Серийное производство блоков БПК-3(4) [1], заменивших выпускавшиеся ранее блоки БПК-1(2), началось в 1999 году. Длительное время объем выпуска БПК-3(4) был незначительным, например в 2005 году было выпущено всего 11 блоков БПК-4 и 51 блок БПК-3.
Объем выпуска этих изделий (рис. 1) изменялся в соответствии с изменением количества подстанций на переменном оперативном токе, в которых данные блоки применяют для обеспечения бесперебойного питания цифровых устройств РЗА.
Если принять за единицу количество изделий, выпущенных в 2006 году, то к концу 2014 года в эксплуатации находится количество изделий, соответствующих:
В 2014 году производство блоков БПК-3(4) прекращено, но до сих пор в эксплуатации находятся блоки, выпущенные ещё в 1999 году.
В 2011 году были проведены контрольные испытания на надежность комбинированных блоков питания этой серии, в результате которых установлено, что с начала выпуска по май 2011 года возвращено на предприятие 14 блоков БПК-3, при чем 2 из них – необоснованно.
Изменение общего количества блоков БПК-3, находящихся в эксплуатации и их суммарной наработки показано на рис. 2.
Наработка изделий, достигнутая к моменту первого отказа, а также количество изделий, находившихся в эксплуатации в данный момент, приняты за единицу.
Рис. 2 Изменение суммарной наработки и количества эксплуатируемых блоков БПК-3 на момент поступления i-го возвращенного блока
Среднее время от отгрузки до возврата Тср для каждого из 12 возвращенных блоков БПК-3, составило 19,3 мес (Табл. 1).
Таблица 1 Время возврата блоков БПК-3 (4) с 1999 по 2011
| Характеристика | БПК-3 | БПК-4 |
| Среднее время возврата Твозвр.ср, мес | 3,3 | 4,6 |
| Медиана T возвр мед, мес | 0,0 | 0,0 |
| Дисперсия времени возврата, σ'возвр | 29,15 | 34,05 |
| Среднеквадратическое отклонение, σвозвр | 5,16 | 5,75 |
С начала выпуска по май 2011 года на предприятие возвращено 63 блока БПК-4, при чем 26 из них – необоснованно.
Изменение общего количества блоков БПК-4, находящихся в эксплуатации и их суммарной наработки показано на рис. 3. Наработка изделий, достигнутая к моменту первого отказа, а также количество изделий, находившихся в эксплуатации в данный момент, как и ранее, приняты за единицу.
а)
б)
Блоки БПК-4 отличаются от блоков БПК-3 наличием дополнительного узла – платы заряда и сигнализации (рис. 4) [2], осуществляющей заряд внешнего конденсатора. Энергию, запасённую в этом конденсаторе, используют для управления выключателем.
Если принять за единицу (рис. 5) количество блоков типа БПК-4, находящихся в эксплуатации к моменту возврата первого неисправного блока этого типа, то в момент возврата первого неисправного блока типа БПК-3 в эксплуатации находилось в 1,72 раза больше блоков этого типа, чем блоков БПК-4.
С начала выпуска по 2011 год было возвращено только 12 блоков типа БПК-3, поэтому информация с 13 по 37 возращенный блок типа БПК-4 на этом рисунке не приведена.
Одинаковые или близкие значения относительного количества блоков, приведенные над столбиками показывают, что в это время были возвращены блоки, заводские номера которых близки друг к другу.
Отношение числа блоков, по работе которых были высказаны обоснованные замечания (замечания, признанные производителем), к общему числу блоков, находящихся в эксплуатации на 2011 год составили:
Для дальнейшего анализа распределим признанные замечания по работе блоков к 10 группам, созданным для каждого типа блока.
В первую группу входят блоки с заводскими номерами от 1 до N, во вторую – от N+1 до М, в третью – от М+1 до Р и т.д. Таким образом, группы блоки организованы по хронологическому принципу.
Из-за разного количества выпущенных блоков каждого типа, в группу входят разное количество блоков. Если принять количество изделий, входящих в группу блоков типа БПК-3 равным 1, то в каждую группу блоков БПК-4 включено в 1,83 раза больше изделий соответствующего типа.
