какие существуют периоды работы технических устройств

Какие существуют периоды работы технических устройств

Методика эксплуатации инженерного оборудования здания подразумевает наличие знаний о планово-предупредительном ремонте этого оборудования.

Система планово-предупредительного ремонта инженерного оборудования здания – это некоторый специфический набор мероприятий по эксплуатации и обслуживанию инженерных систем (уход, своевременная замена деталей, профилактическая чистка и т.п. меры). Цель здесь преследуется одна – исключить досрочный выход из строя деталей и механических узлов.

Реализация описанных мер регулируется некоторым порядком. Порядок опирается на общепринятую методику проведения планово-предупредительного ремонта.

Эта система может быть успешна автоматизирована.

В настоящей статье мы рассмотрим теоретические основы планово-предупредительного ремонта и узнаем его методику (Часть 1) и расскажем о возможности автоматизации планово-предупредительного ремонта (Часть 2).

Часть 1. Теоретические основы методики планово – предупредительного ремонта

Схема обслуживания объекта недвижимости

Система обслуживания зданий состоит из комплекса мер, нацеленных на поддержание надежности самого здания и сохранения функционирования механизмов и инженерных систем (отопление, лифты, подъемники, климатические системы, системы пожаротушения, устройства оповещения, освещение и многое другое).

Оборудование должно получать необходимое инженерное обслуживание и своевременный ремонт. Помимо ремонта требуется и наладка. К сожалению, сегодня распространенной практикой является установка сложных систем и отсутствие наладчика, который умеет всё это настраивать. Это приводит не только к ухудшению качества эксплуатации такого здания, но и вызывает преждевременные поломки оборудования из-за перегрузок и выработки ресурса.

Правильное обслуживание инженерных систем здания не только сохраняет эти системы в рабочем состоянии и делает нахождение в здании комфортным, но и является требованием безопасности. Ведь в функционировании систем возможны различные сбои (например, человек может ошпариться горячей водой), а износ несущих конструкций чреват падениями частей стены или кровли. Конечно же, допускать это нельзя.

Основная цель автоматизации плановых ремонтов оборудования – обеспечение сохранности в рабочем состоянии с установленными рабочими характеристиками инженерного оборудования
путем надлежащего ухода за ним, своевременного и качественного проведения технического обслуживания, а также упорядочения ремонтного дела и снижения стоимости ремонта.

По рассматриваемой в статье методике происходит автоматизация эксплуатации здания. Про программу автоматизации эксплуатации здания мы рассказывали в этой статье (откроется в новой вкладке), где на примере показали, как можно автоматизировать процесс эксплуатации здания на базе использования программного обеспечения 1С: ТОИР.

Основы надежной работы инженерного оборудования зданий

Надежность здания зависит от правильности его обслуживания и соблюдения регламентированных сроков обслуживания.

Если надежности нет, то есть риск травмировать пользователя здания или сделать его использование сильно дискомфортным. Кроме того, если надежность уменьшается, то это первый сигнал к необходимости комплексной замены многих ключевых узлов и механизмов. Вышедший из строя механизм может сломать другие механизмы, работающие “в одной связке”. Значит и вложения для ремонта потребуются гораздо более значимые.

Наиболее остро стоит вопрос эксплуатации инженерных систем зданий. Современное оборудование, как правило, ставится в режиме “как оно есть”. Настраивать его никто не умеет, а неправильное обслуживание инженерных систем вызывает множество неприятностей. Если раньше было достаточно во время подливать масло в генератор, то сейчас этого совсем недостаточно. Любой инженерный механизм снабжен электронной системой или контроллером работы. От соблюдения регламента обслуживания здесь зависит как качество функционирования этого устройства, так и работа всех этих вспомогательных электронных блоков. Сейчас существуют специальные программы для эксплуатации зданий и сооружений.

Для того, чтобы правильно организовать процесс обслуживания здания и его инженерных систем, была разработана система планово-предупредительных ремонтов (ППР).

Эксплуатация инженерных систем здания и ППР

Система ППР – это комплекс мер, направленных на соблюдение сроков и сохранение правильного порядка обслуживания инженерных систем здания. Разработаны различные методические рекомендации. Одну из них мы рассмотрим в настоящей статье.

Очевидно, что от выполнения ППР оборудования зависят объем работ и затраты на проведение ремонта и сроки проведения капитального ремонта оборудования.

Источник

Какие существуют периоды работы технических устройств

НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ

Термины и определения

Industrial product dependability. General concepts.
Terms and definitions

Дата введения 1990-07-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Институтом машиноведения АН СССР, Межотраслевым научно-техническим комплексом «Надежность машин» и Государственным Комитетом СССР по управлению качеством продукции и стандартам

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15.11.89 N 3375

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который даны ссылки

Вводная часть, 5.1, 5.3

Настоящий стандарт устанавливает основные понятия, термины и определения понятий в области надежности.

Термины, устанавливаемые настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах документации и литературы, входящих в сферу действия стандартизации или использующих результаты этой деятельности.

Настоящий стандарт должен применяться совместно с ГОСТ 18322.

1. Стандартизованные термины с определениями приведены в табл.1.

2. Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.

Применение терминов-синонимов стандартизованного термина не допускается.

2.1. Для отдельных стандартизованных терминов в табл.1 приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.

2.2. Приведенные определения можно при необходимости изменять, вводя в них производные признаки, раскрывая значение используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в данном стандарте.

2.3. В случаях, когда в термине содержатся все небходимые и достаточные признаки понятия, определение не приведено и в графе «Определение» поставлен прочерк.

2.4. В табл.1 в качестве справочных приведены эквиваленты стандартизованных терминов на английском языке.

3. Алфавитные указатели содержащихся в стандарте терминов на русском языке и их английских эквивалентов приведены в табл.2-3.

5. В приложении даны пояснения к терминам, приведенным в настоящем стандарте.

1.1. Надежность
Reliability, dependability

Свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Примечание. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенные сочетания этих свойств

1.2. Безотказность
Reliability, failure-free operation

Свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

1.3. Долговечность
Durability, longevity

Свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта

1.4. Ремонтопригодность Maintainability

Свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта

1.5. Сохраняемость
Storability

Свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования

2.1. Исправное состояние
Исправность
Good state

Состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации

2.2. Неисправное состояние Неисправность
Fault, faulty state

Состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации

2.3. Работоспособное состояние Работоспособность
Up state

Состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации

2.4. Неработоспособное состояние
Неработоспособность
Down state

Состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Примечание. Для сложных объектов возможно деление их неработоспособных состояний. При этом из множества неработоспособных состояний выделяют частично неработоспособные состояния, при которых объект способен частично выполнять требуемые функции

2.5. Предельное состояние Limiting state

Состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно

2.6. Критерий предельного состояния
Limiting state criterion

Признак или совокупность признаков предельного состояния объекта, установленные нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией.

Примечание. В зависимости от условий эксплуатации для одного и того же объекта могут быть установлены два и более критериев предельного состояния

3. ДЕФЕКТЫ, ПОВРЕЖДЕНИЯ, ОТКАЗЫ

Событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния

Событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта

3.4. Критерий отказа
Failure criterion

Признак или совокупность признаков нарушения работоспособного состояния объекта, установленные в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации

3.5. Причина отказа
Failure cause

Явления, процессы, события и состояния, вызвавшие возникновение отказа объекта

3.6. Последствия отказа
Failure effect

Явления, процессы, события и состояния, обусловленные возникновением отказа объекта

3.7. Критичность отказа
Failure criticality

Совокупность признаков, характеризующих последствия отказа.

Примечание. Классификация отказов по критичности (например по уровню прямых и косвенных потерь, связанных с наступлением отказа, или по трудоемкости восстановления после отказа) устанавливается нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией по согласованию с заказчиком на основании технико-экономических соображений и соображений безопасности

3.8. Ресурсный отказ
Marginal failure

Отказ, в результате которого объект достигает предельного состояния

3.9. Независимый отказ
Primary failure

Отказ, не обусловленный другими отказами

3.10. Зависимый отказ
Secondary failure

Отказ, обусловленный другими отказами

3.11. Внезапный отказ
Sudden failure

Отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта

3.12. Постепенный отказ
Gradual failure

Отказ, возникающий в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров объекта

3.13. Сбой
Interruption

Самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора

3.14. Перемежающийся отказ
Intermittent failure

Многократно возникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера

3.15. Явный отказ
Explicit failure

Отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению

3.16. Скрытый отказ
Latent failure

Отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики

3.17. Конструктивный отказ
Design failure

Отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования

3.18. Производственный отказ
Manufacturing failure

Отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии

3.19. Эксплуатационный отказ
Misuse failure, mishandling failure

Отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации

3.20. Деградационный отказ
Wear-out failure, ageing failure

Отказ, обусловленный естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления в эксплуатации

4. ВРЕМЕННЫЕ ПОНЯТИЯ

4.1. Наработка
Operating time

Продолжительность или объем работы объекта.

