电气自动化控制设备可靠性研究

邓帮飞　唐捷

摘 要：随着科学技术的不断发展，电气自动化控制设备在我国的各个领域都得到了广泛的应用，而且其在产品生产和质量控制中的地位也变得越来越重要，所以也经常被应用到恶劣的环境中，对一些比较贵重的系统进行服务。然而，电气自动化控制设备在工作的时候，经常面临着各种不利条件的考验，因而保证电气自动化控制设备的可靠性就显得十分必要。文章首先简单介绍了电气自动化设备的定义、研究意义极其现状，然后分析了电气自动化控制设备可靠性的测定和试验方法，最后再根据影响电气自动化控制设备可靠性的因素提出了一些提高其可靠性的对策。

关键词：电气自动化；控制设备；可靠性

中图书分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）32-0102-02

虽然电气自动化是一门新兴的学科，但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，因而发展非常迅速。而电气自动化控制设备正是在电气自动化发展的带动下迅速崛起的。电气自动化控制设备可以减少工作人数，甚至不需要人员进行操作，同时还可以实现自动进行控制和监控等功能，因而能大量减少人力物力，具有相当高的智能性。同时在这个工作效率和产品质量优先的时代，电气自动化控制设备也在机械控制中占有很十分重要的地位，对于经济的增长具有显著的贡献。

电气自动化控制设备的可靠性直接关系到产品质量的好坏，因此有必要对设备的可靠性进行分析深入研究，提出一些保障设备可靠性的方案或者措施。本文将对电气自动化控制设备可靠性的现状，测试方法，以及一些有效的措施加以分析讨论。

1 电气自动化控制设备可靠性简介

电气自动化控制设备可靠性是指在所规定时间范围内及相应的环境条件下，能够实现或者完成一些特定任务的一种能力。这就是说完成特定任务的能力的高低将决定着电气自动化控制设备可靠性的高低，完成能力越高，可靠性越高，完成能力越低，可靠性也就越低，一般这种能力在比较恶劣的条件下往往体现的很明显。

国际上认可的可靠性使用范围很广，既适用与一台设备或一个单元，同时还适用于一个较大的系统。一般习惯采用数学方法来表示设备的可靠性，比如用“概率”来进行描述。

2 电气控制设备可靠性的研究意义

从20世纪70 年代开始，国内就有关于电气自动化控制设备可靠性方面的研究。首先，第一个关于产品可靠性的信息交换网在1984年被建立起来，后来为了制定可靠性规范，又颁布了一个国标《电子设备可靠性预计手册》。我国电气控制设备可靠性工作在这一系列的措施的推动下得到了快速的发展。随着我国自动化水平在不断推广和提高，对于电气自动化控制设备的可靠性研究就显得十分重要。

2.1 可靠性可以提高产品的质量

首先，电气自动化控制设备的可靠性作为产品质量的一个重要指标之一，主要用于衡量设备的质量高低。电气设备对质量要求很高，首先必须要能够实现产品自身的价值，同时还要满足某些规定的特征，比如产品是否可靠、安全以及经济性如何等等。其中，可靠性是产品质量中的关键因素。只有产品的可靠性得到了保障，设备的故障次数才能降低，进而产品的安全性也能随之提高，成本还能因此节省不少，用户也相对比较喜欢。因此，在这个充满竞争的时代，只有保障产品的可靠性才是最有效的致胜法宝。

2.2 可靠性可以增加市场份额

随着经济的不断的发展，产品的质量在不断提高，因而用户也对产品提出了更为苛刻的要求，首先产品的性能要好，其次产品必须要有很高的可靠性，因为用户还是比较喜欢质量有保障的产品。在通过大量的研究后逐渐发现，要在激烈竞争中取胜，必须要使你的产品具有很高的可靠性，当然这一点也完全适用于电气自动化控制设备行业。随着科技的发展，电气自动化控制设备的自动化技术在不断更新，可靠性技术已成为商家攫取市场份额的有力手段。所以，企业要想在竞争中占有更多的市场，必须提高产品的可靠性。

3 电气自动化控制设备可靠性的现状

随着电气自动化控制设备在各行各业的使用不断增加，控制技术也变得越来越完善。但是由于行业之间的差异，其工作环境也相差很大，因而使电气自动化控制设备需要面临着各种各样挑战，时常导致其状况频出。其中主要出现的状况如下。

3.1 工作环境复杂及维护不利

首先，设备在日常工作工作环境中，环境因素对其影响很大，例如冲击振动、机械力等，都会或多或少对电气自动化控制设备的性能造成一定的影响或破坏。还有人为的因素也可能会使电气自动化控制设备遭受威胁。尽管现在工作时不需要或者仅仅需要很少的一些人员进行监控，但是有时需要的操作比较麻烦，难度很大，如果操作人员的素质很低，那么很容易造成重大事故或者损失。总体来说，电气自动化控制设备可靠性还是比较好的，但是曾经也出现过一些事故，因此其可靠性还有待加强。

