1概述如何进一步提高带有半导体器件的电气传动及自动化控制设备（以下简称电控及自动化设备）的可靠性一直是生产厂和用户十分关心的问题我所国家电控配电设备质量监督检验中心，为了评价我国生产的电控及自动化设备的可靠性，致力于找出影响可靠性指标的关键因素，以指导设计和工艺的改进本文结合行业特点和我国现状，提出电控及自动化设备的可靠性测定和可靠性试验方法，以对该类产品的可靠性进行研究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特征量，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。

　　21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，使被测设备在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、可以分柝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，如：空调器电子元器件等产品。22MTBF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，通称浴盆曲线。失效率函数X（t）曲线如所示失效率函数曲线依据浴盆曲线，曲线的前部部分…ti，称为早期失效期。在此期间，产品由于设计制造上的缺陷等因素引起故障频繁发生，失效率较高，但随着时间的推移，表现出急剧下降的形态曲线的中部t2，称为偶然失效期在此期间，产品故障的发生是随机的，偶然的，失效率趋于稳定，此时可认为产品的失效率是个常数曲线的后部部分t2~t，称为耗损失效期，在此期间，产品由于长期使用而逐渐老化磨损，使得故障再次增多，失效率因此再度增加，曲线急速上升。浴盆曲线基本上概括了产品的全寿命工作时间。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，使失效率达到某一规定指标后再出厂。这项试验除可用来保证消除所有早期缺陷失效之外，还可用来保证达到设备的低可接收的MTBF值，它的实质就是用失效间隔来验证MTBF在试验中，系统必须工作到规定的试验小时数，而且在规定的间隔（佳时间）内无失效通过这种方法，可以间接地用它来保证用户对设备的低可接收MTBF值通过这种MTBF保证试验的理论公式为d―一设备通过试验的概率（接收概率）对生产厂而言，在满足用户低可接收的MTBF值的前提下，设备通过试验的概率越高越好，比如取98，则可得出经验关系T=0.212M而对用户而言，由此也间接地得到有保证的MTBF值为这项试验主要是一种可靠性保证试验，而且所需的时间较长，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甩天津电气传动设计研究所生产的多种电控设备及自动化装置在交付用户前都要进行一定时间的烤机调试及测试工作，力争把浴盆曲线中的早期失效这段时间在所内完成，并积累了一定的经验23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一种方法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况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。

　　不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。

　　3测试方法的选择电控及自动化设备产品是随工程配套而确定的，有的是轧钢机用，有的是造纸机用，有的是矿井提升用，系统的方案不一样，电压、容量等级也不一样，工艺要求也不一样。就是在一个工程中，各台电控设备之间也不尽相同，有的是功率柜，高电压、大功率，有的是调节柜，低电压小容量，但柜内安装印制板上的元件少则100个，多则300~ 400个左右，所以用试验室试验和MTBF保证试验花费的代价比较高，实施起来难度很大另外生产厂不可能为这些电控及自动化设备额外地提供可靠性试验样品，特别是在容量较大时（例如上万kW）更不可能，因此，为了摸清典型的国产电控及自动化设备的可靠性水平，采取在设备工作现场的可靠性测试较为实际。

　　4现场可靠性测试的置信度问题为了提高现场可靠性测试的置信度，我们进行以下几个方面工作4.1试验场地的选择主要考虑的是要有代表性我国幅员广阔，地形落差悬殊，气候多样，所以我们选择的场地既有南方湿热地区，如：上海、杭州也有典型的北方气候，如：济南钢厂、莱阳钢厂和高海拨的干旱地区，如：天水等这些场地的确定基本上考虑到我国不同地区、不同气候，具有一定的代表性当然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，则应选择工作环境为典型的试验场地；如果为了提供可靠性的可比性资料，则应选择有着相同或近似的试验条件的场地。

　　4.2试验环境的选择由于电控产品的工况差异很大，我们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，而且现场实际工作有比较严格的规章制度，能够较严格地按照设备操作规程进行生产的企业4.3试验产品的选择这方面要结合本行业的特点要有典型性，包含的品种要多。以我们为例，我们选择有大型轧机电控设备、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，产品属性有大型设备，又有中、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；就系统而言，既有复杂系统，又有简单系统并且重工业、轻工业兼顾，可以说基本上覆盖了本行业的产品特性4.4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，收到了比较好的效果4.5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，故障情况的记录，故障的排除等，都应有严格规范这样才能保证测试的准确性、可信性。

　　4.6试验人员的确定人员的选择与确定是试验工作为关键并有一定难度的问题，要选择有责任心有一定专业水平，对设备工作原理现场运行情况较为熟悉的技术人员和技术工人担任，并要进行一定的可靠性知识的培训，方可胜任。

　　5现场可靠性测试方法5.1试验目的现场可靠性试验可以真实地反映设备在实际使用条件下可靠性水平。设备在现场使用时，往往会遇到比试验室模拟条件下更为复杂的使用环境，由此而产生的设备故障和问题可能也就越多，所以其测试数据的真实性是完全可信的，通过现场测试，可以达到如下目的。

　　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。

　　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（MTBF）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。

　　收集现场的设备维修性数据，进行维修性评估。

　　5.2试验的条件本测试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，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。

　　5.3试验设备的选择对于被测试的产品我们选择交货期3年以内，正常运行半年的电控及自动化设备，这样选择的考虑，主要是认为这时段内，产品工作在浴盆曲线的中部，也就是偶然失效期内，这样收集的数据，可以代表产品在正常工作期间的可靠性，为今后在可靠性设计、制造、改进方面工作提供可信的数据。

　　5.4测试数据的收集首先开展了以摸清典型国产电控及自动化设备平均无故障工作时间MTBF这一可靠性重要指标为目的的现场测试工作。在这里，比较重要的工作是确定故障的分类故障的模式和故障严重性的分级等工作另外，我们也收集了设备的其它一些可靠性数据，为今后合理地制定设备的可靠性指标作了准备5.4.1制定收集可靠性数据的表格为标明被测试设备的名称型号、规格、数量、制定测试设备总清单为收集被测设备工作环境条件，累计运行时数，故障情况，制定运行日志。

　　为便于对被测试设备故障计数和级别判定及故障分析处理的详细情况制定故障分析表5.4.2聘任可靠性信息反馈员选用户厂有一定专业水平，对设备工作原理现场运行情况较为熟悉，责任心强的技术人员和技术工人进行一定的可靠性知识培训后，聘为信息反馈员。

　　5.5可靠性数据统计分析计算依据收集到的可靠性现场原始数据，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量根据我们所收集的数据，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MTBF为10000h左右。通过测试也表明了现场可靠性测试方法对电控及自动化设备产品是适用的6对可靠性测试研究的下-步打算由于电控及自动化设备特殊性（产量小、品种多），对其进行试验室测试有一定的困难，所以采用现场测试比较实际但现场测试也有诸多缺点。

　　如耗时长，准确程度较差，受人为因素干扰较多等，因此，也应当考虑在条件允许时搞一些试验室测试，例如可对电控装置的控制单元和部分小功率标准化批量生产的单机电控及自动化设备，作一些试验室试验和测试，以弥补设备现场测试所带来的不足并且通过对试验室测试所获得的可靠性数据，与现场可靠性测试所获得数据进行比较，以期更准确地判定设备的可靠性程度。总之，现场可靠性试验适合目前的国情，试验室试验是未来发展的方向