14.6. Методы расчета показателей надежности

Расчет надежности как отдельных изделий, так и систем в целом проводится уже на стадии эскизного и технического проектов, имея в виду способ соединения элементов в изделии и изделий в системе. В разветвленной сети подземного электроснабжения отказ электродвигателя установки или пускателя приводит к выходу из строя данной установки. Однако больнство горных машин и механизмов связаны между собой в единую технологическую последовательную цепь, поэтому процесс добычи полезного ископаемого прекращается. В связи с этим с точки зрения надежности большинство электропотребителей соединено последовательно.

Пользуясь теоремой умножения вероятностей, общая вероятность безотказ-ной работы определяется:

где P_I(t)—вероятность безотказной работы i-го элемента схемы.

Если наработки на отказ элементов восстанавливаемой системы подчиняются экспоненциальному, нормальному или логарифмически нормальному закону, наработку на отказ системы в целом определяют по формуле

где T_i—наработка на отказ i-го элемента. Для невосстанавливаемых элементов формула (14.33) применима только для экспоненциального закона распределения наработки на отказ.

Когда наработки на отказ всех элементов невосстанавливаемой системы распределены по закону Вейбулла с параметрами а и Ь, наработка на отказ системы

где К—гамма-функция величины (1 + 1/b).

Показатели долговечности изделий определяются по формулам (14.32)—(14.34), при этом в расчете учитываются только те отказы составляющих элементов, которые вызывают необходимость в капитальном ремонте.

Параллельное соединение элементов—средство повышения надежности путем резервирования. В схемах элекnроснабжения различают общее и раздельное резервирование. При общем резервировании имеется несколько однотипных установок, систем, взаимно заменяющих друг друга (два ввода на ГПП; две вентиляторные установки). Вероятность безотказной работы в этом случае

где

• l=(d—т)/т—кратность резервирования;

• d—общее число элементов в системе;

• т—число рабочих элементов, необходимых для нормального функционирования.

Более экономичным и технически целесообразным является раздельное резервирование, при котором резервируется каждый элемент системы. Это позволяет достичь более высокой надежности при тех же затратах. Вероятность безотказной работы

Различают два способа включения резервных элементов: постоянное и замещением. При постоянном резервировании резервные элементы работают одновременно с рабочими, при этом нагрузка распределяется равномерно между ними. В дан­ном случае возрастает ресурс рабочих элементов из-за сниже­ния ресурса резервных элементов.

При резервировании замещением резервный элемент включается вручную или автоматически только после отказа рабочего, ресурс резервного элемента не расходуется, но рабочий элемент изнашивается быстрее.

Вполне естественно, что одним резервированием достичь высокой надежности трудно. Если же вышедший из строя элемент восстанавливается на месте или заменяется новым и вновь включается в работу уже в качестве резервного, удается достичь весьма высокой надежности системы. Этому способст­вует также совершенствование монтажа и технического обслуживания на шахтах и рудниках, внедрение системы планово-предупредительных ремонтов (ППР), улучшение качества ремонтов электрооборудования на шахтах, ЦЭММ и энерго­заводах [13].