電氣自動化控制設備的可靠性分析

邱會銘，張靜梅

（天津城建大學,天津 300192）

1 電氣自動化控制設備的應用價值

工業生產過程中，傳統機械化人工作業已經被電氣自動化取代，并且電氣自動化已經成為當代生產的必然趨勢，相關專業技術人員不斷技術創新，但控制設備可靠性問題是制約技術更新迭代的主要因素，因此，工業生產過程中，運用電氣自動化控制首先應確保設備安全穩定，提高生產效益，為企業生產經營奠定基礎。

2 電氣自動化控制設備可靠性概述

判斷工業企業生產過程中電氣自動化設備的可靠性，主要是考核設備運行過程中發生故障的頻率，由于各種設備技術性能不同，技術穩定性決定了設備故障概率，電氣自動化設備對生產重要程度不同，因此，技術人員在判斷設備可靠性時，應全面分析電氣自動化設備設計、安裝及應用過程，確保電氣自動化控制設備按時維保，準確排查設備故障點及原因，找出針對性措施進行解決，確保設備運行的穩定性。

3 可靠性對于電氣自動化控制系統的意義

電氣自動化控制設備可靠性的意義主要是確保工業企業生產過程中設備運行的穩定性和安全性，保證企業單位生產量和預期經濟效益，避免設備因各類故障造成停產，增加運維成本的同時，對經濟效益造成損失。同時，電氣自動化控制系統的穩定性與產品生產質量有直接關系，如果設備運行過程中參數不穩定，導致產品精度不夠，會影響產品出廠質量，一旦質量檢測人員把關不嚴，導致產品流入市場，會影響顧客口碑和品牌信譽。因此，電氣自動化控制系統運行的可靠性可確保產品生產穩定性和產品參數精度，促進企業可持續發展。

4 電氣自動化控制設備可靠性檢測技術

4.1 現場測試法

技術人員在對電氣自動化控制設備現場測試過程中，應避免影響機械設備運行狀態，應在運行過程中，借助先進的技術儀器，對設備運行可靠性做測試，并將測試操作數據結果做可靠性分析，如果數據計算的精準，相關參數可靠性高，可以表明當前自動化設備運行平穩。由于技術人員在現場測試，實驗過程較為便捷，不用投入更多的檢測資源，可節約測試成本，避免影響企業生產效益。

4.2 實驗室測試法

電氣自動化控制設備測試方法較多，有些不便于現場測試的，可以采取實驗室測試方法。參與實驗的技術人員可以將被檢測的設備在實驗室中模擬現場運行裝填，并通過調試相應蠶食，可以判定設備在不同運行環境中的運行穩定性，進而總結出實驗數據與影響設備運行可靠性因素。實驗室測試方法相對現場測試維度更廣，可全面、系統地獲得不同工作環境下的設備運行情況，對多組數據展開分析，更加科學地反映出設備故障引發因素。由于實驗室模擬環境與工廠設備實際運行環境存在一定誤差，因此，測試結果也存在一定不確定性。電氣自動化設備故障存在的隨機性，應在設備出廠前做運行調試，采取相應措施規避潛在隱患，為后續電氣自動化運行提供可靠性支持。

5 自動化控制存在的問題

5.1 系統干擾問題

隨著近年來機械設備運用廣泛運用200～500kW逆變器，電氣自動化在工廠運行過程中由于所處環境差異，容易受高低壓變頻器產生的諧波影響，弱電信號被干擾。例如，設備運行過程中，高爐內水壓收到絞盤轉換器干擾，經測試數據波動0.5MPa，影響設備運行。經技術人員進一步測驗，絞車啟動過程中，數據波動較為明顯，由此推斷，影響電氣設備可靠運行的主要因素是逆變器諧波干擾影響。因此，技術人員將轉換器電纜做接地處理，為了控制設備運行效果，接地2m以上，消除了系統干擾問題，確保電氣自動化設備運行穩定。

5.2 操作環境問題

電氣自動化控制設備對運行環境要求較高，尤其這些電氣類的PLC、DCS對環境溫度、空氣相對濕度以及灰塵情況極為敏感。如果夏季溫度高，運行過程中如果沒有保持良好通風，會導致設備停機。為了保持電氣自動化設備穩定運行，運行環境要求空氣相對濕度控制在65%，溫度保持在28℃左右，配電室使用防火阻燃材料，同時，電纜溝、配電室門窗應采取防塵設置，配電柜底部做好防潮、防塵措施。

