谈电气自动化控制设备的可靠性测试

邢金麓

摘要：电气自动化控制设备能够降低生产成本，减少人力成本，提升产品质量。但是，在对电气自动化控制设备进行使用时首先要保证自身的可靠性。本文主要介绍了电气自动化控制设备可靠性测试的主要方法，论述了电气自动化控制设备的可靠性测试方法的选择，同时以电力设备为例进行了具体的分析，最后谈论了加强电气自动化控制设备可靠性的措施。

关键词：电气自动化；控制设备；可靠性测试

中图分类号： TM621.6 文献标识码： A

引言

电气自动化技术是现代高新技术产业的重要组成部分。目前，电气自动化控制设备的可靠性和安全性研究已经是一个重要的课题。因此，掌握电气自动化控制设备可靠性测试的方法，合理选择电气自动化控制设备的可靠性测试条件，是加强其可靠性的重要途径。

1、电气自动化控制设备可靠性测试的主要方法

1.1、试验室测试方法

这种方法要求试验室必须满足特定的条件，利用相关测试工具进行现场模拟，使被测的电气自动化控制达到在实际中应该遇到的环境压力，将试验累计的耗费时间和失效数等相关数据通过系统处理分析，得到一系列相关的可靠性指标。这种实验方法对于实验条件有严格的要求，实验数据的真实性、准确性很大的原因取决于实验条件是否与现实生活和工作中的接近程度。但是大部分情况下，由于客观条件的限制，实验数据很难与真是情况达到一致，并且实验需要较高的费用。此方法需要测试的样品多，顾应该考虑产品的生产批量和成本，较适用于生产批量较多的产品。

1.2、保证实验法

保证实验法，又被称为“烤机”，主要工作原理是在产品没有出厂的情况下对其进行故障测试，保证产品投入使用后可以正常运行。就实质而言，“烤机”其实就是对电气自动化控制设备的可靠性进行测试，但这一方法在实际操作中所耗费的时间和精力是非常巨大的，所以对于大中型产品就需要采取随机调查的方式来进行，这样能够有效的节省时间，还可以保证测试的准确率，然后根据随机调查结果对整体设备的质量进行分析评价，如果产品数量较少，就进行全面调查，对全部商品都进行实验，这种测试方法其实最真实有效，但因为条件限制，只适用于数量较少的产品规模中。由上述情况可知，保证实验法更适用于较小规模的产品的可靠性检测中。

1.3、现场测试方法

现场测试方法是在真实工作环境下、在实际使用情况下对电气自动化控制设备的可靠性等参数进行收集测试的方法。这种现场测试的方法不仅可以尽可能降低直接费用，还可以在设备生产运行中直接进行测试，不影响电气自动化控制设备的正常运行。但是，在相比较于实验室测试方法，由于缺乏各种可靠性测试的测试仪器和设备，得到的数据并不能达到完全准确的程度。另外，现场测试由于各种环境的影响，传统的在线仿真器在现场测试中无法使用，现场测试必须要寻找更好的方法和手段来完成。

表1可作为进行可靠性测试时选择测试方法的依据

表1

2、电气自动化控制设备的可靠性测试条件的选择

2.1、场地选择

一般情况下，应该在已有的环境中选择比较适合控制设备运行的环境来进行实验测试，因为在这种环境中工作的设备测试结果具有一定的客观性。进行测试实验时，针对不同的可靠性指标的要求，测试场地的选择也有所不同，例如，要检测控制设备在正常条件下的工作指标，就应该选择比较典型的场地进行测试；要检测的控制设备可靠性规定在某一范围间，就应该选择比较恶劣的试验场地来进行；想要得到控制设备比较真实的测试数据，就应该选择无大差异的试验场地。

2.2、实验环境的选择

鉴于不同工作环境状况下电气自动化控制设备工作效果有很大差异，所以在实验场地合适的条件下，保证设备在一般感应力作用下进行测试，避免选取恶劣实验环境，以确保测试结果的客观性、准确性。这就要求测试人员在对电气自动化控制设备进行试验前，必须做好实验环境的选择，依据不同设备的不同情况，具体分析与设备工作状况要求相符合的环境，以便能得到较符合其工作状态下的可靠性测试结果。

