«Элек.ру» — специализированная интернет-площадка, посвященная исключительно вопросам, касающимся электротехнического рынка в целом и отдельных его отраслей в частности.

Технологический прогон цифровых устройств релейной защиты

Опубликовано: 27 июля 2010 г. в 16:26, 654 просмотраКомментировать

Технологический прогон цифровых устройств релейной защиты

С начала производства цифровых устройств релейной защиты (ЦРЗА) в 1996 году на ООО «НТЦ «Механотроника», был внедрен этап технологического прогона (далее — ТП) — работа изделия перед проведением приёмо-сдаточных испытаний с целью обнаружения скрытых дефектов. Для усиления негативного влияния внешних воздействующих факторов работа изделия на этапе ТП происходит при повышенной температуре окружающей среды.

Для изделий бытового назначения этап ТП регламентирован в стандарте [1]. Обращение к опыту других предприятий показало, что на многие из них в производственный процесс изготовления изделия включен этап технологического прогона [2, 3, 4 и др.].

Для оценки показателей надежности изделий на этапе ТП воспользуемся рекомендациям, изложенным в руководящем документе [7]. При выборе плана испытаний на этапе ТП было учтено, что продолжительность испытаний T каждого изделия уже задана в технологической инструкции по выполнению этапа ТП, а объём выборки N - планом выпуска изделий. Поэтому выбор был остановлен на плане испытаний [NMT], рекомендованном в стандарте [8] для восстанавливаемых изделий:

Буквы в обозначении плана указывают степень и характер восстановления изделия по время испытаний:

    M — объекты, восстанавливаемые во время испытаний;
    N — объём выборки;
    T — время испытаний или наработка.

В качестве основной экспериментальной исходной информации для оценки показателей надежности исполь-зуются данные о наработке и отказах изделий, полученные на этапе ТП.

В связи с тем, что перед началом испытаний неизвестен закон распределения отказов, показатель надеж-ности оценивается с помощью непараметрического метода и непосредственной оценкой показателей надежности. Такая оценка показателей надежности допустима потому, что все оцениваемые изделия находятся в одинаковых условиях при проведении этапа ТП, а номенклатура показателей надежности всех изделий, выпускаемых НТЦ «Механотроника», полностью совпадают.

По результатам наблюдений все проверенные на этапе ТП за этот период изделия были разделены на две большие группы. В первую группу включены блоки типов В и Е, которые отвечают двум требованиям:

    — в изделиях не было обнаружено ни одного дефекта в период ТП;
    — используются модули, не применяемые в изделиях других типов.

Определим суммарную наработку этих блоков на этапе ТП за прошедший период, учитывая, что через неко-торый промежуток времени после начала наблюдений произошло сокращение продолжительности ТП изделий типа Е до 72 часов, а типа В до 48 часов.

Информация по этим блокам сведена в табл. 1, где в числителе приведено количество блоков, проходивших этап ТП в данный промежуток времени. Цифра 0 в знаменателе подчёркивает отсутствие в изделиях дефектов, выявленных на этом этапе.

Таблица 1. Изделия, в которых не было выявлено дефектов во время ТП
Изделие ТВ Е = 96 часов ТВ = 48 часов,
ТЕ = 72 часа
Итого
шт ТΣ, час шт ТΣ, час шт ТΣ, час
В 300/0 28800 192/0 9216 492/0 38016
Е 36/0 3456 5/0 360 41/0 3816
сумма 336/0 32256 197/0 9576 533/0 41832

Наблюдения за работой изделий на этапе ТП позволяют утверждать, что суммарная наработка на отказ всех изделий типа В составила не менее 38016 часов, что превосходит указанное в технических условиях значение этой величины. За указанный период времени не было выявлено ни одного отказа в этих изделиях.

Из-за небольшой программы выпуска изделий типа Е их суммарная наработка не достигла значения, ука-занного в технических условиях. Но отказов изделий этого типа также не было выявлено.

Вторая группа составлена из изделий, в которые вошли устройства несколько типов.

Главное отличие изделий, объединенных в эту группу — во время проведения этапа ТП в изделиях был обна-ружен хотя бы один дефект. Информация по количеству изделий и их наработке на этапе ТП сведена в табл. 2.

Изделия типов А и Ж собирают из однотипных модулей, поэтому они рассматриваются в данной работе как одно изделие типа АЖ.

Изделия типа Б независимо от исполнения собирают из однотипных модулей, конструкция которых отлича-ется от модулей, используемых в изделиях АЖ.

Изделия типа Д отличаются тем, что в них не применяются модули, используемые в изделиях типов АЖ и Б.

