Задание № 1

по дисциплине «Эксплуатация промышленного оборудования»

Расчет периодичности регламентных работ

В процессе эксплуатации отказы промышленного оборудования являются следствием постепенного и мгновенного изменения характеристик объекта, обусловленного старением, износом элементов, расстройками, ослаблениями креплений, подгарами контактов разъемов и соединителей, низким качеством изготовления и т.д.

Для многих элементов и сложных систем параметры потока отказов (или интенсивности отказов) не остаются постоянными, а возрастают с течением времени.

Основная цель регламентных и других профилактических работ – уменьшение параметра потока отказов до их минимальных значений. Интуитивно понятно, что если бы регламентные работы не уменьшали параметр потока отказов, то в их проведении не было бы смысла.

Все промышленное оборудование можно разделить на несколько групп в зависимости от скорости изменения параметра потока отказов. К первой группе относятся те объекты, параметр потока отказов которых возрастает до предельно допустимых значений за время наработки t1 (например, равное 1000 ч). После выполнения регламентных работ на этих объектах их параметры потока отказов восстанавливаются .

К второй группе относятся объекты, параметр потока отказов которых возрастает до предельно допустимых значений за время t2 (например, t2 = 5000 часов). К третьей группе относятся объекты, предельные значения параметра потока отказов которых достигаются за время t3, равное, например, t3 = 10000 часов, и т.д. К нулевой группе можно отнести объекты, параметр потока отказов которых за весь срок эксплуатации остаются постоянными.

Имея данные о характере изменения параметра потока отказов блоков (частей) промышленное оборудование, можно оценить периодичность выполнения регламентных работ (в случае метода эксплуатации по наработке) или работ по глубокому контролю состояния объекта, если при эксплуатации по состоянию с контролем параметров не обеспечивается непрерывный их контроль. Оценку периодичности выполнения регламентных работ целесообразно произвести из условия получения максимального коэффициента исправности объекта.

Рассмотрим коэффициент исправности объекта в виде

tн + tпи tрр + tв

Ки = ------------ = 1 – ----------- , (1.1)

tо tо

где tн – среднее время наработки одного объекта за время tо; tпи – среднее время простоя исправного объекта, сюда входит и время подготовок к эксплуатации; tрр, tв – средние времена, затраченные соответственно на регламентные работы и на восстановление отказавшего объекта; tо = tн + tпи + tрр + tв – суммарное время (в часах) эксплуатации объекта за рассматриваемый календарный период времени (исключая плановые ремонты и ремонты ввиду повреждения объектов).

Выражение (1.1) можно представить как

Ки = 1 – Кн Кпв, (1.2)

где Кн = tн/tо – средний коэффициент наработки объекта за рассматриваемое календарное время; Кпв = (tрр + tв)/tн – средний коэффициент потерь на восстановление объекта; tрр – среднее время выполнения регламентных работ в одном межрегламентном цикле; tв – среднее время восстановительных работ в одном межрегламентном цикле; tн – наработка объекта за один межрегламентный цикл.

Среднее время поиска и устранения отказов объекта в одном межрегламентном цикле (периоде)

tв = Тв·n(tн),

где Тв – среднее время поиска и устранения одного отказа; n(tн) – среднее число отказов за один межрегламентный цикл.

Тогда

tрр + Тв·n(tн)

Кпв = ——————. (1.3)

tн

Среднее число отказов и параметр потока отказов ω(t) объектов связаны зависимостью

tн1

n(tн) = ∫ ω(t)dt. (1.4)

0

В общем случае монотонной зависимости параметра потока отказов от времени

с

ω(t) = λо + bt, (1.5)

где λо – начальное значение параметра потока (интенсивности) отказов; b, с – коэффициент и показатель степени.

Из выражений (1.4) и (1.5) имеем:

b (с +1)

n(tн) = λоtн + —— tн. (1.6)

c + 1

Из (1.3) и (1.5) следует:

tрр bТв с

Кпв = —— + Тв λо + ——— tн. (1.7)

tн с + 1

Оптимальное значение межрегламентного ресурса (tн опт) соответствует минимальному значению коэффициента потерь на восстановление Кпв. Для определения межрегламентного ресурса следует приравнять нулю производную от выражения (1.7) по tн:

dКпв tрр cbТв с-1

——— = (- —— + ————tн ) = 0

dtн t²н с + 1

Отсюда

1

———

(с + 1)tрр ( с + 1)

tн опт = [—————]. (1.8)

cbТв

Из этого выражения видно, что для объектов, параметр потока (интенсивность) отказов, которых постоянна (b = 0), оптимальный межрегламентный цикл равен ∞, т. е. регламентные работы нецелесообразны.

Итак, чтобы сделать расчет межрегламентного (межконтрольного) ресурса для разработанного объекта, следует: составить точный перечень регламентных работ (регламент ТО) объекта; оценить время tрр на их выполнение (используя данные для аналога); оценить среднее время поиска и устранения отказа Тв в объекте. При этом можно воспользоваться зависимостью

N

Тв = ∑ pi tвi, (1.9)

i=1

где pi – вероятность отказа i-го элемента в объекте; tвi – время поиска отказа и восстановления объекта при отказе в нем i-го элемента; N – число учитываемых элементов в объекте.

Кроме того, необходимо получить статистические данные о величине и характере изменения параметров потока (интенсивности) отказов аналога и выполнить расчет потока отказов (интенсивности) для разработанного объекта. Зависимость (1.8) справедлива лишь для случаев, когда регламентные работы обеспечивают ликвидацию причин отказов, т.е. уменьшение интенсивности отказов. Если же причины возрастания интенсивности отказов не выявлены, то невозможно назначить перечень эффективных регламентных работ и установить оптимальную периодичность их выполнения.

Как уже указывалось выше при анализе формулы (1.8), регламентные работы нецелесообразны, если параметр потока отказов (интенсивность отказов) изделия постоянен во времени. Однако это справедливо, если с помощью профилактических работ не удается снизить значение этой характеристики надежности. Тщательный анализ причин отказов, введение дополнительных операций контроля и соответствующих результатам контроля профилактических операций иногда могут обеспечить снижение значения уровня параметра потока (интенсивности) отказов изделия. В данном случае речь идет не об оптимальном межрегламентном периоде, а о выполнении профилактических работ в зависимости от технического состояния изделия.