Характеристики безотказности.

В качестве количественной оценки надежности судна и наиболее ответственных его элементов принимаются следующие показатели: вероятность безотказной работы, вероятность отказа, параметр потока отказов, наработка на отказ и коэффициент отказов.

Вероятность безотказной работы Р (t) — вероятность того, что в заданном интервале времени t ═ T (или в пределах заданной наработки) отказ не возникнет, т. е. время Т безотказной работы объекта будет больше заданного (рассматриваемого) промежутка времени:

(3.1)

 

где Т — случайное время наработки до наступления отказа (время

безотказной работы);

t — заданное время работы объекта (заданная наработка).

 

Значение Р (t), как всякой вероятности, может находиться в пределах 0≤ Р (t) ≤ 1

 

Например, если вероятность безотказной работы механизмов в течение 10 тыс. ч Р(t)=0, 95, то это означает, что из большого числа механизмов данного типа, находящихся под наблюдением, в среднем около 95% механизмов сохранят работоспособность не ме­нее чем в течение 10 тыс. ч работы.

Показатель P(t) для судна характеризует вероят­ность того, что _: в заданный период не потребуется вывод судна из эксплуатации на вынужденный ремонт.

При достаточно большом числе однотипных объек­тов (элементов) вероятность безотказной работы мо­жет быть определена по статистическим данным:

(3.2)

 

 

где N_o — количество однотипных объектов, находящихся под на­блюдением в начальный момент времени t₀;

n(t) —количество отказавших объектов до конца заданной наработки t.

 

Величина Р (t) является монотонно убывающей функцией времени; Р(0) = 1 при t=0, при t→ ∞ функция P(t) → O. Следовательно, значение безотказной рабо­ты любого объекта изменяется от 1 до 0, уменьшаясь с увеличением рассматриваемого времени его работы.

Вероятность отказа Q (t) — вероятность того, что в заданном интервале времени t ═ T (или в пределах заданной наработки) возникнет хотя бы один отказ:

 

Q (t) = вер (T< t), (3.3)

 

т. е. время Т безотказной работы объекта будет мень­ше заданного промежутка времени t.

Безотказная работа и отказ являются событиями противоположными, следовательно,

 

Q (t) = 1— P(t). (3.4)

 

Аналогично функции Р* (t) при большом числе N₀

 

(3.5)

 

На рис. 3.4 приведен примерный вид функции без­отказной работы объекта P(t). Пунктиром показана функция распределения отказов Q (t). Обе кривые пе­ресекаются в точке, соответствующей среднему сроку службы (наработке) объекта, при котором Р (t) = Q (t)=0, 5. Каждому объекту в зависимости от его работоспособности соответ­ствуют свои кривые P(t) и Q(t).

 

Рис. 3.4Характер зависимо­сти вероятности безотказной работы P(t) и вероятности отказов Q (t) объекта от вре­мени его эксплуатации

 

Параметр потока интенсивность отказов ω (t) — среднее число отказов (математическое ожидание числа отказов) ремонтируемого изделия в единицу времени, взятое для рассматриваемого мо­мента времени. Эта характеристика используется для количественной оценки та­ких отказов, которые обыч­но устраняются в условиях эксплуатации и не приводят к каким-либо значительным последствиям, например, замена быстроизнашиваемых элементов механизмов за­пасными.

Наработка на отказ T_о—среднее время безот­казной работы ремонтируе­мого объекта между отка­зами. Эта характеристика может быть определена на основании статистических данных об отказах:

(3.6)

 

 

где t_i —время исправной работы объекта между (i—1)-м и i-и отказами;

п — число отказов объекта за время.

 

Коэффициент отказов элементов системы К_о — от­носительный показатель надежности. Применяется для анализа надежности отдельных конструкций корпуса и технических средств судна, для определения наименее надежных элементов в системе. Коэффициент отказа элементов, %

(3.7)

 

где n_i(t) — число отказов элементов i-гo типа за определенный календарный период (наработку) на данном судне (серии судов);

∑ n(t) — общее количество отказов рассматриваемого объекта (судно в целом, корпус судна, главный двигатель, электрооборудование и т. п.) за тот же календарный период (наработку).

