РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НИЗКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СЕТЕЙ В НЕНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ
ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет»,
г. Оренбург
В настоящее время существенно возрастают требования надежности электроснабжения низковольтных электрических сетей. Объединение региональных ЭСС, повышение качества энергетического оборудования и устойчивости, развитие и создание межсистемных связей, внедрение модернизированной противоаварийной автоматики в существенной мере повысили надежность всех потребителей, в том числе и потребителей получающих питание от низковольтных электрических сетей.
Наряду с этим, продолжающийся постоянно процесс увеличения электрических нагрузок, углубление и расширение технологических процессов, значительный рост единичных мощностей промышленных агрегатов предъявляют ещё более высокие требования надежности электроснабжения и к качеству электрической энергии.
Так что же собой представляют ненормальные режимы работы электрической сети, как правило, они связаны с увеличением тока (сверхтока), к которому приводят короткие замыкания, атмосферные и коммутационные перенапряжения, перегрузки. Данные ненормальные режимы могут привести к повреждению электрических сетей с входящим в них оборудованием, созданию ситуаций, которые опасны для обслуживающего персонала. Из этого делается вывод, что сети и установки должны быть защищены от перегрузок и токов короткого замыкания. Зачастую надежность низковольтных электрических сетей зависит от основных узлов стоящих на верхнем уровне иерархии.
В условиях высокого уровня износа основного оборудования, вероятность коротких замыканий, создающих провалы напряжения, возрастает с каждым годом. В данной ситуации проблемы надежности электроснабжения возлагаются на самих потребителей электроэнергии. Для предприятий со сложными технологическими процессами, а так же для предприятий, использующих средства автоматизации для решения своих задач, данный вопрос является наиболее актуальным. Как известно на работу высоковольтных электродвигателей, электродвигателей приводов насосов, устройств управления различными элементами систем, связанных с технологическим процессом, оказывают влияния короткие по продолжительности провалы питающего напряжения.
Устройства автоматического включения резервного источника питания (АВР).
Как правило, в качестве основного пускового органа в этих устройствах используется реле минимального напряжения. Для потребителя необходимо как можно быстрее получить электропитание, несмотря на это, используется намеренное замедление действия пускового органа АВР. Это выполняется для предотвращения излишнего срабатывания устройств АВР при коротких замыканиях на смежных участках сети, а так же при срабатывании устройств АПВ питающих линий. Следовательно, нужно производить замедление на время, большее, чем максимальная выдержка времени используемой релейной защиты на смежных участках данной сети, или же на время, значительнее, чем время выдержки включения устройств АПВ. Из этого делается вывод, что выдержка времени на действие устройства АВР может достигать нескольких секунд. Для сохранения непрерывности обеспечения электроэнергией сложных технологических процессов величины выдержки устройства АВР недопустимо, так как происходит множественное выпадение из синхронизма мощных синхронных двигателей, отключение контакторов и магнитных пускателей, используемых на напряжение 0,4 кВ, выход из строя частотно-регулируемой аппаратуры. Для исключения приведенных выше ущербов и снабжения непрерывным электропитанием ответственных технологических процессов разработано более совершенное устройство БАВР, которое отличается сверхбыстродействием. В устройстве БАВР используются уникальные алгоритмы и новые технические решения в пусковом устройстве управления БАВР, тем самым обеспечивая время реакции на аварийную ситуацию в пределах от 5 до 12 мс. Для выполнения настройки устройства БАВР используется специальное программное обеспечение , апробация которого имеет высокую точность определения напряжений, мощностей, токов в используемых узлах схемы. Реальность и достоверность программного обеспечения уже подтверждена внедрение и использованием в институте «Гипротюменьнефтегаз», «Электропроект». Основные достоинства БАВР:
Пусковое устройство имеет минимальное время реакции на аварийный режим 5-12 мс.;
Надежно работает при наличии синхронных и асинхронных двигателей;
Работает без привязки к РЗА, для (ТП) без использования РЗА на базе БАВР можно организовать защиту вводов МТЗ, ТО и ЗМН;
Основное переключение на резерв осуществляется с соблюдением синфазности источников питания
Основные устройства обнаружения ненормальных режимов работы в электрических сетях.
Данные устройства позволяют сократить время поиска и обнаружения аварийных режимов, возникающих в электрических сетях сокращая ущерб, который наносится потребителю низковольтной электрической сети.
Основной особенностью данных устройств, которые входят в комплекс, является упрощенный отбор информации без присоединения к высоковольтной линии, основанный на применении индукционных преобразователей тока и антенных преобразователей напряжения. Все это позволяет в значительной мере снизить стоимость их эксплуатации и установки, в следствии исчезает необходимость в реконструкции токопроводов для подключения этих устройств. Устройство контроля обрыва проводов типа УКО предназначено в основном для защиты низковольтной электрической сети от неполнофазных режимов, которые вызваны обрывом провода на линии, а так же для повышения уровня электробезопасности. В конструкцию данного устройства входит: фильтр напряжения обратной последовательности, реагирующий орган, пороговый орган и исполнительный орган. Устройство контроля неполнофазных режимов типа УКН обеспечивает защиту электрической сети от неполнофазных режимов, вызванных обрывом провода или же перегоранием предохранителя. УКН состоит из исполнительного органа, антенного фильтра напряжения выполненного на нулевую последовательность и ФНОП (обратной последовательности). Устройство контроля изоляции УКИ которое предназначено для контроля автоматического контроля изоляции электрической сети, в состав которого входит линейный измерительный усилитель, антенный преобразователь напряжений и блок питания .
Представленные выше устройства рассчитаны в основном на надежность не в целом потребителей низковольтной электрической сети, а как дополнительный гарант надежности всей системы в целом. Согласно ПУЭ основными аппараты защиты от ненормальных режимов работы сети являются предохранители с плавкими вставками и автоматические воздушные выключатели, надежность которых обусловлена скорее качеством завода изготовителя, нежели самой структурой сети. Данные исследования хорошо представлены в работе: , А вот их быстродействие и возможность селективного выбора поврежденного участка, зависит напрямую от расчётных схем сети и согласованности селективности с нижестоящими устройствами защит.
Из этого можно сделать вывод, что разработка технологии повышения надежности электроснабжения низковольтных электрических сетей в ненормальных режима работы сводится к нахождению оптимального алгоритма для выбора устройств защиты электрической сети. Исследования в этом направлении представлены в работах: , . Данные алгоритмы возможны только при исключении человеческого фактора, а именно использование микропроцессорной технике на базе французской фирмы «Schneider Electric», устройства Sepam. Это устройство представляет собой персонализированное многофункциональное реле защиты с функциями измерения, управления и анализа всего участка сети посредством датчиков и контроллеров. В развитии данных направлений лежит надежность не только отдельных распределительных сетей, но и всей энергосистемы в целом
Список литературы.
1. Расчёт надежности электрических сетей. /, – М.:ВИПКРРС, 1980.-83 с.
2. Методические и практические проблемы надежности либерализованных систем энергетики. / Отв. ред. . – Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2009. – 442 с.
3. Физические процессы в электрических аппаратах. /, /Sa arbrucken (Germany ): Palmarium Academic Publishing ? 2012 . – 476 с.
Мощность, перспективы развития, назначение электроустановки и прочие факторы влияют на определение степени надежности электроснабжения. Способность системы электроснабжения и ее элементов выполнять поставленные задачи по обеспечению электрической энергией предприятий, бытовых потребителей, не приводящие к срыву плана производства, обесточиванию целых жилых кварталов городов и сел, а также не приводящие к авариям в технологических и электрических частях промышленных предприятий – это все характеризует надежность электроснабжения. Также она может быть охарактеризована ущербом, нанесенным при перерыве электропитания, продолжительностью ремонта, временем безотказной работы и другими факторами.
Основные факторы влияющие на надежность систем электроснабжения
Число отказов от нормальной работы в год определяет степень повреждаемости системы. Повреждаемость состоит из повреждаемости оборудования (электрические машины и аппараты, кабели, трансформаторы, бытовые устройства и системы), возникающей из-за ошибок обсуживающего персонала, нарушения правил эксплуатации устройств, наличие агрессивных сред на производстве, ошибок при проектировании и монтаже. При проведении расчетов надежности проектируемого объекта обязательно учитываются два ключевых фактора: безотказность системы и ее ремонтопригодность.
Непрерывная безотказная работа в течении какого-то промежутка времени при нормальных условиях эксплуатации называют безотказностью. Примером может послужить интенсивность отказов для установки, вероятность безотказной работы, но этот пример для не ремонтируемых устройств или заменяющихся после первого отказа. А наработка на отказ, количество отказов – это для ремонтируемых устройств. Среднее время безотказной работы за какой-то промежуток времени – это наработка на отказ.
Предупреждение, обнаружение и своевременное устранение неисправностей путем проведения технических обслуживаний и ремонтов – это ремонтопригодность. Примером ремонтопригодности может послужить среднее время восстановления, вероятность проведения ремонта в указанные сроки.
Режим работы, при котором возможно исчезновение напряжения питания (ввод резервного питания) не приводящие к расстройству технологических циклов и процессов, не приводят к значительному ущербу и возникновению опасности аварийных ситуаций называют бесперебойным питанием.
