电气自动化控制设备的可靠性现状与改善措施

2019-01-18李永男金松林

通信电源技术 2019年11期

李永男，金松林

（1.延边大学，吉林延吉 133002；2.北京国际建设集团有限公司，北京 100032）

0 引言

可靠性是指元件、产品、系统在一定时间内、一定条件下无故障地执行指定功能的能力或可能性。在一定的环境下，电气自动化设备的可靠性不同，其工作效率也不同。随着科学技术的不断发展，我国进入了电气自动化设备与相关产品研发和应用高速发展的阶段。但是，企事业单位和高校普遍存在着不重视电气自动化设备日常维护与管理的现象，一定程度上影响了电气自动化设备的使用效果。

1 电气自动化控制设备现状

所谓电气自动化设备，就是在少人或者无人参与的情况下，机器设备按照预先设定好的程序完成工作流程。在机械、电子以及微电子等相关技术迅速发展的推动下，电气自动化控制得到了推广，促进了整体的生产效率提升，起到了降低营业成本的作用，而且为机器设备的安全稳定运行提供了强有力支持。因为电气自动化的发展和应用对于我国电子技术水平有着巨大的影响，所以加大电气自动化设备运行可靠性研究的力度，对于电气自动化控制行业的发展具有极为重要的意义。经过长期的实践应用发现，电气自动化设备运行工作环境是影响设备运行可靠性与稳定性的重要原因。气候因素、干扰因素以及外力作业因素等[1]，对电气自动化设备的运行都会产生一定影响，导致在运行中运转不良甚至无法正常工作。因此，要给设备创造良好的运行环境，尽可能地降低外界干扰，从而保证电气自动化设备的安全稳定运行，发挥电气自动化设备的优势，提升企业生产效率和质量。此外，对于电气自动化设备元件来说，质量优良是保设备运行可靠性的基础。由于电气自动化设备中使用的元器件数量较多，加上这些元器件都是由不同的厂家生产的，所以元器件的质量和性能不可避免会出现一定差异。尤其是当前我国的元器件市场存在恶意竞争现象，导致很多企业在订购元器件时一味追求价格，而忽略了元器件的质量，最终对电气自动化设备的运行可靠性与使用寿命造成了严重影响。如果这些问题得不到切实有效的解决，必然会对电气自动化控制设备的发展造成严重影响。

2 可靠性影响因素分析

2.1 设备的实际工作环境

设备的运行环境对电气自动化控制设备有着重要影响，尤其是电气自动化设备的可靠性和稳定性。例如，设备运行环境中，如果温度或者湿度不满足条件，会导致设备无法正常运转。另外，电气自动化设备对电磁干扰极为敏感，一旦运行环境存在强的电磁干扰，会影响电气自动化设备的正常运行，极大地破坏其运行稳定性。

2.2 产品元器件的质量

电气设备的生产制造需要由各个不同厂家生产的元件进行组装而成。不同的厂家对于元器件生产工艺和质量的要求各不相同，所以电气元件在出厂之前，生产厂家都会按照要求进行元器件的老化试验和检测[2]。但是，当元器件的产量与需求量两者之间发生矛盾时，很有可能导致因为元器件检测把关不严而影响到元器件的质量和使用性能。

2.3 操控人员的专业技能

目前，我国电气自动化还在发展的初级阶段，电气自动化程度还不高，很多设备还不能实现自动化和智能化，其操作尚需要具备专业技能的工作人员完成。所以，电气设备操作人员自身的专业技能和水平的高低，成为影响电气设备运行可靠性的重要因素。如果设备操作人员在工作过程中出现了违反设备操作规程的行为，不仅会增加设备故障的几率，也会影响到设备运行的稳定性与可靠性。

2.4 电气自动化设备的规范安装

电气自动化设备的安装水平和设备的管理使用水平，对其可靠性有着重要影响。如果在电气自动化设备安装或者管理使用过程中出现了违反规程的现象，很有可能会导致设备发生故障。

