Контрольные испытания на надежность по результатам эксплуатации

№ 3’2016
PDF версия
Среди множества испытаний, предусмотренных в технических условиях на изделия, используемые в схемах релейной защиты, особое место занимает проверка на надежность. Для проведения таких тестов предназначены расчетные методы, натурные испытания на надежность, а также экспериментально-расчетные методы.

Введение

Расчетные методы используют в период проектирования, что позволяет оценить надежность будущего изделия. Однако эти методы неприменимы для изделий, выпускаемых в промышленных объемах, ведь далеко не всегда возможна разработка адекватного макета, отражающего особенности конкретного производственного процесса, которые во многом задают фактическую надежность изделия.

Серийно изготавливаемые изделия подвергают натурным испытаниям, для проведения которых в разумные сроки приходится одновременно тестировать значительное количество изделий, что существенно увеличивает затраты на такие процедуры. При небольшом объеме выпуска затраты на осуществление натурных испытаний могут негативно повлиять на экономические показатели предприятия.

Учитывая изложенное, рассмотрим применение экспериментально-расчетного метода для проведения контрольных испытаний на надежность.

Данные методы основаны на использовании информации о количестве эксплуатируемых изделий, их наработке, количестве возвращенных потребителем изделий.

Практическое применение этого метода рассмотрим на примере комбинированных блоков питания двух типов — БПК‑3 и БПК‑4.

 

Конструкция блоков

Блоки БПК-3(4) (рис. 1) предназначены для обеспечения бесперебойного питания цифровых устройств РЗА и схем релейной защиты на переменном оперативном токе (см. раздел «Переменный оперативный ток» [2].) [1].

Блок БПК 4

Рис. 1. Блок БПК 4

Внутри блоков БПК‑3 и БПК‑4 установлены два входных трансформатора напряжения TV1 и TV2, а также трансформатор тока ТА1 (рис. 2). В блоке БПК 3 отсутствует плата заряда и сигнализации (рис. 3), обеспечивающая заряд внешнего конденсатора, подключаемого к зажимам +БК и –БК.

Упрощенная схема блока БПК 4

Рис. 2. Упрощенная схема блока БПК 4

Плата заряда и сигнализации

Рис. 3. Плата заряда и сигнализации:
1 — реле сигнализации о заряде конденсатора

Энергию, запасенную в этом конденсаторе, используют для управления выключателем. Подробное описание данных блоков приведено в [3].

 

Анализ информации о выпуске изделий и их возвратах

Серийное производство блоков БПК‑3(4), заменивших выпускавшиеся ранее блоки БПК‑1(2), началось в 1999 году (рис. 4).

Выпуск блоков БПК 3 и БПК 4 за 2006–2014 гг. (за единицу принят объем выпуска в 2006 году)

Рис. 4. Выпуск блоков БПК 3 и БПК 4 за 2006–2014 гг. (за единицу принят объем выпуска в 2006 году)

Как известно, ритмичность производства изделий существенным образом влияет на их качество и надежность. Поэтому необходимо отметить, что длительное время объем выпуска БПК‑3(4) был незначительным, например в 2005 году изготовлено всего 11 блоков БПК‑4 и 51 блок БПК‑3.

Тем не менее к концу 2014 года в эксплуатации находится количество изделий, соответствующих:

21,34 годового выпуска изделий БПК‑4 в 2006 году (за единицу приято количество изделий, изготовленных в 2006 году);

12,63 годового объема изделий БПК‑3 в 2006 году.

К концу 2014‑го в эксплуатации находятся блоки БПК‑3(4), произведенные еще в 1999 году и отработавшие более 15 лет.

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, причем 2 из них возвращено необоснованно (изделие считают возвращенным необоснованно, когда при проверке в условиях предприятия-изготовителя оно оказывается соответствующим всем требованиям, установленным в технической документации [7].).

