主要基于大數(shù)據(jù)的指數(shù)分布，忽視了對(duì)實(shí)際情況的研究和分析。在這個(gè)過(guò)程中，大部分操作都是基于電子數(shù)據(jù)，在環(huán)境壓力的影響下，確保數(shù)據(jù)故障不會(huì)造成重大損失。然而，機(jī)械產(chǎn)品具有累積效應(yīng)，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，容易出現(xiàn)疲勞失效。

最后，目前沒(méi)有完整的可靠性指標(biāo)體系。產(chǎn)品可靠性指標(biāo)不僅是設(shè)計(jì)指標(biāo)的重要組成部分，而且必須包括功能指標(biāo)。此外，電氣自動(dòng)化設(shè)備的安全運(yùn)行對(duì)能源系統(tǒng)的可靠性起著重要的主導(dǎo)作用，直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活的各個(gè)層次，因此對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備的可靠性提出了嚴(yán)格要求。然而，我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)的可靠性指標(biāo)還不完善，電氣自動(dòng)化設(shè)備的使用和驗(yàn)收受到了操作標(biāo)準(zhǔn)化等諸多因素的影響[2]。

3 電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性測(cè)試方法

3.1 試驗(yàn)室測(cè)試法

試驗(yàn)室測(cè)試法是可靠性測(cè)試的基本方法之一，必須滿足特定的環(huán)境或控制條件，利用現(xiàn)場(chǎng)模擬確定環(huán)境對(duì)產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)的影響。這種方法需要復(fù)雜的大數(shù)據(jù)處理和計(jì)算技術(shù)，結(jié)合含量統(tǒng)計(jì)，收集缺陷量累計(jì)值等數(shù)據(jù)，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法給出可靠性指標(biāo)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)原理的分析發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)室測(cè)試法可以獲得更準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并保持可控狀態(tài)。試驗(yàn)結(jié)果可以與數(shù)據(jù)質(zhì)量相聯(lián)系，并在結(jié)果分析中起到作用。但是，該方法并不完善，在使用過(guò)程中存在一定的局限性，導(dǎo)致最終結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)之間存在一定的誤差，不能滿足相應(yīng)的要求，且無(wú)法滿足精度需求。因此，在進(jìn)行測(cè)試前要注意被測(cè)試產(chǎn)品的成本，滿足數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和容量要求，確定可靠性試驗(yàn)產(chǎn)品的總輸出。可見(jiàn)，試驗(yàn)室測(cè)試法適用于產(chǎn)品數(shù)量較多的公司。為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，必須在成本控制的基礎(chǔ)上提供大量的數(shù)據(jù)樣本。

3.2 保證試驗(yàn)法

目前，保證試驗(yàn)法主要用于大系統(tǒng)和小批量生產(chǎn)企業(yè)，是產(chǎn)品交付前的故障預(yù)測(cè)。目前，電氣自動(dòng)化控制設(shè)備具有元器件數(shù)量多、隨機(jī)性強(qiáng)的特點(diǎn)。由廢舊元器件組成的電控設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中具有一定的隨機(jī)性，導(dǎo)致故障變化形式呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，增加了運(yùn)行難度。采用保證試驗(yàn)法可以提前判斷未交貨產(chǎn)品是否達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而修復(fù)不良產(chǎn)品，降低失效率。產(chǎn)品故障率是判斷產(chǎn)品能否投放市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，保證試驗(yàn)法的使用是提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵方法。但是，這種方法必須滿足一定的條件。在測(cè)試過(guò)程中，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試需要大量的時(shí)間，不適合規(guī)模大或產(chǎn)品數(shù)量多的企業(yè)，更適合產(chǎn)品數(shù)量少、系統(tǒng)可靠性高的設(shè)備。該測(cè)試方法雖然不能大面積應(yīng)用，但其準(zhǔn)確性和可靠性完全可以滿足復(fù)雜電力系統(tǒng)的可靠性測(cè)試[3]。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法成本低，利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法直接檢測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)，并利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)計(jì)算出最終的試驗(yàn)結(jié)果，給出可靠性指標(biāo)。電氣自動(dòng)化設(shè)備的控制系統(tǒng)包括很多部分，其測(cè)試涉及多個(gè)方面。因此，很多類型的檢測(cè)設(shè)備在檢測(cè)過(guò)程中不能使用，在一定程度上減少了資源損失。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法的使用不需要任何預(yù)制產(chǎn)品。在設(shè)備可靠性試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以反映設(shè)備的實(shí)際工作方式。

