Основные показатели надежности при работе машин и оборудования. Ремонтный цикл, наработка, коэффициент готовности, вероятность безотказной работы и т.д.
Надежность— 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.
В процессе эксплуатации показатели надежности машин постепенно ухудшаются. Изучением закономерностей изменения показателей надежности различных объектов при эксплуатации занимается теория надежности.
Различают следующие виды технического состояния объектов: исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное, предельное.
В теории надежности все объекты делят на следующие классы: обслуживаемые и необслуживаемые, восстанавливаемые и невосстанавливаемые, ремонтируемые и неремонтируемые.
В процессе эксплуатации под действием различных факторов изменяются свойства объектов, что приводит к изменению их состояния, т.е. к переходу от исправного к неисправному и от работоспособного к неработоспособному.
Повреждение — событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.
Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Критерий отказа — признак или совокупность признаков нарушения работоспособного состояния объекта, установленные нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией.
Причина отказа — явления, процессы и состояния, вызывающие возникновение отказа объекта.
Восстанавливаемые объекты могут иметь более одного отказа. Примерами восстанавливаемых объектов могут служить насосы, запорная арматура, роторы, вертлюги, компрессоры, агрегаты для ремонта скважин и др.
Невосстанавливаемые объекты могут иметь только один отказ. После наступления предельного состояния они подлежат замене. Примерами невосстанавливамых объектов могут служить изношенные фрикционные накладки тормозов и муфт, пружины, подшипники качения и др.
Классификация отказов
скрытый — отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики;
непрогнозируемый — отказ, который заранее нельзя предвидеть;
прогнозируемый — отказ, который можно заранее предвидеть, например, по числу проработанных изделием часов или по изменению одного или нескольких параметров изделия;
ресурсный — отказ, в результате которого объект достигает предельного состояния;
деградационный — отказ, обусловленный естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации.
Отказы при эксплуатации сложных систем возникают в случайные моменты времени. Поскольку отказы устраняются, то в течение времени наблюдается их поток. Под потоком отказов понимается последовательность отказов, происходящих один за другим в случайные моменты времени. Вид потока отказов определяет аналитические зависимости между количественными характеристиками надежности.
Показателем использования объекта по назначению является наработка.
Наработка— продолжительность или объем работы объекта. Наработка может измеряться в единицах времени, длины, объема, массы. Например, применительно к компрессорам она измеряется часами их работы (мото-ч). Наработка автомобилей измеряется километрами пробега (км).
В теории надежности рассматриваются следующие виды наработки объектов: наработка до отказа, наработка между отказами и ресурс.
Наработка до отказа — наработка объекта от начала его эксплуатации до возникновения первого отказа. Этот показатель рассматривается как для невосстанавливаемых, так и для восстанавливаемых объектов.
Производная от функции распределения (если она существует), называется плотностью распределения случайной величины и является другой формой задания закона распределения случайной величины:
Ресурс — суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние. Иначе говоря, ресурс представляет собой запас возможной наработки объекта. Он измеряется в тех же единицах, как и наработка.
Для невосстанавливаемых объектов ресурс совпадает с продолжительностью пребывания в работоспособном состоянии в режиме применения по назначению, если переход в предельное состояние обусловлен только возникновением отказа.
Различают средние доремонтный, межремонтный, послеремонтный и полный ресурсы, а также назначенный ресурс.
Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Показатели безотказности различны для невосстанавливаемых и восстанавливаемых объектов. Основными показателями безотказности невосстанавливаемых объектов являются вероятность безотказной работы P(t), средняя наработка до отказа tср, интенсивность отказов λ(t) и гамма-процентная наработка до отказа tγ.
Вероятность безотказной работы — вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет.
Пусть t — время работы изучаемого объекта и Т — случайное время безотказной работы, т.е. время, прошедшее с начала работы до первого отказа. Тогда событие Т > t означает, что в течение времени t не произойдет ни одного отказа объекта. Для каждого значения t существует определенная вероятность того, что Т примет значение, большее t, т.е.
Функцию P(t) называют вероятностью безотказной работы. Функция P(t) является непрерывной функцией времени, обладающей следующими очевидными свойствами:
1) Р(0) = 1, т.е. в момент начала работы объекты исправны;
2) P(t) является монотонно убывающей функцией времени;
Статистическая оценка для вероятности безотказной работы характеризуется отношением числа исправно работающих объектов к общему числу объектов, находящихся под наблюдением:
(4.1)
где N(0) — число исправных объектов в момент времени t = 0; N(t) — число исправных объектов в момент времени t, n(t) —число отказавших объектов к моменту времени t.
Если на основании статистических данных определено эмпирическое распределение рассматриваемой случайной величины и установлена степень его близости соответствующему теоретическому распределению, то вероятность безотказной работы может быть рассчитана по известным математическим зависимостям. Так, если вероятность безотказной работы машины в течение 1000 ч составляет 0,95, то это означает, что в среднем около 5 % машин данной модели потеряет свою работоспособность раньше, чем через 1000 ч работы.
Вероятность отказа — вероятность того, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки возникнет отказ объекта:
Из этого выражения видно, что вероятность отказа является функцией распределения случайного времени Т безотказной работы.
Статистическая оценка для вероятности отказа — отношение числа объектов, отказавших к моменту времени t, к числу объектов, исправных в начальный момент времени (т.е. при t = 0), — определяется по формуле
(4.2)
Вероятность безотказной работы и вероятность отказа связаны зависимостью
где ∆r(t) — число отказов за отрезок времени ∆t; t1 ≤ t ≤ t2.
Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
Показателями долговечности объектов служат ресурс и срок службы, на которые влияют случайные факторы. Поэтому такие показатели относятся к случайным величинам и законы их распределения определяются плотностью вероятности f(t) При этом используют большинство из видов распределений, применяемых при анализе безотказности объекта.
Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние. Его измеряют в единицах времени (месяц, год).
Статистическая оценка для среднего ресурса
tji — время безотказной работы j-го изделия между i-м и (i +1)-м отказами; п — число отказов изделия в течение рассматриваемого периода эксплуатации; N0 — число испытываемых изделий.
Среднее время восстановления — математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта после отказа
Коэффициент готовности Кг — вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается.
При установившемся режиме эксплуатации, предусматривающем немедленное начало восстановления отказавшего объекта, коэффициент готовности Кг определяют по формуле
где tcp — средняя наработка между отказами; tв cp — среднее время восстановления работоспобности объекта (за исключением простоев на проведение плановых ремонтов и технического обслуживания).
Коэффициент готовности оценивает непредусмотренные остановки объектов, наличие которых свидетельствует о том, что плановые ремонты и мероприятия по ТО и ремонту не полностью выполняются. Он показывает, что надежность объектов достигается не только за счет увеличения безотказности и долговечности, но и в результате повышения ремонтопригодности объекта, что может быть достигнуто снижением среднего времени восстановления.
Коэффициент технического использования Кти — отношение математического ожидания суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическому ожиданию суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период.
где tc — суммарная наработка объекта за рассматриваемый промежуток времени; tв, tр, и tТО — соответственно суммарное время, затраченное на восстановление, ремонт и техническое обслуживание за тот же промежуток времени.
Коэффициент технического использования — более полная характеристика ремонтопригодности объекта, так как он учитывает как плановые, так и непредусмотренные остановки объектов.
Источник
Показатели плановых ремонтов
1) частота проведения плановых ремонтов ( 
) – среднее количество ремонтов в единицу времени. Размерность 
.
2) Средняя продолжительность нахождения элемента в плановом простое ( 
). Размерность 
.
3) Средняя продолжительность межремонтного периода ( 
).
, . (2.10)
4) коэффициент планового простоя ( 
) – вероятность нахождения элемента в плановом ремонте.
(2.11)
— если размерность —
(2.12)
— если размерность — 
С точки зрения надежности элементы могут быть соединены последовательно и параллельно. Параллельное соединение элементов называют также резервированием. Само резервирование может осуществляться различными способами и при этом быть либо полным (когда вышедший из строя элемент заменяется другим с сохранением всех его функций) или частичным (когда вышедший из строя элемент резервируется другим, но с частичным выполнением его функций). Рассмотрим более детально сущность этих вопросов.
ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ КОММУТАЦИОННОЙ АППАРАТУРЫ
В качестве основных показателей надежности выключателей, короткозамыкателей, отделителей и разъединителей приняты:
— параметр потока отказов ω, 1/год;
— среднее время восстановления Tв, ч;
— частота капитальных ремонтов µк, 1/год;
— продолжительность капитального ремонта, Tрк, ч.
Основные показатели надежности коммутационных аппаратов приведены в табл. 2 и 3.
Показатель ω получен как среднее значение за 6 лет — с 1977 г. по 1982 г. (в расчете на 1 аппарат). Параметр Tв получен как среднее время восстановления на один отказ аппарата с приводом за тот же период. Параметры µк и Tрк, приведенные в табл. 3, определены в соответствии с требованиями ПТЭ по «Нормам времени на капитальный и текущий ремонты и техническое обслуживание оборудования подстанций напряжением 35 — 500 кВ» (М.: СПО Союзтехэнерго, 1980) и «Нормам времени на ремонт и техническое обслуживание электрического оборудования напряжением 750 кВ» (М.: СПО Союзтехэнерго, 1979).
Параметр потока отказов разъединителей приведен из литературных источников. Показатели надежности отделителей, короткозамыкателей и параметры Tв, µк, Tрк разъединителей определялись аналогично соответствующим показателям для выключателей.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник