Регламентированное техническое обслуживание

В процессе эксплуатации СЭО и ЭСА представляется воз­можным обнаружить и устранить ряд повреждений, которые могли бы привести к отказам (предотвращаемые отказы). Не­которые повреждения СЭО и ЭСА не могут быть обнаружены и в конечном итоге приводят к отказам (непредотвращаемые отказы).

К предотвращаемым отказам относятся в основном посте­пенные отказы, при которых удается контролировать предшест­вующее им изменение характеристик СЭО и ЭСА. К непредотвращаемым отказам относятся те внезапные отказы, статисти­ческие закономерности возникновения которых неизвестны.

Регламентированное ТО выполняется в плановом порядке с целью поддержания работоспособности или исправности пу­тем предупреждения предотвращаемых отказов, которые могут, составлять значительную часть отказов элементов (см. табл. 3.2).

Эффективность ТО в значительной степени определяется своевременностью его проведения. Преждевременное назначение ТО приводит к увеличению затрат на обслуживание и простою оборудования, а необоснованное увеличение времени между ТО- к увеличению числа отказов из-за вовремя неустраненных повреждений.

 

 

Рис. 5.3. Диаграмма непрерывного режима эксплуатации

Таким образом, существует оптимальная периодичность вы­полнения регламентного обслуживания, при которой обеспечи­ваются требуемые эксплуатационные показатели надежности СЭО и ЭСА при минимальных затратах.

Непрерывный режим эксплуатации. Время эксплуатации со­стоит из чередующихся интервалов времени работы t_рi, и про­стоев t_пi, обусловленных восстановлением объекта после отка­за и выполнением обслуживания (рис.5.3).

В качестве показателя надежности, характеризующего си­стему обслуживания, можно взять коэффициент технического использования К_ти. Для объектов, эксплуатирующихся в тече­ние длительного времени, коэффициент К_ти определяется по средней суммарной наработке t_p и среднему суммарному про­стою tп на ТО и восстановление за время I:

Кроме Кти в ряде случаев оказывается удобным использо­вать коэффициент простоя

показывающий, какую часть составляет средний простой от среднего времени работы.

Регламентированное ТО при непрерывном режиме эксплуа­тации может проводиться через постоянную наработку, неза­висимо от количества возникших отказов. После каждого отказа работоспособность восстанавливается, и продолжается эксплуатация устройства до очередного ТО. В этом случае оптимальная периодичность обслуживания Т_ТО.О может быть оценена при следующих основных допущениях: после проведения обслуживания устройство обновляется, вос­становление работоспособности после отказа в период между ТО не изменяет (параметра потока отказов и его зависимости от наработки. Последнее допущение может быть обосновано для сложного СЭО и ЭСА с большим количеством элементов, когда восстановление одного элемента мало сказывается на обновле­нии всей системы и им можно пренебречь.

Из условия обеспечения максимальной величины К_ти выби­рают оптимальную периодичность ТО на основе зависимости

(5.2)

где Т_то-периодичность ТО (наработка между двумя обслуживаниями); t_TО-среднее время проведения одного ТО; t_в-среднее время восстановления отказа; n(Т_то)-среднее число отказов, возникших за время между двумя ТО.

Периодичность Т_ТО.О, при которой обеспечивается максимум К_ТИ, определяется по уравнению (5.2) путем его графического или аналитического решения.

При графическом решении строят график функции Кт_И(Т_ТО) и по максимальному значению Кт_И находят величину Т_ТО.О. Ха­рактер изменения Кт_И вблизи максимума определяет возмож­ность смещения периода обслуживания от оптимального его значения и назначить допуск на период ТО. Обычно в области максимума значение Кт_И меняется полого, поэтому допуск на периодичность ТО можно назначить при незначительном сни­жении Кт_И.

При аналитическом решении Тто.о находят из решения урав­нения

(5.3)

получаемого путем дифференцирования уравнения (5.2) и при­равнивания полученной производной нулю.

Если параметр потока отказов устройства от наработки не зависит (), то среднее количество отказов, проявляю­щихся в период Тто,

пропорционально этому периоду. Согласно (5.2)

В соответствии с формулой (5.3)

,

откуда следует

и соответствующее максимальное значение

(5.4)

Таким образом, техническое обслуживание при проводить нецелесообразно. Этот важный для практики вывод объясняется тем, что при TO не изменяет количества отказов, проявляющихся в единицу времени и равных .

Пусть параметр потока отказов аппроксимируется линейной зависимостью от наработки

где а и b- постоянные коэффициенты, значения которых полу­чаются при аппроксимации.

