电气自动化控制设备可靠性测试的方法

李源(济南澳海炭素有限公司，山东 济南 250403)

0 引言

电气自动化控制设备主要应用在电气工程领域，其突出特点是减少了劳动力的使用，在使用较少人员或者不使用人员的情况下，能够按照控制设备设定的计划和程序，让设备自动的完成对目标产品的一系列生产性操作、生产过程的监控以及对生产产品质量的控制。电气自动化控制设备在运行过程中所出现的故障，大致分为随机性故障和系统性故障：随机性的故障，需要通过改良、改善设备，进一步降低故障发生的概率；而系统性的故障，多数由于人员操作的不规范以及维护工作的不到位而造成的。在严格按照操作规范的情况下进行设备使用时，设备的维护工作就变成了重中之重。在维护电气自动化设备时，要着重注意元器件的选择以及使用，还要关注于在设备运行过程中的条件改变情况，尽可能地保持应用环境的稳定。要想实际提高其设备的可靠性，首先要保证设计的可靠性。同时在设备的生产过程中，要选用合适的、优质的零部件，尽可能完善电气自动化控制设备的可靠性。设备的可靠性测试则是设备出厂、运行使用、检测维修等阶段的主要任务，以测试的结果来判断电气自动化设备能否正常运行，并对电气自动化设备的产品设计提供第一手的检测数据，是产品进行改善与改良的重要依据[1]。

1 电气自动化控制设备可靠性测试

1.1 电气自动化控制设备可靠性测试的意义

电气自动化专业已经有了较长的发展历史，已经成为高新技术产业的重要贡献力量。而电气自动化控制设备要求要在一定的时间、范围以及特定的环境条件下，控制设备可以按照预订的程序成功的执行任务，最终以生产产品的质量来判断是否能优秀地完成任务，产品效果越好、质量越高，该设备的可靠性也就越强。自动化控制设备的可靠性，主要目的是为了提高生产产品的质量。因为优秀品质的产品将为企业获得用户的信赖，提高企业竞争力，发挥优势，为带来企业的进一步发展。一个良性的竞争模式将会有效地推动电气自动化控制设备行业的快速发展。目前来看，该行业的各类设备都具备有长远的发展空间。提高设备的可靠性，对我国的科技产业发展、社会的进步有着十分重要的意义。

1.2 电气自动化控制设备可靠性测试的现状

伴随着电气自动化的高速发展，现阶段存在着许多问题，主要是使用环境不确定以及设备的后续维护问题，成为了阻碍电气自动化发展的主要因素。

在设备的使用时，通常受使用环境的影响，主要包括场地的温度、气压、降水、空气湿度等。例如在温度过低、过高的情况下，对设备的正常运作带来了直接影响，可能会导致设备零件的作用失效，甚至会导致设备结构的损坏，缩短设备使用寿命。再者，设备使用过程中，意外受到撞击以及振动等物理作用，会导致电气自动化控制设备自身器件的损坏或电通路的破坏。最后，由于电气自动化控制是属于电气工程，而在工作的环境中，充满了不可见的电磁波。此类因素将会干扰设备的正常作业，降低了设备的稳定性以及工作的安全性，导致实际的可靠性降低[2]。

除了其自身的工作环境外，其自身内部零件的质量也是影响设备可靠性的重要原因。在控制设备生产的元器件选择时，不同的元器件质量所产生的生产成本不同，部分企业为了节约生产成本而不惜降低产品元器件质量。不仅使得电气自动化设备的可靠性降低，也大大降低了设备的使用年限，长此以往恶性循环，甚至会影响我国电气自动化行业的良好发展。因此，我国现阶段在提高科技力量的同时，还应加强市场的监管力度，保证电气自动化控制设备产业链的良好环境。由此进行的可靠性测试是判断产品品质合格与否的关键，找到更加适用于市场实际情况的可靠性测试方法，是当前生产企业及监管部门急需解决的问题。

2 电气自动化控制设备可靠性测试的方法

电气自动化控制设备可靠性测试的方法，主要为：实验室测试法、现场测试法、保证实验法。

2.1 实验室测试法

这种实验方法是运用数理统计等方法，结合特定的实验室处理，对即将投入使用的设备进行使用环境的模拟，并形成一系列的设备可靠性测试报告。此种方法对实验室的要求较高，需要模拟真实的工作环境。这些实验室设备往往造价昂贵，在测试过程中需要实验的目标数量较多，适用在其用于生产大量产品的厂家。由于实验室是对工作环境的模拟，有较强的限制性，该模拟并不能完全代表实际工作环境的变化，这是实验室测试方法的最突出缺点。实验室对实际工作环境模拟的真实度是提高实验所得结论正确性的重要因素，可以进行平行实验，来提高测试数据差异的稳定性、可靠性测试的可信度。实验室测试法所得测试数据较为简单易懂，虽然成本较高但总体而言测试的质量也较为优质[3]。

