Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
11.64 Mб
Скачать

надлежащий контроль за качеством изготовления материалов, а также надежностью производства строительных и монтажных работ;

недопущение отклонений показателей системы от проектных, эксплуатация систем в соответствии с правилами, разработан­ ными с учетом теории надежности.

Рост сложности объектов гидромелиорации, интенсификации их использования часто опережают рост качества применяемых элементов. Это настоятельно требует принятия соответствующих мер по повышению их надежности. При этом важно установить наиболее существенное звено и влиять в первую очередь на его надежность для повышения технико-экономических показателей работы мелиоративных объектов. В противном случае можно вкладывать средства и не получать запланированного эффекта.

В настоящей работе рассмотрены различные математические модели, рекомендации, позволяющие учесть специфику расчета и оценки надежности объектов гидромелиорации. Автором обоб­ щены известные из общей теории надежности результаты и впер­ вые предложены инженерные, приближенные зависимости, по­ зволяющие оценить надежность гидромелиоративных сооружений с возможно полным учетом факторов, обусловливающих явление.

При изготовлении материалов, строительстве, монтаже, объ­ ект приобретает определенный запас возможности работать, ко­ торый он тратит в течение всего срока службы. Поэтому на контроль качества технологического процесса и вопросы надеж­ ности следует обращать особое внимание, начиная от изготовле­ ния материалов до ввода объекта в эксплуатацию.

Количественные характеристики критериев надежности дают возможность не только проектировать систему в оптимальном варианте, но заранее закладывать в материалы те свойства, ко­ торые необходимы для данной системы.

Необходимо знать, что решение проблемы надежности не мо­ жет быть достигнуто только лишь научно-техническими и адми­ нистративными мерами. Для этого необходимо сознательное ши­ рокое участие проектировщиков, строителей и эксплуатационни­ ков. Правильное понимание ими сущности проблемы надежности и важности повышения работоспособности имеет первостепенное значение для дальнейшего технического прогресса и повышения технико-экономических показателей мелиоративных систем.

Разработку конкретных мероприятий по повышению надежно­ сти объектов гидромелиорации следует вести на научной основе, исправляя по данным наблюдений решения, полученные на осно­ ве идеализации задач.

Мероприятия по повышению надежности должны основывать­ ся на накоплении опыта проектирования, строительства и эксп­ луатации объектов. Анализ этих статистических данных позволит выработать соответствующие мероприятия, не выполняя дорого­ стоящих исследований. Необходимо полнее использовать воз-

23 2

адожности современных быстродействующих электронных вычис­ лительных машин, которые позволят ускорить расчет, оценить влияние большого количества факторов с учетом статистическо­ го изменения их действия во времени.

Создание четкой системы сбора и обработки статистических материалов по надежности эксплуатируемых мелиоративных объ­ ектов и их элементов, связывающей воедино проектные, строи­ тельные эксплуатирующие и ремонтирующие организации, по­ может в короткие сроки строить мелиоративные системы, по своей надежности находящиеся на уровне современных дости­ жений науки.

В сборе информации о надежности ведущую роль должны иг­ рать организации, эксплуатирующие системы, объекты. Собран­ ная информация будет способствовать выдаче более современных заданий на проектирование, а также улучшению использования производственных фондов. В тех случаях, когда использовать эти данные по тем или иным причинам невозможно, для оценки на­ дежности прибегают к интерполяции или экстраполяции. Следу­ ет помнить, что умелая интерполяция приводит к меньшим ошиб­ кам, чем экстраполяция.

Все сказанное позволяет полагать, что учет рекомендаций об­ щей теории надежности при проектировании и эксплуатации объектов гидромелиорации даст возможность повысить эффек­ тивность капитальных вложений в мелиорацию, ускорить осуще­ ствление проводимой научно-технической революции. Однако нельзя считать, что применение теории надежности (так же как других средств современного математического аппарата, как бо­ лее могущественного средства выражения мыслей, чем интуиция) поможет установить абсолютную истину. Она гарантирует лишь то, что полученные выводы являются прямым следствием при­ нятых допущений. И так как эГи предположения являются упро­ щенной схематизацией реальной действительности, для выработ­ ки их требуется проведение значительных научных исследований. Для большей эффективности этих вложений (науку тоже счита­ ют своего рода капитальным вложением в интеллектуальные ценности) проводимые исследования следует планировать с тео­ ретически обоснованным риском.

Учение о надежности объектов гидромелиорации переживает раннюю стадию своего развития, и поэтому некоторые рекомен­ дации для повышения надежности могут показаться не совсем обоснованными, но, исходя из накопленных к настоящему вре­ мени сведений, они будут способствовать нормальной, исправной работе объекта, сооружений, системы.

