化工行业电气自动化控制设备的可靠性分析研究

李　冰

(辽宁省高速公路实业发展总公司，辽宁　沈阳　110027 )



化工行业电气自动化控制设备的可靠性分析研究

李冰

(辽宁省高速公路实业发展总公司，辽宁沈阳110027 )

近年来，电气自动化的程度相对较高，电气自动化技术在化工行业中的应用日益广泛，成为化工行业的发展趋势。随着电气自动化的应用领域越来越多，电气自动化设备的可靠性逐渐成为电气自动化应用的主要问题之一。本文以PLC控制系统为例，通过电气自动化设备可靠性的测试方法、影响因素及提高方法等几个方面对电气自动化控制设备可靠性进行分析及优化，从而提高化工行业的产品质量及生产效益。

电气自动化；化工行业；可靠性；控制设备；提高方法

近年来，电气自动化系统在人们生活和生产中的应用日益广泛，从简单的开关到复杂的航空航天系统的研制都会应用到电气自动化的控制技术。电气自动化即为机械设备在没有工作人员或工作人员较少的情况下按照设定程序自动完成各项操作工作[1-2]。PLC(Programmable Logic Controller)技术，即可编程逻辑控制器技术，是计算机控制技术的重要组成部分之一，它是为了实现化工行业的电气自动化生产而设计的一种控制器。作为化工行业电气自动化控制的一种主要设备，PLC技术解决了各种高危复杂项目的控制工作，尤其是针对高精确性的控制，如液面、流量、流速等控制过程中，PLC技术起到了不可替代的重要作用。

电气自动化的应用提高了化工行业的生产效率和生产经济性，一方面保证了产品的质量，另一方面较好地改善了工作条件。随着电气自动化控制技术的普遍应用，控制设备的可靠性也日益受到人们的关注，尤其是设备在运行过程中的可靠性问题对产品的生产质量和效率有直接影响。因此，电气自动化控制设备的可靠性研究具有十分重要的意义[3-4]。

1　可靠性测试方法及选择

对电气自动化控制设备的可靠性进行分析，首先必须对控制设备的可靠性进行有效的测试。目前常用的可靠性测试方法有三种：实验室测试法、现场测试法和保证测试法[5]。

1.1实验室测试法

实验室测试法是在实验室内符合一定测试条件的情况下，进行现场模拟，使被测试的控制设备达到实际环境所受到的应力条件，将实验经历的统计时间和失效总数等相关数据通过数据分析软件进行分析，得到一系列相关的可靠性指标[6]。

这种测试方法对实验条件和实验数据要求严格真实准确，其优点在于：实验环境比较易于选择和调控、实验数据具有较高的质量、实验结果可以在设备使用过程中再现；其缺点表现为：该方法所需费用较高、实验条件容易受到限制[7]。实验室测试法适合于检测大批量生产的产品。

1.2现场测试法

这种方法是在电气自动化控制设备使用现场，通过测试设备使用的可靠性，记录下相关数据，通过统计软件的计算分析后得到相关的设备可靠性指标[8]。

与实验室测试法相比，现场测试法只需要较少的测试样品，因此所需费用较低；由于该方法是在生产现场进行测试，测试环境与现场条件一致，所以测试数据可以真实地反映产品在实际生产中的可靠性。但是这种测试方法的缺点也需要注意，即容易受到外界的干扰、易受到受控条件的限制等。

1.3保证测试法

保证测试法是产品在生产出来后，在规定的条件下对产品进行无故障工作实验[8]。电气自动化控制设备的元器件数量较多，故障形式具有多样性和随机性，其故障表现服从指数分布，即控制设备的失效率通常呈现出随时间而变化的特点[9]。因此，在电气设备出厂前进行保证测试，本质上就是针对电气设备的失效情况进行检测，然后对设备整体和各零部件进行不断地改进，确保设备在出厂时的失效率符合相关规定的指标，以保证其在实际运行中的可靠性。

此种测试方法花费的时间较长，对于大批量生产的产品，该方法只适于应用于产品的样本；对于小批量生产的产品，则可以采用此方法测试所有产品。保证测试法主要适用于对可靠性要求较高、电路组成相对复杂并且数量不大的电气自动化控制设备[8]。

2　提高电气自动化控制设备可靠性的必要性

提高化工行业中电气自动化设备可靠性的必要性主要体现在以下几个方面:

2.1有助于化工行业生产安全有效地进行

目前，许多化工企业都采用了电气自动化设备，这是由于该设备不仅有利于提高生产效率，同时也提高了产品的技术含量，满足了消费者的需求。因此，只有提高电气自动化控制设备的可靠性，才能保证其始终处于服务于生产的最佳状态。

2.2有助于提高产品质量

化工企业如果想要在当今竞争日益激烈的市场环境中生存，就必须提高所生产产品的质量，从而在与同行业的竞争中获得优势。产品质量的提升不仅取决于生产技术的支持，还离不开电气自动化技术的支持。提高了电气自动化控制设备的可靠性，也就提高所生产产品的质量，从而增强化工行业在市场中的竞争力。

2.3有助于降低化工企业的生产成本

电气自动化技术已经融入化工行业的各个生产环节中，如果在生产过程中，如果电气自动化控制设备的可靠性较低，则会给化工行业带来大量的维修和再次购买的成本。因此，只有提高设备的可靠性，才会使设备的质量有所保证，使其更好地为化工行业服务，减少成本消耗[2]。

3　影响电气自动化控制设备可靠性的因素

为了采取有效措施提高电气自动化控制设备的可靠性，首先必须对影响控制设备可靠性的因素有全面的认识。

3.1内在因素

影响电气自动化控制设备可靠性的内在因素主要是指设备本身的缺陷，包括设备自身各部位的元件质量较差，不仅使设备难以在比较恶劣的环境中运行，也可能会受到运行环境中电磁波的干扰。产生内在因素的主要原因是设备在生产环节中，生产企业为了节省成本而降低其生产工艺质量，导致设备元件自身的可靠性和质量下降[11]。

3.2外在因素

影响电气自动化控制设备可靠性的外在因素主要是指人为操作因素。在电气自动化控制设备的使用和管理过程中，工作人员没有完全按照规范进行操作，导致设备长时间处于超负荷运行的状态，再加上电气自动化控制设备出现故障后没有及时地进行修复，导致其性能无法高效地发挥出来[11]。

4　提高电气自动化控制设备可靠性的方法

提高电气自动化控制设备的可靠性不仅提高了产品的生产效率和质量，还提高了用户的满意度，因此设备的生产企业提出了以下几种提高电气自动化控制设备的可靠性的方法。

4.1提高设计的可靠性

提高电气自动化控制设备的可靠性，首先需要在设计阶段就对其可靠性进行严格的规范。在设计阶段，设计人员首先要针对控制设备的应用场合对其特点进行研究，详细了解产品的各项设计参数、产品的性能及使用条件，以便制定出合理的设计方案[12]。产品的结构、尺寸、形式等因素也都可能对产品的经济性产生影响，因此在设计阶段均要考虑到这些方面，以便在整体上提高设备的可靠性。

4.2提高零部件选用的合理性

电气自动化控制设备中的零部件种类繁多、形式多样，因此在零部件选择的时候要考虑多方面的影响。首先，设备中的零部件形式要选用专业厂家生产的具有较好精度的通用零部件，这样可以在零部件性能上保证设备的可靠性；其次，严格检验零部件的质量，不购买任何质量差的材料，这样可以在零部件质量上保证设备的可靠性。例如在PLC控制系统装置中，以PLC技术为核心，选取能够完成控制系统、状态显示、信息检测和硬件报警等操作的中央处理单位及传感器等零部件，才能实现对化工工艺的自动控制及运行状态的检测和显示功能[13]。

4.3提高电子元器件选用的合理性

电气自动化控制设备中的电子元器件要根据设备运行的技术条件、技术性能和质量要求来选择，优先选择符合标准的元器件；同时要有一定量的替补品，保证在元器件出现故障时能够及时更换[12]。对于电子元器件，具有较好的散热性能尤为重要，因为温度的升高会直接影响元器件的灵敏度，同时也会影响设备的可靠性，特别是对于功率较大的电子元件，一定要保证其较好的散热性。另外，环境空气湿度也会较大程度地影响电子器件的工作性能，当空气湿度过大时，电子器件的性能会明显下降。例如PLC控制系统，必须在一定温度0～55 ℃、湿度小于85%、远离震感强烈的震动源以及避免与HCl、H2S等腐蚀性气体接触的环境下，才能保证该控制器的正常运行[14]。因此，合理选择电子元器件也是保证电气自动化控制设备可靠性的重要方法之一。

5　结　语

电气自动化控制设备的可靠性对于化工行业来说具有重大意义，它不仅影响化工行业的安全运行，还制约着产品生产的成本、质量和效率。例如在运用PLC技术进行自动化控制时，为了有效保障其安全可靠性，需要不断地提高设计、安装、生产工艺等环节的抗干扰性，综合考虑多方面的影响因素，对系统进行改进。因此，在用适当方法测量设备可靠性的基础上，选择适当的方法提高其可靠性并加以实施，电气自动化设备的可靠性就会随着科技技术的发展逐步提高。

[1]张群英.电气自动化控制设备可靠性相关问题分析[J].科技创新与应用,2014(13):83.

[2]孙斌.电气自动化控制设备可靠性的强化策略探析[J].科技与企业,2014(4):75-76.

[3]谷卿.电气自动化控制设备可靠性研究[J].数字技术与应用,2014(7):212

[4]王磊,薛双苓.电气自动化控制设备可靠性探究[J].科技快播,2011(19):51-52.

[5]徐平,李金灿.电控及自动化设备可靠性工程技术[M].北京:机械工业出版社,1997.

[6]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.

[7]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.

[8]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.

[9]张群英.电气自动化控制设备可靠性测试研究[J].煤炭技术,2012,31(4):52-54．

[10]林皓.略论电气自动化控制设备的可靠性测试[J].化学工程与装备,2011(12):116-117.

[11]吴强.电气自动化控制设备可靠性探究[J].科技视野,2015(6):80-81.

[12]李乐超.电气自动化控制设备的可靠性分析[J].中国高新技术企业,2013(32):59-60.

[13]徐渠.化工装置电气自动化控制中PLC技术的应用分析[J].西昌学院学报(自然科学版),2014,28(4):45-47.

[14]张嘉谷.化工装置电气自动化控制中PLC技术的应用[J].科技信息，2012(24):443-444.

Reliability Analysis Study of Electrical Automation Control Equipment in Chemical Industry

LIBing

(Expressway Industrial Development Co., Liaoning Shenyang 110027, China)

In recent years, the electrical automation degree is relatively high, and electrical automation control equipment in the enterprise application is more and more widely. How to improve the reliability of electrical automation equipment is becoming increasingly concerned by people, and it has become one of the main problems of the application of electrical automation. From the aspects of electrical automation equipment reliability testing method, influence factors and improving methods, the reliability of electrical automation control equipment were analyzed and optimized by taking the PLC control system for example, in order to improve the product quality and production efficiency of enterprises.

electric automation; chemical industry; reliability; control equipment; improve methods

李冰(1983- )，男，助理工程师，主要从事电气自动化安全控制研究及管理工作。

TQ056.8

A

1001-9677(2016)08-0166-03