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NEBS认证标准GR-63-CORE:2006地震试验,电信设备抗震测试

来源:https://www.xzbu.com/7/view-7974443.htm作者:张华 张灿文 (深圳市计量质量检验研究院)

NEBS认证标准GR-63-CORE:2006地震试验



NEBSGR63.png


摘要:

GR-63-CORE是NEBS认证依据的主要标准之一,该标准主要试验电信设备的物理防护要求,抗地震性能是其中一项重要项目,用干评估通信设备的抗震件能。本文分析研究了GR-63-CORE:2006标准中电信设备抗地震试验项目,对地震试验项目中的试验测试要求、试验设备要求、测试方法以及试验中注意事项等进行研究分析。


引言:

近年来,国内外地震频发,对人们的生命和财产的安全造成了极大的损失,往往在地震发生后,灾区的通信系统都会受到一定程度的破坏,但震后通信系统的好坏将在很大程度上影响震后抢险和生命财产的及时性和针对性,所以国内外有关通信设备的标准中,都对通信设备的抗震能力做了相关的规定和试验要求。


NEBS认证是北美国家对电信网络设备实施的非强制性认证。NEBS认证推行多年来,对保证电信系统的安全和质量可靠性起到了非常重要的作用,因此被市场广泛认可和接受,成为电信设备进入北美市场的通行证,实际上被认为是市场上的"强制性认证".NEBS中地震测试目的是为了评估设备在地震发生后,在不同地震带下的生存能力,保障突发地震后通信的流畅能力。


1.NEBS认证中地震测试要求

NEBS认证地震测试依据GR-63-CORE: 2006进行测试,该标准将试验强度分为4个不同的区域等级,如同4-3,对应评估设备在不同强度地震带下的生存能力。


NEBS GR-63 地震模拟振动台-06.png

美国不同区域地震等级


NEBS GR-63 地震模拟振动台-07.png

不同区域等级的地震强度



试验用规定的波形对电信设备进行地震测试。图5-17 所示的加速度-时间波形图, VERTEQII,合成了几种典型的地震情况,它适用于不同的建筑物和不同的土壤条件。设备的测试步骤应依照振动台上产生的合成波形所规定的运动进行。

NEBS GR-63 地震模拟振动台-04.png

图5-18为四个不同区域地震带下的振动频谱图。

NEBS GR-63 地震模拟振动台-05.png

NEBS GR-63 地震模拟振动台-08.png


2.试验设备要求


2.1 用于测试的振动台功能应当满足下面的要求:

  1. 振动器可用的峰到峰之间的击打度不应小于250mm (10in) .

  2. 振动台的频域为1.0Hz~100Hz,

  3. 振动台能达到最大峰值速率为1m/sec (40 in/sec) 正弦振动。

  4. 当重新制造贝尔通信研究所的波形时,振动台的加速度分析,即所说的测试响应频谱,必须满足或超过图2所示的要求响应频谱(地震危险地带的频率范围为1.0Hz~50Hz) .

2.2 波形在贝尔通信研究所的计算机磁盘上可以得到ASCI代码形式的波形。这里有三种波形:一种用于地带1和地带2测试,一种用于地带3测试,一种用于地带4测试。

传递函教必需用于说明每一个振动台的唯一响应。传递函数关系到振动台的输入(典型位移)和振动台的输出。对任何振动台来说,可以通过区分振动台的输出和振动台的输入(在FFT域中)来建立传递函数。应当通过适当的波形来增加传递函数的逆函数(在FFT域中) 。这样 FFT域驱动信号将转换成时域。这一过程可以使每一个在振动台上进行的测试产生驱动信号驱动信号的高通滤波器的截止频率不应超过0.20Hz。驱动信号的低通滤波器的截止频率不应低于50Hz。


2.3 加速计的最小动态范围应为0.5到100Hz。三个加速计的要求都应是这样的。

2.4 响应谱分析振动台加速度数据通过阻尼为29%的响应谱分析仪产生TRS,贝尔通信研究所波形的复制品应当被检验,通过分析频率从0.5到50Hz的第6个倍频程(对数坐标)的TRS.

2.5 偏差测量设备应当提供框架的顶部相对于它的底部的偏差的测量方法。为达到此目的,可以使用线性变量位移传感器。测试报告中应当包括偏差数据。

2.6 录像设备波形测试应当有录像带。录像带应当清晰的显示框架的前景并能在框架的顶部和底部之间进行观察。录像带可以分析的时间精度为0.1秒。

2.7 数据获取设备要求在取样速率为200Hz或更高时,能将每一个加速计和偏差测量设备进行数字化输出,并用ASCI1文件的形式记录数据。所有测试数据所涉及的时间均能用于分析。

2.8 固定负载测量设备如果测试配置没有混凝土台和固定装置,则在合成波形测试期间,应当测量其替换紧固件的峰值负载,器械的容量应当达到45000牛。

2.9 使用仪器配置放置加速计以便它们能记录以下内容:振动台的加速度,框架顶部的加速度,和中间高度的加速度。如果测试中没有混凝土台和混凝土膨胀固定装置,则应安装固定负载测量设备来记录峰值固定负载。安装偏差测量设备测量框架顶部相对于底部的偏差。


2.10 测试配置

  1. 框架级配置用于用框架供应的网络设备,在支撑框架上安装设备。

    与在服务中的安装方式相类似,将设备框架安装在振动台上。这或许包括使用混凝土板和固定装置来模拟设备安装在建筑物的混凝土地面上的情况。在所有情况下,应使用推荐的紧固件尺寸、数量、转矩值、手握柄、垫片、隔离装置等等,在混凝土膨胀固定装置正常使用将框架固定在建筑物的地面上的地方,则在安装振动台时,可以用同等数量和同等直径的焊接件、螺钉、螺丝冒来替换混凝土膨胀固定装置。

    应当用典型的固定装置放置方法将设备固定在振动台上(或混凝土板上) 。如果框架底部允许有多种固定方式,则从其中选择一种最牢固的方式。

    记录每一个固定装置和紧固件的转矩值。

    在框架的顶部,框架应当有意支撑的电缆的重量为45kg。如果能证明上面的值是过大的,则可以用较小的重量。当应用小重量时,此重量值的估计、计算应作为测试计划的一部分。高架电缆的最小重量为18kg.