Примечание. Наработка может быть как непрерывной величиной (продолжительность работы в часах, километраж пробега и т.п.), так и целочисленной величиной (число рабочих циклов, запусков и т.п.).

4.2. Наработка до отказа
Operating time to failure

Наработка объекта от начала эксплуатации до возникновения первого отказа

4.3. Наработка между отказами
Operating time between failures

Наработка объекта от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа

4.4. Время восстановления
Restoration time

Продолжительность восстановления работоспособного состояния объекта

Источник

Какие существуют периоды работы технических устройств

Эксплуатационные свойства электрооборудования.

Совокупность эксплуатационных свойств можно разделить на:

— общие : присущие всем видам электрооборудования

— специальные: имеющие значения для конкретных групп электрооборудования.

К общим свойствам относятся надежность и технико- экономические свойства.

В свойстве надёжности рассматривают:

— затраты на профилактику

— затраты на капитальный ремонт

К технологическим свойствам относятся:

В энергетических свойствах рассматривают:

В энергомитечских свойствах рассматривают:

— антропометрические показатели и др.

Численную оценку эксплуатационных свойств осуществляют при помощи единичных или комплексных показателей( параметры, характеристики)

Единичный показатель может по разному учитывать фактор времени. По этому признаку их разделяют на номинальные, рабочие и результирующие показатели.

Они дают обычно » точечную» оценку свойств.

Эксплуатация должна быть выполнена так, чтобы результирующие показатели были не хуже номинальных.

С позицией надежности электрооборудование может находится а одном из следующих состояний:

Неработоспособное состояние (неработоспособность) – несоответствие хотя бы одного параметра работоспособности установленным требованиям.

Событие, состоящее в нарушении исправности, но сохранении работоспособности, называют повреждением.

Событие, заключающиеся в потере работоспособности, следовательно, и исправности, называют отказом.

Самовосстанавливающийся отказ это сбой.

Изделия, допускающие восстановление исправности(работоспособности)после повреждения( отказ)называют восстанавливаемые или ремонтируемые, а в противном случае называют невосстанавливаемым или неремонтируемые.

Продолжительность работы электрооборудования, выраженная в часах, годах и т.п или объем выполненной работы, выраженной в кВт ч либо других единицах называют наработкой.

Количественными показателями безотказности служат:

-вероятность безотказной работы

-средняя наработка до отказа

Эти показатели мы подробно рассмотрим на практических занятиях.

Запредельное состояние: применяют такое состояние электрооборудования, при котором его дальнейшее использование невозможно из за неустранимого нарушения требованиям безопасной эксплуатации либо неоправданного снижения эффективности применения.

Срок службы это календарная продолжительность эксплуатации электрооборудования и его элементов до придельного состояния.

К техническим критериям относится :

-размер зазоров подшипников

— площадь соприкосновения контактов и др.

Они характеризуют качество функционирования электрооборудования.

В процессе его эксплуатации названные показатели ухудшаются и когда достигают заранее установленных граничных значений, то это свидетельствует, что электрооборудование перешло в придельное состояние и его снимают с эксплуатации (списывают).

Этот критерий позволяет определить оптимальный срок службы электрооборудования.

Сущность оптимизации состоит в выборе такого срока службы, при котором удельные затраты имеют наименьшее значение.

В связи с масштабами применения электрооборудования в сельском хозяйстве повышение его долговечности приобретает важное значение.

Если например, довести фактический срок службы электродвигателей до нормативного значения, это сохранит в работоспособном состоянии ежегодно около 2 млн. электродвигателей, что составляет около 70 процентов от объёма поставок сельскому хозяйству.

