Определение надежности

Надёжность - это... Техническая надежность. Коэффициент надежности

Современный человек не мыслит своего существования без различных механизмов, которые упрощают жизнь и делают ее намного безопаснее. Любая используемая техника в первую очередь ценится за свою безопасность. Это качество во многом вытекает из другого свойства – надежности.

надежность этоА что это такое? Как правильно расшифровывается данный термин? И что он значит на самом деле? Давайте разбираться!

Определение

Итак, надежность – это способность объекта сохранять заданные свойства и технические характеристики на протяжении определенного временного интервала. Кроме того, данное свойство подчеркивает возможность сохранения всех заданных качеств при транспортировке и/или в тяжелых, экстремальных условиях.

Справедливости ради стоит заметить, что надежность – это комплексное понятие, которое вкратце не опишешь. В частности, в технике указанное определение раскладывается сразу на несколько понятий, тесно связанных друг с другом. Давайте разберем каждое из них.

О технической надежности

В технике надежным может быть признан только тот объект, который удовлетворяет сразу четырем требованиям или, скорее, имеет черты, которые обязательно должны прослеживаться в его характеристиках и свойствах. Чтобы было легче понять это определение, приведем их список:

  • Как мы уже говорили, надежность – это способность выполнять на протяжении какого-то периода времени конструктивно заложенные в прибор функции. К примеру, электрический двигатель обязан потреблять строго определенное количество энергии и обеспечивать установленную скорость вращения. Если продолжать эту тему, то для системы электроснабжения важна способность выдавать нужное напряжение, величина которого может колебаться лишь в строго ограниченных пределах.
  • Выполнение рабочих функций также должно происходить только в тех технологических пределах, которые были заложены производителем устройства. К примеру, от двигателя требуется функционирование при тех условиях внешней среды, которые не приведут к его разрушению.
  • Напротив, если требуется устойчивая работа в условиях сильной запыленности помещения, то прибор должен это обеспечивать в течение как можно более длительного временного интервала. Заметим, что эта и все приведенные выше характеристики надежности выполняются обязательно.
  • Объект, помимо всего прочего, обязан обладать способностью к сохранению всех своих технических характеристик не только в рабочем положении, но и в состоянии покоя. Так, двигатель автомобиля должен (при условии соблюдения некоторых условий) быть готовым к запуску, даже если машина перед этим простояла в боксе несколько месяцев или даже лет.

Промежуточные выводы

надежность синонимТаким образом, надежность – это очень важное качество любого объекта. Ее ни в коем случае нельзя ни противопоставлять, ни смешивать с прочими качественными понятиями. К примеру, установка для очистки промышленных выбросов может быть очень привлекательной по цене, по своей способности улавливать из воздуха твердые частицы в максимально возможном количестве. Вот только без сведений о том, насколько долго могут сохраняться данные характеристики, ее покупка весьма опасна, а зачастую и полностью бесполезна.

Напротив, в спецификации устройства может быть масса сведений о надежности, но не будет ни единого слова о том, какими именно характеристиками оно обладает. Таким образом, в определение надежности должны входить все эти пункты.

Некоторые дополнения

В зависимости от назначения объекта надежность – синоним безотказности, ремонтопригодности, долговечности. Следует четко понимать, что это качество воспринимается только с учетом характеристик самого объекта. К примеру, если взять невосстанавливаемый датчик в герметичном корпусе, то для него надежностью будет способность к сохранению своей работоспособности в заданном промежутке времени. Проще говоря, если этот прибор без отказов проработает 12 месяцев при годовой гарантии, то его следует признать достаточно надежным.

Впрочем, есть и определенные исключения из столь жестких правил. Помните, как мы говорили об автомобиле, который находится на консервации? В этом случае надежность – синоним не слова «безотказность», которое подразумевает немедленный запуск двигателя, а «долговечность» и «ремонтопригодность». Никто не может гарантировать, что движок сразу же запустится, и без проблем будет работать.

Надежная силовая установка гарантированно выдержит хранение (при более-менее подходящих условиях) и сможет функционировать после проведения каких-то мероприятий по техническому обслуживанию. Таким образом, обеспечение надежности – это перечень необходимых мероприятий, которые направлены на повышение вероятности безотказного, бесперебойного функционирования оборудования, целых систем и производственных комплексов.

В большинстве случаев чрезвычайно важной является способность прибора дослужить до своего предельного срока эксплуатации без серьезных поломок и необходимости технического обслуживания. Особенно это относится к тем предметам, которые должны эксплуатироваться в предельно сложных условиях.

На что следует ориентироваться, оценивая надежность объекта?

надежность банков Как правило, производители ориентируются на ГОСТ 27.002-89 "Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения", из которого выводятся практически все понятия о надежности, принятые в отечественной технической и промышленной отраслях. Впрочем, данный стандарт охватывает далеко не все понятия, а потому иногда мы будем делать пояснения.

Сразу рассмотрим виды надежности. Современная наука предполагает, что их всего два:

  • Отказоустойчивость элемента, объекта системы.
  • Устойчивость всего комплекса в целом.

Эти понятия не только связаны, но и логично вытекают друг из друга. А потому мы будем рассматривать данный термин в общем, едином понимании.

Основные понятия теории надежности: объект, элемент и система

Объектом называется некое техническое изделие, которое должно контролироваться, начиная с этапа проектирования и заканчивая поставкой потребителю. Следует помнить, что под это определение подпадают не только отдельные элементы, но и достаточно сложные системы: машины, здания, комплексы производственных зданий и систем.

Таким образом, под системой понимается совокупность объектов, соединенных некой общей функцией, которую она должна осуществлять. Элементом же, как можно догадаться, называется мелкая, составная часть объекта, имеющая определенные функции. От каждого элемента в отдельности зависит работоспособность и техническая надежность всей системы в общем.

Все эти понятия довольно относительны, так как их можно рассматривать посредством друг друга. Так, объект при каком-то исследовании может считаться системой (так как сам является совокупностью элементов), а может быть и самостоятельным элементом, если рассматривается с точки зрения большого и удаленного рабочего комплекса.

Проще говоря, все зависит от масштаба, что обязательно следует учитывать при исследованиях. Именно об этом говорит теория надежности, которая в настоящее время давно выделилась в самостоятельную и очень важную научную отрасль.

Отношения человека и машины

Люди, которые работают операторами машин и производственных мощностей, также являются отдельными элементами систем. Они связаны как между собой, так и с механизмами. Системы взаимодействуют в режиме реального времени. Признаком их целостности и надежности является четкая взаимосвязь структурных объектов и элементов друг с другом.

