Анализ надежности технических систем
На примере капельной кофеварки Redmond RCM-M1531
Диагностика и надёжность автоматизированных систем
Выполнил: студент 4-го курса группы БАП2201 Мягков А.К.
Москва 2026
Объект исследования
Redmond RCM-M1531 |
Цель работы: Анализ видов отказов |
(капельная кофеварка). |
и методов повышения надежности |
Ключевая проблема:
Выход из строя трубчатого электронагревателя из-за накипи
Причина: Образование накипи из-за нарушения регламента обслуживания.
Климатическое исполнение: У (Умеренный климат).
Категория размещения: 4 Закрытые отапливаемые помещения с искусственно регулируемыми условиями (согласно ГОСТ 15150-69).
Разберём теоретическую часть критериев надёжности на примере результата ненадёжной эксплуатации кофеварки
2
1. Теория надёжности
Изучает: Критерии, количественные |
Механизм отказа: Совокупность |
|
характеристики, методы анализа и |
физических и (или) химических |
|
повышения надежности. |
процессов, приводящих к |
|
Применение: Позволяет разработать |
возникновению отказа. |
|
В данном случае: Процессом |
||
методику эксплуатации. |
||
|
стало образование накипи, |
|
|
перекрывающей теплопередачу |
|
|
от ТЭНа к воде. |
Работоспособность |
—> |
Отказ |
—> |
Восстановление |
3 |
2. Понятие надёжности
Определение: Защищенность системы от случайных или преднамеренных вмешательств и нарушений работоспособности из-за отказов (аппаратная надёжность).
Работоспособность: Состояние, когда система нормально выполняет заданные функции с заданными параметрами.
Практический пример:
Отказ ТЭНа — пример потери «аппаратной надежности». Выходная характеристика (температура воды) вышла за допустимые пределы (ушла в ноль).
Нарушение аппаратной надёжеспособности |
4 |
3. Проблема надёжности
Первая проблема: |
Пример: Вода в общежитии |
Усложнение технических объектов. |
имела высокую жёсткость |
Вторая проблема: |
(фактор объективного |
Учет влияния различных факторов |
характера). Проблема не была |
объективного характера при эксплуатации. |
решена на уровне эксплуатации |
Третья проблема: |
(не проведена очистка). |
Рост количества элементов. |
|
ТЭН кофеварки в накипи |
5 |
4. Повышение надёжности
На стадии проектирования: |
|
Обеспечивается выбором элементов, |
|
режимов их работы, удобством |
|
технического обслуживания. |
|
Пример: Защита от перегрева — способ |
|
«облегчения режимов работы элементов» |
|
Эксплуатационные мероприятия |
|
(Организация текущего контроля): |
|
> Инструкция предписывает «если |
Из руководства по эксплуатации |
образовались налет или накипь, |
|
используйте средство для очистки». |
|
> Своевременное выполнение действий |
|
реализует метод «предупреждения, |
|
обнаружения и ликвидации отказов» |
|
(суть ремонтопригодности). |
|
Вывод: При критическом слое накипи |
|
защита от перегрева не смогла |
|
предотвратить разрушение ТЭНа. |
|
6
5. Отказ (Теоретическое обоснование)
Определение:
Отказ – частичная или полная утрата свойств, которая существенным образом снижает или приводит к полной потере работоспособности системы
Механизм отказа: Совокупность физических и (или) химических процессов, приводящих к возникновению отказа.
Классификация отказов (часть 1)
Классификация отказов (часть 2)
7
5. Отказ (Практический пример)
Практический пример: Поломка ТЭНа в Redmond RCM-M1531 является полным отказом (температура воды стала равной нулю).
Классификационный |
Вид отказа |
Обоснование |
признак |
|
|
|
|
|
По возможности |
Закономерный |
Образование накипи и последующий перегрев — |
прогнозирования |
|
предсказуемый физический процесс при отсутствии |
|
|
ухода за прибором. |
|
|
|
По взаимодействию |
Зависимый |
Выход из строя ТЭНа делает невозможной работу всей |
|
|
системы нагрева воды. |
|
|
|
По характеру процесса |
Постепенный |
Является результатом накопления накипи в течение |
возникновения |
|
длительного времени. |
|
|
|
По времени существования |
Окончательный |
Требует замены неисправного элемента для |
|
|
восстановления работоспособности. |
|
|
|
По причине возникновения |
Эксплуатационный |
Вызван нарушением правил технического |
|
|
обслуживания. |
|
|
|
По физическим признакам |
Перегрузка |
Вызвана нарушением теплоотвода от поверхности |
|
|
ТЭНа слоем накипи, что привело к тепловому |
|
|
разрушению. |
|
|
|
По объёму и характеру |
Повреждение |
Классифицируется как повреждение, требующее |
восстановления |
|
замены детали. |
|
|
|
8
6. Второстепенные неисправности
Теоретическое обоснование: Дефект, |
Влияние на систему: |
который не приводит к тому, что |
Дефект, снижающий удобство |
«выходные характеристики системы |
использования. |
выходят за допустимые пределы». |
Не приводит к «потере |
Повреждение не всегда ведет к отказу. |
работоспособности |
Практический пример: Выход из строя |
системы». |
индикаторной лампочки на |
Может быть устранён ремонтом |
переключателе O/I. |
или игнорироваться |
|
пользователем. |
9
7. Надёжность системы
Теоретическое обоснование: |
Анализ: |
||
Надёжность системы в целом зависит от |
Отказ одного критически важного |
||
надежности входящих в неё элементов. |
элемента (ТЭНа) привел к отказу |
||
Проблема: |
всей системы. |
||
«Третья проблема связана с ростом |
Резервирование (например, два |
||
количества элементов используемых в |
независимых нагревателя) |
||
системе». |
повысило бы надежность, но |
||
Практический пример (Состав |
усложнило бы конструкцию и |
||
подсистем): |
удорожило прибор. |
||
ТЭН, резервуар для воды и блок |
|
|
|
управления. |
|
|
|
|
|
|
|
10