С начала выпуска по май 2011 года на предприятие возвращено 63 блока БПК‑4, причем 26 из них возвращены необоснованно.

При возвращении i‑го блока БПК‑3(4) было определено количество блоков n, находящихся в эксплуатации, и их наработка t.

Графики, характеризирующие процесс изменения этих величин, построены в относительных единицах, за единицу принято количество блоков и их наработка на момент возвращения первого блока (рис. 5, 6).

Изменение суммарной наработки и количества эксплуатируемых блоков БПК 3 на момент поступления i го возвращенного блока

Рис. 5. Изменение суммарной наработки и количества эксплуатируемых блоков БПК 3 на момент поступления i го возвращенного блока

Изменение суммарной наработки и количества эксплуатируемых блоков БПК 4 на момент поступления i го возвращенного блока

Рис. 6. Изменение суммарной наработки и количества эксплуатируемых блоков БПК 4 на момент поступления i го возвращенного блока

В связи с тем что получить достоверную информацию о дате ввода всех без исключения блоков в эксплуатацию оказывается невозможно, то для всех возвращенных блоков было рассчитано время Тср, прошедшее от отгрузки до возврата для каждого из возвращенных блоков БПК‑3 (табл. 1).

Таблица 1. Время возврата блоков БПК‑3(4) с 1999 по 2011 год

Характеристика

БПК-3

БПК-4

Среднее время возврата Твозвр ср, мес.

3,3

4,6

Медиана Tвозвр мед, мес.

0

0

Дисперсия времени возврата, σ′возвр

29,15

34,05

Среднеквадратическое отклонение, σвозвр

5,16

5,75

Можно предположить, что наличие платы заряда и сигнализации (рис. 3) снижает надежность блока БПК‑4 по сравнению с блоком БПК‑3, так как помимо изделий, возвращенных с общими для обоих типов блоков неисправностями, на предприятие-изготовитель вернулись и блоки БПК‑4 с отказавшими платами заряда и сигнализации.

Для доказательства данного предположения проанализируем информацию, приведенную на рис. 5 и 6 для первых 12 возвращенных блоков каждого типа (рис. 7). Количество блоков, находящихся в эксплуатации в момент возврата i‑го блока, показано в о. е., причем за единицу принято количество блоков БПК‑4, находившихся в эксплуатации на момент возвращения первого блока этого типа.

Изменение относительного количества блоков, находящихся в эксплуатации, от числа возвращенных блоков каждого типа (количество изделий, находящихся в эксплуатации в момент возврата первого из блоков типа БПК 4 принято за единицу)

Рис. 7. Изменение относительного количества блоков, находящихся в эксплуатации, от числа возвращенных блоков каждого типа (количество изделий, находящихся в эксплуатации в момент возврата первого из блоков типа БПК 4 принято за единицу)

Из диаграммы видно, что на момент возврата первого блока типа БПК‑3 в эксплуатации находилось в 1,72 раза больше блоков этого типа, чем на момент возврата первого блока БПК‑4.

Последующие, со 2‑го по 12‑й блоки БПК‑4 были возвращены при незначительном увеличении относительного количества изделий данного типа, находящихся в эксплуатации (от 1,66 до 1,79), то есть блоки этого типа потребитель возвращал чаще.

В то же время возврат со 2‑го по 12‑й блоков БПК‑3 происходил при значительном росте относительного числа устройств, находящихся в эксплуатации (с 1,72 по 2,78), следовательно, блоки этого типа потребитель возвращал реже.

На момент проведения контрольных испытаний на надежность количество блоков БПК‑4, находящихся в эксплуатации, в 1,83 раза превысило количество эксплуатирующихся блоков БПК‑3, а суммарная наработка блоков БПК‑4 оказалась больше суммарной наработки блоков БПК‑3 в 1,23 раза.

Все это позволяет предположить, что количество блоков БПК‑4, возвращенных из-за дефекта платы заряда и сигнализации, может находиться в диапазоне от 15 (при сравнении количества блоков в эксплуатации) до 22 (при сравнении наработок блоков) штук.