Таблица 2. Изделия, в которых были выявлены дефекты на этапе ТП
Изделие ТАЖ = 96 часов ТАЖ= 96 часов,
ТБД= 72 часа
Итого
шт ТΣ, час шт ТΣ, час шт ТΣ, час
АЖ 1670/0 160320 1047/3 100512 2717/3 260832
Б 615/1 59040 227/1 16344 842/2 75384
Д 81/2 7776 80/1 5760 161/3 13536
сумма 2366/3 227136 1354/5 122616 3720/8 349752

Решение о сокращении продолжительности этапа ТП до 48 часов для изделий типа Б, В, Д и Е было принято после анализа всей информации, полученной от потребителей по результатам эксплуатации (см. также [5, 6] где изложена методика получения и обработки этой информации). В связи с тем, что одной из задач при контроле этапа ТП было сокращение затрат времени, оценим экономию, полученную в результате сокращения длительно-сти ТП.

Суммарная продолжительность пребывания всех 4253 изделий на стенде во время проведения этапа ТП при стандартной продолжительности прогона составила бы:

Т1 = (533+3720) • 96 = 408288 ч (1)

Фактически же для ТП этого числа изделий потребовалось (41382 + 349752) = 391134 часа. Таким образом, экономия времени составила:

Э1 = (408288 — 391134) = 17154 ч (2)

За данный промежуток времени в зависимости от продолжительности ТП можно испытать не менее:

    — 170 изделий (при продолжительности ТП 96 часов);
    — 238 изделий (то же, 72 часа);
    — 357 изделий (то же, 48 часов).

Согласно данным табл. 2, в изделиях типа АЖ на этапе ТП за весь период наблюдений выявлено 3 отказа,
в том числе:

    — отказ модуля пульта;
    — отказ выходного реле;
    — дефект одной из клавиш.

Реле и модуль пульта были заменены на исправные.

Причиной дефекта клавиши (внешнее проявление — устройство не реагировало на нажатие клавиши) послу-жило попадание влагозащитного покрытия на соединитель, через который проходит сигнал от клавиши на блок.

Согласно информации, приведенной в табл. 2, суммарная наработка изделий типа АЖ всех исполнений на этапе ТП, составила:

Т1 = N1«Тпр = 2717–96 = 260832 ч (3)

При таком значении суммарной наработки Т∑1интенсивность отказов изделий типа АЖ составит:

Λ1 = d1/T∑1 = 3/260832 = 0,012•10-3 ч-1 (4)

Средняя наработка на один отказ:

Т 1ср = 260832/3 = 86944 ч (5)

Полученное значение средней наработки на отказ Т 1-1 получилось несколько меньше, чем определенное по результатам эксплуатации (100000 ч).

Процентная доля отказов для изделий типа АЖ всех исполнений, прошедших ТП, равна:

δ1 = d1/N1 = 3/2717 = 0,11% (6)

Суммарная наработка изделий типа Б на этапе ТП, составила:

Т∑2 = Т∑21 + Т∑22= 59040 + 16344 = 75384 ч (7)

Значение Т∑2 определено так потому, что во время наблюдений произошло сокращение продолжительности ТП для изделий типа Б.

Согласно данным табл. 2, в изделиях типа Б на этапе ТП за весь период наблюдений выявлено 2 отказа,
в том числе:

    — непропай вывода трансформатора;
    — неправильная установка конденсатора при ручном монтаже (несоблюдение полярности).

В связи с выявлением на этапе ТП изделий типа Б только двух отказов, то средняя наработка на отказ составила:

Т 2ср = 75384/2 = 37692 ч (8)

При суммарной наработке Т∑2интенсивность отказов изделий типа Б:

Λ2 = d2/T∑2 = 2/75384 = 0,027•10-3 ч-1 (9)

Процентная доля отказов для изделий типа Б всех исполнений, прошедших ТП, равна:

δ2 = d2/N2 = 2/842 = 0,24% (10)

Суммарная наработка изделий типа В на этапе ТП составила:

Т∑3 = Т∑31 + Т∑32= 28800 + 9216 = 38016 ч (11)

Отсутствие отказов на этапе ТП не позволяет сделать таких оценок, как это сделано для изделий типов
АЖ и Б. Единственный вывод, который можно сделать — суммарная наработка на отказ изделий типа В не менее 38000 ч.

Суммарная наработка изделий типа Д на этапе ТП:

Т∑4 = Т∑41 + Т∑42= 7776 + 5760 = 13536 ч (12)

Согласно данным табл. 2, в изделиях типа Д на этапе ТП за весь период наблюдений выявлено 3 отказа,
в том числе:

    — отказ конденсатора;
    — отказ дисплея (2 случая).