Тогда среднее количество отказов, проявляющихся в период Т_ТО­,

и коэффициент технического использования

(5.5)

Уравнение (5.3) принимает вид

откуда

(5.6)

Пример. По данным эксплуатации установлена следующая зависимость параметра потока отказов от наработки , где ; . Средняя продолжительность восстановления работоспособности после отказа t_B= 2,5 ч, а средняя продолжительность выполнения одного ТO,t_TO=2,0 ч. Определить продолжительность ТО, при которой K_ТИ максимален. Оптимальная периодичность ТО определяется по формуле (5.6):

а соответствующее Т_ТО.О значение Кти по формуле (5.5):

Регламентированное ТО при непрерывном режиме эксплуатации может также проводиться с у ч е т о м возникающих отказов: обслуживание проводится через время Тто, если устройство не отказывает; если устройство отказывает до момента Т_то, то проводится восстановление, а срок Т_то оче­редного планового обслуживания отсчитывается от, момента времени проведения восстановления. При таком режиме обслу­живания наработка устройства за период между двумя ТО яв­ляется случайной величиной.

Если устройство не откажет в течение Т_то, то наработка Т₁ будет равна периоду планового обслуживания с вероятностью Р(Т_то). Средняя наработка в этом случае

(5.7)

Если устройство откажет до момента проведения планового обслуживания, то наработка Т₂ совпадет со временем наступ­ления отказа. Рассматривая малый интервал времени ,предшествующий Т_Т0, вероятность того, что величина Т₂ примет значение t, можно определить как , где f(t)-плотность распределения времени безотказной работы. Средняя наработка при этом

 

(5.8)

Средняя суммарная наработка устройства с учетом (5.7) и (5.8)

(5.9)

Простой устройства определяется средним временем ТО t_TO, если устройство не откажет за период T_то, и средним временем восстановления t_B если устройство откажет. Среднее суммар­ное время простоя

(5.10)

Таким образом, с учетом (5.1) я (5.9), (5.10) коэффициент технического использования

(5.11)

Аналитически определить на основе формулы (5.11) опти­мальное значение Т_TO.O соответствующее максимуму K_ТИ, из уравнения (5.3) в большинстве случаев затруднительно. Проще определить Т_TO.O путем построения графика K_{ТИ (}Т_TO).

Представляет интерес определить K_ТИ при . В этом случае согласно полученным выше формулам

 

 

Отсюда видно, что с увеличением периодичности ТО K_ТИ мо­нотонно растет, достигая максимума, в соответствии с выраже­нием (5.4) при

Таким образом, когда , проводить ТО непрерывно работающего СЭО и ЭСА в режиме регламентированного об­служивания нецелесообразно.

Режим хранения или ожидания. Электрооборудование и системы, длительное время находящиеся в режиме хранения или ожидания (в готовности к работе), в результате воздейст вий окружающей среды могут отказывать. Для предупрежде­ния отказов проводится обслуживание, заключающееся в оцен­ке ТС и устранении возникших отказов. При ТО устройство, как правило, выводится из режима готовности, что приводит к уменьшению полезного времени, в течение которого устройство готово к применению, а увеличение периода ТО уменьшает уве­ренность в готовности к применению. Следовательно, при хра­нении и ожидании существует оптимальная периодичность об­служивания, при которой коэффициент К_ТИ максимален.

Для определения К_ТИ может быть применена формула (5.1), в которой под величиной t_Р понимают среднее суммарное время работоспособного состояния в течение времени хранения или ожидания. Значение T_TO.O находят на основе зависимости Kти(Tто) при следующих основных допущениях: при проведе­нии обслуживания устройство не отказывает, а после проведе­ния ТО- обновляется.

Пусть состояние устройства при хранении или ожидании не­известно, и оно определяется и восстанавливается только при обслуживании. Если устройство отказывает в период между двумя ТО, то оно будет находиться в неработоспособном со­стоянии от момента возникновения отказа до окончания ТО.

Случайное время нахождения устройства в работоспособном состоянии между двумя соседними обслуживаниями может быть равно периоду Tто, если устройство не откажет за это время, или времени нахождения в работоспособном состоянии, если устройство откажет за время Т_то. Среднее суммарное зна­чение времени нахождения устройства в работоспособном со­стоянии при хранении или ожидании определяется аналогично(5.9),а именно:

(5.12)

где P(t)-вероятность того, что устройство не откажет при хранении или ожидании в течение времени t.

Средняя величина времени t_к между окончаниями двух со­седних обслуживании равна сумме продолжительности хране­ния или ожидания Тто между обслуживаниями и средней про­должительности выполнения ТО t_TO:

В этот период t_K устройство будет в неработоспособном со­стоянии в течение среднего времени

Тогда

(5.13)

При постоянной интенсивности отказов в режиме хранения или ожидания по формуле (5.12) определяют сред­нюю продолжительность работоспособного состояния

 

(5.14)

С учетом (5.14) формула (5.13) примет вид

Продифференцировав полученное выражение по T_TO и при­равняв производную нулю, получаем

(5.15)

Решение уравнения (5.15) может быть получено графически по точке пересечения функции с прямой, ордината кото­рой равна 1.

При приближенное решение уравнения (5.15) полу­чается путем разложения функции в ряд и учета лишь трех первых членов разложения

Тогда уравнение (5.15) примет вид

откуда

Общий режим эксплуатации. В этом режиме периоды ожи­дания, ТО и работы чередуются (электрооборудование и систе­мы в принципе могут отказать в любом из этих периодов). СЭО и ЭСА, у которых время использования по назначению (работа под током) t_р невелико по отношению к времени t₀ ожидания (хранения), могут рассматриваться как устройства однократ­ного действия. К таким устройствам могут быть отнесены якорно-швартовные электроприводы, пожарные электроприводы, средства управления и защиты и т.п.

Суммарное(календарное)время одного цикла эксплуатации подобных устройств с учетом режимов ожидания, ТО, исполь­зования по назначению можно считать состоящим из трех ос­новных составляющих времени:

Каждый период времени t₀, t_TO и t_P характеризуется соответ­ствующей интенсивностью отказов

Опыт эксплуатации показывает, что из-за отсутствия элек­трической нагрузки в режиме ожидания (хранения), как пра­вило, для СЭО и ЭСА Оценку величины удобно вы­полнять с помощью коэффициента

определяемого по статистическим данным. Например, для элек­троприводов ₀=0,05...0,4, для элементов систем управления палубных механизмов _о=0,1..0,7, для радиоэлектронной ап­паратуры .

Аналогично используется коэффициент

для пересчета интенсивности отказа от режима использования к режиму ТО. Основным содержанием работ по ТО является проверка функционирования, регулировка и т.п., что связано с работой оборудования под током, поэтому в приближенных расчетах можно полагать

Период обслуживания может назначаться из условия обес­печения заданного уровня вероятности безотказной работы Р_д. При экспоненциальном распределении времени появления отка­зов во всех промежутках времени t_o, t_TO и t_p это условие опре­деляется соотношением

Время обслуживания t_то и время работы t_P, как правило, задают, поэтому из приведенного соотношения определим мак­симально допустимое время ожидания

Максимальный период выполнения ТО определяется как сумма полученного времени ожидания, времени обслуживания и работы

(5.16)

Формула (5.16) определяет максимальный период выполне­ния ТО, при котором обеспечивается поддержание вероятности безотказной работы не ниже заданного уровня Р_Д.

Рекомендуемые периодичности ТО. Основным нормативным документом, регламентирующим процесс ТО СЭО и ЭСА, явля­ется план-график ТО. Периодичность ТО, указанную в плане-графике в календарных сроках или наработке, назначают ис­ходя из необходимости обеспечения работоспособности обору­дования на весь срок работы между очередными ТО с учетом статистических данных эксплуатации, рекомендаций заводов- изготовителей судового оборудования, ПТЭ СТС и результатов совершенствования методов технического использования. Например, в прилож. 2 указаны периодичности и объемы работ по обслуживанию судовых электрических машин, рекомендуемые ПТЭ СТС.

Периодичность ТО устанавливают с учетом предельных от­клонений от среднего значения. В зависимости от установлен­ной периодичности (ч) ТО предельные отклонения (ч) могут быть следующими: 500...1000...±100; 1250...5000...±250; 6000...10000...±500; >10000...±1000.

Если определены периодичности ТО отдельных элементов оборудования или электрических систем, то целесообразно совместить работы по ТО с учетом этих рекомендаций.

Пример. Пусть в системе имеется 4 устройства и периодичности обслу­живания этих устройств T_TO1=600 ч; T_TO2=1050 ч; T_TO3= 2600 ч; Т_то4 =520 ч. Строго следовать такому регламенту невыгодно, так как при этом будут излишние простои системы. Правильнее выбрать близкий к наимень­шему интервал: T_TO = 500 ч и к нему приурочить работы, которые должны вы­полняться в интервалах 2Т_ТО, ЗТ_ТО и т. д. В рассматриваемом примере целе­сообразно назначить следующие периодичности ТО: для устройств 1-го и 4-го периодичность T_TO =500 ч, для 2-го устройства 2 T_TO =1000 ч, для 3-го устройства 5T_TO = 2500 ч.