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摘要：本文结合作者实际工作经验，介绍了电气设备可靠性的概念，分析了提高电气自动化设备可靠性的方法。
关键词：提高；电气自动化；设备；可靠性
Abstract:Combined with the practical work experience, this paper introduces the concept of the electrical equipment reliability, and analyzes the methods of improving the electrical automation equipment reliability.
Key words: improve; the electrical automation; equipment; reliability
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
提高电气传动及自动控制设备的可靠性一直是十分重要的问题。要结合我国电控及自动化设备的可靠性现状，找出影响电气自动化设备可靠性的关键因素。提出对电气控制及自动化设备可靠性的测定和试验方法，以达到进一步提高电气控制及自动化设备可靠性的目的。
1 电气设备可靠性概念
在国际上，通用的可靠性定义为：在规定环境条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。此定义适用于一个系统，也适用于一台设备或一个单元。由于故障出现的随机性质，用数学方式来描述可靠性，常用“概率”来表示。
2 可靠性测试的主要方法
要取得电控及自动化设备的可靠性等征量定量地评价其水平，首先要决定一个测试方法，当前常用的可靠性测试方法主要有以下几种。
2.1 试验室测试方法。在试验室内，用一种规定的可控的工作条件和环境条件，模拟现场的使用条件，使被测设备如同现场所遇到的环境应力进行试验，将累计的时间和累计失效数等其它数据通过数理统计得到可靠性指标这是一种模拟可靠性试验，这种试验方法试验条件易于控制所得数据质量高所得试验结果可以再现，可以分析，但受试验条件的限制很难得到与真实情况相对应的数据，同时试验费用昂贵，由于这种试验一般都需要较多的试品，所以还要考虑到被试产品的生产批量与成本因素，因此这种试验方法比较适用于大批量生产的产品。
2.2 保证试验方法。该方法是在产品出厂前将产品在规定条件下进行无故障的工作试验，俗称烤机，我们研究的电控设备通常由大量的元器件组成，它的故障模式是一种不以某几种故障为主的，随机的，多样化的形式来显现出来的，因此它的故障服从指数分布，也就是说它的失效率具有随着时间变化的特性。我们在试验室内对出厂前的产品进行烤机，实际上就是对产品的早期失效进行测试考核，通过对产品的改进，使失效率达到某一项规定指标后再出厂。这项试验主要是一种可靠性保证试验，而且所需的时间长，对大量生产的产品来说，它只能用于设备的样本，对小量，大系统生产的产品来说，它可用于所有产品。这种试验方法对电路复杂，可靠性要求较高台数又少的电控及自动化设备比较适用。
2.3 现场测试方法。通过对设备在使用现场进行的可靠性测试记录各种可靠性数据，然后根据数理统计方法得出设备可靠性指标的。该方法的特点是试验需要的试验设备比较少，工作环境真实，其测试所得数据能真实反映产品，在实际使
用情況下的可靠性，维护性等参数，且需要的直接费用少，受试设备可以正常工作使用。利之处是不能在受控的条件下进行试验、外界影响因素繁杂，不可控，试验条件的再现性比试验室的再现性差。
现场测试分为三种情况：一种是在线测试，测试设备不停止运行；一种是停机测试，被测试设备停止运行；第三种为脱机测试，将被测部件从运行现场取出，放到专用的测试装备上进行测试。从测试技术角度上说，后二者更容易进行各种测试；对于复杂系统来说，往往故障和问题需要在设备运行时才能发现和定位，必须进行在线测试。究竟采取哪种方式进行现场测试，取决于故障状况和实际应用是否允许立即停机。
现场测试和试验室测试的最大区别就是测试设备难以安装和连接：线路板封闭在机箱中，测试信号线很难引入，即使设备外壳上留有测试插座，测试信号线也需要很长，传统的在线仿真器在现场测试中无法使用。另一方面，现场往往没有实验室里的各种测试仪器和设
