книги из ГПНТБ / Мирцхулава, Ц. Е. Надежность гидромелиоративных сооружений

Рис. 26. Временная эпюра случайной ситуации, сложившейся при /а—1, /а, /а+1 в опытах в сЛучае невосстанавливающейся" системы.

170

Статистическое среднеквадратическое отклонение -времени без­ отказной работы определяется выражением

171

Таким образом, статистическая опасность отказов подсчитывает­ ся по формулам-

На основании формул (277) и (278) алгоритм получения таких характеристик надежности, как a(t), Q(t), Гср, k(t), a, Su Hf/c ,

может быть представлен в виде блок-схемы, изображенной на рисунке 27.

Эта блок-схема состоит из десяти операторов, каждый из ко­ торых выполняет достаточно сложную операцию. Логические опе­ раторы изображены кружками. Если условие, проверяемое дан­ ным логическим оператором, выполнено, то стрелка, обозначаю­ щая передачу управления, снабжается знаком «1», в противном случае — знаком «О». Операторы на блок-схеме не требуют до­ полнительных пояснений, за исключением операторов 6 и 10. Оператор 6 проверяет условие, состоящее в том, что число про­ деланных осмотров («опытов») меньше данного числа Na-

Оператор 10 проводит расчет статистического среднего вре­ мени безотказной работы Tcv по формуле (288), статистического среднеквадратического отклонения а по формуле (280), статисти­ ческого коэффициента асимметрии Sh по формуле (281) и, нако­ нец, статистического эксцесса Е tc по формуле (283).

172

£>ta, hate

Рис. 27. Блок-схема алгоритма построения статистических,-характе­ ристик надежности лотковых систем.

При построении статистической средней частоты отказов со(/) весь задний диапазон tn наблюденных значений случайной ве­ личины То делим на -rim интервалов. При этом величину каж­ дого интервала получаем равной

173

Рис. 28. Временная эпюра случайной ситуации, сложившейся при 1-м опыте в случае мгновенного восстановления отказавшей системы.

Из рисунков 27 и 28 следует, что момент возникновения от­ казов в L0 серии осмотров при условии, что после отказа лотки заменяются новыми, определяется по формуле

Л /со

Если условие (291) не выполняется, то определение моментов возникновения отказов по формуле (290) в 10>-й серии «опытов» прекращается.

Таким образом, в каждой / ш-й серии «опытов» получается ряд сумм вида

муле

174

(293)

Д t.

где

V = l , 2, 3, . . , Г] ay tia = U 2, 3, . . Ki

разделим на общее число, серий, «опытов» Nm и получим частоты, соответствующие каждому интервалу.

(294)

N.. N.. N... N..

Поделив каждый из членов ряда (294) на величины интерва­ ла Дt m, получим соответствующие значения статистической сред­ ней частоты отказов:

Следовательно, статистическую среднюю частоту отказов можно подсчитать по формулам:

ГП,.

a(fi)

ю (^2 ) —

"Ч _ 71ц

^ aNa

175

P(t), Q(t), a(t), h(t), TCp рассчитаны для конкретных лотковых

систем Крымской, Донецкой и Ворошиловградской областей в Голодной'степи. Для рассматриваемых районов количественные характеристики надежности лотков-каналов отличаются между

176

Рис. 30. Распределение характеристик надежности лотковых систем в пе­ риод старения:

Рис. 31. Распределение характеристик надежности лотковых систем в период приработки. Обозначения те же, что и на ри­ сунке 30.

собой. Наилучшими показателями надежности обладают лотки, установленные в Голодной степи, где вероятность безотказной ра­ боты для семи лет службы P(t) — 0,91 -Г0,955, наихудшими — лот-

ки в Донецкой и Ворошиловградской областях, где P ( t ) = 0,83-4- 4-0,91. Это объясняется многими причинами: прежде всего разли­ чием климатических условий (влияние циклов замораживания и оттаивания, снежные заносы лотков и т. д.), неоптимальной техно-t логией изготовления лотков на заводах-поставщиках, неодинако­ вым обеспечением герметизации швов (применение различных гер­ метизирующих материалов), использованием различных опор под лотки (применение Голодностепстроем свайных опор значительно уменьшило деформацию и осадку лотковых трасс).

