Захаров О.Г.

Захаров О.Г.

 

Оценка показателей сохраняемости

цифровых устройств релейной защиты

 

Согласно действующей нормативной документации для изделий устанавливают показатели сохраняемости [1], а также определяют условия и режимы хранения (транспортирования) по [2], с учетом которых эти показатели заданы.

        В стандарте [1] предусмотрено два показателя сохраняемости:

        - средний срок сохраняемости – Тс.ср;

        - гамма-процентный срок сохраняемости - Тс.γ.

        Для выбора одного из двух показателей сохраняемости в стандарте [1] рекомендовано оценивать «возможные последствия дости-жения предельного состояния или отказа при хранении и (или) транспортировании».

Если отказ (достижение предельного состояния) изделия при хранении (транспортировании) изделия не приводит к катастрофическим последствиям,  то стандарт рекомендует использовать показатель Тс.ср.

В том случае, когда после отказа или достижения предельного состояния изделия возможны катастрофические последствия, используют показатель Тс.γ. В последнем случае предполагается, что техническое состояние изделий можно контролировать.

        Несмотря на то, что в документе [3] требования к показателям сохраняемости не установлены, некоторые изготовители микропроцес-сорных устройств релейной защиты приводят их. Например, в технических условиях [4] требования к хранению зафиксированы так:

«Срок хранения блока в упаковке и консервации изготовителя – 2 года со дня упаковывания».

        Условия хранения блоков заданы по ГОСТ 23216 – 79 [2] как в части воздействия механических (условия С), так и климатических факторов (нижнее значение температуры – минус 450С, верхнее значение температуры - плюс 600С).

        Фактически в документе [4] установлен назначенный срок хранения [5] изделий в заводской упаковке.

        Ряд организаций, проводящих аттестацию продукции или экспертизу документации на них, требуют включать в технические условия помимо назначенного срока хранения оба показателя сохраняемости и даже закрепляют это требование в отраслевом документе.

        Для экспериментальной оценки этих показателей был выбран метод непосредственного хранения, установленный стандартом [6]. Аналогичный метод рекомендован и в других стандартах, например в [7, 8] и ряде других документов.

        Данный метод предполагает закладку на длительное хранение испытываемых изделий на складе завода-изготовителя изделий.

В [9] для оценки показателей сохраняемости рекомендованы такие планы испытаний для:

- среднего срока сохраняемости

 

 

- гамма-процентного срока сохраняемости

 

 

Буквами в планах испытаний обозначены:

        - N - объем выборки;

        - U – изделия в случае отказа не восстанавливают и не заменяют;

        - T – продолжительность испытаний;

- r - число отказов или отказавших объектов.

Из описания планов испытаний [NUT] и [NUr] видно, что их принципиальное отличие от метода испытаний [NМS], использовавшегося для оценки наработки этих же изделий на отказ [10], заключается в том, что в последнем случае изделия испытывались последовательно, а отказавшие изделия ремонтировались.

        В связи с тем, что стандарт [6] рекомендует хранить изделия на складе изготовителя, были проверены складские остатки по состоянию на день начала испытаний, что позволило выявить 14 изделий, переданных на хранение сразу после прохождения приемо-сдаточных испытаний (табл. 1).

 

Таблица 1 Информация об изделиях, хранившихся на складе

изготовителя на день начала испытаний

 

Тип изделия

Количество

Срок хранения

А

5

16 месяцев

3

38 месяцев

Ж

1

44 месяца

5

32 месяца

 

Все снятые с хранения блоки, указанные в табл. 1, были проверены по программе приемо-сдаточных испытаний, результаты которых показали, что после хранения все контролируемые параметры и характеристики этих изделий соответствуют требованиям технических условий.

Как указано в стандарте [6], при непосредственном методе хранения продолжительность испытаний, т.е. фактически время хранения, должна быть не менее срока сохраняемости, который составляет 24 месяца [11][1].

Поэтому для подтверждения срока сохраняемости, указанного в технических условиях, все изделия были возвращены на хранение (линия Д на рис. 1). В соответствии с рекомендациями стандарта [6] последующие испы-тания этих изделий будут проводиться 1 раз в квартал до тех пор, пока срок хранения 5 изделий типа А не превысит 24 месяца - значения установленного в технических условиях (линия К на рис. 1).

