Справочник Издание 3-е, переработанное и дополненное
| Вид материала | Справочник |
| Технического обслуживания Расчет интенсивности отказов системы Таблица 2.4 Расчет надежности системы Показатели надежности водопроводно-канализационного оборудования |
- Учебник 3-е издание, переработанное и дополненное, 10138.23kb.
- Учебник издание пятое, переработанное и дополненное проспект москва 2001 Том 3 удк, 11230.01kb.
- Учебник издание пятое, переработанное и дополненное проспект москва 2001 Том 3 удк, 11433.24kb.
- Учебник. 3-е издание, переработанное и дополненное, 10586.44kb.
- Открытое общество и его враги. Том I. Чары Платона, 8727.87kb.
- К. С. Гаджиев введение в политическую науку издание второе, переработанное и дополненное, 7545.88kb.
- Учебник 2-е издание, 4260.56kb.
- Учебник 2-е издание, переработанное и дополненное, 6988.32kb.
- Очерки российского сектоведения Сборник Издание 2-е, дополненное, 10804.55kb.
- Правила эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей 3-е, 988.74kb.
ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
§ 2.4. Основы расчета надежности
Оценка надежности систем с помощью математического аппарата заключается в определении закономерностей распределения случайных величин (отказов).
Определение закономерностей производится, как правило, путем проведения экспериментов или сбора данных по наблюдению за поведением системы и ее элементов в течение длительного времени.
Вероятность безотказной работы
представляет значения чисел от 0 до 1 за промежуток времени 
. Если 
<< 1, то система является высоконадежной. При малых значениях выражение вероятности безотказной работы может быть разложено в ряд:
(2.33)При значениях
<< 1 можно ограничиться первыми двумя членами, т.е.
(2.34)При экспериментальном испытании образцов в заводских или полигонных условиях расчет вероятности безотказной работы осуществляется по формуле (2.2).
Надежность систем рассчитывается или устанавливается на этапах проектной (конструкторской) разработки, заводских (полигонных) испытаний или при повседневной эксплуатации на объектах.
При расчете надежности, как и при других расчетах, используются или налагаются некоторые ограничения. В частности, при расчетах с учетом внезапных отказов поток их (т.е. последовательность отказов, следующих один за другим в случайные моменты времени) в системе предполагается простейшим. Это значит, что поток отказов удовлетворяет одновременно условиям стационарности, отсутствия последействия и ординарности. В эти понятия вкладывается такой смысл:
стационарность случайного процесса означает, что на любом промежутке времени
вероятность возникновения определенного числа отказов зависит только от 
и величины промежутка , но не изменяется от сдвига по оси времени;отсутствие последействия означает, что вероятность наступления определенного числа отказов
в течение не зависит от того, сколько было отказов до этого и как они распределялись;ординарность потока отказов означает невозможность появления в один и тот же промежуток времени более одного отказа.
При принятии этих условий отказы элементов любой системы являются событиями случайными и независимыми, а вероятность безотказной работы системы
(2.35)где
- вероятность безотказной работы 
-го элемента; 
- число элементов системы.Выражая
через интенсивность отказов, будем иметь
(2.36)где
- интенсивность отказов системы.Другие количественные характеристики будут выражаться так:
среднее время безотказной работы системы
(2.37)частота отказов
(2.38)и т.д.
При расчетах также принимается, что однотипные элементы равнонадежны. Расчет надежности сложной системы рекомендуется вести по узлам (блокам), конструктивно оформленным в одно целое. Такой подход позволяет сравнивать узлы по надежности, выявляя при этом слабые места системы, что дает возможность их совершенствования.
При анализе статистических данных об отказах отдельных элементов, составляющих систему, может быть установлено, что
лежит в определенных пределах, колеблясь от 
до 
. В этом случае 
будет иметь вид, показанный на рис.2.5.
Рис.2.5. Зависимость
от времени при минимальном и максимальном значении интенсивности отказов Расчет надежности рекомендуется осуществлять в следующей последовательности: рассматривается принципиальная схема системы, изучается ее функционирование и связь между отдельными элементами системы; сложные системы разбиваются на подсистемы, которые, в свою очередь, делятся на группы (агрегаты), узлы (блоки); дается формулировка отказа; составляется структурная схема для расчета; составляется таблица расчета надежности; на основании данных таблицы вычисляются количественные характеристики блоков, подсистем и системы в целом.
Говоря о схемах, следует дать определение принципиальным (функциональным) и структурным (логическим) схемам.
В первых системах показываются реальные связи между элементами системы: технологические, кинематические, электрические и т.п. В этих схемах каждый элемент отражает конкретную технологическую принадлежность.
Во вторых системах показываются лишь те связи, которые по своему смыслу отражают надежность системы при выполнении ею заданных функций. Каждый элемент обозначается условным значком и не отражает конкретного функционального назначения.
