現(xiàn)今電氣控制設(shè)備的廣泛應(yīng)用要求其可靠性得到相應(yīng)提高,這樣可以減少事故發(fā)生、提高產(chǎn)品質(zhì)量。設(shè)備的可靠性是控制設(shè)備工作現(xiàn)狀、元器件質(zhì)量、氣候條件、機械作用力和電磁干擾等共同作用的結(jié)果,因此在進行電氣設(shè)備可靠性設(shè)計時,需要綜合考慮各因數(shù),進行最優(yōu)化設(shè)計。
1.系統(tǒng)的整體可靠性原則
從人機系統(tǒng)的整體可靠性出發(fā),合理確定人與機器的功能分配,從而設(shè)計出經(jīng)濟可靠的人機系統(tǒng)。
一般情況下,機器的可靠性高于人的可靠性,實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化,就可將人從機器的危險點和危險環(huán)境中解脫出來,從根本上提高人機系統(tǒng)的可靠性。
2.高可靠性組成單元要素原則
1)控制設(shè)備要優(yōu)先采用經(jīng)過時間檢驗的、技術(shù)成熟的、高可靠性的元器件及單元要素來進行設(shè)計。
2)在滿足技術(shù)性要求的情況下,盡量簡化方案及電路設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計,減少整機元器件數(shù)量及機械結(jié)構(gòu)零件。
3)電路設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)容許元器件和機械零件有最大的公差范圍。
4)電路設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)把需要調(diào)整的元器件(如電位器、需整定電器等)減到最小程度。
5)電路設(shè)計應(yīng)保證電源電壓和負荷在通常可能出現(xiàn)極限變化的情況下,電路仍能正常工作。
6)設(shè)計設(shè)備的電路時,應(yīng)盡量放寬對輸入及輸出信號臨界值的要求。
3.具有安全系數(shù)的設(shè)計原則
由于負荷條件和環(huán)境因素隨時間而變化,所以可靠性也是隨時間變化的函數(shù),并且隨時間的增加,可靠性在降低。因此,設(shè)計的可靠性和有關(guān)參數(shù)應(yīng)具有一定的安全系數(shù)。
4.高可靠性方式原則
為提高可靠性,宜采用冗余設(shè)計、故障安全裝置、自動保險裝置等高可靠性結(jié)構(gòu)組合方式。
1)系統(tǒng)“自動保險”裝置
自動保險,就是即使是不懂業(yè)務(wù)的人或不熟練的人進行操作,也能保證安全,不受傷害或不出故障。這是機器設(shè)備設(shè)計和裝置設(shè)計的根本性指導(dǎo)思想,是本質(zhì)安全化追求的目標(biāo)。要通過不斷完善結(jié)構(gòu)盡可能地接近這個目標(biāo)。
2)系統(tǒng)“故障安全”結(jié)構(gòu)
故障安全,就是即使個別零部件發(fā)生故障或失效,系統(tǒng)性能不變,仍能可靠工作。系統(tǒng)安全常常是以正常、準(zhǔn)確地完成規(guī)定功能為前提的??墒?,由于組成零件產(chǎn)生故障而引起誤動作,常常導(dǎo)致重大事故發(fā)生。為達到功能準(zhǔn)確性,采用保險結(jié)構(gòu)方法可保證系統(tǒng)的可靠性。
3)從系統(tǒng)控制的功能方面來看,故障安全結(jié)構(gòu)的種類
消極被動式:組成單元發(fā)生故障時,機器變?yōu)橥V範(fàn)顟B(tài)。
積極主動式:組成單元發(fā)生故障時,機器一面報警,一面還能短時運轉(zhuǎn)。
運行操作式:即使組成單元發(fā)生故障,機器也能運行到下次定期檢查。
通常在控制系統(tǒng)中,大多為消極被動式結(jié)構(gòu)。
5.元器件的選擇對電氣設(shè)備可靠性的影響
元器件的選擇是電氣控制設(shè)備可靠性的基礎(chǔ)之一,很多電氣產(chǎn)品的失效是由元器件的性能和質(zhì)量問題造成的。元器件的選用應(yīng)遵循以下原則。
1)根據(jù)產(chǎn)品要實現(xiàn)的功能要求和環(huán)境條件,選用相應(yīng)種類、型號規(guī)格和質(zhì)量等級的元器件。
2)根據(jù)元器件使用時的應(yīng)力情況,確定元器件的極限值,按降額設(shè)計技術(shù)選用元器件。結(jié)構(gòu)件降額一般指增加負載系數(shù)和安全裕量,但也不能增加過大,否則會造成設(shè)備體積、質(zhì)量和成本的增加。
3)根據(jù)產(chǎn)品要求的可靠性等級,選用與其適應(yīng)的并通過國家質(zhì)量認證合格的元器件。
4)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、系列化的元器件,重要的關(guān)鍵件應(yīng)選用軍用級及以上元器件。
5)對非標(biāo)準(zhǔn)的元器件要進行嚴(yán)格的驗證,使用時要經(jīng)過批準(zhǔn)。
6)根據(jù)國家或本單位的元器件優(yōu)選手冊選用。