可靠应用论文

可靠应用论文（通用12篇）

可靠应用论文 篇1

一、可靠性方法 (Reliability Driven Process)

现代企业必须具有高的生产水平, 同时要有低的维修费用、高的安全绩效和严格的环境标准。可靠性一词是作为达到这些目标的一种方法提出来的。这是因为可靠性原则有助于优化资产本身从设计阶段到使用阶段的长期费用, 并结合制定正确策略来避免失效和/或减少失效的影响。

根据这一点, 可用以下的目标来简要说明可靠性方法, 即在资产寿命周期内制定应用可靠性原则的框架和确定不同的策略和应用方法。可靠性有两个主要阶段——设计阶段的可靠性和使用阶段的可靠性。

1.设计阶段的可靠性已经成为“最佳经验”。人们已经认识到, 在FEED期间使用可靠性原则对项目的增值是通过增加可工作时间 (uptime) 和降低维修费用优化投资来达到的。例如可靠性建模是最佳经验的一部分[1]。

图1简要说明应用可靠性原则的不同方法。我们研究设计阶段的可靠性和使用/维修阶段的可靠性。

2.为了检测、消除缺陷和不断改进, 使用阶段的可靠性是必不可少的。由于人——机相互作用, “缺陷”就会进入系统, 引起工作不正常。所以对那些不良因素必须加以识别并划分等级。因此首先解决最主要的缺陷。根本原因分析法 (Root Cause Analysis RCA) 是实现这个方法的关键手段。

二、设计阶段的可靠性

在项目早期阶段应用可靠性原则会获得最好的效果。这可以用建筑工业研究所开发的影响曲线来解释[2]。影响项目的能力是随着项目的进度而减少。必须在影响大的时期作出关键决策, 因此, FEED是应用可靠性原则的最佳时期。例如对维修订单的一项研究, 发现应用较多的可靠性设计可以减少17%的维修费用[3]。设计阶段所应用的可靠性目标, 是确定可靠性和可维修性的改进机会集中在资产本身的总费用上。因此能够设计成一个有高维修性 (便于维修的) 的可靠结构。设计阶段的一些可靠性目标有:

1.降低LCC, 2.提高可用率, 3.减少失效模式, 4.提高可维修性, 5.确定寻找失效的工作, 6.确定使用/维修策略。

图2为设计阶段实现可靠性的路线。设计阶段有4个步骤包括可靠性原则。

第1步确定可靠性目标

项目开始时, 管理部门评估企业的机会、确定项目的目标, 也就是生产和环境目标、可用率/可工作时间、维修费用、大修间隔期等等。这些目标是后续可靠性研究的基础。可靠性研究是确定冗余度的正确水平、设备和材料的选择、维修与使用策略等等。在这一步中, 必须制定可靠性计划、确定供可靠性研究使用的资源、时间的选择、使用方法和关键绩效指标。关键项目的目标通常有:

1.年生产量, 2.平均寿命期, 3.环境影响, 4.平均可用率/可工作时间, 5.年维修费用, 6.大修周期, 7.寿命周期费用 (LCC) 分析用的IRR。

第2步可靠性数据采集

在基本设计期间, 必须从各个装置和通用数据库中收集所有可靠性数据。收集的数据包括各个项目中有影响的知识、失效报告、平均失效间隔时间 (MTBF) 、平均恢复前的时间 (MTTR) 和维修费用。这些信息将用于下一步的寿命周期费用 (LCC) 分析、可靠性可用率可维修性 (RAM) 、可靠性维修 (RCM) 、基于风险的检测 (RBI) 、整体安全水平 (SIL) 。

第3步选择方案分析

这一步将作出主要决策。在基本设计期间产生选择方案, 评估选择方案的方法和开始权衡研究[4]。根据预先确定的指标, 如安全、环境和总费用来确定最佳的选择方案。为了估计不同方案的总费用, 对每个情况必须开发一个可靠性模式, 这样可以估计寿命周期费用 (Capex+Opex) 。

LCC分析包括评估资产本身的总费用, 从资产的开发、使用和处理开始到采用一个较好的财务指标来选择方案[5]。LCC也可以用于项目的后期阶段, 例如在使用阶段评估改造的效果。

第4步可靠性评审

在基本设计末期时, 设备的结构已经确定, 可靠性模式也已经建立, 这时便于对关键设备进行可靠性评审。在这一步, 即使不了解设备的详细设计, 对于每种型号的工业设备, 可根据广泛使用的一般失效模式进行失效模式与影响分析 (FMEA) 。在这个阶段, 这样做的优点是, 在详细设计期间, 为了减少设计的影响, 可以提出任何关键失效模式。

三、使用和维修阶段的可靠性

“极其愚蠢”:反复不断地做同样的一项工作, 并希望获得不同的结果——John Dryden

资产在使用阶段, 其目的是从投资中获得最大利润。为了达到这个目的, 装置/设备必须具有高水平的可靠性和安全性。但是大多数资产都是遵循浴盆曲线, 在使用初期失效率很高, 经过使用、维修和小改小革, 失效率随时间逐渐降低。请注意, 如前面所说的, 在设计阶段考虑了可靠性原则, 系统的失效率就会降低 (如图3中的虚线所示) , 因为某些可能的缺陷在设计阶段已经被最小化了。

在使用过程中, 有这样的一个不断的循环, 即操作人员使用资产迄至生产中断 (跳闸或故障) , 为了减少中断的影响, 于是维修部门尽快地进行修理。用一个轮子作比喻, 我们能够按一个时间段来计算“转数”而获得平均失效率。所以轮子转得越快, 失效率也越大。上面所说的循环十分无效而且太费钱 (但是有许多企业仍然有这种情况) 。因此为了降低循环的“速度” (失效) , 必须寻找其他的策略。这些策略通常就是预防维修/预知维修, 其目的是在失效发生或者状态变坏之前避免失效发生或者检测出失效。正常的情况, 利用像RCM一类的技术来制定正确的维修工作 (预防维修、预知维修、事后维修) , 以及采取以风险为基础的检测 (RBI) ) 方法进行正确的检查活动。这些技术都是采取适当的措施来防止使用时发生失效和/或减轻它们的影响。

一个完善的RCM/RBI项目能够减少维修费用和提高资产的可靠性, 但是不能消除装置中所有的问题, 因为仍旧有软问题 (像人员相互作用, 管理控制等等) 存在。这些软问题必须加以解决, 但是RCM和RBI不能像操作工那样关掉一个阀门, 也不能像维修工那样更换一个轴承, 来解决这些问题。这些问题需要采取不同的策略而且必须采用根本原因分析法 (RCA) 来解决。事实上, RCA是不断提高可靠性的关键方法。不断提高可靠性可以对你的计算机维修管理系统 (CMMS) 提出问题, 找出更多的“棘手的”部位、系统、设备 (不良因素) 以及消除那些造成这些问题的缺陷。其程序如下:

(1) 对每个生产中断、跳闸或故障的历史必须正确地记录在CMMS/生产系统中。

(2) CMMS/生产系统是用来生成少数关键资产的报告, 这些资产遭受最大生产损失和费用最大失效 (不良因素排列图) 。

(3) RCA用于少数关键设备。这个分析的目的是找出技术原因和组织原因[6] (在管理系统中容许哪些失效发生) 。

(4) 根据RCA得出的建议, 为了消除缺陷必须全面实现。

(5) 在整个企业中都进行学习。

通过以上各步骤可以达到不断提高可靠性。可靠性不断提高所产生的反馈可用于协调资产管理策略。

四、结论

(1) 设计阶段实施可靠性原则, 通过消除失效模式和减少它们的影响, 有助于降低资产的寿命周期总费用。有许多公司报导过, 在设计阶段应用可靠性原则时取得巨大的收益。

(2) 可靠性建模是设计阶段保证可靠性结构的有力手段, 而且对任何重大项目都是必需的, 因为它有助于识别关键设备、优化冗余水平和估计维修资源。事实上可靠性建模是最佳经验的一部分。

(3) 在基本设计末期, FMEA可以用于识别关键失效模式, 在详细设计过程中生成一张需要解决的必需品的表格。

(4) 关键绩效指标 (KPI) 的生成, 像MTBF、失效费用和生产损失是识别“不良因素”的基础。

(5) 对“不良因素”应用根本原因分析 (RCA) 和提出的建议可以达到不断改进可靠性的目的。

参考文献

[1]Carlos Tapia, Research and Methods Measuring Capital Project Best Practices, Independent Project Analysis.NWCC Meeting2004

[2]D.Thornberry, Capital Project Execution Work Process.3rd Congre-sso Lberoamericano do Gerencia de Projectos, July10-12, 2002.

[3]Raymond Oliverson, Focusing on Preventable Maintenance, Maint-enance Technology, October1995, 230to231

[4]ISO15663, Petroleum and gas industries Life Cycle Costing.2001

[5]P.Barringer, Life Cycle Cost and Reliability for Process Equipment.

[6]C.Robert Nelms, What you can learn from things that go wrong, First Edition, FailSafe Network, USA2001

可靠应用论文 篇2

随着电力电子和变流控制技术的不断发展，功率器件IGBT 的应用领域得到极大的拓展，在轨道交通、航空航天、船舰电推、电力传输等诸多高可靠性应用领域成为主流应用器件。IGBT 作为变流装置的主功率器件，围绕其进行可靠性相关的研究对系统设计及设备运行维护等具有十分重要的意义。国内外文献中常用失效率(λ)、可靠度(R)、平均无故障时间(MTBF)、使用寿命(LT)等指标进行IGBT 可靠性比较和评价。IGBT 模块可靠性受封装工艺、制造水平和运行工况的影响，在实际工程应用中，有时为了提高可靠性，通常采用的措施是对器件进行降额使用。这种方法的弊端是对器件缺乏可靠性的定量评估，常常出现“大马拉小车”现象，造成资源浪费。因此，立足于工程实践需求，建立一套行之有效的器件应用可靠性分析和评估方法，对变流系统的科学、合理设计具有重要意义。

典型的工业变流应用中，对于3.3 kV 电压等级IGBT 功率器件，中间工作直流电压正常范围为1.5 kV~1.8 kV;而对于中间直流电压为2 kV 水平的变流应用设计，3.3 kV 与4.5 kV 两类IGBT 器件均可满足工程实际应用需求。但对于3.3 kV 器件，中间工作电压提升对其工作可靠性的影响情况有待进一步评估。本文基于实际变流工程应用，从器件应用失效率及使用寿命两个维度对3.3 kV 和4.5 kV 电压等级功率器件在中间直流电压为2 kV 水平下的应用可靠性展开研究。研究结果表明，在进行系统选型设计时，应从具体应用需求及客户体验特点，选择相应规格器件。器件特性参数比较

采用 所示三电平半桥臂主电路拓扑对IGBT 的器件可靠性进行研究，其中间直流母线电压VDC=2 kV。由于该电路具有对称性的特点，进行器件功耗计算时，仅需考虑V1，V2 和D5 便可。

为 使分析具有代表性，选用1500R33HL3 型和1200R45HL3 型IGBT 器件，二者特性参数对比及功耗计算结果如 所示。可以看出，两种器件封装尺寸完全兼容，当中间直流电压为2 kV 时，4.5 kV 电压等级器件的功耗要大于3.3 kV 电压等级器件的。所示功耗计算结果显示V1 位置器件的功耗最大，因此本文主要就该位置器件的可靠性进行分析研究。器件失效率比较

常温(25℃)、不同电压工况下3 300 V/1 500 kA 规格IGBT 器件失效率分布情况如 所示。同样借助曲线拟合技术，对 曲线在工作电压范围的2 200 V~3 400 V 段进行拟合，并拓展至1 800 V。曲线拟合情况如 所示，拟合方程如式(2)所示。给出了对应 各工作电压点的失效率及折算的MTBF 值。

由 和 可以看出，器件的失效率随着工作电压的升高呈递增趋势。根据 和，对工作电压为2 kV 时3.3 kV 和4.5 kV 规格IGBT 器件可靠性情况进行比较，其λ 分别为159.822 1 和0.000 997，对应MTBF 分别为6.257×106 h 和1.003×1012 h。显然，4.5 kV 规格器件的故障率更低，平均无故障时间更长。器件使用寿命比较

工程中常用功率循环(PC)次数和温度循环(TC)次数来评估器件的可靠性水平。功率循环中，壳温变化较小、结温变化频繁，在该模式下，由于键合线和硅片之间的膨胀系数(CTE)不同，大量应力作用后，键合线和硅片易剥离，导致器件失效;温度循环中，壳温变化较大且缓慢，该模式下，由于绝缘基板和铜基板之间的膨胀系数不同，大量的应力循环作用下，焊层易产生裂纹，从而导致失效。因此PC 和TC 是两种不同的失效模式，功率循环主要会导致键合线失效，使器件正向压降升高;而温度循环主要导致焊层裂缝，使器件热阻增加。

示出客户提出的24 h 试验考核条件参数，要求IGBT 器件连续工作5 000 h 无故障。在满足器件额定工况要求的前提下，按照检测条件()、器件参数来计算不同电压水平下结温温升，并由器件生产商提供的功率循环、温度循环寿命曲线，得到不同结温温升工况下的寿命指标情况。

设定散热器保持恒温65 ℃，参照 给出的系统主电路及 所列试验条件，计算得到器件功率损耗及24 h 试验结温(ΔTj)、壳温(ΔTc)的温升数据()。对应，得到器件24 h 试验结温波动情况曲线()。

是器件厂商提供的牵引用3.3 kV 和4.5 kV 电压等级IGBT 功率循环寿命实验曲线，是其温度循环寿命实验曲线，据此可研究得到不同温升水平下所对应的功率循环次数情况和温度循环次数情况。可计算预计器件寿命：根据 所列温升数据，查找对应 和 器件曲线寿命数据，得到不同结温温升条件下的理论循环寿命次数;根据24 h 实验检测参数，可计算得到连续工作条件下的累计循环次数;根据米勒器件损耗线性累加理论，借助式(3)预计器件使用寿命。结语

可靠应用论文 篇3

关键词：液压胶管 试验 可靠性

液压胶管总成是液压传动系统中基础元件，胶管总成质量的好坏，直接影响系统和主机的使用性能。在实际工作中，经常出现胶管爆破、胶管砂眼泄漏、胶管与接头拔脱、内连接部分发生断裂及胶管总成扣压初泄漏等失效形式，引起主机和系统故障，甚至发生人身伤亡的恶性事故，为了提高胶管总成的可靠性，寻找解决该产品的原因及规律和现有可靠性，找出解决该产品质量问题的措施和办法，找出发生故障的原因及规律和现有可靠性水平，因此，我们对液压胶管总成进行了可靠性试验和研究。下面介绍常用的三种试验方法和判断标准，首先，对软管总成进行试压，这也是出厂检验必检的项目，试压可以初步判断软管总成是否满足工作压力的要求；其次，爆破试压，通过软管总成的爆破压力和爆破位置进行分析，该样件是否满足标准规定的最小的爆破压力，同时对软管总成的扣压参数进行验证；最后，脉冲试验该试验时间跨度较大，它是一种疲劳试验，通过模拟软管总成的工作状态，验证软管总成的使用寿命，也就是脉冲的次数是否满足标准规定。通过不同的抽样方案，当三种试验都符合标准时，我们判定该液压胶管总成合格。

1 耐压试验

一般说明：当用验证压力试验检查软管和软管组合件是否泄漏时，施加压力为工作压力2倍，保压时间为3分钟，此期间应检验试件有无表明材料和加工不均匀的泄漏、裂口、急剧变形现象或其他破坏的迹象，此试验作为产品出厂检验必检项。

注：试验时软管不能弯曲。

1.1 试验样品 随机抽取试验样件，依据GB/T 28228.2-2008一次抽样方案抽取相应样件。

1.2 耐压试验操作步骤 ①试压前，应检查电器开关、线路是否完好并符合安全要求。②采用的压力表必须符合规定要求。③将需试压的软管总成装配在试压机上。④启动软管试压机。⑤操作人员侧立操作台，缓慢调节试压压力，如升压过程中如发现异常响声、鼓包时，应停止试压，卸压后查明原因，或修复后再进行试压。⑥调节试压压力至产品图纸要求的压力，保压三分钟。⑦试压完毕，先卸压后方可取下软管，严禁不卸压中断或离人。

1.3 合格判断 施加压力为工作压力2倍，保压时间为3分钟，此期间应检验试件有无表明材料和加工不均匀的泄漏、裂口、急剧变形现象或其他破坏的迹象，即为合格，该试验是非破坏性试验。

2 爆破试验

2.1 升压速度、爆破位置 按照恒定的升压速度，对公称内径小于或等于50mm的软管应在30s～60s之间达到最终压力，直至软管和软管组合件破坏，在试验报告中应记录下软管爆破的位置和状态。

当管接头出现拔脱、距管接头25mm或等于软管外径的距离（取最大数值）内发生泄漏或爆破而引起的任何破坏都不视为真正的软管爆破。

本试验应视为破坏性试验，试验后试样应废弃。

2.2 最大工作压力、验证压力和最小爆破压力，可参考3683.1-2006/ISO1436-1：2001中表3。

2.3 试验样品 随机抽取试验样件，同一规格至少试验两件。扣压参数验证时，可根据试验效果适当增加样件。

2.4 合格判断 ①爆破压力。根据GB/T 3683.1-2006和GB/T 5563-2006标准要求，试验软管（软管总成）实际爆破压力大于或等于标注压力（工作压力）4倍为合格，否则为不合格。a软管进货检验：实际爆破压力≥软管标注压力4倍。b软管生产检验：实际爆破压力≥软管工作压力4倍。②损坏的依据。不应有泄漏或破坏的迹象。在管接头处泄漏、管头拔脱或靠近管接头处软管破裂都视为该组合件本身质量问题。

注：这种破坏并不一定表明更换管接头后该软管还不符合规定的要求。

3 脉冲试验

3.1 试验温度 试验温度应选取下列温度之一：85℃、100℃、125℃、135℃或150℃。

试验液体在应选温度下于试样内循环流动，温度误差为±3℃，试验液体温度应在试样的入口及出口处测量，并定义为两次测定温度的平均值。任何一个测量值与试验温度的偏离值不应大于3℃。

3.2 脉冲性能 对于1ST/R1A型和1SN/R1AT型软管，当公称内径为25及以下的软管在等于125%最大工作压力的脉冲压力下，公称内径为31及以上软管在等于100%最大工作压力的脉冲压力下进行试验，软管应能承受150000次脉冲。

对于2ST/R2A型和2SN/R2AT型软管，当在等于133%最大工作压力的脉冲压力下进行试验时，软管应能承受200000次脉冲。

本试验应视为破坏性试验，试验后试样应废弃。

3.3 最小弯曲半径 使用长度至少为最小弯曲半径四倍的试样。在弯曲软管之前以平直放置状态用测圆规测量软管的外径。将软管弯曲180°达到最小弯曲半径，用测圆规测量扁度。

当弯曲到下面表中给出的最小弯曲半径时，弯曲半径在弯曲部位的内测测量，扁平度不应超过原外径的10%。最小弯曲半径，可参考3683.1-2006/ISO1436-1：2001中表4。

3.4 试验样品 试件应由一完整的软管组合件或端部装配上适宜管接头的软管组成。除非另有规定，应试验四个试样。

3.5 试验软管自由长度 计算试验软管自由长度（不含管接头）方法如下：

①软管公称内径在22mm（含22mm）以下按式（1）计算

180°弯曲，自由长度=

п（r+d/2）+2d（1）

②软管公称内径大于22mm按式（2）计算

90°弯曲，自由长度=

п/2（r+d/2）+2d（2）

式中：

r——最小弯曲半径；

d——软管外径。

对所计算的软管自由长度，其偏差范围为0～+1%或0～15mm，两者以较大者为准。将试样与实验装置相连接，试样应按规定安装，公称内径在22mm（含22mm）以下的试样应弯曲180°，公称内径在22mm以上的软管应弯曲90°，可参考GB/T5568-2006/ISO6803：1994中图2。

3.6 脉冲实验合格判断 ①脉冲次数。对于1ST/R1A型和1SN/R1AT型软管，当公称内径为25及以下的软管在等于125%最大工作压力的脉冲压力下，公称内径为31及以上软管在等于100%最大工作压力的脉冲压力下进行试验，软管应能承受150000次脉冲。对于2ST/R2A型和2SN/R2AT型软管，当在等于133%最大工作压力的脉冲压力下进行试验时，软管应能承受200000次脉冲。②结果表示。记录出现故障时循环次数如果未发生故障，则应记录所完成的循环次数。端部管接头发生渗漏、起泡或破损，在距软管管接头25mm以内或在相当于软管外径的距离以内，两者以较大者为准，应视为组件性能不合格，此类故障并不能证明更换管接头后软管不能符合规定的要求。

参考文献：

[1]GB/T 5563-2006/ISO 1402：1994，橡胶和塑料软管及软管组合件静液压试验方法[S].

[2]GB/T 3683.1-2006/ISO 1436-1：2001，橡胶软管及软管组合件钢丝编织增强液压型规范[S].