Обеспечение надежной работы электроприемников
Для обеспечения надежной работы ответственных потребителей электрической энергии при нормальных и послеаварийных режимах необходимо:
- Максимально уменьшить число и продолжительность перерывов в электроснабжении;
- Качество электроэнергии должно быть удовлетворительным, для обеспечения устойчивой работы ответственных агрегатов если режим электроснабжения нарушен;
Надежность систем электроснабжения, в первую очередь, определяется конструктивными и схемными решениями при построении данных систем. Также не последнюю роль в повышении надежности систем электроснабжения играет разумное использования резервных источников питания, надежность работы каждого элемента систем, в частности электрооборудования. К сожалению именно надежность электрооборудования является ключевым фактором при возникновении чрезвычайных происшествий. Эти факторы, к сожалению, в минимальной степени зависят от проектировщика. Наиболее оптимальное решение не может быть принято без хорошего знания и учета всех особенностей проектируемых предприятий.
Сравнение влияния перерывов в электроснабжении на производственный цикл промышленных предприятий
Как известно каждое производство имеет свои особенности технологических процессов. Брак продукции, порча электрооборудования, возникновения ситуаций угрожающих жизни и здоровью людей – это все возникает при перерыве в электроснабжении. Причем время перерыва может составлять до 30 минут на одних предприятиях, а на других 2-3 часа и более. Также отличие есть и во времени, необходимом для восстановления нормального производственного цикла после перерыва питания электроэнергией. Это время может колебаться от 5 минут до 2 часов, а иногда и более.
Некоторые производства после восстановления электропитания работают с пониженной производительностью (бумагоделательные машины) от нескольких часов до нескольких суток. Если происходит перерыв питания прокатного стана хотя-бы на 10-15 минут, это не приведет к массовому браку продукции, но из-за перерыва в работе стана нарушится технологический процесс. Слитки, подготовленные к прокату, за время останова остынут. Их необходимо подогреть, что приведет к финансовым затратам, а в плавильных печах необходимо поддерживать постоянную температуру даже на время простоя стана, что ведет дополнительным тратам на топливо. После восстановления напряжения питания прокатного стана необходимо не менее 1 часа для восстановления нормального технологического цикла.
Ниже приведен график зависимости восстановления технологического процесса на азотно-туковом заводе:
Где t э – время прерывания электроснабжения часов, t п – время восстановления нормального цикла производства. Как упоминалось выше, при перерыве подачи электроэнергии восстановления нормального цикла производства для каждого цеха может иметь разное время. Ниже приведен график зависимости восстановления технологического процесса на заводе по производству синтетического спирта и полиэтилена:
Где t э – время прерывания электроснабжения часов, t п – время восстановления нормального цикла производства, 1 – цех пиролиза, 2 – цех газораспределения, 3 – цех гидрации и ректификации спирта, 4 – цех полиэтилена низкого давления, 5 — цех полиэтилена высокого давления.
Также перерывы в подаче электрической энергии ведет к нарушению технологических процессов, что существенно влияет на выпуск продукции. Ниже приведен график изменения технологического параметра при перерыве электроснабжения:
Чтобы сохранить бесперебойную работу технологической установки необходимо не превышать продолжительность перерыва t пер. больше допустимого t доп.т. , с одной стороны и величину допустимую по условиям самозапуска (например приводного электродвигателя) t доп.э. :
Повышение надежности электроснабжения
Для повышения надежности электроснабжения необходимо изучить все возможные варианты систем электроснабжения. Учесть все возможные влияния на безотказную работу электрооборудования, проанализировать количество и технологические параметры приемников особой категории, изучить влияние агрессивных сред (при их наличии) на системы питания. Также при резервировании нужно учитывать время ввода резерва, чтобы избежать нарушений в технологических процессах и не создавать аварийных ситуаций. Немаловажную роль играет правильный выбор электрооборудования, а также при эксплуатации своевременное проведение ремонтов и обслуживания электрооборудования.
Министерство сельского хозяйства и продовольствия
Российской Федерации
Департамент кадровой политики и образования
Костромская Государственная сельскохозяйственная академия
Кафедра «Электропривод и электротехнология»
К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ
по дисциплине «Эксплуатация электрооборудования»
Оценка надежности и ремонтопригодности электрооборудования
Кострома, 2000 год.
Пособие к практическим занятиям составлено в соответствии с программой курса «Эксплуатация электрооборудования» для студентов специальности 3114 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» очной формы обучения, рассмотрены на заседании методической комиссии факультета электрификации и автоматизации сельского хозяйства Костромской государственной сельскохозяйственной академии и рекомендованы к изданию.
Протокол №___________________________ 2000 г.
Составитель: Шмигель В.В., к.т.н., доцент кафедры «Электропривод и электротехнология», КГСХА
1. Основные показатели надежности электрооборудования
1.1 Показатели безотказности неремонтируемых объектов
1.2 Показатели безотказности ремонтируемых объектов
1.3 Статистическая оценка показателей надежности
1.4 Ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость электрооборудования
1.5 Комплексные показатели надежности
1.6 Надежность систем из последовательно и параллельно соединенных элементов
1.7 Решение типовых примеров
2. Определение резервного фонда электрооборудования
2.1 Использование теории массового обслуживания для решения эксплуатационных задач
2.2 Аналитический метод расчета резервного фонда электрооборудования
2.3 Решение типовых примеров
3. Техническая диагностика электрооборудования
3.1 Метод последовательных поэлементных проверок
3.2 Метод последовательных групповых примеров
3.3 Решение типовых примеров
Приложение 1. Функция Лапласа
Приложение 2. Значение гамма-функции Г(Х)
Приложение 3. P k > m (t)
Приложение 4. Продолжительность простоев технологических процессов
Приложение 5. Определение среднего числа простаивающих технологических процессов
Приложение 6. Таблица значений функции е -х
Приложение 7. Интенсивности отказов электротехнических изделий
1. Основные показатели надежности электрооборудования
1.1. Показатели безотказности неремонтируемых объектов
Неремонтируемые объекты работают до первого отказа. Различные показатели надежности таких объектов являются характеристиками случайной величины наработки до первого отказа. Для таких объектов обычно используются следующие показатели: P(t) - , f(t) - плотность распределения наработки до отказа,l (t) - интенсивность отказов, Т 1 - наработка до отказа.
Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданного интервала времени или наработки не возникнет отказ объекта. Это убывающая функция, при t ® Ґ P(t) ® 0 , значения ее находятся в диапазоне 0...1 .
= e - l t (1.1)
Плотностью распределения наработки до отказа (частотой отказов) называется производная от функции надежности
a(t) = f (t) = dQ (t) / dt = - dP (t) / dt (1.2.)
Интенсивность отказов характеризует условную вероятность того, что объект откажет на интервале (t + t), при условии, что он был работоспособен в начале интервала. Интенсивность отказов определяется по формуле
l (t) = f (t) / P (t) (1.3.)
Наработкой до первого отказа называется математическое ожидание наработки объекта до первого отказа. На основании известного соотношения между математическим ожиданием и дифференциальным законом распределения случайной величины устанавливается связь Т 1 с вероятностью безотказной работы
(1.4)
Различные периоды работы технических устройств .
При рассмотрении работоспособности любого технического устройства или изделия различают три периода его “жизни”:
а) период приработки. В это время проявляются конструктивные и технологические отказы внезапного характера. Постепенные отказы практически отсутствуют. За счет устранения дефектных элементов и мест некачественной сборки и по мере приработки деталей интенсивность отказов уменьшается и в конце периода снижается до некоторого наименьшего значения. Графически это выглядит следующим образом:
l в
t 1 t
Рис. 1 Изменение интенсивности внезапных отказов в период приработки (участка 0-t 1) примерно описывается законом Вейбулла.
б) Период нормальной эксплуатации
На этом интервале внезапные конструктивно-технологические отказы продолжают уменьшаться, но одновременно возрастает доля постепенных отказов.
l п
0 t 1 t 2 t 3
Рис.2. Изменение интенсивности постепенных отказов в период нормальной эксплуатации (участок t 1 -t 2).
Участок нормальной эксплуатации обычно в десятки раз продолжительнее периода приработки. На этом участке показатели надежности достаточно строго описываются экспоненциальным распределением случайных величин.
в) Период износа
В это время преобладают постепенные отказы из-за износа и старения
электрооборудования. Интенсивность отказов постепенно растет, причем темпы роста трудно прогнозировать. На рис. 2 это характеризуется участком t 2 -t 3 . Для описания показателей надежности в большей мере подходят закономерности нормального распределения случайных величин. Суммарный же график “жизни” устройства будет иметь вид:
 |
Рис. 3 График “жизни” устройства l п - постепенные отказы; l в - внезапные отказы; l и - износовые отказы
Описанная закономерность появления отказов позволяет сделать следующие выводы по организации рациональной эксплуатации электрооборудования - в период приработки электрооборудования необходим более тщательный надзор за каждым элементом и постоянный контроль за режимом работы; в период нормальной эксплуатации нельзя нарушать периодичность обслуживания электрооборудования, т.к. это увеличит интенсивность отказов и преждевременно наступит период износа; в начальный период износа электрооборудование должно быть направлено в капитальный ремонт или снято с эксплуатации.Из трех рассмотренных законов распределения случайной величины наиболее часто используется показательное распределение. Оно применимо для сложных систем, характеризует работу изделия на участке длительной эксплуатации, расчеты ведутся по простым формулам. При оценке надежности используются также нормальный закон распределения на участке ускоренного износа изделий и распределение Вейбулла на участке приработки.
Для описания дискретных случайный величин в теории надежности применяется распределение Пуассона. Согласно закону Пуассона вероятность того, что случайная величина примет вполне определенное значение k, вычисляется по формуле
P k = (a k / k ! ) e -a , (1.5)
где а - параметр распределения.
Тип распределения случайной величины наработки до отказа зависит от особенностей процесса развития отказа. Для электротехнических изделий, находящихся в эксплуатации, наиболее часто применяются следующие законы распределения: экспоненциальный, нормальный, Вейбулла. Ниже в табл. 1.1.приведены формулы для оценки показателей надежности при различных законах распределения наработки до отказа.
Таблица 1.1.
| Тип распределения | Показатели надежности |
| Экспоненциальное | Вероятность безотказной работы P (t) = exp (-lt) Плотность распределения f (t) = l exp (- lt) Интенсивность отказов Наработка до отказа |
| Вейбулла | Вероятность безотказной работы P (t) = exp (-l 0 t b) Плотность распределения f (t) =l 0 b t (b-1) exp (- l 0 t b) Интенсивность отказов l (t) =l 0 b t (b-1) Наработка до отказа T 1 =l 0 -1/b Г (1 + 1/b) |
Нормальное (усеченное t > 0) |
Вероятность безотказной работы
Плотность распределения
Интенсивность отказов
Наработка до отказа
|
Примечание
В табл. 1.1. l 0
и b - параметры распределения Вейбулла, Г - гамма - функция (см. табл. 2 приложения), m t
и s t
- параметры нормального распределения, Ф(х)
= 2/
- функция Лапласа.
1.2 Показатели безотказности ремонтируемых объектов
Ремонтируемые объекты после возникновения отказа восстанавливают и продолжают эксплуатировать. Процесс их использования можно представить как последовательное чередование интервалов времени работоспособного и неработоспособного состояний. Показатели безотказности ремонтируемых объектов являются: вероятность безотказной работы Р(t), параметр потока отказов m(t), и средняя наработка на отказ Т.
Вероятность безотказной работы для нового оборудования рассматривается до первого отказа, а для оборудования, находящегося в эксплуатации, - до отказа после восстановления работоспособности. Расчет показателя ведется по формуле (1.1). Параметр потока отказов представляет собой отношение математического ожидания числа отказов восстанавливаемого объекта за достаточно малую наработку к величине этой наработки
, (1.6)
где D t - малый отрезок наработки; r (t) - число отказов, наступивших от начального момента времени до достижения наработкиt .
Разность r (t+ D t) – r(t) представляет собой число отказов на отрезке D t.
Наработка на отказ Т характеризует среднее число часов работы между двумя соседними отказами
, (1.7)
где t - суммарная наработка; r (t) – число отказов, наступивших в течение этой наработки; М [ r(t) ] - математическое ожидание этого числа отказов.
1.3 Статистическая оценка показателей надежности
Рассматриваемые выше показатели надежности для ремонтируемых и неремонтируемых изделий могут быть определены по статистическим данным об отказах электрооборудования.
Точечная статистическая оценка для вероятности безотказной работы .
(1.8)
где N – число объектов, работоспособных в начальный момент времени; n(t) – число объектов, отказавших на отрезке 0…t.
Частота отказов, ч -1 из опытных данных рассчитывается по формуле
a *
(t) = 
, (1.9)
где Dn i - число отказов за промежуток времени D t i ;
N – число элементов первоначально установленных на испытание;
D t i – интервал времени.
Интенсивность отказов определяется по формуле
, (1.10)
где Dn i - число отказов за промежуток времени D t i ;
N ср = (N i + N i +1) / 2 - среднее число работоспособных элементов;
N i - число элементов, работоспособных в начале рассматриваемого промежутка времени;
N i +1 - число элементов, работоспособных в конце промежутка времени Dt i .
Статистическая оценка для средней наработки до отказа производится по выражению
(1.11)
где t i – наработка до первого отказа каждого объекта.
Практически же знать время исправной работы t i всех элементов не представляется возможным, поэтому ограничиваются статистическими данными по отказавшим элементам. Тогда
(1.12)
где Dn i – количество отказавших элементов в интервале времени D t;
t ср i = (t i + t i+1)/2
t i – время в начале i-го интервала;
t i+1 – время в конце i-го интервала;
m = t N / D t;
t N - время, в течение которого отказали все рассматриваемые элементы.
Параметр потока отказов определяют по формуле
где - 
-число отказов за конечный отрезок времени (t 2
– t 1).
Для стационарных потоков можно применять формулу
m * = 1 / Т * , (1.14)
где Т * - оценка средней наработки на отказ.
Статистическую оценку средней наработки на отказ Т * вычисляют по формуле
Т * = t / r(t), (1.15)
где r(t) – число отказов, фактически происшедших за суммарную наработку t .
1.4 Ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость электрооборудования
Показатели ремонтопригодности необходимы для ремонтируемых объектов. Для количественной оценки ремонтопригодности наиболее часто применяются следующие показатели: P(t в) – вероятность того, что среднее время восстановления не превысит заданной величины (определяется по ранее приведенным формулам для вероятности безотказной работы) и Т в – среднее время восстановления
(1.16)
где – среднее время восстановления i-го объекта;
f ( ) – плотность распределения времени восстановления.
Если в процессе эксплуатации ведется учет отказов времени ремонтов, то среднее время восстановления по статистическим данным можно определить по формуле
(1.17)
где n – количество отказов за время t.
Под долговечностью понимается свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технических обслуживаний и ремонтов. Для количественной оценки долговечности обычно используются такие показатели как средний срок службы и средний ресурс. Следует различать доремонтный, межремонтный, послеремонтный и полный срок службы (ресурс).
Полный срок службы – математическое ожидание срока службы от начала эксплуатации до наступления предельного состояния
(1.18)
При наличии статистических данных указанный показатель определяется по формуле
(1.19)
где t сл i – срок службы i-го объекта;
N – количество объектов.
По аналогичным формулам рассчитывается ресурс, представляющий наработку объекта.
Сохраняемость важна для электрооборудования с длительным сроком хранения (установки для сортировки зерна, стригальные машины и др.). Для оценки сохраняемости можно использовать показатели аналогичные показателям долговечности:
cредний срок сохраняемости
(1.20)
1.5 Комплексные показатели надежности
Помимо единичных показателей надежности, для оценки эксплуатационных характеристик электрооборудования часто используются обобщенные (комплексные) показатели надежности, которые относятся одновременно к нескольким свойствам.
Для оценки степени использования электрооборудования при возникновении неплановых режимов применяется коэффициент готовности (k г) . Он характеризует два свойства – безотказность и ремонтопригодность. Коэффициент готовности – это вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени. Стационарное значение коэффициента готовности определяется по формуле
K г = Т/ (Т+Т в) , (1.21)
и характеризует относительное время нахождения электрооборудования в исправном состоянии.
Степень выполнения своих задач электрооборудованием, находившимся в режиме ожидания, может быть оценена коэффициентом оперативной готовности(k ог) . Коэффициент оперативной готовности – это вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени и, начиная с этого времени, будет безотказно работать в течение заданного интервала. Следовательно
k ог = k г Р(t). (1.22)
Входящие в выражение (1.24) сомножители определяются по ранее приведенным формулам.
Для комплексной оценки надежности работы электрооборудования применяется коэффициент технического использования (k т и) . Коэффициент технического использования – отношение математического ожидания времени работоспособного состояния объекта за некоторый период времени к суммарному времени работоспособного состояния и плановых и неплановых простоев
k т и = Т е /(Т е + Т Р е + Т ТО е ) , (1.23)
где Т е - суммарная наработка объекта; Т Р е - суммарное время простоев из-за плановых и неплановых ремонтов; Т ТО е - суммарное время простоев из-за плановых и неплановых технических обслуживаний.
По сравнению с коэффициентом готовности коэффициент технического использования является более общим и универсальным показателем.
1.6 Надежность систем из последовательно и параллельно соединенных элементов
Сложное техническое устройство состоит из нескольких отдельных частей или комбинации разных групп однотипных элементов. Каждая составная часть устройства обладает в течение заданного промежутка времени разным уровнем вероятности безотказной работы (или надежности). От определенного сочетания этих надежностей зависит общий уровень надежности всего устройства. Например. электрическая машина состоит из следующих основных частей: магнитопровод, обмотка статора и ротора, подшипников. Отказ любой из частей приводит к выходу из строя всей машины.
Для расчета вероятности безотказной работы машины как целого устройства в течение заданного промежутка времени нужно знать к какому типу соединения (в смысле теории надежности) принадлежит комбинация этих частей - к последовательному или параллельному.
Электрическая машина относится к устройству с последовательно соединенными элементами, т.к. выход любой из этих частей из строя приводит к отказу всей машины.
Если предположить отказы частей устройства независимыми, то на основании теорем теории вероятностей можно представить следующие уравнения для расчета надежности, например комбинации из двух частей P 1 ( t ) , P 2 ( t ) - надежность одного и другого элемента системы; Q 1 ( t ), Q 2 ( t ) - отказ одного и лругого элемента системы.
Вероятность того, что оба элемента в последовательной системе будут работать безотказно в течение заданного промежутка времени будет выглядеть так:
Р пс ( t ) = P 1 ( t ) × P 2 ( t ) , (1.24)
Вероятность того, что в последовательной системе один или оба элемента откажут
Q пс ( t ) = 1 - Р пс ( t ) , (1.25)
или Q пс ( t ) = 1- P 1 ( t ) × P 2 ( t ) ,
Согласно уравнению (2.1) отказ любого элемента приводит к отказу системы.
