бжд. Практикум Издательство Иркутского государственного технического университета 2015
 Скачать 2.74 Mb.
|
|
Таблица 9.1 Оценка возможных взысканий за вред, причиненный загрязнением атмосферного воздуха при пожарах на резервуарах с нефтепродуктами Тип оборудо- вания Масса нефтепро- дуктов, участву- ющих в аварии, т Выбросы загрязняющих веществ, т/взыскание за сверхли- митный выброс, руб. Суммарный размер взыс- каний при пожаре, руб. полная сгоревших при пожаре пролива СО NO x SO 2 H 2 S Сажа (С) HCN НСНО СН 3 - COOH ЖБР- 10000 (нефть) 6673 26680 223,9/ 3473 18,4/ 23 681 74/ 75 868 2,7/ 17 077 453,2/ 463 941 2,7/ 13 645 2,7/ 45 484 40/ 34 113 677 286 РЕС- 20000 (нефть) 13 346 5316,7 446,6/ 6927 36,7/ 47 226 148/ 151 300 5,3/ 34 056 903,8/ 925 215 5,3/ 27 212 5,3/ 90 707 80/ 68 031 1 350 679 РВСП- 20С00 (бензин) 10 944 10379,5 32,3/ 501 156,7/ 201 764 12/ 12 750 10,4/ 66 487 15,3/ 15 619 10,4/ 53 125 85/ 94 386 85/ 4719 449 363 РЕС- 20000 (керо- син) 10 696 7475,1 52,8/ 819 195,1/ 251 159 35/ 36 041 7,5/ 47 883 98,4/ 96 710 7,5/ 38 260 88/ 150 489 27/ 23 275 646 642 РЕС- 20000 (ДТ) 12 240 6112,4 43,2/ 669 159,5/ 205 373 29/ 29 471 6,1/ 39154 78,9/ 80 716 6,1/ 31 285 7,2/ 123 055 22/ 19 032 528 760 РЕС- 20000 (мазут) 14 592 4370,7 367,1/ 5694 30,2/ 38 823 122/ 12 4380 4,4/ 27 997 743,0/ 760 597 4,4/ 22 370 4,4/ 74 568 66/ 55 926 1 110 360 6. Потери при выбытии трудовых ресурсов Потери при выбытии трудовых ресурсов, , в результате гибели одного работающего составят: Из расчета регионального дохода (в среднем по промышленности) для данной области 9,50·10 10 руб. и числа населения, занятого в промыш- ленности, 2 057,5 тыс. человек, = 6000 ∙ (9,50·10 10 /2 057,5·10 3 )/(52∙5)= = 1 065 500 руб. = 1 065,5 тыс. руб. В результате проведенного расчета суммарный ущерб от аварии по формуле (9.1) составляет: = 9 880 000 + 220 000 + 938 960 + 10 305 000 + 677 300 + 1 065 500 = = 23 086 760 руб. = 23 086,76 тыс. руб. Результаты расчетов сведены в табл. 9.2. 141 Таблица 9.2 Результаты расчета суммарного ущерба от аварии Вид ущерба Величина ущер- ба, тыс. руб. Прямой ущерб 9880 В том числе ущерб имуществу третьих лиц 0 Расходы на ликвидацию (локализацию) аварии 220 Социально-экономические потери 938,96 В том числе гибель (травмирование) третьих лиц 10 Косвенный ущерб 10 305 В том числе для третьих лиц 0 Экологический ущерб 677,3 Потери от выбытия трудовых ресурсов 1 065,5 ИТОГО: 23 086,76 В том числе ущерб третьим лицам и окружающей природной среде 687,30 Порядок выполнения работы 1. Внимательно изучите процедуру расчета ущерба. 2. Составьте сценарий гипотетической аварии на объекте нефтехи- мии в Иркутской области, сопровождающимся пожаром и или на Саянск- химпласте с выбросом хлора. 3. Выполните расчет ущерба от аварий. 142 Практическая работа 10 Определение показателей безотказности машин по статистическим данным Цель работы: освоить методику статистической обработки ин- формации о надежности машин и рассчитать количественные показа- тели безотказности. Теоретические положения Надежность является комплексными свойствами изделия, которые включают безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраня- емость. Безотказность - это свойства изделия непрерывно сохранять работо- способность в течении некоторого времени или некоторой наработки. В соответствии с ГОСТ 27.002–89 «Надежность в технике. Основные поня- тия. Термины и определения» восстанавливаемых изделий оценивается следующими показателями: 1 – наработка на отказ; 2 – параметр потока отказов; 3 – вероятность безотказной работы. В данной практической работе необходимо рассчитать показатели безотказности машин. Информация об отказах получена путем эксплуата- ционных наблюдений. Во время наблюдений, которые велись несколько месяцев, фиксировалась наработка в часах каждой машины между ее от- казами. Порядок выполнения работы Работа выполняется по вариантам. Для каждого варианта информа- ция представлена в виде статистической выборки. 