Sähkötuotteiden ja -laitteiden luotettavuus

Sähkötuotteen laadun määrittävien ominaisuuksien joukossa erityinen paikka on luotettavuudella - tuotteen kyvyllä suorittaa tehtävänsä, jolloin laatuindikaattoreiden arvot pysyvät muuttumattomina ajan kuluessa tai ennalta määrätyissä rajoissa.

Sähkötuote - sähköenergian tuotantoon tai muuntamiseen, siirtoon, jakeluun tai kulutukseen tarkoitettu tuote (GOST 18311-80).

Mikä tahansa sähkötuote tai laite voi olla jossakin seuraavista tiloista:

• pystyssä

• viallinen,

• työskentelee

• ei-toimivia

• rajoittava.

Hyvässä kunnossa oleva tuote myös toimii, mutta toimiva tuote ei välttämättä ole hyvä tuote. Esimerkiksi generaattorin kotelon vauriot (lommot, naarmut, maalipinnan viat jne.) tekevät generaattorista käyttökelvottoman, mutta samalla se pysyy toimivana.

Tuotteen käyttötila määräytyy pääsääntöisesti dokumentaatiossa määritellyn parametriluettelon ja niiden muuttamisen sallittujen rajojen mukaan. Tuottavuuden menetystä kutsutaan hylkäämiseksi.

Vian syynä voi olla sekä ulkoisten vaikutusten sallitun tason ylittäminen että tuotevirheet... Muista, että kaikki viat eivät johda vikaan. Tuotteen vikaantuminen arvioidaan melun esiintymisen, palaneiden eristys- ja kyllästysmateriaalien hajun, ylikuumenemisen, ohjauslaitteiden ja -instrumenttien lukemien muutoksella jne.

Kaikki viat ja vauriot voivat luonteeltaan olla:

• sähköinen

• mekaaninen

Sähkö sisältää katkenneet koskettimet, oikosulut, avoimet virtapiirit, kytkentävirheet jne.

Mekaaniset viat ovat vikoja elementtien kokoonpanossa, voimansiirtojärjestelmissä servomoottoreista säätimiin, toimilaitteisiin, releiden ja kontaktorien liikkuviin osiin jne.

Valvontasääntöjen, -menetelmien ja -keinojen osalta viat jaetaan:

• nimenomaisesti, joiden havaitsemista varten asiakirjoissa on sääntöjä, menetelmiä tai valvontaa,

• piilotettu, johon niitä ei ole tarkoitettu.

Jos esimerkiksi osan laatua valvotaan vain mittaamalla sen geometriset mitat, näiden mittojen poikkeama toleranssista on ilmeinen vika. Samanaikaisesti työkappaleen sisällä voi olla halkeamia ja aukkoja, joita ei voida havaita työkappaleen mittoja mitattaessa. Kun ohjausmenetelmä on käytössä, nämä viat piilotetaan. Piilotettujen vikojen havaitsemiseen käytetään muita sääntöjä, menetelmiä ja valvontakeinoja, joita ei ole mainittu tämän tuotteen dokumentaatiossa, erityisesti ontelot ja halkeamat voidaan havaita röntgentutkimuksella.

Toimintahäiriöitä voi esiintyä useista syistä, mutta jos ne eivät liity muiden elementtien toimintahäiriöihin, niitä kutsutaan itsenäisiksi.Toisesta viasta johtuva vika katsotaan riippuvaiseksi (esimerkiksi transistorin vikaantuminen sen kannan irrotuksen jälkeen piiriin).

Yleensä luotettavuus liittyy vikojen puuttumiseen, toisin sanoen sen luotettavuuteen.

Yleensä luotettavuuteen kuuluu luotettavuuden lisäksi sellaisia ​​ominaisuuksia kuin kestävyys, ylläpito, säilyvyys... Sitä kutsutaan yleensä luotettavuusluotettavuusindikaattoreihin sisältyvien ominaisuuksien kvantitatiiviseksi arvioimiseksi... Luotettavuusindikaattoreiden ja muiden mittareiden tärkein ero on että ulottuvuudesta riippumatta ne kaikki ovat satunnaismuuttujien ei-satunnaisia ​​ominaisuuksia.