Из диаграммы, приведенной на рис. 6 видно, что максимальное количество замечаний поступило к работе блоков:
Необходимо отметить, что в это время количество блоков разных типов, находящихся в эксплуатации, отличалось менее, чем на 5%.
Можно предположить, что наличие этого платы заряда и сигнализации снижает надежность блока БПК-4 по сравнению с блоком БПК-3, так как помимо общих для обоих типов блоков неисправностям, в них возможны неисправности этой платы.
Оценим наработку блоков каждого типа в каждой из групп на момент проведения контрольных испытаний (рис. 7).
На момент проведения контрольных испытаний на надежность количество блоков БПК-4, находящихся в эксплуатации, превысило в 1,83 раза количество эксплуатирующихся блоков БПК-3, а суммарная наработка блоков БПК-4 больше суммарную наработку блоков БПК-3 в 1,23 раза.
Все это позволяет предположить, что количество возвращенных блоков БПК-4 из-за дефекта платы заряда и сигнализации может находиться в диапазоне от 15 (при сравнении количества блоков в эксплуатации) до 22 (при сравнении наработок) штук.
Анализ информации о причине возврата, содержащейся в актах исследования, показал, что только 16 блоков БПК-4 было возвращено из-за отказа платы заряда и сигнализации.
Сказанное позволяет обоснованно утверждать, что количество возвращенных блоков того или иного типа зависит прежде всего от количества блоков данного типа, находящихся в эксплуатации.
Определение наработки на отказ блоков БПК-3 и БПК-4 проводилось способом, описанным в [3, 4].
Продолжительность испытаний (время от даты ввода первого блока в эксплуатацию) до даты проведения контрольных испытаний в 2011 году составило 64 месяца для блоков БПК-3 и 63 месяца для блока БПК-4.
Контрольные испытания на надежность были проведены по одноступенчатому методу в предположении экспоненциального распределения средней наработки на отказ. При таком подходе испытания прекращают в том случае, когда будет достигнуто одно из значений – предельного количества неисправных изделий rпр или максимальное значение наработки tmax.
Так как эксплуатация изделий не прекращается, то при достижении одного из указанных значений делают вывод о соответствии или несоответствии декларированного значения средней наработки на отказ фактически полученному значению при обработке данных эксплуатации.
Действующими стандартами [5] объем выборки не регламентируется, но для контроля полученных результатов необходимо определять минимальное количество объектов испытаний N по формуле:
N= tmax / tи (1)
где tи – продолжительность испытаний.
Для блоков БПК-3 - tи = 64 мес, для блоков БПК-4 - tи = 63 мес
Результаты вычислений сведены в табл. 1.
Таблица 1 Минимально необходимое количество образцов для испытаний
при Тн = Тβ = 125000
| блоков БПК-3 | ||||||
| rпр = 5 | rпр = 10 | |||||
| N= tmax/tи | ~22 | ~39 | ||||
| блоков БПК-4 | ||||||
| rпр = 5 | rпр = 10 | rпр = 15 | rпр = 20 | rпр = 25 | rпр = 30 | |
| N= tmax / tи | ~22 | ~39 | ~56 | ~72 | ~87 | ~103 |
На рис. 8 показано соотношение между расчетным (минимально необходимым) и фактическим количеством блоков, находящихся в эксплуатации при возврате 5, 10, 15 и т.д. изделия.
Таким образом, в любой момент проведения контрольных испытаний на надежность в эксплуатации находится количество блоков, превышающее минимально необходимое, требуемое стандартом [5].
Так как в статье невозможно привести все промежуточные расчеты, выполненные по рекомендациям стандарта, приведем только графики, иллюстрирующие изменение суммарной наработки блоков, находящихся в эксплуатации. Нижний график построенный по табличным данным, приведенным в стандарте [5], показывает изменение значения tmax в зависимости от количества замечаний по работе блоков при одинаковых рисках потребителя и поставщика β = α = 0,05 (рис. 9)
Графики показывают, что значение tΣ всегда превышает значение tmax при любом количестве возвращенных изделий.
Полученное таким образом значение наработки на отказ T0 = 125000 часов позволяет рассчитать вероятность безотказной работы за 2000 часов по формуле
(2)
Полученная во время контрольных испытаний на надежность позволяет оценить и гамма-процентный срок сохраняемости.
Метод оценки этой характеристики – непосредственное хранение - установлен в стандарте [6].
Девять блоков для испытаний по этому методу были отобраны из партии изделий, хранившиеся на складе входного контроля одного из потребителей.
Хранение блоков на складе осуществлялось с соблюдением всех требований, установленных в документации. Фактически срок хранения составил 18 месяцев.
После окончания хранения блоки были осмотрены и подвергнуты приемосдаточным испытаниям, которые подтвердили правильное функционирование блоков и их соответствие всем установленным требованиям.
В связи с отсутствием неисправных блоков использовать формулу, приведенную в стандарте [6] нецелесообразно, так как опытное значение гамма-процента независимо от числа испытываемых блоков n при отсутствии неисправных изделий, т.е. при d = 0 всегда будет равно 100%:
γ= (1- d/n) 100 = (1-0/9) 100 = 100% (3)
Поэтому воспользуемся таблицей 26 из [7], где для минимальной выборки из 8 изделий (испытывалось 9 изделий), в которой не было выявлено отказов (d=0), соответствует значение гамма-процента γ = 80% при доверительной вероятности q = 0,8.
Перед прекращением производства блоков БПК-3 (4) в связи с переходом на выпуск нового блока [8] был произведен анализ информации о производстве, испытаниях и результатах эксплуатации за 2014 и 2013 годы.
Диаграммы изменения выпуска блоков БПК-3 (4) по месяцам в 2013 и 2014 годах приведены на рис. 10.
а)
б)
Одномоменто прекратить выпуск блоков БПК-3(4) невозможно, так как использование этих блоков предусмотрено в проектах подстанций на переменном оперативном токе, выполненных после 2012 года. Поэтому выпуск этих изделий будет продолжаться ещё некоторое время, а объем выпуска будет зависеть от количества заказов. Учитывая это, особе внимание было обращено на анализ причин возврата блоков в 2014 году, что позволило составить диаграмму, показанную на рис. 11.
Наибольшее количество блоков (8 из 20, т.е. 40%) возвращено из-за повреждений, вызванных подачей напряжения, превышающего 264 В.
Ещё пять блоков возвращены из-за длительного хранения, причем условия хранения не соблюдались, а срок гарантийных обязательств к моменту возвращения истек. Блоки были отгружены в период с января по июль 2008, а возвращены 28 апреля 2014 года. Таким образом, срок хранения превысил 6 лет.
Ещё один блок был возвращен из-за повреждений, возникших при попытке ремонта изделия силами эксплуатирующего предприятия.
Таким образом, 70% изделий были возвращены по причинам, не имеющим отношения к их надежности.
Доля всех возвращенных блоков составила 0, 92%. Если исключить те блоки, чей возврат не связан с их надежностью, доля возвращенных блоков составили всего 0,28% .
Анализ информации о результатах проведения приемосдаточных испытаний всех изделий проводится регулярно. В связи с планируемым переходом на выпуск новых изделий и постепенный отказ от производства блоков БПК-3(4) особый интерес представляет информация о выявленном браке во время приемосдаточных испытаний блоков БПК-3(4) в 2013 году.
За этот год было забраковано 2,9% от всех предъявленных на испытания блоков БПК-3(4). Информация о причинах отбраковки блоков представлена на рис. 12.
Сразу следует обратить внимание, 42,9% процента изделий было забраковано по причине, не имеющей отношения к качеству изготовленного изделия. Для испытаний новых блоков БПК-5 было разработано новое универсальное стендовое оборудование, позволившее снизить затраты ручного труда на проведение приемосдаточных испытаний. Так как на этом оборудовании проводили испытания и блоков БПК-3(4), то практически 50% изделий БПК-3(4) были забракованы из-за отличия в методиках испытаний блоков БПК-3(4) и БПК-5.
Поэтому после устранения несоответствия между ранее действующей ПМ и результатами проверки на новом стенде, браковка блоков БПК-3(4) прекратилась.
taras.apletin
По непонятным причинам часть иллюстраций в статье утрачена. Рекомендую обратиться к тексту, опубликованному в журнале "Компоненты и технологии" №3, 2016, С. 140 -
https://kit-e.ru/wp-content/uploads/176140.pdf