1. Определить показатели безотказности 1.1. Рассчитать среднюю наработку на отказ В задании дана наработка каждой машины между ее отказами. Наработка между отказами является случайной величиной. Для описания случайной величины рассчитываются статистические характеристики и определяется вид закона ее распределения. Статистическими характеристиками являются: – среднее значение случайной величины X; – дисперсия Д; – коэффициент вариации V. При расчете выполняется таблица по следующей форме 143 Таблица 10.1 Сводные данные расчетных значений статистических характеристик № интервала Границы интер- вала Сере- дина интер- вала, Х ср Частота в интер вале, n i Х ср · n i (Х ср -x) (Х ср –x) 2 (Х ср – 2 ·n i ) Частость, P i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 …. 11 Последовательность расчетов статистических характеристик: Составить ряд распределения. Для упрощения расчета численных значений случайной величины разбиваются на несколько интервалов. При объеме выборки около 100 единиц рекомендуется назначать 6–10 интервалов. Ширина интервала равна ∆X=W/ K , (10.1) где W = Х тax –X mjn –размах выборки; Х тах Х mjn –максимальное и минимальное значения случайной величины в выборке; к –число интервалов. В колонку 2 табл. 10.1 записываются границы интервалов в порядке возрастания случайной величины, т. е. составляется ряд распределения. 1.2. Рассчитать среднее значение выборки Для этого в каждом интервале определяется среднее значение ин- тервала, подсчитывается частота n i попадания случайных величин в каж- дый интервал. При этом если значение попадает вне границы двух интер- валов, его нужно отнести к левому интервалу. Среднее значение выборки определяется по формуле = (2) где X cp i – середина i-го интервала; –число случаев в i-том интервале; – сумма значений по вертикали в колонке 5; N –объем выборки; к –число интервалов. Среднее число выборки и является средней наработкой на отказ Т 0 144 1.3. Определить дисперсию выборки Д и среднее квадратическое отклонение . Дисперсия случайной величины характеризует ее рассеивание около математического ожидания. Для выборки объемом N дисперсия определя- ется по формуле = (10.3) В соответствии c этой формулой для каждого интервала рассчитыва- етcя разность и заполняются последовательно колонки 6, 7 и 8 табл. 10.1. Числитель формулы 2 является суммой всех значений в колонке 8. Среднее квадратическое отклонение равно корню квадратному из дисперсии, (10.4) Размерность среднего квадратического отклонения совпадает с раз- мерностью случайной величины. 1.4. Рассчитать коэффициент вариации. Числовое значение ко- эффициента вариации V = /Х. (10.5) 2. Определить закон распределения наработки между отказами Закон распределения характеризует связь между значениями слу- чайной величины и соответствующими им вероятностями. Случайные ве- личины, используемые для оценки показателей надежности, наиболее ча- сто подчиняются нормальному, экспоненциальному или распределению Вейбулла. 2.1. Построить гистограмму эмпирического распределения и вы- двинуть статистическую, гипотезу. Гистограмма распределения строится по результатам расчета стати- стической вероятности. Статистической вероятностью является частность P i = n i /N, (10.6) где n i , – число случаев в i-ом интервале; N – объем выборки. Значение Р необходимо записать в колонку 9 табл. 10.1. При построении гистограммы по оси абсцисс откладываются интер- валы (берутся из табл. 10.1) и на каждом интервале строятся прямоуголь- ники, высота которых равна Р. Масштаб по оси ординат выбирается в за- висимости и от максимального значения Р. По виду гистограммы необходимо выдвинуть статистическую гипо- тезу, т. е. предварительно определить закон распределения случайной ве- личины. При этом учесть, что если коэффициент вариации V<0,33, то наиболее вероятно нормальное распределение; если К=0,33–2,00, то может 145 быть распределение Вейбулла; если V =1,0, вероятным является экспонен- циальное распределение. 