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关于电气自动化控制设备的可靠性分析
2011-06-20 16:06:01 来源:《科技资讯》 作者:徐勇 【 】 浏览:1511次 评论:0
  摘 要:电气自动化的概念,现而今自动化的需要,自动化的研究意义是提高产品质量,是生产商在市场中占有更大的份额;控制设备的可靠性现状,气候条件、机械作用力和电磁干扰都能影响设备的可靠性,元器件的生产,怎样来提高元器件的可靠性,在生产的各阶段,生产角度,使用准则,各种不利条件下的防护,还有元器件的3个测试方法在试验室里测试,在保证出厂前检验质量是否达标,在现场实地测试。
  关键词:控制设备 可靠性 气候防护 电子元器件
  
  电气自动化能够按照提前设定好的计划或程序自动地运行,现今电器自动化的广泛应用,从而要求控制设备可靠性得到相应的提高,提高可靠性,可以使产品质量更佳,生产企业从而可以占有更大的市场份额。设备的可靠性是控制设备工作现状,气候条件、机械作用力和电磁干扰共同作用的结果。现在生产元器件的厂家过多,质量参差不齐。元器件的测试方法包括在试验室里测试,在保证出厂前检验质量是否达标,在现场实地测试。详细介绍了现场实地测试的目的,条件,数据的收集,整理,评估。关于提高电气自动化控制设备的可靠性,与控制设备的特点,采用的设计方法,正确选择与使用的元器件,注意到设备的散热防护、气候防护息息相关。
  在无人或人少参与的情况下,使产品的操作、控制和监视,能够按照提前设定好的计划或程序自动地运行。这就是电气自动化。随着科学技术的迅猛发展,电气自动化控制已经在国民经济的各行各业得到了广泛的应用,从而使人们的生活更加方便。电气自动化程度是一个国家电子行业发展水平的重要标志,现而今自动化技术已经是经济运行中必不可少的技术手段。电气自动化可以使工作更加可靠、使工作运行更加经济、使劳动生产效率更高、保证电能的质量、同时也改善了劳动条件。随着电气自动化的普及,相关控制设备的可靠性也就变得更加重要了。控制设备的可靠性是可靠性学科所要研究的的一个组成部分。20世纪70年代,我国就已经建立了与电子产品的可靠性与环境试验相关的研究所和一系列的单位,开始了关于增加相关设备可靠性的研究。并且于1984年组建了专门的网站,用于全国范围内电子产品可靠性信息的交换与交流,颁布了GJB299—87《电子设备可靠性预计手册》,这些有利的措施推动了电子产品可靠性的增加。
  
  1 研究的重要意义
  1.1 提高产品质量
  产品质量是使产品能够实现其各种价值、满足各类要求的特质。概括言之,主要有:性能、安全性、可靠性和经济性。可见,产品可靠性在质量中占有相当重要的地位。可靠性高,故障发生的次数少,维修费用少,安全性也就能得到提高。因此,可靠性就是产品质量的核心,就是生产厂家最终的目标。
  1.2 随着可靠性的提高,在市场占有的份额也能相应提高
  国家经济高速发展以来,用户对于要求产品的性能更加严格,更重视了产品的可靠性水平。经过大量研究发现,高可靠性的产品,在激烈的竞争中得以取胜的几率更大。企业想要在竞争中获取更多的市场份额,那么就必须伴随着电气自动化控制设备自动化程度、复杂度的提高。
  
  2 控制设备的可靠性现状
  控制设备可靠性指标低与工作环境、使用及维护不当有相当大的关系。电气设备所处的工作环境多种多样。影响控制设备可靠性的因素有气候条件、机械作用力和电磁干扰。气候条件中温度、湿度、气压、盐雾、大气污染等因素,能使控制设备的电气性能下降、温升过高、运动不灵活、结构损坏,直至瘫痪,不能正常工作。机械条件是指电气设备在不同的运载工具中使用时出现的问题,比如振动、冲击、离心加速度,元器件会在这些过程中损坏失效或电参数叶的改变都能使其损坏,原因还包括结构件断裂或原件变形过大以及金属件的疲劳破坏等。
  电磁波存在于控制设备工作的周围空间,由此造成的外部及内部干扰。设备输出噪声增大,工作不稳定,不能安全工作都与电磁的干扰有关。同时,操作人员不按照具体流程进行操作,对控制设备不适当的操作,维护和保养又不能及时进行,都导致了控制设备可靠性指标的降低。
  目前元器件生产厂家众多,质量有好有坏,因此控制设备可靠性指标偏低。在小企业中,管理体系缺陷,零部件进厂检查不能得到有效实行;同时,市场中的恶性竞争,导致元器件价格相对低廉,企业不顾质量的采购,使得控制设备可靠性指标偏低,使用寿命大打折扣。
  
