电气自动化控制设备的可靠性测试

赵静 冯拥军

摘要：对于生产厂家和广大用户来说，最关心的问题就是电气自动化设备的可靠性。为了确保电气自动化设备的可靠性，国家电控配电设备质检中心提出了测定电气自动化设备可靠性的方法。文章首先对 3 种可靠性测试方法进行了简单介绍，之后论述了电气自动化控制设备可靠性测试方法选择方面的相关问题，最后对现场可靠性测试方法进行重点分析。

关键词：电气自动化;可靠性测试;现场可靠性测试

1 电气自动化控制设备可靠性测试方法及选择

1.1 电气自动化控制设备可靠性测试方法

确定一个最适当的电气自动化控制设备可靠性测试方法是对电气自动化控制设备可靠性做出客观准确评价的前提条件。国家电控配电设备质量监督检验中心提供了对电气自动化控制设备进行可靠性测试的方法，在实践中比较常用的主要有以下 3 种：（1）实验室测试法。此种测试方法是通过可靠性模拟进行测试，利用符合规定的可控工作条件及环境对设备运行现场使用条件进行模拟，以便实现以最接近设备运行现场所遇到的环境应力对设备进行检测，统计时间及失效总数等相关数据，从而得出被检测设备可靠性指标。此种可靠性测试方法的优势在于：实验条件容易掌控、所获取的试验数据质量较高、实验结果可以再现等;不足之处主要体现在：进行实验室测试法所需要的实验费用较高、实验条件受到限制、需要试品数量大以及实验结果受到产品批量及成本因素影响等。因此，此种测试方法更适用于生产批量较大的产品[1] 。（2）现场测试法。现场测试法的优势在于：测试环境与实际工作环境更加符合，测试所得到的数据可以对被检测设备实际运行中的可靠性及维护性等相关参数做出更加真实的反映;进行可靠性实验所需要的设备较少，需要投入的测试费用相对少;在实施现场测试时被测试设备可以保持正常的运行状态。电气自动化控制设备可靠性现场测试法具体又包含 3 种类型：第一种是可靠性在线测试，即在被测试设备正常运行过程当中进行测试;第二种是停机测试，即在被测试设备停止运行时进行测试;第三种是脱机测试，需要从设备运行现场将待检测部件取出，安装到专业检测设备当中进行可靠性测试。。单纯从测试技术方面分析，后 2 种测试方法相对简单，但如果系统较为复杂一般只有设备保持运行状态时才可以定位出现故障的准确位置，故只能选择在线测试[2] 。在实践中，进行现场测试时具体选择哪种类型的测试，要看故障的具体情况以及是否可以实现立即停机。电气自动化控制设备可靠性可靠性测试前提条件的确定现场测试法与实验室测试法相比较，不同之处主要体现在以下 2 点：第一，现场测试法安装及连接待测试设备的难度较大，主要原因在于，线路板已经被封闭在机箱当中，这就导致测试信号难以引进，即便是在设备外壳处预留了测试插座，也需要较长的测试信号线，在进行电气自动化控制设备可靠性现场测试时，无法使用以往的在线仿真器;第二，由于进行设备可靠性现场测试通常不具备实验室的测试设备和仪器，这就给现场测试手段及方法提出更高要求。（3）保证实验法。所谓保证实验法，就是通常经常谈到的“烤机”，具体指的是在产品出厂前，在规定的条件下对产品所实施的无故障工作试验。通常情况下，作为研究对象的电气自动化控制设备都有着数量较多的元器件，其故障模式显示方式并非以某几类故障为主，而是具有一定的随机性，并且故障表现形式多样，所以，其故障服从于指数分布，换句话说，其失效率是随着时间的变化而变化的。产品在出厂之前在实验室所进行的烤机，从本质上讲，就是测试和检测产品早期失效情况，通过对产品进行不断的改进和完善，以确保所出厂的产品的失效率均已符合相关指标的要求。实施电气自动化可靠性保证实验所花费的时间较长，因此，如果产品是大批量生产，这种可靠性检测方法只能应用于产品的样本，如果产品的生产量不大，则可以将此种保证实验测试法应用在所有产品上[3] 。电气自动化设备可靠性保证实验主要适用范围是电路相对复杂、对可靠性要求较高并且数量不大的电气自动化控制设备。