Selitetään sellaisen ominaisuuden sisältö luotettavuudeksi, joka ilmaistaan ​​​​indikaattorilla "häiriöttömän toiminnan todennäköisyys". Oletetaan, että hetkellä t = 0 työssä on samanaikaisesti mukana n samanlaista tuotetta. Aikavälin Δt = t jälkeen palvella on m tuotetta. Tällöin virheettömän toiminnan todennäköisyys hetkellä t — P (t) voidaan määritellä suhteeksi m — hetkellä t toimivien tuotteiden lukumäärä tuotteiden kokonaismäärään n, ts.

N:n tuotteen samanaikaisessa toiminnassa tällainen aikapiste t1 tapahtuu, kun ensimmäinen tuote epäonnistuu. Ajanhetkellä t2 toinen tuote epäonnistuu. Riittävän pitkällä toiminnalla tulee ajankohta tn, jolloin viimeinen n tuotteesta epäonnistuu. Koska tn> … t2> t1, on mahdotonta määrittää yksiselitteisesti toisen tuotteen toiminta-aikaa yhden tuotteen toiminta-ajasta. Siksi työn kesto määritetään keskiarvona

Kaaviosta (kuva 1) voidaan nähdä, että häiriöttömän toiminnan todennäköisyys muuttuu ajan myötä.Alkuhetkellä häiriöttömän toiminnan todennäköisyys P (t) = 1 ja häiriöttömän toiminnan keskimääräisenä aikana tcp P (t) arvo pienenee 1:stä 0,37:ään.

5 tcp:n aikana lähes kaikki n tuotetta epäonnistuvat ja P(t) on käytännössä nolla.

Kuva 1. Tuotteen ajallaan tapahtuvan virheettömän toiminnan todennäköisyyden riippuvuus

Riisi. 2. Riippuvuus tuotteiden epäonnistumisasteesta ajoissa

Tuotteen vaurioituminen riippuu sen käyttöajasta. Tuotteen vian todennäköisyyttä kussakin aikayksikössä, jos vika ei ole vielä tapahtunut, kuvataan vikatiheydellä ja merkitään λ (t). Tätä indikaattoria kutsutaan lambda-ominaiskäyräksi. Voidaan erottaa kolme pääjaksoa, joissa λ muuttuu ajan myötä (kuva 2): I-ajojakso, joka kestää 0 - tpr, II - normaalin toiminnan jakso tpr - tst, III - ikääntymisjakso tst - ∞ …

Jakson I aikana vaurioiden aste kasvaa, mikä selittyy tuotteessa olevien elementtien, joissa on piilotettuja vikoja, esiintyminen, tuotteen tuotannon teknisten prosessien rikkomukset jne. Periodille II on ominaista λ (t) suhteellinen pysyvyys, mikä selittyy alkuaineiden vanhenemisen puuttumisella. Jakson II päättymisen jälkeen λ (t) kasvaa jyrkästi johtuen ikääntymisen ja kulumisen vuoksi epäonnistuneiden elementtien lukumäärän kasvusta. Tuotteen käyttö kaudella III tulee taloudellisesti epäkäytännöllistä korjauskustannusten jyrkän nousun vuoksi. Siksi aika ennen tst määrää tuotteen keskimääräisen käyttöiän ennen hävittämistä.

Vikataajuus λ (t) ja tuotteen häiriöttömän toiminnan todennäköisyys P (t) liittyvät toisiinsa suhteella

Tätä lauseketta kutsutaan eksponentiaaliseksi luotettavuuden laiksi.

Tuotteen tekniseen dokumentaatioon kirjattujen luotettavuusindikaattoreiden arvo on vahvistettava erityisillä luotettavuustesteillä, mallintamalla erikoislaitteiden satunnaisten vikojen prosesseja, myös tietokoneen avulla tai laskennallisesti. On huomioitava, että tuotteen suunnittelussa käytetään laskentamenetelmää lähes aina, riippumatta siitä, käytetäänkö luotettavuuden varmistamiseen muita menetelmiä.

