电气自动化控制设备的可靠性分析

王浩权 高阳

摘 要：本文从研究电气自动化的重要意义着手，对电气控制可靠性现状，提高电气自动化控制设备元件的可靠性以及对电气自动化控制可靠性关键元件的检测等方面分析了电气自动化设备的可靠性。

关键词：电气自动化；控制设备；可靠性；分析；

改革开放后，我国科学技术获得了高速发展，电气自动化控制技术也得到了长足的进步，电气自动化控制技术已经在国民经济建设的各个领域获得了广泛的应用。电气自动化程度的高低直接反映出一个国家电子科学技术水平高低，自动化技术已经是成为经济运行中必不可少的技术手段。电气自动化技术的普及运用，可以大幅度降低工作强度，保证工作的可靠度，特别是有些大型机器设备的运转必须要依靠电气自动化技术，电气自动化技术的广泛运用对我国生产力的提高以及生产效率提高均有着十分重要的意义。电气自动化技术的普及运用也给电气自动化控制设备的可靠性提出了更高的要求。对电气自动化设备可靠性进行分析是保证电气自动设备安全可靠运行的先决条件。

一、研究的重要意义

1、有助于提高电气自动化控制设备的产品质量

现代社会，人们对产品质量的要求越来越高，产品质量是企业的生命，产品质量的好坏直接影响到产品价值能否实现。人们越来越重视其所购买产品的安全性、可靠性、经济性等性能。产品可靠性和安全性往往被排在了前列。特别是大型成套设备人们十分重视其安全性与可靠性。购买者认为可靠性越高故障发生的次数和概率就小。维修费用和成本就较低，设备的安全性也能够得到保证。加强对电气自动化设备可靠性的分析与研究能够引起相关企业对设备可靠性的重视，进而有助于提高电气自动化控制设备的产品质量。

2、有助于提高市场电气自动化控制设备的产品市场占有率

随着客户对产品性能要求越来越严格，更重视了产品的可靠性水平。在对电气自动化控制设备的选购上会经过大量对比和研究，进而寻找高可靠性的电气自动控制设备产品，只有不断的加强电气自动化设备可靠性方面的研究与分析，才能不断的提高电气自动控制设备的性能。进而保证在激烈的市场竞争中不断的扩大市场占有率，在市场激烈的市场竞争中立于不败之地。

二、控制设备的可靠性相关因素分析

一般来说电气控制设备的可靠性因素主要包括一下几个方面：

1、电气控制设备工作环境。电气设备所处的工作环境多种多样。影响控制设备可靠性的因素有气候条件、机械作用力和电磁干扰。气候条件中温度、湿度、气压、盐雾、大气污染等因素，能使控制设备的电气性能下降、温升过高、运动不灵活、结构损坏，直至瘫痪，不能正常工作。机械条件是指电气设备在不同的运载工具中使用时出现的问题，比如振动、冲击、离心加速度，元器件会在这些过程中损坏失效或电参数叶的改变都能使其损坏，原因还包括结构件断裂或原件变形过大以及金属件的疲劳破坏等。电磁波存在于控制设备工作的周围空间，由此造成的外部及内部干扰。设备输出噪声增大，工作不稳定，不能安全工作都与电磁的干扰有关。

2、电气控制设备的使用及维护。在电气控制设备运作过程中，操作人员不按照具体流程进行操作，对控制设备不适当的操作或者是维护和保养人员对电气控制设备没有及时进行保养和维护，均会导致了控制设备可靠性指标的降低。

3、控制设备关键元器件质量。电气控制设备关键元器件的质量水平也是影响电气设备可靠性的重要因素。目前元器件生产厂家众多，质量有好有坏，因此控制设备可靠性指标偏低。在小企业中，管理体系缺陷，零部件进厂检查不能得到有效实行；同时，市场中的恶性竞争，导致元器件价格相对低廉，企业不顾质量的采购，使得控制设备可靠性指标偏低，使用寿命大打折扣。

三、提高电气自动化控制设备可靠性途径

1、提高元件的可靠性

在提供元件的可靠性方面，可以通过加强对电子元件供应商的审核来提高关键元器件的选购质量，关键元器件在运用前，用户对生产方要质量认定；在品种、规格、型号和制造厂商的选择中，要择优选择。为了保证关键元器件的质量，要认真记录元器件使用时的各方面数据，一旦发现问题要第一时间将问题加以记录，并及时将记录信息反馈该生产商。选用元器件要适合工作环境，元器件的技术条件、技术性能、质量等级等均应满足设备工作和环境的要求，并且有足够的替代品；优先选用标准元器件；最好是使用同一厂家生产的同一规格的元器件；用于生产中的电子元器件都要经过筛选。只有这样才能在源头上把好原材料审核关。这对提高电气设备控制可靠性具有重要意义。

2、重视电子元件的设计

在电子元件设计的各个阶段都要加强对材料和元器件的可靠性研究与监管。特别是在控制设备设计阶段要重视以下几点：

（1）要注意研究产品和零部件生产的技术条件，认真分析产品的设计参数，研究讨论保证产品性能和使用条件，详细的制定出正确设计的方案；

（2）要制定产品结构形式和产品类型，生产批量的规模与产量的大小直接相关；

（3）要注意设计零部件生产方式的经济性，前提是要保证产品性能；在满足产品技术要求的条件下，选用相对经济合理原材料和元器件，实现降低产品的生产成本的目的。

（4）设计时要全面构思，设计产品的结构要精细，使操作维修性能和使用性能达到最佳，减少维修和使用费用；

3、注重对关键设备的防护

（1）散热防护。温度是影响电子设备可靠性最广。电子设备工作时，其功率损失大部分以热能形式散发，尤其是一些耗散功率较大的元器件，如电子管、变压管、大功率晶体管、大功率电阻等。另外，当外界温度较高时，热能难以散发，将使设备

（2）气候防护。潮湿、盐雾、霉菌以及气压、污染气体对电子设备影响很大，其中潮湿的影响对电子设备影响最大。特别是在低温高湿条件下，空气湿度达到饱和时会使机内元器件、印制电路板上产色和凝露现象，使电性能下降，故障上升。当电子设备受到潮湿空气的侵蚀，会在元器件或材料表面凝聚一层水膜，并渗透到材料内部，从而造成绝缘材料表面电导率增加，体积电阻率降低，介质损耗增加，零部件电气短路、漏电或击穿等。潮气还能引起覆盖层起泡甚至脱落，使其失去保护作用。

4、加强对元器件的测试

（1）加强试验室测试

用规定的可控的工作条件和环境条件，在实验室模拟现场，设定可能出现的环境压力来检验被测设备，将试验后的各类数据通过整理，统计成可靠性指标。模拟可靠性试验，控制试验方法和条件相对容易，所得到的也是高质量的数据，试验结果可以再现和分析，不过在试验条件的限制下，数据难以与相对真实情况相对应，而且试验花费巨大。这种试验还需要很多的试品，因此被试产品的生产批量与成本因素就必须考虑，大批量生产产品可以使用这种方法。

（2）加强出厂测试

在产品出厂前，产品需要规定条件下工作试验用以保证无质量问题。电控设备是由大量的元器件组成，它的故障模式显现出来随机的、多样化，因此随着时间变化，它的故障服从指数分布也会变化。对产品的早期失效进行测试考核就是保证试验方法的本质，用一定的方法改进产品，在出厂前使失效率规定指标以下。这项试验是一种可靠性保证试验，所花费时间长，对大批量产品的生产来说只适合于生产设备的样本；对小批量生产的产品是均适用。

（3）加强现场测试

设备在现场使用，对其进行现场测试，可以得出可靠性測试记录的数据，帮助统计出设备可靠性相关指标。现场测试有很多优点：需要设备少，工作环境真实，测试所得数据真实反映产品在实际使用情况下的可靠性、维护性等参数，直接费用少等。

参考文献

[1]宋修臣.浅谈电气自动化控制设备可靠性测试的方法[J].中小企业管理与科技，2010（21）.

[2]孙志礼.实用机械可靠性设计理论与方法[M].北京：科学出版社，2010（108）

[3]如何对电器自动化控制设备进行可靠性测试[J].科技信息中国期刊全文数据库，2008（5）.

（作者单位：鞍山市奥林匹克中心）