Пример 1. Определить
работы системы через 100 ч и через 1 год. Интенсивность отказов 
= 5·10
, ч
.Решение:
а)
= 100 ч; 
= 5·10·100 = 5·10
<< 1; применяем упрощенную формулу:
(100) = 1 - = 1 - 5/100 = 0,95, или 95%;б)
= 1 год (~8000 ч); = 5·10·8000 >> 1; упрощенная формула не может быть применена:(8000) = 
= 1/54 = 0,0180, или 1,8%.Пример 2. Определить суммарное значение интенсивности отказов
и вероятности безотказной работы через 100, 1000, 2000, 4000, 8000 ч непрерывной работы.Решение:
а) принципиальная схема рассматриваемой системы показана на рис.2.6, а;
б) структурная схема имеет вид, показанный на рис.2.6, б;
в) формулировка отказа:
>> 0,7. Снижение вероятности безотказной работы менее 0,7 считать отказом системы;г) составление таблицы надежности системы;
д) определение вероятности безотказной работы системы при интенсивности отказов
= 0,94·10
2,06·10, или 0,94·10 < 
< 2,06·10.
Рис.2.6. Расчетная схема по определению
а - принципиальная схема системы; б - структурная схема системы; 1 - приемный клапан;
2 - задвижки,
= 250 мм; 3 - насос; 4 - водовод, 
= 500 м Таблица 2.3
Расчет интенсивности отказов системы
| #G0Наименование конструктивных элементов в системе | Число элементов |  |  |  |  |
| Приемный клапан, ·10 , ч | 1 | 0,02 | 0,08 | 0,02 | 0,08 |
| Задвижки, ·10, ч | 2 | 0,01 | 0,04 | 0,02 | 0,08 |
| Насос с электроприводом типа К, ·10, ч | 1 | 0,60 | 1,00 | 0,60 | 1,40 |
| Трубопровод чугунный, ·10, (ч·км) ( = 250 мм,  = 500 м) | 0,5 | 0,60 | 1,00 | 0,30 | 0,50 |
| Итого | | | | 0,94 | 2,06 |
Оценка осуществляется по формулам:
и 
для интервалов времени = 100, 1000, 2000, 4000 и 8000 ч. Результаты расчетов сведены в табл.2.4.Таблица 2.4
Расчет надежности системы
| #G0Время, при котором определяется | при | Значение произведения | |
| | | | |
| 100 | 0,9906 | 0,9794 | = 2,06·10·10 << 1 |
| 1000 | 0,9099 | 0,8130 | = 2,06·10·10 < 1 |
| 2000 | 0,8200 | 0,6620 | = 2,06·10·2·10 < 1 |
| 4000 | 0,6820 | 0,4405 | = 1,06·10·4·10 1 |
| 8000 | 0,4710 | 0,1920 | = 2,06·10·8·10 > 1 |
Время гарантированной работы, обеспечивающее предельное значение вероятности безотказной работы, колеблется от 1800 до 3800 ч (рис.2.7). Значения интенсивности отказов отдельных элементов санитарно-технических систем приведены в табл.2.5. В результате анализа изменений вероятностных характеристик системы можно получить представление об условиях ее эксплуатации с заданной степенью надежности в различные сроки службы.
Таблица 2.5
Показатели надежности водопроводно-канализационного оборудования
по данным эксплуатации, ТУ и ГОСТ [6]
| #G0 Тип оборудования | Интенсивность отказов при  = 0,95, 10·1/(ч·км) | Интенсивность ремонтов  , 10 ч | ||
| | * |  | | |
| Водозаборные сооружения | ||||
| Водоприемники: | | | | |
| раструбные | - | 0,02 | - | 0,5 |
| ряжевые | - | 0,02 | 8 | 0,5 |
| железобетонные | - | 0,01 | - | 0,5 |
| Самотечные линии из стальных труб | 0,1 | 0,25 | 0,4 | 0,5 |
| Насосы типов: | | | | |
| НДн | 1,8 | 2 | 3,9 | 4 |
| НДс | 1,6 | 2 | 3,2 | 4 |
| Д | - | 2,2 | - | 4 |
| В | 2 | 3,5 | 4,6 | 4 |
| Фильтры водозаборных скважин: | | | | |
| проволочные | 0,5 | 1,25 | 2 | 0,5 |
| каркасно-стержневые | 0,2 | 0,3 | 0,5 | 0,5 |