Tuotteen luotettavuutta laskettaessa käytetään joko tuotteeseen sisältyvien elementtien luotettavuuden taulukkomuotoisia indikaattoreita tai millä tahansa edellä mainituista menetelmistä saatuja tietoja suunnitellun kaltaisista tuotteista.

Tunnetuista luotettavuuslaskentamenetelmistä yksinkertaisin on kerroinmenetelmä, jolla vahinkonopeus λ (t) on vakio ajan myötä. Tarvittaessa toimintatilojen ja käyttöolosuhteiden vaikutus tuotteen luotettavuuteen otetaan huomioon korjauskertoimilla k1, k2,... kn

Tietyn elementin vikaantuminen todellisissa käyttöolosuhteissa λi lasketaan kaavalla

missä λоi on normaaliolosuhteissa toimivan elementin vaurioasteen taulukkoarvo, k1 ... kn ovat korjauskertoimia, jotka riippuvat erilaisista vaikuttavista tekijöistä.

Kertoimen k1 arvot riippuen mekaanisten tekijöiden vaikutuksesta eri käyttöolosuhteissa on annettu alla:

Käyttöolosuhteet Korjauskertoimen laboratorio 1.0 Kärsimätön 1.07 Laiva 1.37 Auto 1.46 Rautatie 1.54 Lentokone 1.65

Kertoimella k2, riippuen ympäristön ilmastotekijöistä, voi olla seuraavat arvot:

Lämpötila Kosteus Korjauskerroin +30,0±10,0 65±5 1,0 +22,5±2,5 94±4 2,0 ​​+35,0±5,0 94±4 2,5

Muiden tekijöiden korjauskertoimet löytyvät luotettavuuskäsikirjoista.

Erityiset luotettavuustestit ovat tärkein tapa vahvistaa teknisessä dokumentaatiossa määritettyjä luotettavuusindikaattoreita. Tällaisia ​​testejä suoritetaan määräajoin tuotteen teknisissä eritelmissä (TU) määritellyn ajanjakson sisällä sekä tuotteen valmistustekniikan tai komponenttien ja materiaalien muutosten yhteydessä, jos nämä muutokset voivat vaikuttaa luotettavuuteen. tuotteesta. Tekniset tiedot sisältävät luotettavuustestiohjelman, joka sisältää ESKD-standardien antamien osioiden lisäksi testaussuunnitelman.

Testaussuunnitelma - säännöt, jotka määrittelevät testattavien tuotteiden määrän, testausmenettelyn ja niiden lopettamisen ehdot.

Yksinkertaisin testisuunnitelma on, kun n samanlaista tuotetta testataan samanaikaisesti, viallisia tuotteita ei vaihdeta tai korjata, testit keskeytetään joko ennalta määrätyn testiajan kuluttua tai sen jälkeen, kun jokainen jäljellä oleva toiminnassa oleva tuote on toiminut ennalta määrätyn ajan.

Tuotteen luotettavuusindikaattoreita voidaan määrittää myös tuotteen toiminta-aikaisen tiedon keräämisen ja käsittelyn tuloksena.Eri toimialoilla voimassa olevien asiakirjojen muodot vaihtelevat keskenään, mutta tästä huolimatta niiden on heijastettava seuraavat tiedot:

• tuotteen kokonaiskesto,

• Käyttöehdot,

• tuotteen toiminnan kesto vikojen välillä,

• vahinkojen lukumäärä ja ominaisuudet,

• korjauksen kesto tietyn vaurion poistamiseksi,

• käytettyjen varaosien tyyppi ja määrä jne.

Jotta toimintatietoihin perustuvia luotettavia indikaattoreita tuotteen luotettavuudesta saataisiin, tietojen vioista ja vioista on oltava jatkuvaa ajan mittaan.