Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический

университет»

Кафедра электротехники и электрических машин

УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой электротехники и электрических машин
к.т.н., доцент		ЯЯ.М. Кашин
	«____»_______2014 г.

Лекция № 3 по дисциплине «Эксплуатация электрооборудования»

для студентов направления 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Квалификация выпускника – магистр

Тема № 3. Основные показатели и характеристики системы технического обслуживания и ремонта

Разработал:

к.т.н., доц. Г.А. Кириллов

Обсуждено на заседании каф. ЭТиЭМ

27 августа 2014 г. (протокол № 1)

Секретарь кафедры

к.т.н., доц. С.А. Попов

2014 г.

Цели: 1. Формирование следующих компетенций:

ПК-22: готовность эксплуатировать, проводить испытания и ремонт технологического оборудования электроэнергетической и электротехнической промышленности.

2. Формирование уровня обученности:

Знать: основы теории эксплуатации, испытания и ремонта электрооборудования.

Материальное обеспечение:

Проектор, ПК, комплект слайдов по Л № 3.

Учебные вопросы

1 Основные показатели Системы технического обслуживания и ремонта.

2 Выбор периодичности технического обслуживания и ремонта.

3 Определение оптимальной продолжительности технического обслуживания и ремонта электрооборудования

Заключение.

Литература

1. Кириллов Г.А., Кашин Я.М. Эксплуатация электрооборудования. Часть 3. Контроль технического состояния электрооборудования с выводом в ремонт: учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника» / Кубан. гос. технол. ун-т. – Краснодар. Режим доступа: http://moodle.kubstu.ru (по паролю).

Основная часть

1 Основные показатели Системы технического обслуживания и ремонта

Основными показателями Системы ТО и Р оборудова­ния являются [1,2,3,4]:

• периодичность ТО и Р t_P;

• продолжительность ТО и Р t_П;

• объем ТО и Р.

Под периодичностью ТО и Р t_P понимают интервал времени между двумя последовательно проводимыми идентичными видами технического обслуживания (ремонта) и последующим таким же видом или другим, большей сложности.

Периодичность может изме­ряться либо календарными отрезками времени (дни, месяцы, годы), либо единицами наработки (циклы, часы работы) [3,4].

Продолжительностью ТО и Р называют календарное время проведения одного технического обслуживания (ремонта) данного вида, т.е. время t_П, которое необходимо затратить на выполнение соответствующих работ на техническое обслуживание и ремонт оборудования [3,4].

Объем ТО и Р определяется количеством вы­полняемых операций и выражается в единицах времени t_П, затрачиваемого на все работы при заданных значениях материальных и людских ресурсов.

Кроме того, объем ТО и Р зависит от его периодичности. Очевидно, чем реже проводится техническое обслуживание оборудования, тем больший объем работ необходимо выполнять с целью поддержания требуемой готовности оборудования к применению.

При выборе периодичности t_P и продолжительности t_П ТО и Р необходимо определить их оптимальное значение с целью обеспечения высокий готовности оборудования к применению по наз­начению.

Рассмотренные выше показатели в свою очередь зависят друг от друга. Так, например, увеличение периодичности t_P требует увеличения числа контролируемых элемен­тов оборудования, а следовательно, в увеличении продолжительности обслуживания t_П.

Основной целью ТО и Р яв­ляются мероприятия, направленные на предупрежде­ние возможных отказов оборудования в процессе его применения. Контроль состояния оборудования при этом носит вспомогательный характер и служит для определения целесообразности проведения тех или иных работ.

За основу при обосновании периодичности ТО и Р могут быть взяты следующие данные:

• статистические характеристики комплектующих элементов обо­рудования (например, λ - характеристики или плотности распреде­ления параметров элементов как функции времени или условий функ­ционирования);

• характеристики надежности оборудования в целом;

• результаты периодического контроля выходных параметров оборудования и параметров его комплектующих элементов.

По известным λ – характеристикам элементов определяется элемент (или элементы), имеющий наименьшую длительность участка характеристики, на котором λ = const. Полученный интервал време­ни T_max определяет собой наибольшее допустимое время между за­менами этого элемента. Так как указанный интервал для других эле­ментов оборудования может быть другим, целесообразно периодич­ность замен этих элементов определять с разумным учетом интерва­ла T_max , т.е. таким образом, чтобы получить равномерную по вре­мени сетку профилактических замен элементов. Недостатком этого метода назначения периодичности является то, что он не учитывает возможные постепенные отказы элементов, т.е. отказы, обусловленные старением элементов.

Сущность методов определения периодичности ра­бот, основанных на использовании данных об эксплуатационной на­дежности оборудования в целом, заключается в выборе интервала времени, в течение которого параметр, характеризующий реальное техническое состояние оборудования, достигает предельного значе­ния.

Возможно определение периодичности проведения работ из условия обеспечения максимальных значений эксплуатацион­ных характеристик, т.е. выбор такого интервала времени, при кото­ром требуемая характеристика в заданных условиях будет максимальной.

Особенностью изложенных методов определения периодичности работ является то, что они требуют наличия определенных статистических данных об эксплуатации либо элементов оборудо­вания, либо оборудования в целом. Кроме того, они не позволяют судить о целесообразности проведения работ на конкретном оборудовании.