4 影響電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性的因素

4.1 操作不當(dāng)引起的可靠性下降

在自動(dòng)化控制設(shè)備使用的過(guò)程中，由于操作不當(dāng)引起的可靠性下降比較常見(jiàn)。不規(guī)范或錯(cuò)誤操作會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞，還會(huì)帶來(lái)一系列不良反應(yīng)，直接影響企業(yè)的生產(chǎn)。導(dǎo)致此種情況的主要原因是操作人員專業(yè)素質(zhì)參差不齊，部分操作人員沒(méi)有接受過(guò)專業(yè)的培訓(xùn)或是即使接受過(guò)培訓(xùn)也沒(méi)有牢固掌握設(shè)備操作規(guī)范與流程，影響了自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性。此外，在自動(dòng)化控制設(shè)備使用中，相關(guān)檢修人員沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的保養(yǎng)與維護(hù)，導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障無(wú)法正常使用，給電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性帶來(lái)了不利影響。

4.2 電子元器件質(zhì)量引起的可靠性下降

在自動(dòng)化控制設(shè)備中，電子元器件是主要的硬件設(shè)施。但是，隨著電子行業(yè)的高速發(fā)展，電子元器件生產(chǎn)廠家不斷增加。由于不同廠家在進(jìn)行質(zhì)量管理時(shí)管理方式有所不同，因此生產(chǎn)的硬件設(shè)備在功能上、質(zhì)量上也存在一定的區(qū)別。所以，在無(wú)法保證電子元器件質(zhì)量的情況下，將其使用到電氣自動(dòng)化控制設(shè)備生產(chǎn)中將無(wú)法控制其質(zhì)量，而這些質(zhì)量無(wú)保證的設(shè)備投入到具體的生產(chǎn)中勢(shì)必會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。

4.3 環(huán)境因素引起的可靠性下降

在電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行使用過(guò)程中，環(huán)境也是影響可靠性的常見(jiàn)因素。環(huán)境因素不僅會(huì)給電氣自動(dòng)化設(shè)備帶來(lái)一定的磨損，也會(huì)給安全帶來(lái)影響。假如自動(dòng)化設(shè)備處于比較惡劣的運(yùn)行環(huán)境，將會(huì)導(dǎo)致大量灰塵進(jìn)入設(shè)備。當(dāng)這些灰塵進(jìn)入設(shè)備后會(huì)產(chǎn)生較大的物理性摩擦，最終給設(shè)備帶來(lái)磨損。這不僅會(huì)給電子自動(dòng)化設(shè)備的安全性帶來(lái)不利影響，還可能直接影響其運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性，一定程度上提升了設(shè)備故障的發(fā)生率。

4.4 機(jī)械條件因素

機(jī)械條件是指電氣設(shè)備在搬運(yùn)過(guò)程中受到的傷害，如振動(dòng)、沖擊、離心加速等機(jī)械作用，而這些傷害會(huì)使控制設(shè)備元件受損或失效，從而影響整個(gè)電氣自動(dòng)化設(shè)備的可靠性。生產(chǎn)中操作人員的不熟練使用、錯(cuò)誤使用及不正確保養(yǎng)等，也會(huì)影響電氣自動(dòng)化設(shè)備的可靠性，使電氣自動(dòng)化設(shè)備可靠指數(shù)降低。此外，設(shè)備可靠性與元件技術(shù)有關(guān)。技術(shù)決定質(zhì)量，在國(guó)內(nèi)技術(shù)參差不齊的情況下，如果采購(gòu)的元件質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，那么對(duì)設(shè)備的可靠性是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。

5 加強(qiáng)電氣自動(dòng)化控制設(shè)備可靠性的對(duì)策

5.1 控制設(shè)備的材料管理

企業(yè)在購(gòu)買電氣自動(dòng)化設(shè)備零部件時(shí)應(yīng)避免選擇復(fù)雜的產(chǎn)品，注意零部件的質(zhì)量。盡量選擇專業(yè)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，遵循質(zhì)量好、成本低和設(shè)備充足的原則，減少工作量和維護(hù)成本，也更容易更換零件。同時(shí)，要充分考慮我國(guó)國(guó)情，不要一味追求高精度，而要考慮加工精度要求和技術(shù)條件，合理使用國(guó)產(chǎn)材料。此外，產(chǎn)品的裝配和運(yùn)輸必須盡可能簡(jiǎn)單，最好使用自動(dòng)裝配線來(lái)生產(chǎn)和運(yùn)輸產(chǎn)品。

5.2 提高設(shè)計(jì)的可靠性

為了提高控制裝置的整體可靠性，有必要從規(guī)劃階段就保證設(shè)計(jì)的可靠性。在前期規(guī)劃階段，需要校核控制裝置的特點(diǎn)，分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)，討論并保證產(chǎn)品性能和使用條件，制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的形式和類型必須根據(jù)范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)，任何疏漏都會(huì)影響設(shè)備的整體安全，在保證設(shè)備技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，采用鑒定技術(shù)的概念，選擇最經(jīng)濟(jì)合理的零部件設(shè)計(jì)，從而降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和設(shè)備的總制造成本。精心選擇合理的材料和部件，不僅可以降低生產(chǎn)成本，還可以提高實(shí)際性能、運(yùn)行維護(hù)性能和整體設(shè)備的安全性。

5.3 設(shè)備生產(chǎn)可靠性

在購(gòu)買電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的備件時(shí)，必須滿足設(shè)備的使用要求、技術(shù)要求和加工精度要求。盡量使用國(guó)內(nèi)的材料，要能滿足產(chǎn)品性能指標(biāo)的要求，通過(guò)簡(jiǎn)單的裝配方法降低產(chǎn)品精度，最大限度地減少勞動(dòng)消耗和裝配工人的錯(cuò)配。

5.4 電子元器件的選擇

在選擇電子元器件時(shí)，首先要考慮選擇標(biāo)準(zhǔn)元器件，且選型必須嚴(yán)格、準(zhǔn)確。零件在使用前，必須保證廠家生產(chǎn)的零件質(zhì)量，明確廠家、規(guī)格與型號(hào)。為便于日后維修，使用零件時(shí)應(yīng)記錄各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)。此外，需要維護(hù)機(jī)房的散熱，因?yàn)闇囟仁请姎庾詣?dòng)化設(shè)備產(chǎn)生熱量的一個(gè)重要方面，尤其是大功率電氣自動(dòng)化設(shè)備。在潮濕、寒冷及潮濕的環(huán)境中，濕度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致電路板設(shè)備元件腐蝕、元器件發(fā)生短路故障等，因此要選擇質(zhì)量達(dá)標(biāo)的電子元器件。

5.5 定期檢查和更新設(shè)備

電氣自動(dòng)化設(shè)備在使用前應(yīng)嚴(yán)格檢查其安全性能，提高設(shè)備的日常維護(hù)水平，避免設(shè)備超載。無(wú)論工作環(huán)境多么困難，維護(hù)設(shè)備時(shí)必須嚴(yán)格遵守操作標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)更換老化部件，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

5.6 加強(qiáng)對(duì)工作人員的培訓(xùn)

在電氣自動(dòng)化設(shè)備可靠運(yùn)行的過(guò)程中，人為因素不可忽視。一是員工在就職前要接受嚴(yán)格的培訓(xùn)，全面深入地了解控制裝備。二是加強(qiáng)員工考核，一旦發(fā)現(xiàn)不規(guī)范行為，要及時(shí)提出并糾正。只有技術(shù)水平滿足實(shí)際工作標(biāo)準(zhǔn)，才能最大限度地避免人為錯(cuò)誤，提高電氣自動(dòng)化控制設(shè)備的可靠性[4]。

5.7 做好防護(hù)工作

為了進(jìn)一步進(jìn)行相關(guān)工作，必須保證相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)。正常情況下，設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生高溫，如果不采取有效措施，將會(huì)影響設(shè)備的性能，降低設(shè)備的工作效率。因此，需要維護(hù)相應(yīng)的設(shè)備，安裝高質(zhì)量的散熱器，防止設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中受到過(guò)高溫度的影響[5]。同時(shí)，需要及時(shí)處理惡劣環(huán)境中產(chǎn)生的大量粉塵，如果設(shè)備沒(méi)有得到有效保護(hù)，可能會(huì)影響設(shè)備部件的性能。因此，為了保護(hù)設(shè)備不受濕氣和高壓的影響，需要選擇相應(yīng)的設(shè)備防止設(shè)備內(nèi)部部件的腐蝕。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化取得了很大進(jìn)步。它是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的一部分，對(duì)提高生產(chǎn)效率具有積極作用。電氣自動(dòng)化操作不僅要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行一定程度的控制，還要對(duì)整個(gè)操作過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，以提高操作效率。控制設(shè)備是電氣設(shè)備運(yùn)行的基礎(chǔ)，對(duì)其運(yùn)行效果有著重要影響，而影響控制裝備的因素很多，因此需要建立全面的管理體系，加強(qiáng)各方面控制，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性。