книги / Надежность дизель-электрических агрегатов и их систем автоматизации

Номограмма позволяет по любым двум заданным ве­

ва должна быть интенсивность отказов элементов узла, состоящего из 13 элементов, чтобы его наработка на от­ каз была ие ниже 500 ч. Для этого на левой вертикаль­ ной :шкале находим цифру 500 (7'о=500 ч) и проводим

Рис. 63. Номограмма для определения надежности изделий и их узлов при экспоненциальном законе распределения

от нее горизонтальную линию. На нижней горизонталь­ ной шкале находим цифру 13 (№—13) и из этой точки проводим вертикальную прямую до пересечения с гори­ зонтальной Прямой. Из полученной точки 1 проводим прямую линию, параллельную наклонным прямым, до пересечения с осью '%oj и находим, что в этом случае ин­ тенсивность отказов входящих в узел элементов долж-1

на быть не ниже i ,5 *10~^ ч~1. Прямая, проведенная из точки 1 параллельно ,оси W до пересечения с 'правой вер­ тикальной шкалой, показывает, что вероятность безот­ казной работы такого узла за 1 ч будет составлять

0,998.

Способ 'определения количества возможных элемен­ тов W д узле и его наработки на отказ Т0 по заданному значению вероятности безотказной работы Р0 узла и интенсивности отказов Х0д входящих в него элементов показан на примере построения точки 2. На примере по­ строения точки 3 показан вариант определения интен­ сивности отказов К] входящих в узел элементов и нара­ ботки на отказ Т0 по количеству элементов W и вероят­ ности безотказной работы Р0. Порядок .определения ука­ занных параметров по номограмме в принципе не отли­ чается от описанного выше (для точки /).

Следует отметить, ,что номограмма позволяет прибли­ женно определять надежность как электроагрегата в целом, так и его узлов и отдельных блоков. Однако при этом необходимо опять-таки применять некоторые мате­ матические вычисления, связанные с перемножением ве­ роятностей .безотказной работы отдельных узлов. По номограмме можно определять вероятность безотказной работы P0(t) при заданном значении наработки да от­ каз за любое время работы t, а не только за 1 ч. Для этого необходимо найти условное время 'наработки на отказ Т'0:

Затем по величине Т'0, пользуясь номограммой, опре­

деляют вероятность P0(t)> которая и будет действитель­ ной вероятностью для данного значения Т0 и времени't.

Для определения доверительных пределов наработки на отказ Го и среднего времени ремонта ТреМ Д гл. -Ш приведены расчетные формулы (49)--(51), пользоваться которыми можно при обязательном наличии таблиц для определения коэффициентов jr0, ги 'г2 и г3, что практиче­ ски несколько неудобно. Для облегчения расчетов до­ верительных пределов Т0 и ТреЯ можно также пользо­ ваться номограммами, показанными на рис. '64 и '65. Обе номограммы построены в соответствии с формулами (50) и (51) для доверительной вероятности -а=0,9. Пользо­ вание этими номограммами состоит в следующем. Опре-

242

делив по экспериментальным или эксплуатационным данным значение наработки на отказ Т\ и среднего

времени ремонта Т *ем, откладываем их 'значения на реи ординат (рис. 64 и 65).

Рис. 64. Номограмма для определения доверительных пределов средней наработки на 1отказ (доверительная вероятность а=0,9)

Например, Т*0 =550 ч, а Т*ем = 16,7 чел.-час. Из этих

точек проводим горизонтальные прямые до 'пересечения с наклонными прямыми, соответствующими количеству отказов п, полученных при экспериментальных исследо­ ваниях (например, л=10). Из точек пересечения опу­ скают перпендикуляры на ось абсцисс и на ней отсчиты­ вают непосредственное значение доверительных преде-

9* 243

Т* =550 ч доверительные пределы будут составлять: Тон = 380 ч, Тсв =890 ч, для Т*рем =16,7 чел.-час соответ­ ственно Т ВвМ^=|11,3 чел.-час. и TpeM0—2Q чел.-час.

Трем чел.~Ж.

Рис. 65. Номограмма для определения доверительных пределов среднего времени ремонта (доверительная вероятность а=0,9)

Приведенные номограммы удобны для использова­ ния и обеспечивают достаточную для практики точность определения доверительных пределов. Подобные номо­ граммы могут быть построены и для других значений доверительной вероятности а.

Расчет надежности узлов или систем по таблицам или номограммам носит приближенный характер, однако по­ зволяет определять наиболее слабые узлы (с точки зре­ ния надежности) и проверять различные варианты этих узлов при повышении их надежности. С другой стороны, применение .таблиц и номограмм значительно облегчает расчеты и делает их вполне приемлемыми на стадии

244

эскизно-технического проектирования н выбора наиболее оптимальных решений.

Окончательный расчет надежности. В приближенном расчете надежности отдельных блоков и системы авто­ матизации в целом не учитывалась зависимость надеж­ ности элемента от влияния внешних Факторов: темпера­ туры и влажности окружающего воздуха, вибрационно­

надежности системы автоматизации важно знать путь прохождения команд до исполнительных устройств (че­ рез какие промежуточные элементы она проходит, какое количество контактов срабатывает и т. п.), так как от этого также во многом зависит надежность работы си­ стемы. Учет всех факторов при расчете надежности си­ стем автоматизации и выполняют при окончательном расчете. Естественно, что все эти факторы можно учесть только на стадии рабочего проектирования, когда изве­ стны условия работы элементов, величина их нагрузки, место установки по принципиальной электрической схе­ ме и т. д.

Рассмотрим несколько подробнее учет этих факторов при окончательном расчете надежности. Так, от нагруз­ ки элемента во многом зависит надежность его работы. Чем меньше нагружен элемент, тем ниже его интенсив­ ность отказов, и наоборот. По ряду элементов, исполь­ зуемых в системах автоматизации, имеются подобные данные. Это сопротивления, для которых нагрузкой счи­ тается величина мощности, рассеиваемая на них, кон­ денсаторы, у которых величиной нагрузки служит рабо­ чее ^напряжение, и некоторые другие элементы.

Следует иметь в виду, что уменьшение нагрузки эле­ мента весьма существенно влияет на его надежность. Этим способом при умелом его использовании можно получить существенные результаты по повышению надеж­ ности системы автоматизации. Однако надо учитывать, что значительная разгрузка элементов приводит к необ­ ходимости увеличения их количества, что приводит к снижению надежности. Поэтому задача состоит в ,том, чтобы найти оптимальное решение, при котором будет обеспечена высокая надежность при относительно не­ большом количестве элементов.

По ряду элементов, например, соленоидам останова, пакетным выключателям, автоматам защиты и др., от­ сутствуют подобные зависимости, а поэтому применять указанный выше метод повышения надежности весьма затруднительно. Можно воспользоваться лишь аналоги­ ей с другими подобными приборами и весьма прибли­ женно подсчитать ту или иную степень уменьшения ин­ тенсивности отказов элемента при уменьшении его за­ грузки. ,

Существуют зависимости надежности некоторых эле­ ментов и от внешних факторов: рабочих температур, температур окружающего воздуха, при которых эксплу­ атируются элементы, вибрационных и ударных нагрузок и т. п. Однако по многим элементам системы автомати­ зации в настоящее время эти данные отсутствуют.

Целесообразно несколько подробнее остановиться на надежности работы контактов. Известно, что контакты служат для обеспечения двух функций: проводимости цепи, разрыва цепи.

Основные соотношения при определении надежности

надежность разрыва i-ro контакта.

Пользуясь указанными соотношениями, можно опре­ делить надежность любой цепи системы автоматизации, по которой проходит команда от первичного элемента (датчика) до исполнительного механизма.

Работа системы автоматического управления элек­ троагрегатами состоит из трех основных операций: пуск электроагрегата, обеспечение длительной работы без об­ служивающего персонала и остановка. Если обозначить вероятность безотказной работы пуска через Рп, вероят­ ность безотказной работы системы автоматизации в те­ чение длительного времени (например, 150 н, как это предусмотрено ГОСТом 10032—62) Рр, а вероятность остановки Рос, то вероятность безотказной работы всей

248

Т аблица 29

250