Обеспечение рационального состава запасных элементов

КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Опыт эксплуатации сложных ЭА показывает, что время вос­становления работоспособности после отказа существенным обра­зом зависит от наличия запасных элементов. Их отсутствие даже при хорошей ремонтопригодности ЭА приводит к значительному увеличению времени восстановления. При эксплуатации ЭА вы­сокой готовности к действию отсутствие запасных элементов уве­личивает время восстановления в 10...20 раз.

В настоящее время стоимость элементов ЗИПа достигает 20% и более от общей стоимости оборудования. Содержание этих эле­ментов сопряжено также с большими экономическими затрата­ми. При этом может оказаться, что большое увеличение стоимо­сти ЗИПа не даст существенного эффекта в уменьшении времени простоя, т.е. фактические затраты не оправдают полученного вы­игрыша.

Анализ состава и расхода ЗИПа в сложных ЭА показывает, что по отдельным типам элементов запас превосходит потребности и они «залеживаются», в то время как некоторых других элементов явно недостаточно.

Из изложенного следует, что внедрение в практику научно-обоснованных методов расчета количественного состава ЗИПа к дорогостоящему оборудованию приведет к повышению его харак­теристик восстанавливаемости и достижению большего экономи­ческого эффекта. Поэтому имеет практическое значение нахож­дение количественных соотношений между числом запасных эле­ментов и вероятностью того, что на заданном интервале времени работы t данный ЭА не будет простаивать из-за их отсутствия, а также надежностью элементов и стоимостью ЗИПа.

Задача расчета количественного состава ЗИПа в общем виде мо­жет быть сформулирована следующим образом. Имеется система непрерывного действия, которую можно представить в виде ком­плекса, состоящего из N однотипных последовательно соединен­ных по надежности элементов с интенсивностью отказов, равной λ. Поток отказов считаем простейшим (Λ = Nλ). Требуется опреде­лить необходимое число запасных элементов для обеспечения бес­перебойной работы ЭА в течение времени t.

Предположим, что отказавший элемент не восстанавливает­ся. При этом вместо него каждый раз из запаса будет изыматься новый элемент, поэтому число израсходованных элементов z за время t будет равно числу отказов п, возникших в ЭА за это же время. Вероятность P_z(t) того, что за время t система потребует точно z запасных элементов (число замен), определится по форму­ле Пуассона:

(12.14)

Среднее число расходуемых элементов z_CP за время эксплуата­ции t:

(12.15)

В силу случайности возникающих отказов ЭА может потребо­вать либо большее, либо меньшее число запасных элементов, чем z_СР. Поэтому гарантийная вероятность того, что за время t будет израсходовано не больше, чем z_CP запасных элементов, равна все­го лишь 50%.

На практике при эксплуатации ЭА, особенно в условиях, за­трудняющих доставку запасных элементов, гарантийная вероят­ность того, что потребуется больше, чем z_CP запасных элементов (т. е. вероятность того, что ЭА не будет простаивать из-за отсутст­вия запасных элементов), равная 50%, явно недостаточна.

Определить число запасных элементов z_γ если требуется задан­ная гарантийная вероятность в работоспособности системы у, мож­но из соотношения

(12.16)

На рис. 12.14 изображен график зависимости гарантийной ве­роятности γ от параметра z_CP = Λt при некоторых значениях чис­ла z_γ;пользуясь им, легко найти z_γ.

Введем коэффициент запаса

(12.17)

Следовательно, для обеспечения высокой вероятности выпол­нения системой своих функций в запасе необходимо иметь не z_CP, a z_γ = K_З z_CP элементов.

Коэффициент запаса К₃ > 1 рассчитывается из выражения (12.16) в зависимости от задаваемого значения вероятности γ. На рис. 12.15 построен график зависимости K_З = f(z_CP> γ).

В общем случае при расчете числа запасных элементов необхо­димо учитывать не только интенсивность отказов λ, но и другие эксплуатационные расходы, обусловленные, например профилак­тической заменой элементов z_ПР, уходом параметров элементов при хранении z_XP, расходом элементов при транспортировке и т. п.

Таким образом, суммарное эксплуатационное количество за­пасных элементов z_э можно представить в виде суммы:

(12.18)

В частности, при допущении простейшего потока отказов при хранении, значение z_XP можно рассчитать по изложенной выше методике и полагать, что

(12.19)

где λ_XP — интенсивность отказов элементов при хранении; N — количество хранящихся элементов (N может быть равно z_γ); t_XP — время хранения элементов.

Очевидно, что не все элементы ЗИПа будут храниться до конца срока t_XP, так как часть их расходуется в течение этого срока. По­этому значение z_XP может быть уменьшено. Например, если пред­положить расход элементов ЗИПа в течение срока t_XP равномер­ным, то приближенно оно составит

(12.20)

Если для некоторых типов элементов индивидуальный ЗИП небольшой, то экономически выгодно по этим элементам иметь групповой ЗИП, имеющий наибольшие преимущества перед ин­дивидуальным при малых значениях z_CP.

Таким образом, изложенная методика позволяет рассчитать гарантированное число запасных элементов, необходимое для обес­печения нормального функционирования ЭА в течение заданного времени.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. По каким признакам классифицируются методы повышения надеж­ности ЭА?

2. Какие вы знаете схемные методы повышения надежности?

3. Расскажите о конструктивных методах повышения надежности ЭА.

4. С помощью каких методов повышается надежность на этапе изго­товления ЭА?

5. Поясните методы, с помощью которых повышается качество ЭА при эксплуатации.

6. Если надежность ЭА закладывается при проектировании и конст­руировании, а реализуется в процессе производства, возможно ли повышение надежности на этапе эксплуатации? Докажите.

7. Все ли виды резервирования одинаково влекут за собой повышение надежности ЭА?

8. Как количественно оценивается выигрыш надежности при резерви­ровании?

9. Возможно ли, чтобы надежность у нерезервированного ЭА была выше, чем у резервированного? Если да, то в каких случаях?

10. Всегда ли увеличение массы ЭА при резервировании ведет к пропор­циональному повышению надежности?

11. В каких интервалах времени жизни ЭА выгоднее резервировать его элементы?

12. Что такое отбраковка или «выжигание» малонадежных элементов вЭА?

13. Происходит ли повышение надежности ЭА при снижении нагрузки,действующей на них?

14. Если доказано, что в ЭА имеет место экспоненциальное распределе­ние наработки до отказа, то эквивалентно ли сокращение времени непрерывной работы ЭА уменьшению интенсивности отказов?

15. Как влияет уменьшение времени восстановления ЭА при отказе на готовность ЭА?

16. Перечислите мероприятия, ведущие к улучшению восстанавливае­мости ЭА.

17. Дайте определение понятиям «техническое обслуживание» и «пла­ново-предупредительный ремонт».

18. Какой вид приобретает кривая вероятности безотказной работы вос­станавливаемого ЭА?

19. Какие факторы влияют на выбор длительности промежутка време­ни между циклами профилактических работ?

20. Что такое организация эксплуатации ЭА по состоянию?

21. Как связаны между собой время восстановления ЭА и наличие за­пасных элементов?

22. Сформулируйте задачу расчета количественного состава ЗИПа.

23. Что такое «гарантийная вероятность» при расчете числа запасных элементов ЭА?

24. Напишите аналитические соотношения для расчета числа запасных элементов ЭА.

25. Как вы понимаете термины «индивидуальный» и «групповой ЗИП»?

26. Какие соображения применяются при оценке оптимального состава ЗИП?

 

ПЛАНИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: