3. VIKOJEN ENNUSTAMINEN
3.4 L uotettavuuden arviointi ja MIL- standardi
Luotettavuusanalyysillä pyritään ennustamaan laitteen vioittumista. Analyysin tuloksena saadaan mm. arvioitu vikataajuus ja keskimääräinen vikaväli.
Elektroniikan luotettavuutta arvioidaan esimerkiksi Yhdysvaltojen armeijan standardilla MIL-HDBK-217F, joka on arvostetuimpia ja käytetyimpiä luotettavuuden arviointimenetelmiä. Standardi olettaa komponenttien vikataaj uuden noudattavan eksponenttijakaumaa joka ei ota huomioon kylpyammekäyrän alun laskevaa ja lopun nousevaa osaa. MIL-standardia on kritisoitu myös vanhanaikaisuudesta ja siviilikomponenttien väheksynnästä. Tämä aiheuttaa varsin pessimistisen arvion moderneille integroituja piirejä sisältäville siviililaitteille.
ABB:n kokemusten mukaan todelliset vikavälit ovat 4...5 kertaa MIL -arvioita pidempiä.
Heikkouksistaan huolimatta MIL-HDBK-217F:n mukainen luotettavuusanalyysi on parhaita tapoja vertailla eri ratkaisujen luotettavuutta. Se sopii hyvin suunnittelun apuvälineeksi, mutta antaa hyvin epätarkan arvion tulevasta vikamäärästä.
(Lehtimäki E. 1994)
3.5 Vikatilastot
3.5.1 ACS 500:n vikatilastot
ABB Industry ylläpitää tilastoja kahden vuoden takuuaikana hajonneista laitteista.
Nämä tilastot ovat kattavin aineisto mitä ABB:n taajuudenmuuttajien vioista löytyy.
ACS 500:n kohdalla tilastot on tehty erikseen 501 :stä ja 504:stä. Seinälle asennettavia 501 muuttajia on toimitettu n. 70000 kpl ja kaappiin asennettavia 504 moduleita n. 9000 kpl, joten tilastoissa käytetty otos on varsin suuri. Tilastoihin kirjataan takuuaikana hajonneista laitteista valmistuskuukausi, vikaantumiskuukausi ja vioittunut komponentti tai muu vikakoodi. Näistä tiedoista muodostetaan kolmen
kuukauden liukuvana keskiarvona seuraavat tunnusluvut ja kuvaajat:
Kenttävikojen lukumäärä (Failures on field)
Kuvaaja kertoo takuukorjausten lukumäärään kussakin kuussa. Tästä lasketaan myös suhteellinen arvo vertaamalla kuukauden vikatapauksia takuunalaiseen laitekantaan.
Tulos kerrotaan 12:11a, jotta päästään vuositasolle.
3. Vikojen ennustaminen 31
Aika valmistuksesta vikaantumiseen (Time between manufacturing and failure)
Kuvaaja kertoo takuuaikana vikaantuneiden laitteiden hajoamisajankohtien jakauman valmistuskuukaudesta laskettuna. Esimerkiksi liitteestä 1 (sivu 2, ylempi kuva) voidaan lukea, että takuuaikana hajoavista 501 -muuttajista hajoaa 2% kuukauden sisällä valmistuksesta. Integroimalla tätä kuvaajaa valmi stusajankohdasta nykyhetkeen saadaan takuuvikojen kertymäftmktio. Tämän avulla voidaan arvioida takuuaikana hajoavien laitteiden määrää kahta vuotta tuoreemmissa valmistuserissä.Suhteellinen vikamäärä (Failure rate)
Kuvaaja kertoo takuuaikana hajoavien laitteiden osuuden valmistusajankohdan funktiona. Kahta vuotta uudempien laitteiden osalta käyrää korjataan jakamalla ilmenneiden vikojen määrä takuuvikojen kertymäfunktion suhteellisarvolla.
Esimerkiksi liitteen 1 mukaan yhdeksänkuukautta vanhojen 501 -laitteiden tämänhetkinen vikojen määrä täytyy jakaa 0.54:llä, jotta saadaan k.o kuukauden failure rate.
Komponenttikohtaiset laatumittarit
Vikakoodien mukaan on laskettu eri komponenttien osuudet takuuvioista vuosittain.
3.5.2 ACS 600:n vikatilastot
ACS 600:n takuutapauksista on saatavilla vastaavat käyrät kuin ACS 500:sta. Tätä kirjoitettaessa takuuraportteja on kertynyt vasta n. 100 kappaletta, joten täydellistä tilastollista otosta ei näistä saada. Takuuraporttien lisäksi ACS 600:n osalta on tilastoitu kaikki tuotepäällikölle tulleet kenttäpalautteet. Tilasto käsittää esimerkiksi komponentti- ja työlaskut, takuuraportit, puhelinyhteydenotot, reklamaatiot sekä tuoteparannusehdotukset. Tähän rekisteriin on kertynyt n. 250 palautetta n. 4000:sta toimitetusta laitteesta. Merkittävä osa rekisteröidyistä vioista koskee ACS 600:n prototyyppejä, joten näiden tietojen pohjalta ei tulevien vikojen määrää pysty ennustamaan. Tilasto antaa kuitenkin tietoa ACS 600:n ongelma-alueista ja
-komponenteista
3. Vikojen ennustaminen 32
3.6 Ympäristöolosuhteiden vaikutus
Vikaantumisen ennustamisessa käytetyt menetelmät perustuvat olettamukseen, että laitteet ovat standardi olosuhteissa. Kuitenkin ympäristöolosuhteet vaikuttavat ratkaisevasti laitteen komponenttien kestävyyteen. Erityisen suuri merkitys on ympäristön lämpötilalla, kosteudella ja ilman puhtaudella. ( Jukka Tolvanen, 1996)
Lämpötila
Yleisesti lämpötilan nousu kiihdyttää kemiallisia prosesseja. Tämä pätee myös sähköisten komponenttien vikaantumisilmiöihin. Monien komponenttien laskennallinen elinikä puoliintuu lämpötilan noustessa 10 °C. Paitsi korkea lämpötila myös kosteutta tiivistävä lämpötilan vaihtelu rasittaa komponentteja.
Kosteus ja saasteet
Tyypillisin korroosion aiheuttaja on kosteus, joka tiivistyneenä piirikortin pintaan pienentää johdinten välisiä impedansseja ja toisaalta toimii katalyyttinä ilman epäpuhtauksien aiheuttamalle korroosiolle. Ongelma korostuu nykyaikaisessa pintaliitostekniikalla toteutetussa elektroniikassa koska ryömintävälit on minimoitu.
Teollisuusilmassa ongelman aiheuttavat rikin ja typen oksidit. Ne reagoivat ilmankosteuden kanssa synnyttäen korroosiota aiheuttavia happoja. Pahin tilanne on Itä-Euroopan metalliteollisuudessa ja hiilivoimaloiden lähellä. Esimerkiksi Bai Maressa Romaniassa on rikkidioksiidia ilmassa jopa 9000 kertaa enemmän kuin ACS 600:11e on sallittu. Rannikkoseudulla, joilla vesi on suolaista ongelmana ovat kloridit.
Ne aiheuttavat pistemäisiä syöpymiä ja ovat näin erittäin haitallisia. Erittäin vaativia ympäristöjä sähkökäytöille ovat liikennevälineet ja jäteveden puhdistamot.
Esimerkiksi raitiovaunujen käyttöjen ongelmia ovat: siirtäminen lämpimästä hallista pakkasilmaan, pöly, vesi sekä liikenteen päästöt (rikkioksiidit, hiilivedyt, hiilidioksiidi ja typen oksidit). Jäteveden puhdistamoilla voimakasta korroosiota aiheuttavat käymisessä syntyvät orgaaniset yhdisteet sekä kosteus. (Tolvanen, 1996)
4. ACS 600:n odotettavissa oleva huollon tarve 33
4. ACS 600:n odotettavissa oleva huollon tarve
4.1 Arvio tulevasta laitekannasta
ACS 600 korvaa ACS 500:n vuoden 1996 aikana. Samanaikaisesti vaihtovirtakäyttöjen markkinat kasvavat lähes 10 % vuodessa. Lisäksi ACS 600 tulee DTC-tekniikan avulla valtaamaan osan tasavirtakäyttöjen markkinoista.
Ennusteiden mukaan vuonna 1996 valmistetaan n.30 000 laitetta, 1997 n. 55 000 ja 1998 n. 65 000. Arviot siitä kuinka kauan ACS 600 pysyy tuotannossa vaihtelevat.
Mikäli oletetaan myynnin noudattavan ennustetta ja tuotannon kestävän viisi vuotta, on vuonna 2001 maailmassa 200 000...300 000 ACS 600 taajuudenmuuttajaa.
Lukumäärän arvionti on kuitenkin hyvin vaikeaa sillä suurin osa laitteista on pieniä alle 10 kW:n muuttajia. Tässä kokoluokassa ABB:llä on toinen tuote ACS 300.
Lisäksi pienien muutajien markkinoilla on runsaasti kilpailevia valmistajia. (ABB Industry VSD Products Strategic Pian 1996...98, Vesa Laisi 1995)
4.2 Suunnittelu- ja tuotantoprosessit
Suunnittelijoiden käsityksen mukaan ACS 600:n suunnittelussa on panostettu laatuun edeltäneitä tuotteita enemmän. Spesifikaatioiden pitävyys on varmennettu kattavilla tyyppitesteillä. Esimerkiksi kaikkilla rakenteilla on tehty lämpenemämittaukset, joilla on tarkistettu kunkin komponentin lämpötila eri rasitustilanteissa. On siis epätodennäköistä, että ACS 600:ssa tulee esiintymään komponenttien alimitoituksesta johtuvia vikoja. ACS 500:n suunnittelussa testit olivat huomattavasti suppeampia ja komponentteja on mitoitusongelmien takia jouduttu vaihtamaan jälkikäteen.
Kuten suunnittelussa myös ACS 600:n valmistuksessa on pyritty hyvään laatuun.
Jokaista valmistus- ja testausvaihetta on kehitetty luotettavuutta lisäävään suuntaan.
Tuotantolinja on täysin automaattinen, jolloin inhimilliset erehdykset eliminoituvat.
Prossesin eteneminen on jaettu yhdeksään vaiheeseen. Muuttaja siirtyy eteenpäin vasta kun prosessin ohjaus saa tiedon, että edellinen vaihe on täydellisesti suoritettu.
Esimerkiksi tyyppikilpeä ja pakkauksen tarroja ei saa ellei muuttaja ole läpäissyt rasitusajoa. ( Ari Ahokas)
Yleisen käsityksen mukaan tuotannon saanto korreloi tulevan kenttälaadun kanssa.
ACS 600:n tuotantoa seurataan tehokkaasti ja saanto todennäköisesti paranee nopeasti. Tältä pohjalta voidaan olettaa, että ACS 600:n failure rate -arvo paranee nopeammin kuin ACS 500:n tulokset (liite 1, sivul). ABB Industryn tavoitteena on, että korkeintaan 1% alle 55kW:n ja 1.5% yli 55kW:n ACS 600 -muuttajista vikaantuu takuu aikana. (Ari Ahokas)
4. ACS 600:n odotettavissa oleva huollon tarve 34
4.3 Luotettavuusanalyysi
4.3.1 Piirikorttien luotettavuus
ACS 600:n tärkeimmille piirikorteille on tehty MIL-HDBK-217 -standardin mukainen luotettavuusanalyysi (Elina Savioja 1994). Piirikortit on analysoitu sekä yksinkertaisella PCA-menetelmällä että tarkemmalla PSA-menetelmällä, joka ottaa huomioon komponentin nimellisarvot, rasituksen, pakkauksen, laadun ja ympäristön lämpötilan. Luotettavuusanalyysin tulokset on esitetty taulukossa 4.1.
Taulukko 4.1. ACS 600piirikorttien luotettavuus.
PCA-analyysi PSA- analyysi
Piirikortti Vikataajuus 1/106 h
MTBF Vikataajuus
1/106 h
MTBF
NAMC 21,8 45 768 h 15,9 63 041 h
NIOC 45,4 22 015 h 13,1 76 070 h
NINP 10,6 94 164 h 2,7 365 952 h
NINT 12,6 79 214 h 9,8 101 916 h
NGDR 19,6 51 145 h 10,6 94 243 h
NPOW 17,1 58 319 h 9,1 110 111 h
Näistä tuloksista tarkempia ovat PSA-analyysin tulokset. Niiden mukaan ACS 600:n luotettavin piirikortti on NINP ja heikoin NAMC. Tulos saattaa kuitenkin muuttua, jos otetaan huomioon MIL -standardin puutteet ja luotettavuusanalyysin lähtötiedot.
Analyysi on tehty kaikille piirikorteille 40 °C:n lämpötilassa. Tulosillan ohjaus- ja suojauskortti NINP joutuu kuitenkin keskimääräistä suuremmalle lämpörasitukselle.
Se sijaitsee muuttajan yläosassa lähes korttitilan kuumimmassa paikassa ja lämpenee nimellispisteessään tyyppitestidokumenttien mukaan n. 60 °C:een. Lisäksi kortille sijoitetut RC- suojan vastukset kuumenevat välillä jopa 150 °C:een.
Moottorinohjaus- ja sovelluskortti NAMC:11a puolestaan sijaitsevat digitaalinen signaaliprosessori ja ICMC-ASIC. Näitä komponentteja MIL-standardi pitää suhteellisen epäluotettavina, vaikka käytännön kokemukset kyseisistä komponenteista ovat hyviä.
Tehdyn luotettavuusanalyysin perusteella on vaikea asettaa piirikortteja kestoiän mukaiseen järjestykseen. Sen sijaan analyysin tuloksista nähdään, ettei mikään piirikortti ole selvästi muita epäluotettavampi.
4. ACS 600:n odotettavissa oleva huollon tarve 35 4.3.2 Pääpiirin luotettavuus
AC S 600:n pääpiirin luotettavuutta on arvioitu ainoastaan MIL-HDBK-21 - standardin tarkemmalla PSA-menetelmällä. (Elina Savioja , 1994) Standardi ei tunne kaikkia pääpiirin komponentteja. Niinpä esimerkiksi PP-modulin vikataajuus on arvioitu vanhempien IGBT-modulien kokemusten perusteella. Tämän analyysin tulokset on esitetty taulukossa 4.2.