О возможных состояниях объекта

показатели надежностиНужно заметить, что каждый объект в тот или иной временной интервал может находиться в определенном состоянии. Именно от этого зависят конкретные показатели надежности. Давайте их перечислим:

  • Исправное состояние. В этом случае объект полностью соответствует всем нормативным параметрам, которые заложил в него производитель.
  • Неисправным он признается тогда, когда хотя бы один из этих параметров не соответствует заданным техническим характеристикам.
  • В состоянии работоспособности объект может выполнять все свои основные функции, причем значение установленных показателей будет в пределах технической нормы. Следует запомнить, что неисправный прибор может запускаться, но работоспособным его назвать нельзя, а его показатели надежности будут уверенно снижаться, пока не станут равны нулю.
  • Неработоспособность – такое состояние, при котором объект не соответствует заложенным в него техническим нормативам, и не может выполнять своих функций. О надежности в этом случае разговора не идет в принципе.

Предельное состояние надежности

Когда обсуждается надежность технических систем, огромное значение приобретает понятие предельного состояния. Если вкратце, так называется ситуация, при которой дальнейшая эксплуатация машины или прибора становится недопустимой и/или невозможной. Подобное состояние наступает в результате поломки или же возникновения каких-то серьезных дефектов, напряженности материала. При этом любая попытка эксплуатации может закончиться плачевно, так как прибор, вполне вероятно, даст сбой и разрушится.

Признаки предельного состояния устанавливает производитель, причем сведения должны быть отражены в прилагаемой к объекту технической характеристике. С каждым годом наблюдается общее повышение надежности за счет большей технологичности процессов производства, но все эти данные производитель должен представлять по запросу потребителя.

Каковы общие признаки наступления предельного состояния?

Как мы уже говорили, бывает два типа объектов:

  • Восстанавливаемым называется тот элемент, работоспособность которого может быть возобновлена полностью, причем в стандартных условиях.
  • Соответственно, невосстанавливаемым объектом считается тот, работоспособность которого возобновить невозможно. Во всяком случае, в стандартных условиях.

Для каждой категории существуют определенные общие признаки, по которым можно с полной уверенностью диагностировать наступление предельного состояния. Конечно же, надежность технических систем в этом случае также будет различной: если она (система) состоит только из одного объекта, который не поддается восстановительным мероприятиям, то показатели ее надежности будут нулевыми. Если объект можно отремонтировать (или заменить тот, что не поддается ремонту), показатели реально привести в норму.

надежность технических системЧто касается объектов, которые невозможно отремонтировать, то предельное состояние для них наступает в тот самый момент, когда исчерпывается гарантийный срок или прочий ресурс, который был заложен производителем. То же самое можно сказать и о предельно допустимой выработке, при которой дальнейшая эксплуатация прибора становится неоправданно опасной. В некоторых случаях высчитывается коэффициент надежности. Формула его достаточно проста:

ki=li/lb

Давайте выясним, что означают переменные:

  • li – абсолютное значение интенсивности отказов;
  • lb – показатель интенсивности отказов.

Высчитываем частоту отказов

Для этого нужно воспользоваться следующим уравнением:

l(i)=n(t)/(Nt*Dt)

  • l(t) – общее количество отказов.
  • Nt – среднее количество элементов в системе.
  • n(t) – количество отказов за определенный промежуток времени.
  • Dt – принятый за аксиому отрезок времени, в который вы фиксируете общее число проблем с системой.

Важно! Показатель абсолютного значения отказов берется из специализированной справочной литературы. В каждой отрасли он совершенно разный, так что привести гигантский список на страницах этого материала мы физически не в состоянии.

Вычислив коэффициент надежности, вы легко сможете узнать о том, чего стоит ждать от объекта. Чем показатель ниже, тем более надежным следует признать прибор, машину или дом.

О восстанавливаемых объектах

Как и в предыдущей ситуации, предел наступает в том случае, если дальнейшая эксплуатация становится попросту невозможной или крайне нецелесообразной. В последнем варианте следует учитывать совокупность сразу нескольких факторов:

  • Поддержание объекта на минимально безопасном и/или работоспособном уровне становится невозможным или слишком затратным.
  • В результате износа прибор или машина пришли в такое состояние, что проще и дешевле купить аналогичный объект.

коэффициент надежностиВ некоторых случаях производитель считает, что предельное состояние наступает в тот момент, когда всю совокупность накопившихся проблем можно исправить, только сделав капитальный ремонт. В принципе, это достаточно разумный подход, так как он позволяет предотвратить многие серьезные неприятности. Таким образом, синоним слова «надежность» – исправность, ремонтопригодность.

Следует помнить, что в процессе эксплуатации предмет может иметь и другие состояния, о которых мы сейчас и поговорим.

Переход объектов в различные состояния при его эксплуатации

  • Повреждение – событие, заключающееся в нарушении исправности объекта при сохранении его работоспособности.
  • Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.
  • Критерий отказа – отличительный признак или совокупность таковых, согласно которым устанавливается факт отказа.
  • Восстановление – процесс обнаружения и устранения отказа (повреждения) с целью восстановления его работоспособности (исправности).

Практический анализ надежности

Когда специалисты занимаются анализом надежности предмета, машины или здания, для них чрезвычайно важным становится принятие правильного решения о том, что делать в случае его отказа. Если предположить, что теоретически предмет является восстанавливаемым, но при определенных условиях ремонт его будет нецелесообразен или/и невозможен, разумнее перевести его в категорию не подлежащих ремонту.

Взять, к примеру, метеорологический спутник. Во время его наземного проектирования, создания и испытаний он относится к восстанавливаемым предметам. Когда его выводят на околоземную орбиту, вероятность ремонта стремится к нулю, а потому от надежности зависит успех всей программы.

Надежность нематериальных понятий

Выше мы рассказали вам о том, что изучает теория надежности, когда речь идет о материальных предметах: вещах, приборах, механизмах, кораблях, самолетах и т.д. Но могут ли хоть какие-то из этих понятий использоваться в более приземленном представлении? Как, к примеру, узнать надежность банков? Ведь у них нет производителя, который бы рекомендовал забрать свой вклад после наступления некоего предельного срока!?

В принципе, решение есть и в этом случае, хотя определение надежности производится по несколько иным показателям. Давайте перечислим, на какие критерии следует обращать внимание прежде всего:

  • Структура финансового учреждения, резюме его основателей.
  • Состав комиссии учредителей.
  • Отзывы, мнения клиентов, причем давностью не менее двух-трех лет. На более свежие сведения лучше внимания не обращать в принципе.
  • Основной процент как по вкладам, так и по кредитам.
  • Обеспечение банковских гарантий.

теория надежностиВ первую очередь, вы должны обратить внимание на состав учредителей. Некоторые имена и фамилии сразу скажут знающим людям, что с этим банком связываться точно не стоит. Всегда старайтесь докопаться до истины: если на сайте или в учредительных документах, которые имеются в открытом доступе, такой информации нет, смотрите на перечень организаций, которые так или иначе имеют отношение к данному заведению. Если они (пусть даже в далеком прошлом) оказывались замешаны в финансовых скандалах, лучше поискать для своих денег более сохранное место.

