Испытания коммутационного и цифрового транспортного оборудования после воздействия деградационных факторов

Испытания коммутационного и цифрового транспортного оборудования после воздействия деградационных факторов

Данный метод исследования позволяет предсказать изменения характеристик оборудования с течениемнескольких лет. При проектировании сетей связи и выборе оборудования операторам и системным интеграторам необходимо знать, каков риск того, что в процессе эксплуатации оборудование будет сохранять свои параметры, влияющие на качество предоставляемых услуг.

Лобзов А.В.,

к.т.н., доцент кафедры АИТСС ФГОБУ ВПО МТУСИ Исаева Л.Н.,

к.т.н., доцент кафедры АИТСС ФГОБУ ВПО МТУСИ Игнатов ИА,

ведущий инженер ФГОБУ ВПО МТУСИ

В настоящее время рынок коммутационного и цифрового транспортного оборудования предельно насыщен подобным оборудованием, коммерческие предложения максимально привлекательны, покупателям есть из чего выбирать. Решение о приобретении средств связи того или иного изготовителя принимается исходя из множества факторов, в том числе и способности оборудования сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования [1].

В настоящее время на рынке присутствует множество подобных моделей оборудования различных производителей. Перед операторами связи и системными интеграторами стоит проблема выбора оборудования, наиболее устойчивого к воздействию деградационных факторов. Одним из способов решения данной проблемы может быть проведение испытаний оборудования до их установки на реально действующие сети связи.

Для определения способности коммутационного и цифрового транспортного оборудования (далее - оборудование) сохранять при эксплуатации значение величин своих параметров требуется значительная продолжительность времени испытаний.

Вероятность того, что оборудование откажет при эксплуатации, не является постоянной во времени. На рисунке показано, что вероятность отказа в начальный период приработки имеет более высокое значение, также как и в период износа оборудования.

Данная проблема явилась причиной поиска методов сокращз-

Период приработки Срок службы Период износа Рис. Изменение вероятности отказа в течение эксплуатации

ния продолжительности времени испытаний (ускорения старения оборудования). В общем случае ускорение старения оборудования достигается за счет интенсификации деградационных процессов (ужесточения режимов эксплуатации), а именно воздействия следующих форсирующих факторов:

• повышенной и пониженной температуры;

• постепенной и резкой смены температур;

• повышенной влажности;

• соляного тумана;

• солнечной радиации;

• статической и динамической пыли;

• повышенного и пониженного атмосферного давления;

• плесневых грибов;

• синусоидальной и широкополосной случайной вибрации;

• механических ударов одиночного и многократного действия;

• угловых и линейных ускорений;

• акустических шумов.

При этом между ускоренной эксплуатацией и эксплуатацией в нормальных условиях должно быть найдено соответствие. Основное требование, предъявляемое к ускоренной эксплуатации - идентичность процессов старения и износа по отношению к эксплуатации в нормальных условиях. При этом чрезвычайно важным является вопрос выбора форсирующих факторов и допустимой границы воздействия данных факторов.

С целью выбора эффективного форсированного режима (комбинации форсирующих факторов) и определения достигаемого при этом коэффициента ускорения проводят предварительные исследования.

Процедура выбора форсированного режима состоит в установлении вида и уровня форсирующих факторов, а также рациональной последовательности (или одновременности) их воздействия (в построении циклограммы форсированного режима). При определении форсирующих факторов исходят из:

• имеющейся информации о механизмах и законах деградационных процессов, приводящих к ухудшению характеристик оборудования;

• зависимости характеристик оборудования от вида, уровней, скорости воздействия и спектра нагрузок;

• результатов испытаний, эксплуатации и анализа причин ухудшения характеристик аналогичного оборудования.

На основе обобщения указанной априорной информации устанавливают форсирующие факторы, оказывающие наибольшее влияние на характеристики оборудования.

Уровни форсирующих факторов не должны превышать предельных величин ни для одного из типов применяемых в оборудовании комплектующих элементов. Как правило, данные уровни следует устанавливать не выше верхних (нижних) границ значений внешних воздействующих факторов, определенных в документации изготовителя оборудования.

Циклограмма форсированного режима определяет состав форсирующих факторов, их очередность (при последовательном воздействии), принципы совмещения при одновременном. Из циклограммы исключают (или сокращают длительность) воздействия нормальных условий, а так же условия внешних воздействующих факторов, оказывающих наименьшее влияние на характеристики оборудования.

Коммутационное и цифровое транспортное оборудование в процессе эксплуатации, транспортирования и хранения может подвергаться внешним климатическим и механическим воздействиям. При этом различают внешние климатические воздействия, влияющие на оборудование, устанавливаемое в отапливаемых помещениях, и на оборудование, устанавливаемое в неотапливаемых помещениях (на улице).

Оборудование, устанавливаемое в отапливаемых помещениях, должно соответствовать установленным требованиям при следующих внешних климатических воздействиях:

• температуры 40°С и после пребывания при температуре 50°С;

• температуры 5°С и после пребывания при температуре минус 50°С;

• повышенной влажности до 80% при температуре 25°С;

• пониженного атмосферного давления до 60 кПа (450 мм рт ст.). Оборудование, устанавливаемое в неотапливаемых помещениях, должно соответствовать установленным требованиям при следующих внешних климатических воздействиях:

• температуры 40°С и после пребывания при температуре 50°С;

• температуры минус 40°С и после пребывания при температуре минус 50°С;

• повышенной влажности до 98% при температуре +25°С.;

• пониженного атмосферного давления до 60 кПа (450 мм рт ст.).

Оборудование должно сохранять свои параметры при рабочей температуре 5°С и 40°С (отапливаемые помещения), минус 40°С и 40°С (неотапливаемые помещения).

Оборудование в упакованном виде должно выдерживать транспортирование при температуре от минус 50°С до 50°С и относительной влажности воздуха до 100% при 25°С, а также при пониженном атмосферном давлении 12 кПа (90 мм рт.ст.) при температуре минус 50°С (авиатранспортирование).

Оборудование в упакованном виде должно выдерживать хранение в течение года в складских неотапливаемых помещениях при температуре от минус 50°С до 40°С, среднемесячном значении относительной влажности 80 % при температуре 20°С, допускается кратковременное повышение влажности до 98 % при температуре не более 25°С без конденсации влаги, но суммарно не более 1 месяца в год.

Оборудование в упакованном виде должно выдерживать механические воздействия в соответствии с таблицей.

Оборудование должно быть работоспособным и сохранять параметры после воздействия амплитуды виброускорения 2д в течение 30 мин на частоте 25 Гц.

Оборудование не должно содержать узлы и конструктивные элементы с резонансом в диапазоне частот от 5 до 25 Гц.

Проверка параметров оборудования при крайних значениях рабочей температуры производится в термокамере следующим образом:

• Оборудование размещается в камере и в НКУ (нормальные климатические условия) при номинальном значении напряжения питания измеряются электрические/ оптические параметры и ошибки в цифровых трактах.

• Температура в камере понижается до плюс (5±2)°С - при испытании оборудования, предназначаемого для отапливаемых помещений, и до минус (40±2)°С — при испытании оборудования, предназначаемого для неотапливаемых помещений. По истечении не менее четырех часов при крайних значениях напряжения питания измеряются электрические/оптические параметры и ошибки в цифровых трактах.

• Температура в камере повышается до (40±2)°С. По истечении не менее четырех часов при крайних значениях напряжения питания измеряются электрические/оптические параметры и ошибки в цифровых трактах.

• Температура в камере понижается до нормальной. По истечении четырех часов при номинальном значении напряжения питания измеряются электрические/оптические параметры и ошибки в цифровых трактах.

Проверка параметров оборудования при воздействии повышенной влажности производится в камере влажности следующим образом:

• После внешнего осмотра оборудование размещается в камере, включается питание и в НКУ измеряются электрические/ оптические параметры и ошибки в цифровых трактах.

• Температура в камере повышается до (30±2) °С, по истечении полутора часов в камере устанавливается относительная влажность 80% при испытании оборудования, предназначаемого для отапливаемых помещений, и 98% при испытании оборудования, предназначаемого для неотапливаемых помещений, в установившемся режиме оборудование выдерживается 96 часов, после чего измеряются электрические/оптические параметры и ошибки в цифровых трактах.

• Оборудование извлекается из камеры и после выдержки в НКУ в течение не менее шести часов производится внешний осмотр его и измерение электрических/ оптических параметров и ошибок в цифровых трактах.

Проверка параметров аппаратуры при пониженном рабочем атмосферном давлении производится следующим образом:

• Оборудование размещается в барокамере, включается питание и в НКУ проводятся измерения электрических/ оптических параметров и ошибок в цифровых трактах.

• Давление в камере понижается до 60 кПа (450 мм рт.ст.), по истечении одного часа включается питание и измеряются электрические/ оптические параметры и ошибки в цифровых трактах.

• Давление в камере повышается до нормальной величины; через четыре часа измеряются электрические/оптические параметры и ошибки в цифровых трактах.

Проверка параметров после воздействия предельных значений температуры и атмосферного давления производится следующим образом (оборудование в камере в упакованном виде):

• Оборудование размещается в термобарокамере, включается питание, в НКУ измеряются электрические/оптические параметры и ошибки в цифровых трактах, после чего питание выключается.

• Температура в камере понижается до минус (50±2)0С, и оборудование выдерживается при этих условиях не менее четырех часов.

• Давление в камере понижается до 12 кПа (90 мм рт.ст.), и оборудование выдерживается при этих условиях в течение одного часа.

Таблица

Количество улапов Пиковое ускорение (в ед. а ) Длительность воздейсгвия ударного ускорения (\тс) Количество ударов

При воздействии вертикальных нагру зок

2000 15 5...10 200

8800 10 5...10 200

При воздействии горизонтальных продольных нагрузок

200 12 2... 15 200 200

При воздействии горизонтальных поперечных нагрузок

200 12 2..Л5 200

• Давление, а затем и температура в камере плавно повышаются в течение не менее двух часов до нормальных значений.

• Оборудование извлекается из камеры, выдерживается в выключенном состоянии в течение не менее четырех часов, после чего включается питание и измеряются электрические/ оптические параметры и ошибки в цифровых трактах.

• Оборудование вновь помещается в камеру, температура повышается до (50±2) °С и при установившейся температуре оборудование выдерживается не менее шести часов.

• Температура в камере понижается до нормальной и после выдержки в течение не менее четырех часов измеряются электрические/оптические параметры и ошибки в цифровых трактах.

Проверка устойчивости оборудования к воздействию механической ударной нагрузки по производится после испытаний оборудования на транспортирование в упакованном виде при механической ударной нагрузке в соответствии с таблицей. Проверяются электрические/ оптические параметры и ошибки в цифровых трактах.

Проверка отсутствия резонанса узлов и конструктивных элементов проводится в диапазоне частот от 5 до 25 Гц.

Проверка устойчивости к виброускорениям проводится в течение 30 мин с частотой 25 Гц и ускорением 2д. После воздействия вибрации проверяются электрические/оптические параметры и ошибки в цифровых трактах.

Таким образом, данный метод исследования позволяет предсказать изменения характеристик оборудования с течением нескольких лет. При проектировании сетей связи и выборе оборудования операторам и системным интеграторам необходимо знать, каков риск того, что в процессе эксплуатации оборудование будет сохранять свои параметры, влияющие на качество предоставляемых услуг.

Данный метод исследований даст возможность остановить свой выбор именно на том оборудовании, которое наиболее полно соответствует задачам и планам развития сети оператора.

Литература

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