1.2.2. Количественные показатели долговечности:

олговечность – свойство ТС сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе обслуживания или ремонта.

Предельное состояние – несоответствие хотя бы одного параметра, влияющего на выполнение функции по назначению требованиям НТ(К)Д.

Показатели долговечности выражается в единицах времени либо числе циклов работы.

Технический ресурс Тт – наработка устройства от начала эксплуатации или ее

возобновления после среднего или капитального ремонта до наступления его предельного

состояния (чистое время работы устройства за весь срок существования).

Средние ресурс Тср – среднее значение ресурса, определяемое для нескольких технических одинаковых устройств.

Назначенный ресурс – чистая наработка ТС , после которой ее применение по назначению должно быть прекращено.

Срок службы Тс – календарная продолжительность эксплуатации ТС от начала работы или ее возобновление после среднего или капитального ремонта, до наступления ее предельного состояния.

Назначенный срок службы – календарная продолжительность эксплуатации ТС после

которой ее применения по назначению должно быть прекращено.

1.2.3. Количественные показатели ремонта пригодности.

Ремонтопригодность – свойство ТС быть приспособленным к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказа, к поддержанию и восстановлению работоспособности путем технического ремонта.

К основным количественным показателям ремонтопригодности относятся:

а) Среднее время восстановления – среднее время вынужденного или регламентируемого простоя, вызванного обнаружением и устранением одного отказа:

Где i - порядковый номер отказа;

– время обнаружения и устранения отказов;

n – число отказов.

б) Средняя трудоемкость обслуживания – среднее время, затрачиваемое на проведение технического обслуживания в соответствии с НТД.

в) Коэффициент технического использования – отношение наработки до отказа в единицу времени за некоторый период эксплуатации к сумме этой наработки и времени всех

простоев в связи с техническим обслуживанием и ремонтом:

где – сумма интервалов времени безотказной работы;

– сумма интервалов времени на обнаружение и устранение отказов;

– сумма времени на техобслуживание по регламенту .

г) Коэффициент готовности и вероятность того, что техническая система окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени , кроме тех случаев, когда применение по назначению не планируется:

Где – время работы ТС;

– время восстановления работоспособности при отказе:

.

Здесь – время организации восстановления (для электроустановок – от 0,2 до 0,5 );

– время идентификации отказа (для ЭУ – 0,5 … 0,9 );

– время ремонта (от 0,1 до 0,9 t_в).

Для установок, находящихся в эксплуатации, необходимо снижать время восстановления до минимума, что способствует получению Кr1 без повышения элементов или структурной надежности самой системы.

1.2.4Количественные показатели сохраняемости.

Сохраняемость – свойство технологической системы сохранять значение показателей безотказности, долговечности и ремонтируемости в течение и после хранения и транспортирования.

К количественным показателям сохраняемости относятся:

Средний срок сохраняемости – средняя календарная продолжительность хранения изделия, в течение которого сохраняется его работоспособность, после чего оно либо списывается , либо ремонтируется.

Гарантийный срок сохраняемости – время в течении которого изделие сохраняет работоспособность и может использоваться по назначению.

Срок гарантии – период, в течение которого изготовитель гарантирует выполнение установленных требований к изделию при условии соблюдениям потребителем правил хранения, транспортировки и эксплуатации.

2.Расчет надежности ТС

2.1 Постановка задачи

Сущность расчета надежности – определение количественных показателей, характеризующих безотказность работы в течение определенного интервала времени T₃, когда изделие должно работать безотказно т.е.

Т_ср  Т₃,

где Т₃ – конечное значение интервала времени от О до

Т_ср – средняя наработка на отказ.

Рационально при расчете надежности определять помимо показаний безотказности, также показатели восстанавливаемости. Однако поскольку последние в значительной степени зависят от

реальной организации эксплуатации ТС, показатели ремонтопригодности которой не могут быть

определены априори достаточно достоверно(неизвестны условия эксплуатации проектируемого изделия), данные показатели определяются в очень редких случаях, да и то прикидочно.

