Гондуров С.А.,

Захаров О.Г.

ООО «НТЦ «Механотроника», С-Петербург

 

Технологический прогон цифровых устройств релейной защиты

 

        С начала производства цифровых устройств релейной защиты (ЦРЗА) в 1996 году на нашем предприятии был внедрен этап технологического прогона (далее – ТП) - работа изделия перед проведением приёмосдаточных испытаний с целью обнаружения скрытых дефектов. Для усиления негативного влияния внешних воздействую-щих 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[1] 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 надежности 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 некоторый 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

 

 

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, указанного 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[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

 

 

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 длительности 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:

 

Т_∑1 = N₁ «Тпр = 2717—96 = 260832 ч (3)

 

При таком значении суммарной наработки Т_∑1 интенсивность 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_∑2 интенсивность 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_∑2 интенсивность 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 = 3816 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

 

 

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.

 

 

        Во время наблюдений за изделиями, проходящими этап ТП, особое внимание было уделено определению 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, несоблюдением 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.

       

 

        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 соответствующем окне программы появляется надпись с просьбой ввести заводской номер блока (рис. 3, а).

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

 

 

 

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).

 

 

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 отказавшего модуля, то в блокноте будет зафиксирована соответствующая информация без участия исполнителя. Если теперь обратиться к соответствующей странице блока, которую ведет программа контроля изделий на стенде ТП, можно увидеть полный архив записей, зафиксировавший все произошедшие с блоком события (рис. 6)

 

 

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» - http://www.avtomatika-d.omskcity.com/Usluge/mo.htm

3. Сайт ЗАО «4С» - http://www.zao4c.ru/about/

4. Сайт фирмы TREI GMBH® - http://www.trei-gmbh.ru/k5b04.htm

5. Гондуров С.А., Захаров О.Г. Надёжность блоков частотной автоматики БМАЧР в цифрах и фактах// Материал размещен по адресу http://www.elec.ru/articles/nadyozhnost-blokov-chastotnoj-avtomatiki-bmachr/

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