Если изложенные выше соображения и выводы в некоторой степени позволят повысить надежность объектов гидромелиорации, а также привлекут внимание специалистов, дадут исследователям пищу для размышлений, автор сочтет свою задачу более чем вы­ полненной.

233

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ I

 

 

Средние сроки

службы водохозяйственных объектов *

 

 

 

 

Наименование объектов

 

Средний срок

 

 

 

 

 

службы в годах

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотины водохранилищные земляные с креплением мокрого

100

откоса камнем, бетоном и железобетоном

 

 

Плотины прудов земляные с креплением откоса и без креп-

100

ления

 

 

 

 

 

 

 

Бетонные

и

железобетонные

водосбросы

и водоприемники

50

при

прудах

 

 

 

 

 

 

Водосбросы и водоспуски при прудах деревянные

12

Дамбы ограждающие земляные без облицовки

100

Дамбы

регулирующие (выправительные) фашинные, сипай-

12

ные, габионные, каменно-хворостяные

 

70

Ирригационные тоннели

 

 

 

Гидротехнические сооружения на межхозяйственных и внут-

12

рихозяйственных каналах,

деревянные

 

 

Магистральные оросительные каналы крупные:

100

земляные

без облицовки

 

 

облицованные камнем, бетоном и железобетоном

100

Межхозяйственная оросительная сеть:

 

70

каналы земляные без облицовки и с облицовкой

из

железобетонных лотков

 

 

25

из асбестоцементных и стальных труб

 

40

Внутрихозяйственная оросительная сеть:

 

 

каналы земляные без облицовки и с облицовкой

50

из

железобетонных лотков

 

 

25

из асбестоцементных, полиэтиленовых и стальных труб

40

из

гибких

переносных

шлангов

 

5

Открытая коллекторно-дренажная и водосборно-сбросная сеть

50

каналов без облицовки

 

 

 

 

Закрытая коллекторно-дренажная сеть:

 

40

из

асбестоцементных труб

 

 

из гончарных труб

 

 

 

60

из

полиэтиленовых труб

 

 

30

Системы

лиманного

орошения

 

 

50

Внутрихозяйственные

осушительные каналы

без крепления и

50

с креплением

 

 

 

 

 

Дренаж

(горизонтальный)

для

осушения сельскохозяйствен­

 

ных

земель:

 

 

 

 

 

80

гончарный в минеральных грунтах

 

гончарный

в торфяниках

 

 

70

пластмассовый

 

 

 

 

40

дощатый,

хворостяной

 

 

 

15

щелевой и кротовый

 

 

 

4

234

 

 

 

 

П родолж ение

 

Наименование объектов

 

Средний срок

 

 

службы в годах

 

 

 

 

Вертикальный дренаж

 

 

20

Скважины

бесфильтровые

 

24

Скважины

фильтровые,

работающие в условиях

агрессивной

8

и минерализованной

среды

 

 

Землесосные снаряды мелиоративные производительностью по

 

грунту:

 

 

 

 

до 100 м3/ч

 

 

6

от 100 до 200 м3/ч

 

 

8

звено плавучее пульпопровода с шарниром

 

6

Водоподъемные плотины и водозаборные сооружения на ре­

80

ках, водосливные и щитовые, с головными регуляторами и

 

устройствами для борьбы с наносами, бетонные и железо­

 

бетонные

 

 

 

 

Гидрометрические сооружения (гидромостики,

гидропосты,

40

лотки и др.)

 

 

 

* Таблица заимствована из Указаний Министерства мелиорации и водного хозяйства СССР № 12—68 от 12 августа 1972 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Интенсивность отказов гидравлических и пневматических элементов [109]

 

 

А-Н)" 1/ч

 

Наименование

нижний

среднее

верхний

 

 

предел

значение

предел

Фирмы «Мартин» (М) и «Джин» (Д)

Моторы гидравлические

Д

1,45

4,3

2,25

Нагнетатели

д

0,342

2,4

3,57

Насосы

с машинным приводом

д

U 2

13,5

4,90

Насосы

д

1,12

8,74

31,3

То же

гидравлические

д

1,12

2,25

3,52

Поршни

д

0,08

0,2

0,35

Приводы

постоянной скорости

 

 

 

 

пневматические

д

0,3

2,8

6,2

Прокладки пробковые

д

0,003

0,04

0,077

»

пропитанные

д

0,05

0,137

0,225

»

из сплава «Монель»

д

0,0022

0,05

0,908

»

кольцеобразные

д

0,01

0,02

0,035

»феоноловые (пластмассо-

Прокладки

вые)