3 电气自动化控制设备的可靠性测试方法

3.1 实验室测试法

充分借助实验室模拟符合电气自动化设备运行的工作环境和条件，依据试验指标进行数据计算。实验室测试方法和现场测试相比，存在一定的偏差3]。但是，由于实验室测试可以模拟不同的生产工作环境，全面了解设备在各种环境下的运行状态，其测试更为全面，因此能够保证测试结果的精准。但是，由于实验室测试模拟的设备工作环境与电气自动化设备实际的工作环境相比仍然存在较大差距，所以最终取得的实验结果与现场测试结果肯定会存在一些误差。由于实验室测试法投入较大，一般在大规模电气设备企业中采用此种测试方法。

3.2 现场测试法

现场测试法是在工作现场对电气自动化设备进行的可靠性检测，通过检测结果的计算得出相应的测试指标。相较于实验室测试法，这种方法投入较低。它直接在工作场地进行试验，对设备的应用效果直接进行现场检测，可以保证测试结果和实际运行设备的真实状态的一致性。

3.3 保证测试法

保证测试法是电气自动化控制设备在未出厂前针对设备进行的测试。电气自动化设备是由数量众多的零部件组装而成的，各零件的可靠性都能影响自动化设备组装后的可靠性。因此，对出厂前的自动化设备要做好保证测试，既能有效排查电气自动化设备出现故障的原因，也可最大限度地降低设备生产阶段的失效率，保证自动化设备的生产质量。虽然保证测试法能有效消除电气自动化控制设备中存在的随机性故障，但是由于这种测试方法检测周期相对较长，一般很少被应用于大型电气自动化控制设备的可靠性检测[4]。

4 提升电气自动化设备可靠性的主要措施

4.1 增强对设备元器件的检测力度

电气自动化设备元器件质量的优劣是决定设备运行可靠性的关键。因此，电气自动化控制设备生产厂家在采购元器件时，必须按照质量优先的原则。在设备投入运转前，严格按照要求做好元器件的老化试验和检测工作，同时采取模拟现场操作条件的方式进行设备运行稳定性的调试，确保设备的正常运行，有效提升设备的可靠性。

4.2 确保设备设计的科学合理性

为了提高设备运行可靠性，相关部门必须高度重视电气自动化控制设备设计阶段的工作。设计过程中,设计人员必须在深入分析电气自动化控制设备运行情况的前提下，做好信息分析工作，在确保电气自动化设备综合性能的同时，制定最佳设计方案。首先，严格按照产品运行情况做好产品结构形式与类型的设计工作。其次，充分重视电气自动化控制设备整体的可靠性与稳定性，在满足相关技术标准的前提下，选择性价比最高的零部件，达到有效掌控电气自动化控制设备设计成本的目的。

4.3 加强和完善电气设备的气候防护及散热措施

4.3.1 气候防护措施

影响电气自动化控制设备可靠性的因素很多，其中温度、湿度等气候条件是其中的重要因素。在电气自动化设备运行中，要保持运行现场的干燥，否则潮湿的空气和环境会导致设备内部零件出现腐蚀或者损坏情况，使设备内部出现故障造成经济损失，甚至出现安全事故。因此，要加强对设备的监测力度，保证设备有一个良好的运行环境，控制设备运行环境的温度和湿度，保证设备稳定运行。

4.3.2 散热措施

电气自动化设备在运行过程中会产生热量，如果这些热能不能及时散去，会对设备产生不利影响，造成设备功率损失。设备运行环境如果温度过高，也会影响设备的散热。因此，要控制设备运行环境的温度。

4.4 提高电源供电质量，减少谐波分量

供电质量的优劣也是影响电气自动化控制设备运行可靠性的重要因素。供电质量如果不能达标，会产生大量的谐波分量[5]，对电气设备造成冲击。例如，长时间使用变频器、整流模块等设备，会导致电源谐波分量增加，冲击电气自动化设备。由电源质量导致出现的问题，很多无法找到具体的原因，需提高供电质量进行解决，防止产生电源谐波，保证电气自动化设备的稳定运行。