袁超

（湖南德意電氣有限公司）

0 引言

社會經(jīng)濟的發(fā)展在很大程度上推動著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)流程中的應(yīng)用稱為可靠性技術(shù)，可靠性技術(shù)的應(yīng)用有利于解決生產(chǎn)過程中的問題，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。我國在高壓電器可靠性的研究上起步較晚，近年來，國家不斷提高對機械可靠性在高壓電器設(shè)計中應(yīng)用的重視與研究力度，旨在提高高壓電器設(shè)計過程的科學(xué)性與可靠性，從而促進(jìn)我國電器行業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

1 機械可靠性的概述

1.1 機械可靠性與失效性

機械可靠性作為產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)過程中的重要因素，在很大程度上影響著產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。從機械可靠性的整體上來看，其主要體現(xiàn)出技術(shù)的先進(jìn)性與技術(shù)應(yīng)用的可靠性。產(chǎn)品設(shè)備的設(shè)計與制造的機械可靠性不足則將無法正常投入使用，從而降低產(chǎn)品的使用率，造成大量材料、成本被浪費。在對機械可靠性的研究與分析過程中需要對產(chǎn)品故障率等因素進(jìn)行分析，在實際應(yīng)用過程中通常指在單位時間內(nèi)表現(xiàn)出的參數(shù)值。與機械可靠性相對的是機械的失效性，在實際工作中，研究人員需要在指標(biāo)數(shù)據(jù)獲得過程中對大量研究數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，并對數(shù)據(jù)內(nèi)容與形式進(jìn)行分析，依據(jù)獲取的相關(guān)信息制定相應(yīng)損壞率與時間的關(guān)系圖，如圖1所示。

1.2 可靠性技術(shù)工作的基本內(nèi)容

可靠性通常指科學(xué)的使用方法對不同類型的電器產(chǎn)品起到的作用，通過可靠性技術(shù)工作有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量與使用性能。電器產(chǎn)品在設(shè)計、加工生產(chǎn)制造以及使用性能測試等環(huán)節(jié)都存在可能影響產(chǎn)品可靠性的因素，在任何環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在性能問題或故障問題都需要通過可靠性分析工作對不合格的產(chǎn)品進(jìn)行篩選，并將結(jié)果進(jìn)行記錄與反饋，從而有效提升設(shè)計工藝應(yīng)用的科學(xué)性與合理性。在此過程中，工作人員需要注重產(chǎn)品本身的可靠性與管理工作之間的關(guān)系，在進(jìn)行實際測試與抽樣工作中，需要工作人員嚴(yán)格按照排列組合的形式 要求來開展相關(guān)工作，進(jìn)而通過精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)計算獲得機械可靠性?？煽啃约夹g(shù)工作的基本內(nèi)容如圖2所示。

1.3 數(shù)學(xué)模型

部分電器產(chǎn)品的測試過程需要消耗較長的時間，不同電器產(chǎn)品的到期時間存在較大差異性，也因此對高壓電器的設(shè)計工作提出更高要求。在進(jìn)行高壓電器設(shè)計工作中，要求工作人員結(jié)合統(tǒng)計的產(chǎn)品故障數(shù)據(jù)以及相關(guān)數(shù)學(xué)規(guī)律開展工作。設(shè)計過程中涉及到計算的環(huán)節(jié)都需要應(yīng)用一定的數(shù)據(jù)公式，因此，在計算過程中，工作人員要善于發(fā)現(xiàn)計算中存在的規(guī)律。依據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息能夠制定出相應(yīng)的直方圖，工作人員能夠從圖中更加直觀地觀察并分析數(shù)據(jù)的分布情況及變化規(guī)律。實際工作中，通常以函數(shù)的形式來表示時限的特征量，如圖3所示。

1.4 常見失效分布類型

工作人員在進(jìn)行高壓電器設(shè)計工作過程中，需要依據(jù)故障分布密度和故障積累兩種變量來進(jìn)行函數(shù)計算，這兩者之間存在的函數(shù)關(guān)系與故障的分布情況具有緊密聯(lián)系。在此過程中，以正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布以及威布爾分布為幾種典型的故障分布點，這幾種分布點的存在能夠幫助工作人員準(zhǔn)確判斷產(chǎn)品的類型，并推動產(chǎn)品故障維護(hù)工作的順利進(jìn)行。在實際生活中，人們會經(jīng)常提到產(chǎn)品的使用可靠性問題，通常指的是根據(jù)已知的分布功能情況對產(chǎn)品故障率進(jìn)行分析，雖然這種方式與實際工作中的方式存在差異性，但最終獲得的結(jié)果卻較為相似。因此，對常見失效分布類型的研究與分析，有助于保證高壓電器設(shè)備的高效運行，并體現(xiàn)出自身的機械可靠性。

2 可靠性設(shè)計

2.1 常見的可靠性設(shè)計方法

工作人員在實際工作中對電器的設(shè)計方式通常為以下幾種方式：首先為概率設(shè)計法。這種設(shè)計方法需要利用數(shù)學(xué)學(xué)科本身的可靠性，對相關(guān)概率進(jìn)行估算與統(tǒng)計，之后通過計算和比較來滿足產(chǎn)品機械可靠性的基本需求。這種設(shè)計方法通常在電器的設(shè)計工作中得到廣泛的應(yīng)用。其次為失效模式影響及致命度分析法。這種設(shè)計方式通常被應(yīng)用在電器產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計工作中，包括對某些特殊系統(tǒng)構(gòu)成部分及潛在故障模式功能的研究與分析工作。通過這樣的方式有助于對產(chǎn)品的故障問題進(jìn)行預(yù)防，并提高機械可靠性應(yīng)用的有效性。但這種方式在實際應(yīng)用中具有一定的復(fù)雜性，因此對于工作人員的專業(yè)技術(shù)要求較高。

2.2 可靠性設(shè)計的內(nèi)容及步驟

在開展高壓電器設(shè)計過程中，應(yīng)用機械可靠性需要嚴(yán)格按照具體內(nèi)容及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行操作?？煽啃栽O(shè)計的具體內(nèi)容主要包括確定經(jīng)過鑒定的可靠性指標(biāo)和價值觀、科學(xué)分配可靠性指標(biāo)以及應(yīng)用機械可靠性特點進(jìn)行高壓電器設(shè)備零件的設(shè)計。具體操作步驟主要為以下幾點：首先，工作人員需要結(jié)合工作要求明確需要重點關(guān)注的相關(guān)設(shè)計問題，之后依據(jù)任務(wù)大綱的特點科學(xué)有效地控制產(chǎn)品設(shè)計與制造中可能出現(xiàn)的變量及相關(guān)參數(shù)。其次，全面分析出電器產(chǎn)品故障模式的類型以及對產(chǎn)品產(chǎn)生的危害性，對組件模式故障問題以及其獨立性和相關(guān)性進(jìn)行分析，并發(fā)現(xiàn)其本質(zhì)特點。之后，結(jié)合不同的故障模式類型繪制相應(yīng)的函數(shù)圖，再結(jié)合致命故障模型分析出相應(yīng)的應(yīng)力分布情況。在實際工作中，工作人員一方面需要有效提高高壓電器設(shè)計工作的可靠性，另一方面還需要對機械可靠性的失效模式進(jìn)行研究與分析。最后需要工作人員將關(guān)注的重點放在系統(tǒng)的核心與關(guān)鍵部位，通過對相關(guān)核心單元的控制有效完善電器產(chǎn)品設(shè)計的科學(xué)性與可靠性。由此可見，為保證高壓電器可靠性設(shè)計工作的順利進(jìn)行，需要工作人員嚴(yán)格按照規(guī)定的步驟進(jìn)行操作，并對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制，從而提高高壓電器設(shè)計工作的效率和質(zhì)量。

3 機械可靠性在高壓電器設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 高壓電器螺栓聯(lián)結(jié)的典型設(shè)計

