Резервирование приводов.
Повышение надежности обычными конструктивно-технологическими средствами ограниченно и не может привести к принципиально новым качественным результатам.
Одним из путей повышения надежности при достаточном уровне конструкционно-технологических свойств элемента является резервирование (Р.)
Р. позволяет создать работоспособные системы из элементов, надежность которых меньше надежности всей системы.
Резервированием называется метод повышения надежности, включением в систему резервных (запасных) элементов (энергии). Любой метод Р. основан на принципе избыточности. Наряду с основными элементами или запасами работоспособности, необходимой для выполнения заданных функций, предусматриваются избыточные элементы (запасы работы), которые не являются функционально необходимыми.
Основной параметр, характеризующий Р. – кратность отношения числа резервных элементов к числу резервируемых (основных).
,
кратность
где n – общее число элементов
е – число элементов, необходимых для нормального функционирования.
Если
,
то это дублирование.
Классификация методов Р.:
Р. с постоянной структурой – технические системы проектируют и эксплуатируют с постоянным составом элементов, необходимо для выполнения функций в предположении, что работоспособность ее в процессе эксплуатации не нарушается. Для компенсации отказов предусматривают избыточность по запасам прочности, энергии или времени функционирования.
Нагрузочное Р. – это увеличение запаса прочности элементов по отношению к воспринимаемой ими нагрузке.
Временное Р. – предусматривает использование избыточного времени в случае возможного отказа.
Р. с постоянной структурой является дополнением для Р. с переменной структурой.
Р. с переменной структурой – заключается в том, что предусматривается избыточность элементов или систем в целом по отношению к необходимым для нормального функционирования.
Раздельное Р. – резервируются только отдельные, наименее надежные элементы. (Эффективно, но не всегда технически можно реализовать)
Общее Р. – резервируется объект в целом.
Нагруженный резерв – резервируемые элементы находятся в том же режиме работы, что и основные. (эффективен, но не выгоден энергетически).
Ненагруженное Р. – резервируемые элементы находятся в выключенном состоянии и до момента включения не могут потерять работоспособность.
Облегченное Р. – резервируемые элементы находятся в менее нагруженном режиме, чем основные.
Раздельным способом резервируют: фильтры, подшипники, уплотнения, распределители, источники питания…
Расчет потребности в зап. Частях.
Необходимая потребность в зап. частях металлургических машин может быть определена на основании методов теории надежности.
Будем рассматривать заменяемые элементы как невосстановимые, так как они ремонтируются в ремонтных цехах.
Рассмотрим металлургическую машину как систему, включающую различные заменяемые элементы.
Пусть система содержит
N различных типов заменяемых
элементов, каждый i-ый тип
содержит
одинаковых элементов, причем отказ
любого элемента приводит к отказу
системы.
Пусть вероятность
отказа i-го типа в
межремонтный период
.
Тогда, вероятность появления
отказов элементов i-го
типа за период может быть определена:
Потребность в зап. частях будет удовлетворена, если будет выполнятся условие:
(*)
где
- число имеющихся в наличии зап. частей
i-го типа.
Вероятность осуществления этого условия:
Количество зап. частей достаточно, если для всех типов выполняется условие (*). Для системы состоящей из элементов N различных типов, вероятность осуществления условия (*):
,
(v)
Величина
этой вероятности характеризует
достаточность обеспечения системы зап.
частями. Она задается равной некоторой
величины
(для металлического объекта
).
Требуемое количество зап. частей определяется из условия:
(**)
Оптимальное число запасных частей может быть определено из условия обеспечения их достаточности, исключая простой оборудования из-за отсутствия запасных частей, при min их стоимости.
Стоимость запасных частей определяется из выражения:
,
где
- стоимость запасных частей i-го
типа.
Задача минимизации
величины
может быть решена методом доминирующих
последовательностей. Сущность задачи
нахождения оптимизации вектора
количественного состава запасных
частей.
,
при котором
и
(**) выполняется.
В качестве начального
выбираем вектор
соответствует
отсутствию запасных частей. При этом
достаточно обеспечить систему запасных
частей определяется:
и численно равна вероятности безотказной работы (надежности) заменяемых элементов.
На 1-ом полагают, что состав запасных частей включает только 1 элемент i-го типа. Приращение достаточно найти:
Из этого выражения
определяется
для каждого элемента i-го
типа, находят
и для соответствующего элемента принимают
. В соответствии с этим на 1-ом этапе
получаем доминирующий вектор
.
Второй шаг .
Добавляем 1 запасную часть. Вычисляем
приращение достаточности для элемента,
для которого была введена запасная
часть. Определяется
и
(2 элемента по «1», ост. –«0»; или 1 элемент-
«2»; ост. «0»).
На произвольном k-ом шаге приращение достаточности обеспечение запасными частями составит:
На каждом шаге определяют
достаточность обеспечения запасными
частями по формуле (v) и
сравнивают ее с заданной
.
Задача считается решенной, если
.