Анализ информации о причине возврата, содержащейся в актах исследования, показал, что из-за отказа платы заряда и сигнализации было возвращено 16 блоков БПК‑4.

Предположение о влиянии платы заряда и сигнализации на надежность блока подтверждается и тем, что отношение числа блоков, по работе которых были высказаны обоснованные замечания (замечания, признанные производителем), к общему числу блоков, находящихся в эксплуатации, на 2011 год составило 1,2% для БПК‑3 и 2,1% для БПК‑4.

 

Оценка наработки и вероятность безотказного функционирования

Для дальнейшего анализа распределим признанные замечания к работе блоков по 10 группам, созданным для каждого типа блоков в соответствии с датой их выпуска (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.) (рис. 8).

Распределение замечаний к работе блоков питания БПК 3(4)

Рис. 8. Распределение замечаний к работе блоков питания БПК 3(4)

Из-за различий в объеме выпуска блоков каждого типа (рис. 4) количество изделий, входящих в группу, зависит от типа блока. Если принять количество блоков типа БПК‑3 в группе равным 1, то каждая группа блоков БПК‑4 содержит в 1,83 раза больше изделий соответствующего типа.

Диаграмма на рис. 9 показывает, что замечания по работе блоков типа БПК‑4 были высказаны уже начиная со второй группы, то есть сразу же после старта их серийного выпуска.

Наработка блоков БПК 3 в группах и суммарная

Рис. 9. Наработка блоков БПК 3 в группах и суммарная

К работе блоков типа БПК‑3 замечания были высказаны значительно позже — только к блокам, объединенным в шестую группу.

На этой же диаграмме 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%.

Оценим наработку блоков каждого типа в каждой из групп на момент проведения контрольных испытаний (рис. 9).

Определение наработки на отказ блоков БПК‑3 и БПК‑4 проводилось способом, описанным в [4, 5].

Продолжительность контрольных испытаний на надежность (время от даты ввода первого блока в эксплуатацию до декабря 2011 года) составила 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 — предельное количество 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 [6] объем выборки не регламентирован, 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 таблице 2.

Таблица 2. Минимально необходимое количество образцов для испытаний при Тн = Тβ = 125 000 ч

 

блоков БПК-3

блоков БПК-4

rпр = 5

rпр = 10

rпр = 5

rпр = 10

rпр = 15

rпр = 20

rпр = 25

rпр = 30

N = tmax/tи

~22

~39

~22

~39

~56

~72

~87

~103

На рис. 10 показано соотношение между расчетным (минимально необходимым) и фактическим количеством блоков, находящихся в эксплуатации при возврате 5-го, 10-го, 15-го и т. д. изделия.

Расчетное (нижняя линия) и фактическое (БПК 3 — верхняя, БПК 4 — средняя линии) количество образцов для испытаний при Т0 = 125 000 ч

Рис. 10. Расчетное (нижняя линия) и фактическое (БПК 3 — верхняя, БПК 4 — средняя линии) количество образцов для испытаний при Т0 = 125 000 ч

Таким образом, в любой момент проведения контрольных испытаний на надежность в эксплуатации находилось такое количество блоков, которое превышает минимально необходимое по требованиям стандарта [6].

Поскольку в статье невозможно представить все промежуточные расчеты, выполненные по рекомендациям стандарта, приведем только графики, иллюстрирующие изменение суммарной наработки блоков, находящихся в эксплуатации. Нижний график, построенный по табличным данным, указанным в стандарте [6], показывает изменение значения tmax в зависимости от количества замечаний по работе блоков при одинаковых рисках потребителя и поставщика β = α = 0,05 (рис. 11).