5.3 提高系統運維的穩定性

電氣自動化控制內部是由復雜的硬件和軟件構成，選擇設備過程中應注重自動化設備的構件質量、安裝質量及售后服務，提高系統運行的穩定性。例如，單位選用西門子S7400自動化控制系統，技術人員在安裝過程中由于操作不當，導致設備零件連接松動，系統顯示供電端錯誤，施工人員將220V交流電直接接入模塊，導致模塊損毀。因此，設備出廠后，需要專業的技術人員提供后續維護和保養，延長設備的使用壽命，提高設備運行的穩定性。

6 電氣自動化控制設備可靠性改進策略

6.1 建立全面的、系統的可靠性指標體系

電氣自動化控制技術應根據國家及領域內有關部門要求及自身實際使用情況，構建科學的可靠性指標體系，建設過程中應考慮設備運行需求，識別故障點，根據故障點判斷維修措施，制定設備維護標準，注意應科學選擇并評估設備參數，避免參數過于復雜影響對設備可靠性的判斷。

6.2 提高設計的可靠性

技術人員在設計電氣自動化設備過程中，應提高對設備穩定性的優化設計，根據設備的特點進行準確判斷，并采取技術手段進行控制，根據設備的運行條件及使用功能，提高設備設計的可靠性。應明確電氣自動化設備運行環境、產品類型與結構，確定生產規模和對經濟性能的影響，并對設備的細節全面考慮和科學設計，確保設備整體運行的穩定性。電氣設備廠家應對自動化控制設備生產成本做細化分析，除了滿足客戶可靠性需求，還應控制原材料及構件成本，提高資金投入產出比。

6.3 選擇合適的設備元件

企業應按照國家及行業參考標準選擇合格的電氣自動化設備，確保符合生產運營需求，適應操作環境。例如，可以根據組件技術性能、條件、質量等綜合選擇可靠性的電氣自動化設備組件，并在后續應用過程中，針對各部件的運行效果做詳細分析并備案登記，便于后續出現故障，可以參考運行參數進行準確判斷，為技術人員維修提供依據。

6.4 定期檢查和更新設備

為了確保電氣自動化設備運行的可靠性，在出廠前應做全面測試，投入生產過程中還應提高對設備的運維管理。自動化設備運行過程中，應通過聽、看、聞等多重感官觀察設備運行存在的潛在問題，并根據經驗結合生產實際采取有效措施解決。如果運行過程中存在部件老化問題，應及時更換，避免影響其他部件的穩定運行，提高電氣自動化設備的使用年限。操作技術人員應定期對自動化設備運行參數進行記錄，崗位交接過程中應制定日志簽字制度，一旦出現運行故障，可以參照設備運行日志采取相應的維保措施。

6.5 加強設備運行環境管理

有關技術人員還應對電氣自動化控制設備的運行環境進行監管，確保設備所處環境溫度和空氣相對濕度適宜，避免濕度過大導致設備表面吸附大量水分子，導致設備受潮腐蝕，部件或者線路發生故障，如果環境溫度過高，通風不好會加速線路老化，影響設備運行的可靠性。

6.6 解決干擾問題

針對設備運行過程中出現的諧波干擾問題，應選擇合適位置做好接地系統工作。例如，PLC控制系統干擾來源不均勻，連接點之間存在電位差異，影響電流回路，如果電纜被屏蔽的A、B兩端接地，一旦發生雷擊等突發事件，接地電流將瞬間過大。應做好交流電的接地和用電保護接地。

6.7 改善電氣自動化控制系統運行環境

企業在生產過程中，電氣自動化設備會產生熱量，如果廠房設計不科學，尤其在炎熱夏季導致設備散熱不好，影響系統正常運行。因此，電氣自動化設備在運行過程中應安裝降溫裝置，例如，安裝散熱器、空氣流通扇等形式，將室內熱量帶出配電室，同時，應避免粉塵進入配電室，影響設備線路連接效果。建議安裝空調系統，保證設備運行環境溫度和濕度適宜。

7 結語

隨著現代化科學技術的進步，工業企業生產過程中離不開電氣自動化控制，為了提高設備運行的可靠性，本文詳述了測試方式、運行存在的問題以及改善電氣自動化控制設備可靠性，避免因設備故障停工影響生產效益，促進企業可持續化發展。