Вероятность того, что будут работать один или два элемента системы при параллельном соединении.
Р пр ( t ) = P 1 ( t ) + P 2 ( t ) + P 1 ( t ) × P 2 ( t ) (1.26)
Вероятность того, что оба элемента откажут при параллельном соединении
Q пр ( t ) = Q 1 ( t ) × Q 2 ( t ) = 1- Р пр ( t ) (1.27)
Параллельное соединение элементов иначе называется системой с постоянно нагруженным резервом. Такая параллельная система из двух элементов не отказывает в работе, если отказал один из элементов.
1.7 Решение типовых примеров
Пример 1. Наработка до отказа щита управления электрооборудованием подчинена экспоненциальному закону с интенсивностью отказов l ( t ) = 1,3 × 10 -5 ч -1 . Определить количественные характеристики надежности устройства P ( t ), f ( t ) и T 1 в течение года.
Решение. 1. По формуле P (t) = exp (- l t) определяем
Р(8760) = 
= 0,89.
2. f(t) = l ( t ) × P(t) = 1,3 × 10 -5 × 0,89 = 1,16 × 10 -5 ч -1
3. Т 1 = 1/ l = 1/(1,3 × 10 -5) = 76923 ч.
Пример 2. Сравнить между собой наработку до отказа двух неремонтируемых объектов, имеющих функцию надежности, определяемую по формулам
Р 1 (t) = ехр[-(2,5× 10 -3 t)]и Р 2 (t) = 0,7ехр - (4,1 × 10 -3 t) + 0,08ехр - (0,22 × 10 -3 t).
Решение. По общей формуле для определения наработки до отказа
находим 
Наработка до отказа второго объекта выше, чем первого.
Пример 3. Вероятность безотказной работы машины постоянного тока на этапе приработки подчиняется распределению Вейбулла с параметрами l 0 = 2 × 10 -4 ч -1 и b = 1,2 . Определить вероятность безотказной работы и наработку до отказа машины за время t= 400 ч.
Решение. 1. Р(t) = exp- (l 0 t b) = exp-(2 × 10 -4 ×400 1,2) = 0,767
2. T 1 = l 0 -1/b Г(1+1/b) = (2 × 10 -4) -1/1,2 ×Г(1+1/1,2) = 1126 ч.
Значения гамма-функции взято по табл.2 приложения.
Пример 4. На испытаниях находилось N= 1000 осветительных приборов. За время t = 3000 ч отказало n = 200 изделий. За последующие Dt i = 200 ч отказало еще Dn i = 100 изделий. Определить Р * (3000), Р * (3200), f * (3200), l * (3200).
Решение
2. 
3. 
Пример 5. Прибор состоит из четырех блоков. Отказ любого из них приводит к отказу прибора. Первый блок отказал 9 раз в течение 21000 ч, второй - 7 раз в течение 16000 ч, третий - 2 раза и четвертый - 8 раз в течение 12000 ч работы. Определить наработку на отказ, если справедлив экспоненциальный закон надежности.
Решение. 1. Определяем суммарную наработку прибора
t = 21000 + 16000 + 12000 + 12000 = 61000 ч.
2. Определяем число отказов за суммарное время наработки
r (t) = 9 + 7 + 2 + 8 = 26
3. Находим среднюю наработку на отказ
Т * = t / r (t) = 61000 / 26 = 2346 ч.
Пример 6. При эксплуатации электрооборудования животноводческой фермы зарегистрировано 20 отказов, из них: электродвигателей - 8, магнитных пускателей - 2, реле - 4, электронагревательных приборов - 6. На ремонт затрачивалось: электродвигателей - 1,5 ч, магнитных пускателей - 25 мин, реле - 10 мин, электронагревателей - 20 мин. Найти среднее время восстановления.
Решение 1. Определяем вес отказавших элементов по группам m i = n i / N o
m 1 = 8/20 = 0,4;m 2 = 2/20 = 0,1; m 3 = 4/20 = 0,2; m 4 = 6/20 = 0,3.
2. Находим среднее время восстановления
Т В * = 90 × 0,4 + 25 × 0,1+10 × 0,2+20 × 0,3 = 46,5 мин
Пример 7. В результате наблюдения за работой 1000 электродвигателей в течение 10000 ч было получено значение l = 0,8×10 -4 ч -1 . Закон распределения отказов экспоненциальный, среднее время ремонта электродвигателя равно 4,85 ч. Определить вероятность безотказной работы, наработку до первого отказа, коэффициент готовности и коэффициент оперативной готовности.
Решение.
1. Р (t) = е - l t = e - 0,8 × 10^-4 × 10^4 = 0,45
2. T 1 = 1/l = 1250 ч.
3. k г =Т 1 / (Т 1 + Т в) = 1250/(1250 +4,85) = 0,996
4. k ог = Р(t)k г = 0,45×0,996 = 0,448
Пример 8. Навозоуборочный транспортер имеет 2 электродвигателя. Суммарная наработка транспортера за год составляет 200 ч. Эксплуатационные мероприятия включают в себя 1 текущий ремонт продолжительностью 3 ч на каждый электродвигатель и 7 технических обслуживаний по 0,5 ч на каждый электродвигатель. Определить коэффициент технического использования электродвигателей навозоуборочного транспортера.
Решение
Пример 9. Тиристорный преобразователь имеет параметры усеченного нормального распределения m= 1200 ч и s t = 480 ч. Определить значение вероятности безотказной работы и интенсивности отказов для t = 200 ч.
Решение
Значения Ф(2,08) и Ф(2,5) найдем по табл. 1 приложения. Тогда Р(200) = 0,982/0,993 = 0,988.
Эти зависимости пригодны для исследования электрических машин как в целом, так и поэлементно.
Пример 10. Необходимо произвести приближенную оценку вероятности безотказной работы Р(t) и среднюю наработку до первого отказа Т о асинхронного электродвигателя для двух промежутков времени его работы t = 1000 и 3000 ч, если интенсивность отказов l = 20 × 10 -6 ч -1 .
Решение
Т 1 = 1/l = 10 6 /20 = 5 × 10 4 ч.
При Р (t) = е -(t /10)
Р (1000)
= 
= е - 0,02
= 0,98
Р (3000)
=
= е - 0,06
= 0,94
Пример 11. Для системы автоматического управления известно
l = 0,01 ч -1 и время работы t = 50 ч. Определить:
Р (t); Q (t); f (t); T 1 .
Решение:
Р (50) = е - l t = е - 0,01 × 50 = е - 0,5 = 0,607
Q (50) = 1 - Р (50) = 1 - 0,607 = 0,393
Т 1 = 1/l = 1 / 0,01 = 100 ч.
f (50) = l е - l t = 0,01× е - 0,01 × 50 = 0,00607 ч -1 .
Пример 12. Определить конструкционную надежность электродвигателя постоянного тока для трех промежутков времени его работы: t 1 = 1000 ч., t 2 = 3000 ч., t 3 = 5000 ч о следующим средним статистическим данным об интенсивности отказов основных её частей в долях единицы на час работы: магнитная система с обмоткой возбуждения l 1 = 0,01×10 -6 ч -1 ; обмоткой якоря l 2 = 0,05 × 10 -6 ч -1 ; подшипники скольжения l 3 = 0,4 ×10 -6 ч -1 ; коллектор l 4 = 3 ×10 -6 ч -1 ; щеточное устройство l 5 = 1 ×10 -6 ч -1 .
Решение. Определим среднюю результирующую интенсивность отказов всех частей машины
l = l 1 + l 2 + l 3 + l 4 + l 5 = (0,01+0,05+0,4+3+1)×10 -6 = 4,46 ×10 -6 ч -1 .
Средняя наработка до первого отказа машины
Т 1 = 1/ l = 10 6 / 4,46 = 2,24×10 5 ч.
Вероятность безотказной работы или конструкционная надежность рассматриваемой машины для трех промежутков времени работы будет
Р (1000)
= 
Р (3000) = е - 0,014 = 0,988
Р (5000) = е -0,022 = 0,975
Статистическая оценка интенсивности отказов может быть определена отношением числа отказавших изделий к моменту времени D t к числу изделий поставленных на эксплуатацию (в начале испытания).
Например, испытанию подверглись 100 дверей шахты лифты и в интервале между седьмыми и восьмыми сутками испытаний было зарегистрировано 46 отказов. Тогда l = 46/100 = 0,46 отказа за сутки на дверь шахты для оговоренного интервала времени.
Пример. 13. Определить вероятность безотказной работы узла, состоящего из трех элементов, у которых вероятность безотказной работы Р 1 = 0,92; Р 2 = 0,95; Р 3 = 0,96
Решение
Р узла (t) = Р 1 (t) ×Р 2 (t) ×Р 3 (t) = 0,92 × 0,95 × 0,96 = 0,84
Она меньше, чем вероятность безотказной работы самого надежного элемента.
Даже если взять 4 элемента и у четвертого элемента Р 4 (t) = 0,97, то
Р узла (t) = 0,92 × 0,95 × 0,96 × 0,97 = 0,81
При последовательной системе соединения элементов лучше иметь меньше элементов в цепи
Р у = 0,92 × 0,95 = 0,874
При параллельном соединении
Р узла (t) = Р 1 (t) + Р 2 (t) - Р 1 (t) ×Р 2 (t) = 0,92 + 0,95 - 0,92 × 0,95 = 1,87 - 0,874 = 0,996.
