Надежность. надежность учебник. Задачи и исходные положения теории надежности 3 3 Причины и характер отказов объектов 8

• Название: Задачи и исходные положения теории надежности 3 3 Причины и характер отказов объектов 8
• Анкор: Надежность
• Дата: 27.03.2023
• Размер: 1.16 Mb.
• Имя файла: надежность учебник.doc
• Тип: Документы; #1018268
• страница: 17 из 17

Приложение В

Экспериментальное определение показателей надежности элементов СЭС

В предыдущих разделах производилась оценка надежности объектов (систем), исходя из того, что исходные показатели надежности элементов, составляющих систему, известны. Между тем, как уже отмечалось, надежность закладывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении и поддерживается в эксплуатации. На каждом из этапов жизненного цикла объекта необходимо оценивать фактическую надежность, для этого требуются экспериментальные данные. В эксплуатации персонал располагает паспортными исходными показателями надежности элементов, составляющих объект (систему). Для того, чтобы оценить фактические долговечность, безотказность, ремонтопригодность и сравнить их с параметрами завода-изготовителя необходимы данные, полученные в условиях эксплуатации. Важным источником информации о надежности является система сбора данных о работе объектов в процессе эксплуатации.

Документация для сбора первичной информации

Для обеспечения единства исходных данных о надежности, первичная информация об отказе, в соответствии с существующей нормативно-технической документацией, должна содержать определенные информационные признаки: дату возникновения отказа или неисправности; общую наработку объекта с начала его эксплуатации до момента установления отказа (определения неисправности); внешние признаки и характер появления отказа или неисправности; условия эксплуатации и вид работы, при которых был обнаружен отказ или установлена неисправность; способ устранения неисправности; принятые или рекомендованные меры по предупреждению возникновения отказов или неисправностей. Сбор информации и заполнение первичной документации о надежности проводятся в обычных условиях обслуживающим персоналом, а при опытной и подконтрольной эксплуатации - либо дежурным персоналом, либо представителями службы (группы) надежности, организованной специально для сбора информации о надежности.

Основными видами документации при сборе первичной информации об отказах элементов системы являются журналы, формуляры, карточки. В журналах фиксируется информация о надежности всех элементов подконтрольной системы. Формуляры ведутся на каждый объект (устройство). Их преимущество заключается в том, что они содержат всю информацию о работе устройства с момента его установки (например, силового трансформатора). Карточки являются наиболее оперативной формой информации. Они заполняются при каждом отказе.

Если сбор информации ведется специально выделенным для этой цепи обслуживающим персоналом или представителями службы (группы) надежности, контроль и запись данных об условиях работы, последствиях отказов производится представителями этой службы. Остальная документация ведется обслуживающим персоналом.

Планирование испытаний и обработка экспериментальных данных

В соответствии с требованиями ГОСТ 27.002-83 планирование испытаний предусматривает ряд предварительных условий, обеспечивающих эффективность испытаний. Вводятся условные обозначения различных планов в виде совокупности трех символов, первый из которых указывает число испытываемых объектов (устройств) N, второй - наличие (R) или отсутствие (U) замены (восстановления) объектов, отказавших во время испытаний, третий - длительность испытаний (r или Т). Таким образом, для испытаний N объектов без замены отказавших, имеем следующие три плана:

(N, U, r) - испытания до r-го отказа, r, N;

(N, U, T) - испытания длительностью Т;

[N, U, (r, T)] - испытание длительностью, равной min(t_r или Т), где t_r- момент r-го отказа, а Т - заведомо заданное время, или км пробега, или число циклов и т.д.

Аналогично вводятся обозначения для планов с заменой (восстановлением) отказавших устройств:

(N, R, r); (N, R, T); [N, R, (r, T)]. В плане (N, R, r) в отличие от
(N, U, r) число r может быть больше, чем N (где, в частности, допустимо N = 1). Здесь приведено 6 наиболее распространенных типов испытаний. ГОСТ 27.001-83 предусматривает 16 планов испытаний, где учтены кроме названных условий и такие как M - восстановление объектов при испытаниях в случае их отказов; S - решение об окончании испытаний (о приемке или браковке) восстанавливаемых объектов (основывается на суммарном времени испытаний).

Результаты статистической обработки испытаний существенно зависят от вероятностных моделей, то есть от теоретических)распределений интервалов безотказной работы и восстановлений. Поэтому до решения основных задач экспериментального анализа надежности целесообразно сначала проверить соответствие выбранного распределения экспериментальному распределению, построенному на основании данных проведенных испытаний.

Исходными данными (случайными величинами), которые подвергаются обработке, являются время наработки на отказ, время наработки на восстановление и число отказов однотипных элементов. После того, как такой материал собран, его обработка позволяет установить законы распределения показателей надежности: вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, среднее время наработки на отказ и др.

Знание законов распределения дает возможность определить все остальные количественные показатели надежности. Таким образом, основная задача статистической обработки состоит в определении одного из законов распределения исходных случайных величин. В ряде случаев вид закона распределения известен заранее, до опыта. Например, как уже отмечалось выше, для электронной аппаратуры средств автоматики и релейной защиты справедлив экспоненциальный закон распределения показателей надежности. Это подтверждается многочисленными опытными данными, полученными в условиях эксплуатации.

При определении или подтверждении закона распределения целесообразен следующий порядок: подготовка опытных данных; построение гистограмм оцениваемого количественного показателя надежности; аппроксимация гистограмм теоретическим законом распределения и определение его параметров; проверка допустимости предполагаемого закона распределения на основе использования критериев согласия. Наиболее часто используется критерий или критерий Колмогорова. Для получения достаточно точных результатов число наблюдений случайной величины (отказов) должно быть не менее 40-50.

По результатам полученных в процессе эксплуатации данных составляются таблицы (таблица 4.2).
Таблица 4.2 – экспериментальные данные для построения гистограмм законов распределения

№ п/п	1	2	3	4	5	6
ti, ч
шт
 ti, ч
, шт.
, 1/ч
, 1/ч

Примечание: t, t₂….t_i - интервалы времени от начала эксперимента (t = 0) до соответствующего момента; n(t_i) - число отказов, зафиксированных за соответствующее время, начиная с начала эксперимента; Δt_i - отрезок времени, например Δt₁ = t₂ - t₁; Δt_i = t_i+1- t_i (как правило Δt₁ = Δ t₂ = ... = Δ t_i, то есть Δt_i = const); n(t_i) - число отказов, зафиксированных на заданном отрезке времени t_i; N_о - число однотипных образцов, поставленных на испытания; N_срi- среднее число образцов, работоспособных на соответствующем отрезке t_i; - соответственно оценки вероятности отказа, плотности распределения отказов и интенсивности отказов. По данным таблицы 4.2 строятся гистограммы искомого показателя надежности, затем гистограммы аппроксимируются. По виду аппроксимации анализируемой кривой можно ориентировочно установить закон распределения времени отказов.

Согласно критерию Колмогорова, экспериментальное распределение случайной величины согласуется с выбранным теоретическим распределением, если выполняется условие D , в котором D наибольшее отклонение теоретической кривой функции распределения времени до отказа от экспериментальной, а n - число отказов.

Интервальная оценка показателей надежности

Количество статистических данных для оценки надежности, полученных в процессе эксплуатации, ограничено. Полученные по ограниченному объему информации точечные оценки могут оказаться приближенными. Отклонения этих оценок от истинного значения оцениваемого параметра являются величинами случайными. Очевидно, что с увеличением числа наблюдений (отказов) случайная ошибка оценки показателей уменьшается. На основе опытных данных используется специальная методика оценки показателей надежности в определенном интервале возможных их значений. Предположим, что истинное значение средней наработки до отказа составляет Т₀, а средняя наработка до отказа определена по полученным отказам:

, (4.17)

где n - количество отказов за время испытаний, t_i - наработка до i-го отказа. Чем меньше n тем больше расхождение между Т₀ и  , то есть существует интервал расхождения. Найти точные границы, в пределах которых находится истинное значение искомой величины, не представляется возможным. Однако можно определить интервал ее возможных значений с доверительной вероятностью Р_Д = . При этом, чем больше доверительная вероятность  , тем шире границы интервала и наоборот. В общем виде эта зависимость имеет запись

 = Р(Т_Н  Т₀ Т_В) (4.18)

где Т_н и Т_в - соответственно нижняя и верхняя границы средней наработки до отказа, где лежат и Т₀.

Вероятность того, что значение Т₀ выйдет за заданный интервал называется уровнем значимости:

 = Р(Т_Н Т₀  Т_В) = 1 -  (4.19)

Значения доверительных вероятностей  обычно принимают равными 0,9; 0,95; 0,99. Соответствующие им уровни значимости составят 0,1; 0,05; 0,01. Доверительная вероятность , определяемая выражением (4.18), характеризует степень достоверности результатов двусторонней (то есть с определением верхней и нижней границ) оценки.



Рисунок 4.2 – График зависимости Р(t) для верхней и нижней границ средней наработки на отказ

Из рис. 4.2 видно, что по практическим соображениям более важно определить P_н(t). Если значение P_н(t) удовлетворяет заданному уровню надежности P_зад(t) на интервале времени от 0 до t, то истинное значение:

(4.20)

Это говорит о запасе надежности анализируемого устройства на интервале времени от 0 до t.

В таблице 4.3 приведены формулы вычислений суммарной наработки для наиболее распространенных планов проведения испытаний

Таблица 8.1-Определение суммарной наработки для соответствующих планов испытаний

План испытаний	Суммарная наработка , ч
(NUr)	=
(NUT)	=
NU(r, T)	при  = при  =
(NRr)	=
(NRT)	= NT
NR(r, T)	при  =  при  = NT

Примечание:  - момент (время) r-го (последнего отказа), r - количество отказов;  - время j-го отказа, 1  j  r.

Рассмотрим пример оценки T_н по [19].



ходиться

СА стоит

P_c(t)= (t);;