С помощью коэффициента отказов можно устано­вить элементы конструкций корпуса и судового оборудования, надежность которых необходимо увеличить для повышения надежности судна в целом.

Наиболее характерный показатель безотказности судна и его энергетической установки — это наработ­ка на одну вынужденную остановку судна в море. Та­кие остановки обычно непродолжительны, но нежела­тельны, так как с потерей ходкости судно становится потенциально аварийным. Основная часть этих остано­вок ― около 80% — связана с отказом главных двига­телей. Остальные остановки происходят из-за отказов судовых систем, рулевых машин, дейдвудных устройств и других элементов судна. Наименее надежными узлами главных двигателей являются цилиндропоршневая группа (K_o = 25%) и топливная аппаратура (K_o =30%).

 

3.2.3 Характеристики долговечности.

Этими характерис­тиками оценивается потеря работоспособности судна и его элементов за весь период эксплуатации до предель­ного состояния. Причинами наступления предельного состояния могут быть физический износ, который при­водит к увеличению затрат на обеспечение требуемого уровня надежности; моральный износ, наступающий в результате появления более производительных и эко­номичных судов; безопасность эксплуатации.

Технические возможности ремонтной базы позволя­ют восстанавливать работоспособность судна теорети­чески в течение неограниченного времени, обеспечи­вая требуемый уровень безопасности эксплуатации. Поэтому предельное состояние судна определяется эко­номическими факторами — его моральным износом или затратами, связанными с физическим износом.

Для количественной оценки долговечности судна и его элементов применяются следующие показатели: срок службы, технический ресурс, гамма-процентный ресурс, назначенный ресурс.

Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации объекта (элемента судна) от начала экс­плуатации или ее возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния. Нор­мативный срок службы транспортных судов устанав­ливается исходя из экономических соображений и составляет в настоящее время в среднем 20—25 лет в зависимости от их эксплуатационного назначения и строительной стоимости.

Срок службы корпуса судна, главного двигателя и некоторых других агрегатов принимается равным нор­мативному сроку службы судна. В то же время пре­дельное состояние многих технических средств насту­пает до истечения нормативного срока службы судна. По данным ЦНИИМФа, средний срок службы (лет) до капитального ремонта или замены элементов судна составляет:

Люковые закрытия...........................................................................8

Донно-забортная арматура..............................................................8

Грузовые стрелы и блоки.........................................................6—10

Краны, лебедки грузовые.......................................................10—14

Гребные винты..........................................................................8—10

Теплообменные аппараты................................................................8

 

Технический ресурс — наработка объекта от нача­ла эксплуатации или ее возобновления после капи­тального ремонта до наступления предельного состо­яния. Для большинства вспомогательных двигателей технический ресурс составляет 30 тыс. — 40 тыс. ч, для главных паровых котлов — 40 тыс. ч.

Гамма-процентный ресурс — наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ процентов. Гамма-процент­ный ресурс определятся из уравнения

(3.8)

где Fp.c(t) — функция распределения ресурса.

 

При γ =50% гамма-процентный ресурс называется медианным. Преимуществом гамма-процентных показателей является возможность их оценки и проверки при небольшом объеме статистических данных.

Назначенный ресурс — суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния.

Показатели долговечности для конкретных технических средств судна выбирают с учетом режимов их работы, степени ответственности, а также возможности проверки по данным эксплуатации. Например, для главных и вспомогательных двигателей, паровых кот­лов, механизмов, обслуживающих главные двигатели, и для других объектов, работающих в продолжитель­ном режиме, используются ресурсы до капитального ремонта или до замены; грузовые лебедки, краны, брашпили, воздушные компрессоры и другие объекты, работающие в кратковременном режиме, целесообраз­но оценивать по сроку службы до капитального ремонта или до замены. Для наиболее ответственных объектов, отказ которых может привести к аварии судна, используются назначенные ресурсы.

 

3.2.4 Характеристики ремонтопригодности.

За последнее время по вопросам ремонтопригодности судовой тех­ники выполнен ряд исследований, на базе которых раз­работана соответствующая нормативно-техническая до­кументация.

Ремонтопригодность судна и его элементов как свойство, заключающееся в их приспособленности, к выполнению ТО и ремонта, включает следующие три группы показателей: первая — технологичность судна и его элементов при техническом обслуживании; вто­рая — ремонтную технологичность судна и его эле­ментов; третья — восстанавливаемость элементов судна.