д

0,01

0,05

0,07

резиновые

д

0,011

0,02

0,03

Регуляторы

давления

д

0,89

4,25

15,98

»

гидравлические

д

3,55

3,55

»

пневматические

д

7^5

15,98

»

*

д

3,55

235

 

 

 

 

 

 

 

П р одолж ение

 

 

 

 

 

 

X -10" 1/ч

 

 

 

Наименование

 

нижний

среднее

верхний

 

 

 

 

 

предел

значение

предел

Резервуары

 

 

Д

0,48

1,5

3,37

»

гидравлические

Д

3,37

»

 

 

 

Д

0,083

0,15

0,27

Сильфоны

 

 

Д

0,09

2,237

6,1

Соединения гидравлические

Д

0,012

0,03

2,01

»

пневматические

Д

0,021

0,04

1,15

Соединительные муфты гидравлические Д

0,56

Трубопровод

 

 

Д

0,25

1,1

4,85

Цилиндры

 

 

д

0,005

0,007

0,81

»

пневматические

м

0,005

0,008

0,12

»

м

0,002

0,004

0,013

Шланги

высокого

давления

д

0,05

2,0

5,22

»

д

0,157

3,93

5,22

»

гибкие

 

 

д

0,067

»

пневматические

д

3,66

 

Интенсивности отказов

механических элементов

 

Гильзы

(хомута)

 

 

д

0,02

0,045

0,008

Дифференциалы

 

 

д

0,012

1,00

1,58

Зажимы

переменного

сечения

д

0,0003

0,0005

0,0009

Кольца

д

0,045

0,55

3,31

Коробки

коленчатого

вала

Д ' ■

0,1

0,9

1,8

»

передач

соединительные

д

0,051

0,63

4,3

»

»

д

0,11

0,2

0,36

»

»

секторные

д

0,051

0,912

1,8

Фирмы «Джин» (США) и «Мартин» (США)

Коробки передач скоростные Корпуса

»

Муфты сцепления » скольжения

Ограничители Ограничительные сменные кольца Противовесы большие

» малые Пружины

>

»

Приводы

»со шкивом

у> дополнительного сервомеха­ низма

»обычных сервомеханизмов

»более экономичные

»менее экономичные Приводные ремни передач

д

д

д

д

д

д

д

д

д

д

д

д

д

д

д

д

д

д

д

д

0,087

2,175

4,3

0,03

и

2,05

0,016

0,4

0,91

0,0005

0,0125

0,04

0,04

0,06

и

0,07

0,3

0,94

0,165

0,35

0,783

0,36 —

0,13

0,3375

0,545

0,005

0,0125

0,03

0,004

0,005

0,221

0,009

0,22

0,42

0,001

0,012

0,022

0,33

0,4

5,62

 

0,16

0,86

12,5

36,6

0,86

12,5

33,6

0,6

3,3

18,5

0,17

1,8

9,6

 

3,6

-

 

 

236

Наименование

Подшипники

»- шариковые

»соединительных муфт

»роликовые Шарикоподшипники мощные

»

маломощные

Рессоры

»

Ролики

»

Соединения

механические

»вращающиеся

»припаянные Соединительная коробка Сервомеханизмы

Стержни

 

направленное

Устройство связи

»

»

поворотное

»

- »

гибкое

»

»

жесткое

Фильтры

механические

Шестерня

 

Штанга

плунжера

 

Штифты

 

 

»с нарезкой

»направляющие

 

 

 

П родолж ены

 

 

Х.10» 1/ч

 

 

нижний

среднее

верхний

 

предел

значение

предел

д

0,02

0,5

5,5

д

0,02

0,65

2,22

д

0,008

0,21

0,42

д

0,02

0,5

1.0

д

0,072

1,80

3,53

д

0,35

0,875

1,72

д

0,112

д

0,02

0,075

0,1

д

0,04

0,02

1,96

д

6,89

7,50

9,55

д

0,0001

0,004

1,05

д

0,28

0,4

0,58

д

и

2,0

3,4

д

0,15

0,35

0,62

д

0,065

1,52

3,21

д

0,001

0,025

0,049

д

0,027

0,039

1,348

д

0,001

0,025

0,049

д

0,011

0,3

1,8

д

0,002

0,12

0,98

д

'---

3,68

д

0,017

0,346

1,51

д

0,006

0,025

0,1

д

0,65

1,625

2,6

 

 

 

П Р И Л О Ж Е Н И Е 3

Типичные

зависимости

количественных

характеристик на­

дежности от

времени [116]:

 

а —- экспоненциальный

закон; б — усеченный нормальный

закон; в — закон Релея;

г — гамма-распределение; д — закон

Вейбулла; е — логарифмически-нормальный

закон.

