国家标准计划《智能仪器仪表可靠性 第2部分:电气系统可靠性强化试验方法》由 TC124(全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会)归口,TC124SC2(全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会控制仪表及装置、工业控制计算机系统分会)执行 ,主管部门为中国机械工业联合会。
主要起草单位 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 、等 。
| 25 机械制造 |
| 25.040 工业自动化系统 |
智能仪器仪表是科学研究和技术创新的基石,是经济社会发展和国防安全的重要保障。
近年来,我国高度重视仪器仪表的开发,国家出台了不少政策支持仪器仪表的开发,对标国际先进仪器和部件,研发出了一批具有国际先进性的仪器和核心部件样机乃至产品。
国内一批仪器企业产品越来越丰富、产值规模也逐步扩大,仪器领域的上市企业越来越多,市场上出现了大量可替代进口的同类仪器。
在不少常规检测分析领域,国产仪器已能满足基本需要,但可靠性水平差距较大,在前沿科学研究、高端测量分析等领域,我国还比较严重依赖进口先进仪器。
在当前关键技术和高端仪器装备面临“卡脖子”、科学经济社会发展可能面临“脱钩”的时事背景下,国家科技、产业、安全所急需的高端仪器面临着更为紧迫的自主研制、突破关键技术和核心部件国产化、高质量与可靠性需求的局面。
然而,至今我国面临“卡脖子”和可能“脱钩”给仪器研发带来的压力仍然十分巨大,仪器装备开发无论在国家科技支持层面,还是企业自身发展方面,无论是在国计民生、科学发展方面,还是在经济生产、公共安全需求层面,仍都具有突出的需要。
科技部在“九五”、“十五”、“十一五”连续3个五年规划出台了仪器仪表发展的五年规划,并且在三个五年计划中,都将仪器仪表自主研发工作列为国家科技支撑计划(原国家科技攻关计划)予以重点支持。
近15年来,在国家科技政策的引导下,持续推动着仪器仪表整机及核心部件研制工作的深化开展。
“十一五”科技部条财司组织国家科技支撑计划重点项目“若干重要科学仪器设备关键部件研制与开发”、“十二五”科技部条财司组织“国家重大科学仪器设备开发专项”、“十三五”科技部高技术司组织“重大科学仪器设备开发”重点专项、“十四五”科技部基础司组织“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”。
持续的科技政策引导和资助,为我国仪器科研团队的成长和仪器研制企业的发展发挥了重大作用,为我国研发出一批可与国际产品竞争、替代进口产品的仪器奠定了扎实的基础,为解决当前特殊形势下潜在的进口困难奠定了一定的基础。
但国内国产仪器仪表企业电气系统大多存在外包和委外加工情况,承包厂商装备能力和技术水平参差不齐,往往导致电气系统设计、制造和工艺问题较为突出。
仪器电气系统主要是指仪器整机中发挥分析、控制、数据处理、通讯等功能的电气电子部分。
电气系统是仪器的一个重要组成部分,是仪器实现功能、技术指标、保持稳定可靠的关键组成部分。
强化试验方法主要适用于仪器新品研发过程中快速、充分暴露电气系统的故障,为电气系统改进提供指导;也适用于老品改型研制中,针对现场使用故障较多的电气系统,采用可靠性强化试验,快速激发和充分暴露改进前老产品的故障、快速验证改进后新产品改进的有效性。
经调研表明,电气系统故障率高是普遍严重影响国产仪器仪表可靠性的一个重要因素。
围绕着国内仪器仪表厂商电气系统故障比例高的普遍问题,中国仪器仪表学会组织制定并发布了T/CIS 03002.1-2020 《仪器仪表设备电气系统可靠性强化试验方法》,技术工作组包括机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、广东科鉴检测工程技术有限公司、北京北分瑞利分析仪器(集团)有限责任公司、广州禾信仪器股份有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司、北京华夏科创仪器股份有限公司、北京宝德仪器有限公司、青岛盛瀚色谱技术有限公司、浙江普创仪器有限公司、广州致远电子股份有限公司、广州数控设备有限公司等单位,均取得了良好的暴露电气系统缺陷的效果,为仪器企业改进新研电气系统提供了宝贵的输入,改进后大幅提高了仪器电气系统的耐环境能力、技术成熟度与可靠性水平。
因此,可依据该文件制定《仪器仪表可靠性 第2部分:电气系统可靠性强化试验方法》国家标准。
本文件给出了智能仪器仪表电气系统的可靠性强化试验的方法,用于快速激发电气系统样机的潜在缺陷并加速暴露成故障,为电气系统样机设计、工艺、加工制造改进提供输入。
该文件的制定与实施,将为国产智能仪器仪表电气系统研制可靠性保障提供重要手段,将帮助研发单位快速、充分暴露电气系统故障,有利于提高仪器电气系统的耐环境能力、技术成熟度和可靠性水平,有利于缩短研制、验证、改进周期,提前改进时机和降低改进难度。
本文件规定了智能仪器仪表电气系统及其电子部件、电路板组件开展可靠性强化试验的通用要求和试验方法等内容。包括受试样机和试验设备要求;可靠性强化试验分类、选择和流程;并根据受试样机特点分为快速温变-振动应力可靠性强化试验、温湿度-振动应力可靠性强化试验和耐久强化试验。 本文件的主要技术内容有: a) 电气系统可靠性强化试验分组:A组(快速温变-振动应力可靠性强化试验)、B组(温湿度-振动应力可靠性强化试验)、C组(耐久强化试验)。根据产品组成特点和试验设备能力,送检方可选择部分试验项目开展可靠性强化试验。 1) A组包括A1~A5项强化试验: A1) 低温步进试验; A2) 高温步进试验; A3) 快速温变试验; A4) 振动步进试验; A5) 快速温变-振动综合应力试验。 2) B组包括B1~B4项强化试验: B1) 恒定湿热步进试验; B2) 恒定湿热极限试验; B3) 交变湿热试验; B4) 温湿度-振动综合应力试验。 3) C组包括C1~C3项耐久强化试验: C1) 交变湿热耐久强化试验; C2) 快速温变-振动综合应力耐久强化试验; C3) 温湿度-振动综合应力耐久强化试验。 b) 规范可靠性强化试验实施流程和步骤 试验过程应按试验要求施加试验应力,对试验设备施加应力进行监测,对受试样机进行功能性能测试,对出现故障进行定位并采取改进措施,完成回归验证,落实有效的改进措施到技术文件和实物样机中。 c) 明确具体的试验实施流程、故障处理、试验报告编写要点。 可靠性强化试验过程中的故障处理可按以下规定进行: 1) 故障分析与现场改进。故障故障定位准确后,送检方应分析故障原因和对受试样机的影响,应对受试样机采取初步的改进措施 后继续试验。如无改进措施则应采取相应的隔离和保护措施后继续试验。 2) 极限应力条件初步确认。当样机发生故障后,可结合应力施加条件和故障情况,确定其工作极限和破坏极限。 3) 故障的确认和定位。可靠性强化试验现场人员应尽可能保护故障现场,将故障情况详细记录。试验故障记录由试验各方签字确 认,并尽可能在试验现场进行故障定位。当无法在现场对故障实现准确定位时,如受试样机可恢复正常,可继续进行试验。 可靠性强化试验结束后,根据试验的各项原始记录,试验方编写可靠性强化试验报告。试验报告应包括: 1) 试验时间和地点; 2) 试验的组织情况; 3) 试验和测试情况; 4) 故障情况; 5) 试验结论; 6) 相关的现场试验照片。