Перечисленные группы показателей отражают сте­пень приспособления судна и его элементов соответст­венно к проведению планового ТО, планового ремонта и вынужденного ТО и ремонта.

Показатели первой группы можно вычислить с по­мощью следующих формул.

Средняя трудоемкость одного ТО данного (i-гo) вида i-го элемента, чел.-Ч,

(3.9)

 

где N — число однотипных объектов (элементов судна);

j — порядковый номер объекта.

Средняя продолжительность одного ТО данного (i-ro) вида, ч,

(3.10)

 

Коэффициент доступности

 

(3.11)

 

Где — средняя трудоемкость соответственно основных и дополнительных (разборочно-сборочных) работ i-говида ТО, j-го элемента, чел.-ч.

 

Коэффициент легкосъемности

(3.12)

 

 

где Н_Пji — трудоемкость работ i-го вида ТО, j-го элемента, свя­занных с перемещением (снятие, установка, транспор­тировка в пределах судна), чел.-ч.

 

Коэффициент контролируемости

(3.13)

 

Где T_к.о, T_к.д. — средняя продолжительность соответственно ос­новных и дополнительных работ при выполнении контроля состояния j-го элемента, ч.

 

Номенклатура показателей второй группы, харак­теризующих ремонтную технологичность судна и его элементов, а также формулы для их вычисления ана­логичны приведенным для первой.

Третья группа показателей ремонтопригодности — показателей восстанавливаемости характеризует при­способленность элементов судна к обнаружению и уст­ранению отказов. Среднее время восстановления явля­ется важнейшей характеристикой ремонтопригодности. Чем быстрее устранен отказ, тем меньше сказываются его последствия на выполнении задания и на безопас­ности плавания. Среднее время восстановления скла­дывается из времени отыскания отказа и времени его устранения:

(3.14)

 

где t₁, t₂, ….. t_n — длительность восстановления в каждом случаеотказа.

 

Аналогично определятся средняя трудоемкость вос­становления.

Вероятность восстановления в заданное время — это вероятность того, что время восстановления работо­способности элемента судна не превысит заданного времени t_B:

(3.15)

где V(t_B) — функция распределения времени восстановления.

 

Для определения вели­чин количественных показа­телей ремонтопригодности судов и их элементов можно воспользоваться фактичес­кими данными по трудоза­тратам на ТО и ремонт суд­на, а также данными, со­держащимися в типовой нормативной документации на ТО серийных судов.

 

3.2.5 Экономические характе­ристики надежности.

По­вышение уровня надежности судна и его элементов свя­зано с одной стороны с дополнительными материаль­ными затратами в сфере их производства, а с другой — с увеличением эффективности их использования в ре­зультате сокращения ремонтного времени и затрат на ТО и ремонт. Следовательно, экономическая оценка мероприятий по повышению уровня надежности долж­на проводиться комплексно с учетом совокупных зат­рат на изготовление и эксплуатацию (включая ремонт). На рис. 3.5 показана схема оптимизации рас­пределения затрат между изготовлением и эксплуата­цией.

 

 

Рис. 3.5 Характер изменения приведенных затрат на экс­плуатацию и изготовление объекта:

1—3 — затраты соответственно на эксплуатацию, изготовление, приведенные.

 

Более высокие требования к надежности объекта связаны с повышенными затратами на его изготовле­ние, но это приводит к уменьшению затрат на эксплу­атацию.

Критерием эффективности дополнительных капи­тальных вложений на повышение надежности является минимум приведенных затрат.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A. законом, иными правовыми актами или договором.
2. AGR (advanced gas-cooled reactor)
3. ANSI – национальный институт стандартизации США
4. ATA(PI) 80Pin Cable Detection
5. Before reading text 2, learn these words and phrases.
6. C. Благодать в действии – Божийметод оправдания человека.
7. CANDU Canada Deuterium Uranium (Тип реактора PHWR).
8. Concretes.of strength evaluation on cores drilled from structures
9. Confusio linguarum и проблема универсального языка
10. Cross-wage elasticity of labour demand
11. Cущностные характеристики техники
12. Cущность и свойства товара в трудовой теории стоимости