可靠应用论文 篇4

一、一次可靠度分析理论

设影响结构可靠度的N个相互独立的正态分布随机变量为Xi (1, 2…, n) ，对应的均值与方差为μxi与σxi，结构功能函数为

将式(1)在某点Xoi (i=1, 2, …, n) 用Taylor级数一次展开，得

根据展开点X0i (i=1, 2, …, n) 的不同，一次可靠度分析理论可分为均值一次二阶矩法与改进的一次二阶矩法。

（一）均值一次二阶矩法

均值一次二阶矩法就是将结构功能函数的展开点选择为均值点μXi (i=1, 2…, n) 。由式(2)，可得

由式(3)可求得Z的均值与标准差为

由可靠指标的定义可得

（二）改进的一次二阶矩法

由于将功能函数在均值点处展开不尽合理，根据可靠指标的几何意义，引入验算点的概念，将结构功能函数在验算点处线性展开，形成改进的一次二阶矩法。由于无法直接求得验算点，通常采用迭代求得结构可靠度与验算点。

由式(2)，可得

由式(4)可求得Z的均值与标准差为

根据验算点的定义，可得

则

由可靠指标的定义，可得

通过数学变换，引入分离系数axi为

有式(5)、式(6)，可得

由式(5)、式(6)、式(7)，形成迭代过程为

1)假定初始验算点值，一般可取X* (0) = (μX1, μX2, …, μXn) 。

2)由式(5)计算β。

3)由式(6)计算aXi

4)由式(7)计算新的验算点X* (1) = (X*1 (1) , X*2 (1) …, X*n (1) )

5)判断收敛条件是否满足(为收敛精度)，若满足则停止迭代，否则，取X* (0) =X* (1) ，转(2)继续迭代。

二、基于可靠度的结构优化设计方法

针对以下的结构可靠度优化模型

s.t.Pf (Gj (d, x) ≤0) ≤P'ff≥βtj或者Pf (Gj (d, U) ≤0) ≤Ptfj

式中，d为设计变量，f (d) 为目标函数，hi (d) 为第i个确定性约束，Pf (Gj (d, X) ≤0) 表示第j个极限状态方程对应的失效概率，βsj和Pf (Gj (d, U) ≤0) 为与Pg (Gj (d, X) ≤0) 等效的失效概率，Pft和βtj为目标失效概率，m与n分别为结构确定性约束的数目与结构极限状态函数的数目，X为随机变量，U为随机变量经当量正态化后的标准正态变量。

应用一次近似可靠度分析理论，将第个极限状态方程在展开点处一次展开

则极限状态方程的均值与方差为

由此求得可靠指标为

由于展开点的选择对计算精度有较大的影响，所以通常选取其最可能失效的点为展开点，即验算点。验算点的求解采用优化模型则表示为

由Kuhn-Tucker必要条件，满足此优化问题的点U(下式中以表示)需满足下式

则可将上述的结构可靠度优化问题转换为下述问题

即将结构可靠度优化设计模型(1)通过一次近似可靠度分析理论等效为传统的结构优化模型(2)，采用传统的优化算法进行优化。

三、结语

通过对一次可靠度分析理论的介绍，分析其在结构可靠度优化设计中的应用。在进行结构可靠度优化设计时由于具有庞大计算量的缺点，为了提高其工程实用性，需尽量形成高效率的优化算法。利用一次近似可靠度分析理论，能够有效地提高计算效率，形成高效的优化算法。然而由于一次可靠度分析理论本身的缺陷，相应的结构可靠度优化设计不可避免地出现精度与收敛问题。如何有效地解决此方面的问题，有待进一步研究。

参考文献

[1]李刚, 程耿东.基于性能的结构抗震设计——理论、方法与应用[M].北京:科学出版社, 2004.

可靠应用论文 篇5

摘要：随着国民经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，电力客户对电能质量的要求也越来越高。配电系统作为电力系统中直接与广大电力客户相连接的部分，其供电可靠性是电力企业和电力客户都非常重视的问题，因而也是一个非常重要的研究方向。配电系统供电可靠性的研究，其目的就是向广大电力客户提供更为安全可靠的电力供应，从而获得最优的经济效益和最佳的社会效益。关键词：电网规划；10kV配电网；供电可靠性

电力系统的根本任务是尽可能经济且可靠地将电力供给各用户。安全、经济、优质、可靠是对电力系统的根本要求。配电网处于电力系统末端，直接与用户相连，是包括发电系统、输变电系统和配电系统在内的整个电力系统与用户联系、向用户供应电能和分配电能的重要环节。整个电力系统对用户的供电能力和质量都必须通过配电网来实现，如果配电网发生故障，往往造成整个系统对用户的供电中断，直到配电系统及其设备的故障被排除或修复、恢复到原来的完好状态，才能恢复对用户的供电。随着城市经济的快速发展和城网改造工作的开展，迫切要求对配电网进行科学、合理的规划。电力企业管理工作的进一步深化及《电力法》的实施和电力服务承诺制的展开，供电可靠性在生产管理工作中所占的位置也越来越重要。

1.我国配电网供电可靠性评估的发展概况

国内对配电系统供电可靠性的研究始于上世纪八十年代初期，与发电和输电系统的供电可靠性研究相比，配电系统供电可靠性研究的起步较晚。近年来，随着我国国民经济的飞速发展，城市用电负荷迅速增长，供需矛盾也日益突出，供电可靠性在生产管理工作中所占的位置也越来越重要。为使有限的资源能取得最大的收益，迫切需要对配电系统进行科学合理的规划，从而促进了配电系统供电可靠性评估的发展。目前对于配电网供电可靠性的研究已经成为电力领域中的研究热点，课题主要集中在供电可靠性评估指标以及模型和算法方面。随着电力市场理论的引入，配电系统供电可靠性与经济性协调一致的问题也被提到了研究的前沿。我国已经有组织、有计划地开展了配电网供电可靠性的研究工作，制定了配电网供电可靠性的统计方法，开发了配电网供电可靠性统计软件，建立了有效的配电网供电可靠性数据信息库和可靠性管理体系。

总的来说，我国配电网供电可靠性研究的开展比较晚，但这样也有利于充分借鉴国外配电网供电可靠性方面的研究成果，并结合我国的实际情况，形成了一套适合国情的配电网供电可靠性研究之路。

2.10kV配电网供电可靠性分析

2.1 10kV配电网的接线模式

单一的10kV电压供电的配电网络，是目前我国大多数中、小城市的配电网络，即在城市市区边缘建立具有110/35/10kV三绕组变压器的110kV变电站，或具有35?10kV双绕组变压器的35kV变电站，由10kV电压对市区的开关站、配电室或者柱上式变压器送电，然后由10kV或220V(380V)电压对用户供电。

2.2 10kV配电网的典型接线模式

我国10kV配电网接线方式主要有单回路放射式、带备用电源的单回路放射式、环网供电式和双电源供电式四种典型的接线模式。

2.3影响配电网供电可靠性的因素及原因分析

2.3.1供电中断的分类

导致用户供电中断(停电)可以归纳为故障停电和预先安排停电两种情况。故障停电是指供电系统无论何种原因未能按规定程序向调度部门提出申请，并在按供电合同要求的时间前得到批准且通知用户的停电。预先安排停电可分为计划停电、临时停电和限电三种情况。

2.3.2影响供电可靠性的内部因素

第一，是线路方面。其原因往往是线路某相严重过负荷，而使跌落熔断器一相熔断；或者是三相开关中的一相没有合好或合不上；或者是线路断线及接点氧化接触不良等造成的缺相运行。第二，配电变压器常见故障主要有铁芯局部短路或烧毁，绝缘损坏；套管对地击穿或放电；分接开关触头灼伤或有放电；线圈间短路、断线，对地击穿。第三，网架结构的影响。由于历史的原因，我国许多地方配电网的网络结构不合理，一些电网结构满足不了安全标准，即在受端系统内发生任何严重单一故障时，不能可靠、快速地切除故障，保持系统稳定。第四，电源的供电能力。即变电站根据需要，持续、不间断地提供电力、电量的能力。这一影响因素不是某一局部单位所能解决的，需要相关部门根据负荷增长的需要、资金等因素进行统筹规划。

2.3.3影响供电可靠性的外部因素

首先，气候条件会影响到配电网的供电可靠性。配电网都是处在不同的气候条件下运行的，其元件的故障率受外界气候条件的影响比较大。其次是作业停运。这是一个不可避免的影响因素，但是通过管理工作的科学化，可以减少这方面对配电网供电可靠性的影响。最后一个是人为因素。人为过失会影响配电网的供电可靠性。人为过失可以分为工作人员过失和外部人员过失。

3.供电可靠性评估在分段开关规划中的应用

在配电网主馈线上增加分段开关，可以缩小停电范围，减少用户停电损失，提高系统供电可靠性，但同时也不可避免地带来设备投资和运行维护费用的增加，这样不一定能获得最大的经济效益。配电网主馈线分段开关优化配置，可以减少用户的停电损失，提高供电可靠性，这是一个要同时考虑技术性、可靠性和经济性的非线性整数规划问题。针对这个问题，文中提出一种在原有网架与开关的基础上，确定分段开关最佳新增数量和安装位置的规划方法。该方法的目标函数综合考虑了年分段开关投资费用、年运行维护费用和年停电损失费用；考虑投资约束对辖区指数区间加以修正，计算需新增的分段开关数量；再以期望供缺电量作为评价函数，用蚁群算法来对已知数量分段开关配置进行优化。通过对临湘电力局临城Ⅱ回配电系统的实例计算，证明了该方法的工程实用性。

3.1经济分析中常用的方法比较

在进行分段开关经济分析中遇到的费用，一般可以分为两类，一类是一次性支付的费用，如购买设备的投资费用；另一类是按支付的费用，如运行费用、检修费用、设备折旧费用等。经济分析中常用到的比较方法有：等年值法、现在价值法、固定折年率法。

3.2停电损失的评估方法

停电损失是指由于电力供应不足或电力系统发生故障导致供电中断，从而给用户造成的经济和社会的损失。根据停电对用户影响的性质，停电损失可分为直接停电损失和间接停电损失。直接停电损失是由于直接停电而对用户造成的损失，它一般直接反映在产品成本、性能效益及经济和社会活动中，诸如：产品产量减少、质量降低的损失；商业业务活动的中断和停顿；电气化运输和交通的中断和停顿；人力资源的浪费和闲置。间接停电损失是由于间接停电而对用户造成的损失，包括经济、社会和组织方面的损失，诸如：治安秩序的破坏，偷盗和抢劫所造成的损失；企业受停电影响而造成的损失；社会活动终止和取消所造成的损失；被迫修改或延迟计划而造成的损失。

3.3供电可靠性的经济评价

随着对供电可靠性要求越来越高，供电的可靠与否将直接对电力用户的生活和生产产生越来越大的影响。如果供电不可靠，造成用户停电，不仅会直接影响供电部门的经济效益，而且会对用户造成严重的经济损失及不良的社会影响；反之，如果供电的可靠性水平提高了，用户的损失就会减少。但是提高供电可靠性，就必须要增加对配电网的资金投入。因而，应花多大的投资得到多高的供电可靠性才能使整个社会资源达到最佳，就是可靠性与经济性的协调问题。

本文研究的目的就是要从提高供电可靠性、使年综合费用最少的角度，确定一种分段开关优化配置的方法，使得供电可靠性总费用(停电损失和投资之和)最小。配电网的停电损失指由于配电网停电而对国民经济造成的损失。其中包括

对用户停电损失和电力部门自身因停电而造成的经济损失。由于配电网与用户直接相连，停电损失的计算是很复杂的。不同的设计方案其可靠性是不同的，其中年缺电量指标适合用于评价可靠性的货币价值。论文重点考虑年缺电量，单位电量的停电给用户造成的损失获取方法因事而异。

