电气传动及自动化控制设备可靠性测试方法的探讨

周业元

（中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆 400013）

随着自动化水平的不断提高，怎样提高电气传动及自动化控制设备可靠性一直以来都是生产厂以及广大用户们关心的焦点问题。在此基础上，国家的电控及配电设备的质量监督中心按照我国现阶段的基本国情以及实际情况，针对其可靠性问题，提出了相关测定与试验的具体实施方法以及方案。进而，在电气自动化的可靠性问题上取得了巨大的突破，对于发现影响电气传动及自动化控制设备可靠性的一系列有关因素，具有十分重要的作用，与此同时，对于改进与完善设备的设计工艺有着积极的指导意义。

1 可靠性概念

通常在国际上一般将可靠性定义为：在规定相关环境与时间的情况下，可以按时达到规定的有关功能的一种能力。这个定义不仅是针对某一台具体设备或者某一个具体系统，还能够适用在某一个具体单元。由于产生故障会带有一定随机性，因此，往往用“概率”来表示其有关的特性。

2 可靠性测试方法

2.1 实验室测试

实验室测试就是指在实验室内开展的测试，这样的测试方法是根据有关规定，利用某些易于控制的条件或者环境，模拟设备能够正常运行的过程中所需要的相关条件，使设备就好像真的在使用现场的应力情况一样开展的试验，而后记录并统计累计失效数和所用时间等一系列的数据，进一步得到设备具体的可靠性指标。

2.2 保证试验

保证试验是指设备在出厂前一定要进行的无故障性的测试，通常被称之为“烤机”。这样的测试方法是对于设备的可靠性开展的确保试验，需要很长的时间，对于生产量比较大的设备来说，只能采取对其样品开展相关试验的方法进行检测。与此同时，这种方法比较适合应用在电路相对比较复杂、生产数量比较大以及可靠性要求比较高的设备测试实验中。

2.3 现场测试

现场测试是指使用现场条件与环境对自动化设备开展的可靠性测试，通过记录、分析以及统计各种试验数据，得到设备可以正常运行的基本可靠性指标。现场测试一般包含三种情况，一是在线测试，在测试过程中，设备可以正常运行使用；一是停机测试，在测试过程中，设备一定要停止使用；另外就是脱机测试，是指将需要测试的设备或部件从整个系统的运行过程中除去，放置于专用的测试设备上开展测试活动。虽然这种方法的工作环境相对来说比较真实一些，并且测试设备数量相对较少，获取的数据能够准确的反映设备的可靠性能，但是在测试过程中外界各种因素的干扰是控制不了的，重复实验的条件也相对比较差。这三种不同测试方法在应用中各有特点，这就需要在对自动化设备开展可靠性测试时，一定要严格按照实际的条件情况选择适当的测试方法，并且对测试有关问题实施严格规范。

3 可靠性测试方法的选择

3.1 测试的环境

测试的相关环境选择对测试的结果有着十分重要的影响。电气传导产品无论是在工艺方面、规格方面还是质量方面，都存在着很大的差异。所以一定要根据测试产品的具体情况进行选择测试的环境，以确保测试的客观性。比如设备工作的环境温度、湿度、气候和海拔高度等。

3.2 测试的场地

测试场地的选择是有规律可循的。假如对于产品可靠性的水平要求比较高并且比较严格或产品实际的应用环境相对比较恶劣的时候，一定要选择要求最为严格的测试场地。假如是测试一般情况下设备能够正常使用的可靠性水平，就可以选择环境比较典型的测试场地。假如需要测试的是可以提供可靠的对比性资料的设备，就可以选择与其实际的工作环境相类似的测试场地。

3.3 测试的产品

电气传导产品的种类各式各样、性质齐全。所以在开展测试的时候必须先对产品的有关信息进行充分的了解，选择一些具有典型性以及代表性的产品进行测试，只有这样才可以确保测试的结果，达到测试的目的。以我们的工作实际为例，选择了大型高炉电控系统设备、板坯连铸电控系统设备、热轧和冷轧电控系统设备、矿山机械电控系统设备等。产品属性从性质上既有大型设备、又有中型和小型设备；设备运行包括了连续和间断工作制；控制系统也从简单系统到复杂系统。

3.4 测试的程序

一个科学合理的测试程序是不可缺少的，并且在实际的测试过程中，测试人员一定要严格根据程序开展试验。一个测试程序包括以下因素：测试起始与结束的时间、采集相关数据、确定时间间隔、排除设备故障、记录各项性能指标与保障情况等等，与此同时这些要素均要按照严格的规范进行，以确保测试的准确性以及可信性。

3.5 测试的组织工作

测试的组织工作是测试工作过程中一个非常重要的环节。所以，一定要组建一个高效、科学的机构，负责各个分散测试场地的相关管理以及组织工作，同时还要对测试数据进行收集与有关的整理工作。

4 现场测试

4.1 测试的目的

（1）收集现场出现的可靠性的数据，同时开展可靠性的评估，为制定可靠性的考核指标提供基础。（2）收集现场可靠性的数据进行统计之后获取可靠性的数据指标（MTBF）。（3）收集设备上可靠性的数据，为以后使用提供可靠性的指标。（4）对设备的使用寿命进行测试，进而确定设备出厂的时候进行的“烤机”时间。（5）收集现场设备的维修数据，开展维修评估。

4.2 测试的条件

这种测试方法对设备生产厂的管理制度要求比较高，工艺条件也要相对稳定以及成熟，元器件的进货渠道正规，生产的产品有质量保证。对测试设备使用厂，其设备工作条件一定要符合相关的产品技术标准，最好使用的自动化设备比较多，以保证统计数字的可靠性。

4.3 测试设备的选择

对测试产品的交货期我们通常采取在3年以内，可以正常运行使用半年的自动化设备，这样选择考虑的是产品在这段期间是工作于浴盆曲线中部，通常称之为“偶然失效期”，这时收集的数据，能够代表产品正常工作的可靠性，为以后的可靠性设计、改进等方面提供了可信数据。

4.4 数据的收集

首先进行以摸清典型自动化设备无故障工作的平均时间（MTBF）的可靠性指标为目的进行现场测试。工作的重点就在于确定其故障分类、故障方式以及故障的严重性分级等一系列工作。同时，我们还要收集设备其它相关的可靠性数据，为以后制定设备可靠性的指标奠定基础。

4.5 可靠性分析

根据收集的现场原始可靠性数据，按照自动化设备的可靠性指标规范要求，进行计算、统计相关的可靠性特点。根据收集数据统计表明：典型自动化设备的无故障工作的平均时间（MTBF）大约是10000小时，通过测试也说现场测试方法对自动化设备的产品是极为适用的。

5 可靠性测试的重要性及未来的发展趋势

可靠性测试的重要性主要体现以下三个方面：第一是随着科技的不断进步，电子设备的复杂程度也在加大，对其可靠性的要求也就越来越严格。第二是影响电子设备的因素太多，比如温度、湿度、烟雾以及辐射等等，从而引起设备的失效性也就越容易，因此也要提高产品质量，保证设备的可靠性和安全性。可靠性测试在电气传动及自动化控制设备中的应用可以大大减少事故的发生，提高设备的安全系数，同时采用可靠性测试也可避免因人为不注意而产生的误差，取得更好的控制效果，因此，可靠性测试在电气传动及自动化控制设备中的应用前景会一片大好，人们对其可靠性测试的关注度也会逐渐提高。可靠性测试将成为电气传动及自动化控制中的主要手段。

6 结语

因为自动化设备的产量比较复杂、品种比较多、系统集成度也越来越高，对其开展试验室测试相对来说有一定的难度，因此采取现场测试的方法比较实际，但是现场测试也有许多的不足之处。比如消耗的时间比较长，准确度相对较差，受到人为因素的影响较大等等，所以，可以适当的进行一些有关的实验室测试，弥补现场测试中存在的不足之处。总之，现场测试的方法适合我国目前的基本国情，实验室试验的方法适合于未来的发展。

[1]吕雅琴，蒋纬国，吴东昕，等.基于MTBF电气自动化控制设备可靠性测试的改进[J].职业技术出版社，2001（10）.

[2]胡启铭，陈杰珩.电气设备及其自动化装置的运行维护探讨 [J].电网技术研究院，2006（8）.

[3]章佳艺，孙凯悦，王志刚，等.Markov 模型的软件可靠性测试充分性问题的研究[J].测控技术研究院，2003（12）.

[4]姜祥生，江洪业.浅析电气自动化设备的可行性检测方法 [J].江苏电机工程，2009(6).

[5]肖湘宁，徐永海，刘剑豪，等.电气设备自动化设备检测装置问题剖析[J].工程机械出版社，2001.