Комбинированные блоки питания БПК-3(4). Контрольные испытания на надежность

26 декабря 2014 в 16:00

Комбинированные блоки питания БПК-3(4).  Контрольные испытания на надежность

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:

  • 21,34 годового выпуска изделий БПК-4 в 2006 году;
  • 12,63 годового выпуска изделий БПК-3 в 2006 году.

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.

 

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:

  • 1,2% - для БПК-3;
  • 2,1% - для БПК-4.

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:

  • БПК-4, объединенных в 4-ю группу;
  • БПК-3, объединенных в 7-ю группу.

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.

Выводы.

  1. Экспериментальный метод оценки надежности по результатам эксплуатации позволил оценить такие показатели надежности, как наработка на отказ, вероятность безотказной работы и гамма-процентный срок сохраняемости.
  2. Анализ информации о причинах браковки блоков БПК-3(4) позволил откорректировать методики испытаний старых и новых изделий, повысив тем самым достоверность получаемых результатов.

Литература

  1. Захаров О.Г. Источники питания для схем с цифровыми устройствами релейной защиты. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2011, 102 с. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик». Вып. 2 (146)]
  2. Блоки серии БПК 3 (4)//[Электронный ресурс «Всё о РЗА»], режим доступа http://rza.org.ua/article/read/Bloki-serii-BPK-3--4-_115.html
  3. Захаров О.Г. Надежность цифровых устройств релейной защиты. Показатели. Требования. Оценки. М.: Инфра-Инженерия, 2014, 128 с.
  4. Гондуров С.А., Захаров О.Г. Способ оценки наработки на отказ по результатам эксплуатации для устройств релейной защиты и автоматики// СТА (Современные технологии автоматизации), №3, 2010, С. 88
  5. ГОСТ 27.410-87. Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность.
  6. ГОСТ 21493-76. Изделия электронной техники. Требования по сохраняемости и методы испытаний.
  7. РД 50-690-89. Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным.
  8. Блок питания комбинированный - БПК-5//[Электронный ресурс], режим доступа:http://www.mtrele.ru/shop/bloki_pitaniya_i_nakopiteli_energii/resheniya_dlya_obektov_s_peremennym_operativnym_tokom/bpk5/

 

 

1153
Закладки
Последние публикации
Комментарии 0

Никто пока не комментировал эту страницу.

 
Написать комментарий
Можно не указывать
На этот адрес будет отправлен ответ. Адрес не будет показан на сайте
*Обязательное поле
Последние комментарии
Mir2017lvar
2017 года у североамериканских робототехнических компаний было заказано 9773 робота, стоимость которых оценивается примерно в 516 млн. Это означает рост на 32 в единицах за тот же период к 20162017 года у североамериканских робототехнических компаний было заказано 9773 робота, стоимость которых оценивается примерно в 516 млн. Это означает рост на 32 в единицах за тот же период к 2016 году, который сохранил предыдущий рекорд. в первом квартале текущего года североамериканские потребители получили 8824 робота на сумму 494 миллиона, <a href=http://www.mirprom.ru/annoucement/102270>оснастка для робототехники</a>. Индустрия автоматизации продолжает расти устойчивыми темпами, так как компании инвестируют в повышение производительности и повышение конкурентоспособности, одновременно предоставляя рабочие места. Мы рады слышать о создаваемых новых рабочих местах и о том, как такие компании, как Amazon, GM и другие, обучают и переучивают свой персонал, чтобы позволить им занять эти высококвалифицированные рабочие места . Численность роботов, заказанных поставщиками автомобильных компонентов, выросла на 53, а заказы производителей автомобилей на 32 . Другим хорошим признаком будущего робототехники был дальнейший рост в не автомобильных отраслях, таких как металлы 54, полупроводники электроника 22 и продукты питания и товары народного потребления 15 .

Что можете посоветовать?
KristinaFaf
Есть кто дома? :)
Анонимный пользователь
БРИХУНЫ
Анатолий
Добрый вечер! нужен ОГ "Ландыш" -1 шт.
Анонимный пользователь
))) трехполосный... адидас что ли?
В очередном сочинении известного специалиста то и дело можно встретить стандартную фразу, например, такую:

«... различают активные и пассивные методы защиты МУРЗ (иков- добавлено мною) от ПДВВ»
На самом деле впервые об активных и пассивных методах известно давно и совсем из иных публикаций.
Но важно не это. Важно, что к пассивным МЕТОДАМ известный специалист относит ФИЛЬТРЫ (предмет) и, конечно же, ШКАФЫ (тоже предмет).
Используем самоцитирование и посмотрим, как написано об активной и пассивной настраиваемости (свойстве объекта) в широко известном учебнике, выдержавшем три издания (1975, 1982, 1988, издательство «Судостроение» (см. http://seaspirit.ru/marine_books/nastrojka-apparatury-i-sistem-sudovoj-elektroavtomatiki.html)
«Совокупность всех качеств систем автоматики, характеризующих её приспособленность к процессу настроечных работ, принято называть настраиваемостью.
Настраиваемость системы автоматики обеспечивается на разных этапах её создания. Если настраиваемость обеспечивается в период проектирования, когда для придания этих свойств приходится изменять схемное и аппаратное решение, то её называют активной.
Настраиваемость, придаваемую системе автоматики в период технологической подготовки производства настроечных работ называют пассивной, так схемные и аппаратные решение системы автоматики остаются неизменными.»

Почувствуйте разницу!

Оригинальный текст размещен здесь (см. https://rza.org.ua/blog/a-228.html)