2.3、试验产品选择

选择的电气自动化控制设备的可靠性测试要选择典型的设备进行检测。根据设备的不同性质通常可以分为大型设备和中小型设备两种；对电气自动化控制设备的运行情况来看主要可以分为连续运行的设备以及间断运行的设备这两种。总之，对电气自动化控制设备的可靠性测试要选择例如造纸机电控设备以及矿井提升机电控设备等具有代表性的试验产品。

2.4、组织工作选择

在设备的试验中，最为重要的一点就是组织工作。测试组织部门要对场地的选择和试验的管理工作负责，另外，还要在试验过程中收集和整理数据信息。这个部门必须要保证试验工作顺利进行，对人员选择，资料分析，结果断定都要进行严格监督。

3、案例分析

下面以某一水电站的电气设备进行的分析：

3.1、对发电控制设备分析

励磁系统是由功率柜、励磁控制系统、灭磁开关子系统和调节器等构成，每个系统息息相关，缺一不可，当其中的一个出现问题后，励磁系统就不能正常的运行了，由此可以看出，这几个子系统之间是存在一个或门关系的。不仅如此，这几个子系统内部也是存在或门关系的，功率柜是由整流部件和开关组成，励磁控制系统是由电源和继电器组成，电器部分和机械部门组成了灭磁开关，而调节器系统和切换板构成了励磁调节器。

3.2、电气元件的可靠性特征量

3.2.1、不可修复元件的可靠性指标

时间和寿命都是不可修复的元件，因此在对元件进行不可修复元件进行分析时，寿命T就是最重要的一個量。T是一个连续性随机变量，因此我们可以用一定的概率分布函数来描述它的分布规律，这个累积概率函数为F(t)=P{T≤ t}，这里面的t其实就是理论上这个元件的使用寿命。

3.2.2、可修复元件的可靠性指标

在对于元件进行分析的时候，其实大部分还是一个可修复性的，不然消耗就会太大了。

（1）可用率。就是随着时间的推移，元件在能保持正常工作的条件下正常工作的概率。

（2）可靠度。就是元件随着时间的推移，在一定的时间内不会出现任何问题，一直正常工作的概率。一般来说开始工作到第一次发生故障的时间是这样元件可靠度的最好的数据。

（3）不可用率。这是对于可修复元件来说的，就是在其能正常工作的情况下，在某一个时间点会不正常工作的概率。可用率和不可用率其实是互补的，两个相加是等于1的。

（4）不可靠度。就是元件在开始工作后，在能正常工作的状态下，在某个时间段内第一次没有正常工作的概率。这个不可靠度和可靠度也是一个互补值，相加也是等于1的。

4、电气自动化控制设备可靠性测试应注意的问题

4.1、加强控制设备的散热防护

温度是影响电气设备可靠性的一个普遍因素。电气设备在正常运行的时候，会产生大量热量，其功率的损失主要是以热能的形式散发出来的，特别是一些好散功率较大地元器件。当空气中的温度过高的时候，设备产生的热量就会很难散发出去，导致设备的温度过高。为了有效的降低设备的温度，一般在大功率的设备上安装散热器，散热器的肋片要沿其长度垂直安装，散热器上有多个肋片的时候，要选择肋片间距大地散热器，更有利于热量的发散。

表2

4.2、加强对电气设备的气候防护

空气的湿度、温度以及霉菌等对电气设备的影响非常大，其中影响最大的因素是空气中的湿度。空气中的湿度一般在低温的条件下就会达到饱和，一旦湿度饱和，就会使设备内部出现凝露现象，凝露现象的出现会对设备的使用性能产生负面影响，并会增加设备发生事故的几率。空气中的湿度太高，就会使设备长期处于潮湿的环境下，设备表面的水膜就会渗透到设备的内部，从而腐蚀设备内部的零件，损坏设备结构。所有的设备的表面都有保护皮层，长期潮湿的空气环境会使设备的保护皮层脱落，使设备失去自身的保护作用。为了避免外界环境对设备的损坏，通常情况下采用的措施是将设备密封、灌封或浸渍。

结语

总而言之，电气自动化控制设备的可靠性检测是一项非常重要的工作，因此我们要重视对电气自动化控制设备可靠性的测试，选择合适的测试方法，加强对设备的维护和保养，控制设备工作的环境，进而提高产品的质量，延长产品寿命。

参考文献：

[1]郭红生. 论电气自动化控制设备可靠性测试的方法[J]. 科技情报开发与经济,2011,31:216-218.

[2]殷佳琳,李智勇. 电气自动化控制设备的可靠性测试[J]. 煤炭技术,2012,04:60-62.