2.Определение резервного фонда электрооборудования
2.1 Использование теории массового обслуживания для решения эксплуатационных задач
Решение ряда задач эксплуатационного характера по оперативному обслуживанию электрооборудования, снабжению ЭТС запасными частями, работе участков по ремонту электрооборудования и в других случаях удобно выполнять с использованием теории массового обслуживания.
Под системой массового обслуживания (СМО) будем понимать любую систему, предназначенную для обслуживания потока требований. Ограничимся рассмотрением пуассоновских СМО с простейшим потоком требований.
Работа СМО определяется следующими параметрами:
числом каналов n,
плотностью потока заявок l,
плотностью потока обслуживания одного канала m,
числом состояний системы k.
При этом m = 1/Т о , (2.1)
где Т о - среднее время обслуживания одной заявки.
Системы массового обслуживания делятся на системы с отказами и системы ожиданием. В системах с отказами заявка, поступающая в момент, когда все каналы обслуживания заняты, немедленно получает отказ, покидает систему и в дальнейшем обслуживании не участвует. В системе с ожиданием заявка, заставшая все каналы занятыми, не покидает систему, а становится в очередь и ждет, пока не освободится какой-либо канал.
СМО с отказами
Вероятность состояния СМО с отказами определяется по формуле Эрланга
, (2.2)
где 
- приведенная плотность потока заявок.
Вероятность отказа (вероятность того, что поступившая заявка найдет се каналы занятыми)
(2.3)
Для одноканальной системы
(2.4)
СМО с ожиданием
В практике работы эксплуатационных служб такие системы встречаются наиболее часто. Для СМО с ожиданием обычно определяют вероятности состояний, среднюю длину очереди, среднее время пребывания в очереди.
Вероятности состояний СМО с ожиданием при установившемся режиме работы рассчитывают по формуле
(2.5)
Вероятность наличия очереди
R o = 1-(P 0 +P 1 +P 2 + … + P n) (2.6)
Средняя длина очереди
(2.7)
Среднее время пребывания в очереди
t 0 = m 0 / l (2.8)
2.2 Аналитический метод расчета резервного фонда электрооборудования
В практике решения задач о количестве запасных элементов для технических систем широкое распространение получил упрощенный аналитический метод.
При экспоненциальном законе распределения длительности безотказной работы и простейшем потоке отказов вероятность того, что имеющихся в хозяйстве запасных элементов хватит для обеспечения надежной работы системы в течение времениt , определяется по формуле
Р
k
<
m
(
t
)=
, (2.9)
а вероятность того, что число отказов за время t будет больше числа резервных элементов
Р k > m ( t ) = 1- Р k < m ( t ) (2.10)
Значение функции распределения Пуассона Р k > m ( t ) для различных значений l t и m приведены в табл. 3 приложения.
Поскольку процесс отказов электрооборудования носит случайный характер, достаточность имеющегося резервного фонда для обеспечения надежной работы электроприемников задается с определенной вероятностью. Обычно достаточность резервного фонда Р д находится в диапазоне 0,9...0,99. Расчет необходимого запаса резервных элементов для неремонтируемого и ремонтируемого электрооборудования выполняется в следующей последовательности.
Неремонтируемое электрооборудование
1.Принимаются следующие исходные условия: поток отказов оборудования простейший, отказавшие элементы заменяются, интенсивность отказов i-го изделия l i , число изделий i-го типаn i , достаточность резервного фонда Р д.
2. Определяется суммарная интенсивность отказов i-го изделия
l i S = l i n i . (2.11)
3. Зная заданное время работы системы, рассчитывается параметр распределения Пуассона а= l i S t .
4. По табл. 3 приложения для заданного значения а определяется число резервных элементов такое, чтобы 1- Р k > m ( t ) > Р д.
Ремонтируемое электрооборудование
Процесс использования и пополнения запаса для такого оборудования отличается тем, что вышедшие из строя изделия подвергаются ремонту в течение времени Т р и поступают снова в резервный фонд. Вычисление объема запасных частей в этом случае ведется следующим образом.
1. По заданной интенсивности отказов элементов и их количеству определяется суммарная интенсивность отказов.
2. С учетом времени ремонта Т р и суммарной интенсивности отказов устанавливается параметр распределения Пуассона а= l S Т р.
3. Используя табл. приложения, выбирается число резервных элементов m с таким расчетом, чтобы Р k < m ( t ) > Р д.
2.3 Решение типовых примеров
Пример 1. Система диспетчерской связи энергосистемы имеет 5 каналов. В систему поступает простейший поток заявок с плотностью l = 4 вызова в минуту. Средняя продолжительность разговора 3 минуты. Определить вероятность застать систему диспетчерской связи занятой.
Решение. 1. Определяем приведенную плотность потока заявок
a = l / m = l × Т о = 4 × 3 = 12
2. По формуле
определяем Р отк = 12! / = 0,63
Пример 2. Заданы параметры микропроцессорной системы: число каналов - 3, интенсивность потока обслуживания m = 20 с -1 , суммарный входящий поток заявок l = 40 с -1 . Определить вероятность предельного состояния и среднее время ожидания заявки в очереди. Принять СМО с неограниченной очередью.
Решение.
По условию примера определяем a = l / m = 40/20 = 2, т.к. a Рассчитываем Р k
для k=n=3 3. Для оценки среднего времени нахождения в очереди вначале определим среднюю длину очереди m 0
= 2 4
/{3×3!(1-2/3) 2
} = 0,9 Определяем среднее время ожидания заявки в очереди t 0
= m 0
/ l = 0,022 с. Пример 3.
В свинарнике - откормочнике на 3750 мест для обеспечения микроклимата используется комплект оборудования “Климат” с 20 электродвигателями серии 4А мощностью 1,1 кВт и частотой вращения 1500 мин -1
. Интенсивность отказов электродвигателей l = 10 -5
ч -1
, среднее время капитального ремонта отказавшего электродвигателя 30 суток. Определить резервный запас электродвигателей для свинарника, исключающий аварийный простой технологического процесса поддержания микроклимата сверх допустимой нормы t д
= 3 ч. Принять k и
= 0,6. Решение.
1.Для заданного среднего времени ремонта электродвигателя Т р
= 30 суток определяем m = 1/Т р
= 1/(30×24) = 1,38 × 10 -3
ч -1
, тогда a = l/m = 10 -5
/ 1,38 × 10 -3
= 0,72 × 10 -2 2. Из выражения t П
= n П
k и
/l(n- n П) cучетом того, что n П
< n П
»t П
ln/ k и
= 3 × 10 -5
×20/0,6 = 10 -3
. 3. По табл. 5 приложения для n=20, a = 0,72×10 -2
, n П
= 10 -3
устанавливаем, что в резерве необходимо иметь 4 электродвигателя. Для 4 электродвигателей среднее число простаивающих технологических процессов n П
»t П
ln/ k и
= 0,0004. 4. Проверяем соответствие t д
взятому приближенно t П t П
= n П
k и
/l(n- n П) = 0,0004× 0,6 / 10 -5
(20-0,0004) = 1,2 ч < t д. Если взять 3 резервных электродвигателя, то n П
= 0,0019 и t П
=n П
k и
/l(n- n П)= 0,0019 × 0,6 / 10 -5
(20-0,0019) = 5,7 ч > t д. Таким образом, для выполнения заданных ограничений по продолжительности перерывов в работе системы микроклимата свинарника необходимо иметь 4 резервных электродвигателя. Пример 4.
На вычислительной станции сельскохозяйственного предприятия установлено 4 ЭВМ. Средняя интенсивность на выполнение расчетов - 4 заявки в час (l = 4). Среднее время решения одной задачи Т о
= 0,5 ч. Станция принимает и ставит в очередь на решение не более 4 заявок. Заявки, поступившие на станцию, когда в очереди находится более 4 задач, получают отказ. Определить вероятность отказа и вероятность того, что все ЭВМ свободны. Решение. 1.
Имеем многоканальную СМО с ожиданием при ограниченном числе мест в очереди. 2. Предварительно вычисляем m = 1/Т о
= 1/0,5 = 2 ч -1
, a = l/m = 2. 3. По формуле (3.3) определяем вероятность того, что все 4 ЭВМ заняты и 4 заявки стоят в очереди, тогда n=8. Р отк
= 2 8
/ = 0,00086. 4. По формуле (3.5) находим вероятность, что все ЭВМ свободны, k=n=4 Пример 5.
Требуется определить вероятность того, что отказы в системе электроснабжения появятся менее 3 раз, если параметр распределения Пуассона а =
lt = 3,9. Решение.
По табл. 6 приложения определяем Р k
>3
(t), тогда Р k
< 3
(t) = 1- 0,7469 = 0,253. Пример 6.
Требуется определить число резервных электронагревательных элементов, имеющих интенсивность отказов l = 4×10 -6
ч -1
. Общее число электронагревательных элементов в хозяйстве 80, период пополнения резервного фонда 7000 ч. Принять достаточность резервного запаса Р д
= 0,98. Решение.
1. Определяем суммарную интенсивность отказов электронагревательных элементов l S
= 4×10 -6
× 80 = 3,2 × 10 -4
ч -1
. 2. Определяем значение параметра а
а
= l S
×t = 3,2 × 10 -4
× 7000 = 2,24 3. Для заданного значения а=2,24 по табл.6 приложения определяем Р k
>
m
(t), равное 0,0025. Учитывая, что Р k
<
m
(t)= 1- Р k
>
m
(t)>P д
>0,98, получим Р k< m
(t) = 0,9925 при m = 7. 4. Поскольку Р k
< 7
(t) = 0,9925 > Р д
= 0,98, в резервном фонде целесообразно иметь 7 электронагревательных элементов. Пример 7.
В телятнике на 600 голов эксплуатируется 9 электродвигателей серии 4А, имеющих интенсивность отказов l 1
= 0,1×10 -4
ч -1
, и 11 электродвигателей серии АО2сх с интенсивностью отказов l 2
= 0,5×10 -4
ч -1
. Достаточность резервного фонда 0,95. Рассчитать число запасных электродвигателей при пополнении резервного фонда 1 раз в течение года (в году 8760 часов). Решение.
1. Определяем суммарную интенсивность отказов электродвигателей по группам l 1
S
= l 1
n 1
= 9×0,1×10 -4
= 0,9×10 -4
ч -1
. l 2
S
= l 2
n 2
= 11 × 0,5×10 -4
= 5,5 ×10 -4
ч -1
. 2. Определяем параметры распределения Пуассона а 1
и а 2 а 1
= l 1
S
t = 0,9×10 -4
×8760 = 0,788 а 2
= l 2
S
t = 5,5 ×10 -4
×8760 = 4,82 3. По табл. 3 приложения по а 1
и а 2
находим значение функции Р k
>
m
(t), такое чтобы Р k
<
m
(t) было больше, чем Р д. Определяем число резервных элементов: для электродвигателей серии 4А:т.к. Р k
<
m
(t) = 1-0,0474 = 0,9526 > 0,95, то m 1
= 3 ; для электродвигателей серии АО2сх, т.к. Р k
<
m
(t)= 1-0,025 = 0,975 > 0,95, m 2
= 10. Пример 8.
100 комплектов однотипной аппаратуры предполагается эксплуатировать в течении 500 ч. Каждый комплект аппаратуры содержит неремонтируемых элементов: типа А n 1
= 5 шт cl 1
= 2 ×10 -6
ч -1 типа Б n 2
= 10 шт cl 2
= 4 ×10 -6
ч -1 типа С n 3
= 8 шт cl 3
= 0,6 ×10 -5
ч -1 кроме этого имеется 3 типа ремонтируемых элементов типа Г n 4
= 2 шт cl 4
= 1,9 ×10 -5
ч -1
, Т в4
= 60 ч, типа Д n 5
= 10 шт cl 5
= 8 ×10 -6
ч -1
, Т в5
= 90 ч, типа Е n 6
= 3 шт cl 6
= 0,4 ×10 -4
ч -1
, Т в6
= 42 ч. Определить число запасных элементов по всем группам, если требуется гарантированная вероятность работы аппаратуры за счет неремонтируемых элементов каждого типа Р 1
(t) = 0,99, а за счет ремонтируемых элементов каждого типа Р 2
(t) = 0,96. Рассчитать также вероятность выполнения аппаратурой в целом своих функций при наличии запасных элементов. Решение.
1. Определяем параметр а для неремонтируемых элементов (N=100). а 1
= l 1
Nn 1
t = 2 ×10 -6
× 100 × 5 ×500 = 0,5 а 2
= l 2
Nn 2
t = 4 ×10 -6
× 100 × 10 ×500 = 2 а 3
= l 3
Nn 3
t = 0,6 ×10 -5
× 100 × 8 ×500 = 2,4 2. По табл. 3 приложения для полученных значений а с учетом того, что 1-Р 1
(t) = 0,01 находим m 1
= 4, m 2
= 7, m 3
= 8. 3. Определяем параметр распределения Пуассона для ремонтируемых элементов а 4
= l 4
Nn 4
Т в4
= 1,9 ×10 -5
× 100 × 2 × 60 = 0,228 а 5
= l 5
Nn 5
Т в5
= 8 ×10 -6
× 100 × 10 × 90 = 0,72 а 6
= l 6
Nn 6
Т в6
= 0,4 ×10 -4
× 100 × 3 × 42 = 0,5 4. По табл. 3 приложения для Р 2
(t) = 0,96 находим m 4
= 2, m 5
= 3, m 6
= 3. 5. Определяем вероятность выполнения аппаратурой своих функций Р(
t
)
= Пример 9.
Решить пример 8 при условии проведения капитального ремонта вышедших из строя электродвигателей в течение 720 ч и пополнения ими резервного запаса. Решение.
1. Определяем суммарную интенсивность отказов электродвигателей l 1
å
=l 1
×n 1
= 9 × 0,1 × 10 -4
= 0,9 × 10 -4
ч -1
. l 2
å
=l 2
×n 2
= 11 × 0,5 × 10 -4
= 5,5 × 10 -4
ч -1
. 2. Определяем параметр а а 1
= l 1
å
×Т р
= 0,9 × 10 -4
×720 = 6,48 × 10 -2 а 2
= l 2
å
×Т р
= 5,5 × 10 -4
×720 = 0,396 × 10 -2 Р 1
k
<
m
(t) = 1-0,0047 = 0,9953 >0,95 (m=2) P 2
k
<
m
(t) = 1-0,0079 = 0,9926 > 0,95 (m=3) 3. По табл. 3 приложения определяем число резервных элементов: для двигателей серии 4А m 1
= 2, для двигателей АО2сх m 2
= 3. 3. Техническая диагностика электрооборудования
3.1 Метод последовательных поэлементных проверок
При использовании этого метода система рассматривается в виде последовательной цепочки элементов, выход каждого из которых приводит к отказу изделия. Для каждого элемента должны быть известны данные о надежности и времени проведения проверок. Идея метода поэлементных проверок состоит том, что поиск отказавшего узла ведется путем диагностики каждого из элементов в определенной, заранее установленной, последовательности. При обнаружении отказавшего элемента поиск прекращается и производится замена отказавшегося элемента, а затем проверка работоспособности объекта. Если проверка показывает, что объект имеет еще один отказ, то поиск продолжается с той позиции, на которой был обнаружен отказывающий элемент. Операция продолжается, пока не будет обнаружен последний неисправный элемент. Основная задача, решаемая при использовании метода последовательных поэлементных проверок, заключается в определении последовательности проверок. При этом в общем виде рассматривается объект, состоящий из N элементов, произвольным образом соединенных между собой, с известными интенсивностями отказов l i
, i=1,2,…N. Обычно предполагается, что неработоспособным может быть только один элемент. Известны также продолжительности проверок каждого элемента t i
. Необходимо найти такую последовательность проверок, при которой среднее время поиска неисправности будет минимальным. Имеющего в технической литературе рекомендации по использованию метода предусматривают применение в качестве критерия оптимальности минимума отношения a i /
t i ,
где a i =
- коэффициент отказа i-го элемента или l
i
/
l
S
. Приложение 4 Продолжительность простоя технологических процессов *В числителе приведены данные при выращивании огурцов и томатов, в знаменателе - зелени. Приложение 5 Определение среднего числа простаивающих технологических процессов Приложение 6 Таблица значений функции е -х. Приложение 7 Интенсивность отказов электротехнических изделий.
a
m
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0
1,000
000
000
000
000
000
000
000
000
000
1
0,095
1813
2592
3297
3935
4512
5034
5507
5934
6321
2
0047
0175
0369
0616
0902
1219
1558
1912
2275
2642
3
0002
0011
0036
0079
0144
0231
0341
0474
0629
0803
4
0001
0003
0008
0018
0034
0058
0091
0135
0190
5
0001
0002
0004
0008
0014
0023
0037
6
0001
0002
0003
0006
7
0001
m
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
0
1,000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
1
0,667
6988
7275
7534
7769
7981
8173
8347
8504
8647
2
3010
3374
3732
4082
4422
4751
5068
5372
5663
5940
3
0996
1205
1429
1665
1912
2166
2428
2694
2963
3233
4
0257
0338
0431
0537
0656
0788
0932
1087
1253
1429
5
0054
0077
0107
0143
0186
0237
0296
0364
0441
0527
6
0010
0015
0022
0032
0045
0060
0080
0104
0132
0165
7
0001
0003
0004
0006
0009
0013
0019
0026
0034
0045
8
0001
0001
0002
0003
0004
0006
0008
0011
9
0001
0001
0002
0002
m
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3,0
0
1,000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
1
0,87
8892
8997
9093
9179
9257
9328
9392
9450
9502
2
6204
6454
6691
6916
7127
7326
7513
7689
7854
8009
3
3504
3773
4040
4303
4562
4816
5064
5305
5540
5768
4
1514
1806
2007
2213
2424
2640
2859
3081
3304
3528
5
0621
0725
0838
0959
1088
1226
1371
1523
1682
1847
6
0204
0249
0300
0357
0420
0490
0567
0651
0742
0839
7
0059
0075
0094
0116
0142
0172
0206
0244
0287
0335
8
0015
0020
0026
0033
0042
0053
0066
0081
0099
0119
9
0003
0005
0006
0009
0011
0015
0019
0024
0031
0038
10
0001
0001
0001
0002
0003
0004
0005
0007
0009
0011
11
0001
0001
0001
0002
0002
0003
12
0001
0001
m
3,1
3,2
3,3
3,4
3,5
3,6
3,7
3.8
3,9
4,0
0
1,000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
1
0,995
9592
9631
9666
9698
9727
9753
9776
9798
9817
2
8153
8288
8414
8532
8641
8743
8838
8926
9008
9084
3
5988
6201
6406
6603
6792
6973
7146
7311
7469
7619
4
3752
3975
4197
4416
4634
4848
5058
5265
5468
5665
5
2018
2194
2374
2558
2746
2936
3128
3322
3516
3712
6
0943
1054
1171
1295
1424
1559
1699
1844
1994
2149
7
0388
0446
0510
0579
0653
0733
0818
0909
1005
1107
8
0142
0168
0198
0231
0267
0308
0352
0401
0454
0511
9
0047
0057
0069
0083
0099
0117
0137
0160
0185
0214
10
0014
0018
0022
0027
0033
0040
0048
0058
0069
0081
11
0004
0005
0006
0008
0010
0013
0016
0019
0023
0028
12
0001
0001
0002
0002
0003
0004
0005
0006
0007
0009
13
0001
0001
0001
0001
0002
0002
0003
14
0001
0001
m
4,1
4,2
4,3
4,4
4,5
4,6
4,7
4.8
4,9
5,0
0
1,000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
1
0,983
9850
9864
9877
9889
9899
9909
9918
9926
9933
2
9155
9220
9281
9337
9389
9437
9482
9523
9561
9596
3
7762
7898
8026
8149
8264
8374
8477
8575
8667
8753
4
5858
6046
6228
6406
6577
6743
6903
7058
7207
7350
5
3907
4102
4296
4488
4679
4868
5054
5237
5418
5595
6
2307
2469
2633
2801
2971
3142
3316
3490
3665
3840
7
1214
1325
1442
1564
1689
1820
1954
2092
2233
2378
8
0573
0639
0710
0786
0866
0951
1040
1133
1231
1334
9
0245
0279
0317
0358
0403
0451
0503
0558
0618
0681
10
0095
0111
0129
0149
0171
0195
0222
0251
0283
0318
11
0034
0041
0048
0057
0067
0078
0090
0104
0120
0137
12
0011
0014
0017
0020
0024
0029
0034
0040
0047
0055
13
0003
0004
0005
0007
0008
0010
0012
0014
0017
0020
14
0001
0001
0002
0002
0003
0003
0004
0005
0006
0007
15
0001
0001
0001
0001
0001
0002
0002
16
0001
0001
a
n
m
2*10 -2
1*10 -2
8*10 -3
6*10 -3
4*10 -3
n п
n п
n п
n п
n п
6
0
0,129
0,062
0,049
0,036
0,024
1
0,016
0,0037
0,0023
0,0013
0,0006
10
0
0,236
0,108
0,085
0,062
0,041
1
0,047
0,0108
0,085
0,062
0,041
2
0,0094
0,001
0,0005
0,0002
0,0001
14
0
0,362
0,158
0,123
0,09
0,059
1
0,101
0,022
0,014
0,0075
0,0032
2
0,028
0,003
0,0015
0,0006
0,0002
3
0,0007
0,0004
0,0002
0,0001
0
20
0
0,605
0,242
0,186
0,134
0,086
1
0,239
0,048
0,029
0,016
0,0069
2
0,095
0,0097
0,0047
0,0019
0,0006
3
0,038
0,0019
0,0008
0,0002
0
4
0,015
0,0004
0,0001
0
0
5
0,006
0,0001
0
0
0
Доли х
х
0
0 ,001
0,002
0,003
0,004
Доли х
х
0,005
0 ,006
0,007
0,008
0,009
0,00
0,9950
0,9940
0,9930
0,9920
0,9910
0,01
0,9851
0,9841
0,9831
0,9822
0,9812
0,02
0,9753
0,9743
0,9734
0,9724
0,9714
0,03
0,9656
0,9646
0,9637
0,9627
0,9618
0,04
0,9560
0,9550
0,9541
0,9531
0,9522
0,05
0,9465
0,9455
0,9446
0,9436
0,9427
Доли х
х
0
0 ,01
0,02
0,03
0,04
Доли х
х
0,05
0 ,06
0,07
0,08
0,09
0,1
0,8607
0,8521
0,8437
0,8353
0,8270
0,2
0,7788
0,7711
0,7634
0,7558
0,7483
0,3
0,7047
0,6977
0,6907
0,6839
0,6771
0,4
0,6376
0,6313
0,6250
0,6188
0,6126
0,5
0,5769
0,5712
0,5665
0,5599
0,5543
0,6
0,5220
0,5169
0,5117
0,5066
0,5016
Доли х
х
0
0 ,1
0,2
0,3
0,4
Доли х
х
0,5
0 ,6
0,7
0,8
0,9
(3.1)
находим значение показателя a
i
для всех элементов, в результате получаем a
1
=
0,16, a
2
=
0,068, a
3
=
0,09, a
4
=
0,11, a
5
=
0,09, a
6
=
0,11, a
7
=
0,136, a
8
=
0,022, a
9
=
0,022, a
10
=
0,045, a
11
=
0,022, a
12
=
0,045, a
13
=
0,045, a
14
=
0,022.
соответствует проверкам П 4
, П 9
, П 19
.У проверки П 9
4 элемента проверяется. Поэтому рассмотрение ведем по П 4
и П 19
, имеющих по 3 элемента. Выбираем проверку П 19
т.к. ее легче реализовать. При положительном исходе проверки П 19
отказавший элемент будет находиться в группе, состоящей из 1, 2 и 5 элементов, а при отрицательном исходе – группе элементов 3, 6, 4.
= 0,1 . Выбираем проверку П 1
. При отрицательном исходе ее неисправен элемент 1, при положительном исходе – несправный элемент находится в группе элементов 2 и 5. Так как в последнем случае остается только 2 элемента, то дальнейшая последовательность проверок безразлична. Аналогичный подход применим при рассмотрении табл. 3.3.
Улучшение условий эксплуатации и повышение надежности работы электрооборудования.
В комплекс организационно-технических мероприятий, определенных действующей в отрасли системой ППР, входит: техническое обслуживание; текущие, средние и капитальные ремонты; профилактические испытания; модернизация.
Важным мероприятием для надежной эксплуатации крупных машин является первая ревизия. Даже при самом высшем качестве изготовления машины скрытые дефекты обнаруживаются лишь после работы машины в течение некоторого времени. Например, все применяемые изоляционные материалы усыхают, т. е. размеры изоляции постепенно уменьшаются. Усыхание изоляции происходит, прежде всего, в первый период эксплуатации вследствие нагрева и механических нагрузок. Поэтому после 1-3 лет работы электрическую машину необходимо подвергнуть ревизии и заново закрепить ослабленные детали изоляции (например, крепление лобовых частей, катушек и др.).
Машины после капитального ремонта, как правило, имеют номинальные характеристики. По мере возрастания срока службы машины продолжительность цикла постепенно уменьшается, расходы на ремонт возрастают. Следовательно, срок службы машины или оборудования непосредственно связан с надежностью. Срок службы электрических машин определяется также и режимом эксплуатации, прежде всего ее нагрузкой. В первую очередь это касается обмотки, которую следует рассматривать как центральную часть электрических машин. По данным практики, срок службы обмотки при превышении температуры на 8 - 10 °С снижается в два раза.
Надежность электродвигателей. Уровень надежности современных электродвигателей, большая часть которых – асинхронные, неудовлетворителен. По статистике, по России средний срок службы двигателя до первого капитального ремонта составляет 5 лет (на практике - от нескольких месяцев до 20 лет).
Большое количество отказов происходит в первые месяцы эксплуатации из-за скрытых дефектов, допущенных при изготовлении. Преждевременные отказы электродвигателей обусловлены неудовлетворительной эксплуатацией (неправильная установка, неправильно выбранная защита, неверный выбор двигателя по мощности или условиям окружающей среды). Основным видом повреждений является в большинстве случаев межвитковое замыкание . Главной причиной пробоев изоляции низковольтных двигателей являются дефекты обмоток при намотке и ослабление обмоток. Другая причина выхода из строя АД - снижение с течением времени сопротивления изоляции , особенно у отключенных АД, установленных в местах с повышенной влажностью, и повреждение подшипниковых узлов, которые возникают из-за перекосов, неправильной центровки, балансировки, приемов установки подшипников на вал, установки и снятия муфт, и из-за плохой смазки .
Влажность и изоляция . Экспериментальные данные подтверждают, что при относительной влажности γ = 50 % сопротивление изоляции за 40 суток снижается в 5 раз, а при γ = 95 % - минимум в 100 раз. Уменьшение сопротивления изоляции может также произойти, если электрическая машина оборудована системой вентиляции с замкнутым циклом, а нагрузка снижена. В этом случае воздухоохладитель, через который протекает охлаждающая вода, может охладить воздух до такой степени, что внутри двигателя будет конденсироваться влага. Для предотвращения этого применяется регулирование массового расхода воды, протекающей через воздухоохладитель, и установка датчика относительной влажности. В связи с комплексной механизацией и автоматизацией производственных процессов и созданием установок, работающих без обслуживающего персонала, к качеству и надежности электрооборудования предъявляются повышенные требования и, в частности, к готовности к немедленному пуску АД, длительное время находившихся в отключенном состоянии. Для обеспечения требуемого ПУЭ надежного пуска таких двигателей могут применяться следующие способы защиты изоляции от увлажнения: полная герметизация электрических машин; покрытие изоляции специальными влагостойкими лаками; осушение изоляции перед включением машины в работу; обогрев электрических машин в нерабочем состоянии и др. Наиболее надежным и перспективным способом поддержания сопротивления изоляции в нормальном состоянии является обогрев изоляции током , протекающим через обмотки (без нагрузки) или работа машины под нагрузкой. В этом случае влага не осаждается на наружных поверхностях обмоток и других элементах электрических машин, так как температура их выше точки росы (температуры, при которой начинается конденсация влаги). Температура машины должна быть на 3 °С выше температуры окружающей среды. Отсутствие влаги в микротрещинах изоляции благотворно влияет на работоспособность машины.
Монтаж и центровка . Для устранения износа и поломки подшипников нельзя ударять по ним, а нужно применять прессы при установке и снятии, точно центровать и балансировать валы, не допускать вибрации, применять качественные смазочные материалы. Для подключения двигателя к сети необходимо использовать исправные проводники, выбранные по расчетным параметрам.
Коммутационная аппаратура . Часто отказы в работе аппаратов происходят по следующим причинам: остаточные механические деформации (поломка деталей, отскакивание контактных накладок, посадка пружин); механический износ (осей, призм, направляющих поверхностей магнитных систем); неравномерность замыкания и разное натяжение и раствор контактов, электрическая эрозия контактов; сваривание контактов; окисление и появление изоляционных пленок на контактах; перекрытие через нагар на стенках камер или пробой изоляции; повышенное трение между подвижными деталями; ложное срабатывание; пробой диодов. Эти отказы являются следствием низкого качества обработки и пригонки деталей аппарата, несоответствия аппарата режиму работы и условиям окружающей среды или неудовлетворительной эксплуатации.
Электрическая и механическая износоустойчивость электромагнитных аппаратов в значительной степени определяет надежность работы автоматических устройств. В новых конструкциях высоковольтной аппаратуры предусматривается применение более прочных и стойких электроизоляционных и конструкционных материалов, повышение класса точности и чистоты поверхности ответственных деталей и узлов, осуществление более широкой унификации, применение методов упрочняющей термической обработки деталей, внедрение вакуумных и элегазовых дугогасительных камер. При использовании вакуумных аппаратов необходимо принимать меры по защите обмоток и сетей от коммутационных перенапряжений. Дугогасительные контакты выключателей проектируются с применением дугостойких металлокерамических материалов или многоступенчатых систем.
Надежность систем автоматизированного привода. Важнейшей тенденцией развития современного автоматизированного электропривода является увеличение числа функций, выполняемых его системами, и переход к более жестким и точным режимам работы, связанный с непрерывной интенсификацией технологических процессов. Это усложняет структуру систем электропривода, состоящих из множества взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, работающих в жестко регламентированных режимах. Для улучшения условий пуска и остановки двигателей под нагрузкой необходимо применять ступенчатый или плавный пуск.
Сложность и многоэлементность систем электропривода не является причиной снижения их надежности, однако при определенном уровне средней надежности элементов общая надежность системы быстро уменьшается с увеличением числа элементов. Это обусловлено тем, что выход из строя любого элемента в большинстве случаев означает выход из строя всей системы или какого- либо ее участка. В связи с этим нужно применять современные электронные и микропроцессорные устройства, обладающие высоким качеством и надежностью.
Надежность систем электропривода зависит от рационального выбора элементов, поэтому следует применять современные системы тиристорного привода, в том числе устройства плавного пуска, преобразователи частоты.
Отказы оборудования . Следует различать три типа отказов: приработочные, износовые и внезапные, которые возникают вследствие внезапной концентрации нагрузок. Чтобы исключить приработочные отказы следует посредством наблюдения устанавливать длительность необходимого периода приработки и в этот период гарантировать устранение неполадок за счет производителя. Предупредить износовые отказы можно путем наблюдения их распределения, определения межремонтных сроков и сроков профилактической замены элементов системы. Внезапные отказы, возникающие вследствие превышения расчетных нагрузок, можно устранить путем установки средств защиты, которые отключат машину (установку) и не допустят выхода ее из строя. В межремонтный период должно быть обращено внимание на устранение и предупреждение условий для внезапных отказов.
Интенсивность отказов является одной из характеристик надежности и статистки определяется числом отказов в единицу времени, отнесенным к числу функционирующих устройств (элементов).
Основные пути повышения надежности и экономичности работы электрооборудования:
Применение современной элементной базы;
Повышение качества электрооборудования заводами-изготовителями;
Выбор оборудования в соответствии с режимом работы и условиями окружающей среды;
Обязательное выполнение требований системы ППР;
Выполнение в полном объеме профилактических испытаний оборудования;
Выполнение всех требований, предъявляемых к новым электрическим машинам и аппаратам, а также машинам, выпускаемым из капитального ремонта.
Применение устройств плавного пуска электродвигателей, комплектных пусковых устройств, тиристорных преобразователей. Несмотря на достаточно высокую их стоимость, это позволяет повысить надежность работы двигателей, так как снижаются динамические перегрузки при пуске и обеспечиваются все необходимые виды защит двигателей, а также и снизить потери энергии на регулирование в связи с отсутствием регулировочных резисторов.
При производстве капитальных ремонтов электрических машин или переводе двигателей постоянного тока на питание от вентильных преобразователей следует иметь ввиду, что в зависимости от индуктивности якоря и схемы питания напряжение на изоляции якоря двигателя за счет наложения переменной составляющей выпрямленного напряжения может достигать 1,5 U ном. и более, что без принятия специальных мер по защите от перенапряжений может привести к выходу из строя. Поэтому замена изоляции класса В обмотках электрических машин, работающих с повышенной вибрацией и влажностью, на изоляцию класса F может привести к существенному увеличению сроков службы двигателей только при надлежащем креплении лобовых частей обмотки и создания жесткости всей обмотки.
Основной показатель качества электрооборудования - его надежность работы в различных условиях эксплуатации. Надежность - это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели (производительность, экономичность, расход электроэнергии и другие паспортное характеристики) в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.
Надежность - это комплексное свойство объекта, включающее в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и в значительной мере зависит от условий эксплуатации.
Безотказность - это свойство электроаппарата сохранять работоспособность в течение некоторого времени без вынужденных перерывов. Под работоспособностью в данном случае понимается состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в установленных документацией пределах. Понятие работоспособности уже понятия надежности. Например, электродвигатель, работающий в тяжелых условиях животноводческих ферм, работоспособен, но ненадежен и может выйти из строя в любой момент времени.
Долговечность - это свойство машины, агрегата сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Предельное состояние объекта определяется невозможностью его дальнейшей эксплуатации из-за непоправимого изменения заданных параметров, неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой и т. п.
Ремонтопригодность - это состояние объекта, при котором можно устранять повреждения и восстанавливать его технические параметры путем проведения ремонтов и технического обслуживания. Остановимся на определениях некоторых терминов, которые необходимы для перехода к оценке показателей надежности.
Неисправность - это состояние оборудования, при котором оно не соответствует хотя бы одному из технических требований.
Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Это частичная или полная утрата таких свойств, которые обеспечивают работоспособность объекта.
Наработка - продолжительность или объем работы, выполненной электроаппаратом.
Наработка на отказ - средняя продолжительность работы между отказами. Если наработка выражается в единицах времени, можно применять термин «Средняя продолжительность безотказной работы».
Ресурс - продолжительность работы изделия до наступления предельного состояния. Различают ресурс до первого ремонта, межремонтный и т. д.
Надежность работы электрооборудования может быть представлена показателями надежности.
При определении надежности электрооборудования часто пользуются следующими количественными показателями:
· время безотказной работы;
· вероятность безотказной работы;
· интенсивность отказов;
· срок службы и межремонтный срок службы.
Время безотказной работы Т0 оценивается средним числом часов работы оборудования до первого отказа и может быть определено на основе статистических данных:
где ti - время исправной работы i-го аппарата до первого отказа; п - общее число рассматриваемых отказов.
На практике более часто используется вероятность безотказной работы Р (t), заключающаяся в том, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки машина работает без отказа, где &.N - число отказавших машин за время t, N0 -- число испытуемых машин в начальный момент времени.
Для электродвигателей вероятность безотказной работы определяется по статистическим данным:
· Интенсивность отказов представляет собой вероятность отказа перемонтируемой машины в единицу времени.
· Вероятность отказов определяют по статистическим данным:
· где ДN - число машин, отказавших за время Дt; Д< - интервал времени наблюдения.
Срок службы - это продолжительность работы аппарата до момента возникновения предельного состояния, определяемого техническими условиями. Различают сроки службы до первого капитального ремонта, между ремонтами и т. п.
Межремонтный срок службы, или межремонтный ресурс, -- наработка аппарата, прошедшего ремонт, до состояния, при котором он подлежит следующему очередному ремонту.
Надежность электрооборудования можно исследовать аналитически или при помощи статистического метода.
При аналитическом методе устанавливают функциональные связи между надежностью отдельных элементов и электродвигателя в целом, а также определяют влияние различных факторов на них. Затем при помощи математической модели электродвигателя и полученных функциональных связей определяют надежность электродвигателя для определенных условий.
Многообразие функциональных связей между элементами электродвигателя и его системой в целом, а также факторов, различно воздействующих на двигатель, затрудняет использование аналитического метода при исследовании надежности. Этот метод нашел применение при расчете надежности в стадии конструирования.
Эксплуатационная надежность зависит от качества активных и конструкционных материалов, используемых при изготовлении электроаппаратов, от качества изготовления и ремонта, от условий эксплуатации и определяется на основе статистических материалов наблюдения за работой аппарата в процессе эксплуатации.