关于如何提高电气自动化控制设备的可靠性研究

　　摘要：现今电气自动化被广泛应用于各领域,电气自动化能够按照提前设定好的程序自动地运行,提高控制设备的可靠性,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。本文在论述影响电气自动化控制设备可靠性的基础上，总结了提高控制设备可靠性的一些对策。
　　关键词：电气自动化，控制设备，可靠性
　　电气自动化是指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。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。早在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。伴随着电气自动化的提高，控制设备的可靠性问题就变得非常突出。1984年组建了全国统一的电子产品可靠性信息交换网，并颁布了GJB299—87《电子设备可靠性预计手册》，有力地推动了我国电子产品可靠性工作。
　　1. 电气设备可靠性定义及其研究意义
　　1.1电气设备可靠性定义
　　电气自动化控制设备可靠性定义：在规定的环境条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。该定义不仅适用于一个系统，同时也适用于一台设备或者是一个单元。故障的出现具有随机性，在数学表达中，可靠性用“概率”体现。
　　1.2电气控制设备可靠性研究意义
　　随着自动化水平的提高，控制设备的可靠性问题就变得异常突出，加强电气自动控制设备的可靠性研究的重大意义只要体现在以下两方面：首先，可靠性可以提高产品质量。产品质量包括产品的性能、可靠性、安全性和经济性。其中，产品的可靠性占据主导地位。提高产品的可靠性可以减少故障发生次数，降低维修费用，相应的产品安全性也随之提高。产品质量的核心就是产品的可靠性，这也是众多生产厂家追求的目标。其次，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。可靠性技术已成为企业在竞争中获取市场份额的有力工具，企业想要在竞争中获取更多的市场份额,那么就必须提高电气自动化控制设备自动化程度、复杂度的提高的同时提高其可靠性。
　　2. 影响控制设备可靠性的因素
　　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。主要可以归集为环境因素和元器件的质量两方面。
　　2.1影响控制设备可靠性的环境因素
　　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。同时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。
　　2.2影响控制设备可靠性的元器件因素
　　元器件质量低下是控制设备可靠性指标偏低的一大原因，目前元器件生产厂家众多,质量有好有坏,从而影响着控制设备可靠性。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，元器件厂家间的恶性竞争，导致产品价格低廉，迫使企业不顾及元件质量进行采购，这些都会导致控制设备可靠性指标偏低，并且降低了使用寿命。
　　3提高电气自动化控制设备可靠性的方法
　　要提高电气自动化控制设备的可靠性，必须根据控制设备的特点，采用相应的可靠性设计方法，从元器件的正确选择与使用、散热防护、气候防护等入手，使系统可靠性指标大大提高。
　　3.1原件的正确选择与使用
　　从生产角度来说，设备中的零部件、元器件，其品种和规格应尽可能少，尽量使用由专业厂家生产的通用零部件或产品。在满足产品性能指标的前提下，其精度等级应尽可能低，装配也应简易化，尽量不搞选配和修配，力求减少装配工人的体力消耗，便于自动流水生产。电子元器件在选择的时候。根据电路性能的要求和工作环境的条件选用合适的元器件，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，并留有足够的余量；对关键元器件要进行用户对生产方的质量认定；仔细分析比较同类元器件在品种、规格、型号和制造厂商之间的差异，择优选择。要注意统计在使用过程中元器件所表现出来的性能与可靠性方面的数据，作为以后选用的依据。
　　3.2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。
　　3.3控制设备的散热防护
　　温度是影响电子设备可靠性最广泛的一个因素。电子设备工作时，其功率损失一般都以热能形式散发出来，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，当环境温度较高时，设备工作时产生的热能难以散发出去，将使设备温度升高。
　　例如，半导体器件对温度反应很敏感，过高的温度会使器件的工作点发生漂移、增益不稳定、噪声增大和信号失真，严重时会引起热击穿。因此，通常半导体器件的温度不能过高，如锗管不超过70～100℃；硅管不超过150～200℃。表1列出了常用元器件的允许温度。因此对于半导体分立器件散热需要考虑：对于功率小于100mW的晶体管，一般不用散热器；大功率半导体分立器件应装在散热器上；散热器要进行表面处理，使其粗糙度适当并使表面呈黑色，以增强辐射换热；对于热敏感的半导体分立器件，安装时应远离耗散功率大的元器件。
　　4.总结
　　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大。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：
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　　[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库,2007(5).

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