【电气自动化控制设备的可靠性研究分析】自动化设备电气图

　　摘 要 随着电气自动化的广泛应用，如何进一步加强电气自动化控制设备的可靠性和安全性，为人们的生产生活提供技术支撑和安全保障，已成为受到广泛关注的热点。文章结合我国电控发展的实际情况以及国家电控配电设备质量监督中心的相关规定，讨论电气自动化控制设备可靠性检测的主要方法和检测方法的选择。
　　关键词 电气自动化控制设备 可靠性 对策
　　中图分类号：O213 文献标识码：A
　　
　　随着电气自动化的广泛应用，控制设备的可靠性问题尤为突出。早在20世纪70年代，我国就创建了电子产品可靠性与环境试验研究所，开创了研究可靠性增长的先河。1984年创建了全国统一的电子产品可靠性信息交换网，并颁布了GJB299―87《电子设备可靠性预计手册》，从而有力地推动了我国电子产品可靠性工作。
　　1 控制设备可靠性研究的重大意义
　　在无人或很少人参与的情况下，使产品的操作、控制和监视能够按照之前设定好的计划或程序自动地运行，这就是运用电气自动化的意义。
　　1.1 可靠性可以提高产品质量
　　产品质量就是要使生产出来的产品能够实现其价值、满足各类要求的特质。总的来说，主要的特性包括：可靠性、性能、经济性和安全性。可以看出，产品的可靠性在产品的质量中占有主导地位。因为只有可靠性高，发生故障的次数就会减少，因此维修的费用也会随之减少，相对应的安全性也随之提高。由此可见，产品的可靠性是产品质量的核心，是生产厂家追求的最终目标。
　　1.2 可靠性可以增加市场份额
　　随着国家经济的高速发展，用户不仅要求产品性能好，更重要的是要求产品的可靠性水平高。研究发现，只有那些具有高可靠性指标的产品，才能在日益激烈的竞争中得以取胜。随着电气自动化控制设备的自动化程度和复杂度越来越高，可靠性技术已成为企业在竞争中获取市场份额的有力工具。
　　2 控制设备可靠性现状
　　电气设备的工作环境还有人为的使用不当都是控制设备可靠性指标低的重要原因。同时，气候条件、机械作用力和电磁干扰都是影响控制设备可靠性的因素。
　　（1）气候条件主要包括：温度、湿度、气压、大气污染等。它们对控制设备的影响主要表现于使电气性能下降、温度过高、运动不灵活、结构损坏，甚至瘫痪，不能正常工作。
　　（2）机械条件是指：电气设备在不同的运载工具中使用时所受到的振动、冲击、离心加速度等机械作用，元器件会在这些过程中损坏失效，甚至电参数的改变都能使其损坏，原因还包括结构件断裂或变性过大以及金属件的疲劳破坏等。
　　（3）电磁波存在于控制设备工作的周围空间，因此会造成设备内部及外部干扰。由于电磁存在干扰，设备工作不稳定，同时输出噪音增大、不能安全工作都是电磁干扰造成的。同时，操作人员在没有完全熟悉掌握控制设备的基础上进行操作，且又不能及时的对设备进行维护和保养。目前生产原件的厂家众多，质量好坏不一，都导致了控制设备可靠性降低。
　　（4）某些小企业的管理体系存在缺陷，零部件进厂不能得到有效的检查。并且由于市场的恶性竞争，使得元器件的价格一直降低，所以很多企业不顾质量进行采购，同样也使得控制设备的可靠性偏低，使用寿命也大打折扣。
　　3 可靠性检测的主要方法
　　（1）实验室测试法。在实验室中，我门可以用一种规定的、可控的工作条件和环境条件来模拟现场的使用条件，使得被测试的设备如同在现场所遇到的环境进行实验，同时将累计的时间和累计失效数等数据通过数理统计得到可靠性指标，这是一种通过模拟手段来测试可靠性的实验，这种试验方法的试验条件易于控制，所得的数据质量高，所得的试验结果可以再现、分析，但同时受到试验条件的限制便很难得到与真实情况相对应的数据，还有就是试验的费用较昂贵，而且要进行这种试验一般都需要较多的试品，所以还应考虑到被是产品的生产批量与成本因素，因此这种试验比较适用于大批量生产的产品。
　　（2）保证实验测试法。这种方法是在产品出厂前将产品在规定的条件下进行无故障工作试验，这就叫做“烤机”，由于我们研究的电控设备通常由大量的原件组成，它发生故障的模式是不以某几种故障为主的，而是呈现多样化且随机的，因此它的失效率具有随着时间变化的特性。当我们在试验室内对出厂前的产品进行烤机时，实际上就是对产品的早期失效进行考核，通过检测对产品进行改进，使失效率达到一定准则后再出厂。这项试验主要是一种可靠性保证试验，而且需要的时间长，对大量生产的产品来说它只能用于设备的样本。但对于量小，大系统生产的产品来说它就可以用于所有的产品。总的来说，这种试验对电路复杂并且可靠性要求较高，台数又较少的电控及自动化设备比较适合。
　　（3）现场测试法。通过对设备在使用现场进行的可靠性测试，记录其各种可靠性数据，然后根据数理统计方法得出设备可靠性指标的方法。这种方法的特点是试验需要的设备较少，工作环境真实，其测试所得的数据较能真实反映产品情况。
　　现场测试法又可分为三种情况：一是在线测试，被测试的设备不停止运行；二是停机测试，被测试的设备停止运行；三是脱机测试，将被测部件从运行现场取出并放到专用的测试装备上进行测试。从测试技术的角度上来说，后面两种方法更容易进行各种测试，对于较为复杂的系统来说，往往故障和问题都需要在设备运行时才能发现并定位，所以必须进行在线测试。到底采取哪种方式进行测试，要取决于故障情况和实际是否允许立即停机。
　　试验室测试和现场测试最大的区别就是测试的设备难以安装和链接，因为线路板封闭在机箱中，测试信号线很难引入，就算在设备外壳上留有测试插座，测试信号线也需要很长，而传统的在线仿真器在现场测试中也无法使用。另一方面，现场往往没有试验室里的各种测试仪器和设备，因此必须要有更好的方法和手段来完成测试。而如何选择可靠性测试方法，我们可以从试验场地、环境、产品和测试程序等几个方面来推断。
　　4 提高元件的可靠性
　　（1）根据控制设备的特点，采用相应的方法，正确的选择与使用元器件，同时应注意设备的散热防护和气候防护等，这样便可使整个系统的可靠性提高。在控制设备设计的阶段，第一步要做的是研究产品和零部件的生产技术条件，然后再分析出产品的设计参数，接着还要研讨产品的性能和使用条件，才能定制出正确且详细的设计方案；第二步要做的是，定制产品的结构形式和类型。而这个的前提是产量，因为生产批量的规模与产量的大小直接相关，产量不同、生产方式及类型也就不同了，最终导致生产经济也不同。零部件的设计不但要保证产品的性能，还要用最经济的生产方法，在满足产品技术要求的条件下，选择最经济合理的原材料和元器件，从而降低产品的生产成本。设计时要全面的构思，要使设计产品的结构精细，且保证操作维修性能和使用性能达到最佳。从生产角度来说，要尽可能使用专业厂家生产的规格相同的零部件和元器件，最好还是要国产货，不要盲目的追求高精度，应结合实际情况与技术条件相匹配。而且，只要能满足生产，精度等级要尽可能的低，装配也要尽可能的简化，最好是采用流水作业，尽量减少资源浪费。
　　（2）电子元器件的选用准则。如何选用元器件应根据工作环境的技术条件、技术性能和元器件的质量等级要求，并且还要有足够的替代品。优先选用标准的元器件，用于生产中的电子元器件都要经过严格的筛选，关键的元器件在运用前，用户应向生产方要质量保证认证，在品种、规格、型号和制造厂商的选择中要择优而选。同时，为了今后生产更加的顺利，要认真记录元器件使用时的各种数据。同时，因为温度是影响电子设备可靠性的最大因素，所以做好设备的散热防护也是十分重要的。在电子设备工作时，它的功率大部分以热能的形式损失掉，特别是一些耗散功率较大的元器件。另外当外界温度较高时，热能难以散发，将使设备温度过高。在诸多的因素中，潮湿对电子设备的影响是最主要的，特别是在低温高湿的条件下，空气湿度达到饱和时就会使机器内元器件、印刷电路板上产生凝露现象，使电器性能下降，出现故障。当电子设备受到潮湿空气的侵蚀时，会在元器件或材料表面凝聚一层水膜并渗透到材料的内部，从而造成绝缘材料表面电导率增加，使零部件电器短路、漏电或击穿等现象。潮气还能引起覆盖层起泡甚至脱落，使其失去保护，通常要采取灌封、密封等措施来防护。
　　5 总结
　　保证电气设备的可靠性是一个复杂的且涉及广泛知识领域的系统工程。现而今，电气自动化控制设备已经在社会上得到广泛的运用，其中元器件测试方法中的现场可靠性测试方法是现在众多元器件测试方法中运用最多的方法之一，因此现场可靠性测试方法在自动化控制设备中的作用相当大。就现今来说，提高控制设备的可靠性、提高元器件的可靠性已经成为了一个热点话题，对于这个问题的研究也已经成为相关学术界的广泛课题。总的来说，保证电气设备的可靠性是一个复杂的，并且涉及广泛知识领域的系统工程。只有在设计上给予充分的重视，采取各种技术措施，同时，在使用过程中按照流程操作、及时保养，才会有满意的成果。
　　
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