  3 提高元器件的可靠性
  根据控制设备的特点,采用相应的设计方法,正确选择与使用元器件,注意设备的散热防护、气候防护等,使整个系统可靠性提高,从而提高电气自动化控制设备的可靠性。
  在控制设备设计阶段,第一步研究产品和零部件生产的技术条件,再分析产品的设计参数,接着还要研究讨论保证产品性能和使用条件,最后才是正确详细的制定出设计的方案;第二步,制定产品结构形式和产品类型,这个的前提是产量。因为生产批量的规模与产量的大小直接相关,生产批量不同,生产方式类型也就不同了,从而导致了生产经济性的不同;设计零部件要用最经济的生产方法,并且要保证产品性能;在满足产品技术要求的条件下,选用最经济合理的原材料和元器件,来降低产品的生产成本;设计时要全面构思,设计产品的结构要精细,使操作维修性能和使用性能达到最佳,减少维修和使用费用。
  从生产角度来说,尽量使用专业厂家生产的规格相同的零部件、元器件,多用来源多、价格低的材料,最好还要是本国产的;不要盲目追求高精度,应该与技术条件向吻合。只要能满足生产,精度等级应尽可能低,装配也应简易化,机械化,最好是产用流水作业,减少装配工人的体力消耗。
  电子元器件的选用准则。选用元器件要适合工作环境,元器件的技术条件、技术性能、质量等级等均应满足设备工作和环境的要求,并且有足够的替代品;优先选用标准元器件;最好是使用同一厂家生产的同一规格的元器件;用于生产中的电子元器件都要经过筛选。关键元器件在运用前,用户对生产方要质量认定;在品种、规格、型号和制造厂商的选择中,要择优选择。为了今后生产更加顺利,要认真记录元器件使用时的各方面数据。
  控制设备的散热防护。温度是影响电子设备可靠性最广。电子设备工作时,其功率损失大部分以热能形式散发,尤其是一些耗散功率较大的元器件,如电子管、变压管、大功率晶体管、大功率电阻等。另外,当外界温度较高时,热能难以散发,将使设备温度过高。例如,半导体器件对温度反应很敏感,过高的温度会使器件在一定程度上损坏。
  电子设备的气候防护。潮湿、盐雾、霉菌以及气压、污染气体对电子设备影响很大,其中潮湿的影响是最主要的。特别是在低温高湿条件下,空气湿度达到饱和时会使机内元器件、印制电路板上产色和凝露现象,使电性能下降,故障上升。当电子设备受到潮湿空气的侵蚀,会在元器件或材料表面凝聚一层水膜,并渗透到材料内部,从而造成绝缘材料表面电导率增加,体积电阻率降低,介质损耗增加,零部件电气短路、漏电或击穿等。潮气还能引起覆盖层起泡甚至脱落,使其失去保护作用。通常采用浸渍、灌封、密封等措施。
  4 元器件测试方法
  4.1 在试验室里的测试方法
  用规定的可控的工作条件和环境条件,在实验室模拟现场,设定可能出现的环境压力来检验被测设备,将试验后的各类数据通过整理,统计成可靠性指标。模拟可靠性试验,控制试验方法和条件相对容易,所得到的也是高质量的数据,试验结果可以再现和分析,不过在试验条件的限制下,数据难以与相对真实情况相对应,而且试验花费巨大。这种试验还需要很多的试品,因此被试产品的生产批量与成本因素就必须考虑,大批量生产产品可以使用这种方法。
  4.2 保证试验方法
  在产品出厂前,产品需要规定条件下工作试验用以保证无质量问题。电控设备是由大量的元器件组成,它的故障模式显现出来随机的、多样化,因此随着时间变化,它的故障服从指数分布也会变化。对产品的早期失效进行测试考核就是保证试验方法的本质,用一定的方法改进产品,在出厂前使失效率规定指标以下。这项试验是一种可靠性保证试验,所花费时间长,对大批量产品的生产来说只适合于生产设备的样本;对小批量生产的产品是均适用。在电路复杂、可靠性要求较高而台数又少的情况下,这种试验方法适用与对于电控及自动化设备。
  4.3 现场测试方法
  设备在现场使用,现场测试,得出可靠性测试记录的数据,然后统计出设备可靠性指标的一种方法。需要试验设备少,工作环境真实,测试所得数据真实反映产品在实际使用情况下的可靠性、维护性等参数,直接费用少,受试设备可以正常工作使用是该方法的特点。下列对现在测试方法进行详细介绍。
  现场可靠性测试目的。第一步收集现场可靠数据,进行评估,为制定合理的可靠性考核指标提供依据。第二步收集现场的可靠性数据,统计后得到可靠性数据指标。第三步收集元器件上的可靠性数据,为以后元器件的使用提供依据。第四步对考查设备的寿命特性,帮助确定出厂时设备进行的烤机时间。第五步仔细收集试验现场的设备维修性相关数据,进行试验后的维修性评估,为以后试验和实践提供经验。
  现场测试方法条件:设备生产厂管理制度完善,工艺条件稳定、成熟,元器件进货渠道正规,制造的产品有品质保证,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,以使统计数字更为可靠。
  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
  保证电气设备的可靠性是一个复杂的涉及广泛知识领域的系统工程。现而今,电气自动化控制设备已经在社会上得到广泛的运用,其中元器件测试方法中的现场可靠性测试方法是现在众多元器件测试方法中比较普遍的测试方法,因此其在自动化控制设备中的作用相当打。提高控制设备的可靠性,提高元器件的可靠性已经成为了一个热点话题,对于这个问题的研究也已经成为相关学术界的广泛现象。
  
  参考文献
  [1] 浅谈电气自动化控制设备可靠性测试方法[J].黑龙江科技信息中国期刊全文数据库,2009(17).
  [2] 张伟林,宋修臣.浅谈电气自动化控制设备可靠性测试的方法[J].中小企业管理与科技,2009(21).
  [3] 孙志礼,陈良玉.实用机械可靠性设计理论与方法[M].北京:科学出版社,2003.
  [4] 如何对电器自动化控制设备进行可靠性测试[J].科技信息中国期刊全文数据库,2007(5).
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Tags:控制设备 可靠性 气候防护 电子元器件 责任编辑:草木含羞

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