变频器机械可靠性测试规范V1.0.doc

测试部测试规范测试部测试规范 变频器机械可靠性变频器机械可靠性 测试规范测试规范 拟拟 制 制 黄国华黄国华 日日 期 期 2010 08 012010 08 01 审审 核 核 日日 期 期 批批 准 准 日日 期 期 规范编码 INVT0 018 0002 TB 01 版 本 V1 0密 级 机 密 测试规范测试规范 英威腾电气股份有限公司 测试部 生效日期 2010 08页 数 24 页 测试部测试规范测试部测试规范 第 2 页 共 24 页 更更 改改 信信 息息 登登 记记 表表 规范名称 变频器机械可靠性测试规范规范名称 变频器机械可靠性测试规范 规范编码 规范编码 版本更改原因更改说明更改人更改时间 V1 0 拟制新规范黄国华 2010 08 01 评审会签区 人员签名意见日期 测试部测试规范测试部测试规范 第 3 页 共 24 页 目目 录录 1 目的 4 2 范围 4 3 定义 4 4 引用标准 6 5 测试设备 7 6 试验环境 7 7 测试项目 7 7 1 测试项目清单 7 7 2 试验样品工作状态半正弦波冲击试验 8 7 3 试验样品非工作状态半正弦波冲击试验 11 7 4 试验样品梯形波冲击试验 13 7 5 试验样品工作状态正弦扫频试验 14 7 6 试验样品工作状态随机振动试验 16 7 7 试验样品非工作状态随机振动试验 17 7 8 试验中断处理 18 8 数据记录及报告格式 18 8 1 机械可靠性测试数据记录表 19 8 2 机械可靠性测试报告格式 20 测试部测试规范测试部测试规范 第 4 页 共 24 页 变频器机械可靠性测试规范变频器机械可靠性测试规范 1 1 目的目的 检验变频器产品机械可靠性是否满足标准和客户要求 本规范主要集中在验证变频器 产品在冲击和振动环境因素规定限值内的工作能力 评定产品对贮存 运输 搬运及使用 环境的适应性 2 2 范围范围 本规范规定的机械可靠性测试方法 适用于英威腾电气股份有限公司开发的所有变频 器产品 3 3 定义定义 可靠性 可靠性 reliabilityreliability 产品在规定条件下 规定时间内完成规定功能的能力 环境可靠性试验 环境可靠性试验 environmentalenvironmental reliabilityreliability testtest 采用自然暴露或人工 模拟的方法将产品暴露在特定环境中 为验证产品环境可靠性而开展的试验 完整的 环境试验操作顺序 通常包括预处理 必要时 初始检测 必要时 条件试验 恢 复 最后检测 初始检测 初始检测 initialinitial examinationexamination andand measurementmeasurement 预处理后 条件试验 之前对试验样品的电性能和外观所进行的检查和测量 条件试验 条件试验 conditioningconditioning 把试验样品暴露到试验环境中 以确定这种环境条 件对试验样品的影响 最后检测 最后检测 finalfinal examinationexamination andand measurementmeasurement 在恢复之后对试验样品 的电气性能 机械性能和外观所进行的检查和测量 试验样品 试验样品 TestTest samplessamples 要进行环境试验的指定产品样本 严酷等级 严酷等级 severityseverity 试验样品进行条件试验所用的一组参数值 加速度 加速度 accelerationacceleration 表征速度对时间导数的矢量 测试部测试规范测试部测试规范 第 5 页 共 24 页 标准重力加速度 标准重力加速度 g gn n standardstandard accelerationacceleration duedue toto thethe earth searth s gravitygravity 由地心引力引起的标准加速度 它随高度和地理位置的不同而变化 就 本标准而言 gn值取 10m s2 加速度传感器 加速度传感器 accelerometeraccelerometer 将输入加速度转换成与其成比例的输出量的 传感器 速度变化量 速度变化量 velocityvelocity changechange 为要施加规定的加速度而产生的速度突然变 化的绝对值 冲击脉冲持续时间 冲击脉冲持续时间 durationduration ofof shockshock pulsepulse 简单冲击脉冲的运动量上 升到某一设定的最大值的分数值和下降到该值的时间间隔 注 对实测脉冲 通常取 0 1 的最大值作为设定值 对理想脉冲设定值取为零 半正弦冲击脉冲 半正弦冲击脉冲 half Sinehalf Sine shockshock pulsepulse 时间历程曲线为半正弦波的理想 冲击脉冲 梯形冲击脉冲 梯形冲击脉冲 trapezoidaltrapezoidal shockshock pulsepulse 时间历程曲线为梯形的理想冲击 脉冲 振动 振动 VibrationVibration 描述机械系统运动或位置量值相对于某一平均值或大或小交 替地随时间变化的现象 正弦振动 正弦振动 simplesimple harmonicharmonic vibrationvibration 自变量为 t 的正弦函数的振动 用 公式表示为 y Asin t 式中 y 简谐振动 A 振幅 角频率 t 自变量 振动的初相角 随机振动 随机振动 randomrandom vibrationvibration 在未来任一给定时刻 其瞬时值不能精确预知 的振动 频率 频率 f f frequencyfrequency 每秒振动的次数 单位为赫兹 Hz 频率是周期的倒 数 幅值 幅值 amplitudeamplitude 正弦振动的最大值 峰值 峰值 peakpeak valuevalue 在给定区间内振动量的最大值 共振 共振 resonanceresonance 系统作受迫振动时 激励频率有任何微小改变均会使系统响 应下降的现象 共振频率 共振频率 resonanceresonance frequencyfrequency 系统出现共振时的频率 共振频率取决于 所测的变量 例如速度共振频率不同于位移共振频率 测试部测试规范测试部测试规范 第 6 页 共 24 页 扫描 扫描 sweepsweep 自变量 通常是频率 连续地通过一定区间的过程 扫频循环 扫频循环 sweepsweep cyclecycle 在规定的频率范围内往返扫描一次 例如 10Hz 150Hz 10Hz 扫描速率 扫描速率 sweepsweep raterate 扫描中自变量的变化率 对数频率扫描速率 对数频率扫描速率 logaritbmiclogaritbmic frequencyfrequency sweepsweep raterate 单位频率的频 率变化率为常数的扫描速率 即为常数 dt f f 2 1 lg 注 建议用倍频程 分 oct min 为单位来表示对数频率扫描率 倍频程 倍频程 octaveoctave 频率比为 2 的两频率之间的区间 加速度谱密度 加速度谱密度 accelerationacceleration spectralspectral densitydensity 当带宽趋于零和平均时 间趋于无穷的极限状态下 各单位带宽上通过中心频率窄带滤波器的加速度信号方均 值 4 4 引用标准引用标准 GB2298 1991 T 机械振动与冲击 术语 GB2421 1989 电工电子产品基本环境试验规程 总则 GB2422 1995 T 电工电子产品环境试验 术语 GB2423 05 1995 T 电工电子产品环境试验 第 2 部分 试验方法 试验 Ea 和导则 冲 击 GB2423 10 1995 T 电工电子产品环境试验 第 2 部分 试验方法 试验 Fc 和导则 振 动 正弦 GB2423 11 1997 T 电工电子产品环境试验 第 2 部分 试验方法 试验 Fd 宽频带随 机振动 一般要求 GB2423 12 1997 T 电工电子产品环境试验 第 2 部分 试验方法 试验 Fda 宽频带随 机振动 高再现性 GB2423 43 1995 T 电工电子产品环境试验 第 2 部分 试验方法 元件 设备和其它产 品在冲击 Ea 碰撞 Eb 振动 Fc 和 Fd 和稳态加速度 Ga 等动力学试验中的 安装要求和导则 GB T8582 2008 电工电子设备机械结构术语 测试部测试规范测试部测试规范 第 7 页 共 24 页 ASTM D3332 99 2004 Standard Test Methods for Mechanical Shock Fragility of Products Using Shock Machines MIL STD 810G Environmental Engineering Considerations And Laboratory Tests 5 5 测试测试设备设备 电动振动试验系统 冲击试验系统 加速度传感器 6 6 试验环境试验环境 温度 15 35 相对湿度 45 75 气压 86 106kPa 7 7 测试项目测试项目 7 1 7 1 测试项目清单测试项目清单 试验样品工作状态半正弦波冲击试验 试验样品非工作状态半正弦波冲击试验 试验样品梯形波冲击试验 试验样品工作状态正弦振动试验 试验样品工作状态随机振动试验 试验样品非工作状态随机振动试验 为有效利用测试资源提高测试评估效率 对于本测试规范中要求的测试项目可依据表 1 所列举的情况进行选择性测试 测试部测试规范测试部测试规范 第 8 页 共 24 页 表 1 测试项目选取定义表 新产品 试验项目初样正样中试 结构设 计变更 结构材 料变更 关键组 件或器 件变更 工作状态半正弦波冲击试验 非工作状态半正弦波冲击试验 梯形波冲击试验 工作状态正弦振动试验 工作状态随机振动试验 非工作状态随机振动试验 注 表示必须执行项目 表示可以依据前期测试结果及变更具体内容选择性执行 项目 对于同时存在多种变更的测试项目 选择应取两者必须执行项目的共集 以确保有 效评估测试风险 对于无法明确界定变更类型或本选取原则中未明确指定的情况 则需要 执行本规范中规定的全部测试项目 7 2 7 2 试验样品工作状态半正弦波冲击试验试验样品工作状态半正弦波冲击试验 7 2 1 7 2 1 测试方法测试方法 在室温条件下按常规测试标准对试验样品的电性能和外观进行检查和测量 外观检查 包括 结构和组件是否有松脱 磨损 变形及断裂等 并填写数据记录表格 如果试验样品为壁挂式 则将其按正常工作方式锁到合适的夹具上 再将夹具固定到 振动台上 如果试验样品实际工作中没有固定 如柜式机 则直接用螺杆和压条将其固定 到振动台上 在选定的监测点安装加速度传感器 按表 2 要求设定试验参数 实际速度变化量从脉冲前的 0 4D 积分到脉冲后的 0 1D 且 应控制在目标值 15 之内 横向峰值加速度不超过预定方向峰值加速度的 30 如果脉 冲时间为 6ms 设置量测系统低通滤波器值 2000Hz 如果脉冲时间为 11ms 时 则设置量 测系统低通滤波器值 1000Hz 试验样品工作状态半正弦波冲击试验波形参见附图 1 测试部测试规范测试部测试规范 第 9 页 共 24 页 附图 1 试验样品工作状态半正弦冲击波形示意图 依次对试验样品的 X Y 和 Z 三个轴向进行半正弦波冲击 每个轴向正方向和负方向 各冲击三次 每次冲击的时间间隔为 6s 设备保持上电运行状态进入条件试验 试验期间 需要注意观察试验样品是否出现工作异常 并填写数据记录表格 试验样品轴向和面的定 义参见附图 2 测试部测试规范测试部测试规范 第 10 页 共 24 页 附图 2 试验样品轴向和面的定义 表 2 工作状态半正弦波冲击试验等级定义表 试验样品使用时的安装方式加速度峰值 gn 脉冲持续时间 ms 壁挂式安装 306 非固定安装 1511 7 2 2 7 2 2 测试判据测试判据 当样品发生下列任何一种情况时 则被认为不合格 试验样品工作不正常或直接断电 结构或组件因为冲击而出现松脱 磨损 变形 裂纹或断裂的情形 电性能指标的偏离超出了试验样品有关标准和技术文件规定的允许值 不能满足安全要求 或出现危及安全的故障 试验样品有关标准和技术文件规定的其他判据 测试部测试规范测试部测试规范 第 11 页 共 24 页 7 2 3 7 2 3 注意事项注意事项 试验过程试验样品处于通电状态 必须有有效措施防止电缆松脱 另外需用隔离栏围 成一个试验区域 禁止无关人员靠近 7 3 7 3 试验样品非工作状态半正弦波冲击试验试验样品非工作状态半正弦波冲击试验 7 3 1 7 3 1 测试方法测试方法 在室温条件下按常规测试标准对试验样品的电性能和外观进行检查和测量 外观检查 包括 结构和组件是否有松脱 磨损 变形及断裂等 并填写数据记录表格 塑壳试验样品先安装在夹具上 再通过螺杆和压条将夹具固定在冲击试验平台上 铁 壳试验样品可以直接通过螺杆和压条固定 对于产品不平整的面 需要选择合适的实验室 通用工装夹具垫平再固定 如果通用的工装夹具不能满足要求 则需要为试验样品设计专 门的夹具 在选定的监测点安装上加速度传感器 按表 3 试验等级要求依次对试验样品施加三个轴向的半正弦波冲击 每个面冲击一次 试验顺序为前 后 左 右 下 上 试验样品轴向和面的定义参照附图 2 每个面冲击 完成需对试验样品的电性能和外观进行检查和测量 并填写数据记录表格 冲击试验过程 样品处于断电状态 试验样品非工作状态半正弦波冲击试验波形参见附图 3 实际速度变化量应控制在目 标值的 5 以内 横向峰值加速度小于预定方向峰值加速度的 5 低通滤波器设置为 1000Hz 测试部测试规范测试部测试规范 第 12 页 共 24 页 附图 3 试验样品非工作状态半正弦波冲击试验波形示意图 表 3 试验样品非工作状态半正弦冲击波等级定义表 速度变化量 cm s 脉冲持续时间 ms 1702 7 3 2 7 3 2 测试判据测试判据 当样品发生下列任何一种情况时 则被认为不合格 试验样品不能够正常上电运行 结构或组件因为冲击而出现松脱 磨损 变形 裂纹或断裂的情形 电性能指标超出了试验样品有关标准和技术文件规定的允许值 不能满足安全要求 或出现危及安全的故障 试验样品有关标准和技术文件规定的其他判据 7 3 3 7 3 3 注意事项注意事项 必须将试验样品锁紧在冲击平台上 防止其试验过程从冲击平台跌落 另外需用隔离 栏围成一个试验区域 禁止无关人员靠近 测试部测试规范测试部测试规范 第 13 页 共 24 页 7 4 7 4 试验样品梯形波冲击试验试验样品梯形波冲击试验 7 4 1 7 4 1 测试方法测试方法 在室温条件下按常规测试标准对试验样品的电性能和外观进行检查和测量 外观检查 包括 结构和组件是否有松脱 磨损 变形及断裂等 并填写数据记录表格 塑壳试验样品应先安装在夹具上 再将夹具固定在冲击试验平台上 铁壳试验样品可 以直接通过螺杆和压条固定 对于产品不平整的面 需要选择合适的实验室通用工装夹具 垫平再固定 如果通用的工装夹具不能满足要求 则需要为试验样品设计专门的夹具 在 选定的监测点安装上加速度传感器 按表 4 试验等级要求 依次对产品前 后 左 右 下 上各个面施加冲击脉冲 每 个面冲击一次 试验样品轴向和面的定义参照附图 2 每个面冲击完成需对试验样品的电 性能和外观进行检查和测量 并填写数据记录表格 冲击试验过程样品处于断电状态 梯形波冲击试验波形参见附图 4 实际速度变化量应控制在目标值的 5 以内 横向 峰值加速度小于预定方向峰值加速度的 5 低通滤波器设置为 330Hz 附图 4 试验样品梯形波冲击波形示意图 测试部测试规范测试部测试规范 第 14 页 共 24 页 表 4 试验样品梯形波冲击试验等级定义表 试验样品包装件总质量 W kg 加速度峰值 gn 速度变化量 cm s 0 W 9 1579 9 1 W 18 2539 18 2 W 27 2518 27 2 W 36 3450 36 3 W 45 4410 45 4 W 68 1366 68 1 W 113 5335 113 5 W 30 299 7 4 2 7 4 2 测试判据测试判据 当样品发生下列任何一种情况时 则被认为不合格 试验样品不能够正常上电运行 结构或组件因为冲击而出现松脱 磨损 变形 裂纹或断裂的情形 电性能指标的偏离超出了试验样品有关标准和技术文件规定的允许值 不能满足安全要求 或出现危及安全的故障 试验样品有关标准和技术文件规定的其他判据 7 4 3 7 4 3 注意事项注意事项 必须将试验样品锁紧在冲击平台上 防止其试验过程从冲击平台跌落 另外需用隔离 栏围成一个试验区域 禁止无关人员靠近 7 5 7 5 试验样品工作状态正弦扫频试验试验样品工作状态正弦扫频试验 7 5 1 7 5 1 测试方法测试方法 在室温条件下按常规测试标准对试验样品的电性能和外观进行检查和测量 外观检查 包括 结构和组件是否有松脱 磨损 变形及断裂等 并填写数据记录表格 对于壁挂式试验样品 先将其安装在夹具上 再将夹具锁到振动台上 如果试验样品 测试部测试规范测试部测试规范 第 15 页 共 24 页 实际工作中没有固定 如柜式机 则可直接用压杆固定到振动台上 在选定的监测点安装 上加速度传感器 接通试验样品电源 按表 5 试验等级要求设定试验参数 对试验样品的每个轴向进行扫频检查 扫频结束 选定危险频率点 使试验样品在每个危险频率点进行定频振动 如果试验样品单个轴向危 险频率点多于 4 个 或者共振不明显 则改为扫频试验 条件试验期间 需要注意观察试验样品是否出现工作异常 并填写数据记录表格 表 5 试验样品工作状态正弦振动试验等级定义表 频率10 55 10 扫频速率 Oct Min 0 5 扫频循环 次 5 位移幅值 Zero to Peak mm 0 75 危险频率驻留时间 Mins 30 7 5 2 7 5 2 测试判据测试判据 当样品发生下列任何一种情况时 则被认为不合格 试验样品工作不正常或直接断电 结构或组件因为振动而出现松脱 磨损 变形 裂纹或断裂的情形 电性能指标的偏离超出了试验样品有关标准和技术文件规定的允许值 不能满足安全要求 或出现危及安全的故障 试验样品有关标准和技术文件规定的其他判据 7 5 3 7 5 3 注意事项注意事项 试验过程试验样品处于通电状态 必须有有效措施防止电缆松脱 另外需用隔离栏围 成一个试验区域 禁止无关人员靠近 7 6 7 6 试验样品工作状态随机振动试验试验样品工作状态随机振动试验 7 6 1 7 6 1 测试方法测试方法 对于壁挂式试验样品 先将其安装在夹具上 再将夹具锁到振动台上 如果试验样品 测试部测试规范测试部测试规范 第 16 页 共 24 页 在实际工作中没有固定 如柜式机 则直接将其锁定振动台上 在选定的监测点安装上加 速度传感器 接通试验样品电源 按表 6 设定试验参数 完成试验样品三个轴向的振动试验 实际功率频谱密度曲线需 控制在目标值 3dB 范围内 总均方根加速度值不能超出目标值的 15 条件试验期间 需要注意观察试验样品是否出现工作异常 并填写数据记录表格 表 6 试验样品工作状态随机振动试验等级定义表 频率 Hz 斜率 dB Oct 加速度谱密度 g2 Hz 5 500 00 005 方均根加速度为 1 6Grms 每个轴向试验时间 30mins 7 6 2 7 6 2 测试判据测试判据 当样品发生下列任何一种情况时 则被认为不合格 试验样品工作不正常或直接断电 结构或组件因为振动而出现松脱 磨损 变形 裂纹或断裂的情形 电性能指标的偏离超出了试验样品有关标准和技术文件规定的允许值 不能满足安全要求 或出现危及安全的故障 试验样品有关标准和技术文件规定的其他判据 7 6 3 7 6 3 注意事项注意事项 试验过程试验样品处于通电状态 必须有有效措施防止电缆松脱 另外需用隔离栏围 成一个试验区域 禁止无关人员靠近 7 7 7 7 试验样品非工作状态随机振动试验试验样品非工作状态随机振动试验 7 7 1 7 7 1 测试方法测试方法 在室温条件下按常规测试标准对试验样品的电性能和外观进行检查和测量 外观检查 包括 结构和组件是否有松脱 磨损 变形及断裂等 并填写数据记录表格 将试验样品直接通过螺杆和压条固定到振动台上 对于产品不平整的面 需要选择合 适的实验室通用工装夹具垫平再固定 如果通用的工装夹具不能满足要求 则需要为试验 测试部测试规范测试部测试规范 第 17 页 共 24 页 样品设计专门的夹具 在选定的监测点安装上加速度传感器 试验样品每个轴向试验前和试验后均需进行共 振量测 检查试验样品试验前后动态响应特性的变化并记录 扫频频率范围 10Hz 至 500Hz 加 速度幅值 0 1gn 速率 1Oct min 一个扫频循环 按表 7 设定试验参数 完成试验样品三个轴向的振动试验 实际功率频谱密度曲线应 在目标值 3dB 范围内 总均方根加速度值不超出目标值的 15 每个轴向试验结束需 进行中间检测 对试验样品的电性能和外观进行检查和测量 并填写数据记录表格 条件试 验过程样品处于断电状态 表 7 非工作状态随机振动试验等级定义表 频率 Hz 斜率 dB Oct 加速度谱密度 g2 Hz 5 500 00 01 方均根加速度为 2 2Grms 每个轴向试验时间 60mins 7 7 2 7 7 2 测试判据测试判据 当样品发生下列任何一种情况时 则被认为不合格 试验样品不能够正常上电运行 结构或组件因为振动而出现松脱 磨损 变形 裂纹或断裂的情形 电性能指标的偏离超出了试验样品有关标准和技术文件规定的允许值 不能满足安全要求 或出现危及安全的故障 试验样品有关标准和技术文件规定的其他判据 7 7 3 7 7 3 注意事项注意事项 试验之前需按要求的扭矩安装所有螺丝 并且打上紧固标识 以便于确认螺丝是否在 振动试验过程松动 7 8 7 8 试验中断处理试验中断处理 7 8 1 7 8 1 容差内中断容差内中断 中断期间试验条件没有超出允许误差范围 试验样品出现失效 则此时应根据试验样 测试部测试规范测试部测试规范 第 18 页 共 24 页 品的损坏程度 考虑修复样品或更换试验样品继续余下轴向试验 7 8 2 7 8 2 欠试验条件中断欠试验条件中断 当进行某些轴向试验的试验条件低于允许误差下限时 应调整试验条件达到预先规定 的试验条件重新试验 但应避免试验样品因重复试验导致疲劳失效 这种情况 需要更换 试验样品从此轴向重新开始试验 一直进行到完成预定的全部轴向的试验 7 8 3 7 8 3 过试验条件中断过试验条件中断 当进行某一轴向试验的试验条件高于允许误差上限时 最好停止此试验 将试验条件 重新调到预先规定的试验条件 如果试验样品失效则需更换试验样品 从此轴向重新开始 测试 如果试验样品没有出现失效 则可进行后续轴向的试验 但是如果后续试验中出现试 验样品失效 则应认为此试验结果无效 8 8 数据记录及报告格式数据记录及报告格式 测试过程中每个测试点要依据测试数据记录表格指定格式填写 记录完毕后应由测试 人员归档保存作为测试数据原始记录 以便后期确认原始测试结果及产品失效分析的依据 数据记录表格格式请参见附录 A 机械可靠性测试数据记录表 为确保测试报告一致性及规范性 机械可靠性测试报告应按照规定格式生成 具体报 告格式请参见附录 B 机械可靠性测试报告格式 8 1 8 1 机械可靠性测试数据记录表机械可靠性测试数据记录表 项目名称 项目负责人设计人员申请人 测试时间 测试项目 开始时间结束时间 测试依据 等级备注 测试部测试规范测试部测试规范 第 19 页 共 24 页 电性能与 外观检测 数据记录 测试时间 测试项目 开始时间结束时间 测试依据 等级备注 电性能与 外观检测 数据记录 测试时间 测试项目 开始时间结束时间 测试依据 等级备注 电性能与 外观检测 数据记录 测试时间 测试项目 开始时间结束时间 测试依据 等级备注 电性能与 外观检测 数据记录 测试时间 测试项目 开始时间结束时间 测试依据 等级备注 电性能与 外观检测 数据记录 测试部测试规范测试部测试规范 第 20 页 共 24 页 8 2 8