График изменения tmax (нижняя линия) и tΣ (средняя и верхняя линии) для разных значений rпр

Рис. 11. График изменения tmax (нижняя линия) и tΣ (средняя и верхняя линии) для разных значений rпр

Графики показывают, что значение tΣ всегда превышает значение tmax при любом количестве возвращенных изделий.

Доказанное таким образом значение наработки на отказ T0 = 125 000 ч позволяет рассчитать вероятность безотказной работы за 2000 ч по формуле:

P = e–(t01/T0) = e–0,016 = 0,98.                               (2)

 

Оценка показателей сохраняемости

Полученная во время контрольных испытаний на надежность информация позволяет оценить и гамма-процентный срок сохраняемости.

Метод оценки этой характеристики — непосредственное хранение — установлен в стандарте [7].

Для испытаний по указанному методу было отобрано девять блоков из партии изделий, хранившихся 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 нормам.

В связи с отсутствием неисправных блоков использовать формулу, приведенную в стандарте [7], нецелесообразно, поскольку опытное значение гамма-процента независимо от числа испытываемых блоков n при отсутствии неисправных изделий, то есть при d = 0, всегда будет равно 100%:

γ = (1– d/n)100 = (1– 0/9)100 = 100%.                  (3)

Поэтому воспользуемся таблицей 26 из [8], где для минимальной выборки из 8 изделий (испытывалось 9 изделий), в которой не было выявлено отказов (d = 0), определено, что значение гамма-процента при доверительной вероятности q = 0,8 соответствует γ = 80%.

 

Вывод

Экспериментальный метод оценки надежности по результатам эксплуатации позволил оценить такие показатели надежности, как наработка на отказ, вероятность безотказной работы и гамма-процентный срок сохраняемости.

xosotin chelseathông tin chuyển nhượngcâu lạc bộ bóng đá arsenalbóng đá atalantabundesligacầu thủ haalandUEFAevertonxosofutebol ao vivofutemaxmulticanaisonbetbóng đá world cupbóng đá inter milantin juventusbenzemala ligaclb leicester cityMUman citymessi lionelsalahnapolineymarpsgronaldoserie atottenhamvalenciaAS ROMALeverkusenac milanmbappenapolinewcastleaston villaliverpoolfa cupreal madridpremier leagueAjaxbao bong da247EPLbarcelonabournemouthaff cupasean footballbên lề sân cỏbáo bóng đá mớibóng đá cúp thế giớitin bóng đá ViệtUEFAbáo bóng đá việt namHuyền thoại bóng đágiải ngoại hạng anhSeagametap chi bong da the gioitin bong da lutrận đấu hôm nayviệt nam bóng đátin nong bong daBóng đá nữthể thao 7m24h bóng đábóng đá hôm naythe thao ngoai hang anhtin nhanh bóng đáphòng thay đồ bóng đábóng đá phủikèo nhà cái onbetbóng đá lu 2thông tin phòng thay đồthe thao vuaapp đánh lô đềdudoanxosoxổ số giải đặc biệthôm nay xổ sốkèo đẹp hôm nayketquaxosokq xskqxsmnsoi cầu ba miềnsoi cau thong kesxkt hôm naythế giới xổ sốxổ số 24hxo.soxoso3mienxo so ba mienxoso dac bietxosodientoanxổ số dự đoánvé số chiều xổxoso ket quaxosokienthietxoso kq hôm nayxoso ktxổ số megaxổ số mới nhất hôm nayxoso truc tiepxoso ViệtSX3MIENxs dự đoánxs mien bac hom nayxs miên namxsmientrungxsmn thu 7con số may mắn hôm nayKQXS 3 miền Bắc Trung Nam Nhanhdự đoán xổ số 3 miềndò vé sốdu doan xo so hom nayket qua xo xoket qua xo so.vntrúng thưởng xo sokq xoso trực tiếpket qua xskqxs 247số miền nams0x0 mienbacxosobamien hôm naysố đẹp hôm naysố đẹp trực tuyếnnuôi số đẹpxo so hom quaxoso ketquaxstruc tiep hom nayxổ số kiến thiết trực tiếpxổ số kq hôm nayso xo kq trực tuyenkết quả xổ số miền bắc trực tiếpxo so miền namxổ số miền nam trực tiếptrực tiếp xổ số hôm nayket wa xsKQ XOSOxoso onlinexo so truc tiep hom nayxsttso mien bac trong ngàyKQXS3Msố so mien bacdu doan xo so onlinedu doan cau loxổ số kenokqxs vnKQXOSOKQXS hôm naytrực tiếp kết quả xổ số ba miềncap lo dep nhat hom naysoi cầu chuẩn hôm nayso ket qua xo soXem kết quả xổ số nhanh nhấtSX3MIENXSMB chủ nhậtKQXSMNkết quả mở giải trực tuyếnGiờ vàng chốt số OnlineĐánh Đề Con Gìdò số miền namdò vé số hôm nayso mo so debach thủ lô đẹp nhất hôm naycầu đề hôm naykết quả xổ số kiến thiết toàn quốccau dep 88xsmb rong bach kimket qua xs 2023dự đoán xổ số hàng ngàyBạch thủ đề miền BắcSoi Cầu MB thần tàisoi cau vip 247soi cầu tốtsoi cầu miễn phísoi cau mb vipxsmb hom nayxs vietlottxsmn hôm naycầu lô đẹpthống kê lô kép xổ số miền Bắcquay thử xsmnxổ số thần tàiQuay thử XSMTxổ số chiều nayxo so mien nam hom nayweb đánh lô đề trực tuyến uy tínKQXS hôm nayxsmb ngày hôm nayXSMT chủ nhậtxổ số Power 6/55KQXS A trúng roycao thủ chốt sốbảng xổ số đặc biệtsoi cầu 247 vipsoi cầu wap 666Soi cầu miễn phí 888 VIPSoi Cau Chuan MBđộc thủ desố miền bắcthần tài cho sốKết quả xổ số thần tàiXem trực tiếp xổ sốXIN SỐ THẦN TÀI THỔ ĐỊACầu lô số đẹplô đẹp vip 24hsoi cầu miễn phí 888xổ số kiến thiết chiều nayXSMN thứ 7 hàng tuầnKết quả Xổ số Hồ Chí Minhnhà cái xổ số Việt NamXổ Số Đại PhátXổ số mới nhất Hôm Nayso xo mb hom nayxxmb88quay thu mbXo so Minh ChinhXS Minh Ngọc trực tiếp hôm nayXSMN 88XSTDxs than taixổ số UY TIN NHẤTxs vietlott 88SOI CẦU SIÊU CHUẨNSoiCauVietlô đẹp hôm nay vipket qua so xo hom naykqxsmb 30 ngàydự đoán xổ số 3 miềnSoi cầu 3 càng chuẩn xácbạch thủ lônuoi lo chuanbắt lô chuẩn theo ngàykq xo-solô 3 càngnuôi lô đề siêu vipcầu