Правильная интерпретация результатов расчета надежности возможна только при учете проблем, связанных с этим расчетом:

а) результаты расчета нельзя абсолютизировать – они являются условной величиной, определяемой математическими действиями над случайными величинами;

б) исходные данные для расчета получены путем статистических наблюдений за реальными объектами при определенных условиях эксплуатации – для расчетного объекта эти условия могут существенно отличаться;

в) термин «надежность ТС» могут иметь различный смысл для расчетчика и потребителя (например, система электроснабжения подземных потребителей Ι категория по надежности проектируется в соответствии с ПУЭ по двум кабелям независимым источникам питания, что обеспечивает Р(t)≈1; однако с точки зрения потребителя надежность электроснабжения при этом зависит также от состояния выработок и может оказаться значительно ниже расчетной).

Кроме указанных соображений реальные показатели надежности могут существенно отличаться от расчетных вследствие воздействия по надежности различных трудно прогнозируемых факторов влияния.

Факторы влияния.

конструктивные производственные транспортные монтажные эксплуатационные

Конструктивные факторы:

-ненадлежащая элементная база

-просчеты и ошибки в конструкторских решениях и схемах;

-неадекватный учет эксплуатационных факторов.

Производственные факторы :

-нарушение технологии;

-несоответствие требованиям оборудования рабочих мест и приспособлений;

-слабый контроль качества изготовления.

Транспортные факторы:

-нарушение норм перевозки;

-нарушений условий хранения.

Монтажные факторы:

-несоблюдение технологии;

-слабые контроль за качеством монтажа.

Эксплуатационные факторы:

-удары, вибрации, циклические нагрузки;

-перегрузка;

-температура;

-влажность;

-климатические воздействия;

-электрические магнитные поля;

-биологическое воздействие;

-применяемые методы эксплуатации (отсутствие ППР), не отвечающие НТД;

-уровень подготовки обслуживающего персонала.

Конкретные задачи расчета надежности в принципе можно подразделить на три типа:

а) расчет надежности при проектировании новой ТС, не имеющие реальных аналогов: в этом случае требуется определить максимально приближенные к абсолютному значения показателей надежности с учетом возможно большего учета фактов влияния и особенностей расчета, указанных выше;

б) расчет надежности при проектирования ТС , имеющей реальные аналоги, результаты эксплуатации которых могут быть учтены при расчете: в этом случае достаточно получения приближенных значений показателей надежности конкурсных вариантов с учетом условий эксплуатации для выбора относительно наиболее эффективного решения;

в) расчет надежности при реконструкции реально используемой ТС без изменения условий эксплуатации с целью повышения надежности: в этом случае целью является сравнительная оценка показателей надежности, определенных по одной методике с одинаковой базой данных поправка на условия эксплуатации не требуется).

2.2Принцип расчета надежности

Соединение в отношении надежности всех элементов технической системы, отказ каждого из которых приводит к потере работоспособности всей ТС, соответствует включению их в последовательную цепь:

P₁(t) P₂(t) P_n(t)

1

2

n

в ход выход

λ₁(t) λ₂(t) λ_n(t)

где P1 (t), P2 (t) … Pn (t), λ1 (t), λ2 (t) … λn (t) - известные для каждого элемента показатели безотказности.

Такая цепь называется основной в отношении надежности: отказ любого элемента может рассматриваться как независимое случайное событие.

Из теории вероятности для этого случая известно, что результирующая вероятность равна произведению вероятностей независимых случайных событий:

Если расчет производится для периода нормальной эксплуатации, когда λ (t) = const= λ,

полученное выражение с учетом того, что P(t) = , получает вид:

или

Остальные показатели безотказности могут быть определены, как это было показано в п.2.1.,д :

вероятность отказа : , где ;

частота отказа: ; наработка до отказа: . 2.3 Порядок расчета надежности

Для расчета надежности электротехнических и электромеханических систем (ЭТС и ЭМС соответственно) принят следующий порядок расчета (этапы, требующие разъяснения, поясняются примерами ) :

2.3.1 Формулируется конкретная задача и цели расчета.

Пример: определить количественные показатели надежности для проектируемой системы электроснабжения (рис. 1, б) для периода нормальной эксплуатации в качестве одного из вариантов для технико-экономического сравнения.

2.3.2 Выделение элементов, влияющих на работоспособность.

На основании принципиальной схемы ЭТС или ЭМС выделяются элементы, непосредственно влияющие на работоспособность системы: при этом для выделенного элемента всегда должны быть известны количественные показатели надежности (по базе данных). Если имеются элементы, по которым показатели надежности неизвестны, то их обычно объединяют до узла, блока, модуля, устройства, для которых эта информация известна.

Элементы, выполняющие вспомогательные функции (приборы контроля, индикаторы,

освещение и т.п.) для расчета надежности не используются.

Пример: для ЭТС, принципиальные схемы которых изображены на рис.2.1., в качестве элементов могут быть приняты:

- для стабилизированного источника питания (рис.2.1., а) : трансформатор (1) , выпрямительная сборка (2) , конденсаторы(3,7) , резисторы (4,8,9), транзистор (6), стабилитрон (5); светодиодные индикаторы напряжения для расчета не используются, поскольку не влияют на выполнение функции на назначению;

- для системы электроснабжения забоя шахты (рис.2.1,б) : передвижная комплектная трансформаторная подстанция(1), магистральные кабели(2,4) , автоматические выключатели(3,5), магнитные пускатели(6,7,8) , кабели ответвлений(9,10,11);

- для ЭМС (электроснабжение и электродвигатель) подъемной установки (рис.2.1,в): комплектные распределительные устройства(2,4), реверсор(5), синхронный двигатель с фазным ротором(8), роторные сопротивления(10), кабели(1,5,7,9), шины распредустройства (3) и система управления(11).

2.3.3.Выделив элементы, определяющие надежность, в каждой технической системе, их соединяют в расчетную схему последовательно в отношении надежности. (Эта схема- основная при расчете надежности).

2

4

3

n

1

В ХОД ВЫХОД

2.3.4. Составляется график работы ТС с указанием длительности работы, на основании которого принимается заданный интервал времени Т₃.

Пример: для системы электроснабжения забоя шахты(рис.2.1.б) заданный интервал времени Т₃ выбирается из условия организации работ в забое в 4 смены(24 часа в сутки) с одним выходным днем в неделю (в этот день может быть произведен профилактический ремонт): для бесперебойной работы забоя в течение недели необходимо, чтобы средняя наработка превышала Т₃, где Т₃=24*7=168 часов.

2.3.5. По специальной литературе ( база данных) принимаются значение интенсивности отказов для условий нормальной эксплуатации λ и среднее время наработки на отказ Т_ср для каждого элемента расчета схемы.

2.3.6. Применительно к целям расчета принимается соответствующая методика расчета надежности (выбор методики расчета обусловлен необходимостью корректировки при отличии реальных условий использований ТС от тех, для которых определялись рекомендованные значения λ и Т_ср).

2.3.7. По выбранной методике расчета надежности определяются количественные показатели:

P(t), Q(t),a, λ, T₀ – для невосстанавливаемых элементов;

P(t), Q(t), W(t), T_ср – для восстанавливаемых элементов.

2.3.8. Производится интерпретация результатов расчета надежности: оценка полученных результатов в отношении их достаточности, разработка мер по повышению надежности (после этого необходимо повторение расчета с учетом принятых мероприятий).

2.4. Методики расчета надежности.

Для полного решения целей и задач расчета надежности с учетом реальных условий применяются различные методики расчета. При любой методики расчета для ЭМС и ЭТС принимаются следующие допущения;

а) расчет ведется для условий нормальной эксплуатации, когда интенсивность отказов постоянна;

б) при расчете используется основная последовательная в отношении надежности схема соединения элементов:

Наиболее просты и применимы к практике следующие методики расчета надежности ЭТС и ЭМС:

а) расчет по среднегрупповым значениям интенсивности отказов λ ;

б) расчет с учетом условий эксплуатации ;

в) расчет по коэффициентам надежности.