2.2. Проверить статистическую гипотезу. Правдоподобие гипотезы оценивается критериями согласия. С помо- щью критериев определяется – с какой вероятностью эмпирическое рас- пределение согласуется с теоретическим, т. е. оценивается сходимостью по вероятности. Наиболее часто применяется критерий Пирсона, который рассчиты- вается по формуле X 2 = (10.7) где к, п i , N –см. уравнение 1 и табл. 10.1; P i –теоретическая вероятность в каждом интервале. Предварительный анализ информации показывает, что распределе- ние между отказами машин во всех вариантах задания близко к экспо- нентному. В связи с этим в данной работе предлагается оценить сходи- мость с экспоненциальным законом. Таблица 10.2 Расчетные данные для оценки сходимости распределения между отказами машин № п/п x a x б λ- x a λ- x б е - λ- x a е - λ- x б Р i N · Р i n i -N· P i (n i -N· P i ) 2 1 2 3 … 9 Последовательность расчетов 1. Начертить таблицу по форме табл. 10.2. 2. Заполнить колонки 1, 2, 3, взяв данные из табл. 10.4–10.12. 3. Рассчитать показатель, экспоненты 4. Для каждого интервала рассчитать значения Х-к а и X-j, колонки 4 и 5 табл. 10.2). 5. По приложению А X 2 значений функции ехр(-λ·х) найти значение в каждом интервале (колонки 6 и 7). 6. Рассчитать теоретическую вероятность Р i в каждом интервале (колонка 8). 7. Определить значение N–P i для колонки 9. Произведение N·P i яв- ляется теоретическим числом случаев попадания изучаемой величины в i- й интервал. 146 8. Выполнить последующие расчеты и заполнить колонки 10, 11 и 12. Разность (п i – N·Pi) характеризует между опытным и теоретическим числом случаев в каждом интервале. 9. Определить значение критерия X 2 , суммируя результаты по всем интервалам колонки 12. 10. По критерию X 2 и числу степеней свободы Число степеней свободы r = k–S, где к –число интервалов (табл. 10.2); S – число наложенных связей (S=3 – для двухпараметрического рас- пределения, S = 2 – для одно параметрического расположения). Экспо- ненциальное распределение является однопараметрическим. Вероятность Р находиться следующим образом: в строке, соответствующей получен- ному значению г; найти число, близкое к расчетному X 2 . В этой колонке (вверху) и будет находиться значение вероятности Р. Гипотеза считается, правдоподобной, если Р 0,1. В заключении расчета запись, с какой вероятностью подтверждается выбранная гипотеза о распределении наработки между отказами. 2.3. Определить показатели безотказности. 1. Рассчитать параметр потока отказов. Параметр потока отказов является показателем безотказности вос- станавливаемых изделии. Такое изделие начинает работу и работает до отказа. Отказ восстанавливается и работа изделия продолжается до сле- дующего отказа. Моменты отказов формирует поток, который называется потоком отказов (при этом не учитывается время восстановления). Пара- метр потока отказов определяется по формуле. (Т) = (∆T)/N∆T, (10.8) где (∆T) –количество отказов всех машин за период ∆T; N – число ма- шин; ∆Т –интервал времени, ч. По данным таблицы «Поток отказов» необходимо рассчитать значе- ния (Т) в каждом интервале и определить среднее значение ср (Т). По- строить график изменения параметра потока отказов за весь период наблюдений (по оси абсцисс – интервалы, по оси ординат- значения (Т)). 