  2. 子架级。子架级配置用于安装在购买者的框架中的单独子架供应的网络设备。

    将子架安装在典型的实际服务过程中用到的的框架的顶部位置。

    在框架中剩余的空间内安装子架来使满载设备的框架的集成度和硬度特性加倍。

    与在服务中的安装方式相类似,将框架安装在振动台上。在所有情况下,应使用推荐的紧固件尺寸、数量、转矩值、手握柄、垫片、和隔离装置。在混凝土膨胀固定装置正常使用将框架固定在建筑物的地面上的地方,则在安装振动台时,可以用同等数量和同等直径的焊接件、螺钉、螺丝冒来替换混凝土膨胀固定装置。

    在框架的顶部,框架应当有意支撑的电缆的重量为45ka,如果能证明上面的值是过大的,则可以用较小的重量。当应用小重量时,此重量值的估计、计算应作为测试计划的一部分,高架电缆的最小重量为18kg


3.测试方法


3.1静态测试步骤

下面步骤将负载施加在框架的前-后轴的两个方向和侧面-侧面轴的两个方向。(静态测试可以用与动态测试不同的框架样本。)

  1. 对框架拍照;

  2. 对框架的顶部慢慢的施加一个水平负载(大约45牛/秒) ;

  3. 对于地带4,将负载从0增大到等于或大于整装框架加上其顶部电缆的总重量,并纪录偏差和负载。地带3的负载标准为此负载的0.6,地带1和地带2的负载标准为此负载的0.4:

  4. 当负载慢慢撤离时,继续纪录偏差和负载;

  5. 纪录观察到的结构损伤;

  6. 对无负载的框架进行拍照。


3.2.波形测试步骤

  1. 下面的步骤用于对框架的垂直轴、前-后轴、侧面-侧面轴进行测试;

  2. 用加速度幅值为0.2g,频率从1Hz到50Hz,扫描倍频程为1.0oct/Min的波形进行正弦扫频观察(更高的倍频速率或许将减小设备所受的压力) ;

  3. 检验设备的功能性和物理条件;

  4. 对设备进行波形测试,在频率从1.0到50Hz的范围内,检验测试的响应频谱TRS是否满足或超过要求响应频谱RRS,如果在任何测试点, TRS均低于 RRS,则应使用最后的驱动信号和桌面加速度来调整传递函数。将其用于贝尔通信研究所的波形来产生一个新的驱动信号,并重复必需的步骤对设备重新进行测试;

  5. 在频率范围为1到7Hz间, TRS不应超过RRS大于30%,在此频率范围内,当TRS超过RRS大于30%时,如果一个设备出现失败的情况,说明此测试是不合乎操作规范的或是无效的;

  6. 在振动期间记录位移和加速度数据值;

  7. 彻底的检查设备并记录设备的物理条件的所有变化;

  8. 记录任何固定件和紧固件的缩减量。


4.注意安全:

  1. 严格的专业测试是应当有安保障措施,以使在测试区域对人构成的危险性和伤害性最小;

  2. 波形测试可以引起电路板、门、或其它的硬件飞离,从而造成空中危险:

  3. 波形测试可以引起设备摇摆和倾倒;

  4. 在对混凝土测试台和设备进行操作期间,工作人员和观测者应当小心谨慎;

  5. 在整个测试期间应当时刻注意人身安全,包括加速测试检查期间的安全注意。在测试期间,与设备保持的最小距离为3米,并且在整个测试期间都应穿戴合适的眼睛保护置,防护衣和安全鞋。


5.测试设备

 美国Team公司的多功能地震模拟系统是同类系统中唯一一个能够在单套双轴系统中执行所有Bellcore GR-63测试要求的地震测试系统。通过将伺服液压作动器与T-Film静液压滑台轴承集成在一起,创建了完美的高频长冲程垂直/水平测试系统。


NEBS GR-63 地震模拟振动台.png



6.结束语本

 文系统地研究了NEBS认证标准GR-63-CORE:2006中地震试验的方法、要求及注意事项等,有利于对该试验的深入理解,方便试验人员对该试验的操作。有利于企业了解该项测试,并为企业开展该项测试提供试验指导。



7.参考文献

[1] Network Equipment-Building System (NEBS) Requirements: Physical Protection, 4.4, 5.4

NEBS是“Network Equipment-Building System"的检称。在北美,交换机、网路设备、工业电脑,甚至主机板等直接或间接装置于电信机房的设备,都要求通过NEBS认证,以保障设备的稳定性、可靠性、员工的安全和标准化。该认证主要由ATT,Qwesl,and Verizon等美国主流电信运营商推动,由一些被授权的第三方实验室来实施。NEBS认证从产品的安全性、电磁兼容性、可靠性以及部分极端环境下(如地震)的可靠性等方面对电信设备提出较高的要求,成为我国电信产品进入北美市场的技术堡垒。GR-63-CORE和GR-1089-CORENEBS认证所依据的两个核心标准。GR-1089-CORE主要规定产品在电磁兼容性和电器安全方面的要求,而GR-63-CORE则强调产品的物里结构和可靠性等。


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