Кафедра электротехники и электрических машин Лекция № 3 по дисциплине «Надежность электрооборудования предприятий и учреждений»
для студентов направления подготовки:
13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Тема № 3. Сохраняемость и долговечность технических объектов.
Краснодар 2015 г.
Цели: 1. Формирование следующих компетенций:
ПК-7. Готовность обеспечивать требуемые режимы и заданные параметры технологического процесса по заданной методике.
ПКД-2. Способность проводить экспериментальные исследования в профессиональной области и обрабатывать результаты экспериментов.
2. Формирование уровня обученности:
должны знать основы методов обеспечения требуемых режимов и заданных параметров технологического процесса по заданной методике.
Материальное обеспечение:
Проектор, ПК.
Учебные вопросы
Вводная часть.
Основная часть:
Показатели сохраняемости.
Показатели долговечности.
Заключение.
Литература
1. Шишмарев, В.Ю. Надежность технических систем [Текст]: учеб. для вузов / В.Ю. Шишмарев. – М.: Академия, 2010. – 304 с. 2. Александровская, Л.Н. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем: Учебник / Л.Н. Александровская, А.П. Афанасьев, А.А. Лисов. – М.: Логос, 2013. – 208 с.
Сохраняемость и долговечность технических объектов
Показатели сохраняемости
По ГОСТ 27.002-89 сохраняемость — свойство объекта обеспечивать работоспособное состояние в течение срока хранения и после его завершения и (или) транспортирования.
В отличие от безотказности, при рассмотрении которой учитываются только те периоды времени, когда объект находится в эксплуатации, т.е. используется по назначению, при изучении сохраняемости рассматриваются периоды времени, в течение которых объект не используется. Например, для ЭПС это отстой по неравномерности движения, отстой в резерве управления железной дороги или в запасе ОАО «РЖД», транспортирование в холодном состоянии к месту проведения ремонта (в другое депо или на ремонтный завод) или транспортирование в депо приписки после изготовления или ремонта на заводе или в другом депо.
Находясь в состоянии вынужденного перерыва в работе, локомотив должен обладать способностью немедленно вновь включиться в работу, если только в этом возникает необходимость. Если же, находясь в нерабочем состоянии, локомотив претерпевает такие изменения контролируемых параметров, которые не позволяют ему немедленно включиться в работу, или после включения в нее локомотив быстро отказывает, то его сохраняемость не удовлетворяет предъявляемым требованиям.
Например, на электровозе BJ160 в качестве преобразователей переменного тока применялись ртутные выпрямители — игнитроны, у которых в качестве катода использовалась ртуть, а в качестве анода — графит. При подаче на катод отрицательного, а на анод — положительного потенциала, ртуть, обладающая низким потенциальным барьером, эмитировала свободные электроны, которые двигались к аноду, проводя электрический ток. Во втором полупериоде, когда на катод подавался положительный потенциал, а на анод — отрицательный, графит, обладающий высоким потенциальным барьером, не излучал свободных электронов, ток через игнитрон не проходил. В процессе работы игнитрон нагревался, ртуть с катода испарялась и заполняла внутреннее пространство игнитрона. При выключении электровоза из работы, например при постановке его в отстой по неравномерности движения, игнитроны охлаждались и ртуть конденсировалась на внутренних поверхностях игнитрона, в том числе и на аноде, происходило его «зартучивание». Если такой электровоз вновь включался в работу, то ртуть, находящаяся на аноде, тоже эмитировала свободные электроны в «непроводящем» полупериоде, игнитрон терял запирающие свойства, происходило его «обратное зажигание», которое было одним из наиболее опасных отказов электровоза BJT60, так как при этом возникало короткое замыкание вторичной обмотки силового трансформатора. Для предупреждения «обратного зажигания» игнитроны перед постановкой электровоза в отстой «расхолаживались», по их рубашкам насосами прогонялась охлаждающая жидкость, которая поддерживала температуру стенок игнитрона ниже температуры анода, чтобы пары ртути конденсировались на стенках и не происходило «зартучивание» анода. Эта процедура продолжалась в течение 1,5—2 ч. Перед выдачей электровоза под поезд производился «разогрев» игнитронов, через них в режиме короткого замыкания на 1-й и 2-й позиции контроллера (при низком напряжении) пропускали электрический ток величиной около 500 А, который разогревал анод, испаряя с него попавшую туда ртуть. Прогревание игнитронов длилось 0,5—1 ч. Таким образом, из-за плохой сохраняемости игнитронов электровоз BJI60 терял оперативную готовность, требовал как до, так и после работы проведения специальных мероприятий по поддержанию его работоспособного состояния. Проблема «обратных зажиганий» была решена только после замены игнитронов полупроводниковыми кремниевыми выпрямителями.
Из рассмотренного примера ясно, что сохраняемость является одним из важнейших свойств любого технического объекта, определяющих его надежность.
Количественной мерой этого свойства является срок сохраняемости, т.е. календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта, в течение которой сохраняется его работоспособное состояние, иными словами, сохраняются в установленных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции.
Срок сохраняемости, как и другие временные характеристики надежности, является случайной величиной, наиболее полной характеристикой которой служит закон ее распределения.
Однако срок сохраняемости обладает той особенностью, что в реальных условиях установить закон его распределения практически невозможно, так как неизвестны моменты возникновения отказов технических объектов, находящихся в режиме хранения и (или) транспортирования. Для того чтобы зафиксировать эти моменты, необходимо в период хранения объекта непрерывно контролировать все параметры, характеризующие его работоспособность. Осуществить это практически невозможно, так как многие параметры могут быть измерены только во время работы технического объекта.
Поэтому единственным показателем сохраняемости технического объекта, имеющим практическое значение, является гаммапроцентный (γ %-ный) срок сохраняемости, достигаемый объектом с заданной вероятностью у, выраженной в процентах.
Например, на хранение положили 1000 электрических лампочек. Спустя 500 ч проверили их состояние, при этом 100 ламп оказались неработоспособными. Моменты возникновения отказов этих ламп неизвестны, т.е. отказ любой лампы мог произойти как в первые, так и в последние часы хранения, а также в момент их включения под напряжение.
Обозначим:
N — число объектов, находящихся на хранении;
n(tc) — число объектов, сохранивших работоспособное состояние в течение срока хранения tc.
Оценка вероятности сохранения работоспособного состояния в течение срока хранения tc равна
Таким образом, 500 ч это 90 %-ный срок сохраняемости, или tc90%=500 ч.