游乐设施电气自动化控制设备可靠性测试的研究

田原

【摘要】电气自动化控制设备的可靠性在产品质量之中占据着十分重要的地位，只有不断提升相关技术提高电气自动化控制设备的可靠性才可以减少在实际操作之中诸多故障的发生，才能更好地保证产品安全、人身安全以及经济效益。本文针对游乐设施电气自动化控制设备的可靠性测试进行了研究。

【关键词】游乐设施电气自动化设备可靠性

2001年1月3日国家质量技术监督局局务会议审议通过并发布《游乐园管理规定》，游艺机和游乐设施应当符合《游艺机和游乐设施安全标准》和质量技术监督行政部门有关特种设备质量监督与安全监察规定。因此，在各个行业电气自动化程度不断深入发展的今天，如何保证电气自动化控制设备的可靠性是目前需要迫切解决的问题。

1电气自动化控制设备可靠性的现状

据不完全统计，目前我国在用游乐设施已达２万多台（套），大中型游乐园200余家，每年约有4亿人次以上参加游乐活动。游乐设施运行中一旦出现故障，轻者会造成游客悬停空中，重者会直接威胁其生命安全。目前国内的游乐设施检验方法还不尽完善，受到设备规模、可拆卸性、检验时间等诸多限制。

1.1工作环境多样，操作维护不当

游乐设施工作环境是非常恶劣的。电气自动化控制设备需要面对多种多样的工作环境，以应对环境因素对电气自动化控制设备的不利影响。这些不利的环境因素主要包括气候因素、机械作用力因素与电磁干扰因素。

（1）气候因素，主要包括湿度、气压、温度、大气污染、烟雾等，这些不利的环境因素会严重影响（干扰）电气自动化控制设备的性能、损坏设备结构、运行运动灵活性以及温升过高等，甚至导致设备完全毁坏，不能正常工作；

（2）机械作用力因素，主要是指电气自动化控制设备在不同运载工具中可能会受到的各种机械作用力，例如，冲击、震荡以及离心加速力等，这些机械作用会严重影响和损坏电气自动化控制设备的元器件，或者改变其参数，或者致使其严重变形和断裂，或者导致设备金属件出现疲劳破坏；

（3）电磁干扰因素，该因素是非可见因素，但是对电气自动化控制设备的不利影响不能小视，一般而言，电气自动化控制设备的工作充斥着各种电磁波，这些电磁波会增大设备的输出噪声，导致其工作失稳，甚至影响设备安全。除此之外，人员因素的影响也非常重要。

1.2设备元器件质量不合格

游乐设施电气系统的设计功能必须满足该游乐设施的运行控制和安全保护的需要，并满足当地环境条件下正常使用的要求，因此对电气自动化控制设备要求比较高。现在电气自动化控制设备元器件的生产厂家繁多，并且良莠不齐。

2提高电气自动化控制设备可靠性的重要意义

游乐设施能给人们带来刺激和欢乐，但同时也存在一定危险性，如果不严格管理，可能给人们带来无法弥补的伤害。为保护人民群众生命安全，依据《特种设备安全监察条例》（国务院令第373号），国家质量监督检验检疫总局（以下简称国家质检总局）及各级质量技术监督局对大中型游乐设施实行安全监察，定期检验。

2.1可靠性是衡量设备质量的重要指标之一

产品质量就是使产品能够实现其价值、满足明示要求的特征和特质。概括其特性，主要包括：性能、可靠性、经济性和安全性。由此可见，可靠性在产品质量中占有主导地位。只有可靠性高，发生故障的次数才会少，那么维修费用就少，相应的安全性也随之提高。因此，产品的可靠性是产品质量的核心，是生产厂家追求的目标。

2.2可靠性能够增强设备的市场竞争力

随着国家经济的高速发展，用户不仅要求产品性能好，更重要的是要求产品的可靠性水平高。只有那些具有高可靠性指标的产品，才能在日益激烈的竞争中得以取胜。随着电气自动化控制设备自动化程度、复杂度越来越高，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。

3电气自动化控制设备可靠性测试方法

3.1可靠性测试的主要方法

根据国家电控配电设备质量监督检验中心提出的测试方法，目前常用的可靠性测试方法主要有试验室测试方法、保证试验方法、现场测试方法这三种。

（1）试验室测试方法，是利用一种可现试验目的。控的、规定的工作环境和条件来真实地、全方位地进行现场模拟测验，它适用于大批量生产的产品。此方法的优点试验条件容易控制、试验结果可以再现、实验数据质量高，缺点试验花费很大，试验条件限制性高，试品很多。

（2）保证试验方法，是在产品出厂前，在规定条件下对产品进行无故障的工作试验，它适用于小规模生产、可靠性要求较高及设备构造复杂的设备。此方法的优点能测试出机器是随机的、多种多样的故障，缺点试验跨度时间长，且电路复杂。

（3）现场测试方法，是将设备置于真实的现场来进行可靠性测试，一般有脱机测试、在线测试和停机测试，它适用于稳定成熟的工艺条件、原件正规且高质量的生产产品。此方法的优点所需试品较少，试验成本低，数据真实度较高，缺点测试环境不可控制，受外界影响较大，试验再现困难。

3.2游乐设施可靠性测试方法的选择

如何选择可靠性测试方法，可以从试验环境、场地、产品、测试程序、组织工作等几个方面进行考虑推断。现在我司运行的大中型游乐设施中基本都是进口设施，因此在可靠性测试方面我司更偏重于试验产品的选择，及对定制游乐设施的要求，及首台游乐设施的型式试验。

3.2.1试验产品的选择

试验产品要具有典型性。从性质上讲，产品属性有中小型设备和大型设备。从工作运行情况看，既有连续运行设备又有间断运行设备。从工作运行情况上讲，可分为连续运行设备和间断运行设备。

3.2.2对定制设施的要求

例如：首先要求游乐设施必须配置具有电气安全保护功能（如过流、过压、欠压、缺相、短路。漏电、超速、低速、联锁等）的装置，其装置中的保护元件应与保护特性相匹配，并在明显位置设置紧急控制按钮和必要的声光报警装置。

其次是规定电气系统中配备的智能化控制设备、电力驱动装置、电子元器件等技术性能（如容量、电压等级，速度、温度、防护等级，频率、抗干扰性能等）和电线电缆的规格必须符合该游乐设施的正常安全使用要求；国家明令禁止的或淘汰的产品不得选用。

3.2.3首台游乐设施的型式试验

中国特种设备检测研究院对新引进的游乐设施进行型式试验，为了保证测试的准确性和可信性，在实际试验中试验人员要严格按程序进行试验。具体来说，主要有：记录各种性能指标、排除保障、数据采集、记录保障情况、时间间隔的确定、试验起始结束时间等，特检院这个实验是对游乐设施整体检验，需要设备无故障运行80个小时，以及满载、偏载、空载等测试，这整个过程中对电气设备的各个性能都得以测试。

3.2.4试验的组织工作

每一项工作都需要有一个高效严密的组织工作机构，该机构应该由试验人员、行业管理人员、科研管理人员共同组织，他们负责对各分散试验场地的管理和组织工作，对试验人员的选定、试验工作的协调、对试验数据的进行收集、对试验报告的分析，最终对试验结果的进行判定，与此同时还要把制造工程师、可靠性设计工程师以及现场工程师他们联系在一起。只有对现场的测试进行全面管理，这样才能得到好的结果。

3.3游乐设施现场可靠性测试方法

进行现场可靠性主要步骤：明确现场可靠性测试目的、确定现场可靠性试验的条件、最后对可靠性数据进行统计分析。

3.3.1现场可靠性测试目的

现场可靠性测试目的主要有：①为制定合理的可靠性考核指标提供依据，通过收集现场可靠性数据，进行可靠性评估；②得到可靠性数据指标，通过对收集现场的数据经过数理统计分析；③为今后元器件的使用提出可靠性指标，通过收集设备上元器件的可靠性数据；④确定出厂时设备进行的烤机时间，通过对设备的寿命特性进行考查；⑤为维修提供评估依据，通过对现场的设备维修性数据进行收集。

3.3.2现场可靠性试验的条件

前提条件主要有：要求设备的工作条件符合产品的技术标准；要求产品有品质保证；要求有成熟工艺条件；要求有正规的元器件；要求有完善的设备生产管理制度。为了使统计数字可靠，用户使用的电控及自动化设备的数量最好多一些。

3.3.3可靠性数据统计分析

按照电控设备可靠性指标体系的要求，对可靠性数据进行统计分析，最后不仅得到可靠性特征，还可以从中寻找一些规律。通过对以收集的数据进行统计计算，结构表明，典型的或代表性的国产电控及自动化设备的平均无故障工作时间。

4结语

综上所述，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。游乐设施安全运营关键是经营者规范管理，和游乐园（场）定期检查督促。真正做到有章可循、违章必究，才能降低游乐设施的风险性。

参考文献：