Это свойство оценивают вероятностью восстановления в данное время, интенсивностью восстановления, среднем временем восстановления и другими показателям и контролепргодности, допустимости и разбираемости и т. д.

Интенсивность восстановления М (t) –характеризует число изделии, восстанавливаемых в еденицу времени.

Показателями сохроняемости служат:

— средний срок хранения Тх и интенсивность отказов при хранении.

На практике различают конструктивную»эксплуатационную» надежность. Конструктивная характеризует свойства изделия, заложенные при его проектировании. Эксплуатационная надежность характеризует свойства изделия, наблюдаемые при эксплуатации

Конструктивная надежность многих видов электрооборудования достаточно велика. Хотя многие виды электрооборудования имеют достаточно высокие показатели конструкционной надежности( электродвигатель 15 лет, обмотка не менее 7,5 мм, подшипника не менее 4 лет).Их эксплуатационная надежность еще низка. Так фактическое время безотказной работы до кап. Ремонта электродвигатели 4А составляет:

-в животноводстве 3,5года

-в растениеводстве 4 года

— подсобных предприятиях 5 лет

Чем больше шкала типоразмеров, тем точнее можно подобрать электрооборудование к условиям эксплуатации.

Однако излишняя номенклатура затрудняет организацию рациональной эксплуатации из за неизбежных сложностей приобретения и хранения большого количества запасных деталей материала, инструментов и приборов. Повышаются требования к квалификации эксплуатационного персонала. Поэтому стремятся к выпуску электрооборудования с оптимальной структурой его типоразмерного ряда.

-увеличение затрат на создание, но снижение ущерба из за отказов.

Энергетические свойства: отражают способность электрооборудования потреблять( производить) по гигиеническим, антропометрическим, физиологическим и психологическим показателям.

К антропометрическим относят показатели характеризующие соответствие конструкции размещение электрооборудования, росту обслуживаемого персонала распределять электроэнергию с высокой эффективностью в отношении КПД, cos Ψ, а также приспособленность к переходным (пуск, торможение) и другим режимам работы. При оценке энергетических свойств необходимо учитывать не только номинальные, но и результирующие.

Эргономические свойства определяют соответствие электрооборудования психофизиологических возможностям обслуживающего персонала.

Тема: » Качественные характеристики надежности»

— учитывать надежность изделия при планировании использования его на различных объектах

— формировать требования по надежности к применяемому изделию

— сравнить различные варианты построения изделия

— рассчитывать необходимый тип, сроки службы и т.д.

В связи с этим возникает необходимость введения количественных характеристик надежности.

Поскольку отказы и сбои элементов являются случайными события, то теория вероятности и математической статистики являются основным аппаратом используемым при исследовании надежности, а сами характеристики надежности должны выбираться из числа показателей, принятых в теории вероятности.

1.вероятность безотказной работы

5.средняя наработка отказов

6.наработка на отказ.

Рассмотрим эти характеристики подробнее.

Вероятность безотказной работы может применяться как количественный критерий надежности для восстановленных и не восстанавливаемых изделий.

Вероятность безотказной работы выражается в долях единицы или в процентах и изменяется от единицы до нуля.0≤Р(t)≤Р(0)=1;Р( ∞) =0

Функция вероятности безотказной работы в зависимости от наработки изделия Р(t) =f (t)представлена графиком монотонно убывающая функция, т.к надежность в процессе эксплуатации может только убывать

.На графике Р(t)=f(t) до наработки t вероятность безотказной работы равна 1, а при наработке t4 она равна 0,1.Вероятность безотказной P(t) представляет собой безусловную вероятность того, что в интервале от 0 до t не наступит отказ, т.е вероятность того, что отказ наступит в интервале от t до бесконечности.

Р(t) = : где

Функция d(t) – монотонко вырастающая.

Вероятность безотказной работы по статистическим данным об отказах оценивается выражением:

При большом числе объектов N0 статистическая оценка P(t) практически совпадает с вероятностью безотказной работы P(t).

На практике иногда более удобней характеристикой может стать вероятность отказа..

2.Вероятность отказа вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации заданном интервале времени или в пределах заданной наработки возникает хотя бы один отказ.