3.2 零部件质量太差

造成控制设备可靠性较低的另一个重要原因是使用的元器件质量太差。目前在国内有很多元器件的生产厂家，但是其生产的产品质量差别很大，不能通用。再加上如果购买这些控制设备是一些规模相对较小的企业，这些小企业一般管理体系不完善，那么可能导致设备在检查时出现纰漏。同时，元器件厂家之间充满了各种不良竞争，产品价格在竞争中不断降低，进而便会迫使一些企业无暇顾及元件质量，最终使生产出来的控制设备可靠性大大降低。

4 可靠性试验方法

在电气自动控制设备在投入使用之前，必须对其可靠性进行定量评估，这时就需要选择一个合适的测试方法，目前国内广泛应用的可靠性测试方法主要包括以下三种。

4.1 试验室测试方法

这是一种在试验室内进行的试验，主要是用来模拟产品或者设备可靠性。其基本原理是模拟现场的运行条件，比如现场的环境温度、湿度等，使被测试的设备处在与运行环境相似的条件下进行试验，然后根据数学方法分析所测的数据，从而得出设备的可靠性参数。这种试验方法的优点在于控制起来很方便，试验得到的数据很好，但是始终是在实验室内进行试验，很难得到和实际现场情况相符合的数据，而且试验花费也很大。

4.2 保证试验方法

一般又将该方法称之为烤机，此方法的主要原理和试验室测试不同，其主要是在出厂前进行的，仅仅用来判断设备有无故障。电气自动化控制设备是由一些大大小小的零器件组成的，而且这些器件各种各样，进而引起的故障也是随机的，但是也基本符合一些规律，比如大概服从指数分布。该试验很费时间，而且持续时间有时还很长，所以适用于一些大批量产品，其中只对某些样本进行烤机，这样可以节省时间。

4.3 现场测试方法

为什么称为现场测试？这主要是和实验室测试进行区别。其原理正好和实验室测试相反，主要是在现场进行试验，根据设备的实际运行状况，纪录其各种有关可靠性的数据，然后再由数学方法计算出设备的可靠性参数。该测试方法和前两种相比，所需要的试验设备较少，费用也相对较低，而且还可以真实反映设备的可靠性参数。现场试验一般主要分为三种：停机试验、脱机试验和在线试验。如果单从技术的角度来看，停机和脱机试验相对比较容易实现。但是，一般运行系统都比较复杂，故障只有在运行时才能被发现，所以还是有必要对其进行在线试验。

5 提高电气自动化控制设备可靠性措施

在了解了电气自动化控制设备可靠性的现状之后，知道了一些影响其可靠性的因素，以及测试可靠性的方法，因此，可以根据这些因素的特点，然后结合设备自身的实际情况，制定出一些提高可靠性的措施。其中可从三个方面着手来提高电气自动化控制设备的可靠性。

5.1 制定合理的设计方案

在对设备进行设计的时候，要首先了解产品的工作环境以及使用的条件，同时再考虑到产品的性能，这样才能确定出合理的设计方案；同时由于各个厂家生产的产品差别很大，所以在设计时最好需用同一个厂家的产品，而且要使数量最少。

5.2 选择适合的零部件

首先，在满足设计要求的同时，零部件的选择还需要考虑到电路性能的要求，最好能够使用由专业厂家生产的零部件或产品；其次，在选择器件时，还要注意其技术参数，比如使用条件、性能、质量等级等，尽量保证要留有相应的裕度。

5.3 加强设备的散热防护

温度是各种电气设备的杀手，温度的变化会严重降低电子设备的可靠性。在运行过程中的电气自动化控制设备会不断以热能的形式往外散发热量，但是当其所处的环境温度很高时，设备产生的热量却很难扩散出去，进而导致设备的温度不断升高，降低设备的可靠性。所以在设计控制系统时要特别注意其散热问题，制定合理的散热方式，避免设备因温度过高而烧坏。

6 结 语

电气自动化控制设备的应用已经深入到各个领域，因而有必要对电气自动控制设备的可靠性进行深入研究。但是研究其可靠性也必须讲究方式方法，不能盲目进行，首先要结合国内自动化控制设备的可靠性现状，提出一些新的可靠性试验方法，然后再根据试验方法找出一些能够提高电气自动化控制设备可靠性措施，这样才能最终达到进一步提高电气自动化控制设备可靠性的目的。

参考文献：

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[2] 李福行.提高电气自动化控制设备可靠性措施探讨[J].科技创新与应用，2012，（11）.

[3] 徐云炯.试论气自动化控制设备可靠性[J].中国新技术新产品.2012，（12）.