Вот так определяется надежность банков. Если хотя бы один пункт из представленного выше перечня вызывает у вас настороженность и неуверенность, настоятельно не советуем пользоваться услугами именно этого финансового учреждения.

fb.ru

Основные понятия надежности технических систем

Термины надежность, безопасность, опасность и риск часто смешивают, при этом их значения перекрываются. Часто термины анализ безопасности или анализ опасности используются как равнозначные понятия. Наряду с термином анализ надежности они относятся к исследованию как работоспособности, отказов оборудования, потери работоспособности, так и процесса их возникновения.

Обеспечение надежности систем охватывает самые различные аспекты человеческой деятельности. Надежность является одной из важнейших характеристик, учитываемых на этапах разработки, проектирования и эксплуатации самых различных технических систем.

С развитием и усложнением техники углубилась и развивалась проблема ее надежности. Изучение причин, вызывающих отказы объектов, определение закономерностей, которым они подчиняются, разработка метода проверки надежности изделий и способов контроля надежности, методов расчетов и испытаний, изыскание путей и средств повышения надежности – являются предметом исследований надежности.

Если в результате анализа требуется определить параметры, характеризующие безопасность, необходимо в дополнение к отказам оборудования и нарушениям работоспособности системы рассмотреть возможность повреждений самого оборудования или вызываемых ими других повреждений. Если на этой стадии анализа безопасности предполагается возможность отказов в системе, то проводится анализ риска для того, чтобы определить последствия отказов в смысле ущерба, наносимого оборудованию, и последствий для людей, находящихся вблизи него.

Наука о надежности является комплексной наукой и развивается в тесном взаимодействии с другими науками, такими как физика, химия, математика и др., что особенно наглядно проявляется при определении надежности систем большого масштаба и сложности.

При изучении вопросов надежности рассматривают самые разнообразные объекты: изделия, сооружения, системы с их подсистемами. Надежность изделия зависит от надежности его элементов, и чем выше их надежность, тем выше надежность всего изделия.

Теория надежности опирается на совокупность различных понятий, определений, терминов и показателей, которые строго регламентируются в государственных стандартах (ГОСТ).

Система – это технический объект, предназначенный для выполнения определенных функций.

Отдельные части системы (конструктивно обособленные, как правило) называются элементами.

Однако необходимо заметить, что один и тот же объект в зависимости от той задачи, которую хочет решить конструктор (исследователь, проектировщик, разработчик), может рассматриваться как система или как элемент. Например, радиостанция обычно рассматривается как система. Однако она может стать элементом более крупного объекта – радиорелейной линии, рассматриваемой, как система. Следовательно, можно дать еще одно более полное определение элемента.

Элемент– это объект, представляющий собой простейшую часть системы, отдельные части которой не представляют самостоятельного интереса в рамках конкретного рассмотрения.

С точки зрения теории надежности любой технической объект (система, устройство, элемент) можно охарактеризовать его свойствами, техническим состоянием и приспособленностью к восстановлению после потери работоспособности (рис. 1).

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. Недостаточная надежность объекта приводит к огромным затратам на его ремонт, простою машин, прекращению снабжения населения электроэнергией, водой, газом, транспортными средствами, невыполнению ответственных задач, иногда к авариям, связанным с большими экономическими потерями, разрушением крупных объектов и с человеческими жертвами. Чем меньше надежность машин, тем большие партии их приходится изготовлять, что приводит к перерасходу металла, росту производственных мощностей, завышению расходов на ремонт и эксплуатацию.

Рисунок 1 – Основные характеристики ТС

Надежность объекта является комплексным свойством, ее оценивают по четырем показателям — безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости или по сочетанию этих свойств.

Безотказность — свойство объекта сохранять работоспособность непрерывно в течение некоторого времени или некоторой наработки. Это свойство особенно важно для машин, отказ в работе которых связан с опасностью для жизни людей. Безотказность свойственна объекту в любом из возможных режимов его существования, в том числе, при хранении и транспортировке.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

В отличие от безотказности долговечность характеризуется продолжительностью работы объекта по суммарной наработке, прерываемой периодами для восстановления его работоспособности в плановых и неплановых ремонтах и при техническом обслуживании.

Предельное состояние — состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта. Важность ремонтопригодности технических систем определяется огромными затратами на ремонт машин.

Сохраняемость — свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования. Практическая роль этого свойства велика для деталей, узлов и механизмов, находящихся на хранении в комплекте запасных принадлежностей.

Объекты подразделяют на невосстанавливаемые, которые не могут быть восстановлены потребителем и подлежат замене (например, электрические лампочки, подшипники, резисторы и т.д.), и восстанавливаемые, которые могут быть восстановлены потребителем (например, телевизор, автомобиль, трактор, станок и т.д.).

Надежность объекта характеризуется следующими состояниями: исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное.

Исправное состояние — такое состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Исправное изделие обязательно работоспособно.

Неисправное состояние — такое состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Различают неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности, приводящие к отказам. Например, повреждение окраски автомобиля означает его неисправное состояние, но такой автомобиль работоспособен.

Работоспособным состоянием называют такое состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, соответствующие требованиям нормативно-

технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Неработоспособное изделие является одновременно неисправным.

Понятие исправности шире понятия работоспособности. Неисправная ТС может быть работоспособной и неработоспособной – все зависит от того, какому требованию НТД не удовлетворяет данная ТС. Так, например, если погнут кожух или шасси, нарушено их лакокрасочное покрытие, повреждена изоляция проводников, однако параметры аппаратуры находятся в пределах нормы, то ТС считается неисправной, но в то же время работоспособной.

Рисунок 2 – Классификация объектов ТС


studopedia.ru

Основные понятия и определения надежности электроснабжения, терминология применяемая в теории надежности

Для нормального функционирования систем электроснабжения (СЭС) необходимо обеспечить надлежащее качество изготовления, монтажа и эксплуатации установленных в них электротехнических устройств.

Качество электротехнических устройств — это совокупность свойств, характеризующих их пригодность для эксплуатации. для опенки качества используются технико-экономические показатели. Различают технико-экономические показатели назначения, технологичности, стандартизации и унификации, надежности и др.

Таким образом, надежность является составным свойством качества продукции. Однако она имеет ряд особенностей, что приводит к необходимости введения понятий, которые применяются для данного свойства. Термины и определения, используемые в теории надежности систем электроэнергетики, даны в ГОСТ 27.002—89 «Надежность в технике. Основные понятия и определения» и в документе «Надежность систем энергетики. Терминология» (М.: Наука, 2002).

Все термины теории надежности рассматриваются применительно к объекту, под которым понимается предмет определенного целостного назначения. Под объектом можно понимать электротехническое изделие, техническую систему, комплект оборудования. Во всех случаях. когда нет необходимости конкретизировать предмет исследования. говорят об объекте и надежности объекта. Если же рассматривается задача, специфичная только для определенного вида изделия, то говорят о надежности трансформатора, изоляторов линии электропередачи и др.

При построении теории надежности электроснабжения различают три уровня сложности изделия: элемент, устройство, система. Но обычно используется двухпозиционная структура элемент — система. Под системой в теории надежности понимается совокупность совместно действующих объектов. Элементом называется часть системы. Понятия элемента и системы в расчетах надежности относительны. Объект, считающийся системой в одном исследовании, может рассматриваться как элемент, если изучается элемент большего масштаба. Например, если исследуется надежность работы электрической станции, то станция представляется как система, а генераторы, выключатели, шины распределительного устройства, турбины и т. д. — отдельными элементами. Если же исследуется надежность генератора. то отдельные его части: статор, возбудитель и другие, — представляются как элементы, а сам генератор — как система.

Как известно. основной функцией системы электроснабжения является обеспечение всех потребителей электрической энергией в необходимом количестве и надлежащего качества. Поэтому применительно к системе электроснабжения наиболее обоснованным является такое определение понятия надежности электроснабжения: это способность электрической системы снабжать присоединенных к ней потребителей электрической энергией заданного качества в любой интервал времени. При этом понятие надежности включает в себя как бесперебойность снабжения потребителей электроэнергией, так и качество ее — стабильность частоты и напряжения.

Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетания свойств — безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемость.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечность свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технических обслуживаний и ремонтов.

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения технических обслуживаний и ремонтов.

Сохраняемость — свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Для объектов, являющихся потенциальным источником опасности, к которым следует относить и электроэнергетические объекты, важным понятием является такое понятие, как «безопасность». Кроме этого, для таких объектов вводятся понятия устойчивость и «живучесть», которые, так же как и безопасность, хотя и не входят в общее понятие надежности, но требуют их учета при проектировании и эксплуатации.

С позиций теории надежности объект может находиться в исправном состоянии, неисправном, работоспособном и неработоспособном.

Исправное состояние — это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической документации (НТД). Если же хотя бы по одному из требований изделие не соответствует НТД, то считается, что оно находится в неисправном состоянии.

Работоспособное состояние — состояние объекта, при котором он способен выполнять (или выполняет) заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных технической документацией. Состояние объекта, при котором значение хотя бы одного заданного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям, установленным НТД, называется неработоспособным.

Понятие «исправное состояние» шире, чем понятие «работоспособное состояние». Работоспособный объект в отличие от неисправного удовлетворяет лишь тем требованиям НТД, которые обеспечивают его нормальное функционирование. При этом он может не удовлетворять, например, требованиям, относящимся к внешнему виду изделия. Работоспособный объект может быть неисправным, однако его повреждения при этом не настолько существенны, чтобы могли препятствовать функционированию объекта.

Объект переходит в неработоспособное состояние после события, которое называется отказом. Понятие отказа занимает одно из центральных мест в теории надежности, поскольку теория надежности — это наука, изучающая закономерности появления отказов технических устройств.

Отказы относятся к мало изученным явлениям. Указанная ситуация объясняется прежде всего тем, что время возникновения отказа зависит от большого числа случайных факторов, его трудно рассчитать и еще труднее измерить. Наблюдая за внешними проявлениями отказов в электроэнергетических системах, можно видеть, что они приводят к различным последствиям — полному прекращению подачи электроэнергии, ухудшению ее параметров, временному прекращению работы системы электроснабжения с последующим ее восстановлением «сбои» и т. п.

Время восстановления отказов и время работы объекта между отказа и представляют собой случайные явления, что объясняется изменением условий эксплуатации, режимами работы технологических систем, принятой системой обслуживания и ремонта электроустановок другими факторами.

При изучении закономерностей отказов наибольший интерес привлекает изучение места и времени возникновения отказа и в промежутке времени восстановления работоспособного состояния объекта.

случайный характер процессов. характеризующих надежность, позволяет заключить. что математическим аппаратом теории надежности могут быть теория вероятностей и математическая статистика. При этом следует иметь в виду, что теория надежности является самостоятельной наукой, а не отдельным разделом теории вероятностей. Она является технической, а не математической дисциплиной, и круг решаемых ею задач не ограничивается теорией вероятностей.

Отказы можно разделить: по характеру процесса появления — на внезапные и постепенные; по связи с другими отказами на зависимые и независимые; по физической картине процесса — на катастрофические и параметрические; по степени влияния на работоспособность — на полные и частичные.

Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением параметров под воздействием многих случайных факторов, связанных с дефектами элементов, с нарушениями режимов и условий работы, с ошибками обслуживающего персонала и т. п. При постепенном изменении параметров в результате старения узлов и материалов происходит постепенный отказ.

Отказ какого-либо узла относится к независимым отказам, если он не является следствием отказа других узлов.

Отказы типа пробоя изоляции, короткого замыкания относятся к катастрофическим отказам, которые приводят к полному нарушению работоспособности. Параметрические отказы являются частичными отказами и выражаются в ухудшении качества функционирования изделия.

Кроме того, отказы подразделяются на конструкционные, производственные и эксплуатационные отказы.

В зависимости от условий применения электротехнические изделия могут быть восстанавливаемыми и невосстанавливаемыми.

Восстанавливаемый объект — это объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния предусмотрено в нормативно-технической и (или) конструкторской документации. Невосстанавливаемый объект не подлежит восстановлению в рассматриваемой ситуации. Следует отметить, что в зависимости от условий рассмотрения один и тот же объект может быть отнесен к тому или иному виду.

Большая часть элементов систем электроснабжения, в особенности элементов силового типа (генераторы, трансформаторы, линии электропередачи, коммутационная аппаратура, компенсирующие устройства и т. д.), относятся к восстанавливаемым после отказа элементам.

1.2. Задачи оценки надежности электроснабжения потребителей

Расчет надежности систем электроснабжения сводится к определению одного или нескольких количественных показателей на основе исходных характеристик надежности оборудования. Однако, несмотря на кажущуюся простоту такой постановки задачи, проблемы расчета надежности систем электроснабжения связаны с решением достаточно сложных теоретических и практических задач. для расчета надежности необходимо:

• составить математическое описание явлений, связанных с ненадежной работой оборудования;

• принять некоторые характеристики в качестве меры надежности;

• составить математическую модель для расчета;

• провести необходимые расчеты;

• показать адекватность этой модели рассматриваемым процессам.