 

Рис. 1. Определение продолжительности испытаний на сохраняемость

 

Такая процедура контроля технического состояния хранящихся изделий позволяет обеспечить выполнение главного условия выбранных планов испытаний [NUT] и [NUr] – одновременность испытаний всех N объектов, причем время испытаний отсчитывается от момента закладки на хранение 5 изделий типа А (линия Е на рис. 1), а не от момента закладки на хранения 1 блока типа Ж.

        Изделия типа А и Ж изготавливают по одному и тому технологическому процессу, состоят из одинаковых модулей и имеют одно и то же функциональное назначение. Для изготовления изделий этого типа применяют одни и те же материалы и комплектующие электрорадиоэле-менты.

Все это позволяет распространить результаты испытаний изделий типа А на изделия типа Ж и рассматривать всю совокупность испытываемых изделий как выборку из 14 блоков.

Исходными данными при плане испытаний [NUr] согласно [9] служат:

- выборочные значения срока сохраняемости t1, t2, tr;

- число отказов r;

- объем выборки N.

По результатам испытаний нам известны выборочные значения сроков сохраняемости каждого из изделий, т.е.- t1 = t2 = tn = 16 месяцев.

Известно также и число отказов – r = 0. Известен и объем выборки,

т.е. N = 14. Попробуем оценить достаточность этого количества изделий для оценки одного из показателей надежности.

Как известно, стандарты дают разные рекомендации относительно объема выборки, причем стандарт [6] допускает уменьшать количество изделий в выборке, если её объем превышает 1% годового выпуска изделий.

При оценке гамма-процентного срока сохраняемости и неизвестном законе распределения стандарт [6] рекомендует выбирать число отказов r по табличным данным, предполагая заданным число испытываемых объектов N (табл. 2).

 

Таблица 1 . Фрагмент табл. 26 из [10]

 

       

В связи с тем, что объем выборки N = 14, можно выбрать одно из трёх значений r - 0, 1 или 2. Для оценки показателей используем информацию, приведенную в табл. 1.

        Если в результате испытаний данной выборки изделий методом непосредственного хранения (через 9 месяцев после даты Д) не будет выявлено отказаввших изделий или будет выявлен один отказ, то с доверительной вероятностью q = 0,95 можно предположить, что гамма-процентый срок сохраняемости изделий составляет 24 месяца при γ = 0,80.

Если же во время хранения произойдет отказ двух блоков, значение гамма–процентного срока сохраняемости останется неизменным, но доверительная вероятность уменьшится до 0,80. Риск потребителя при любом исходе испытаний составит ß= 1- q = 0,05.

Опытное значения γ-процентов по формуле (1), приведенной в стандарте [7], при нулевом количестве отказов r при любом объеме выборки N результат будет одно и то же, т.е. γ = 100%.

 

(1)

 

Результаты вычислений γ-процента по формуле (1) при трёх значениях r и оценки, сделанные на основании табличных данных сведены в табл. 2.

 

Таблица 2. Сравнение опытных и табличных значений γ-процентов

 

Источник

γ-процент при r

0

1

2

Формула (1)

100,0

92,8

85,7

Таблица 1

80,0

80,0

80,0

 

Отметим, что увеличение количества хранящихся изделий до 15, повысит табличное значение гамма-процента до 90 (при доверительной вероятности q = 0,8), если за время хранения откажет не более одного изделия.

Расчетное значение этой же величины, найденное по формуле (1), при r = 1 и N =15 будет γ = 93,3%.

        Помимо испытаний изделий, хранящихся на складе предприятия-изготовителя, было принято решение для дополнительной оценки этого показателя провести аналогичные испытания изделий, хранящихся на складе у потребителя.

Проведенные ранее исследования [11] показали, что средний срок ввода изделий в эксплуатацию (в зависимости от типа и исполнения блока) составляет в среднем не более 10-ти месяцев со дня отгрузки, т.е. большинство изделий на складе у потребителя хранится не более этого срока, что не позволяет использовать эти изделия для испытаний на сохраняемость из-за небольшого срока хранения у потребителя.

Для уточнения информации был проанализирован весь массив «уведомления о вводе в эксплуатацию», поступивших в 2011 – 2012 годах. Срок ввода изделий определялся как разность между датой отгрузки и датой ввода в эксплуатацию.

При анализе отбирались блоки, поступившие на один и тот же объект и хранившиеся в одинаковых условиях.  В табл. 3 приведена информация о среднем сроке ввода в эксплуатацию наибольшей по количеству изделий выборки (81 изделие), поставленных на один и тот же объект сведены в табл. 2.

 

Табл. 3 Сроки ввода в эксплуатацию изделий

 

Тип

изделия

Срок ввода в эксплуатацию, месяцев

Среднее

значение

1

3

4

5

6

7

9

12

13

14

Б

5

6

17

5

3

4

1

-

1

1

4,4 мес

Д

-

-

12

13

10

-

-

1

2

-

5,6 мес

 

Отметим, что 74% поставленных изделий (выделенные цветом ячейки в табл. 3) были введены в эксплуатацию в срок от 4-х до 6-ти месяцев (рис. 2) после отгрузки их потребителю.

       

Рис. 2 Ввод  изделия в эксплуатацию

 

Данное исследование подтвердило:

- наличие тенденции сокращения срока ввода в эксплуатацию изделий;

- невозможность использования выборки из 81 изделия для испытаний на сохраняемость из-за небольшого срока их хранения у потребителя.

В результате анализа всего массива «уведомлений о вводе в эксплуатацию», полученных изготовителем в 2011 -2012 годах, были выявлены 15 блоков типа А, поставленных потребителю в 2006, 2007 и 2008 годах тремя партиями на один и тот же объект и хранившиеся до момента их ввода в эксплуатацию не менее 24 месяцев:

        – 12 блоков (Поставка 2006 года, от отгрузки 17.11.2006 до ввода в эксплуатацию прошло 66 месяцев.);

        – 1 блок (Поставка 2007 года, от отгрузки 04.10.2007 до ввода в эксплуатацию прошло 56 месяцев.);

        – 2 блока (Поставка 2008 года, от отгрузки 25.03.2008 до ввода в эксплуатацию прошло 50 месяцев.).

Эти блоки у потребителя хранились на складе потребителя в течение срока, превышающего 24 месяца в условиях, заданных в документации на них.

Всё сказанное позволяет использовать эти 15 изделий для проведения испытаний на сохраняемость.

При определении срока хранения в качестве определяющего был выбран наименьший срок хранения – 50 месяцев и из него исключена продолжительность логистической задержки [5], составляющей 2 месяца (стандарт [6] допускает длительность такой задержки до 3 месяцев).

Таким образом, срок хранения 15 блоков составил 48 месяцев, т.е. удвоенному сроку, зафиксированному в технических условиях [11].

Приемо-сдаточные испытания 15-ти блоков типа А после снятия их с хранения (см. линию К на рис. 2) проводились в условиях эксплуатирующего предприятия с участием специалистов изготовителя.

 

Рис. 3 Определение срока хранения блоков у потребителя

 

В результате испытаний установлено, что все контролируемые параметры и характеристики соответствуют требованиям технических условий на изделия типа А, а количество отказавших изделий равно нулю, т.е. r = 0. На основании этого можно утверждать, что сделанные ранее выводы по результатам испытаний на сохраняемость при хранении на складе изготовителя остаются в силе.

        Значение γ-процента на основании табличных данных для этих 15 блоков равно 0,90 при доверительной вероятности q = 0,8, как при

r = 0, так и при r = 1.

Для оценки показателей сохраняемости изделий была выбрана ещё одна группа изделий, из числа возвращенных изготовителю.

Несмотря на то, что к этим изделиям потребителем были предъявлены замечания, все они касались только их внешнего вида и не влияли на их электрические характеристики. В соответствии с рекомендациями, изложенными в п. 2.2.3 стандарта ГОСТ 21493-76, все они были допущены к испытаниям на сохраняемость.

        Для испытаний были отобраны девять изделий типа К, которые до возвращения изготовителю хранились на складе потребителя в течение 17 месяцев.

Используя данные из табл. 1, принимаем для девяти изделий типа К значение γ-процента равным 0,8 при доверительной вероятности

q = 0,8 и r = 0.

Обратимся теперь к оценке срока сохраняемости 14 изделий типов А и Ж. После хранения этих 14 изделий в течение 16 месяцев (см. линии Е и Д на рис. 1) ни одного отказа не наступило и все изделия сохранили работоспособность.

        В соответствии с рекомендациями, изложенными в [10] для плана испытаний [NUT] необходима такая исходная информация:

        - выборочные значения срока сохраняемости t1, t2, td;

        - продолжительности испытаний Т;

        - объем выборки N.

        Выборочные значения срока сохраняемости для всех испытываемых изделий одинаковы, т.е t1 = t2 = tn = 16 месяцев.

        Продолжительность испытаний Т = 16 месяцев, а объем выборки N1 = 14. Воспользуемся табл. 28 из стандарта [9] при известном значении N (табл. 4).

 

Таблица 4 . Фрагмент табл. 28 из [10]

 

 

        Стандарт [9] рекомендует вычислять точечные оценки показателей надежности только при r>5. В связи с тем, что в нашем случае отказы изделий при хранении не зафиксированы, то для оценки используем нижнюю доверительную границу вероятности P (T).

При объёме выборки N1 = 14 (изделия, хранящиеся на складе изготовителя), q = 0,9 и d = 0 для срока хранения Т = 16 месяцев можно принять значение P (T) = 0, 85.

Для этой выборки суммарный срок хранения TΣ1 = 16·14 = 224 месяца, что составляет более 150 000 часов

Для изделий, хранившихся у потребителя (N2 = 15) при q = 0,8 и d = 0 для срока хранения Т = 48 месяцев можно принять значение

P (T) = 0, 9. Суммарный срок хранения этой выборки составил TΣ2  = 15·48 = 720 месяцев или более 500000 часов.

       

Выводы:

1. По результатам хранения изделий на складах изготовителя и потребителей выполнена оценка двух показателей сохраняемости изделий, установленных стандартом [1].

2. Для получения более точных оценок необходимо продолжить испытания на сохраняемость выборки из 14 изделий в условиях склада

изготовителя.

 

Литература

1. ГОСТ 27.003-90 Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.

2. ГОСТ 2316-78. Изделия электротехнические. Хранение, транспортирование, временная противокоррозионная защита. Упаковка. Общие требования и методы испытаний.

3. РД 34.35.310-97. Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. М.: ОРГРЭС, 1997

4. ДИВГ.648228.001 ТУ. Блоки микропроцессорные релейной защиты БМРЗ. Технические условия.

5. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения

6. ГОСТ 21493-76 Изделия электронной техники. Требования по сохраняемости и методы испытаний.

7. ГОСТ 2583-92 Батареи из цилиндрических марганцево-цинковых элементов с солевым электролитом Технические условия.

8. РД 50-707-91. Руководящий документ по стандартизации. Методические указания. Изделия медицинской техники. Требования к надежности. Правила и методы контроля показателей надежности

9. РД 50-690-89 Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным. Методические указания.

10. Гондуров С.А., Захаров О.Г. Определение наработки на отказ по результатам эксплуатации. // Материал размещен здесь:  http://rza.org.ua/article/read/Opredelenie-narabotki-na-otkaz-po-rezul-tatam-ekspluatatsii--Gondurov-S-A---Zaharov-O-G-_77.html  

11. СТО ДИВГ-050-2012. Блоки микропроцессорные релейной защиты БМРЗ. Технические условия.

12. ГОСТ Р 51372-99 Методы ускоренных испытаний на долговечность и сохраняемость при воздействии агрессивных и других специальных сред для технических изделий, материалов и систем материалов. Общие положения

 



[1] См. также материал, размещенный ЗДЕСЬ .


Правка:::2020:::Май::: Работы 2012 года

Журнал СТА::: Оценка показателей сохраняемости цифровых устройств релейной защиты

Сайт:::Всё о РЗА::: Оценка показателей сохраняемости цифровых устройств релейной защиты

Сайт:::Energoboard.ru::: Оценка показателей сохраняемости цифровых устройств релейной защиты


© ЗАХАРОВ О.Г. 2012, 2016::: 2017


Мои сайты:::Правка:::2017




Яндекс.Метрика счетчик посещений


© ЗАХАРОВ О.Г. правка 2020


Города и страны. Здесь читают мои сайты