книги из ГПНТБ / Рябинин И.А. Надежность судовых электроэнергетических систем и судового электрооборудования учебник

И . А. Р Я Б И Н И Н , Ю . Н . К И Р Е Е В

НАДЕЖНОСТЬ

СУДОВЫХ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

СИСТЕМ

И СУДОВОГО

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР

в качестве учебника для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по специальности «Электрооборудование судов»

ф

ИЗДАТЕЛЬСТВО «СУДОСТРОЕНИЕ» ЛЕНИНГРАД

1974

Р е ц е н з е н т ы : проф. Б. И. Норневский

м кафедра электрооборудования судов ЫКИ

© Издательство «Судостроение», 1974 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

X X I V съезд КПСС поставил задачу дальнейшего совершенство­ вания системы народного образования в нашей стране в соответствии с потребностями развития экономики, науки и культуры. «В области высшего и среднего специального образования, —• говорится в Резо­ люции X X I V съезда партии по Отчетному докладу ЦК КПСС, — требуется шире развернуть подготовку кадров по новым и перспек­ тивным направлениям науки и техники, лучше вооружать молодых специалистов современными знаниями, навыками организаторской и общественно-политической работы, умением применять полученные знания на практике».

К таким новым направлениям науки и техники в области судовой электроэнергетики безусловно следует отнести проблему надежности судового электрооборудования.

Необходимость в настоящее время знания основ теории и методов расчета надежности судовых электроэнергетических систем (СЭС) каждым инженером-электриком заставило ввести курсы по надеж­ ности СЭС и судового электрооборудования в учебные планы мно­ гих втузов.

Настоящий учебник написан на базе монографии «Основы теории

ирасчета надежности судовых электроэнергетических систем»,

аппарат теории надежности, а также количественные характери­ стики надежности.

Во второй части рассматриваются методы статистической оценки показателей надежности и методы проверки гипотез о надежности судового электрооборудования по результатам его работы в эксплуа; тационных условиях. Дается оценка надежности элементов СЭС и судового электрооборудования.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

5

р— коэффициент неисправности;

а[Т] — среднее квадратическое отклонение случайной величины Т;

со (/) — интенсивность потока отказов в момент времени (; Q \t) — функция отказов.

6

ЧАСТЬ I

ОСНОВНЫЕ п о н я т и я И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДЕЖНОСТИ

судовых электроэнергетических систем и судового электрооборудования

Судовая электроэнергетическая система 1 (СЭС) представляет собой совокупность источников электрической энергии, преобразо­ вателей, распределительных и регулирующих устройств, соедини­ тельных кабелей и потребителей, предназначенную для генериро­

ской энергии, автоматизации и телемеханизации судовые электро­

Надежность СЭС связана также с экономикой и безопасностью плавания.

Ъурное развитие средств комплексной автоматизации судовых систем; сокращение численности обслуживающего персонала; требо­ вания, предъявляемые к качеству электрической энергии, точности и быстродействию судовых технических устройств, их весам и га­ баритам; более сложные общие условия использования судов — увеличение их скорости, повышение мореходности и маневренности, использование в любое время суток, в любую погоду, в различных климатических условиях—все это позволяет утверждать, что если на­ дежность уже существующих судовых систем и .устройств является

^. недостаточной, то еще большего внимания потребует надежность буду- /щих систем. Технический прогресс выдвинул проблему надежно-

1 Здесь и ниже под системой понимается множество действующих элементов вместе с совокупностью существенных связей между ними. Эти связи (отношения) и отличают систему от простого конгломерата частей.

7

стн на первое место и сам зависит от успешного решения этой про­ блемы.

Общая проблема надежности СЭС охватывает широкий круг вопросов, направленных на обеспечение и поддержание высокой надежности как отдельных элементов, так и всей системы в целом. По отношению к СЭС это проблема смешанного типа, т. е. и прак­ тическая, и научная одновременно.

Проблема надежности элементов СЭС чаще всего проявляется как чисто практическая, ибо для ее решения не требуется ни новых теорий, ни новых знаний, а лишь добросовестное отношение к делу, отличная организация труда, использование высококачественных материалов, выполнение всех требований при проектировании, систематический контроль на всех этапах производства и эксплуа­ тации.

Для СЭС в целом всего этого оказывается уже недостаточно, так как для объективного ответа на ряд вопросов, выдвигаемых прак­ тикой проектирования и эксплуатации, крайне нужны и новые знания, и новые теории, и новые математические модели. К таким вопросам следует отнести, например, научно обоснованный выбор структуры системы, установление необходимого числа связей между основными элементами системы, расположение коммутационных и защитных аппаратов, степень резервирования отдельных элементов, оценка восстанавливаемости ряда элементов, расчет ЗИПа, опре­ деление оптимальных сроков профилактики и т. д.

Проблема надежности является далеко не новой. Она постоянно сопутствовала техническому прогрессу, и там, где практические потребности человека выдвигали ее, она находила более или менее разумное решение на уровне технических возможностей и знаний, которыми характеризовался тот или иной период.

Принципиально новым моментом современного периода развития проблемы надежности СЭС является количественный подход к ее решению в отличие от чисто качественной оценки надежности СЭС, осуществлявшейся ранее. Принадлежа к инженерным дисципли­ нам, теория надежности тесно связана с современной прикладной математикой, ибо математика является тем средством, с помощью которого в большинстве случаев только и возможна корректная по­ становка задачи, четкая формулировка условий и допущений, необ­ ходимых для решения. Теория надежности—это новая научная дис­ циплина, изучающая общие закономерности, которых следует при­ держиваться при проектировании, испытаниях, изготовлении, приемке и эксплуатации изделий для получения максимальной эффектив­ ности от их использования.

Современная теория надежности разработана в последние два десятилетия в трудах математиков и инженеров разных стран. Большой вклад в развитие общей теории надежности внесли совет­ ские ученые Ю. К- Беляев, А. И. Берг, Н. Г. Бруевич, Б. В. Васильев,

Б. В . Гнеденко, Г. В. Дружинин, В. И. Зубов, И. Н. Коваленко,

В. И. Нечипоренко, А. М. Половко, Н. М. Седякин, А. Д. Соловьев,

Б. С. Сотсков, И. А. Ушаков, Я- Б. Шор и др. Среди специалистов

8

по теории надежности судовых автоматизированных систем, извест­ ных своими печатными трудами, следует отметить А. Г. Варжапетяна, А. И. Губинского, И. М. Маликова, А. В. Мозгалевского, И. П. Падерно, Ю. А. Светликова, О. В. Щербакова и др.

Для практического решения проблемы надежности в СССР и за рубежом созданы лаборатории, отделы, бюро и группы надеж­ ности на предприятиях, в проектных и научно-исследовательских организациях, а также в вузах.

§ 2. Основные понятия теории надежности

Основные понятия теории надежности устанавливаются путем описания соотношений между ними. Необходимо сразу же отметить некоторую условность (относительность) многих из этих понятий и определений, но точно так же, по существу, обстоит дело и в дру­ гих областях науки, и это нисколько не умаляет полезности и содер­ жательности вводимых научных понятий.

Остановимся на соотношении между понятиями «надежность» и «эффективность». Эффективность — более общее и широкое поня­ тие, включающее в себя и надежность, но, как всякое общее понятие, оно несколько расплывчато и неконкретно.

Чтобы выделить то понятие надежности, которое используется в данной книге, изобразим схематически соотношения между неко­ торыми основными понятиями, входящими в общее понятие «эффек­ тивность системы» (рис. 1).

Эффективность системы

Рис. 1. Классификация основных понятий, определяющих эффективность системы.

9