4.结语

本文着重讨论10kV配电网的供电可靠性问题，利用划分模块、网络等值的方法对复杂配电网进行简化，得出一个由若干模块串联组成的简单辐射型配电网模型，在此模型的基础上运用FMEA法，从而简捷、快速地求得系统的各项可靠性指标。

参考文献：

[1]陈文高.配电系统可靠性实用基础.北京:中国电力出版社,2008，12

[2]万国成,田翔.配电网可靠性评估的网络等值法模型研究.中国电机工程学报,2003，02

可靠应用论文 篇6

关键词：PLC；接地；可靠性；措施

一、引言

PLC是专门为工业环境设计的控制装置，一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工业环境使用。但是如果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，都不能保证系统的正常安全运行。干扰可能使PLC接收到错误的信号，造成误动作，或使PLC内部的数据丢失，严重时甚至会使系统失控。在系统设计时，应采取相应的可靠性措施，以消除或减少干扰的影响，保证系统的正常运行。

实践表明，系统中PLC之外的部分（特别是机械限位开关和某些执行机构）的故障率，往往比PLC本身的故障率高得多，因此在设计时应采取相应的措施（如用高可靠性的接近开关代替机械限位开关），才能保证整个系统的可靠性。本文从以下几个方面对于提高PLC应用的可靠性进行研究探讨。

二、对电源的处理

电源是干扰进入PLC的主要途径之一，电源干扰主要是通过供电线路的阻抗耦合产生的，各种大功率用电设备和产生谐波的设备（例如大功率晶闸管装置和变频器）是主要的干扰源。

在干扰较强或对可靠性要求很高的场合，可以在PLC的交流电源输入端加接带屏蔽层的隔离变压器和低通滤波器，隔离变压器可以抑制从电源线窜入的外来干扰，提高抗高频共模干扰能力。

三、安装与布线的注意事项

开关量信号一般对信号电缆没有严格的要求，可以选用普通电缆，信号传输距离较远时，可以选用屏蔽电缆。模拟量信号和高速信号（例如光电编码器等提供的信号）应选择屏蔽电缆。有的通信电缆的信号频率很高，一般应选用专用电缆或光纤电缆，在要求不高或信号频率较低时，也可以选用带屏蔽的多芯电缆或双绞线电缆。

PLC应远离强干扰源，例如大功率晶闸管装置、变频器、高频焊机和大型动力设备等。PLC不能与高压电器安装在同一个开关柜内，在柜内PLC应远离动力线，二者之间的距离应大于200mm。与PLC装在同一个开关柜内的电感性元件，例如继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。

信号线与功率线应分开走线，电力电缆应单独走线，不同类型的线应分别装入不同的电管或电缆槽中，并使其有尽可能大的空间距离，信号线应尽量靠近地线或接地的金属导体。不同的信号线最好不用同一个接插件转接，如果必须用同一个接插件，要用备用端子或地线端子将它们分隔开，以减少相互干扰。

四、PLC输入输出的可靠性措施

如果用PLC驱动交流接触器，应将额定电压为AC380V的交流接触器的线圈换成AC220V的。在负载要求的输出功率超过PLC的允许值时，应设置外部继电器。PLC输出模块内的小型继电器的触点小，断弧能力差，不能直接用于DC220V的电路，必须用PLC驱动外部继电器，然后再用外部继电器的触点驱动DC220V的负载。

五、控制系统的接地

良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击的危害。PLC与强电设备最好分别使用接地装置，接地线的截面积应大于2mm2，接地点与PLC的距离应小于50 m。

在发电厂或变电站中，有接地网络可供使用。各控制屏和自动化元件可能相距甚远，若分别将它们在就近的接地点接地，强电设备的接地电流可能在两个接地点之间产生较大的电位差，干扰控制系统的工作。为了防止不同信号回路接地线上的电流引起交叉干扰，应给PLC接上专用地线，且其接地点应与动力设备（如电动机）的接地点分开。

六、强烈干扰环境中的隔离措施

PLC内部用光耦合器、输出模块中的小型继电器和光敏晶闸管等器件来实现对外部开关量信号的隔离，PLC的模拟量I/O模块一般也用光耦合器来实现隔离。这些器件除了能减少或消除外部干扰对系统的影响外，还可以保护CPU模块，使之免受从外部窜入PLC的高电压的危害，因此一般没有必要在PLC外部再设置干扰隔离器件。

在某些工业环境，PLC受到强烈的干扰。由于现场条件的限制，有时很长的强电电缆和PLC的低压控制电缆只能敷设在同一电缆沟内，强电干扰在输入线上产生的感应电压和感应电流相当大，足以使PLC输入端的光耦合器中的发光二极管发光，光耦合器的隔离作用失效，使PLC产生误动作。在这种情况下，对于用长线引入PLC的开关量信号，可以用小型继电器来隔离。开关柜内和距离开关柜不远的输入信号一般没有必要用继电器来隔离。同时，为了提高抗干扰能力和防雷击，PLC和计算机之间的串行通信线路可以考虑使用光纤，或采用带光耦合器的通信接口。

七、故障的检测与诊断

PLC的可靠性很高，本身有很完善的自诊断功能，如果出现故障，借助自诊断程序可以方便地找到出现故障的部件，更换它后就可以恢复正常工怍。

大量的工程实践表明，PLC外部的输入、输出元件，例如限位开关、电磁阀、接触器等的故障率远远高于PLC本身的故障率，这些元件出现故障后，PLC一般不能觉察出来，不会自动停机，可能使故障扩大，直至强电保护装置动作后停机，有时甚至会造成设备和人身事故。停机后，查找故障也要花费很多时间。为了及时发现故障，在没有酿成事故之前自动停机和报警，也为了方便查找故障，提高维修效率，可用梯形图程序由定时器的常开触点发出故障信号，该信号停止正常的程序，启动报警和故障显示程序，使操作人员和维修人员能迅速判别故障的种类，及时排除故障，实现故障的自诊断和自动处理。

八、结束语

本文通过对PLC应用系统的可靠性的研究，设计了在PLC电源处理、安装布线、接地和输入输出的可靠性措施、以及在强烈干扰环境中的隔离措施。最后通过超时检测和逻辑错误检测，设计了PLC外部的措施，保证了整个系统的可靠性。

参考文献：

[1]廖常初.FX系列PLC编程及应用[M]].机械工业出版社，2010，214-217.

[2]郭艳萍.电气控制与PLC应用[M].人人民邮电出版社，2010，276-278

[3]李英.基于PLC控制的煤矿提升机卷筒设计分析[J].煤矿机械，2012，33（8）：13-15.

[4]梁慧斌，李学华.西门子PLC在空压机站智能控制系统中的应用[J].煤矿机械，2012，33（6）：114-115.

Relex可靠性分析方法及应用 篇7

随着装备性能的逐步提高, 系统设计趋于复杂, 装备的可靠性问题也日益突出。可靠性是产品质量的核心指标之一[1]。定量的可靠性设计指标为提高产品的可靠性提供了科学的依据, 但是有关可靠性的模型、概念、定义、公式等多而繁杂, 需要面对大量的参数计算, 传统的计算方法不能满足定量可靠性设计的需求。国外先进的电子产品设计中心已将许多分析软件作为产品质量与可靠性保证的必备工具。

美国Relex是可靠性与维修性 (R&MA) 软件界的著名公司, 开发的Relex可靠性和维修性综合分析软件已在多个国家得到应用, 在我国被航天与国防研究机构广泛采用。本文将以三取二表决系统的可靠性分析为例, 详细介绍Relex软件中可靠性与维修性分析的几种重要方法, 讨论表决系统在元件组成、结构设计和维修性方面的可靠性指标。

1 可靠性的发展

可靠性技术是第二次世界大战后发展起来的一门技术, 其研究始于美国[2]。20世纪40年代, 美国深入开展电子元件和电子设备的可靠性研究, 并制订了有关可靠性管理、可靠性设计及可靠性鉴定等方面的标准。20世纪60年代, 美国在电子产品的可靠性研究方面已逐渐成熟。从20世纪70年代起可靠性工作逐渐扩展到机械、电力、电工及化工等工业领域。

我国国防科技工业可靠性工程起始于20世纪60年代, 经过40多年的探索和发展, 可靠性研究取得了较大的进步。特别是近20年来, 已经初步建立了可靠性系统工程技术体系和工作体系, 开展了可靠性共性技术预研和国防军工质量与可靠性技术基础课题研究。但由于起步较晚, 当前的可靠性技术与世界先进水平相比, 还存在较大的差距[1,2]。

2 可靠性概念及指标

1966年, 美国军用标准MIL-STD-721《可靠性维修性术语定义》中给出了最早的可靠性定义:“产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力”。该定义已为世界各国的标准引用。传统质量观对可靠性的解释最典型的是1992年北京国际可靠性年会上一位美国专家所举的例子, 他说:北京某厂生产的一百辆汽车, 经检验合格出厂了, 这是质量问题, 而这一百辆汽车自北京跑到上海, 途中有几辆出了故障, 这就是可靠性问题[2]。

可靠性的重要指标有可靠度R (Reliability) 、失效率函数λ (t) 、平均故障间隔时间 (MTBF) 、平均故障间隔时间 (MTBF) 和平均修复时间 (MTTR) 等。

3 表决系统的Relex可靠性分析

Relex是一个高度集成的可靠性与维修性分析综合软件, 可以预计产品的可靠性和维修性参数, 分析潜在的故障模式及其影响, 调整其冗余结构以优化产品的可靠度和可用度。Relex已在中国航空、航天、兵器、船舶、电子和通信等军工和民用企业得到广泛应用。

Relex包括了可靠性预计 (Reliability Prediction) 、可靠性框图RBD (Reliability Block Diagram) 、故障模式影响和危害性分析FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) 、维修性分析MA (Maintainability Analysis) 、故障树分析FTA (Fault Tree Analysis) ) 、事件树分析ETA (Event Tree Analysis) 、马尔可夫分析 (Markov Analysis) 、寿命周期费用LCC (Life Cycle Cost) 等几大功能模块, 这些模块基本上覆盖了现有的可靠性与维修性分析的方法, 模块之间还可以分享数据信息。

3.1 可靠性预计

可靠性预计用来预计产品及其组成单元的的故障率和MTBF等可靠性参数, 发现潜在的可靠性改进领域。Relex支持MIL-HDBK-217FN1/FN2 (美国军方电子设备可靠性预计手册) 、Telcordia/Bellcore SR-332 (贝尔通讯实验室可靠性预计程序文件) 、GJB/Z 299B—98 (电子设备可靠性预计手册) 等多种可靠性预计模型。

表决系统是控制系统中控制指令输出的关键执行部件。笔者以三取二表决系统为例, 按照Relex产品层次结构将表决系统划分成若干组件与元器件, 如图1所示。

表决器在控制系统中承担着输出指令的重要作用, 主要由继电器、电阻、光耦等元件组成。对于进口器件, 用MIL-HDBK-217 FN2 进行预计;对于国产器件, 用GJB/Z 299B—98进行预计, 并选择GJB/Z35《电子元器件降额准则》作为降额标准。在-20～60 ℃的环境下分析系统各个元器件的温度敏感特性, 结果如图2所示。从图2可以看出, 在这个温度范围内, 光电耦合器TIL113的故障率随温度升高变化最大, 其次是LED发光二极管。分析可知光耦和LED是系统中受温度影响最大的元件, 在实际的使用过程中, 光耦和LED也确实是出现故障较多的部分。因此这2个器件可作为表决系统可靠性的潜在改进点。

3.2 可靠性框图RBD

可靠性框图是系统内部各部分功能关系及其连接方式的抽象模型, 它表示了系统中各单元之间的功能关系, 用直观方法表现系统完成基本任务的可靠性要求的各种连接方式的组合。

Relex RBD支持串联、并联、表决、旁联、网络等可靠性连接关系, 支持指数、正态、对数正态、威布尔、二项等多种分布方式, 支持可修系统的任务可靠性和可用性分析, 其中RBD的嵌套功能可使复杂系统的可靠性模型简单化, 能够利用解析算法或蒙特卡罗仿真器对复杂框图进行可靠性计算。

表决系统中最重要的元件是继电器, 它是指令输出的实际执行单元。建立表决系统的RBD如图3所示, 每条指令由2个表决单元组成一个1∶2的并联结构。需要指出的是, 当单元系统的可靠度大于0.5时, 2/3表决系统的可靠度才会比单一系统的可靠度有所提高;而当单元系统的可靠度小于0.5时, 2/3表决系统的可靠度反而会比单一系统的可靠度低。本文选用的继电器为OMRON MYJ4型, 在18 000次/h的条件下, MYJ4的寿命为8×107次, 其MTBF大约为4 445 h, 而在3 600次/h的条件下, MYJ4的MTBF不少于10 000 h, 根据实际使用情况, 这里选取MTBF为10 000 h, 对RBD进行1 000 h的仿真分析, 得到的计算结果如图4所示。从图4可以看出, 如果持续运行1 000 h, 表决单元的可靠度为0.999 353;而运行500 h则可靠度可达0.999 952, 与持续运行1 000 h相比, 可靠度提高了0.06%。

3.3 故障树分析FTA

故障树是指用来表明产品哪些组成部分的故障或外界事件或它们的组合将导致产品发生一种给定故障的逻辑图。它是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图, 用事件符号、逻辑的符号和转移符号来描述产品系统中各种事件之间的因果关系。故障树分析通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素进行分析, 确定产品故障原因的各种可能的组合方式及其发生概率, 从而有效地确定系统发生故障的各种途径, 并提高系统的可靠性和安全性。

Relex提供的故障树分析模块针对用户所关心的系统故障 (顶事件) 问题进行逻辑推理分析, 寻找能够导致其发生的全部事件的组合;并根据用户可以确定其发生频率的故障原因 (底事件) 及其逻辑组合关系来计算系统的可靠性参数。表决单元的故障树结构和计算结果如图5所示, 考察系统在连续运行1 000 h条件下的各项指标, 得到的计算结果与RBD的结果基本一致。这里选取的顶事件是“指令输出失败”。

3.4 马尔可夫分析 (Markov)

Markov过程是一种特殊的随机过程, 它可由当前状态确定其未来行为。Markov过程的基本假设是在每个状态下系统的行为是无记忆的。系统从当前状态的转移仅由当前状态决定而不由以前的状态或进入当前状态的时间决定。在状态转移发生前, 每一状态的寿命服从指数分布。

表决系统的Markov模型和计算结果如图6所示, 采用故障树中表决系统的数据, 表决器的故障率为0.000 295;再考虑系统的可维修性, 这里维修性不仅指修复能力, 还包括可更换能力, 通常更换表决器的平均时间为10 min, 即MTTR为10 min, 那么维修率就是6, 考察系统在1 000 h内的可靠性指标, 可以看出, 在考虑系统的可维修性之后, 500 h处的可靠度为0.999 986, 1 000 h处的可靠度为0.999 971, 变化不大, 可见, 当考虑了可维修性之后, 系统的稳定性会大大增强。

3.5 其它分析方法

故障模式和影响分析FMEA用于确定各种类型故障对系统的影响, 并且对潜在故障排序提供纠正措施来提高可靠性。

事件树分析ETA用于安全系统的事故分析, 在给定初因事件的情况下, 分析该初因事件可能导致的各种事件序列的结果。

维修性分析MA预先估计产品的维修性参数值, 了解其是否满足规定的维修性要求, 以便对维修性工作进行监控。

威布尔分析WA (Weibull Anylisis) 是指根据现场、试验故障数据分析产品的故障分布规律, 在此基础上进行可靠性分析。

全寿命周期费用LCC用来合理分配产品各阶段的费用, 以达到以最为合理和经济的费用配置, 实现产品性能的最优化。

4 提高系统可靠性的途径

通过以上分析可以看出, 在系统可靠性工程中, 元器件是基础, 设计是关键, 环境是保证。只有认真做好系统可靠性设计, 才能保证和提高系统的可靠性。归纳起来, 提高系统可靠性的途径主要有以下几点[3,4,5]:

(1) 改进元器件的可靠性:系统可靠性在很大程度上取决于组成系统的各个元器件的可靠性。所以, 改善元器件的可靠性是提高系统可靠性的根本途径。

(2) 降低使用应力水准:这里应力不仅指机械应力与电气负荷, 而且也包括物理环境条件。通常元器件在降低使用应力水准的情况下, 其可靠性可以提高一个数量级以上。

(3) 简化系统结构:系统的结构越简单, 即系统中的元器件越少, 系统的工作可靠性也就越高。所以, 在设计系统时, 在不影响系统基本性能的前提下, 应尽量简化系统结构。

(4) 提高维护技术:不管采取什么办法来提高系统可靠性, 系统最终还是会发生故障的, 所以, 故障诊断与维护技术对系统是相当重要的, 完善的维修措施可以使系统寿命得到极大的延长。

5 结语

作为可靠性预计与维修的辅助工具, Relex可靠性分析方法能够及时发现产品的薄弱环节和设计缺陷, 分析潜在的故障模式及其影响, 并且可调整其冗余结构以优化产品的可靠度和可用度, 在设计阶段为产品提供有益帮助。但是对产品可靠性的有效分析需要大量元器件可靠性数据库的支持, Relex虽然提供了部分数据库, 但还远远不够, 对一些专用或自行研制的元件需要进行大量实验获取数据, 另外软件中的FMECA失效模式库、维修任务库、参数默认值库以及降额库等文件都需要根据实际情况及时更新, 这样才能使可靠性的评估更加科学。

参考文献

[1]吴祥.计算机系统的可靠性研究[D].成都:电子科技大学, 2006.

[2]疏松桂.控制系统可靠性分析与综合[M].北京:科学出版社, 1992.

[3]孙青, 庄奕琪, 王锡吉, 等.电子元器件可靠性工程[M].北京:电子工业出版社, 2002.

[4]李海泉, 李刚.系统可靠性分析与设计[M].北京:科学出版社, 2003.

可靠应用论文 篇8

1 软件可靠性测试的内涵

1.1 软件可靠性测试定义

软件可靠性是指测试人员在与用户类似的运行条件下, 并在运行时间内, 测得的软件不会引起系统运行失效的频率。可靠性测试即指在该软件较为普遍的使用环境中, 为得到软件正常运行的概率而对软件运行有效性进行的测试, 这个测试过程也是为保证软件能够正常运行所进行的一项验证性测试。常用方法是按照实际应用的预估数据对软件使用情况描述并对软件功能进行随机测试, 规定测试软件有三个时间段:

1.2 软件开发阶段

开发阶段的可靠性测试是需要密集进行的, 该时间段内的测试结果能够及时发现软件在设计过程中存在的重要设计缺陷和漏洞, 对软件可靠性能的有效提高提供帮助, 同时也有效的避免由设计缺陷引起的无效编码和下一阶段的测试失效。软件研发漏洞改进的越早, 程序变更的代价越小。

1.3 确认测试阶段

确认测试阶段对软件的可靠性测试中故障情况数据进行分析, 验证软件的可靠性处于设计阶段对该阶段可靠性的要求范围内, 并保证软件可靠性在现阶段的定量要求。此阶段的可靠性测试是为了接下来的软件部署工作能够按计划顺利进行, 也是为软件开发过程提高效率有很大帮助。

1.4 软件部署阶段

部署阶段的软件可靠性测试与确认阶段的测试类似, 均属于验证性测试, 通过对鼓掌数据的收集分析对当前软件的可靠性进行评估, 甚至还可以通过这些数据对未来时段软件可靠性的发展趋势进行预测, 进而为软件的开发管理的决策工作提供依据。

2 可靠性测试应用举例

测试的内容涵盖软件的安装方便性、服务可靠性、软件应用性能、维护便捷性以及软件运行文档等方面的失效率测试。

2.1 正交试验法

正交法是以概率论和数理统计做理论基础, 并利用现成正交表格安排的多因素实验法。这种试验法中的正交表形式整齐、搭配均衡, 其标记形式为Ln (q) t。其中L代表正交表符号、n代表实验次数, 或正交表的行数、t代表正交表列数、q代表单个因子水平数。

2.2 对比实例算法优缺点

正交法的优点是它的均衡性和整齐可比性可以使用较少的实验次数达到相同优化目的, 也可以最大程度地避免其他因子的干扰, 使得同一个因子在不同的水平之间具有可比性;统一抽样的方式具有代表性, 确保每个类均被测试并达到一定的程度;测试用例融入到统一抽样的方法中, 使得测试人员有可能对各因素的优先级进行附加测试。

虽然正交实验法的特性使得它在可靠性测试中具有较好的测试效果, 但是这种测试方法仍存在需要改进的地方:软件测试中的正交实验法需要将全部因素的组合情况以穷举法全部列出, 代价较高;测试水平仅为基类之间的交互, 导致用例少;在这种实验方法下, 测试人员的测试用例选取数目较为任意, 并非统计的随机抽样。

2.3 改进正交测试方法

本文拟用一种针对正交实验测试法的改良措施——测试用例精简算法, 对测试需求集进行规则简约并去掉冗余测试用例, 进而得到测试用例的精简集合。其步骤如下。

(1) 根据正交实验设计对操作剖面简化结构, 并第一次获取测试用例集合。

(2) 从双方签订协议中提取软件测试需求并生成测试需求与测试用例关系结构, 并根据次关系结构精简冗余测试用例, 第二次得到简约后的测试用例集合。

(3) 重新建立操作剖面并对关键操作过程进行监督。

2.4 改进效果分析

我们以某一电机的操作控制系统软件做效果分析实例。该电机系统的主要功能项为系统初始化、电机控制功能和紧急关闭功能。使用普通的算法时, 整个测试过程使用986个测试用例, 在测试过程中, 共有7个失效用例, 编号分别为306、361、386、543、683、890。从失效发生的频数可以推得可靠性估计值为0.9929。在使用了改进后的正交化实验算法后, 我们仅使用了631个测试用例得到4个失效用例, 计算得出可靠性估计值为0.9936, 我们将两种算法的测试变化过程进行对比如下: (上图为普通方法测得结果, 下图为优化正交化算法测得结果)

3 可靠性测试的发展分析

软件的可靠性测试的理论和方法研究方式多种多样, 但是为保证实施和运用的关键性措施是对软件特性和对软件测试中出错的规律进行良好的分析和研究, 并对已有的估算方法和估算模型进行个性化改良, 否则软件的可靠性测试评测将会因为使用手法死板而最终走向“死胡同”。在今后可靠性测试的研究领域需要有更多的资源投入, 对测试进行前期的估算和后期数据的评测起支持性作用的软件—软件可靠性测试将会是目前和未来一段时间内重要的研究方向。截至目前为止, 在国内外对该项研究的内容中, 对计算机硬件和计算机软件分别进行可靠性评估并最后整合为整个系统的可靠性评估的概念是个空白, 也是软件可靠性测试在提高和优化方法中可以选择的另外一条途径。

摘要：种类繁多的软件系统在各种复杂细微的社会信息化设备中得到了广泛的应用, 军事、经济、政治、金融等各个行业的发展越来越依赖于应用软件系统的发展, 与此同时, 软件系统自身规模在不断扩大、软件设计的复杂性和计算方法的多样性也在不断的增强。如何在系统功能正常运行的基础上, 提高软件的质量、增强软件的可靠性能, 关系到使用软件系统的领域的兴衰成败。本文从软件可靠性测试的流程分析和应用举例入手, 研究如何对软件可靠性测试进行优化。

关键词：软件可靠性,测试流程,应用分析

参考文献

[1]陈春秀, 马力.软件可靠性测试技术研究[J].计算机工程与设计, 2010.

[2]张俊萍, 朱小冬, 张鲁, 余文定.软件可靠性测试流程设计及其应用[J].计算机测量与控制, 2011.

[3]于琛琛, 刘瑞方.软件可靠性测试方法探析[J].国防技术基础, 2009.

可靠应用论文 篇9

配电网可靠性研究包含理论研究和应用研究两个层次。最初使用的可靠性评估方法是以几乎没有经过修正的串联系统和并联系统的经典法为基础的。此后,赵伟、李卫星、郭志忠在总结前人成果的基础上,归纳出若干经典的评估方法,如用于定量评估配电网可靠性的解析法和模拟法等。这些方法虽然较传统方法有所改进,更加适用于大型电力系统,但是都不同程度地存在着一定的制约因素,较少考虑用户的工艺环节。如解析法的计算工作量随系统规模呈指数关系增长;运用蒙特卡罗模拟法会使得模拟估计量的精度随系统可靠性的提高而变得更差。为此,本文介绍一种研究配电系统可靠性的评估方法,它通过研究设备的工况分类和可靠性需求来分辨系统的薄弱环节,并基于这样的设备关键性指数,逐级分层次提出技术改进建议,促进可靠性管理,求得管理目标定量化、综合化和规律化,有利于提高配电系统的经济效益。

1 MP4配电系统可靠性评估方法简介

MP4配电系统可靠性评估是通过对用户生产工艺、电气系统性能进行调查、研究,并提出改进意见,以满足用户业务对电能的需求。该方法是通过以下步骤得以实现的。

第一步,通过对工艺流程的分析,明确业务对电能的需求。通过搭建用户现场模型,确定关键的工艺环节,定义需要防范的有害事件,定位主要耗能环节,并在系统单线图上标注出会造成高风险事件的电器元件或母排。

第二步,对被调查的电气设备所遭受的“工况严酷性”等级进行评估。

第三步,配电系统的可靠性分析。计算每个电器元件对有害事件发生概率的贡献率。综合可靠性计算结果与电气设备工况等级分类,从而找出配电系统易发生有害事件的薄弱环节。

第四步,制定四项计划,以保持用户现场电气系统性能的持久(维护与监控),并提高其性能(更新改造与管理)。

下面将通过一个工程实例来介绍MP4配电系统可靠性评估的方法及过程。

2 应用案例研究

北京宝洁技术有限公司成立于1996年,主要由MSG、PSG及FE 3个车间组成,分别对应香波制造、包装除尘以及妇女卫生用品制造。该工厂拥有全世界最先进的香波制造生产线及除尘系统,每年生产的产品远销国内外,生产设备造价昂贵,对供电质量非常敏感,同时需同全世界100多家宝洁工厂保持联系,并与美国总部交换数据,因此对供电可靠性要求非常高。

2.1 用户电能需求

为了精确了解用户现场在供电有效性方面的需求,首先要关注用户现场的工艺流程。MSG(香波)车间依照功能被划分为原料系统、配料锅系统、泵送系统、气体分离系统、后配料系统、滚筒、小车装填系统、除尘系统,生产线每小时产量约为22t,“爆米花”工艺流程正常后每小时产量将达到30t左右,半成品的产量为每76分钟10t。PSG(包装除尘)车间有18条生产线,主要包括产品包装和除尘系统;瓶装线的产量为每分钟70瓶(1升装)或50瓶(2升装),袋装线的产量为每分钟37袋。FE(妇女用品)车间有2条袋装线,主要包括半成品系统和包装系统。

2.2“工况严酷性”等级评估

在“工况严酷性”等级评估中,要根据对电气设备的所需功能确定关键设备,从环境特征、操作条件两方面量化每台设备的“工况登记”指标,并进行设备状态的定性评估。所需搜集的数据涵盖铭牌信息、主要技术参数、历史监控信息、现场测试数据等。

对于每台电气设备,严酷性等级的评估主要通过以下指数(SL-工况严酷性等级)来描述:

(1)工况非常严酷的设备定义为SL1级。

(2)工况严酷的设备定义为SL2级。

(3)工况不严酷的设备定义为SL1级。

对于每台设备,SL指数值是基于下列因素计算的:

(1)操作严酷性等级(SL.O)———此指数概括了设备的操作条件,考虑了负载率、操作次数、谐波等级等因素。

(2)环境严酷性等级(SL.E)———此指数概述了设备的环境条件,考虑了温度、灰尘、空气湿度等因素。

可能的SL.O及SL.E值:

(1)LS.O 1/LS.E 1:“1”,工况非常严峻。

(2)LS.O 2/LS.E 2:“2”,工况严峻。

(3)LS.O 3/LS.E 3:“3”,工况不严峻。

通过对每台电气设备进行评估得出表1中的工况等级评估分类,有助于对电气设备进行相应的预防性维护,以降低设备故障率,同时也为下一步进行配电系统可靠性分析确定关键设备提供参考。

2.3 配电系统可靠性分析

将对工厂电网有真正致命危险的母线定义为“意外事件”(UE)。针对用户现场的电网,根据用户现场流程的需要定义“意外事件”(UE)。

(1)配电系统中最重要的、会造成整个系统供电中断或导致致命安全的负荷是消防、熔炉、配料锅、Conflake、FE-KBFA及废水。

(2)对于其它负载,停电损失成本较低。这是因为仅工厂的一部分设施停运且能弥补损失。

对用户现场来说,要绝对避免的事件是整个中心配电网络的瘫痪。对于每条定义为“意外事件”(UE)的母线,首先必须分析其所有的供电路径。一般假定电源为起点,关键供电母线为终点,即电能是通过何路径从电源流向“意外事件”(UE)供电母线的,并且不考虑不同供电路径的备用等级(如某条母线有两条供电路径,但是只有一条对被供电负荷的正常运行是真正必要的,则这条母线的备用等级是1/2)。用同样的方法,分析所有“意外事件”(UE),即各关键供电母线的供电路径。确定各“意外事件”(UE)供电母线的供电路径后,通过对现场设备状况及设备维护情况的调研,参考IEEE统计数据所推荐的设备故障率来确定该供电网络内每个元件的故障率及维修时间,并输入到可靠性分析、计算软件中进行运算,从而就能得到可靠性分析结果。

可靠性研究的结果包括两个方面:对每个“意外事件”(UE)的供电失效率的统计平均值;每台电气设备对电气供电“失效率”的影响。换句话说,这个计算确定了该电气设备怎样影响“意外事件”(UE)发生的概率。通过可靠性分析软件可知,其中6%的设备导致47.7%的供电失效率;另外32%的设备导致了47.4%的供电失效率;剩下62%的设备导致了4.8%的供电失效率。表2为可靠性分析结果,对于重要的母线,可根据失效率统计平均值(统计的每年平均停电时间)和停电损失成本。需要注意的是,表2中的停电损失成本仅考虑了因停电而造成的产品损失费用。然而,在停电期间还会产生设备损坏、销量减少及罚款等间接损失,而这些无法量化,因此实际损失成本要高于表2数据。

2.4 改善建议

对该电网进行的可靠性研究结果表明整个配电系统的稳定性较弱,380V侧两端母线运行相互独立,无备用线路。为此提出以下改善建议。

(1)改造计划。将10kV系统中的#211和#212负荷开关改为断路器,每个断路器带一段母线,两段母线之间加1个母联。

(2)升级计划。增加1台#3变压器;根据变压器容量调整负荷分配,将FE负荷由#2变压器供电转移到#3变压器供电。对于380V系统,每台变压器给一段母线供电,在一段、二段母线之间和二段、三段母线之间各增加1个母联。配电系统中增加1台发电机,以提升供电可靠性并减少检修停电时间。

(3)维护与监控、管理计划。建立在线资产管理平台,管理所有与电气设备信息及日常维护操作行为。

表3表明了电网结构改造后的可靠性比现有的电网结构更好。各“意外事件”(UE)关键供电母线的年失效率显著下降。目前的整个电网失效率平均为108min/a,改造后整个电网失效率为11min/a。

3 结束语

MP4配电系统可靠性评估是一种具有实际可操作性的有效研究供电网络可靠性的方法,通过了解客户的生产流程来定义“意外事件”(UE),再分析“意外事件”(UE)可能的供电路径,并考虑电网结构及所有可能的运行模式,从而设计出每个“意外事件”(UE)的故障逻辑树。综合考虑故障率及各种电网设备的维修时间后,按照“逻辑树状图”的结构来计算供电的“失效率”。最后,根据计算结果发现影响供电网络可靠性的薄弱点,并针对薄弱点提出改造建议,从而提高客户供电网络的供电可靠性,保证生产的安全、稳定运行。

参考文献

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质量可靠性在石油行业应用浅析 篇10

产品质量是指在商品经济范畴,企业依据特定的标准对产品进行规划、设计、制造、检测、计量、运输、储存、销售、 售后服务、生态回收等全程的必要的信息披露。产品质量的概念经过了从 “符合性质量” 发展到 “适用性质量”,到目前 “满足顾客隐含( 潜在) 需要的质量”三个发展阶段[1]。简而言之,符合性质量,是指产品符合标准或规定要求; 适用性质量,是指该产品在使用时能满足用户要求的程度,也就是产品符合用户使用需求的特性; 满足顾客隐含需要的质量,是指反映实体满足明确和隐含需要能力的总和。

可靠性即产品在规定的条件和时间内,完成规定功能的能力,可视为是产品的一种质量指标和内在属性。通过第二和第三阶段的质量定义可以看出,除技术性指标外,可靠性列均被列为产品质量特性的重要方面。与之相应,可靠性工程则是为控制和保证产品的可靠性,通过可靠性技术开展的一系列用于防止、发现和纠正产品的可靠性缺陷的工程活动。

2质量可靠性应用于石油行业的必要性

质量可靠性技术早期是应用于火箭、航天等领域,为军工系统建立了一套科学的可靠性设计方法、故障诊断、处理规范及严格的质量管理和保证体系[2]。

石油作为一种重要的能源,已经成为现代经济发展中不可或缺的重要组成部分,对国民经济的发展起着重要作用。我国对能源的需求逐年增大,国内的石化企业原油加工能力也在迅猛增长。石油产品的质量控制和可靠性管理作为石油工程项目中的关键部分和重要环节,深刻影响着到企业的管理计划和工作效率,同时还直接关系到生产秩序的正常运行。据此对于石油对企业来说,通过加强石油产品的质量可靠性管理,才能最大程度增强竞争力,保持企业的绝对优势地位[3]。

2. 1将质量可靠性应用于石油行业是基于其自身特点的必然选择

石油行业生产具有高投入、高风险的特点,在其开发过程中,任何节点的可靠性缺失均可能造成巨大损失。随着石油天然气勘探技术的发展,其现代化装备水平不断提高,装备的复杂程度也相应越来越高,因而对可靠性的要求更加严格; 不断提高可靠性,在技术指标满足设计要求的前提下,加强设计指标与可靠性指标的匹配程度,可有效降低事故发生率,为证良好的经济效益和人身安全提供可靠保障。

2. 2将质量可靠性应用于石油行业是增加其企业竞争力的重要途径

经过数十年的发展,中国的石油企业已走出国门,逐渐在国际化市场的角逐中扮演越来越重要的角色。在海外市场的开拓过程中,应高度重视质量可靠性工程建设,不断提高产品和技术服务的可靠性,通过满足消费者需求逐步提升消费者忠诚度,提高企业信誉,扩大品牌影响力和竞争力,实现行业的高效且可持续发展[4]。

2. 3将质量可靠性应用于石油行业是保障企业安全生产的有效手段[5]

我国作为能源消耗大国,石化企业在数十年间取得了迅猛的发展,与此同时,石化企业也暴露出易燃易爆、有毒有害、 高温高压、低温负压等潜在风险因素,稍有不慎便会导致发生火灾、爆炸、中毒,甚至人身伤亡事故。在保证石油产品产量和质量递增的同时如何切实做好安全生产工作,既关系到企业健康发展也关系到我国经济建设和社会发展。质量可靠性的实施,就是期待通过科学严谨的操作规程,提高设备的可靠性, 满足安全生产的需要,切实维护国家和人民的生命财产安全和企业效益[6]。

3提高质量可靠性具体措施

3. 1提高人的可靠性是确保石油企业安全生产的关键

人的不安全行为和物的不安全状态都有可能导致事故的发生,而人作为最为活跃的因素,其不安全行为始终是事故多发的主要原因。不同的人对于信息的不同处理能力决定着活动行为的成败和效率,人的失误往往会造成不安全行为或者事故的发生。这一过程与人对信息处理质量和人自身心理状态密切相关。这就使得可从两个方面着手用以提高人的可靠性: 其一可以适当增加人的压力以利于保持较严谨的工作状态和较高的警惕性。在此期间,压力要保持适度,以防压力过重致使人的理解力下降,准确性降低。其二也可以通过改善工作环境,使员工心情舒畅,从而在工作中保持饱满的精神状态。

3. 2提升设备和资料的可靠性是促使质量可靠性提高的重要举措

石油行业的生产质量可靠性由人和设备资料的可靠性共同决定,在提升人的可靠性同时,提升设备和资料的可靠性也是提升质量可靠性的重要方面。具体而言,加强可靠性技术管理,加强质量控制以及提高产品设计质量是提升设备资料可靠性的有效途径。加强可靠性技术管理,可以采用可靠性设计评估、实验验证和风险评估的方法进行[8],即在形成产品前,通过中试试验和安全度评价保证产品质量,采用风险评估机制, 制定针对性的风险削减措施以消除事故隐患,提升产品质量的可靠性。加强生产过程中的质量控制可以通过对人员技术素质和环境条件的控制保持稳定的生产状态,通过对工艺流程中关键步骤的控制,保证产品主要质量指标符合标准,最终满足用户对产品可靠性的要求。产品设计质量可通过将质量可靠性引入产品生产,使用和维修过程,用以提高生产效率,降低生产成品,保证产品质量[9]。

3. 3完善创新监督机制是增加质量可靠性的有效路径

可以通过创新质量监督手段和建立健全管理制度两个方面完善创新监督机制以提升质量可靠性。一方面创新质量监督手段,可以通过开发信息化质量管理平台,利用信息化技术质量管理信息平台创新管理手段,保证质量管理人员及时获取质量信息,提高质量管理的科技含量。另一方面完善质量管理制度,加强技术监督主管部门工作职能[10]。可靠性管理的目的是通过组织管理措施,来保证产品可靠性指标的实现并为提高产品可靠性提供基础。完善质量管理制度可通过如下途径实现: 制定可靠性计划并做好计划执行的监督; 规定需要执行的可靠性管理任务,明确人员在可靠性工作中的职责和权力; 完善产品可靠性保证体系,使论证、研制、生产、使用和处理过程符合可靠性要求。

4结语

石油化工企业的发展在我国国民经济中占据着重要的地位,是我国国民经济发展的重要基础,对我国社会经济的发展有着重大的影响。因此我们必须加强对于石油化工企业的质量可靠性管理,尤其是在多层面都与世界紧密联系的今天,更应借鉴和发展先进的技术,可靠性标准,立足石油企业自身特点,不断提高质量可靠性管理水平,促进我国石油工业的健康可持续发展。

摘要：首先阐述了产品质量的发展过程以及质量可靠性概念,随后从石油行业自身特点,增加企业竞争力和保障企业安全生产三个方面着重论述了质量可靠性技术应用于石油行业的必要性,最后分别从提高从业人员可靠性,提升生产设备技术的可靠性和完善创新管理监督机制等方面给出了提高质量可靠性工作的建议。最终结论为应不断提高质量可靠性管理水平,以促进我国石油工业的健康可持续发展。

关键词：油田企业,质量可靠性,监督管理

参考文献

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[8]王杰.浅析石油产品质量的检测[J].中国石油和化工标准与质量.2014(6):15.

[9]罗俊,张世莉,李晓红,等.建立以可靠性管理为核心的现代质量体系[J].现代测量与实验室管理,2011,19(3):60-64.

可靠应用论文 篇11

关键词：企业计算机；应用系统；可靠性；可靠性测试；分析研究

中图分类号：TP311.53 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）33-0091-02

就目前而言，计算机系统的构成可以包含硬件、软件以及一些应用，而企业计算机的应用系统也应当包含这些内容。而且相比传统计算机应用系统而言，企业计算机应用系统具有更高的专业性、实时性，将涉及到更多数据，简单来说，其就是传统计算机应用系统的升级。本文中的可靠性测试技术开始主要基于黑盒测试。而笔者将通过本文，就企业计算机应用系统可靠性测试技术方面，展开具体的研究与分析。

1 保证企业计算机应用系统可靠性的因素

1.1 固定的环境因素

环境因素主要是指应用系统运作的环境支持因素，即如硬件、软件、操控以及其他环境因素，而且环境因素本身是固定的，即在系统运作过程中，各个软硬件以及操作环境都是必备的，同时要求数据输入达到一定标准，而且需要将其他条件列为理想状态。

1.2 固定的时间因素

固定的时间因素主要体现在系统的运作阶段，而且需要将系统工作时间作为规定的标准，简单而言，系统的工作时间就是工作及待机时间的总和。

1.3 固定的功能因素

应用系统的可靠性还需要与制定的功能具有一定的关联，而且任务目标存在差异，导致需要调用的子模块也不尽相同，因而要精确判定系统是否可靠，就需要优先了解其任务目标以及功能特征[1]。

2 企业计算机应用系统可靠性测试目标

2.1 找出影响系统正常运作的隐患

一般而言，要影响系统可靠性，则需要同时具备不变条件以及可变条件。

其中对于前者而言，主要是指一些固定的硬件与基本软件；而对于后者，主要是输入的分布。通过对可靠性测试中使用到的有效和失效数据进行分析，进而评估当前软件可靠性的水平，并预测软件未来可能达到的水平。而测试系统可靠性时则往往会优先显示高概率的缺陷问题，而通过妥善处理这些缺陷，即可保证应用系统可靠运行。

2.2 研究系统可靠性是否达到用户标准

对于企业计算机应用系统的可靠性测试而言，第二个目标则是在测试阶段或者是投产前找出系统失效问题进行研究分析，同时研究系统可靠性是否能够达到用户标准，进而保证系统更好为用户服务。

2.3 预估系统可靠性的状况

采用有效的可靠性测试，即可以根据获取的测试信息进行研究，然后针对当前应用系统的可靠性状况进行评估，评估系统是否达到预定的指标情况，并且针对未来可靠性发展进行评估，为今后系统改进与拓展提供相应的数据资料基础[2]。

3 各类系统可靠性测试分类

3.1 双机热备可靠性测试

双机热备应用系统构成可以包含两台服务器与一个外接共享磁盘阵列柜，此外还包含与之对应的双机热备专用软件，而且一般会选择“心跳”的特殊方法来强化子机与主机的关联性，即如图1所示，而“心跳”简单来说可以概括为主机与子机周期联系的信息信号，同时也表现出系统运作正处于稳定情况。若信号消失，则代表主机产生故障，则需要及时将主机资源移动至子机中，暂时取代主机继续工作。而该系统的测试则可以在检验日常交易量的过程中，即双机模式下系统故障的自我修复能力，测试流程主要包含一般切换、宕机、网络故障等三种状况的模拟：

①一般切换：即根据日常交易量进行系统加压，保持运行在5 min左右，然后在主机运行Take Over，同样保持运行在5 min左右。此时可以检测子机是否会代替主机进行交易，是否存在业务中止的问题，当子机也运行Take Over时，则可以检测回切的效果。

②宕机：同样根据交易量进行系统加压，保持运行在5min左右，在主机上运行Halt-q，保持运行5 min，此时可以检测子机是否会代替主机进行交易，是否存在业务中止的问题，启动主机时，则可以检测回切的效果。

③根据交易量进行系统加压，保持运行在5 min左右，在主机上采用宕网卡处理，保持运行5 min，此时可以检测子机是否会代替主机进行交易，是否存在业务中止的问题。恢复主机网络时，则可以检测回切的效果。

3.2 真正应用集群可靠性测试

真正应用集群（Oracle RAC）则一般是由两台或多台计算机以及共享储存器组成，具有更强的数据库处理水平，而且该系统一般会选择IP漂移、VIP移动以及TAF透明故障切换技术以解决各类软硬件问题（如SQL语句错误，进程问题等等）。即如出现故障时，真正应用集群系统则可以采用虚拟地址与IP漂移以达到故障切换效果，进而保证数据库的安全性。而测试流程同样也可涵盖实例关闭、宕机、网络故障等三种状况的模拟（其中默认运作节点为DB1上，DB2为备用），如图2所示。

①实例关闭：即根据日常交易量进行系统加压，保持运行在5 min左右，然后DB1则运用shutdown ！Abort，也保持运行在

5 min左右，检测DB2是否接替DB1的服务管理，是否产生IP地址漂移问题。

②宕机：即根据日常交易量进行系统加压，保持运行在

5 min左右，然后DB1则运用运行Halt-q，保持运行在5 min左右，检测DB2是否接替DB1的服务管理，是否产生IP漂移问题。

③网络故障：即根据日常交易量进行系统加压，保持运行在5 min左右，然后拔除连接DB1的网线，保持运行在5 min左右，检测DB2是否接替DB1的服务管理，是否产生IP漂移问题[3]。

3.3 高可用性集群可靠性测试

高可用性集群，简单来说，就是一种集群技术，其目标就是最大程度降低服务故障的时间。

其中集群就是多个服务于用户群体的计算机，而单一的计算机智能作为单一节点。而且高可用集群则不能对业务资料提供防护，而防护的侧重点主要是用户的程序在不停止对外的服务的基础上，最大程度减少各类故障导致正常业务停滞状况的产生。而且一般高可用性集群可以涵盖以下两类：①两个主节点，即各个节点都能保证为客户计算机提供服务，而且性能最稳定，即便是故障产生，另一节点都可以代替故障节点进行工作，即保证服务不会受到故障影响，不过不可忽视的是故障问题会直接影响到整个服务器的性能；②一个主节点与一个子节点，主节点主要用于接收与处理客户反馈的需求信息，而子节点则处于闲置，一旦主节点产生故障问题，子节点则可以代替其进行工作，同时为用户提供相应的服务，而且故障问题不会影响整个服务器的性能，但是整体结构较为复杂。而具体的测试流程可以包含服务常规停止、进程异常停止、网络故障等三种状况的模拟，如图3所示。

①服务常规停止：即根据日常交易量进行系统加压，保持运行在5 min左右，以常规方式停止子机的应用服务，同时检测交易情况是否改变，保持运行在5 min左右，则再次启动子机上的应用服务，主要是检测子机是否恢复交易服务，各项参数是否能够达到正常指标。

②进程异常停止：即根据日常交易量进行系统加压，保持运行在5 min左右，并且采用Kill-9消除子机应用服务进程，检测交易情况是否改变，保持运行在5 min左右，则再次重启子机的应用服务，主要是检测子机是否恢复交易服务，各项参数是否能够达到正常指标。

③网络故障：即根据日常交易量进行系统加压，保持运行在5 min左右，中断子机的网线，检测交易情况是否改变，保持运行在5 min左右，再次连接子机的网线，检测子机是否恢复处理能力，各项参数是否能够达到正常指标。

4 结 语

可靠性的测试主要是针对故障一类问题进行处理，同时以模拟的方式检测系统故障问题后的恢复情况，同时还能根据客户的可靠性指标定义相应的测定方法，同时构成测定例子，进而进行可靠性检测，最后还可以针对系统今后运作的可靠性情况进行预估，在系统正式部署之前尽量找出并解决一些不确定因素而造成的问题，通过组合模拟方式进行检测，进而为后期系统的拓展以及软件开发奠定基础。

参考文献：

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变频器安全可靠传动系统应用设计 篇12

1 变频器的选择

1.1 选择变频器的条件

(1)通用变频器一般不适用冲击性性负负载,如螺丝机械、工具机等,容易产生过过电电流跳闸。最适用于比较平稳的负载,如如风风机、水泵类负载,低速下负载转矩较小。。

(2)对于笼型异步电动机,一般选选择择大于1.05-1.1倍标准电动机的额定电电流流或电动机实际运行中的最大电流,变频频器器的容量应不小于标准电动机的容量,变变频频器功率与电动机功率相当时为最合适 , 以以利于变频器在安全可靠且高效率状态态下下 运转。

(3)选择专用型变频器。如注塑机、、抽抽油机等专用变频器。选用专用型变频器器容容 易满足工艺要求,否则可能损坏变频器器及及其设备或造成干扰影响等。

1.2 根据不同的负载类型选择合适适的 的 变频器

变频器的正确选择对于控制系统统的的正常运行是非常关键的,选择变频器时时必必须要充分了解变频器所驱动的负载特性性。。

(1)普通功能型U/F控制变频器。。适适用风机和水泵类负载。低速下负载转矩矩较较 小,但将普通变频器使用到冲击负载上上, , 容易产生过电流跳闸,需选择大一档容容量量变频器。

(2)具有转矩控制功能的高功能型型变变频器 :适用搅拌机、传送机、起重机等恒恒转转矩类负载,因为这种变频器低速转矩大大, , 静态机械特性硬度大,不怕冲击负载。

(3)矢量控制高性能型变频器。适适用用轧钢、造纸、塑料薄膜加工线这一类对对动动 态性能要求高精度、快响应的生产机械。。

选择合适的变频器可以最好地发发挥挥其性能,减少事故发生。

2 使用环境

变频器的使用寿命长短由变频器器自自身的产品质量和应用环境来决定的。一一般般 适用在 -10℃~ +50℃、湿度在90% 以以下下的环境工作 ;无电磁干扰 ;无腐蚀、无无易易燃易爆气体、液体 ;无灰尘、漂浮性的纤维及金属颗粒。变频器不能直接用在防爆场所,但可以将变频器放在不需防爆的控制室或配电间内,将输出电源线接到防爆电机,这样就可以间接用在防爆场所,通过冷却风扇把变频器所产生的热量带走。

要保证变频器的使用寿命就要在合适的环境中使用变频器,减少火灾、爆炸、触电等事故发生。

3 安装现场的要求

正确安装变频器是合理使用变频器的基础。

3.1 接线

不要将电源线接到变频器的输出端子上,否则会损坏变频器。控制回路与主回路的接线,以及与其他动力线、电力线应分开走线,并保持一定距离。为了防止噪声等信号引起的干扰,使变频器产生误动作,控制回路采用屏蔽线。

3.2 接地

接地的目的是防止漏电及干扰的侵入或对外辐射。每台设备都必须分别和地线相接,接地导线截面积应不小于2mm2的软铜线,长度应控制在20m以内,接地线越短越好。不允许将一台设备的接地端和另一台设备的接地端相接后再接地。如图1所示。

3.3 变频器的外围设备

首先要了解变频器的使用场合,根据现场的需要设置不同的外围设备。

(1)在变频器的输入侧应安装一个带有接地漏电保护的断路器,用以对低压电网直接触电和间接触电进行有效保护 ;另外,还要加装一个空气开关和交流电磁接触器。空气开关带有过流保护功能。交流电磁接触器由触点输入控制,可以连接变频器的故障输出和电机过热保护继电器的输出,从而在故障时使整个系统从输入侧切断电源,实现及时的安全保护。

(2)在变频器和电机之间加装热继电器,作为电动机的过载保护元件,当用户设定的保护值不佳或者变频器保护失灵时,电机就需要外部热继电器提供保护, 特别在用变频器拖动大功率电机时,尤为需要。

(3)当变频器与电机之间的连接线太长时,由于高次谐波的作用,会使热继电器误动作。因此,需要在变频器和电机之间安装交流电抗器或用电流传感器配合继电器作热保护来代替热继电器。

(4)装避雷器。作用是吸收由电源侵入的感应雷击浪涌电压,保护与电源相连接的全部机器。

(5)无线噪声滤波器、电源滤波器。目的是阻止干扰信号沿电源线传输并进行阻抗变换。

电机与变频器之间不能装设补偿电容器、浪涌抑制器等容性器件,以防其充电电流产生过流而损坏变频器。

正确选择变频器周边设备保证了变频器驱动系统能够正常工作、减少变频器和周围其它电气设备相互影响。

3.4 抗电磁干扰的措施

在工程上可采用隔离、滤波、选用金属外壳屏蔽等方法抗电磁干扰。

在电机与变频器之间距离超过100m的场合,则需要在变频器侧加装交流输出电抗器,减少对外部的辐射干扰,以达到质量检测标准,并确保设备安全运行。

4 参数设置

变频器的参数设定是十分重要的,由于参数设定不当,不能满足生产的需要, 导致起动、制动的失败,或工作时常跳闸, 严重时会烧毁功率模块IGBT或整流桥等器件。保证变频器安全可靠运行需设置如下参数 :

(1)基底频率设定。基底频率标准是50Hz,若基底频率设定低于电动机额定频率,则电动机电压将会增加,输出电压的增加,将引起电动机磁通的增加,使磁通饱和,励磁电流发生畸变,出现很大的尖峰电流,从而导致变频器因过流跳闸。若基底频率设定高于电动机额定频率,则电动机电压将会减小,电动机的带负载能力下降。

(2)上、下限频率。上、下限频率是为防止误操作或外接频率设定信号源出故障,而引起输出频率的过高或过低,造成电气设备损坏,在应用中按实际情况设定即可。

(3)频率跳变。此功能是为了避开机械系统的固有频率,防止发生机械系统的共振,对变频器的运行频率在某些范围内限制运行。型号FR-A540-0.4 ~ 7.5kW的三菱变频器频率跳变如图2所示。

(4)加减速时间。加速时间设定要求 : 将加速电流限制在变频器过电流容量以下,不使过流失速而引起变频器跳闸 ;减速时间设定要求 :防止平滑电路电压过大,不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来,但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间,通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警 ;然后将加减速设定时间逐渐缩短,以运转中不发生报警为原则,重复操作几次,便可确定出最佳加减速时间。

(5)电子过电流保护。本功能为保护电动机过热而设置,设定值等于电机额定电流。

(6)直流制动。有的负载由于惯性较大,常常停不住,停机后有“爬行”现象,可能造成十分危险的后果。采用直流制动, 可以实现快速停机,并消除爬行现象。负载大时 , 直流制动电压高些制动时间相对短些为好。负载小时 , 直流制动电压低些制动时间相对长些为宜。

(7)提升转矩。当转矩提升设置过高, 而负载很轻时,由于产生电机铁芯的磁通饱和,电流将增加,变频器可能会产生过电流保护,所以当负载减轻时,为提高电机效率,应减小该设置。而对于重负载,适当提高转矩提升设定值,可以对定子绕组和电机电缆产生的电压降损耗进行补偿。

(8)载波频率。载波频率越低或者设置得不好,电机就会发出难听的噪音。载波频率高低对变频器和电机的影响,如表1所示。

载波频率的高低,和应用场合有关。一般电动机功率越大,载波频率选得越小。

通过正确、合理对变频器传动系统的设计,使变频器传动系统能稳定地工作, 发挥所具有的性能,达到安全可靠地运行,提高生产效率和改善产品质量,提高设备自动化程度。

摘要：安全生产责任重于泰山,本文通过四方面阐述了在生产中设计变频器传动系统实现生产安全可靠运行,达到了提高生产效率和改善产品质量,提高设备自动化程度。