Spolehlivost elektrických výrobků a zařízení

Mezi vlastnostmi, které určují kvalitu elektrického výrobku, zaujímá zvláštní místo spolehlivost - schopnost výrobku plnit své funkce, udržovat hodnoty ukazatelů kvality nezměněné v průběhu času nebo v předem stanovených mezích.

Elektrický výrobek — výrobek určený k výrobě nebo přeměně, přenosu, distribuci nebo spotřebě elektrické energie (GOST 18311-80).

Jakýkoli elektrický výrobek nebo zařízení může být v jednom z následujících stavů:

• vzpřímený

• vadný,

• pracovní

• nefunguje

• omezující.

Produkt, který je v dobrém provozním stavu, také funguje, ale fungující produkt nemusí být nutně dobrý produkt. Například poškození skříně generátoru (promáčkliny, škrábance, vady lakovaného povrchu atd.) způsobí nefunkčnost generátoru, ale zároveň zůstane funkční.

Provozní stav výrobku je zpravidla určen seznamem parametrů uvedených v dokumentaci a přípustnými limity pro jejich změnu. Ztráta produktivity se nazývá odmítnutí.

Důvody neúspěchu mohou být jak překročení přípustné míry vnějších vlivů, tak vady výrobku... Pamatujte, že ne všechny vady vedou k poruše. Porucha výrobku se posuzuje podle výskytu hluku, zápachu spálených izolačních a impregnačních materiálů, přehřátí, změnou odečtů ovládacích zařízení a přístrojů atd.

Všechny vady a poškození mohou být ze své podstaty:

• elektrický

• mechanické

Elektrika zahrnuje přerušené kontakty, zkraty, přerušené obvody, chyby připojení atd.

Mechanické závady jsou poruchy v montáži prvků, převodových systémů od servomotorů po ovládání, akční členy, pohyblivé části relé a stykačů atd.

Co se týče pravidel, metod a prostředků kontroly, závady se dělí na:

• výslovně, pro jejichž detekci poskytuje dokumentace pravidla, metody nebo kontroly,

• skryté, pro které nejsou určeny.

Pokud je například kvalita součásti kontrolována pouze měřením jejích geometrických rozměrů, pak bude odchylka těchto rozměrů od tolerance zjevnou vadou. Zároveň mohou uvnitř obrobku existovat praskliny a dutiny, které nelze při měření rozměrů obrobku detekovat. S přijatým způsobem kontroly budou tyto vady skryté. K odhalení skrytých vad se používají jiná pravidla, metody a prostředky kontroly, které nejsou uvedeny v dokumentaci k tomuto výrobku, zejména dutiny a praskliny lze zjistit rentgenovým vyšetřením.

Poruchy mohou nastat z různých důvodů, ale pokud nesouvisejí s poruchou jiných prvků, pak se nazývají nezávislé.Porucha vyplývající z jiné poruchy je považována za závislou (například porucha tranzistoru po odpojení jeho báze od obvodu).

Obvykle je spolehlivost spojena s absencí poruch, to znamená s její spolehlivostí.

Obecně spolehlivost zahrnuje kromě spolehlivosti i takové vlastnosti, jako je životnost, údržba, konzervace... Obvykle se nazývá kvantitativní posouzení vlastností zahrnutých do ukazatelů spolehlivosti... Hlavní rozdíl mezi ukazateli spolehlivosti a ostatními ukazateli je že bez ohledu na dimenzi jsou všechny nenáhodné charakteristiky náhodných proměnných.

Vysvětleme si obsah takové vlastnosti, jako je spolehlivost, vyjádřená ukazatelem «pravděpodobnost bezporuchového provozu». Předpokládejme, že v čase t = 0 je do práce současně zapojeno n podobných výrobků. Po časovém intervalu Δt = t bude k dispozici m produktů. Potom lze pravděpodobnost bezporuchového provozu v čase t — P (t) definovat jako podíl m — počtu výrobků, které pracují v čase t, k celkovému počtu výrobků n, tzn.

Při současném provozu n produktů nastane takový časový bod t1, když první produkt selže. V čase t2 druhý produkt selže. Při dostatečně dlouhém provozu nastane okamžik tn, kdy selže poslední z n produktů. Protože tn> … t2> t1, není možné jednoznačně určit dobu provozu jiného produktu z doby provozu jednoho produktu. Proto se doba trvání práce určuje jako průměrná hodnota

Z grafu (obr. 1) je vidět, že pravděpodobnost bezporuchového provozu se v čase mění.V počátečním časovém okamžiku je pravděpodobnost bezporuchového provozu P (t) = 1 a během průměrné doby bezporuchového provozu tcp klesá hodnota P (t) z 1 na 0,37.

Během 5 tcp selže téměř všech n produktů a P(t) bude prakticky nulové.