| Обсадные трубы | 0,06 | 0,15 | 0,3 | - |
| Насосы типов: | | | | |
| ЭЦВ 4 | 1 | 1,25 | 1,6 | 2 |
| ЭЦВ 6 | 0,8 | 1,2 | 5,6 | 2 |
| ЭЦВ 8 | 0,9 | 2,1 | 4,6 | 2 |
| ЭЦВ 10 | 0,9 | 1,5 | 3,2 | 2 |
| Блоки управления | - | 0,95 | - | 4 |
| Водоприемные камеры, резервуары | 0,01 | 0,03 | 0,1 | 1 |
| Задвижки с электроприводом | 0,1 | 0,6 | 1 | 4 |
| Обратные клапаны | 0,04 | 0,08 | 1 | 4 |
| Водоводы и водопроводные сети | ||||
| Трубы чугунные (нормальные условия) диаметром, мм: | | | | |
| 100 | 0,9 | 1,02 | 1,14 | 1-4 |
| 150 | 0,75 | 0,92 | 1,09 | 1-4 |
| 200 | 0,7 | 0,87 | 1,05 | 1-4 |
| 250 | 0,6 | 0,8 | 1 | 1-4 |
| 300 | 0,55 | 0,7 | 0,85 | 1-4 |
| 400 | 0,5 | 0,62 | 0,74 | 1-4 |
| 500 | 0,47 | 0,52 | 0,57 | 1-4 |
| 600 | 0,44 | 0,48 | 0,53 | 1-4 |
| 700 | 0,4 | 0,44 | 0,48 | 1-4 |
| 800 | 0,36 | 0,39 | 0,42 | 1-4 |
| 900 | 0,34 | 0,37 | 0,4 | 1-4 |
| Трубы стальные (нормальные условия) диаметром, мм: | | | | |
| 100 | 0,18 | 0,29 | 0,4 | 2-4 |
| 200 | 0,15 | 0,22 | 0,3 | 2-4 |
| 150 | 0,16 | 0,25 | 0,35 | 2-4 |
| 250 | 0,13 | 0,19 | 0,25 | 2-4 |
| 300 | 0,12 | - | 0,20 | 2-4 |
| 400 | 0,11 | - | 0,18 | 2-4 |
| 500 | 0,1 | - | 0,15 | 2-4 |
| 600 | 0,1 | - | 0,14 | 2-4 |
| Насосные станции | ||||
| Насосы типов: | | | | |
| К 8/18; 1,5К 8/19 | 1 | 1,25 | 4 | 4 |
| 2К 20/18; 2К 20/30 | 0,6 | 1 | 5,2 | 4 |
| 3К 45/30 | 1,3 | 2 | 4,0 | 4 |
| 4К 90/35; 4К 90/20 | 1,4 | 3 | 4,5 | 4 |
| 6К 120/20 | 0,8 | 1,8 | 5,6 | 4 |
| 6К 170/32,5; 6К 170/32,5 а, б | 0,9 | 2 | 5,6 | 4 |
| 1В-0,9М; 28В-12 | 1,8 | 2,4 | 5 | 4 |
| 1,5В-1,3М; 32В-12 | 1,8 | 2,4 | 5 | 4 |
| 2В-1,6М; 40В-24 | 1,9 | 2,8 | 5,8 | 4 |
| КВН-3; КВН-4 | 1,8 | 4 | 7 | 4 |
| 1СЦВ-1,5 | 1,25 | 2,5 | 5 | 4 |
| Д200-95 | 1,2 | 3,2 | 4,8 | 4 |
| Д320-70 | 1,6 | 1,9 | 4,5 | 4 |
| Д630-90 | - | 2,1 | - | 2 |
| Д1250-65 | 1,2 | 1,6 | 3,5 | 2 |
| Д1250-125 | 1,2 | 2 | 3,2 | 2 |
| Д2500-62 | - | 1,8 | 2 | 2 |
| Насосы типов: | | | | |
| Д3200-33 | - | 1,25 | - | 2 |
| 10Д-6, 10Д-9, 12Д-6 | 1,7 | 2,2 | 3,8 | 2 |
| 3НФ, 4НФ, 6НФ | 0,8 | 1,8 | 5,6 | 4 |
| 3МС-10-4 | - | 2,2 | - | 4 |
| 4МС-10-4 | - | 2 | - | 4 |
| Трубопроводы стальные диаметром, мм: | | | | 4 |
| внутри станции | 0,01 | 0,04 | 0,15 | 6 |
| 700 | 0,1 | - | 0,13 | 2-4 |
| 800 | 0,1 | - | 0,12 | 2-4 |
| 900 | 0,1 | - | 0,11 | 2-4 |
| Сетевые задвижки | 0,1 | 0,15 | 0,8 | 1-4 |
| Очистные сооружения | ||||
| Корпус безнапорных осветлительных фильтров, контактных осветлителей, отстойников | 0,02 | 0,05 | 0,15 | 0,5-1 |
| Дренаж: | | | | |
| трубчатый | 0,1 | 0,25 | 0,4 | 0,5-1 |
| колпачковый | 0,15 | 0,2 | 0,5 | 0,5-1 |
| пористобетонный | 0,05 | 0,15 | 0,3 | 0,5-1 |
| Напорные фильтры | 0,05 | 0,1 | 0,2 | 1-2 |
| Барабанные сетки | 0,8 | 1,6 | 2 | 2 |
| Обеззараживающие установки (замена ламп): | | | | |
| ОВ-АКХ-1 | - | 2,5 | - | 10 |
| ОВ-1П | - | 2,5 | - | 10 |
| ОВ-1П-РКС | - | 2 | - | 10 |
| Хлораторы ЛОНИИ-100 | 0,2 | 0,8 | - | 10 |
| Контрольно-измерительные приборы | - | 1,25 | - | 10 |
| Трубопроводы стальные внутри станции | 0,01 | 0,04 | 0,15 | 6 |
| Задвижки с электроприводом | 0,1 | 0,3 | 0,8 | 2 |
_____________________
* Доверительная вероятность безотказной работы при определении
принята равной 0,95.