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真空斷路器可靠性基本要求

1　產(chǎn)品的可靠性是設(shè)備使用者關(guān)注的熱點(diǎn)　　

　　經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步推動(dòng)了用戶對(duì)所使用產(chǎn)品可靠性的強(qiáng)烈關(guān)注，這一點(diǎn)在配電設(shè)備需求市場(chǎng)上表現(xiàn)得也很突出。電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行關(guān)系到大至整個(gè)社會(huì)的正常運(yùn)作，小到家庭生活的微小細(xì)節(jié)，配電設(shè)備的可靠性也就自然成了設(shè)備使用者十分關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。
　　電力系統(tǒng)和系統(tǒng)建設(shè)的特點(diǎn)也使得系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員、系統(tǒng)的運(yùn)行人員和工程的施工人員在設(shè)備選型方面特別關(guān)注被選設(shè)備的可靠性。
　　真空斷路器和其他類(lèi)別的斷路器一樣，是一種重要的配電設(shè)備，其可靠性的要求比起一般概念上的產(chǎn)品可靠性要求更加苛刻。因?yàn)樵谙到y(tǒng)運(yùn)行中所發(fā)生的任何產(chǎn)品可靠性缺陷都會(huì)危及系統(tǒng)安全，產(chǎn)生故障，造成損失。特別值得關(guān)注的是，高壓產(chǎn)品缺陷造成的事故還有可能危及操作者的人身安全，這在任何時(shí)候都應(yīng)該避免。人們都希望所使用的設(shè)備，其可靠性缺陷的發(fā)生幾率zui低，沒(méi)有可靠性缺陷。
　　正因?yàn)檫@樣，人們開(kāi)始在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中就考慮所選真空斷路器的可靠性指標(biāo)，在設(shè)備采購(gòu)中注意供貨商產(chǎn)品可靠性的市場(chǎng)信譽(yù)和保證能力，在設(shè)備制造過(guò)程中開(kāi)始注意對(duì)制造過(guò)程的監(jiān)控，在設(shè)備交付使用過(guò)程中注意供貨商售后服務(wù)的能力和質(zhì)量。

2　對(duì)真空斷路器可靠性的基本要求

　　關(guān)于機(jī)械產(chǎn)品的可靠性曾經(jīng)有一個(gè)很通俗的定義：“產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力”。這一定義具有非常單一的學(xué)術(shù)色彩和法律色彩。但是，在實(shí)際使用場(chǎng)合，用戶對(duì)真空斷路器可靠性的理解和期望還包含有更豐富的內(nèi)容，例如：產(chǎn)品對(duì)“非正規(guī)操作”的預(yù)防和抵抗能力，產(chǎn)品對(duì)并不*等同于規(guī)定的試驗(yàn)室試驗(yàn)條件的實(shí)際使用環(huán)境條件的適應(yīng)和耐受能力等等。
　　因此，討論對(duì)真空斷路器可靠性的基本要求時(shí)，不應(yīng)該簡(jiǎn)單地只滿足于追求搞清楚可靠性的定義，再用學(xué)術(shù)上的定義來(lái)對(duì)照實(shí)際產(chǎn)品是否達(dá)到某一可靠性的規(guī)定或指標(biāo)。討論對(duì)產(chǎn)品可靠性的基本要求，應(yīng)該從產(chǎn)品的市場(chǎng)需求入手，研究用戶對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際需求和實(shí)際使用情況。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者和制造商應(yīng)該把自己產(chǎn)品的可靠性目標(biāo)確定在更廣泛的用戶對(duì)產(chǎn)品的使用需求上，應(yīng)該追求產(chǎn)品在實(shí)際使用中減少甚至消除所有不可靠因素的具體目標(biāo)和方法?！　』谏鲜稣J(rèn)識(shí)，可以從以下幾個(gè)方面對(duì)真空斷（1）運(yùn)行穩(wěn)定產(chǎn)品在使用的全過(guò)程中運(yùn)行應(yīng)是穩(wěn)定的。運(yùn)行穩(wěn)定就是在使用條件不發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化的情況下，產(chǎn)品的基本功能、性能參數(shù)和操作特性應(yīng)是穩(wěn)定的，即使有波動(dòng)，其波動(dòng)也應(yīng)不超出產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的范圍。
（2）必要的耐環(huán)境變化的能力
　　產(chǎn)品應(yīng)能具有必要的耐環(huán)境變化的能力。有關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品技術(shù)條件中的“正常使用條件”和“特殊使用條件”對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行的環(huán)境條件作了規(guī)定。但這一規(guī)定所考慮的因素是有限的。產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境條件往往非常復(fù)雜，比如：周?chē)諝鉁囟?、濕度變化的隨機(jī)性；空氣中酸、堿成份和程度的差異；空氣中塵埃的成份和在產(chǎn)品表面的堆積所造成的影響；海拔導(dǎo)致的氣象條件的變化等等。長(zhǎng)時(shí)間多變的環(huán)境條件很可能對(duì)產(chǎn)品的性能產(chǎn)生一定的影響?！　】煽啃愿叩漠a(chǎn)品應(yīng)該在大多數(shù)自然環(huán)境條件下正常地工作并經(jīng)受得住長(zhǎng)時(shí)間的環(huán)境變化。
（3）抗“非正規(guī)操作”的能力和大多數(shù)產(chǎn)品一樣，真空斷路器在使用過(guò)程中也會(huì)由于操作者的疏忽或失誤而遇到“非正規(guī)操作”的情況?？煽啃愿叩恼婵諗嗦菲鲬?yīng)該做到：對(duì)操作者可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤操作有充分的預(yù)防或阻止能力。即使在某些情況下進(jìn)行了錯(cuò)誤操作，也應(yīng)該做到：錯(cuò)誤操作可糾正并且可方便地恢復(fù)正常操作，錯(cuò)誤操作不致于引起重大的設(shè)備或人身事故。
（4）使用壽命
　　對(duì)真空斷路器來(lái)講，產(chǎn)品使用壽命的要求包含有兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是機(jī)械的和電氣的操作次數(shù)；二是可使用的年限。在壽命范圍內(nèi)的操作次數(shù)中，或在規(guī)定的產(chǎn)品使用年限內(nèi)，不論在哪一個(gè)時(shí)間坐標(biāo)上操作產(chǎn)品，也不論采用什么樣的操作頻率（但不應(yīng)高于產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的zui高操作頻率），真空斷路器的機(jī)械和電氣特性及參數(shù)應(yīng)是穩(wěn)定的，即使有所變化，其變化也應(yīng)該是平緩的。而且，任何時(shí)候都不應(yīng)該出現(xiàn)產(chǎn)品的機(jī)械和電氣特性及參數(shù)超出產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的現(xiàn)象。

3　衡量真空斷路器可靠性的方法和具體標(biāo)志　　

　　提出了真空斷路器可靠性的基本要求以后，還沒(méi)有給出問(wèn)題的zui終答案。怎樣判定真空斷路器是否達(dá)到了這些基本要求？達(dá)到的程度如何？這才是產(chǎn)品使用者和產(chǎn)品的制造者都關(guān)心的實(shí)質(zhì)問(wèn)題。

　　回答上述問(wèn)題的理想化方式是：采用與所需使用的真空斷路器*等效的產(chǎn)品樣品，在*等效于使用條件和環(huán)境的狀態(tài)下，進(jìn)行模擬機(jī)械和電氣動(dòng)作試驗(yàn)，分別取得產(chǎn)品機(jī)械動(dòng)作和電氣性能正確性和穩(wěn)定性在次數(shù)和時(shí)間兩個(gè)坐標(biāo)上的數(shù)據(jù)，以此判定產(chǎn)品滿足可靠性要求的能力和程度。實(shí)際上，由于樣品與實(shí)際使用的真空斷路器產(chǎn)品*等效，試驗(yàn)條件和環(huán)境與使用條件和環(huán)境的*等效是做不到的，所以理想化的驗(yàn)證方式實(shí)際上是不可能實(shí)現(xiàn)的。因此，需要尋求一種等效程度比較高的方式來(lái)驗(yàn)證并考核產(chǎn)品的可靠性。
　　以往，在中壓斷路器制造領(lǐng)域，往往采取通過(guò)機(jī)械操作次數(shù)的考核驗(yàn)證來(lái)判定該產(chǎn)品是否達(dá)到了某一可靠性指標(biāo)的規(guī)定。這些考核驗(yàn)證又往往只是在一個(gè)或極有限的幾個(gè)個(gè)案產(chǎn)品上進(jìn)行。實(shí)際上，單獨(dú)使用時(shí)這種方式的等效程度是很片面的。
　　產(chǎn)品的可靠性狀況的評(píng)價(jià)應(yīng)該是對(duì)產(chǎn)品群體實(shí)際性能的一個(gè)表述，所以對(duì)產(chǎn)品可靠性狀況的判定應(yīng)該把著眼點(diǎn)放在產(chǎn)品群體上。試驗(yàn)樣品和產(chǎn)品群體之間的差異是的，例如：產(chǎn)品群體制作過(guò)程中可能出現(xiàn)的局部改進(jìn)，產(chǎn)品的多樣化配置等都將導(dǎo)致產(chǎn)品個(gè)體和產(chǎn)品群體之間存在著差異。因此，對(duì)個(gè)案產(chǎn)品可靠性驗(yàn)證的判定結(jié)果并不能直接對(duì)應(yīng)整個(gè)產(chǎn)品群體的可靠性。當(dāng)然，這一認(rèn)識(shí)并不排斥對(duì)個(gè)案產(chǎn)品的可靠性驗(yàn)證，因?yàn)閭€(gè)案產(chǎn)品所表現(xiàn)出來(lái)的可靠性性能對(duì)產(chǎn)品的基本技術(shù)設(shè)計(jì)仍然是一種真實(shí)有效的反映。盡管認(rèn)為個(gè)案樣品的考核結(jié)果對(duì)產(chǎn)品群體并不具有*等效的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但是，只要個(gè)案樣品和產(chǎn)品群體之間的差異是清楚的，那么，個(gè)案產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)考核結(jié)果還是可以在一定程度上或一定范圍內(nèi)表達(dá)出產(chǎn)品群體可靠性狀況的程度。在分析了個(gè)案樣品和產(chǎn)品群體之間的差異之后，個(gè)案產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)考核的結(jié)論在一定程度上甚至可以用來(lái)推斷事后發(fā)生的同類(lèi)產(chǎn)品的可靠性趨勢(shì)。

　　不可忽視的另一個(gè)方面是可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)客觀條件和環(huán)境與實(shí)際產(chǎn)品使用條件和環(huán)境之間的差異。氣候變化的影響，不同操作者的操作手法，不同的外界條件等等因素是不可能在試驗(yàn)驗(yàn)證中*模擬出來(lái)的。例如：灰塵和揮發(fā)對(duì)潤(rùn)滑劑的影響，在有限的驗(yàn)證試驗(yàn)中就很難模擬。
　　那么，能不能通過(guò)有效的方法來(lái)彌補(bǔ)個(gè)案產(chǎn)品可靠性驗(yàn)證考核的不足呢？

　　對(duì)照上一節(jié)提出的對(duì)真空斷路器可靠性的四項(xiàng)基本要求，筆者認(rèn)為，除了進(jìn)行產(chǎn)品個(gè)案的可靠性驗(yàn)證以外，還可以從更廣泛的角度來(lái)對(duì)產(chǎn)品群體的基本屬性進(jìn)行分析和驗(yàn)證，從而對(duì)產(chǎn)品群體的可靠性前景作出分析和斷定。
　　應(yīng)該這樣認(rèn)識(shí)：產(chǎn)品的可靠性狀況在產(chǎn)品誕生以后很大程度上是固有的。因此，產(chǎn)品誕生過(guò)程的控制程度對(duì)產(chǎn)品的可靠性狀況影響甚大。只要有效地控制住了產(chǎn)品誕生過(guò)程中的各個(gè)影響要素，產(chǎn)品群體的可靠性就能夠得到基本的保證。
　　以下這些要素就是在產(chǎn)品誕生過(guò)程中保證可靠性要求的基本方面。
（1）高精度的零部件加工
　　零部件是產(chǎn)品的基礎(chǔ)。零部件的好壞直接關(guān)系到產(chǎn)品的zui終質(zhì)量和產(chǎn)品的可靠性。因此，產(chǎn)品的制造首先要嚴(yán)格控制零部件的加工。
　　適當(dāng)?shù)募庸つ芰κ强刂屏悴考庸べ|(zhì)量的保證。為了提高零部件的加工精度，應(yīng)提高加工設(shè)備的精度和自動(dòng)化程度。真空斷路器的制造涉及諸多工藝領(lǐng)域，金屬鈑材加工、金屬切削加工、絕緣加工、沖壓、焊接、鉚接等等。在上述工藝領(lǐng)域應(yīng)廣泛采用高精度的加工方式和加工設(shè)備。
　　現(xiàn)在正在被廣泛采用的數(shù)控加工設(shè)備，不僅可以大大減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高加工效率，更重要的是，用數(shù)控設(shè)備加工零部件還可以穩(wěn)定加工工藝，提高零部件加工的加工精度、加工一致性和外觀質(zhì)量。
（2）嚴(yán)格、準(zhǔn)確的裝配
　　產(chǎn)品裝配這一環(huán)節(jié)往往容易被忽視。實(shí)際上，要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、的裝配是一件非常細(xì)致的工作。裝配的胎具化、裝配工具的標(biāo)準(zhǔn)化、裝配工藝過(guò)程的程式化和裝配過(guò)程中的質(zhì)量控制，都是保證產(chǎn)品裝配正確性和一致性的必要措施。
（3）制造過(guò)程的工藝控制
　　對(duì)制造過(guò)程的每一個(gè)加工步驟都必須進(jìn)行控制。所有的加工工步都應(yīng)該做到：按照規(guī)定的圖紙、技術(shù)要求進(jìn)行加工；加工中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行經(jīng)過(guò)驗(yàn)證或鑒定的對(duì)加工設(shè)備、加工刀具、工藝參數(shù)的工藝規(guī)定；對(duì)不同的加工批量，還應(yīng)保持加工設(shè)備、加工刀具、工藝參數(shù)甚至加工人員的穩(wěn)定。
（4）追求零部件和產(chǎn)品成品的一致性
　　傳統(tǒng)的觀念是：零部件和產(chǎn)品成品應(yīng)該符合設(shè)計(jì)的公差要求。這一觀念應(yīng)該改變。僅僅符合公差要求的零部件和產(chǎn)品只能達(dá)到符合設(shè)計(jì)要求的水平。在公差范圍內(nèi)，零部件的尺寸或特性是有波動(dòng)的，產(chǎn)品成品性能和參數(shù)也是有波動(dòng)的。筆者認(rèn)為：“一致性”才是為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品足夠的可靠性而對(duì)產(chǎn)品零部件和產(chǎn)品成品更高層次上的一項(xiàng)要求。
（5）過(guò)程和zui終產(chǎn)品的檢驗(yàn)
　　規(guī)范和強(qiáng)化產(chǎn)品制造過(guò)程中的檢驗(yàn)和檢驗(yàn)記錄，是保證產(chǎn)品可靠性的一項(xiàng)重要工作。
　　制造過(guò)程中的檢驗(yàn)包括了過(guò)程實(shí)施進(jìn)程中對(duì)過(guò)程執(zhí)行正確性的實(shí)時(shí)檢驗(yàn)和過(guò)程結(jié)果的檢驗(yàn)。通常，過(guò)程結(jié)果的檢驗(yàn)比較直觀，也比較容易操作，因此大家都比較熟悉和重視。但是，實(shí)際上對(duì)過(guò)程實(shí)施進(jìn)程中執(zhí)行正確性的檢驗(yàn)往往更加重要。在很多情況下，僅僅通過(guò)制造結(jié)果的檢驗(yàn)還不能判定所制造的零部件是否*符合要求。例如：通過(guò)壓制或澆注工藝制做的絕緣件，僅通過(guò)對(duì)制成品的外觀檢驗(yàn)和采用簡(jiǎn)單的機(jī)械、電氣測(cè)試手段，就不能*判定制成件的內(nèi)在質(zhì)量。這時(shí)候，對(duì)壓制和澆注過(guò)程的實(shí)施進(jìn)程中執(zhí)行正確性的檢驗(yàn)就顯得格外重要?！　≌_執(zhí)行過(guò)程和zui終產(chǎn)品的檢驗(yàn)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)制造過(guò)程出現(xiàn)的偏離，及時(shí)進(jìn)行糾正，為全部制造過(guò)程的正確性提供保證。
（6）制造過(guò)程中的質(zhì)量管理
　　的質(zhì)量管理是真空斷路器產(chǎn)品可靠性得以不斷提高的重要保證。通過(guò)有效的質(zhì)量管理可以使制造過(guò)程中可能出現(xiàn)的不符合得到早期預(yù)防，可以使產(chǎn)品制造的全過(guò)程受到控制，可以使制造過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量波動(dòng)得到及時(shí)的糾正，還可以使各種質(zhì)量信息得到充分的反饋，這一切都將促使產(chǎn)品的可靠性不斷地得以提高。因此，制造過(guò)程的質(zhì)量管理也直接關(guān)系到產(chǎn)品的可靠性。
（7）生產(chǎn)規(guī)模
　　沒(méi)有足夠的生產(chǎn)規(guī)模，一方面制造者不會(huì)對(duì)上述各項(xiàng)工作給予足夠的投入，另一方面制造者也不可能對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行穩(wěn)定的控制。從這一含義上講，足夠的生產(chǎn)規(guī)模也是保證產(chǎn)品可靠性的重要要素。

　　由此看來(lái)，真空斷路器可靠性與諸多要素有關(guān)，衡量真空斷路器的可靠性也需要一組判定指標(biāo)，以得出一個(gè)比較全面的結(jié)論。
　　綜合上述這些要素，可以歸納出一組衡量真空斷路器可靠性的標(biāo)志性指標(biāo)。
（1）試驗(yàn)樣機(jī)的可靠性機(jī)械操作試驗(yàn)考核結(jié)果試驗(yàn)中*機(jī)械操作次數(shù)的多少就可以表示出產(chǎn)品可靠性的高低，當(dāng)前，較好的真空斷路器*機(jī)械操作次數(shù)的試驗(yàn)值可以達(dá)到兩萬(wàn)次以上。這一指標(biāo)表示，這些產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)已經(jīng)達(dá)到了很高的機(jī)械穩(wěn)定性，足以保證使用場(chǎng)所對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行中機(jī)械可靠性的要求。值得一提的是，試驗(yàn)用樣機(jī)應(yīng)盡量做到與產(chǎn)品群體等效，試驗(yàn)用樣機(jī)與產(chǎn)品群體之間的差異越小，對(duì)產(chǎn)品群體來(lái)講，樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果的等效性越高。