Вероятность отказа Q(t):

при Q(0) =0 ( или при t=0 равна и при Q( ∞)=1.Итак она изменяется от 0 до 1 и вычисляется по формуле: Q(t)=1-P(t)

Для статистического определения : Q(t)=1-P(t)=1- N0-n(t)/N0= n(t)/N0.

Пример : Для группы выключателей, находящихся в эксплуатации после наработки 1000 часов получено Q(t)=0,05 или Q(1000)=0,05. Это означает, что 5% выключателей будут иметь отказ раньше, чем через 1000 часов наработки.

Построим в одних осях графики функции P(t) и Q(t).

Q(t) = 1- P(t) видно, что при P(t)= 0,5;Q(t) так же равна 0,5 и график функции вероятности отказа – это зеркальное отображение функции вероятности безотказной работы.

Если P1(t)= P2(t)=….. Pn(t), является ли примером практического примечания теории вероятности математической статистики является надежность.

Частота отказов: представляет собой плотность распределения времени безотказной работы или производную по времени от вероятности безотказной работы с обратным знаком.

a(t)=Q(t)=-P(t) ; или a(t) = dQ(t)\dt=-dP\dt

Для определения величины a(t) используется следующая статистическая оценка:

Покажем справедливость указанной оценки. Число изделий, отказавшихся в течении времени ⌂t равно:

N(t) и N(t + ⌂t) – число изделий, безотказно проработавших в течении времени t и t + ⌂t соответственно.

При достаточно большом числе изделий, поставленных на испытание или эксплуатацию, можно записать:

Тогда a(t)= N0* [P (t + ⌂t)-P(t)]/N0*⌂t

Между частотой отказов, вероятность без отказной работы и вероятность появления отказа имеются следующие зависимости:

Q(t) =

P(t) = 1-

Наличие простой зависимости между величиной а(t) и величинами Q(t) и P(t) является достоинством характеристики частоты отказов.

Из определения интенсивности отказов λ( t) следует, что

P(t) – вероятность безотказной работы за время t

a(t) – плотность распределения наработки до отказа ( Частота отказов).

Из этого соотношения имеем :

n*(⌂t) – число отказавшихся объектов в интервале времени от t-⌂t\2 до t+⌂t\2

Nср=(Ni+Ni+1)\2 – среднее число исправно работающих изделий в интервале времени ⌂t

Ni – число объектов исправно работающих в начале интервала ⌂t

Ni+1 – число объектов, исправно работающих в конце интервала ⌂t.

При достаточном N0( число изделий поставленных на испытание).

Из формулы λ(t)= a(t)\P(t)

Вытекает важная особенность для высоконадежных систем. Если P(t) = 0,99, то a(t) ≈ λ(t).Допускаемая ошибка составляет не более 1% и как, правило, не превышает ошибок статистического определения величин λ(t) и a(t).Следует подчеркнуть различие между величинами λ(t) и a(t). Вероятность a(t)dt характеризует вероятность отказа системы или элемента за интервал времени (t,t+ dt), взятых произвольным путем из группы таких же систем или элементов, при чем неизвестно в каком состоянии ( работоспособном или неработоспособном)находится элемент или система. Вероятность λ(t) dt характеризуют вероятность отказа системы или элемента за интервал (t,t+ dt), взятых из группы элементов или систем. Которые остались работоспособными к моменту времени t. Таким образом в практических расчетах используется отдельные величины.

Интегрируя выражение λ(t) = a(t)\P(t)=-p(t)\P(t) имеем

Рассмотренный случай достаточно широко встречается на практике и приведенные соотношения характеризуют экспоненциальные распределение времени безотказной работы. Итак взаимная замена величин a(t) и λ(t) основана на разложении функции в степенной ряд и использовании только двух первых членов разложения.

Средняя наработка до отказа ( среднее время безотказной работы) представляет собой математическое ожидание наработки до первого отказа. Для невостановляемых объектов средняя наработка до первого отказа равнозначема средней наработке до отказа. Значение средней наработки до отказа Тср находят по уравнению:

Тср =

Это выражение путем интегрирования по частям может быть преобразовано следующим образом:

Тср = =+

Тср =

Для экспоненциального закона распределения времени безотказной работы имеем:

Для определения среднем наработки до отказа используется следующая статистическая оценка:

Где: ti – время без от казной работы i – го изделия

N0 – качество изделий, поставленных на эксплуатацию или испытание.

Наработка на отказ.

Параметр потока отказов – это математическое ожидание числа отказов, прошедших за единицу времени, начиная с момента t.для определения величины параметра отказов W(t) используется следующая статистическая оценка:

W(t) =

Где: N1(⌂1) – число изделий, отказавшихся в интервале времени t + ⌂t\2 или

Где ti – наработка i – го объекта между отказами после периода приработки.

Тема: « Различные периоды работы технических устройств и надежность систем из- за последовательно и параллельно соединенных элементов»

Различные периоды работы технических устройств.

При рассмотрении работоспособности любого технического устройства или изделия различают 3 периода его « жизни» –

а) период приработки, когда при испытании устройства происходит обработка конструктивных, технологических и производственных эффектов;

в) период старения, когда появляются отказы возрастающей интенсивности, вызываемые износом устройства или изделия;

Из всех периодов «жизни» технического устройства ( например, электрической машины) главным является период нормальной эксплуатации, который характеризуется длительной работой устройства при определенных климатических и других условиях применения.

Кривая интенсивности отказов для тех периодов работы технического устройства имеет вид:

Приработочные отказы устройства.

Возникновение отказов в техническом устройстве в период приработки подчиняется приблизительно рассмотренному выше распределению Вейбулла.

2.Период нормальной эксплуатации устройства.

В период нормальной эксплуатации технического устройства обычно происходят внезапные отказы, которые носят случайный характер. Физическая природа таких отказов обусловлена внезапной концентрацией нагрузок, действующих внутри и вне устройства. Случайность возникновения внезапных отказов проявляется в том, что событие происходит неожиданно и не регулярно. Однако в достаточно большие и приблизительно ранние промежутки времени они повторяются примерно с одинаковой интенсивностью.

После периода приработки устройства, в котором интенсивность отказов повышенная, наступает период нормальной эксплуатации его, в течении которого имеет место наиболее низкий уровень внезапности отказов приблизительно постоянной величины. В этом случае экспоненциальная зависимость во времени надежности по уравнению Р(t)=служит достаточной аппроксимацией событий.

Итак, к моменту времени t = Tп интенсивность отказов минимальна и в среднем характеризуется приблизительно постоянной величиной

где Тср – средняя наработка до первого отказа машины в часах.

3.Период износа устройства.

Степень убывания надежности Р(t) во времени, будет иметь следующий вид для внезапных и износовых отказов. Для внезапных отказов (период нормальной эксплуатации) устройства плотность вероятности их по уравнению (1) с учетом уравнения (2)

(2)

Где: t – время работы устройства в часах.

Плотность же вероятности износовых отказов f (T) в соответствии с уравнением

a(t)= f(t)=*

и учетом обозначений на рис.1 будет

f(Т)=

Тр – среднее значение долговечности или технический ресурс устройства, ч.

–среднее

Квадратическое отклонение времени между отказами или стандартные отклонения от среднего значения долговечности или технического ресурса, Тр.

При этом τ – число отказов в работе устройства, происходящих спустя время Т, которые суммируются в выражении

–интеграл вероятности

Определяемый по табл. П.1. для значения

На рисунке 2. Представлена кривая плотности вероятности внезапных отказов устройства по уравнению (3) для экспоненциального распределения.

Вероятность внезапного отказа в работе устройства для промежутка времени от 0 до t по уравнению (2) будет представлять собой определенный интеграл от плотности вероятности отказов f(t) из уравнения (3) в пределах от 0 до t:

Q(t) =

Т.е. вероятность внезапного отказа устройства численно будет определяться заштрихованной площадью под кривой плотности вероятности отказов f(t) рис. (2).

Общая площадь под этой кривой за бесконечно большой промежуток времени для экспоненциального случая f(t) по уравнению (3) будет

Q(t) ==1

Следовательно, вероятность отказа в работе устройства за этот промежуток времени равна 100%. В соответствии с этим, как показывает кривая рис. (2)., надежную работу технического устройства, в том числе и электрические машины, в период нормальной эксплуатации можно получить только для интервала времени t, значительно меньше средней наработки до первого отказа Тср., т.к. заштрихованная площадь будет мала. Только для времени t˂˂Тср вероятность отказа действительно мала и следовательно, высока вероятность безотказной работы устройства.

На рис.3.представлена кривая плотности износовых отказов f(Т) по уравнении.(5) для нормального распределения.

В случае нормального распределения износовых отказов по рисунку 3. Общая площадь кривой f(Т) также равна 1, однако эти отказы группируются здесь около среднего значения времени долговечности или технического ресурса устройства Тр. Поэтому безотказную работу устройства иногда можно получить для относительно большого промежутка времени работы близкого к среднему значению технического ресурса устройства Тр (времени долговечности).Однако здесь следует иметь в виду, что средняя долговечность устройства Тр всегда значительно меньше среднего времени безотказной работы его Тср, определенных уравнениями (6) и (7)

Tcp=(7)

Поэтому этот промежуток времени может быть сравним с временем безотказной работы устройства t в период нормальной эксплуатации. Для уменьшения влияния износовых отказов на надежность устройства (например, электрические машины) нужно в период длительной эксплуатации их предусмотреть периодически плановые профилактические ремонты, для современной замены деталей и частей подвергающихся износу.

Надежность систем из последовательно и параллельно соединенных элементов.

Сложное техническое устройство состоит из нескольких отдельных частей или комбинаций разных групп однотипных элементов. Каждая составная часть устройства обладает в течении заданного промежутка времени разным уровнем вероятности безотказной работы или надежности. От определенного сочетания этих надежностей зависит общий уровень надежности всего устройства. Электрическая машина состоит из следующих составных частей: магнитной системы, обмоток, статора и ротора, подшипников, коллектора, контактных колец, щеточного устройства. Отказ в работе любой из частей приводит к выходу из строя всей машины.

Для расчета вероятности безотказной работы машины как целого устройства в течении заданного промежутка времени нужно знать к какому типу соединения (в смысле теории надежности) принадлежит комбинация этих частей – к последовательному или параллельному.

Электрическую машину в принципе обычно рассматривают как устройство из последовательно соединенных называемых выше частей, т.к отказ в работе любого из них всегда связан с остановкой машины.

Если предположить отказы частей устройства независимыми, то на основании теорем теории вероятности можно представить управления для расчета надежности, например, комбинация из двух частей:

2.Вероятность того, что один или оба элемента системы откажут:

3.Вероятность того, что будут работать один или два элемента системы:

Pnp (t)= P1 (t)+ P2 (t) – P1 (t)* P2 (t) (10)

4.Вероятность того, что оба элемента откажут:

Qnp(t) =Q1(t) *Q2(t)= 1– Pnp (t) (11)

Величина Pnp (t) является надежностью последовательно соединенных элементов системы, а величина Qnc(t) – вероятностью отказа этой системы.

Уравнения (8) – (11) могут использоваться как при экспоненциальном, так и при неэкспоненциальном распределении отказов элементов в системе или составных частей в устройстве. При последовательном соединении n элементов или блоков в системе, а также составных частей в устройстве. Надежность системы или устройства в соответствии с уравнением (8) будет:

Pnc (t) = P1(t)* P2(t)…… Pn(t) = Ʃ Pi (t) (12)

Где: Pi (t) – надежность I – го элемента в последовательном соединении.

Pi (t) может быть как экспоненциальный, так и не экспоненциальный функцией времени.

Вероятность отказа системы (устройства), состоящих соответственно из последовательного соединения n элементов по уравнению (9) будет :

Qnc(t) = 1– Pnc (t)= 1 – П Pi (t) (13)

Pnc (t) = **………….=

1,2,3 – средние постоянные величины интенсивности отказов отдельных элементов устройства в долях единицы на один час работы;t – время работы элемента в часах.

При параллельном соединении одновременно работающих элементов вероятность отказа системы в соответствии с уравнением (11) будет:

Qnp = Q1(t) * Q2(t)+ …….Qn(t) = ПQi(t) (15)

где: Qi(t)= 1– Pi(t) – вероятность отказа i-го элемента в параллельном соединении.

Тогда надежность системы из n параллельно работающих в ней элементов выражается:

Pnp (t) = 1 – Q np(t) = 1– П Qi(t) (16)

Если параллельно работающие элементы в системе одинаково, то уравнения (15) и (16) принимают вид:

Qnp (t)= (t) (17)

Pnp (t) = 1– (t) (18)

Источник