14.2. Основные показатели надежности рудничного электрооборудования

Признаки или критерии отказов электрооборудования или его элементов устанавливаются нормативно-технической документацией для каждого изделия (объекта).

Для рудничного и взрывозащищенного электрооборудования критериями отказов служат: нарушение электробезопасности и взрывозащищенности электрооборудования; невозможность выполнения операций по управлению или техническому обслуживанию; вращающий момент на валу электродвигателя отсут­ствует после подачи напряжения или находится ниже установленного значения; напряжение на нагрузке, подключенной к источнику питания, отсутствует и др.

Свойства надежности электрооборудования количественно характеризуются единичными показателями надежности.

Безотказность изделий характеризуется: вероятностью безотказной работы P(x) интенсивностью отказов λ(t); средней наработкой до отказа Т₁ для невосстанавливаемых изделий; наработкой на отказ Т для восстанавливаемых изделий.

Вероятностью безотказной работы P(t) называют вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ не возникнет, т. е. это вероятность того, что время безотказной работы больше некоторого заданного времени P(t)=P(T = t).

Вероятность безотказной работы связана с функцией распределения и плотностью выражением

Интенсивность отказов λ(t) —условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого изделия, определяемая для рассматриваемого промежутка времени при условии, что до этого момента отказов не было: λ(t)=F(t)/P(t).

Статистическим определением λ(t) служит выражение

где

• n_Δt(t) число отказов в интервале времени или число отказавших изделий (элементов) в интервале времени (t, t +Δt);

• N(t - число изделий, исправных в момент t (если t совпадает с началом испытаний, то N(t)—число изделий, поставленных на испытание);

• Δt-продолжительность испытаний,ч.

Средняя наработка до отказа Т₁— математическое ожидание наработки изделия до первого отказа:

где t _1i —наработка i-ro изделия до первого отказа.

Средняя наработка на отказ Т—отношение наработки восстанавливаемого изделия к МОЖ числа его отказов в течение этой наработки:

где t₁ — средняя наработка изделия до момента его i-ro отказа; m—число отказов.

Для характеристики долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости принимают показатели, аналогичные P(t), λ (t), T₁ и Т.

Долговечностью называют свойство изделия сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания. Показатель долговечности—средний ресурс до капитального ремонта Т_к:

где t_kj — наработка j-го изделия капитального ремонта, ч.

Ремонтопригодность- свойство изделия, выражающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния проведением технического обслуживания и ремонтов. Показателем служит среднее время восстановления Т_В:

где t _Bi — время восстановления изделия после i-ro отказа, ч.

Сохраняемость—свойство аппаратуры сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортирования. Показателем является средний срок сохраняемости T_COX:

где t_coxj- календарный срок сохраняемости i-го изделия,ч,

Помимо МОЖ указанных случайных величин определяют их средние квадратические отклонения и коэффициенты вариации.

При расчете показателей безотказности учитываются все отказы изделия, а при расчете долговечности только те отказы, которые вызывают необходимость в капитальном ремонте изделия.

Кроме указанных показателей, определяющих свойства надежности, существуют комплексные показатели: коэффициент готовности K_г, коэффициент технического использования K_И и коэффициент оперативной готовности.

Коэффициент готовности определяет вероятность того, что изделие окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме периодов, в течение которых эксплуатация изделий не предусматривается:

При технико-экономических расчетах могут использоваться такие показатели надежности, как среднее время простоя Т_П, среднее время технического обслуживания T _обс.

При исследовании надежности работы электрооборудования необходимо установить закон распределения отказов и сопоставить его с теоретическим законом. Так как закон распределения наработки на отказ и времени восстановления позволяет определить все основные количественные показатели надежности, он является важнейшей характеристикой потока отказов. Правильный выбор исходной теоретической модели закона распределения в значительной степени определяет необходимый объем статистических исследований, требуемый для оценки показателей надежности с заданной достоверностью.

Математической моделью внезапных отказов является экспоненциальный закон распределения, функция распределения которого определяется выражением

При экспоненциальном распределении наработки между отказами интенсивность потока отказов является величиной постоянной ( λ = const), а основные качественные показатели находятся в следующей зависимости:

Основные характеристики надежности для данного распределения показаны на рис. 14.4.

Нормальный закон распределения используется при постепенном изменении параметров изделия или системы и в случаях, когда доля внезапных отказов мала, а преобладают постепенные отказы.