（2）產(chǎn)品制作過(guò)程的工藝保證程度
　　工藝保證程度包含著很多方面的內(nèi)容，主要有：工藝手段是否或足夠、工藝裝備是否具有足夠的能力、工藝管理對(duì)全過(guò)程的覆蓋是否周到和嚴(yán)格、工藝紀(jì)律的執(zhí)行是否一貫而嚴(yán)謹(jǐn)。筆者認(rèn)為，產(chǎn)品制作過(guò)程的工藝保證能力是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的zui基礎(chǔ)的保證?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)很多真空斷路器制造商正在提高產(chǎn)品制造過(guò)程工藝保證能力上下大力氣，一方面花大投入配置加工設(shè)備，另一方面注重加強(qiáng)工藝管理。相信在這些有志企業(yè)的共同努力之下，國(guó)產(chǎn)真空斷路器的可靠性一定很快能夠達(dá)到產(chǎn)品的實(shí)際水平。
　　但是，現(xiàn)在仍然有為數(shù)不少的真空斷路器制造企業(yè)在這方面還缺乏足夠的認(rèn)識(shí)。他們的制造過(guò)程還停留在粗糙施工的落后階段，沒(méi)有基本的保證真空斷路器可靠性所需要的工藝能力，甚至使用不合格零部件。顯然這樣制造出來(lái)的產(chǎn)品不會(huì)有可信任的高可靠性。
（3）產(chǎn)品制作過(guò)程的質(zhì)量保證能力
　　質(zhì)量保證能力是制造單位綜合素質(zhì)的一種體現(xiàn)，質(zhì)量保證是通過(guò)有效的質(zhì)量管理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按照GB／T19000系列標(biāo)準(zhǔn)建立適合的、覆蓋產(chǎn)品制作全過(guò)程的質(zhì)量保證體系，并且堅(jiān)持不懈地推動(dòng)體系長(zhǎng)期、穩(wěn)定、有效地運(yùn)行，是提高真空斷路器制造商質(zhì)量保證能力的一個(gè)有效辦法?，F(xiàn)在，取得質(zhì)量體系認(rèn)證證書(shū)的真空斷路器制造企業(yè)已經(jīng)不少，但是體系有效運(yùn)行的程度卻存在很大的差異，只有在體系有效運(yùn)行上真正取得進(jìn)展，質(zhì)量保證能力才能得
以實(shí)質(zhì)性的提高。
（4）產(chǎn)品制造的批量化程度
　　足夠大的生產(chǎn)批量，可以更有效地實(shí)施制造過(guò)程的工藝控制和質(zhì)量控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品可靠性的較有力的保證。事實(shí)上，沒(méi)有一定的生產(chǎn)批量，制造者就無(wú)力實(shí)施上述控制和管理，制造的產(chǎn)品就不會(huì)有穩(wěn)定的可靠性。
（5）產(chǎn)品投運(yùn)后的運(yùn)行記錄
　　如果說(shuō)前面所描述的產(chǎn)品可靠性判定指標(biāo)都是在產(chǎn)品誕生之前對(duì)產(chǎn)品可能達(dá)到的可靠性預(yù)測(cè)的話，這一項(xiàng)指標(biāo)則是產(chǎn)品群體可靠性的實(shí)際記錄。較小的運(yùn)行故障率就標(biāo)志著產(chǎn)品較好的穩(wěn)定性、較高的可靠性和制造商各項(xiàng)管理控制措施的有效性，這樣的制造商也就有了較好的信譽(yù)。
　　通過(guò)上面的討論可以看到，真空斷路器的可靠性涉及很多方面，指標(biāo)是綜合性的，有一定的模糊性。因此對(duì)產(chǎn)品可靠性的判斷也就不能采用生硬、簡(jiǎn)單的辦法而應(yīng)該采用科學(xué)的綜合分析法。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是產(chǎn)品可靠性是一個(gè)具有活動(dòng)特性的產(chǎn)品屬性，判斷它時(shí)應(yīng)該充分考慮到該指標(biāo)隨著時(shí)間不同的變化。