Анализ причин появления дефектов показал, что 55% отказав­ ших лотков имеет дефект из-за несовершенства стыковых соеди­ нений, 28% — из-за низкого качества строительно-монтажных работ и 17%— из-за неудовлетворительной эксплуатации системы, при­ чем из 55% примерно 12% нарушений стыков из-за просадочности грунтов (происходит осадка опор вследствие увлажнения ос­ нования) .

Результатом обработки статистического материала явилось установление срока службы лотков (25—30 лет) (рис. 30), а также приработочного времени (2—4 года) (рис. 31).

Помимо расчетов критериев надежности лотковых систем, ус­ тановлена связь надежностных характеристик с технико-экономи­ ческими показателями. Оптимальное значение надежности и дол­ говечности устанавливается при условии получения на конечном интервале времени эксплуатации t максимального значения ко­ эффициента эффективности Ka(t), который определяется как от­ ношение стоимости товарной продукции, производимой в едини­ цу календарного времени с помощью данной лотковой сети, к

величине суммарных затрат:

t

СоJ Ки(х)йх

[С1-\-Сз(1 —/С)]^+(С2—Сз) J Ku{x)dxJrC i

о

где Ci — часть себестоимости, которая зависит только от кален­ дарного времени использования лотковой системы;

С2 — часть себестоимости, зависящая от времени %, в тече­ ние которого лотковая сеть принимает непосредствен­ ное участие в производственном процессе (время чистой работы);

С3 — часть себестоимости, зависящая от времени tv, в тече­ ние которого лотковая сеть находится в ремонте;

С4 — стоимость запасных лотков, материала, необходимого для проведения текущего ремонта и профилактики си­ стемы на протяжении всего календарного срока службы (сюда могут быть включены и другие расходы, косвен­ но связанные с обеспечением производства);

Ки — коэффициент использования системы.

178

Г л а в а V

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ НАДЕЖНОСТИ

Проектируя тот или иной объект с определенными технически­ ми характеристиками, проектировщик должен учитывать вопро­ сы надежности. Конкретные задания по надежности и оценка их выполнения на всех этапах создания и эксплуатации объекта по­ могут выявить наиболее слабые места и решить ряд задач по оптимальному проектированию, резервированию, выбору качест­ ва запасных частей, установить периодичность и степень профи­ лактических мероприятий. Для этого необходимо использовать всю информацию по эксплуатации объекта.

Любое требование по надежности должно быть обоснован­ ным. При проектировании важно знать, какой ценой достигнут желаемый результат, так как легче всего разработать и построить объект без экономических ограничений. Но таких объектов на практике не существует.

Применяемая ныне методика определения сметной стоимости объекта без учета показателя надежности неправильна, так как в отдельных случаях проектировщики в погоне за уменьшением сметной стоимости значительно снижают надежность и долго­ вечность объекта, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов.

Надежность и долговечность можно повысить до любого уров­ ня, увеличив запасы, затраты. Естественно, риск выхода из строя объекта при этом снижается, стоимость объекта увеличивается. Поэтому необходимо стремиться к оптимальному соотношению между стоимостью и риском.

Экономичным считается объект, оптимальный для заданных условий работы и эксплуатации. Экономичность конструкции оп­ ределяется затратами на ее разработку и эксплуатацию.

Задача при проектировании состоит в том, чтобы производ­ ственные возможности оптимальным образом согласовывать с экономической характеристикой. Под оптимальным уровнем ка­ чества объекта понимается такое [22, 25, 52, 59] сочетание его различных свойств (технических, экономических, эстетических), которое ^обеспечивает определение потребности с минимально возможными издержками на их создание и эксплуатацию.

При проектировании различных несложных систем применя­ ют простой практический метод проб и ошибок, позволяющий установить область оптимальных параметров. Однако при слож­