В отличие от указанных методов определение периодичности работ на основании результатов периодического контроля (диагностики) параметров оборудования и его элементов позволяет опреде­лить наиболее целесообразный срок проведения работ, а также элементы, замена которых наиболее целе­сообразна.

Рассмотрим более подробно некоторые методы определения опти­мальных значений периодичности и длительности ТО и Р.

2 Выбор периодичности технического обслуживания и ремонта

2.1 Выбор периодичности технического обслуживания

и ремонта из условий максимальной вероятности

обнаружения неисправности

Из опыта эксплуатации известно, что любое техническое устройство может находиться в одном из трех состояний:

1) исправном (неисправностей нет);

2) неисправном (неисправность есть, но отказа нет);

3) неработоспособном (есть отказ и устройство ремонтируется).

Модель состояний технического устройства показана на рис. 3.1 Два первых состояния (исправное и неисправное) являются работоспособными. Рассмотрим вероятностную зависимость.

На первой стадии с момента начала работы Т=0 технического устройства развивается неисправность, которая проявляется в случайный момент времени Т₁. С этого момента начинает развиваться вторая стадия и в момент времени Т₂ возникает отказ. Предположим, что работы проводятся с постоян­ной периодичностью tр, независящей от количества отказов, возникших за цикл ТО и Р.

Рисунок 3.1 – Возможные состояния оборудования в процессе эксплуатации

С начала эксплуатации (t=0) до момента проведения пер­вого технического обслуживания (t= tp) параметр потока отказов для всех t< tp равен [3, 4, 6]:

(3.1)

где – плотность распределения случайного време­ни безотказной работы электрообору­дования.

Значение f(t) можно определить через плотности распределе­ния времени развития неисправности и времени развития отказа (времени развития первой и второй стадии), т.е.

(3.2)

где - – плотность распределения времени Т₁ возникновения неисправности;

- – плотность распределения времени Т₂ развития отказа.

С достаточной для практики точностью срок проведения первого ТО, при котором , можно определить из условия , где – вероятность наступления неисправности.

В случае, если времена Т₁ и Т₂ независимы и имеют экспоненциальные распределения с параметрами и , соответственно, параметр потока отказов (t) будет определяться следующим выражением [3,5,6]:

(3.3)

Если ТО проводятся с периодичностью t_р, то после каждого ТО значение параметра потока отказов становится равным нулю, а между ТО изменяется.

Порядок вычислений следующий:

1. Находят плотность распределения f(t) времени отказа.

2. Определяют вероятности и .

3. Находят искомую вероятность .

Поэтому целесообразно после определения срока вычислить и скорректировать с учетом этого значения.

Рассмотрим случаи, когда значения времени Т₁ и Т₂ независимы и имеют экспоненциальное распределение с параметрами и , соответственно. Вероятность запишется:

(3.4)

Для определения оптимального срока проведения ТО получим:

(3.5)

или

(3.6)

где

Для удобства пользования, рассчитанные значения функции сводятся затем в таблицу, (табл.П2.2, П2.3).

Определим вероятности двух других ситуаций, возможных в момент начала выполнения ТО-1.

Вероятность того, что за период между ТО не возникнет неисправность равна:

(3.7)

Вероятность возникновения отказа определим из уравнения:

(3.8)

При практических расчетах может быть также применена формула:

(3.9)

Подставив (2.44) в (2.42) и (2.45), после преобразований получим:

(3.10)

(3.11)

Для вычисления вероятности можно воспользоваться выражением (3.9).

Как показано ранее, для расчета оптимальных сроков проведения работ при ТО необходимо знать плотности распределения и , а для расчета оптимальной периодичности (в стационарном режиме эксплуатации) – параметры:

Исходные данные для получения , , (или ) и (или ) могут быть получены в результате испытаний или эксплуатации.

По статистическим данным за период эксплуатации оборудования можно подсчитать:

• суммарное количество неисправностей определенного типа, обнаруженных при ТО;

• количество отказов n, которым предшествовали неисправности рассматриваемого типа.

Так как неисправности предшествовали отказам, то общее количество неисправностей, проявившихся в устройствах за этот срок эксплуатации равно: За этот же срок эксплуатации известна наработка всех N испытуемых изделий.

Используя эти данные, можно определить оценки математических ожиданий:

• времени наступления неисправности

(3.12)

• времени возникновения отказа

(3.13)

Воспользовавшись выражением , по известным значениям и находим оценку для математического ожидания второй стадии развития отказа:

(3.14)

Зная значения и , определяем оценки соответствующих интенсивностей, необходимые для нахождения оптимального периода профилактических работ:

При оценке точности характеристик обычно задаются значениями доверительной вероятности =0,80,95. Доверительные границы для и определяют по формулам:

(3.15)

где и – коэффициенты, рассчитанные по параметрам распределения Пуассона. Все данные расчетов сводятся в таблицу [Приложение табл.П2.4]., откуда и берутся значения коэффициентов и [2,3].

Таким образом, последовательность выполнения расчетов оптимальных сроков проведения работ сводится к следующему:

1. Находят интенсивности, соответствующие средним значениям времени возникновения неисправности и второй стадии развития отказа:

2. Вычисляют значения периодичности ТО, при которой обеспечивается наибольшее разрежение потока отказов (max вероятности ):

где – значения коэффициента [3].

3. Строят графики функций:

4. На основе анализа, полученного значения t_ропт графиков функций и особенностей организации и выполнения работ принимают окончательное решение относительно периодичности проведения технического обслуживания.