о

А

Р

Ь

t

t

П Р И Л О Ж Е Н И Е 4

Основные соотношения для количественных характеристик надежности при различных законах распределения времени до отказа

Наименование закона

Частота отказов (плотность

Вероятность безотказной

распределения

распределения)

работы

Экспоненциальный 1 е ~ и е - i t

Р е л е я

 

__

 

е 2аа

 

 

Гамма (при К целом)

(М)*-1 e-ht

„-uNH^ (WV)

 

 

(*—1)!

 

 

 

1 = 0

Вейбула

 

 

Усеченный нормальный

(/-Г)а

 

 

 

 

1

1

fin t - 11

[X—In t'

Логарифмически-

2

V а

/

----т = е

 

 

 

нормальный

atY

 

 

 

Интенсивность отказов

A = c o n s t

t

а5

s <*£

i=0

А0k t k ~ l

2аа

1 /1л t {X

0,5+Ф

Средняя наработка первого отказа

\_

А

7V

а2=a

2“

] dt

о

to

о

Законы распределения дискретной случайной величины [116]

Закон

Случайная величина

Аналитическое выражение

Определяющие

График закона

распределения

и область ее изменения

закона распределения

параметры

распределения

1.

Гипергео­

k

= 0 ,

1, 2, ...

/oft s-^Пk

 

 

Рп 1*.

 

 

метрический

 

тт(М,

п)

P n(k )~ L ^ N - M

N,

M, n

N -20

 

 

0,4

 

 

c N

М-в

 

 

 

 

 

 

 

 

|

лЛ =10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 2

?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

..ill..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О 123455789W

2.

Биномиаль­

 

 

 

 

 

 

 

рпт

п = to

 

 

 

 

Pn(k) = C kn Pk( \ - p ) n~ k n,

/?

 

 

ный

k

= 0 ,

1,

2, ..., п

0.2

 

р - 0 ,4

 

(Бернулли)

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lb

С 12345618310

П Р И Л О Ж Е Н И Е 5

Х арактеристическая функ

0 ,(п )

шт(.И .л)

/~.п—k

 

V

J k

С,

к = 0

 

 

 

[1 +jv(eiu ~ 1;

3.

Полиноми­

h

= 0 ,

1,

П;

Pn(k 1» ^2>

 

* &т) ~

n и

любые

m—1

 

 

альный

к2 = 0 ,

1......п\

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

величин из

pi,

 

 

 

&m= 0 ,

1,

..., и;

_ -----------------. ^

Рг>

—» P m

оп11>)

 

 

 

k m

-

km\

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x p * lp ?

... p m ,

 

 

02

 

 

 

 

/-1

 

 

 

0.1

 

 

 

 

 

/,l+P2 + " -+ /'m= l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

 

О I 2 3456 78910

М е Г - 1 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Пуассона

 

 

 

 

p ^ k ) -

4

 

 

 

 

k

= 0 ,

1,

2, ...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

з а к а З

Закон

Случайная величина

Аналитическое выражение

Определяющ ие

6767

распределения

и область ее изменения

закона распределения

параметры

 

 

 

 

5.

Геометри­

Л* II о

to

p n{ k ) = p { \ - P ) к

р

 

ческий

 

 

 

 

 

 

(Фарри)

 

 

 

 

 

6.

Равномер­

k = \ ,

2 .........п

£

чII -

п

 

ный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

Отрицатель­

k — п,

п+1, ...

 

ный биноми­

 

 

или

 

альный

k = 0 ,

1,

2 , ...

 

 

£ = 0 ,

1,

2, ...

 

 

при

а = 0 ;

8.

Полна

k =

\,

2 , ...

 

 

при а > 0

to

4*

P { k ) = C knz \ p n ( \ - P ^ - n п, р

или

P { k ) = C l - l _ l P n{ \ - p ) k

p <‘ > - p « ( l + . x ) x

Ш + * ) . . . [ 1 + ( А - 1 ) « ] а, X

Лк\

а> 0 ; Х>0,

1

Яо=Я (0)=(1+аХ ) а

 

П родолж ение

График закона

Х арактеристическая функция

распределения

0 i (b )

Рп(П

O.t.

p-0.it

0,2

 

в i 2365676310

I Pi*)

О/

0 4 3 636763W

0 .to

Pi*)

n*U

 

 

P ‘ OA

0.05

 

Hi

 

 

0431,5676310

P(*)

a*03

0,10

Л S

0.05

043656763/0

ejU( \— e Jun) n ( \ - e ia)

p n[ \ - ( l - p ) e i a] n

_ 1

[\+ al(l-e^ )} a

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