2. Построить кривую вероятности безотказности работы. При экспоненциальном распределении наработки между отказами параметр потока отказов численно равен интенсивности отказов, т. е. (Т) = λ. В этом случае вероятность безотказной работы определяется по уравнению: Р(Т)=ехр(-λ ср Т)=е (- - λсрТ) , (10.9) где λ ср = (T)=const; Т – наработка изделия. Вероятность безотказной работы характеризует, с какой вероятно- стью не возникает отказ объекта в пределах заданной наработки. Кривая вероятности безотказной работы строится в следующих координатах: по 147 оси абсцисс наработка Т, по оси ординат – расчетное значение Р(Т). Для построения рекомендуется результаты расчетов занести в таблицу по сле- дующей форме (табл. 10.3) Таблица 10.3 Таблица расчетов Т, ч 0 10 20 30 40 и т. д. Λ ср , Т P(t)= е (- - λсрТ) 3. Рассчитать вероятность отказа машины за период работы, равный одной смене, одной неделе (7 смен) и одному месяцу (30 смен). Сменная наработка указана в задании для каждого варианта. Вероятность отказа F(T)=I–P(T). (10.10) 4. Определить значение коэффициента готовности Коэффициент готовности является комплексным показателем харак- теризующим безотказность и ремонтопригодность. Расчет производится по формуле К г = Т 0 /(Т 0 + Т в ), (10.11) где Т 0 – средняя наработка на отказ; Т в – среднее время восстановления отказа, ч (см. исходные данные к заданиям). Исходные данные к заданиям (часть 2) Таблица 10.4 Вариант 1. Диагностический стенд № объекта Наработка между отказами Т, ч 1 40 5 35 65 35 0 50 0 20 25 15 25 145 0 5 0 5 2 20 150 30 20 0 100 40 25 30 20 15 15 35 3 75 90 90 55 30 30 20 20 25 65 60 4 165 15 15 160 30 50 65 25 5 5 20 20 25 30 10 0 75 10 30 6 10 40 20 0 60 20 0 15 55 40 30 60 45 7 70 40 45 15 25 35 0 60 30 10 45 5 60 8 30 45 15 10 30 50 40 45 40 120 20 10 40 9 25 10 60 45 100 15 45 40 45 30 20 45 80 5 Таблица 10.5 Вариант 1. Поток отказов Наработка Февраль Март Апрель Май Октябрь Ноябрь 70 ч 75 ч 80 ч 75 ч 75 ч 75 ч 75 ч 75 ч Количество отказов на период 12 15 14 14 13 14 15 14 148 Продолжительность сменной работы – 5 часов. Суммарное время восстановления отказов – 175 часов Таблица 10.6 Вариант 2. Шиномонтажный комплект (5 комплектов) № объекта Наработка между отказами Т, ч 1 0 0 5 5 0 0 35 10 10 5 30 0 10 0 10 2 15 25 10 0 10 10 0 5 5 5 0 5 5 0 3 5 0 0 20 0 20 0 25 20 10 15 0 0 5 0 4 5 0 0 20 5 30 0 0 25 0 0 5 0 0 5 0 0 5 0 0 0 0 20 0 0 10 15 5 0 0 6 0 15 0 15 5 0 0 0 15 15 20 5 0 9 7 15 10 5 0 35 0 0 5 0 10 10 5 0 5 0 8 5 15 5 0 0 20 0 10 10 0 15 0 5 5 Таблица 10.7 Вариант 2. Поток отказов Наработка Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь 80 ч 75 ч 75 ч 75 ч 80 ч 75 ч 80 ч 75 ч 75 ч 50 ч Количество отка- зов на период 10 9 12 10 13 17 13 10 12 9 Продолжительность сменной работы – 5 часов. Суммарное время восстановления отказов – 26 часов. Таблица 10.8 Вариант 3. Стенд для регулировки топливной аппаратуры № объекта Наработка между отказами Т, ч 1 60 35 20 20 145 25 15 25 20 0 5 0 35 65 5 5 40 2 15 15 20 30 25 40 100 0 0 30 150 5 3 65 25 20 20 30 30 55 15 90 75 35 4 25 65 50 30 160 15 15 165 0 5 5 30 10 75 0 10 30 25 20 20 6 45 60 30 40 55 15 0 20 60 0 20 40 10 7 60 5 45 10 30 60 0 35 25 15 45 40 70 8 40 10 20 120 40 45 40 50 30 10 15 45 30 9 50 25 80 45 20 30 45 40 45 15 100 45 60 10 Таблица 10.9 Вариант 3. Поток отказов Наработка Февраль Март Апрель Май Октябрь Ноябрь 70 ч 75 ч 80 ч 75 ч 75 ч 75 ч 75 ч 75 ч Количество отказов на период 12 15 14 14 13 14 15 14 149 Продолжительность сменной работы – 5 часов. Суммарное время восстановления отказов – 175 часов Таблица 10.10 Вариант 4. Диагностический стенд № ма- ма- шины Наработка между отказами Т, ч 1 40 0 35 65 35 5 5 0 20 25 15 25 145 20 20 35 60 2 105 150 30 0 0 100 40 25 30 20 15 15 3 30 75 190 15 55 0 0 30 20 20 25 65 4 165 15 15 160 30 50 65 25 5 5 20 20 25 0 10 0 75 10 30 6 10 40 20 0 60 0 20 15 55 40 30 60 45 25 50 7 70 0 45 15 25 35 40 60 30 10 45 5 60 8 35 45 15 10 30 50 40 45 40 120 20 10 40 9 5 10 60 45 100 15 45 40 45 30 20 45 80 |