Количественная оценка надежности эксплуатируемых установок

Экспериментальным путем вероятность безотказной работы устройств, находящихся в эксплуатации, приближенно определяют

(7.1.)

где - число исправно работающих изделий на начало расчетного интервала времени;

n(t) - число отказавших изделий за определенный промежуток времени;

N_ср=0,5[N(t)+N(t+?t)] - среднее число изделий исправно работающих за рассматриваемый промежуток времени;

N(t+?t) - число исправно работающих изделий на конец расчетного периода времени;

?t - рассматриваемый промежуток времени.

Интенсивность отказов

(7.2.)

В таблице представлены значения интенсивности отказов для некоторых элементов и коэффициенты нагрузки Кн (отношение рабочих мощностей, токов или напряжений к их номинальным значениям).

Таблица. Интенсивность отказов и коэффициенты нагрузки Кн

Среднее время исправной работы установки

(7.3.)

где - число образцов, вышедших из строя в интервале времени i;

L- число интервалов времени;

- длительность интервала времени;

t_i-1- время в начале интервала;

t_i - время в конце интервала;

N - число образцов.

При λ = const,

(7.4.)

Наработка на отказ, т.е. среднее число часов работы между двумя соседними отказами, То

(7.5.)

где n - число отказов при суммарном времени работы

где t_i - i -й интервал рабочего времени между соседними отказами.

Вероятность безотказной работы до первого отказа в течение времени t определяют

(7.6.)

Вероятность безотказной работы Р(t) и среднее время между двумя отказами Тср - одни из основных характеристик надежности систем.

Существующие методы расчета надежности электрооборудования дают ориентировочную оценку ожидаемой надежности узлов, блоков и системы на различных стадиях проектирования. Эта оценка дает возможность сопоставить полученные расчетным путем показатели с заданными и принять соответствующие решения. Как правило, расчет сводится к определению То и Р(t) по известным λ_i. Эти расчеты надежности выполняют приближенно (ориентировочно) или в полном (окончательном) объеме.

Для приближенного расчета достаточно знать усредненные данные по интенсивности отказов типовых элементов и число элементов определенного типа в каждой группе. Для полного же расчета надежности нужны данные о реальных режимах работы элементов устройств и о зависимостях интенсивности отказов этих элементов от электрических, температурных и других режимов и нагрузок.

Для системы из n_1, n₂,…, n_m - элементов соответствующего типа вероятность безотказной работы

где - интенсивность отказов системы.

Приближенный расчет надежности осуществляется по среднегрупповым интенсивностям отказов элементов. Исходными данными являются интенсивности отказов λ_i элементов различных групп и число N_i элементов каждой группы. Порядок расчета:

- разбивают по группам с примерно одинаковыми λ_i элементы проектируемой системы и определяют число элементов в каждой группе N_i;

- по таблицам (справочные данные) определяют значения λ_i элементов каждой группы; вычисляют произведение λ_i N_i, т.е. долю отказов, вносимых элементами каждой группы в интенсивность отказов системы; вычисляют общую интенсивность отказов системы.

Общая интенсивность отказов системы

(7.7.)

Наработка на отказ

T₀ = 1/λ_c (7.8.)

Вероятность безотказной работы системы

(7.9.)

Полный расчет надежности учитывает условия эксплуатации системы, режимы работы всех элементов, а также зависимости интенсивности их отказов от условий эксплуатации.

При проектировании устройств и систем рекомендуется применять следующие коэффициенты нагрузки Кн: для транзисторов и диодов 0,3...0,6; для резисторов 0,4...0,6; для конденсаторов 0,3...0,5; для реле, переключателей и выключателей 0,5...0,8. Условия эксплуатации учитываются эксплуатационным коэффициентом Кэ: для эксплуатации в лабораторных условиях Кэ=1; для производственных условий - на стационарных агрегатах Кэ=10...15; - на мобильных агрегатах Кэ=40.

Некоторые справочные материалы для определения основных показателей надежности даны в приложении.