1.2 电气自动化控制设备可靠性测试方法的确定

确定电气自动化控制设备可靠性测试方法，需要对实验场所、实验环境、待测验产品以及具体的实验程序等因素进行全面的考察和分析。（1）实验场地的确定。电气自动化设备可靠性测试实验场地的选择，需要结合设备可靠性测试的具体目标来进行[4] 。如果待测试的电气自动化控制设备的可靠性高于某一特定指标，就需要选取最为严酷的实验场所进行可靠性测试;如果只是测试电气自动化控制设备在正常使用状况下的可靠性，就需要选取最具代表性的工作环境作为开展测试实验的场所;如果进行测试的目的只是为了获取准确的可比性数据资料，在进行实验场所选择时需要重点考虑与设备实际运行相同或相近的场所。（2）实验环境的选取。因为对于电气自动化控制设备而言，不同的产品类型所对应的工况也有所不同，所以，在进行电气自动化控制设备可靠性测试时，选取非恶劣实验环境，这样被测试的电气自动化控制设备将处于一般性应力之下，由此所得到的设备自控可靠性结果更加客观和准确。（3）实验产品的选择。在选择电气自动化控制设备可靠性测试实验产品时，要注意挑选比较具有代表性、具有典型特点的产品。所涉及到的产品的种类比较多，例如造纸、化工、矿井以及纺织等方面的机械电控设备等。从实验产品规模上分析，主要包括大型设备以及中小型设备;从实验设备的工作运行状况来分析，主要可以分为连续运行设备以及间断运行设备。（4）实验程序。开展电气自动化控制设备可靠性实验需要由专业的现场实验技术人员严格按照统一实验程序操作，主要涉及到测试实验开始及结束时间、确定适当的时间间隔、收集实验数据、记录并确定自控设备可靠性相关指标、相应的保障措施以及出现意外状况的应对措施等方面的规范。只有严格依据规范进行自控设备可靠性实验操作，才可以确保通过实验获取的相关数据的可靠性及准确性。（5）实验组织工作。开展电气自动化控制设备可靠性测试实验最为重要的内容就是实验组织工作，必须组建一支高效、合理且严謹的实验组织机构，主要负责确定实施自控设备可靠性实验的主要参与人员，协调相关工作、对实验场所进行管理，组织相关实验活动，收集并整理实验数据，分析实验结果，对实验所得到的数据进行全面深入分析，并在此基础上得出实验结论。除此之外，实验组织机构还需要负责组织协调实验现场工程师、设备制造工程师以及可靠性设计工程师相互之间的关系与工作。

2 现场可靠性测试方法相关问题

2.1 实施设备可靠性现场测试的目的

对电气自动化控制设备实施现场可靠性测试的目的主要有以下 5 点：①获取电气自动化控制设备运行现场的可靠性数据，在此基础上进行可靠性评估，确定科学合理的设备可靠性考核指标;②对收集到的电气自动化控制设备运行现场的可靠性数据进行数理统计，进而得到可靠性数据指标;③获取电气自动化控制设备元器件可靠性数据资料，在此基础上确定元器件使用可靠性指标;④考察设备寿命特性，进而确定设备在出厂前烤机时长;⑤对电气自动化控制设备相关的维修数据進行收集和分析，在此基础上评估设备的维修性。

2.2 实施设备可靠性现场测试的条件

进行电气自动化控制设备可靠性现场测试需要具备以下几方面的条件：①具备较为完善的电气自动化控制设备生产管理机制和相关制度;②具有成熟且稳定的电气自动化控制生产工艺和条件;③确保从正规渠道获取设备相关器件;④相关电气自动化控制设备的实际使用条件要符合相应的设计标准;⑤尽可能多地对用户使用的电气自动化控制设备进行测试，以确保所获取的数据更加可靠。

2.3 对电气自动化控制设备可靠性数据的统计及分析

依据电气自动化控制设备可靠性指标体系的具体要求，对所收集到的可靠性数据进行统计和分析，进而提取出自控设备可靠性特征，之后在所获取的数据资料的基础之上，在针对具有代表性的电气自动化控制设备无故障作业时间的平均值进行相应的统计分析和计算。

3 结语

通过上文的阐述可知，电气自动化控制与自动化设备具有一定的特殊性，种类多，产量低。因此，开展电气自动化控制设备可靠性测试，采用实验室测试的方法难度较大，相比较而言，现场测试方法更加实用，但是，现场测试方法也存在一定的不足。鉴于此，将 2 种可靠性测试方法有机结合起来可以取得更好的效果，即通过进行部分实验室测试实验得到一些电气自动化控制可靠性数据，将其与通过进行现场可靠性测试所得到的数据进行对比分析，这样，对电气自动化控制可靠性程度做出判定的准确性将会大大提高。总之，在电气自动化可靠性测试方面，现场可靠性测试更加符合我国现实国情，而实验室测试代表未来发展方向。

参考文献：

[1] 武芳军.电气自动化控制设备的可靠性测试与研究[J].民营科技，2011（6）：9.

[2] 于士国.电气自动化控制设备可靠性测试的方法分析 [J].硅谷，2011（11）：137.

[3] 朱爱珠，黄菊红，徐平原.浅谈电气自动化控制设备的可靠性测试[J].科技资讯，2011（8）：143.

[4] 邹一，欧惠安.电气传动及自动化控制设备可靠性测试方法的探讨[J].电气传动，2002（1）：61-64.