Известно, что системы электроснабжения относятся к человеко-машинным системам, предназначенным для производства, передачи и распределения электроэнергии, и имеют специфические особенности:

• непрерывное и неразрывное единство производства, распределения и потребления электроэнергии;

• многоцелевое использование электроэнергии и невозможность ее складирования;

• наличие большого количества источников и потребителей электроэнергии;

• непрерывное развитие систем электроснабжения.

Эти особенности электроэнергетических систем делает невозможным постановку в широком масштабе экспериментальных исследований и предопределяют использование теоретических методов с применением исходной информации по материалам эксплуатации.

При проведении таких исследований необходимо учитывать специфику сельских электрических сетей — большую протяженность разветвленность и малую плотность нагрузок, что усложняет задач повышения надежности. Большое число глухих ответвлений несекционированных сетей приводит к отключению всей линии при повреждении в любой точке. Указанное обстоятельство диктует необходимость рационального размещения средств секционирования с целью локализации поврежденного участка сети.

Следует отметить также недостаточное использование в проектных и эксплуатационных организациях расчетных данных о надежности и отсутствие полной и достоверной информации о повреждаемости элементов на местах. данные о надежности сетей напряжением 1000В вообще практически отсутствуют.

В настоящее время имеются технические средства для обеспечения необходимого уровня надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. Однако широкое их использование сдерживается из-за больших затрат. Сетевое резервирование в условиях сельских сетей чаще всего экономически нецелесообразно и не применяется. Кольцевые перемычки между линиями соседних районных подстанций лишь отчасти решают задачу сетевого резервирования, их строительство во многих случаях также не всегда оправдано.

Проблему повышения надежности следует рассматривать как техни-нико-экономическую, сопоставляя затраты на проведение дополнительных мер с уменьшением ущерба от перерывов электроснабжения.

Исследование проблемы надежности систем электроснабжения связано с выбором методов расчета. При этом необходимо учитывать то обстоятельство, что структура является одним их основных факторов, обусловливающих надежность современных систем.

Исследование структуры системы электроснабжения предполагают выявление в ней как в едином целом отдельных элементов, самостоятельных в смысле надежности. Такой подход к надежности предполагает применение элементных методов расчета и анализа надежности, которые получили широкое распространение не только в энергетике, но и в других областях техники. Применение элементных методов расчета связано также с тем, что они отражают реальные особенности функционирования систем и позволяют решать широкий круг задач по исследованию надежности.

Особенностью функционирования систем электроснабжения является то обстоятельство, что отказ элемента системы может не локализоваться в нем самом, а может привести к отключению неотказавших элементов и коммутационных устройств. Поэтому структурная схема надежности отличается от электрической схемы, и возникает самостоятельная задача по составлению расчетных схем сложных систем.

Второй составляющей надежности системы электроснабжения является функциональная надежность, обусловленная особенностями режимных реализаций в электрической схеме, ограничениями режимов и пропускных способностей элементов при изменении структуры в различных состояниях.

Деление на структурную и функциональную составляющие носит условный характер ввиду их взаимосвязи и взаимной обусловленности.

Преимущественное распространение в практике работы проектных и эксплуатационных организаций получили элементные методы расчета надежности.

Основным способом повышения надежности систем электроснабжения является введение избыточности. Этот фактор следует учитывать при расчетах надежности.

На практике избыточность электрических сетей выступает в следующих формах.

1. Резервирование, т. е повышение надежности путем введения структурной (дублирование элементов), функциональной (дублирование функциональных связей);

2. Совершенствование схемно-конструктивных решений и качества применяемых электротехнических изделий.

3. Совершенствование системы планово-предупредительных ремонтов и технических обслуживаний электрооборудования.

4. Разработка и внедрение автоматизированных систем контроля и управления процессами в электроэнергетических системах.

В системах электроснабжения используется широкий спектр технических решений, обеспечивающих введение избыточности: автоматическое повторное включение (АПВ), автоматическое включение резерва (АВР). дублирование генераторных мощностей, увеличение пропускной способности межсистемных связей, использование резервных дизельных электростанций (ДЭС) и т. д. При этом учитывается ряд особенностей построения и функционирования систем электроснабжения.

Поскольку системы электроснабжения состоят из высоконадежных элементов, отказы более двух из них при наличии избыточности являются событиями мало вероятными. Если схема выбирается с резервированием, то, как правило, дублирующий элемент (линия электропередачи, трансформатор) полностью выполняет функции другого элемента при отказе. Если это условие не выполняется, например при значительном росте нагрузки, то предусматривается отключен части потребителей. Поэтому в большинстве случаев полный отказ системах электроснабжения при наличии резервирования возможен случае выхода из строя не менее двух независимых элементов.

В электрических сетях напряжением менее 35 кВ резервирующий элементы выбирают таким образом, чтобы при отказе одного из элементов в другом обычно не возникало недопустимых изменений параметров и он полностью обеспечивал выполнение функций обоих элементов.

Для большей части практических задач, например при проектировании, нет необходимости рассматривать показатели надежности на коротких интервалах времени, поэтому можно не учитывать начальные состояния элементов.

При расчетах структурной надежности целесообразно использовать простые вероятностные модели, приняв при этом условие, что отказы элементов независимы и поток отказов является простейшим а время безотказной работы во много раз больше времени восстановления.

При оценке структурной надежности целесообразно ввести понятие «расчетный элемент», который может отличаться от понятия «элемент системы». Под расчетным элементом будем понимать объект или группу объектов системы электроснабжения, отказ которых снижает уровень надежности. В первую очередь к такой категории относятся такие электротехнические изделия, как генераторы, трансформаторы, выключатели, отделители, короткозамыкатели, сборные шины распределительных устройств. Несколько условно к элементам относятся линии электропередачи. Для упрощения расчетов элементы могут объединяться.

В проектных расчетах обычно анализируется система относительно большого размера, а общая система проектируется по частям. В эксплуатации чаще возникает задача оценки надежности схем большого размера, содержащих сотни, а иногда и тысячи элементов.

К настоящему времени методы расчета надежности достаточно хорошо разработаны для использования в проектной и эксплуатационной практике.

studopedia.ru

Расчёт надёжности

Расчёт надёжности — процедура определения значений показателей надежности объекта с использованием методов, основанных на их вычислении по справочным данным о надежности элементов объекта, по данным о надежности объектов-аналогов, данным о свойствах материалов и другой информации, имеющейся к моменту расчета.

В результате расчета определяются количественные значения показателей надёжности.

История

Необходимость расчёта надёжности технических устройств и систем существовала с момента использования их человеком. Например, в начале 1900-х годов существовала задача оценки среднего времени горения газовых фонарей, а в середине 1930-х, благодаря работам шведского ученого В. Вейбулла (Waloddi Weibull), получила известность задача описания среднего времени наработки электронной лампы до её выхода из строя (распределение Вейбулла).

Примером поиска методов расчёта надежности является история создания ракетных комплексов Фау-1 и Фау-2 Вернером фон Брауном[1]. В лаборатории Брауна тогда работал немецкий математик Эрик Пьеружка (Eric Pieruschka), который доказал, что надёжность ракеты равна произведению надёжности всех компонентов, а не надёжности самого ненадёжного элемента, как считал Браун. Позднее вместе c Брауном в середине 50-х годов в США работал немецкий инженер Роберт Луссер (Robert Lusser), который сформулировал основные теоретические положения будущей теории надёжности. Его формула для расчета надёжности системы с последовательным соединением элементов стала известна как «Закон Луссера» (Lusser’s law).

К первым работам по расчёту надёжности в Советском Союзе можно отнести статью инженера Якуба Б. М. «Показатели и методы расчета надёжности в энергетическом хозяйстве», опубликованную в журнале «Электричество», № 18, 1934 г., и статью профессора Сифорова В. И. «О методах расчёта надёжности работы систем, содержащих большое число элементов» (Известия Академии наук СССР. Отделение технических наук. № 6, 1954 г.) Независимо от закрытых работ немецких ученых, в указанных статьях надёжность систем с последовательным соединением рассчитывалась как произведение надёжности элементов.

Первая в СССР монография по теории и расчёту надёжности — книга И. М. Маликова, А. М. Половко, Н. А. Романова, П. А. Чукреева «Основы теории и расчёта надёжности» (Ленинград, Судпромгиз, 1959 г.)

Цели расчета надёжности

Решение вопросов надежности и безопасности современных структурно-сложных технических систем и объектов осуществляется на всех стадиях жизненного цикла, от проектирования и создания, производства, до эксплуатации, использования и утилизации. При этом могут преследоваться следующие цели[2]:

  • обоснование количественных требований к надежности объекта или его составным частям;
  • сравнительный анализ надежности вариантов схемно-конструктивного построения объекта и обоснование выбора рационального варианта, в том числе по стоимостному критерию;
  • определение достигнутого (ожидаемого) уровня надежности объекта и/или его составных частей, в том числе расчетное определение показателей надежности или параметров распределения характеристик надежности составных частей объекта в качестве исходных данных для расчета надежности объекта в целом;
  • обоснование и проверку эффективности предлагаемых (реализованных) мер по доработкам конструкции, технологии изготовления, системы технического обслуживания и ремонта объекта, направленных на повышение его надежности;
  • решение различных оптимизационных задач, в которых показатели надежности выступают в роли целевых функций, управляемых параметров или граничных условий, в том числе таких, как оптимизация структуры объекта, распределение требований по надежности между показателями отдельных составляющих надежности (например, безотказности и ремонтопригодности), расчет комплектов ЗИП, оптимизация систем технического обслуживания и ремонта, обоснование гарантийных сроков и назначенных сроков службы (ресурса) объекта и др.;
  • проверку соответствия ожидаемого (достигнутого) уровня надежности объекта установленным требованиям (контроль надежности), если прямое экспериментальное подтверждение их уровня надежности невозможно технически или нецелесообразно экономически.

На этапе проектирования технических систем выполняется проектный расчет надежности.

Проектный расчет надежности — процедура определения значений показателей надежности объекта на этапе проектирования с использованием методов, основанных на их вычислении по справочным и другим данным о надежности элементов объекта, имеющихся к моменту расчета.

Проектный расчет надежности входит в состав обязательных работ по обеспечению надежности любой автоматизированной системы и выполняется на основе требований нормативно-технической документации (ГОСТ 27.002-89, ГОСТ 27.301-95, ГОСТ 24.701-86).

На этапе испытаний и эксплуатации расчёт надёжности проводится для оценки количественных показателей надёжности спроектированной системы.

Методы расчёта надёжности

Структурные методы расчета надежности

Структурные методы являются основными методами расчета показателей надежности в процессе проектирования объектов, поддающихся разукрупнению на элементы, характеристики надежности, которых в момент проведения расчетов известны или могут быть определены другими методами. Расчет показателей надежности структурными методами в общем случае включает:

  • представление объекта в виде структурной схемы, описывающей логические соотношения между состояниями элементов и объекта в целом с учетом структурно-функциональных связей и взаимодействия элементов, принятой стратегии обслуживания, видов и способов резервирования и других факторов;
  • описание построенной структурной схемы надежности объекта адекватной математической моделью, позволяющей в рамках введенных предположений и допущений вычислить показатели надежности объекта по данным о надежности его элементов в рассматриваемых условиях применения.

В качестве структурных схем надежности могут применяться:

  • схемы функциональной целостности;
  • структурные блок-схемы надежности;
  • деревья отказов;
  • графы состояний и переходов.

Логико-вероятностный метод

В логико-вероятностных методах (ЛВМ) исходная постановка задачи и построение модели функционирования исследуемого системного объекта или процесса осуществляется структурными и аналитическими средствами математической логики, а расчет показателей свойств надежности, живучести и безопасности выполняется средствами теории вероятностей.

ЛВМ являются методологией анализа структурно-сложных систем, решения системных задач организованной сложности, оценки и анализа надежности, безопасности и риска технических систем. ЛВМ удобны для исходной формализованной постановки задач в форме структурного описания исследуемых свойств функционирования сложных и высокоразмерных систем. В ЛВМ разработаны процедуры преобразования исходных структурных моделей в искомые расчетные математические модели, что позволяет выполнить их алгоритмизацию и реализацию на ЭВМ.

Основоположником научно-технического аппарата ЛВМ и прикладных аспектов их применения, а также создателем и руководителем научной школы является профессор Рябинин И. А..

Общий логико-вероятностный метод

Необходимость распространения ЛВМ на немонотонные процессы привела к созданию общего логико-вероятностного метода (ОЛВМ). В ОЛВМ расчета надежности аппарат математической логики используется для первичного графического и аналитического описания условий реализации функций отдельными и группами элементов в проектируемой системе, а методы теории вероятностей и комбинаторики применяются для количественной оценки безотказности и/или опасности функционирования проектируемой системы в целом. Для использования ОЛВМ должны задаваться специальные структурные схемы функциональной целостности исследуемых систем, логические критерии их функционирования, вероятностные и другие параметры элементов.

В основе постановки и решения всех задач моделирования и расчета надежности систем с помощью ОЛВМ лежит так называемый событийно-логический подход. Этот подход предусматривает последовательное выполнение следующих четырёх основных этапов ОЛВМ:

  • этап структурно-логической постановки задачи;
  • этап логического моделирования;
  • этап вероятностного моделирования;
  • этап выполнения расчетов показателей надежности.

Метод деревьев отказов

Метод Марковского моделирования[3]

Примеры расчета надежности систем простой структуры

Последовательная система

В системе с последовательной структурой отказ любого компонента приводит к отказу системы в целом.

Система логических уравнений для приведенной выше последовательной системы:

Пример последовательной системы.

{ y 1 = x 1 y 2 = y 1 ∧ x 2 y 3 = y 2 ∧ x 3 {\displaystyle {\begin{cases}y_{1}=x_{1}\\y_{2}=y_{1}\land x_{2}\\y_{3}=y_{2}\land x_{3}\end{cases}}}

Логическая функция работоспособности (решение системы логических уравнений):

Y s = x 1 ∧ x 2 ∧ x 3 {\displaystyle Y_{s}=x_{1}\land x_{2}\land x_{3}}

Вероятность безотказной работы:

P s = p 1 ⋅ p 2 ⋅ p 3 {\displaystyle P_{s}=p_{1}\cdot p_{2}\cdot p_{3}}

где p 1 , p 2 , p 3 {\displaystyle p_{1},p_{2},p_{3}}  — вероятности безотказной работы компонентов.

В общем случае вероятность безотказной работы системы равна: P s = ∏ i = 1 N p i {\displaystyle P_{s}=\prod _{i=1}^{N}p_{i}}

Параллельная система

Пример параллельной системы.

В системе с параллельной структурой отказ системы в целом происходит только при отказе всех элементов.

Система логических уравнений для приведенной параллельной системы: { y 1 = x 1 y 2 = x 2 y 3 = x 3 {\displaystyle {\begin{cases}y_{1}=x_{1}\\y_{2}=x_{2}\\y_{3}=x_{3}\end{cases}}} Логическая функция работоспособности (решение системы логических уравнений):

Y p = x 1 ∨ x 2 ∨ x 3 {\displaystyle Y_{p}=x_{1}\lor x_{2}\lor x_{3}}

Вероятность безотказной работы:

P p = 1 − ( 1 − p 1 ) ⋅ ( 1 − p 2 ) ⋅ ( 1 − p 3 ) {\displaystyle P_{p}=1-(1-p_{1})\cdot (1-p_{2})\cdot (1-p_{3})}

В общем случае вероятность безотказной работы системы равна:

P p = 1 − ∏ i = 1 N ( 1 − p i ) {\displaystyle P_{p}=1-\prod _{i=1}^{N}(1-p_{i})}

Система типа k из n

Вероятность того, что в системе, состоящей из n {\displaystyle n} одинаковых (равнонадежных) элементов, безотказно работают ровно k {\displaystyle k} элементов, может быть вычислена по формуле [4]:

P e ( t , k , n ) = ( n k ) p ( t ) k q ( t ) n − k , k = 0 , 1 , 2 , … , n {\displaystyle P_{e}(t,k,n)={\binom {n}{k}}p(t)^{k}q(t)^{n-k},\quad k=0,1,2,\ldots ,n} ,

где

p ( t ) {\displaystyle p(t)}  — вероятность безотказной работы элемента системы; q ( t ) = 1 − p ( t ) ; {\displaystyle q(t)=1-p(t);} ( n k ) = n ! k ! ( n − k ) ! {\displaystyle {n \choose k}={\frac {n!}{k!(n-k)!}}}  — биномиальный коэффициент из n {\displaystyle n} по k {\displaystyle k} .

Вероятность того, что в системе, состоящей из n {\displaystyle n} одинаковых и равнонадежных элементов, безотказно работают не менее k {\displaystyle k} элементов, может быть вычислена по формуле[4]:

P ( k ) = ∑ i = k n ( n i ) p ( t ) i q ( t ) n − i {\displaystyle P(k)=\sum _{i=k}^{n}{{\binom {n}{i}}p(t)^{i}q(t)^{n-i}}}

Вероятность того, что в системе, состоящей из n {\displaystyle n} одинаковых и равнонадежных элементов, безотказно работают не менее k {\displaystyle k} элементов, может быть выражена через вероятности безотказной работы аналогичной системы меньшей размерности[4]:

P ( k ) = P ( k − 1 ) + P e ( t , k , n ) {\displaystyle P(k)=P(k-1)+P_{e}(t,k,n)}

Некоторые программные пакеты для расчета надежности

Программные средства, предназначенные для анализа и расчета надежности, готовности и ремонтопригодности (в алфавитном порядке) [5] [6] [7] [8]:

отечественные
  • АРБИТР[9]
  • АРМ Надежности[10]
  • АСОНИКА-К[11]
  • AnyGraph[12][неавторитетный источник? 1956 дней]
  • CRISS[13]
зарубежные
  • BlockSim[14]
  • ITEM Software[15]
  • RAM Commander[16]
  • Reliability Workbench[17]
  • Windchill[18]

Литература

  • Барлоу Р., Прошан Ф. Статистическая теория надежности и испытания на безотказность. -М.: Наука, 1984.-328с.
  • Козлов Б. В., Ушаков И. А. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. -М.:,Советское радио", 1975.
  • Маликов И. М., Половко А. М., Романов Н. А., Чукреев П. А. Основы теории и расчёта надёжности. — Л.:Судпромгиз, 1959.
  • Маликов И. М., Половко А. М., Романов Н. А., Чукреев П. А. Основы теории и расчёта надёжности. Изд. 2-е, доп. — Л.:Судпромгиз, 1960. — 144с.
  • Можаев А. С. Общий логико-вероятностный метод анализа надежности сложных систем. Уч. пос. Л.: ВМА, 1988. — 68с.
  • Половко А. М. Основы теории надёжности. — М.:Наука, 1964. — 446с.
  • Половко А. М., Гуров С. В. Основы теории надёжности. — СПб.:БХВ-Петербург, 2006. — 702с.
  • Половко А. М., Гуров С. В. Основы теории надёжности. Практикум. — СПб.:БХВ-Петербург, 2006. — 560с.
  • Рябинин И. А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. СПб.: Издательство Санкт-Петербургского университета, 2007 г., 278 с.
  • Рябинин И. А. Основы теории и расчета надежности судовых электроэнергетических систем. — Л.: Судостроение, 1967, 1971.
  • Рябинин И. А., Черкесов Г. Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем 1981. 264 с.
  • Рябинин И. А. Reliability of Engineering Systems. Principles and Analysis. — M.: Mir, 1976.

ru.wikipedia.org

/ методы определения надежности

Министерство образования и науки Российской Федерации.

ФГБОУ ВПО «МАТИ — Российский государственный технологический университет им. К. Э. Циолковского».

Кафедра «Технология производства

приборов и систем управления

летательных аппаратов».

Реферат по дисциплине:

«Надежность, эргономика и качество АСОИУ»

Тема: Методы определения надежности.

Студент: Володин А.В.

Группа: 3АСУ-4ДС-014Р

Преподаватель: Ермолаева З.И.

Раменское 2013

Содержание:

1. Методы определения надежности……………………...3

2. Экспериментальный метод…………………………………………...3

3. Коэффициентный метод………………………………………………...5

Методы определения надежности. Существует два основных метода определения надежности: экспериментальный и коэффициентный. Экспериментальный метод применяется при определении надежности нового оборудования, а коэффициентный метод применяется при определении надежности уже работающего оборудования. Экспериментальный метод

Дает наиболее полное представление о надежности оборудования, о причинах отказов, о слабых звеньях и способах повышения надежности. Однако для получения достоверных экспериментальных данных часто необходимо затрачивать много времени и привлекать другие значительные ресурсы. Самый доступный источник экспериментальных данных - это систематические или специально спланированные наблюдения при нормальной эксплуатации оборудования. Для реализации такого метода необходима дополнительная подготовка персонала, благодаря которой исключаются неправильное заполнение донесений об отказе оборудования, неполные сведения об условиях эксплуатации или ошибки в обработке данных. Планирование эксплуатационных испытаний или наблюдений необходимо выполнять в следующей последовательности:

  • установить признак отказа объекта. Например, для лампы накаливания это может быть снижение светового потока на 15% при номинальном напряжении или перегорание нити накала; для электродвигателя  нагрев изоляции выше класса нагревостойкости или перегорание обмотки, или заклинивание ротора и т.п.;

  • выбрать определяющий показатель надежности для изучаемого объекта. Например, если оборудование, предназначено для использования в течение определенного времени или оперативного применения, определяющим показателем служит вероятность безотказной работы; для объектов, потеря работоспособности которых влечет большой ущерб, на первое место выходит интенсивность отказов;

  • определить условия испытаний по электрическим нагрузкам, режимам работы, окружающей среде и т.п.;

  • установить способ контроля работоспособности: обычный, непрерывный, периодический;

  • определить число изучаемых объектов N (по ГОСТ 27.502-88; по нижеприведенной методике);

  • выбрать способ замены отказавших объектов. ГОСТ 27.002-83 устанавливает три плана замен: U - не заменяются; R - заменяются немедленно; M - восстанавливаются в ходе испытаний;

  • выбрать правило окончания испытаний. ГОСТ 27.002-83 предусматривает следующие варианты: Т - после истечения заданного времени; r - после наступления r-го отказа; Т - после заданной наработки; r - после отказа всех объектов.

Планы испытаний на надежность обозначают условно в виде букв: [NUT], [Nur], [NRT] и т.д. Первая позиция обозначает объем выборки, вторая - способ замены отказавших объектов, третья - правило окончания испытаний. Например, план испытаний на надежность имеет вид [NuM(0, э)], в этом случае N=1, т.е. испытывается одно изделие, которое восстанавливается после каждого отказа, испытания продолжаются до достижения rотказов или наработки э. В случае, когда число отказов r (за наработку э) достигает r0 , испытания на надежность прекращаются и принимается решение о несоответствии изделия требованию к индивидуальному показателю безотказности, т.е. решение о том, что изделие является браком и должно подлежать замене. При числе отказов r за наработку э меньше rизделие признается соответствующим требованиям к показателю безотказности. Для расчета объема выборки задаются относительной ошибкой (обычно принимают =0,05) и выбирают доверительную вероятность (обычно принимают =0,80; 0,90; 0,95). 

Коэффициентный метод.

Главная задача теории эксплуатации энергетического оборудования заключается в определении надежности его элементов и систем в конкретных условиях эксплуатации при известных показателях конструктивной надежности. Объект изучения при решении такой задачи можно представить как устройство преобразования конструктивной интенсивности отказов элемента или системы "к" в эксплуатационную "э" под действием двух групп факторов: дестабилизирующих и компенсирующих. В первой группе основными и хорошо изученными являются воздействия энергосистемы (факторы U), окружающей среды (факторы С) и режимов использования (факторы V). Во второй группе обычно учитывают положительные воздействия электротехнического персонала за счет проведения технических обслуживаний и ремонтов (факторы П) и устройств защиты от аварийных режимов (факторы Z). обобщенная математическая модель имеет вид: . (6.12) Инженерный расчет основывается на использовании в модели коэффициентов надежности и влияния. ^ Коэффициент надежности представляет собой отношение интенсивности отказов изучаемого элемента j к интенсивности отказов некоторого базового элемента б: . (6.13) Обычно за базовый элемент принимают резистор типа ОМЛТ с номиналом от 1 до 10 КОм, мощностью 0,25 Вт. Для него б=210-71/ч. Коэффициенты надежности основных видов электрооборудования приведены в таблице 16.1.

Таблица 16.1- Коэффициенты надежности основных видов электрооборудования

Наименование оборудования

Коэффициент надежности

1

Трансформаторы силовые 

на одну обмотку

2,5

в целом

15,0

2

Электродвигатели: 

Постоянного тока

82,5

асинхронные

64,0

3

Выключатели автоматические

5,0

4

Рубильники (в целом)

4,0

5

Контакторы и магнитные пускатели (в целом)

45,0

6

Кнопка управления

5,0

Коэффициенты влияния Квi показывают, как изменяется интенсивность отказов изучаемого элемента при изменении дестабилизирующих или компенсирующих факторов. Они являются безразмерными. При номинальных условиях эксплуатации Квi=1,0, т.е. эксплуатационная и конструктивная интенсивность отказов равны. Для других условий 0< Квi , (6.14) где n – число учитываемых факторов. Для коэффициентов влияния можно использовать универсальную формулу , (6.15) где - фактическое значение учитываемого фактора в долях от номинального; i - коэффициент чувствительности интенсивности отказов к изменению фактора (показывает во сколько раз изменяется интенсивность при изменении значения фактора на 1%). Таким образом, для расчета интенсивности отказов коэффициентным методом необходимо определить коэффициент надежности и коэффициенты влияния (таблица 16.2), а затем по формуле (6.14) вычислить искомую эксплуатационную надежность. Если известна конструкционная надежность, то отличие расчета состоит лишь в том, что принимают .

Таблица 16.2 - Значение коэффициентов влияния для электроприводов

Эксплуатационные воздействия

Значение фактора, 

Коэффициент чувствительности, i 

1

Качество напряжения

1=-2,0

2

Условия окружающей среды: легкие

2=0,60,7

2=1,0

нормальные

2=1,0

2=1,0

тяжелые

2=2,53,0

2=1,0

особо тяжелые

2=1012

2=1,0

3

Загрузка

3фн

3=3,0 (э.д. 4А) 3=4,0 (э.д. АО2, А2)

4

Качество технической эксплуатации

4=Nф/Nн

4=1,0

5

Тип устройства защиты: ТРН

5=0,5

5=1,0

УВТЗ-1

5=0,25

5=1,0

УВТЗ-5

5=0,1

5=1,0

StudFiles.ru

Читайте также