Оценка и выбор электропривода

ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Основные понятия и определения. Надежностью называют свойство устройства или системы выполнять требуемые функции в определенных условиях эксплуатации. Соединение элементов в устройстве, при котором отказ любого из них ведет к отказу в работе всего устройства, называют логически последовательным, или основньм. Если элементы в устройстве соединены так, что отказ устройства наступает только при отказе всех его элементов, то такое соединение называют логически параллельным. Надежность — это комплексное свойство, обусловленное сочетанием свойств работоспособности, безотказности, ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости.

Работоспособность — это состояние устройства, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

Безотказность — свойство устройства сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Событие, заключающееся в нарушении работоспособности устройства, называют отказом. Отказы, характеризующиеся скачкообразным или постепенным изменением одного или нескольких параметров устройства, называют соответственно внезапными и постепенными. Самоустраняющийся отказ, приводящий к кратковременному нарушению работоспособности, определяют как сбой.

Ремонтопригодность — свойство устройства, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания. Устройство, работоспособность которого в случае возникновения отказа или повреждения подлежит восстановлению, называют ремонтируемым, а в противном случае — перемонтируемым. Если устройство является ремонтируемым (неремонтируемым) в рассматриваемой ситуации, его называют восстанавливаемым (невосстанавливаемым) в этой ситуации. Например, унифицированные блоки устройств управления, которые заменяют на месте эксплуатации ЭП при отказах и ремонтируемые впоследствии в стационарных условиях, называют ремонтируемыми, но невосстанавливаемыми непосредственно на месте эксплуатации.

Долговечность — свойство устройства сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Под предельным состоянием понимают состояние устройства, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена по техническим или экономическим причинам, условиям безопасности, необходимости среднего или капитального ремонта. Календарную продолжительность или объем работы устройства от начала эксплуатации до наступления предельного состояния называют соответственно сроком службы или техническим ресурсом (наработкой).

Сохраняемость — свойство устройства непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние после хранения и транспортировки. Календарную продолжительность хранения и транспортировки устройства в заданных условиях при сохранении значений некоторых показателей в установленных пределах называют сроком сохраняемости.

Показатели надежности. Числовую оценку надежности устройств и систем, в том числе и ЭП, осуществляют определенными показателями надежности. Под показателями надежности понимают количественные характеристики одного или нескольких свойств, составляющих надежность устройства. Показатель надежности, относящийся к одному из свойств, составляющих надежность, называют единичным, а относящийся к нескольким свойствам — комплексным. Показатели надежности восстанавливаемых и невосстанавливаемых устройств различны. Основные п о казатели безотказности элементов и невосстанавливаемых устройств и систем, к которым относят и ЭП как нерезервируемую систему: интенсивность отказов X (t), средняя наработка до отказа Т₀ и вероятность безотказной работы P (t).

Интенсивность отказов А.(/), 1/ч, представляет собой отношение числа отказавших элементов Ап наблюдения к их среднему числу N_cр и к интервалу времени наблюдения А/, ч:

где N_CJf = (Nq + N,)/2_t N₀ — число исправных элементов в начале интервала времени наблюдения; N, — число исправных элементов в конце интервала времени наблюдения.

Для большинства устройств и систем, в том числе и для системы ЭП, изменение значения X (t) в течение времени от изготовления до полного износа имеет вид, показанный на рисунке 1.61.

Из анализа графика (рис. 1.61) следует, что для систем ЭП в период нормативной эксплуатации интенсивность отказов имеет достаточно постоянное значение X. Это позволяет при оценке надежности электроприводов в период нормативной эксплуатации использовать в качестве модели распределения времени безотказной работы и наработки между отказами экспоненциальное распределение. Полная и удобная характеристика этого распределения — интенсивность отказов X, имеющая постоянное значение.

Интенсивность отказов устройства или системы ЭП в целом, А с основным соединением входящих элементов N рассчитывают на основании справочных данных об отказах отдельных элементов в определенных условиях эксплуатации:

Зная интенсивность отказов устройства или системы ЭП в целом А, соответственно можно рассчитать среднюю наработку до отказа Т₀ и вероятность безотказной работы P (t) в течение назна;

Рис. 1.61. График зависимости значения интенсивности отказов «Л (0 в течение времени t от изготовления до полного износа системы ЭП.

Из анализа формул (1.167)—(1.169) следует, что для повышения надежности всей системы ЭП необходимо равноценно повышать надежность всех входящих в систему ЭП элементов. Достигают этого прежде всего:

сокращением числа используемых элементов путем их замены элементами повышенной степени интеграции;

снижением степени проектных нагрузок на используемые элементы;

исключением недопустимых эксплуатационных перегрузок; улучшением условий окружающей среды; своевременным проведением регламентных работ по обслуживанию.

В этом случае обеспечивают и высокое значение коэффициента готовности парка эксплуатируемых ЭП, который равен для рассматриваемого момента времени отношению числа исправных ЭП к их общему числу.