Elektroniikkalaitteiden luotettavuuden varmistaminen nosturisovelluksissa
Nurminen, Juuso (2015)
2015
Sähkötekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2015-05-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201504211190
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201504211190
Tiivistelmä
Tämä diplomityö käsittelee nostolaitteissa käytettävien sähkö- ja elektroniikkalaitteiden luotettavuuden varmistusta. Luotettavuuden varmistusprosessi pitää sisällään erilaisia luotettavuuden arviointimenetelmiä ja luotettavuustestauksen. Työn päätavoitteena on arvioida kahden kunnonvalvontalaitteen luotettavuutta ja tarvittaessa varmistaa laitteiden luotettavuutta testaamalla. Työn toisena tavoitteena on tutkia erilaisten ympäristöolosuhteiden vaikutusta nostolaitteiden sähkö- ja elektroniikkakomponenttien luotettavuuteen ja löytää menetelmiä ja standardeja luotettavuuden varmistamiseksi näissä olosuhteissa.
Työ voidaan jakaa kahteen osaan. Aluksi käsitellään nostureita ja luotettavuuden varmistamiseen käytettäviä menetelmiä. Menetelmistä käsitellään hieman tarkemmin luotettavuussuunnittelua, vika- ja vaikutusanalyysiä sekä vika-, vaikutus- ja diagnostiikka-analyysiä. Jälkimmäinen osa työstä keskittyy luotettavuustestien toteutukseen riskien arvioinnista vika-analyyseihin.
Luotettavuuden varmistaminen voidaan jakaa karkeasti luotettavuuden arviointimenetelmiin ja testaukseen. Vika- ja vaikutusanalyysi on yksi tunnetuimmista ja laajimmin käytetyistä luotettavuuden arviointimenetelmistä, jonka moderni laajennus on vika-, vaikutus- ja diagnostiikka-analyysi. Laajennus tuo analyysiin mukaan lisää turvallisuutta huomioivaa näkökulmaa. Näillä menetelmillä voidaan arvioida melko kattavasti eri laitteiden luotettavuutta. Analyysien perusteella laitteille voidaan tarvittaessa suorittaa luotettavuustestausta, joka voi olla tyypiltään funktionaalista testausta tai elinikätestausta.
Tässä työssä laitteiden luotettavuuden analysoinnin tuloksena tutkimuskohteena olleille kunnonvalvontalaitteille päätettiin suorittaa olosuhdetestausta tärinätestin ja lämpösyklitestin muodossa. Tärinä- ja lämpösyklitesti suoritetaan siksi, että ne muodostavat analyysien perusteella suurimmat riskit kentällä. Tärinätesti suoritettiin JEDEC:n standardin JESD22-B103B mukaisesti ja lämpösyklitesti standardin JESD22-A104D mukaisesti. Testauksen avulla löydettiinkin muutamia kriittisiä vikamuotoja, joiden pohjalta tuotteita tullaan parantamaan. This master’s thesis discusses ensuring of electronics’ reliability in crane applications. Ensuring of reliability includes many different methods to analyze the reliability of electronics and also reliability testing is one part of it. The main goal of the study is to analyze the reliability of two different condition monitoring devices and if needed to test those devices under different environmental effects based on the results of the analyses. The second goal is to study different environmental effects on the reliability of electronics and to find methods and standards to ensure the reliability in different conditions.
The study can be divided into two parts. At the beginning the study discusses about cranes and the reliability analyzing methods. Methods that are discussed more deeply are design for reliability, failure mode and effects analysis and failure mode, effects and diagnostic analysis. The other half discusses the execution of the reliability tests including the evaluation of reliability risks and the failure analyses.
Ensuring of reliability can be also divided into two parts which are reliability analyzing methods and reliability testing. Failure mode and effects analysis is one of the most known and widely recognized analyzing methods and failure mode, effects and diagnostic analysis is a modern extension of it. The extension takes safety perspective into account better than original analysis. With these methods the reliability of devices can be analyzed quite extensively. According to the analyses devices can be tested if needed. The type of the reliability tests can be functional testing or life time testing.
In this study the result of the reliability analyses of two condition monitoring devices was a decision to organize two environmental tests: a vibration test and a temperature cycling test. These two tests were selected because failures caused by vibration and temperature cycling have the highest risks in the field according to analyses. The vibration test was carried out according to JEDEC’s standard JESD22-B103B and the temperature cycling test was carried out according to standard JESD22-A104D. With the help of tests it was exposed a couple of critical failure modes that will be improved.
Työ voidaan jakaa kahteen osaan. Aluksi käsitellään nostureita ja luotettavuuden varmistamiseen käytettäviä menetelmiä. Menetelmistä käsitellään hieman tarkemmin luotettavuussuunnittelua, vika- ja vaikutusanalyysiä sekä vika-, vaikutus- ja diagnostiikka-analyysiä. Jälkimmäinen osa työstä keskittyy luotettavuustestien toteutukseen riskien arvioinnista vika-analyyseihin.
Luotettavuuden varmistaminen voidaan jakaa karkeasti luotettavuuden arviointimenetelmiin ja testaukseen. Vika- ja vaikutusanalyysi on yksi tunnetuimmista ja laajimmin käytetyistä luotettavuuden arviointimenetelmistä, jonka moderni laajennus on vika-, vaikutus- ja diagnostiikka-analyysi. Laajennus tuo analyysiin mukaan lisää turvallisuutta huomioivaa näkökulmaa. Näillä menetelmillä voidaan arvioida melko kattavasti eri laitteiden luotettavuutta. Analyysien perusteella laitteille voidaan tarvittaessa suorittaa luotettavuustestausta, joka voi olla tyypiltään funktionaalista testausta tai elinikätestausta.
Tässä työssä laitteiden luotettavuuden analysoinnin tuloksena tutkimuskohteena olleille kunnonvalvontalaitteille päätettiin suorittaa olosuhdetestausta tärinätestin ja lämpösyklitestin muodossa. Tärinä- ja lämpösyklitesti suoritetaan siksi, että ne muodostavat analyysien perusteella suurimmat riskit kentällä. Tärinätesti suoritettiin JEDEC:n standardin JESD22-B103B mukaisesti ja lämpösyklitesti standardin JESD22-A104D mukaisesti. Testauksen avulla löydettiinkin muutamia kriittisiä vikamuotoja, joiden pohjalta tuotteita tullaan parantamaan.
The study can be divided into two parts. At the beginning the study discusses about cranes and the reliability analyzing methods. Methods that are discussed more deeply are design for reliability, failure mode and effects analysis and failure mode, effects and diagnostic analysis. The other half discusses the execution of the reliability tests including the evaluation of reliability risks and the failure analyses.
Ensuring of reliability can be also divided into two parts which are reliability analyzing methods and reliability testing. Failure mode and effects analysis is one of the most known and widely recognized analyzing methods and failure mode, effects and diagnostic analysis is a modern extension of it. The extension takes safety perspective into account better than original analysis. With these methods the reliability of devices can be analyzed quite extensively. According to the analyses devices can be tested if needed. The type of the reliability tests can be functional testing or life time testing.
In this study the result of the reliability analyses of two condition monitoring devices was a decision to organize two environmental tests: a vibration test and a temperature cycling test. These two tests were selected because failures caused by vibration and temperature cycling have the highest risks in the field according to analyses. The vibration test was carried out according to JEDEC’s standard JESD22-B103B and the temperature cycling test was carried out according to standard JESD22-A104D. With the help of tests it was exposed a couple of critical failure modes that will be improved.