Taulukko 4.2. Pääpiirin komponenttien luotettavuus.
Komponentti lkm Vikataajuus
1/ 106h
MTBF
Puhallin 1 1,999 500 000 h
DC- kondensaattori 2...15 1,74 575 000 h
PP-moduli 1 tai 3 1,57 637 000 h
Virtamuunnin 2 1,302 768 000 h
T/D - moduli 3 0,997 1 003 000 h
Kalvokondensaattori 1 tai 3 0,445 2 247 000 h
AC kuristin 1 0,145 6 897 000 h
Diodi 1 0,012 83 333 000 h
Vastus 1 0,005 223 213 000 h
KOKO pääpiiri (R5) 1 8.215 121 760 h
Pääpiirin luotettavuusanalyysissä on muuttajan kuormitus oletettu nimelliseksi, mikä johtaa hiukan pessimistiseen arvioon. Tuloksia tarkasteltaessa pitää myös ottaa huomioon, että MIL-standardi olettaa komponenttien vikataajuuden vakioksi.
Kuitenkin epäluotettavimpien komponenttien, puhaltimien ja kondensaattorien, vikataajuus on selvästi "kylpyammekäyrän" muotoinen. Alkuvanhennuksen jälkeen vikataajuus pitkään matala, mutta se kasvaa iän ja lämpötilan funktiona. Käytännössä kaikki puhaltimet ja kondensaattorit hajoavat ennen saatuja MTBF -arvoja (500 000 h ja 575 000). PP- moduli on niin uusi komponentti, että sen vikataaj uuden voidaan olettaa aluksi ylittävän saatu laskennallinen arvo.
Koska laitteen vikataajuus kasvaa komponenttien lukumäärän myötä, tulee suurimpien rakenteiden (R8 ja R9) vikataajuus olemaan muita suurempi. PP- modulien kohdalla ongelma korostuu. Kolmen rinnankytketyn modulin vikataajuus on teoriassa kolminkertainen yksittäiseen moduliin verrattuna. Komponentin suunnittelijoiden mukaan käytännössä ero voi olla jopa kymmenkertainen.
4. ACS 600:n odotettavissa oleva huollon tarve 36 4.3.3 Kokonaisen laitteen luotettavuus
Komponenteille tehdyistä luotettavuusanalyyseistä laskemalla saadaan kokonaisille muuttajille vikaantumisväliksi 12 000... 15 000 h. Nämä arvot ovat erittäin huonoja laitteille, joiden suunniteltu käyttöikä on 100 000 h. Lyhyt vikaantumisväli johtuu suuresta komponenttien lukumäärästä. Lisäksi lukuja tarkasteltaessa on otettava huomioon MIL-standardin pessimistisyys varsinkin uusia komponentteja kohtaan.
Hyödyllisintä olisi verrata saatuja vikataajuuksia ACS 500:n lukuihin. ACS 500:11e ei kuitenkaan ole tehty luotettavuusanalyysiä. Se menestyisi todennäköisesti ACS 600:aa paremmin MIL-standardin mukaisessa analyysissä, koska vikataajuus on verrannollinen komponenttien lukumäärään ja standardi arvostaa vanhempaa tekniikkaa.
4.4 Vikatilastot ja käytännön kokemukset
ACS 500:n vikatilastojen pohjalta tehdyt kuvaajat on esitetty liitteessä 1. ACS 600:n tulee oletettavasti käyttäytymään samankaltaisesti.
ACS 600:n tilastojen mukaan kentällä havaitut viat jakaantuvat kuvan 4.1 mukaan.
Viat jakaantuvat kolmeen lähes yhtäsuureen osaan: laitteisto-, ohjelmointi-ja inhimillisistä virheistä johtuvin vikoihin. Laitteistovioista huomattavaa on piirikorttien vähäinen vikamäärä.
LAITTEISTO 35
— PP-modulit 9%
Piirikortit 11%
Ohjauspaneli 5%
~ Jarrukatkoja 9%
Muut komponentit IHMINEN 26%
Kaapelointi 6%
Asennus 8%
Käyttäjä 12%
Ei tiedossa 5%
Ohjelmakoodi 34 %
Kuva 4.1. ACS 600 vikojen jakauma 20.2.96 asti.
4. ACS 600:n odotettavissa oleva huollon tarve 37
4.5 Ennuste ACS 600:n vioista
4.5.1 Vikojen lukumäärä
Tehdyn tutkimuksen perusteella odotettavissa olevaa vikatapausten lukumäärää ei pystytä ennustamaan. Voidaan kuitenkin olettaa, että ACS 600:n kokonaislaatu on parempi kuin ACS 500:11a. Arvio vikojen maksimimäärästä saadaan kun ennusteen lähtökohtana käytetään ACS 500:n failure rate -tilastoja ja ACS 600:n myyntiennustetta. Vikatapausten minimimääränä on laskettu käyttämällä AB В Industryn strategiassa määriteltyjä failure rate-arvoja. Näillä perusteilla lasketut vikaennusteet on karkeasti hahmoteltu kuvaan 4.2. Ennusteisiin tulee vielä enemmän hajontaa, jos otetaan huomioon mahdollinen myynnin vaihtelu.
2000 »
1500 . .
1000 ..
500 . .
V -95 V -97 V -98 V -99
Kuva 4.2. Ennusteita ACS 600:n vikojen lukumäärästä.
601 Strategia 601 (501 :n mukaaan) 604 Strategia 604 ( 504:n mukaan)
4.5.2 ACS 600:n mahdollisia ongelmakohtia
Vikatilastojen, luotettavuusanalyysin, ACS 600:n suunnittelijoiden mielipiteiden ja muuttajien tarkastelun perusteella on mahdollisiksi vikojen aiheuttajiksi arvioitu:
ohjelmisto, käyttäjien virheet, EMC-ratkaisut, PP-modulit, puhaltimet, jäähdytyselementit, välipiirin kondensaattorit, jarrukatkojat ja IP 54 -suojausluokan muuttajat.
4. ACS 600:n odotettavissa oleva huollon tarve 38 Ohjelmaviat
DTC-säädön myötä on ohjelmisto täytynyt suunnitella alusta asti ja uusissa ohjelmissa on aina virheitä. Ennen hyväksymistä jokainen ohjelmaversio käy läpi kattavat testit, joissa suurin osa vioista paljastuu. Osa ohjelmointivirheistä ilmenee vain tietyllä parametriyhdistelmällä. Koska kaikkia parametriyhdistelmiä on mahdotonta testata, jää ohjelmiin piileviä vikoja. Nämä ohjelmointivirheet löydetään kenttäpalautteen avulla ja korjataan seuraaviin ohjelmaversioihin.
Vikatilastojen perusteella ohjelmointivirheet voivat ensimmäisen vuoden aikana olla jopa suurin vikaryhmä. Myöhemmin ohjelmaviat vähenevät voimakkaasti.
Käytännössä vika korjataan vaihtamalla laitteen ohjelma uusimpaan versioon. ACS 600:ssa ohjelman voi päivittää kahdella tavalla:
• Ladataan ohjelmisto sovellus- ja moottorinohjauskortille (NAMC) valokuituliitynnän kautta tietokoneella. Tähän tarvitaan Drives Window:lla varustettu tietokone sekä kyseisen ohjelmaversion latauspaketti.
• Vaihdetaan NAMC -kortti uuteen.
Käyttäjien tekemät virheet
ACS 600 on suunniteltu edeltäjiään helppokäyttöisemmäksi. Parametrien asettelu ohjauspanelilla tai Drives Window -tietokoneohjelmalla on helppoa. Kuitenkin aseteltavia parametrejä on paljon ja DTC-tekniikka on monille käyttäjille tuntematonta. Nämä ominaisuudet tulevat varmasti aiheuttamaan paljon käyttäjän tekemiä virheitä. Ongelman voi välttää lähinnä käyttäjien koulutuksella ja hyvillä ohjeilla. Teknistä tukea annettaessa täytyy erottaa käyttäjien tekemät virheet ohjelmavioista. Tämä edellyttää tietoa kaikista mahdollisista ohjelmaversioista.
EMC-ratkaisujen aiheuttamat viat
ACS 600 EMC-ratkaisuja suunnitellaan ja muutetaan jatkuvasti. Muutoksien aiheuttamat ongelmat voivat jäädä huomaamatta, koska kaikkia tyyppitestejä ei voida uusia. Esimerkiksi jälkikäteen asennetut RFI-suodattimet muuttavat ilmankiertoa laitteen sisällä ja korttien lämpötilat muuttuvat.
Risto Komulaisen mukaan RFI-suodattimien aiheuttamia ongelmia ei kaikissa ympäristöissä vielä tunneta. ABB Industry n ohjeiden mukaan suodattimet täytyy kytkeä irti mikäli toimitaan kelluvassa verkossa. Ohjetta on noudatettava tai muuten muuttaja voi tuhoutua toisessa sähkökäytössä tapahtuvasta maasulusta. RFI- suodattimet voivat myös laukaista verkon maasulkusuojan, koska suodattimien kondensaattorit kytkevät häiriötaajuisen virran kapasitiivisesti maahan.
Tulevaisuudessa löytyy mahdollisesti lisää tilanteita, joissa suodattimet täytyy poistaa. Näissä tilanteissa on muistettava, ettei ACS 600 täytä Euroopan Unionin määräyksiä sähkömagneettisesta yhteensopivuudesta ilman RFI-suodattimia.
4. ACS 600:n odotettavissa oleva huollon tarve 39
EMC-direktiivin täyttyminen edellyttää suodattimien lisäksi kaikkien asennusohjeiden noudattamista. Asiakkaiden haastatteluissa paljastui, ettei asiaa juuri tunneta ja virheellisiä kytkentöjä tehdään varsin yleisesti. Lisäksi ohjeiden mukainen kytkentä on usein mahdoton toteuttaa. Esimerkiksi joissain tehtaissa käytetään vain tiettyjä kaapelikokoja ja -tyyppejä eikä käytetty kaapeli sovi muuttajan liittimiin.
PP-modulien viat
Vikatilastojen mukaan PP-moduli on ACS 600:n epäluotettavin komponentti. Matti Lounilan mukaan ensimmäisten modulien viosta suurin osa johtuu suunnitteluvirheistä ja vielä löytämättömistä vikamekanismeista. Puolijohteiden luonnollinen vikataajuus on vasta kolmanneksi suurin ongelmien aiheuttaja.
Transistoreita kehitetään kuitenkin jatkuvasti. Huhtikuun 1995 jälkeen valmistetut modulit onkin todettu selvästi vanhempia kestävimmiksi ja ongelma näyttää poistuneen.
PP-modulin hajotessa kuuluu usein voimakas pamaus ja kuori halkeaa. Tämä rasittaa mekaanisesti modulissa kiinni olevia hilaohjaimia (NGDR) sekä pääpiirin liityntäkorttia (NINT). Tälläinen tärähdys voi aiheutta kyseisille korteille piilevän vian, joka ilmenee myöhemmin. Käytännössä kannattaa PP-modulia vaihdettaessa korvata myös nämä kortit.
Puhaltimien viat
Puhaltimet ovat uusina luotettavia komponentteja, mutta niiden kestoikä on rajallinen n. 20 000...80 000 käyttötuntia. (Asiaa käsitellään luvussa 5.4)
Jäähdytysongelmat
ACS 600:n jäähdytyselementtien rivat ovat varsin tiheässä, joten lika saattaa tukkia ilmaraot. Likaantumisen vaikutusta kyseisten elementtien toimintaan ei vielä tunneta.
Risto Laurilan arvion mukaan tasainen likakerros elementin pinnalla ei juuri kasvata lämmönsiirtovastusta. Pienentynyt jäähdytyspinta-ala korvautuu kasvavalla ilman virtausnopeudella. Ongelman aiheuttaa "kuitumainen" lika, joka muodostaa verkkomaisen tukkeen elementtiin. Toinen jäähdytyskykyä mahdollisesti heikentävä ongelma on lämmönsiirtorasvan haihtuminen.
4. ACS 600:n odotettavissa oleva huollon tarve 40 Välipiirin kondensaattorien viat
Matti Laitisen mukaan välipiirin kondensaattorit eivät ole erityisesti ACS 600:n ongelma. Mitoituksen lähtökohtana on ollut 100 000 h:n elinikä, mikä on taajuudenmuuttajalle paljon. Lisäksi ACS 600:ssa on kondensaattoreita suojeleva kuristin syöttöverkon puolella. Kuitenkin kaikki kondensaattorit hajoavat joskus ja seuraus on koko muuttajalle tuhoisa. Luhtajärven (1985) mukaan elektrolyyttikondensaattorin vikataajuus käyttäyttyy selvästi kylpyammekäyrän mukaan. Alkuun vikoja aiheuttavat lähinnä valmistusvirheistä johtuvat oikosulut.
Nämä viat havaitaan alkuvanhennuksessa. Käyttöiän lopussa kondensaattorit hajoavat kuivumiseen. Hajotessaan kondensaattori muodostaa oikosulun ja ACS 600:ssa käytetyn kytkennän takia koko kondensaattoripatteri tuhoutuu. Tämä aihettaa välipiirin oikosulun ja todennäköisesti tulosillan tuhoutumisen. (Kondensaattorien elinikää käsitellään lisää luvussa 5.4)
Jarrukatkojien viat
Vikatilastojen mukaan ensimmäisissä jarrukatkojissa on ollut paljon vikoja. Suurin ongelma on ollut katkojan laukeaminen jännitteen notkahdukseen.Versiota rev. C vanhemmat jarrukatkojat laukeavat välipiirin jännitteen laskiessa 300V:n ja palautuvat toimintakuntoon vasta kun jännite on alle 50 V.
Toinen merkittävä jarrukatkojan aiheuttama vikatilanne syntyy, kun katkoja on aseteltu toimimaan liian alhaisella jännitteellä. Tällöin jarruvastus kytkeytyy välipiiriin jo muuttajaa käynnistettäessä. Latausvirta oikosulkeutuu lataus- ja jarru vastusten kautta. Tämä aiheuttaa latausvastuksen tuhoutumisen. Lisäksi tulosilta
vahigoittuu, mikäli syötössä on käytetty ohjeiden vastaisesti hitaita sulakkeita.
IP 54 -suojausluokan muuttajien viat
IP 54 -suojausluokan muuttajien ongelmana on 25°C:n vaatimus ympäristön lämpötilalle. Käytännössä vaatimus on usein vaikea täyttää ja laitteita käytetään liian korkeissa lämpötiloissa. Tämä johtaa komponenttien etenkin kondensaattorien nopeampaan vanhenemiseen. Ongelmaa voivat pahentaa 607 -kaappien suodattimet, jotka tukkeutuvat helposti. Lisäksi IP 54 laitteiden ongelmana ovat sisäpuhallin (ks.
kpl 5.4) ja ohjauspaneli, joka ei ole tarpeeksi tiivis.
5. Toiminta kentällä 41
5. Toiminta kentällä
5.1 ACS 600:n vaatimukset kenttähuollolle
ACS 600 on uutena tuotteena huoltoinsinöörille kohtuullisen helppo omaksua.
Käytössä on helppokäyttöisiä tietokonepohjaisia apuvälineitä. Esimerkiksi Drives Window, jolla voi tehdä suuren osan tarvittavista mittauksista sekä Service Tool, joka toimii huoltomiehen ohjekirjana. Lisäksi monet ACS 600:n dokumentit on
saatavissa CD-rom -tiedostoina.
Uusia vaatimuksia huoltoinsinööreille tuo DTC-säätö. ACS 600:n käyttöönotosta ja huollosta parametrien ohjelmointi muodostaa selvästi suuremman osan kuin esimerkiksi ACS 500:ssa. Lisäksi oikosulkumoottorin parametrit on tunnettava, sillä DTCrssä moottori on osa säätöpiiriä. Ohjelmointiosaamiseen tuo paineita myös OEM (Original Equipment Manufacturerj-asiakkaiden suuri määrä. Nämä asiakkaat käyttävät ACS 600:aa komponenttina valmistamissaan koneissa. Tällöin NAMC- kortilla oleva ohjelmisto voi myös erota standardiversiosta.
OEM asiakkaiden suhtautuminen muuttajiin vaihtelee. Esimerkiksi Kone Oy, joka käyttää ACS 600:aa hisseissä, ei välttämättä aio käyttää ABB Servicen kenttähuoltoa.
Paikallinen hissihuoltaja suorittaa käyttöönoton. Mahdollisissa vikatilanteissa vaihdetaan muuttajayksikkö uuteen ja lähetetään viallinen laite ABB:n korjaamolle.
Belgialainen Bekaert, joka käyttää ACS 600:aa langanvetokoneissa, pyrkii päinvastoin jättämään koko huoltotoiminnan ABB Servicen kenttähuollolle.
ABB määrittelee insinöörisertifiointia varten tuotekohtaiset listat tarvittavista taidoista. Tason kaksi lista sisältää kaikki tuotteen huoltoon tarvittavat taidot. Tason yksi lista suppeampi sisältäen taidot, joilla selviää suurimmasta osasta huoltotehtäviä.
ASC 600:n osalta nämä listat tehtiin tämän työn yhteydessä. Tason kaksi lista löytyy liitteestä 2.
5. Toimintakentällä 42
5.2 Asiakkaiden tarpeet
5.2.1 Markkinatutkimukset
Research Solutions Ltd. on tehnyt vuonna 1992 laajan tutkimuksen pienien taajuudenmuuttajien markkinoista Saksassa ja Italiassa (ACD 200: Market Analysis, Germany and Italy). Tutkimuksessa pyydettiin asiakkaita arvioimaan kriteerejä, joilla he valitsevat taajuudenmuuttajien toimittajan. 15:sta vaihtoehdosta huolto- ja tuotetukitoiminnot koetiin toiseksi tärkeimmäksi valintaperusteeksi. Tärkeimpänä pidettiin laitteiden luotettavuutta.
Tutkimuksessa on lueteltu runsaasti käytännön kokemuksia. Kommenteissa ABB Service saa positiivista huomiota mm. nopeasta avusta ja varaosatoimituksista kaukaisiin kohteisiin. Yleisesti suuret toimittajat kuten ABB ja Siemens koetaan kuitenkin palvelualttiudeltaan huonommiksi kuin pienet yhtiöt.
Tekninen tuki puhelimitse koettiin hyvin tärkeäksi - monissa kommenteissa jopa kenttähuoltoa tärkeämmäksi. Kuitenkin 65% OEM-asiakkaista ja 43%
loppuasiakkaista oli tyytymättömiä saamaansa tekniseen tukeen. Asiakkaat halusivat puhua suoraan asiantuntijan kanssa välittömästi tarpeen tullen. Ympärivuorokautinen
"kuuma" puhelinlinja suoraan asiantuntijoille mainittiin useissa kommenteissa.
Vastaava tutkimus on tehty myös muilla tärkeillä markkina-alueilla esimerkiksi Ranskassa, USA:ssa ja Japanissa. Näissä raporteissa on hyvin vähän tietoa huoltotoiminnasta. Tulokset ovat kuitenkin Saksassa ja Italiassa tehdyn tutkimuksen kanssa samansuuntaisia.
IMS:n markkinatutkimuksessa on tutkittu käyttäjien suhtautumista huollosta aiheutuviin kustannuksiin. Tutkimuksen mukaan käyttäjät haluavat tietää mitä sähkökäytön ylläpito maksaa ja kaipaavat laitteille pitkiä (3...5 vuotta) takuuaikoja.
38,7 % käyttäjistä olisi valmis maksamaan lisää takuuajan pidennyksestä.
(IMS 1995. The European Market for Variable Speed Drives IE 952)
5.2.2 Haastattelut suomalaisten asiakkaiden odotuksista
Tämän tutkimuksen yhteydessä asiakkaiden toiveita kartoitettiin haastattelemalla 15 loppuasiakasta puhelimitse liitteen 8 kysymyslomakkeella. Lisäksi haastateltiin tarkemmin kolmea asiakasta sekä Aimo Silvastia ABB Industryn kotimaan myynnistä.
Haastattelukohteet valittiin kahdesta lähteestä. ABB Servicen Teollisuuskäytöt- yksikön asiakasrekisteristä valittiin vuonna 1995 paljon taajuudenmuuttajien huoltoja tilanneita. Lisäksi haastateltiin Aimo Silvastin ehdotuksen mukaan asiakkaita Itä-Suomesta. Haastatellut henkilöt olivat teollisuuslaitosten sähkökunnossapidon työnjohtajia sekä sähkö-ja automaatiopäälliköitä. Tärkeimpänä tavoitteena oli kartoittaa asiakkaiden kiinnostusta uusiin huoltopalveluihin. Samalla kerättiin mielipiteitä myös nykyisistä palveluista.
> 5. Toiminta kentällä 43 5.2.3 Suomalaisten asiakkaiden kokemukset
Asiakkaita pyydettiin arvioinaan käyttämiään palveluita asteikolla 0...5. Annettujen arvosanojen keskiarvot on esitetty kuvassa 5.1.
KENTTÄHUOLTO
KÄYTTÖÖNOTTO
ENNAKOIVA KUNNOSSAPITO KORJAAVA KUNNOSSAPITO —
KORJAAMO
LAITEKORJAU5 I
KORTTI KORJAUS |
0 12 3 4
Kuva 5.1. Asiakkaiden tyytyväisyys ABB Servicen palveluihin asteikolla 0...5.
Pääosin asiakkaat olivat tyytyväisiä huoltoinsinöörien toimintaan. Haastattelujen yhteydessä tuli kuitenkin esille ongelmia, joita asiakkailla on ollut kenttähuollon kanssa. Yksittäisiä kommentteja tuli: toimintanopeudesta, aikataulun pitävyydestä käyttöönotossa ja heikosta prosessiosaamisesta. Erityisesti kritiikin kohteena oli kuitenkin: hinnoittelu, varaosavalmius, dokumentointi ja tuotteista tiedottaminen.
Hinnoittelu
Hinnoittelua kritisoivat lähinnä pienet asiakkaat, joilla on yksittäisiä käyttöjä.
Tuntiveloitukseen perustuva laskutus koettiin epäoikeudenmukaiseksi, jos ongelma on jäänyt ratkaisematta. Erityisesti valitettiin “oppirahojen” maksattamista asiakkailla. Osia, varsinkin piirikortteja, on vaihdettu kokeilumielessä ja asiakkaat ovat mielestään maksaneet turhista osista.
Varaosat
Jotkut asiakkaat pitivät varaosia liian kalliina. Hintojen katsottiin olevan kohdallaan hätätoimituksissa, mutta varastoon ostettaessa osia pidettiin kalliina. Asiakkaat valittivat myös kenttähuollon varaosavalmiudesta: huoltoinsinöörillä tulisi olla mukanaan kaikki mahdollisesti tarvittavat osat.
Dokumentointi
Dokumentointiin tyytymättömät löytyvät prosessiteollisuudesta. Piirustukset ovat puutteellisia ja sovitut dokumentit saadaan vasta valittamalla myöhemmin. Erityisesti mainittiin englanninkielisten dokumenttien toimittaminen suomenkielisten sijasta.