Obrázek 1. Závislost pravděpodobnosti bezporuchového provozu výrobku na čase

Rýže. 2. Závislost poruchovosti výrobků na čase

Poškození produktu závisí na době jeho provozu. Pravděpodobnost poruchy výrobku v každé časové jednotce, pokud k poruše ještě nedošlo, je charakterizována četností poruch a značena λ (t). Tento indikátor se nazývá lambda charakteristika. Lze rozlišit tři hlavní periody změny λ v čase (obr. 2): I-doba doběhu trvající od 0 do tpr, II-doba normálního provozu od tpr do tst, III — doba stárnutí od tst do ∞ …

V období I se stupeň poškození zvyšuje, což je vysvětleno přítomností prvků se skrytými vadami ve výrobku, porušením technologických postupů výroby výrobku atd. Období II se vyznačuje relativní stálostí λ (t), která se vysvětluje nepřítomností stárnutí prvků. Po skončení období II se λ (t) prudce zvyšuje v důsledku nárůstu počtu prvků, které selhaly v důsledku stárnutí a opotřebení. Provoz výrobku během období III se stává ekonomicky nepraktickým kvůli prudkému nárůstu nákladů na opravy. Proto doba před tst určuje průměrnou životnost produktu před likvidací.

Poruchovost λ (t) a pravděpodobnost bezporuchového provozu P (t) výrobku spolu souvisí poměrem

Tento výraz se nazývá exponenciální zákon spolehlivosti.

Hodnota ukazatelů spolehlivosti zaznamenaná v technické dokumentaci výrobku musí být potvrzena speciálními zkouškami spolehlivosti, modelováním procesů náhodných poruch speciálních zařízení, a to i pomocí počítače nebo výpočtem. Je třeba poznamenat, že metoda výpočtu se používá při návrhu výrobku téměř vždy, bez ohledu na to, zda budou k potvrzení spolehlivosti použity jiné metody.

Při výpočtu spolehlivosti výrobku se používají buď tabulkové ukazatele spolehlivosti prvků obsažených ve výrobku, nebo údaje získané některou z výše uvedených metod pro výrobky podobné navrženým.

Ze známých metod výpočtu spolehlivosti je nejjednodušší metoda koeficientů, u které je míra poškození λ (t) v čase konstantní. V případě potřeby je vliv provozních režimů a provozních podmínek na spolehlivost výrobku zohledněn korekčními faktory k1, k2,... kn

Míra porušení daného prvku v reálných provozních podmínkách λi se vypočítá podle vzorce

kde λоi je tabulková hodnota stupně poškození prvku pracujícího za normálních podmínek, k1 ... kn jsou korekční koeficienty závislé na různých ovlivňujících faktorech.

Hodnoty koeficientu k1 v závislosti na vlivu mechanických faktorů za různých provozních podmínek jsou uvedeny níže:

Provozní podmínky Laboratoř korekčního faktoru 1.0 Netrpělivý 1.07 Loď 1.37 Automobilový průmysl 1.46 Železnice 1.54 Letadla 1.65

Koeficient k2 může v závislosti na klimatických faktorech prostředí nabývat následujících hodnot:

Teplotní vlhkost Korekční faktor +30,0±10,0 65±5 1,0 +22,5±2,5 94±4 2,0 ​​+35,0±5,0 94±4 2,5

Korekční faktory pro jiné faktory lze nalézt v příručkách spolehlivosti.

Speciální zkoušky spolehlivosti jsou hlavní metodou potvrzení ukazatelů spolehlivosti uvedených v technické dokumentaci. Tyto zkoušky se provádějí pravidelně v období stanoveném technickými specifikacemi (TU) pro výrobek, jakož i v případě změn technologie výroby výrobku nebo změn součástí a materiálů, pokud tyto změny mohou ovlivnit spolehlivost produktu. Technické specifikace obsahují program zkoušek spolehlivosti obsahující kromě částí stanovených normami ESKD i plán zkoušek.

Zkušební plán - pravidla, která určují počet výrobků k testování, zkušební postup a podmínky jejich ukončení.

Nejjednodušší testovací plán je, když je současně testováno n podobných produktů, vadné produkty nejsou vyměněny nebo opraveny, testy jsou zastaveny buď po uplynutí předem stanovené doby testování, nebo poté, co každý ze zbývajících funkčních produktů fungoval po předem stanovenou dobu.

Ukazatele spolehlivosti produktu lze také určit jako výsledek sběru a zpracování informací o výkonu produktu během jeho provozu.Formy dokumentů, které jsou platné v různých odvětvích, se mezi sebou liší, ale bez ohledu na to musí odrážet následující informace:

• celkovou dobu trvání produktu,

• Podmínky použití,

• doba provozu produktu mezi poruchami,

• počet a vlastnosti škod,

• dobu trvání opravy k odstranění konkrétního poškození,

• druh a množství použitých náhradních dílů atd.

Aby bylo možné získat spolehlivé ukazatele spolehlivosti produktu na základě provozních dat, musí být informace o poruchách a závadách průběžné v čase.