电气自动化控制设备可靠性测试研究

潘波

摘要：电气设备的发展趋势是模块化、系统化和智能化，电气设备的新产品开发的速度在加快；而其使用环境也变得恶劣多样；而所服务的系统又越来越重要和昂贵。以自动开关为例，已广泛地应用于车载、舰载、地面的军用装备，航空航天部门，铁路和交通的信号和通信系统等方面。因电源需要日夜不停地连续运行，这就要求电气开关要经受高、低温，高湿，冲击等考验。运行中往往不允许检修，或只能从事简单的维护。这一切就使得提高电气开关的可靠性研究，变得刻不容缓，十分重要了。

关键词：电气；自动化控制设备；可靠性；测试方法

1 当前电气自动化控制设备可靠性测试现状

1.1 元器件的质量比较差

国家对相关生产厂家的监管力量不足，这就产生了控制设备的厂家数量多但质量不一，在这些生产厂家中难免会有一些规模相对来说比较小的厂家对相关产品的生产、检查等众多环节出现问题，导致了一部分产品的质量不过关。

1.2 环境影响

电气自动化控制设备的可靠性测试受到一定的环境因素的制约，其中主要包括气候、机械的条件、电磁波等。电气自动化控制设备在使用过程中会受到周边的众多电磁波的影响从而导致了对电气自动化控制设备的干扰，使其失去其正常条件下的稳定工作状态。

1.3 操作人员的技术、态度不过关

目前很多相关的操作人员并没有完全掌握相关的理论知识以及实际操作技术，或者工作态度散漫具体表现为工作时不仔细认真，这在一定程度上也造成了电气自动化控制设备的可靠性水平较低。

2 电气自动化控制设备可靠性测试分析

2.1 测试电气自动化控制设备的常见方法

要取得电控及自动化设备的可靠性等征量定量地评价其水平，首先要决定一个测试方法，当前常用的可靠性测试方法主要有以下几种。

2.1.1 试验室测试方法

在试验室内，用一种规定的可控的工作条件和环境条件，模拟现场的使用条件，使被测设备如同现场所遇到的环境应力进行试验，将累计的时间和累计失效数等其它数据通过数理统计得到可靠性指标这是一种模拟可靠性试验，这种试验方法试验条件易于控制所得數据质量高所得试验结果可以再现，可以分析，但受试验条件的限制很难得到与真实情况相对应的数据，同时试验费用昂贵，由于这种试验一般都需要较多的试品，所以还要考虑到被试产品的生产批量与成本因素，因此这种试验方法比较适用于大批量生产的产品。

2.1.2 保证试验方法

该方法是在产品出厂前将产品在规定条件下进行无故障的工作试验，俗称烤机，我们研究的电控设备通常由大量的元器件组成，它的故障模式是一种不以某几种故障为主的，随机的，多样化的形式来显现出来的，因此它的故障服从指数分布，也就是说它的失效率具有随着时间变化的特性。这项试验主要是一种可靠性保证试验，而且所需的时间长，对大量生产的产品来说，它只能用于设备的样本，对小量，大系统生产的产品来说，它可用于所有产品。这种试验方法对电路复杂，可靠性要求较高台数又少的电控及自动化设备比较适用。

2.1.3 现场测试方法

通过对设备在使用现场进行的可靠性测试记录各种可靠性数据，然后根据数理统计方法得出设备可靠性指标的。该方法的特点是试验需要的试验设备比较少，工作环境真实，其测试所得数据能真实反映产品，在实际使用情况下的可靠性，维护性等参数，且需要的直接费用少，受试设备可以正常工作使用。不利之处是不能在受控的条件下进行试验、外界影响因素繁杂，不可控，试验条件的再现性比试验室的再现性差。现场测试分为三种情况：一种是在线测试，测试设备不停止运行；一种是停机测试，被测试设备停止运行；第三种为脱机测试，将被测部件从运行现场取出，放到专用的测试装备上进行测试。从测试技术角度上说，后二者更容易进行各种测试；对于复杂系统来说，往往故障和问题需要在设备运行时才能发现和定位，必须进行在线测试。究竟采取哪种方式进行现场测试，取决于故障状况和实际应用是否允许立即停机。

2.2 合理选择电气自动化控制设备测试方法的依据

如何选择可靠性测试方法，可以从试验场地、试验环境、试验产品、试验测试程序等几个方面来推断。

2.2.1 试验场地的选择

对于场地的选择还要遵循一定的原则，即如果要考核可靠性水平不低于某一指标时应选择最严酷的试验场地，如果是为了测定正常使用条件下的可靠性水平，则应选择工作环境最为典型的试验场地，如果为了提供可靠的可比性资料，则应选择有着相同或近似的试验条件的场地。

2.2.2 试验环境的选择

由于电控产品的工况差异很大，选择了非恶劣的场地，设备工作在一般应力下，以保证测试的客观性。

2.2.3 试验产品的选择

这方面的特点要有典型性。包含的品种也很多，造纸机电控设备、纺织机电控设备、矿井提升机电控设备。从性质上讲，产品属性有大型设各、中小型设备。从工作运行情况看，既有连续运行设备又有间断运行设备。

2.2.4 试验的测试程序

要有一个统一的试验程序，并由现场试验人员严格执行。如试验起始结束时间，时间间隔的确定，数据的采集，各种性能指标的记录，保障情况的记录，保障的排除等。都应有严格规范，这样才能保证测试的准确性、可信性。

2.2.5 试验的组织工作

这是试验工作中关键的一环，要有一个高效、严密的组织机构，它肩负着对各分散试验场地的管理、组织工作。对试验数据的收集、整理工作。对试验人员的选定，试验工作的协调，试验报告的分析，及至最后试验结果的判定工作，还要通过这个组织把现场工程师、可靠性设计工程师、制造工程师联系在一起。

2.3 提高测试可靠性的方法

2.3.1 器件的选择

在选择器件的时候应该采用经过实践证明具有高质量、性能的器件，还应该减少器件引进的相关产家的数量，不断提高长期合作厂家元器件的使用次数，而对产家的选择也要有一定的规律，应该选择那些技术好、服务好、价格还合理的产家。

2.3.2 对测试设备进行散热处理

散热处理对电气自动化控制设备的可靠性来说是十分重要的。例如半导体类的相关元器材就对温度的散热要求比较高。功率在100mW以下的晶体管可以不用散热器，而一些功率比较大的元器件则需要采用散热器以避免温度过高影响到了控制设备测试的可靠性。另外还应该正确对待散热器的选择和保护，根据产品的实际情况，选择合适的散热器。

2.3.3 对测试设备进行气候防护

气候对电气自动化控制设备的可靠性影响较大，其中以潮湿的影响最为严重。可以采用密封、灌封、浸渍等具体方法控制电气自动化控制设备的潮湿问题，从而避免其可靠性受气候影响而降低的现象。

3 结语

提高电气传动及自动控制设备的可靠性一直是十分重要的问题。要结合我国电控及自动化设备的可靠性现状，找出影响电气自动化设备可靠性的关键因素。提出对电气控制及自动化设备可靠性的测定和试验方法，以达到进一步提高电气控制及自动化设备可靠性的目的。

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