2.2 现场测试法

现场测试法是现阶段应用最广泛的测试方法，实验简单、操作性强、实验成本低以及测试真实性高是最突出的优点。现场测试是指直接在电气自动化控制设备工作环境中进行检测。这种方法不仅能检测实际的可靠性，也可以用于记录使用过程中设备维护、保养等方面所采取的一系列技术措施，同样是运用数理统计的方法进行实验结果的论证。在实际测试过程中，可以通过停机测试、脱机测试、在线检测三种检测方法进行现场测试：停机测试和脱机测试较为简单，是将设备停止运行后检测或取出目标检测零部件进行单独检测，但是对于电气自动化控制设备的运行系统来看，这两种测试方法无法检测出设备自身存在的故障；对比前两种检测方法，在线检测对自动化控制设备的故障排查有着较好效果，通过对正常运行的设备进行在线检测，也会使检测数据更加真实可靠。虽然现场测试有着很强的真实性，但是在实际检测过程中，检测设备的使用有一定难度。为保证现场测试所得结果的准确性，测试设备相关的设计、作业过程自然会不断地提高复杂度。与此同时，电气自动化控制设备与现场测试设备的匹配及适用，需要有一定的技术磨合，现场测试所使用的仪器设备，相较于实验室测试的设备，水平不尽相同，这就对现场测试的工作人员有着较高的要求。要想获得高质量的测试报告就需要不断改进现场测试的方式方法，提高测试人员运用测试设备的手段。

2.3 保证实验法

保证实验法是在电气自动化控制设备出厂之前进行的运行无障碍实验。这种方法是对其设备在投入使用前的最终有效性地检测，是对运行可靠性的直接保障，可以有效降低设备出厂后在短时内的维修率。由于多数情况下，电气自动化控制设备较多的元器件运用的材料不一，供应不同甚至规格也存有差异，这就需要对控制设备的最终检测进行严格控制。使用过多的电气元器件，也会使得电气自动化控制设备在运行过程中发生不确定的问题。由于数量因素使得零部件发生故障的可能性较大，且有一定的随机性。通过保证实验法所得的检测结果，可以进一步分析控制设备故障的部位、时间等概率分布情况。这种检测方法不仅可以控制实际运行的可靠性，而且还可以在投入使用前通过测试结果对控制设备行系统、零部件、自身结构等方面进行优化改进，以进一步严格控制设备的生产制造标准。对于此类检测方法，通常适用于出厂的控制设备较少、对设备要求较高以及拥有较大的企业生产线的情况[4]。

3 电气自动化控制设备可靠性测试时需确定的客观因素

在实际的可靠性测试中，除了控制设备自身的因素外，实验测试的实际环境，实验测试的操作过程以及测试控制设备的实验样品选定等客观因素，也是决定可靠性测试结果的重要因素。实际环境不同，检测方法也要相对应的不同，要遵守相适相合的原则、严谨科学的态度进行检测[5]。首先，对实验场所的确定，要从实际检测的目的来进行选择。除了要适应控制设备的工作环境，还要选择有一定代表性的设备进行检测，这样得出的结论更具有真实性以及客观性。其次，对于检测的控制设备来说，在进行针对性检测时，应选择特定类型的控制设备对应于适合的检测方法，这往往需要与企业实际情况以及检测条件的结合。最后，在测试实验的实际操作过程中，要着重注意规范性、严谨性，要时刻记录检测过程中的条件变化。这就要求测试工作人员有一定的技术水平以及相关专业的理论知识，在对控制设备的测试过程中，人为因素是最为重要的变化因素[6]。

通过以上分析可知：在现阶段，我国电气自动化控制设备可靠性测试还是以现场测试法方法为主；展观未来，保证实验法将会进一步提高检验测试的标准，其应用必将会越来越广泛；实验室测试法这种检测结果质量高、检测过程较为细致性的测试方法将是大势所趋[7]。在了解电气自动化控制设备可靠性测试的意义以及当今现状后，为促进本行业的进一步发展，这就要求测试工作的专业化、系统化、有效化，这不仅要求选择可靠性测试的方法合乎实际性，也要求行业中各企业严于律己；在政府部门的大力监管下，提高电气自动化控制设备在实际的运行运作过程中的自身可靠性，努力在初级阶段的设计源头进行对电气自动化控制设备可靠性的改善；这就要求使用过程中规范操作、在日常设备的维护中定时检验、监测，多方面高效地提高自动化控制设备可靠性。

4 结语

总之，对设备的检查、测试的相关手段在运用过程中，结合实际是重中之重。高质量的实验室测试方法在未来将会有着更强的适用性。