备，因此，必须有更好的方法和手段来完成测试。
3 可靠性测试方法的选择
如何选择可靠性测试方法，可以从试验场地、试验环境、试验产品、试验测试程序等几个方面来推断。
3.1 试验场地的选择。对于场地的选择还要遵循一定的原则，即如果要考核可靠性水平不低于某一指标时应选择最严酷的试验场地，如果是为了测定正常使用条件下的可靠性水平，则应选择工作环境最为典型的试验场地，如果为了提供可靠的可比性资料，则应选择有着相同或近似的试验条件的场地。
3.2 试验环境的选择。由于电控产品的工况差异很大，选择了非恶劣的场地，设备工作在一般应力下，以保证测试的客观性。
3.3 试验产品的选择。这方面的特点要有典型性。包含的品种也很多，造纸机电控设备、纺织机电控设备、矿井提升机电控设备。从性质上讲，产品属性有大型设各、中小型设备。从工作运行情况看，既有连续运行设备又有间断运行设备。
3.4 试验的测试程序。要有一个统一的试验程序，并由现场试验人员严格执行。如试验起始结束时间，时间间隔的确定，数据的采集，各种性能指标的记录，保障情况的记录，保障的排除等。都应有严格规范，这样才能保证测试的准确性、可信性。
3.5 试验的组织工作。这是试验工作中关键的一环，要有一个高效、严密的组织机构，它肩负着对各分散试验场地的管理、组织工作。对试验数据的收集、整理工作。对试验人员的选定，试验工作的协调，试验报告的分析，及至最后试验结果的判定工作，还要通过这个组织把现场工程师、可靠性设计工程师、制造工程师联系在一起。我们的工作开展就是由行业归口牵头，由科研管理人员、行业管理人员、试验人员共同组织了一个管理机构，对现场的测试进行全面管理，这样会收到比较好的效果。
4 现场可靠性测试方法
现场可靠性测试方法是一种较为实用的测试方法，通过现场测试，可以收集数据，对收集到的数据进行系统分析，可得出故障工作时间，并做评估和制定考核指标的依据。
4.1 现场可靠性测试目的
4.1.1 收集现场可靠性数据，进行可靠性评估，为制定合理的可靠性考核指标提供依据。
4.1.2 收集现场的可靠性数据经过数理统计后得到可靠性数据指标。
4.1.3 收集设备上元器件的可靠性数据，为今后元器件的使用提出可靠性指标。
4.1.4 对设备的寿命特性进行考查，可帮助确定出厂时设备进行的烤机时间。
4.1.5 收集现场的设备维修性数据，进行维修性评估。
4.2 现场可靠性试验的条件
试验方法首先要求设备生产厂管理制度比较完善，工艺条件比较稳定和成熟，元器件进货渠道比较正规，制造的产品有品质保证，对于用户工厂，被测试设备的使用厂，要求设备的工作条件符合产品的技术标准，最好是用户使用的电控及自动化设备量比较多一些，以使统计数字更为可靠。
4.3 可靠性数据统计分析
依据收集到的可靠性数据，按照电控设备可靠性指标体系的要求，进行统计，计算有关可靠性特征，根据收集的数据通过统计计算表明，典型的国产电控及自动化设备的平均无故障工作时间。
5 结语
近年来，电气设备的发展趋势是模块化、系统化和智能化，电气设备的新产品开发的速度在加快；而其使用环境也变得恶劣多样；而所服务的系统又越来越重要和昂贵。以自动开关为例，已广泛地应用于车载、舰载、地面的军用装备，航空航天部门，铁路和交通的信号和通信系统等方面。因电源需要日夜不停地连续运行，这就要求电气开关要经受高、低温，高湿，冲击等考验。运行中往往不允许检修，或只能从事简单的维护。这一切就使得提高电气开关的可靠性研究，变得刻不容缓，十分重要。
参考文献：
[1] 周志敏，孙晓波.《浅析电气设备可靠性设计》[J].电气开关．2003（1）．
[2] 沈维阳.《工业企业电气设备可靠性诊断和维修》[J].现代商贸工业．2007（6）．
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：提高；电气自动化；设备；可靠性
Abstract:Combined with the practical work experience, this paper introduces the concept of the electrical equipment reliability, and analyzes the methods of improving the electrical automation equipment reliability.
Key words: improve; the electrical automation; equipment; reliability
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
提高电气传动及自动控制设备的可靠性一直是十分重要的问题。要结合我国电控及自动化设备的可靠性现状，找出影响电气自动化设备可靠性的关键因素。提出对电气控制及自动化设备可靠性的测定和试验方法，以达到进一步提高电气控制及自动化设备可靠性的目的。
1 电气设备可靠性概念
在国际上，通用的可靠性定义为：在规定环境条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。此定义适用于一个系统，也适用于一台设备或一个单元。由于故障出现的随机性质，用数学方式来描述可靠性，常用“概率”来表示。
2 可靠性测试的主要方法
要取得电控及自动化设备的可靠性等征量定量地评价其水平，首先要决定一个测试方法，当前常用的可靠性测试方法主要有以下几种。
2.1 试验室测试方法。在试验室内，用一种规定的可控的工作条件和环境条件，模拟现场的使用条件，使被测设备如同现场所遇到的环境应力进行试验，将累计的时间和累计失效数等其它数据通过数理统计得到可靠性指标这是一种模拟可靠性试验，这种试验方法试验条件易于控制所得数据质量高所得试验结果可以再现，可以分析，但受试验条件的限制很难得到与真实情况相对应的数据，同时试验费用昂贵，由于这种试验一般都需要较多的试品，所以还要考虑到被试产品的生产批量与成本因素，因此这种试验方法比较适用于大批量生产的产品。
2.2 保证试验方法。该方法是在产品出厂前将产品在规定条件下进行无故障的工作试验，俗称烤机，我们研究的电控设备通常由大量的元器件组成，它的故障模式是一种不以某几种故障为主的，随机的，多样化的形式来显现出来的，因此它的故障服从指数分布，也就是说它的失效率具有随着时间变化的特性。我们在试验室内对出厂前的产品进行烤机，实际上就是对产品的早期失效进行测试考核，通过对产品的改进，使失效率达到某一项规定指标后再出厂。这项试验主要是一种可靠性保证试验，而且所需的时间长，对大量生产的产品来说，它只能用于设备的样本，对小量，大系统生产的产品来说，它可用于所有产品。这种试验方法对电路复杂，可靠性要求较高台数又少的电控及自动化设备比较适用。
2.3 现场测试方法。通过对设备在使用现场进行的可靠性测试记录各种可靠性数据，然后根据数理统计方法得出设备可靠性指标的。该方法的特点是试验需要的试验设备比较少，工作环境真实，其测试所得数据能真实反映产品，在实际使
用情況下的可靠性，维护性等参数，且需要的直接费用少，受试设备可以正常工作使用。利之处是不能在受控的条件下进行试验、外界影响因素繁杂，不可控，试验条件的再现性比试验室的再现性差。
现场测试分为三种情况：一种是在线测试，测试设备不停止运行；一种是停机测试，被测试设备停止运行；第三种为脱机测试，将被测部件从运行现场取出，放到专用的测试装备上进行测试。从测试技术角度上说，后二者更容易进行各种测试；对于复杂系统来说，往往故障和问题需要在设备运行时才能发现和定位，必须进行在线测试。究竟采取哪种方式进行现场测试，取决于故障状况和实际应用是否允许立即停机。
现场测试和试验室测试的最大区别就是测试设备难以安装和连接：线路板封闭在机箱中，测试信号线很难引入，即使设备外壳上留有测试插座，测试信号线也需要很长，传统的在线仿真器在现场测试中无法使用。另一方面，现场往往没有实验室里的各种测试仪器和设
备，因此，必须有更好的方法和手段来完成测试。
3 可靠性测试方法的选择
如何选择可靠性测试方法，可以从试验场地、试验环境、试验产品、试验测试程序等几个方面来推断。
3.1 试验场地的选择。对于场地的选择还要遵循一定的原则，即如果要考核可靠性水平不低于某一指标时应选择最严酷的试验场地，如果是为了测定正常使用条件下的可靠性水平，则应选择工作环境最为典型的试验场地，如果为了提供可靠的可比性资料，则应选择有着相同或近似的试验条件的场地。
3.2 试验环境的选择。由于电控产品的工况差异很大，选择了非恶劣的场地，设备工作在一般应力下，以保证测试的客观性。
3.3 试验产品的选择。这方面的特点要有典型性。包含的品种也很多，造纸机电控设备、纺织机电控设备、矿井提升机电控设备。从性质上讲，产品属性有大型设各、中小型设备。从工作运行情况看，既有连续运行设备又有间断运行设备。
3.4 试验的测试程序。要有一个统一的试验程序，并由现场试验人员严格执行。如试验起始结束时间，时间间隔的确定，数据的采集，各种性能指标的记录，保障情况的记录，保障的排除等。都应有严格规范，这样才能保证测试的准确性、可信性。
3.5 试验的组织工作。这是试验工作中关键的一环，要有一个高效、严密的组织机构，它肩负着对各分散试验场地的管理、组织工作。对试验数据的收集、整理工作。对试验人员的选定，试验工作的协调，试验报告的分析，及至最后试验结果的判定工作，还要通过这个组织把现场工程师、可靠性设计工程师、制造工程师联系在一起。我们的工作开展就是由行业归口牵头，由科研管理人员、行业管理人员、试验人员共同组织了一个管理机构，对现场的测试进行全面管理，这样会收到比较好的效果。
4 现场可靠性测试方法
现场可靠性测试方法是一种较为实用的测试方法，通过现场测试，可以收集数据，对收集到的数据进行系统分析，可得出故障工作时间，并做评估和制定考核指标的依据。
4.1 现场可靠性测试目的
4.1.1 收集现场可靠性数据，进行可靠性评估，为制定合理的可靠性考核指标提供依据。
4.1.2 收集现场的可靠性数据经过数理统计后得到可靠性数据指标。
4.1.3 收集设备上元器件的可靠性数据，为今后元器件的使用提出可靠性指标。
4.1.4 对设备的寿命特性进行考查，可帮助确定出厂时设备进行的烤机时间。
4.1.5 收集现场的设备维修性数据，进行维修性评估。
4.2 现场可靠性试验的条件
试验方法首先要求设备生产厂管理制度比较完善，工艺条件比较稳定和成熟，元器件进货渠道比较正规，制造的产品有品质保证，对于用户工厂，被测试设备的使用厂，要求设备的工作条件符合产品的技术标准，最好是用户使用的电控及自动化设备量比较多一些，以使统计数字更为可靠。
4.3 可靠性数据统计分析
依据收集到的可靠性数据，按照电控设备可靠性指标体系的要求，进行统计，计算有关可靠性特征，根据收集的数据通过统计计算表明，典型的国产电控及自动化设备的平均无故障工作时间。
5 结语
近年来，电气设备的发展趋势是模块化、系统化和智能化，电气设备的新产品开发的速度在加快；而其使用环境也变得恶劣多样；而所服务的系统又越来越重要和昂贵。以自动开关为例，已广泛地应用于车载、舰载、地面的军用装备，航空航天部门，铁路和交通的信号和通信系统等方面。因电源需要日夜不停地连续运行，这就要求电气开关要经受高、低温，高湿，冲击等考验。运行中往往不允许检修，或只能从事简单的维护。这一切就使得提高电气开关的可靠性研究，变得刻不容缓，十分重要。
参考文献：
[1] 周志敏，孙晓波.《浅析电气设备可靠性设计》[J].电气开关．2003（1）．
[2] 沈维阳.《工业企业电气设备可靠性诊断和维修》[J].现代商贸工业．2007（6）．
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。