非标设备电气系统可靠性分析

吴志军

摘  要：非标设备由于本身并不按照国家的相应行业标准执行系统涉及，电气系统的可靠性就更值得研究，非标设备的电气系统应满足某专项生产需要，其外观或者性能方面应结合实际生产的标准而定，当前诸多非标设备都处于自动化、电气一体化等设计层面，零件配置相较于标准系统更为具有针对性，本文从非标设备角度出发，对电气系统的可靠性展开了分析。

关键词：非标设备;电气系统;可靠性

引言：非标设备的系统定义范围较广，虽不在主流市场流通，但对于集成工艺的标准要求也是很高的，根据实际生产的用途，应在电气系统中，融合多种科技工艺，满足生产的技术、耗时等要求，非标设备在自行设计时应能够最大限度的实现利用率、生产效益，应从设备重要的电气系统出发，为设备工作的安全可靠性提供保障。

1.沿用性能较强的零件配件

机电设备的控制系统与线路通常较多，当前虽然对机电设备的功能性要求更高，但处于其生产阶段便捷性控制的考虑，对于电气线路较少、功能按钮较为集中的设备更加青睐，无论是继电器还是接触器，都应选择损毁率较低、更替率较低的元件，并减少内部电气线路之间的穿插，争取将电气一体化的线路简约设计，同时要预防电弧对触电等的潜在威胁。目前较为常用的微电子技术，其可编程序更具灵活性，诸多的开关控制按钮都不需要触点，以半导体电路为接触形式，不仅使得电气设备的损耗更小、且极大的提高了电气设备的可靠性，操作起来也更为利索，当然利用可编程序，不仅要从电气系统的简约化出发进行可靠研究，还可以从功能检查层面展开分析，以其配备的自检功能不断的围绕设备活动自行检查，在电气系统出现不同故障时可有不同的警示音、警示灯作为提醒，还能够在电气系统出现较大的问题后，提供监控资料为检修的顺利开展打好基础，日常的电气系统调试也借此容易了许多。导轨安装式元器件便于装卸活动，有利于后期的全面维护，可以作用于接触器等，以上元器件的选择若想发挥其优势，需要选择满足市场标准的品牌[1]。

2.模塊的设计选择

非标设备虽然没有比较统一化的行规与标准，但也可以借助电气体系的模式，来进行模块功能选择，传统顺序程序模式，容易导致结构混乱，电气系统的可靠性不高，在技术不断革新的今天，借助QC攻关研究，已经探索出适应多种工艺流程的模块，可将多种结构单独进行模块控制，如动力头、夹具、上下料等，之后的模块串联也并不难，可利用有关的联络信号将模块最终统一化，这样不仅零模块的功能发挥至最大还能够使得多个模块互相契合，使得电气系统的通用性更强，这种设计也更加可靠，便于电气系统功能的发挥[2]。

3.人机工程设计

考虑到电气系统设计后，实际的生产中人工错误操作是导致设备问题的主要条件，那么在电气系统可靠性层面，就要预想到人工操作的问题，设计比较适应人体工学的体系，这就需要保障设备与人交流时，其信息传递的可靠性，保障人在传达指令时设备活动的可靠性，首先联想到的是人在操纵台的系列活动，操纵台应有灵活的人机对话功能，系统本身应合理的表达设备工作状态，对于危险信息，应采取上述声光两种信号同步警示，按钮与触碰设计均应合理化，减少错误操作的可能性[3]。

4.电气系统的安全设计

非标设备的电气系统中，历史上出现电压的问题有，将在同一低压电网中，部分的电气接地保护，而部分又接零，导致触电，因此设计上就应保障同一低压电网的接地保护采取统一模式，可在电源的总开关上，增设与电气柜门的联动，在开电气柜门的同时能够自动关闭电源，虽然一定程度上操作比较繁琐但极大的提高了电气系统的可靠性[4]。

5.耐环境设计

非标设备的工作环境千差万别，有在高温、潮湿、粉尘的环境中，或在振动、冲击的条件下工作，所以电气控制系统设计时要考虑在极端环境下系统工作的可靠性，进行耐环境设计。D6114柴油机机体、缸盖清洗机，清洗液通过蒸气加热，温度达到80°C以上，并且设备的长期连续运转使清洗机外壳表面温度也达到70°C左右。针对上述情况，我们一方面尽可能采用耐热导线，如RV---105，铜芯聚氯乙烯绝缘软线，线芯长期工作温度达到105°C，另一方面在布线时，电线管道采用架空布设，防止电线过热，绝缘材料老化。

6.维修性设计

要提高设备的可用性，维修是一种手段，设备一旦发生故障能快速修好，恢复规定的功能，甚至在未出故障之前，就巳采取措施（预防维修）来消除故障，从而提高设备的可用性。维修性设计包括故障诊断设计、可达性设计、可维修性设计。

D6114柴油机机体、缸盖清洗机是一种回转喷淋、定位喷淋、定点定位吹干、回转吹干四工位连续全自动清洗机，采用了较多的闸阀来控制喷淋、吹干等动作，任一闸阀的误动作都会影响设备的正常运转，我们在系统设计时，通过PLC软件的开发，增加了故障自诊断、智能报警功能，任一闸阀的误动作及电机的故障都能通过显示屏闪光报警，提高了系统的可维修性。

7.冗余设计

冗余设计就是为完成规定的功能增加多余的零件或设备数，即使其中一部分发生故障，也不会引起整机或系统的故障的设计方法。D6114柴油机机体、缸盖清洗机，水泵电机都采用大功率90kW电机，设备使用单位三分厂有很多数控加工设备，所以应最大程度降低水泵启动时对电网的冲击，影响其它高精度数控加工设备。通过调研，可采用美高公司生产的超级软启动器SUPERSTART，改善启动特性，并且具有很好的节能效果，充分考虑到软启动器的备品备件及维修周期，我们再增加一台自耦变压器减压启动器，处于待机储备方式，提高了整个系统的可靠性。

结束语

可靠性设计一方面在设计时能预测和预防设备可能发生的故障，另一方面借助于前人设计成功和失效的经验，我们应及时总结和归纳，避免同类失效发生。

参考文献：

[1]周万辉，非标自动化设备的特点与创新设计探究[J].科技风，2020，14，52.

[2]丁捷，张晶，黄腾辉，曾湘东，彭宁涛.非标设备电气系统可靠性分析[J].内燃机与配件，2020，（15）：182-183.

[3]薛松.非标设备电气系统可靠性分析[J].建材与装饰，2018（22）：205.

[4]付乐乐.非标设备电气系统可靠性分析[J].南方农机，2019，49（10）：151.