При таком значении суммарной наработки Т∑2интенсивность отказов изделий типа Д составит:

Λ4 = d4/T∑4 = 3/13536 = 0,22•10-3 ч-1 (13)

Средняя наработка на один отказ изделий типа Д составила:

Т 4ср = 13536/3 = 4512 ч (14)

Процентная доля отказов для изделий типа Д всех исполнений, прошедших ТП, равна:

δ4 = d4/N4 = 3/161 = 1,9% (15)

Суммарная наработка изделий типа Е на этапе ТП составила:

Т∑5 = Т∑51 + Т∑52= 3456 + 360 = ч (16)

Отсутствие отказов изделий типа Е на этапе ТП не позволяет сделать таких оценок, как это сделано выше для изделий типов АЖ, Б и Д.

Единственный вывод, который можно сделать — суммарная наработка на отказ изделий типа Е за период наблюдения составила не менее 3816 ч.

Такое значение наработки обусловлено небольшим количеством изделий данного типа, испытанных на этапе ТП.

Результаты проведенных расчетов сведены в табл. 3

Таблица 3. Некоторые характеристики надежности на этапе ТП
Характеристика Изделие
АЖ Б В Д Е
Т, ч 260832 75384 38016 13536 3816
Λ, ч-1 0,012—10-3 0,027—10-3 = 0,22—10-3 =
δ,% 0,11 0,24 = 1,90 =
Тср, ч 86944 37692 38016 4512 3816
d, шт 3 2 = 3 =

По данным, приведенным в табл. 3, построены диаграммы (рис. 1), наглядно иллюстрирующие некоторые характеристики надежности разных изделий. Следует отметить, что небольшая программа выпуска ряда изделий
и отсутствие отказов во время этапа ТП, в особенности изделий типов В и Е, не позволяет произвести оценку некоторых характеристик.


Рис. 1 Расчетные и экспериментальные характеристики для изделий

Во время наблюдений за изделиями, проходящими этап ТП, особое внимание было уделено определе-нию времени обнаружения дефекта. С этой целью осмотр изделий после установки на стенд ТП в первые сутки

проводился через 1 час после включения, а затем через каждые 2 часа после включения. Во вторые и после-дующие сутки наблюдения проводились каждые 2 часа. Во вторую смену и в выходные дни наблюдения за работой изделий не проводилось.

В результате наблюдения было установлено, что 8 дефектов (см. табл. 3) по времени их выявления от начала этапа ТП распределялись следующим образом:

    — 3 дефекта были выявлены через 1 час;
    — 2 дефекта были выявлены через 2 часа;
    — 2 дефекта были выявлены через 4 часа;
    — 1 дефект был выявлен через 30 часов.

Небольшое количество дефектов и различный их характер не позволяют отнести их к приработочным. Ведь три дефекта из восьми вызваны ошибками исполнителей — неправильной установкой элемента, несоблю-дением режима пайки, небрежностью при нанесении влагозащитного покрытия.

Поэтому определение продолжительности этапа ТП по методикам, рекомендованным стандартом [1], не проводилось. Новые значения продолжительности этапа для изделий разных типов были определены на основе информации, полученной от эксплуатирующих предприятий [5, 6].

Отсутствие претензий от эксплуатирующих организаций и дефектов на всех этапах производства изделий типа В позволило предложить радикальное сокращение продолжительности их испытаний на этапе ТП до 24 часов.

Из-за наличия единичных претензий от эксплуатирующих организаций и выявление одного дефекта после 30 часов испытаний на этапе ТП, было предложено сократить продолжительность этапа ТП изделий типов Б, Д, Е до 48 часов.

В связи со значительным расширением объема производства изделий типа АЖ и сменой контрагента, по-ставляющего основные модули данных изделий, продолжительность этапа ТП для оставлена прежней — 96 час.

Для обеспечения непрерывного контроля за состоянием изделий, проходящих этап ТП, была разработана и — внедрена программу наблюдения за изделиями, рассчитанную на применение многопортовых интеллектуальных плат RS-232/422, обеспечивающих установку до 128 последовательных портов в один компьютер и не требующих организации сети (рис. 2). Переход на программный контроль блоков, находящихся на стенде ТП, позволяет не только задавать необходимую частоту опроса блока, но и фиксировать результаты опроса, а также хранить их в виде электронного файла, освобождая исполнителя от необходимости вести записи параметров.


Рис.2 Дополнительное оборудование для стенда ТП

Для того, чтобы не загружать исполнителей вводом сетевого номера блока и не организовывать на стенде ТП сеть АСУ через порты RS-485 или ВОЛС (в зависимости от исполнения блока), на стенде использованы многопортовые интеллектуальные платы RS-232/422 производства Moxa Technologies (рис. 2).

Для исключения записи в память блока сетевого адреса, программа контроля для этапа ТП предусматривает другую процедуру. После установки на стенде ТП блока и подключения соединителя к порту RS-232 в соответст-вующем окне программы появляется надпись с просьбой ввести заводской номер блока (рис. 3, а).

После введения заводского номера окно изменяется и в нем в стро-ке, соответствующей месту установки блока появляется соответствующая запись (рис. 3, б). Кроме этого, в строке появляется запись о наличии изме-нения и времени наработки блока после его подключения.


а)


б)

Рис. 3 Окно для записи заводского номера блока

После регистрации заводского номера блока программа организует соответствующую страничку (рис. 4) на которой содержится информация о блоке — время, показываемое часами блока, накопительная информация, состояние блока, состояние выключателя, положение выключателя, вид управления, информация по состоянию дискретных входов и выходов и др. Здесь же записана информация о переводе блока в режим дистанционного управления.

Для иллюстрации работы программы принудительно перевеем изделие в режим дистанционного
Управления и выдвинем модуль аналоговых сигналов МАС.

После этого в основном окне программы появилась запись о сбое с указанием времени (рис. 4).


Рис. 4 Основное окно программы с информации о появившемся сбое

В блокноте при очередном опросе данного блока записывается соответствующая информация об измене-ниях, происшедших в блоке, занимающем позицию 3 на стенде ТП (рис. 5).

После установки модуля МАС на место в блокноте записывается соответствующая информация о новом состоянии блока — блок исправен.

Таким образом, если блок снимался со стенда для ремонта отказав-шего модуля, то в блокноте будет зафиксирована соответствующая ин-формация без участия исполнителя.

1Статистические данные о надежности ЦРЗА в период эксплуатации, проанализированы ранее в работах [5, 6], а в данной работе приведены результаты более чем полугодового систематического наблюдения за процессом прохождения ТП.

2В числителе приведено количество блоков, проходивших ТП в данный промежуток времени, а в знаменателе — количество выявленных на этап ТП дефектов.

Литература

1. ГОСТ 23502-79. Обеспечение надежности на этапе производства. Технологический прогон изделий бытового назначения. М. Издательство стандартов, 1979, 22 с.
2. Сайт НПО ООО «Автоматика-Д» — www.avtomatika-d.omskcity.com
3. Сайт ЗАО «4С» — www.zao4c.ru
4. Сайт фирмы TREI GMBH®- www.trei-gmbh.ru
5. Гондуров С.А., Захаров О.Г. Надёжность блоков частотной автоматики БМАЧР в цифрах и фактах// Материал размещен по адресу www.elec.ru
6. Гондуров С.А., Захаров О.Г. Определение наработки на отказ по результатам эксплуатации.//Вести в электроэнергетике, № 1, 2010, С. 22.
7. РД 50-690-89. Руководящий документ по стандартизации. Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным. М.: Издательство стандартов, 1991.
8. ГОСТ 27.410-87. Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность. М.: Издательство стандартов, 2000

Гондуров С.А.,
Захаров О.Г.

Рекомендуем почитать

22 июня 2010 г. в 09:43
Цифровой блок частотной разгрузки БМАЧР стал первым серийным изделием, полностью разработанным и производимым в России.
24 ноября 2009 г. в 16:22
Статья является продолжением цикла публикаций автора, посвященных надежности микропроцессорных устройств релейной защиты. Приведенные в статье статистические данные, полученные автором, совпадают с данными других авторов и подтверждают более высокую надежность электромеханических реле по сравнению с микропроцессорными. Отмечен недостаток применяемого в России критерия оценки надежности реле защиты и предложен обобщенный критерий для такой оценки.
26 декабря 2011 г. в 11:26
Обоснование своей концепции построения «микропроцессорных устройств релейной защиты» автор начинает с фотографий их корпусов, обращая внимание читателя только на то, что каждый тип устройства «…имеет собственный корпус, существенно отличающийся от корпуса другого…» устройства, «…иногда даже того же самого производителя».
17 декабря 2014 г. в 16:30
Основное направление деятельности компании GE Critical Power, которая является структурным подразделением концерна General Electric, связано с оборудованием для систем электропитания, критичным к пульсациям и наводкам. Фирма предлагает все необходимые комплектующие для построения систем электропитания любого типа архитектуры.
26 июня 2013 г. в 15:20
Силовые трансформаторы являются важным и капиталоемким оборудованием энергетических систем. Существует большое количество типов силовых трансформаторов в зависимости от назначения и условий работы.

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.