高壓電器的設(shè)計工作要求工作人員嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來完成，以往的高壓電器設(shè)計工作中雖然取得了較為突出的成績，但高壓電器作為一種精密儀器，對于其設(shè)計的可靠性要求相對較高，因此，需要工作人員將設(shè)計工作落實在對相關(guān)細(xì)節(jié)的調(diào)整與完善上，高壓電器內(nèi)部螺栓聯(lián)結(jié)的設(shè)計就是其中的一項重點工作。首先，工作人員需要依據(jù)機械可靠性相關(guān)理論知識明確螺栓聯(lián)結(jié)的各項標(biāo)準(zhǔn)要求，并以具有一定科學(xué)性的假定的數(shù)據(jù)來表示沿螺栓界面均勻分布的壓力、應(yīng)力集中系數(shù)的荷載分布以及其他因素幾何形狀的變化，并對螺栓的具體大小開展測試工作。之后，通過對測試結(jié)果的整理與分析獲得元件的壓力分布情況。其次，在實際工作中，選擇“假設(shè)”狀態(tài)要經(jīng)過進(jìn)一步的篩選與測試工作，并將結(jié)果與客觀條件有效結(jié)合，避免螺栓的設(shè)計與實際情況相脫離。同時，機械可靠性要求螺栓的聯(lián)結(jié)設(shè)計中要借助聯(lián)結(jié)方程的應(yīng)用程序確定螺栓的具體直徑，從而有效減小螺栓直徑的設(shè)計誤差，提高高壓電器設(shè)計的科學(xué)性與合理性，保證電器產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量。

3.2 高壓電器受壓筒體螺栓聯(lián)結(jié)的設(shè)計

以往對常規(guī)電器的設(shè)計與使用工作通常只注重簡單技術(shù)的應(yīng)用，并未對多種影響因素進(jìn)行考慮和分析，從而難以保證設(shè)計的可靠性，影響了電器產(chǎn)品的使用性能。而高壓電器對于其設(shè)計的精密性要求較高，要想保證其使用性能和使用壽命，需要對不同的電器產(chǎn)品類型的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究與分析。高壓電器受壓筒體螺栓聯(lián)結(jié)設(shè)計與電器的性質(zhì)和特點密切相關(guān)，如果在高壓電器受壓筒體螺栓聯(lián)結(jié)設(shè)計的細(xì)節(jié)上處理不當(dāng)，則容易導(dǎo)致產(chǎn)品在使用中內(nèi)部出現(xiàn)連鎖反應(yīng)，從而影響產(chǎn)品的正常使用。交流高壓自動分段器的滅弧室里有六氟化硫氣體，因此，在對高壓電器的設(shè)計工作中，需要依據(jù)計算獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)對分段器進(jìn)行設(shè)計，并采用科學(xué)可靠的連接方法，依據(jù)SF6氣體確保螺栓材料選擇的科學(xué)合理性。在該項設(shè)計工作中可以選擇用概率設(shè)計法進(jìn)行，利用數(shù)學(xué)學(xué)科本身的可靠性，并對相關(guān)概率進(jìn)行估算提高設(shè)計工作的可靠性。在高壓電器的設(shè)計中應(yīng)用機械可靠性相關(guān)理論知識內(nèi)容有助于提高設(shè)計工作的整體水平，有效彌補了以往高壓電器設(shè)計中存在的弊端和不足，滿足不同類型高壓電器產(chǎn)品設(shè)計的基本需求。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，高壓電器產(chǎn)品的類型也更趨于豐富，滿足了社會各領(lǐng)域?qū)Ω邏弘娖鞯膽?yīng)用需求，推動了我國電器設(shè)計與制造行業(yè)的繁榮發(fā)展。因此，在未來發(fā)展中，我們還需要將高壓電器設(shè)計與機械可靠性緊密結(jié)合，從而設(shè)計與生產(chǎn)出更多優(yōu)質(zhì)的高壓電器產(chǎn)品，滿足消費者的多元化需求。

4 結(jié)束語

高壓電器的可靠性設(shè)計方法相對于傳統(tǒng)的設(shè)計方法而言具有更強的難度和復(fù)雜性，但同時也體現(xiàn)出了設(shè)計方法的科學(xué)性、全面性與可靠性。機械可靠性在高壓電器設(shè)計中的應(yīng)用有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量，增強產(chǎn)品的市場競爭力，從而提升企業(yè)的經(jīng)濟與社會效益。因此，在未來的發(fā)展階段，我國需要更加深入地對機械可靠性在高壓電器設(shè)計中的應(yīng)用方式進(jìn)行研究與分析，從而發(fā)揮其優(yōu)勢作用，促進(jìn)我國電器領(lǐng)域的繁榮發(fā)展。