Lô Xiên XSMBđề về bao nhiêuSoi cầu x3xổ số kiến thiết ngày hôm nayquay thử xsmttruc tiep kết quả sxmntrực tiếp miền bắckết quả xổ số chấm vnbảng xs đặc biệt năm 2023soi cau xsmbxổ số hà nội hôm naysxmtxsmt hôm nayxs truc tiep mbketqua xo so onlinekqxs onlinexo số hôm nayXS3MTin xs hôm nayxsmn thu2XSMN hom nayxổ số miền bắc trực tiếp hôm naySO XOxsmbsxmn hôm nay188betlink188 xo sosoi cầu vip 88lô tô việtsoi lô việtXS247xs ba miềnchốt lô đẹp nhất hôm naychốt số xsmbCHƠI LÔ TÔsoi cau mn hom naychốt lô chuẩndu doan sxmtdự đoán xổ số onlinerồng bạch kim chốt 3 càng miễn phí hôm naythống kê lô gan miền bắcdàn đề lôCầu Kèo Đặc Biệtchốt cầu may mắnkết quả xổ số miền bắc hômSoi cầu vàng 777thẻ bài onlinedu doan mn 888soi cầu miền nam vipsoi cầu mt vipdàn de hôm nay7 cao thủ chốt sốsoi cau mien phi 7777 cao thủ chốt số nức tiếng3 càng miền bắcrồng bạch kim 777dàn de bất bạion newsddxsmn188betw88w88789bettf88sin88suvipsunwintf88five8812betsv88vn88Top 10 nhà cái uy tínsky88iwinlucky88nhacaisin88oxbetm88vn88w88789betiwinf8betrio66rio66lucky88oxbetvn88188bet789betMay-88five88one88sin88bk88xbetoxbetMU88188BETSV88RIO66ONBET88188betM88M88SV88Jun-68Jun-88one88iwinv9betw388OXBETw388w388onbetonbetonbetonbet88onbet88onbet88onbet88onbetonbetonbetonbetqh88mu88Nhà cái uy tínpog79vp777vp777vipbetvipbetuk88uk88typhu88typhu88tk88tk88sm66sm66me88me888live8live8livesm66me88win798livesm66me88win79pog79pog79vp777vp777uk88uk88tk88tk88luck8luck8kingbet86kingbet86k188k188hr99hr99123b8xbetvnvipbetsv66zbettaisunwin-vntyphu88vn138vwinvwinvi68ee881xbetrio66zbetvn138i9betvipfi88clubcf68onbet88ee88typhu88onbetonbetkhuyenmai12bet-moblie12betmoblietaimienphi247vi68clupcf68clupvipbeti9betqh88onb123onbefsoi cầunổ hũbắn cáđá gàđá gàgame bàicasinosoi cầuxóc đĩagame bàigiải mã giấc mơbầu cuaslot gamecasinonổ hủdàn đềBắn cácasinodàn đềnổ hũtài xỉuslot gamecasinobắn cáđá gàgame bàithể thaogame bàisoi cầukqsssoi cầucờ tướngbắn cágame bàixóc đĩaAG百家乐AG百家乐AG真人AG真人爱游戏华体会华体会im体育kok体育开云体育开云体育开云体育乐鱼体育乐鱼体育欧宝体育ob体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育开云体育开云体育棋牌棋牌沙巴体育买球平台新葡京娱乐开云体育mu88qh88
Литература
  1. Распределительные устройства 6 (10) кВ с микропроцессорными терминалами БМРЗ‑100. Схемы вторичных цепей релейной защиты на переменном оперативном токе. rza.org.ua/article/read/Raspredelitelnye-ustrojstva-610-kV-s-mikroprocessornymi-terminalami-BMRZ-100—Shemy-vtorichnyh-cepej-relejnoj-zacshity-na-peremennom-operativnom-toke-8.html/ссылка утрачена/
  2. Чернобровов Н. В., Семенов В. А. Релейная защита энергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1998.
  3. Захаров О. Г. Источники питания для схем с цифровыми устройствами релейной защиты. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2011.
  4. Блоки серии БПК 3 (4). rza.org.ua/article/read/Bloki-serii-BPK-3—4-_115.html/ссылка утрачена/
  5. Захаров О. Г. Надежность цифровых устройств релейной защиты. Показатели. Требования. Оценки. М.: Инфра-Инженерия, 2014.
  6. Гондуров С. А., Захаров О. Г. Способ оценки наработки на отказ по результатам эксплуатации для устройств релейной защиты и автоматики // Современные технологии автоматизации. 2010. № 3.
  7. ГОСТ 27.410-87. Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность.
  8. ГОСТ 21493-76. Изделия электронной техники. Требования по сохраняемости и методы испытаний.
  9. РД 50-690-89. Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *