MTBF (Mean Time Between Failures): ottimizzarlo per l’affidabilità di un PCS (Inverter/Rectifier).
Brief
NIER si è occupata dell’ottimizzazione del MTBF (Mean Time Between Failures) per l’affidabilità di un PCS (Inverter/Rectifier).
Cos’è un PCS? Un PCS (Power Conversion System – Sistema di Conversione di Potenza) è un convertitore bidirezionale fondamentale nei sistemi di accumulo di energia (BESS). Integra le funzioni di inverter e raddrizzatore per consentire il flusso di energia in entrambe le direzioni: converte la corrente alternata (AC) della rete in corrente continua (DC) per caricare le batterie, e converte la DC in AC per immettere energia nella rete o alimentare le utenze (BESS).
Cosa significa MTBF (Mean Time Between Failures)? Si tratta del tempo medio stimato che intercorre tra un guasto e l’altro in un sistema riparabile. Questo indicatore chiave misura l’affidabilità di apparecchiature, macchinari e componenti software.
Ora passiamo al progetto.
Come prima cosa, abbiamo realizzato l’analisi di un PCS (Inverter/Rectifier) di nuova generazione – progettato da Nidec ASI – per l’interfaccia tra sorgenti DC (Storage/Renewables) e rete AC con architettura modulare comprendente moduli di potenza, sistemi di controllo e ausiliari di raffreddamento.
Il sistema è stato valutato in conformità ai requisiti di sicurezza per convertitori elettronici di potenza (IEC 62477).
Sfide di progetto
In fase di lancio di un nuovo prodotto, il valore di MTBF (Mean Time Between Failures) dichiarato non è solo un numero, ma una promessa commerciale. La sfida è stata validare un design che rispondesse a requisiti di mercato sfidanti, garantendo al contempo una gestione snella delle scorte e delle manutenzioni, con l’ulteriore obiettivo di minimizzare il Life Cycle Cost (LCC) come previsto dalla norma IEC 60300.
Fasi di esecuzione
FMECA fisica e funzionale.
Analisi dettagliata e sistematica dei modi di guasto, con particolare focus sui moduli di potenza e i sistemi di controllo.
Analisi HazOp (Hazard and Operability).
Conduzione di uno studio sistematico per identificare potenziali pericoli e problemi di operabilità legati a deviazioni dalle intenzioni di progetto. L’analisi ha permesso di validare la sicurezza del sistema durante i transitori critici di commutazione DC/AC e le risposte a guasti di rete.
Analisi di Importanza (Pareto).
Identificazione dei componenti con il maggior impatto sul failure rate complessivo, calcolato attraverso la modellazione tramite Fault Tree Analysis .
Reliability Refinement.
Un supporto attivo nel migliorare il valore di MTBF attraverso:
o Ricerca di sorgenti dati di affidabilità specifiche e più accurate (estrapolate da banche dati standardizzate come.
o Analisi delle logiche di gestione guasto (re-design funzionale) per minimizzare l’impatto sulla perdita di potenza.
Spare Parts Optimization.
Calcolo del set di ricambi ottimale per supportare la commercializzazione su larga scala, così da seguire i principi dell’Integrated Logistic Support (ILS).
Risultati ottenuti
Il prodotto è arrivato a ottenere un profilo di rischio chiaro e validato. L’identificazione precoce dei componenti critici ha consentito di intervenire sulle strategie di manutenzione e sul design prima della distribuzione massiva, prevenendo costi imprevisti di Field Service. L’approccio basato sul rigore metodologico dei settori High-Reliability (come il ferroviario) ha fornito al cliente un vantaggio competitivo nella penetrazione dei mercati internazionali più esigenti.
Standard di riferimento
- IEC 60812: Failure Mode and Effects Analysis (FMECA).
- IEC 61882: Hazard and operability studies (HAZOP studies) – Application guide.
- IEC 61025: Fault Tree Analysis (FTA).
- MIL-HDBK-217F: Reliability prediction of electronic components.
- IEC 62477: Safety requirements for power electronic converter systems.
- IEC 60300: Dependability management – Life cycle costing.
- EN 50126 (IEC 62278): The Specification and Demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS)