Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja je preprosto. Uporabite spodnji obrazec

Študenti, podiplomski študenti, mladi znanstveniki, ki bazo znanja uporabljajo pri študiju in delu, vam bodo zelo hvaležni.

Gostuje na http://www.allbest.ru/

MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE IN ZNANOST RUSKE FEDERACIJE

ZVEZNA AGENCIJA ZA IZOBRAŽEVANJE

Inštitut za tehnologijo

Zvezna avtonomna država izobraževalna ustanova visoka strokovna izobrazba

"Južna zvezna univerza" v Taganrogu

Oddelek za elektrotehniko in mehatroniko

Esej

Faktorji zanesljivosti električne opreme

Dokončano:

študent skupine ZKS-358

Maksimov M.A.

Preverjeno:

Titarenko A.D.

Taganrog 2011

Uvod

Električna zanesljivost in MTBF

Metoda izračuna MTBF

Zanesljivost in diagnostika električne opreme

Dejavniki, ki vplivajo na zanesljivost električne opreme

Bibliografija

UVOD

Zanesljivost katere koli električne in avtomatske opreme je v veliki meri odvisna od delovnih pogojev. Pogoje delovanja v industrijskih prostorih zaznamujejo klimatski in elektromehanski vplivi, načini delovanja in neracionalno vzdrževanje.

Podnebni vplivi vključujejo temperaturo, vlažnost, vsebnost prahu in plinov v okoliškem zraku, Atmosferski tlak, intenzivnost dežja, rosa in zmrzal, hitrost zračnega curka, nočni in dnevni padci temperature.

Elektromehanski učinki vključujejo vibracije in udarne obremenitve med delovanjem in premikanjem, nihanje frekvence in napajalne napetosti.

Povišana temperatura povzroča pregrevanje električne opreme, pospešuje staranje izolacije, maziv in tesnil. obratno, nizka temperatura zmanjšuje trdnost plastike, gume, kovine. Temperaturna nihanja vodijo do deformacij in zagozdenja gibljivih elementov, motenj prenosa toplote in zmanjšanja trdnosti spajkalnih spojev. Visoka vlažnost povzroča korozijo kovin, rast plesni, zmanjšuje dielektrične lastnosti izolacije.

Povečana vsebnost prahu in prisotnost agresivnih plinov povzročita kontaminacijo maziva, zmanjšata površinsko odpornost in povzročita korozijo izolacijskih materialov. Prisotnost v ozračju ogljikov dioksid, žveplovi oksidi in dušik ter visoka vlažnost povzročajo nastanek kisle vode in kondenznih kapljic, kar poveča tudi stopnjo korozije materialov, kar je eden od razlogov za kratek stik tokovnih delov. Približen izračun zanesljivosti se izvaja v najpreprostejših predpostavkah in ne upošteva načinov delovanja elementov izdelka.

Natančni izračun zanesljivosti se od približnega razlikuje po tem, da upošteva električne, toplotne in druge pogoje delovanja elementov izdelka.

Tako okvirni kot natančnejši izračuni so podani ob predpostavki eksponentne zanesljivosti vseh elementov in neodvisnosti okvar. Izračuni se neizmerno povečajo, ko se modeli zanesljivosti elementov, blokov in vozlišč razlikujejo od eksponentnih. V teh pogojih se zlasti za kompleksne in kritične sisteme uporabljajo metode računalniško podprtega statističnega modeliranja.

Zanesljivost električne opreme in MTBF

Najpomembnejša lastnost vsake električne opreme, vključno s transformatorji, je zanesljivost njenega delovanja. Poleg tega je ta kazalnik pomemben za sistem oskrbe z energijo v mestu, regiji ali državi.

Za zagotovitev nemotenega delovanja elektropodjetij se pogosto uporablja prilagojena metodologija poročanja s podrobnimi statističnimi podatki o opremi in skupinah opreme. V tem primeru so parametri, kot so:

* izpad opreme;

* stroški vzdrževanja opreme;

* koeficient izkoriščenosti opreme;

* srednji čas do odpovedi;

* srednje obdobje med popravili

* dejanska dotrajanost opreme;

* napoved popolne obrabe;

* drugi kazalniki.

Ta pristop vam omogoča vzpostavitev računovodstva in vzdrževanja proizvodne opreme, prehod z nujnega na preventivno vzdrževanje, pa tudi pridobivanje informacij za preiskavo vzrokov okvar, vzpostavitev logistike za delo ter načrtovanje človeških, materialnih in energetskih virov.

Zahvaljujoč temu lahko podjetje podaljša življenjsko dobo proizvodne opreme, zmanjša izpade, povezane z okvarami, in poveča produktivnost dela.

To je še posebej pomembno za podjetja, kot je podjetje za oskrbo z električno energijo, za katero nenačrtovana zaustavitev opreme pomeni večjo nesrečo in izpad elektrike v desetinah naselij. Najpomembnejši parameter za določitev časovnega razporeda vzdrževalnih in popravljalnih del je kazalnik "srednji čas opreme med okvarami" -- Ter. Tisti. čas, v katerem polovica te opreme odpove. Ta številka bo različna za različno opremo in se zmanjšuje z večanjem kompleksnosti opreme. Za določitev Ter se uporabljajo kompleksni izračuni, ki upoštevajo sestavo te naprave in njeno zanesljivost. sestavnih delov.

Ter = 1 / X ,

Kje X- verjetnost brezhibnega delovanja izdelka in za različne elemente z vrednostjo reda 0,1 ... 25x

IN Zadnje čase za opis značilnosti zanesljivosti naprave (tudi tako preprostih, kot je pretvornik DC / DC, omrežno napajanje itd.), Se pogosto uporablja indikator MTBF.

MTBF

Sprva je bil indikator MTBF (Mean Time Between Failure) - v neposrednem prevodu "srednji čas med napakami" uveden za karakterizacijo zanesljivosti računalniških sistemov. Ker je precej težko izračunati zanesljivost sistema, ki vključuje več sto in celo tisoče komponent, je bil za določitev njihove zanesljivosti predlagan poenostavljen empirični pristop. Proizvajalci računalniških komponent, zdaj pogosto tudi proizvajalci električnih izdelkov, običajno ugotavljajo njihovo zanesljivost na podlagi serijskih testov po naslednji formuli:

T je čas testiranja;

N je število testiranih izdelkov;

Ne – število neuspešnih izdelkov.

Na primer, če je bilo v enem mesecu testiranih 100 izdelkov in v tem času 10 od njih ni uspelo, bi MTBF znašal 10 mesecev. Tisti. predpostavlja se, da bodo po 10 mesecih vsi izdelki odpovedali. Ta poenostavljena formula vsebuje glavne pomanjkljivosti metode za določanje MTBF.

1. Sam koncept MTBF odraža nekaj povsem drugega od tistega, kar izhaja iz njegovega imena - "srednji čas med napakami". Realni srednji čas med napakami je le polovica MTBF, ker bodo po definiciji vsi izdelki odpovedali v času MTBF. Torej v zgoraj obravnavanem primeru ta "povprečni čas" ne bo 10 mesecev, ampak pet, saj v povprečju vse kopije izdelka ne bodo delovale 10 mesecev, ampak polovico manj.

2. Metoda izračuna MTBF predpostavlja, da je število okvar na časovno enoto konstantno skozi celotno življenjsko dobo. V resnici pa seveda sploh ni tako. Pravzaprav ima krivulja odpovedi obliko, prikazano na sliki 1.

Slika 1 - Krivulja odpovedi

V coni 1 se kažejo okvare izdelkov s proizvodnimi napakami. Tu je veliko neuspehov. V coni 2 (od t1 do t2) je število napak na časovno enoto konstantno. V coni 3 se začnejo pojavljati okvare obrabe.

Kot lahko vidite, samo v coni 2 okvare povzročajo naključni dejavniki, njihovo število pa je konstantno na časovno enoto. Proizvajalci električne opreme pa to območje podaljšajo za celotno življenjsko dobo naprav, ki jih proizvajajo. Toda statistični podatki o napakah v resničnem življenju potrjujejo, da je ta teoretični model izračuna MTBF daleč od resničnosti.

3. Indikator MTBF ni v nobeni povezavi s časom t2 in je najpomembnejši pokazatelj zanesljivosti sistema. Ko je dosežen čas t2, je potrebno opremo razgraditi in opraviti redno vzdrževanje ali zamenjati opremo z novo. V nasprotnem primeru se bo zanesljivost delovanja sistema ob vstopu v cono 3 močno zmanjšala.
Tako je MTBF, ki ga je navedel proizvajalec (če je pošteno testiral svoje izdelke), čas, v katerem bo izdelek s 100% verjetnostjo odpovedal. Tisti. že tukaj je očitna želja proizvodnih podjetij po zavajanju potrošnika, ki podvoji številko, ki označuje čas delovanja izdelka.

Slika 2 prikazuje razmerje med MTBF in PPM za nekatere izdelke. Na sliki je lestvica MTBF podana v urah in lestvica

PPM je število napak na milijon.

Slika 2 - Razmerje med MTBF in PPM

Poleg tega, da je indikator MTBF empiričen, trenutno obstaja več metod za njegov izračun. Najpogosteje uporabljene metode izračuna so IEC61709, MIL-STD 217F ali MIL-HDBK 217F. Tankost tukaj je, da za isto napravo, kot je pretvornik DC/DC, vrednost MTBF, izračunana iz različne metode se lahko razlikujejo več kot 10-krat. To samo po sebi kaže na nepopoln način določanja zanesljivosti naprave z izračunom MTBF.

Metoda izračuna MTBF

Upoštevajte standardni opis metode izračuna MTBF, na primer za močnostne transformatorje po metodi MIL-STD 217F, ki ga dajejo proizvajalci te opreme.

1. Zabeleži se datum vključitve v obratovanje vsakega transformatorja.

2. Od tega datuma se odšteje 30 dni, da se nadomesti čas uvajanja.

3. Število transformatorjev pomnožite s številom opravljenih dni (-30) in pomnožite s 24 urami na dan. Število obratovalnih ur se deli s številom transformatorjev, ki so med preskusom odpovedali.

4. Dobljeno vrednost pomnožimo z 0,95, da upoštevamo nevključene transformatorje, tj. transformatorji v popravilu ali v rezervi.

Izračun se izvede po naslednji formuli:

MTBF = ([(N1 x (D1 -30) x 24) + (N2 x (D2 (D3-30)x24)....]/Nf)x0,95,

N1, N2, N3 - število vključenih transformatorjev;

Dl, D2, D3 - število dni dela;

30 - število dni, dodeljenih za dodatno delo;

0,95 - kompenzacijski faktor za nedelujoče transformatorje (v popravilu, na zalogi itd.);

24 - število ur v dnevu;

Nf je število transformatorjev, ki med preskušanjem niso uspeli.

primer:

* 50 transformatorjev testiranih 360 dni;

* 30 transformatorjev testiranih 250 dni;

* 20 transformatorjev testiranih 200 dni.

* 1 transformator je odpovedal med testiranjem.

Po izračunih dobimo MTBF enak 604200 ur ali 69 let.

Na koncu opisa metode izračuna je praviloma podan naslednji stavek: "Ta metoda izračuna je empirična in, kolikor nam je znano, ni opisana v nobenem standardu."

Kako se nanašati na MTBF, ki ga navajajo proizvajalci?

Ko v tehnični dokumentaciji navajajo to ali ono vrednost MTBF, proizvajalci električne opreme pogosto ne mislijo, da je številka, ki jo navedejo v več milijonih ur, v nasprotju ne le z zakoni fizike, ampak tudi z zdravo pametjo. Dejansko MTBF 2,5 milijona ur pomeni, da mora naprava zdržati 285 let, preden odpove. Jasno je, da je ta številka absurdna: v takem obdobju ne bo samo ohišje transformatorja rjavelo, ampak se bodo tudi njegovi navitji spremenili v prah. Hkrati proizvajalci električnih izdelkov pogosto trdijo, da je MTBF njihovih izdelkov enak 3 in celo 3,5 milijona ur. Še več, takšne rezultate dobijo med poštenim testiranjem svojih izdelkov po zgornji metodi. Kaj je tukaj narobe? Očitno v najbolj poenostavljeni metodi za določanje zanesljivosti, ki ima zelo ozke meje uporabnosti. Res, kako lahko na podlagi 3- ali celo 9-mesečnih testiranj izdelka trdimo, da bo deloval 200 let?

Izračun zanesljivosti električne opreme je zapleten in mukotrpen proces, povezan z analizo notranja struktura naprave, ob upoštevanju značilnosti komponent, ki se v njej uporabljajo, ob upoštevanju intenzivnosti načina delovanja vsake od komponent naprave itd. Upoštevati je treba tudi močno omejeno življenjsko dobo nekaterih komponent izdelka. Pri definiranju MTBF je vse to zanemarjeno.

Kaj torej pomeni dejstvo, da je MTBF, ki ga proizvajalec navede za transformator 1 enak 2 milijonom ur, za transformator 2 pa 1 milijon ur? Samo v določenem območju delovanja transformatorja, po 100 ... 300 urah utekanja, vendar do 5 ... 30 tisoč ur delovanja (tj. Pred nastopom okvar obrabe), je verjetnost okvare transformator 1 bo nižji. Toda le pod pogojem, da sta oba transformatorja sestavljena na isti elementni bazi in imata podobno zasnovo vezja.

Tako je MTBF uporaben samo za primerjavo homogenih izdelkov istega proizvajalca in se lahko le včasih uporablja za primerjavo podobnih izdelkov različnih proizvajalcev, pod pogojem, da so bili testirani pod enakimi pogoji. Toda v vsakem primeru MTBF ne pove ničesar o srednjem času med okvarami izdelka Тср in o vrednosti t2 . V skladu s tem je uporaba MTBF za izračun zanesljivosti delovanja električne opreme videti več kot dvomljiva. Za rešitev težav, omenjenih na začetku članka, morate uporabiti Ter, ne MTBF.

Zanesljivost in diagnostika električne opreme

Znižana temperatura zmanjša trdnost plastike, gume, kovine. Temperaturna nihanja vodijo do deformacij in zagozdenja gibljivih elementov, motenj prenosa toplote in zmanjšanja trdnosti spajkalnih spojev. Visoka vlažnost povzroča korozijo kovin, rast plesni, zmanjšuje dielektrične lastnosti izolacije. Povečana vsebnost prahu in prisotnost agresivnih plinov povzročita kontaminacijo maziva, zmanjšata površinsko odpornost in povzročita korozijo izolacijskih materialov. Prisotnost ogljikovega dioksida, žveplovih oksidov in dušika v atmosferi ter visoka vlažnost vodijo do nastajanja kisle vode in kondenznih kapljic, kar poveča tudi stopnjo korozije materialov, kar je eden od razlogov za kratek stik deli pod električnim tokom.

Približen izračun zanesljivosti se izvaja v najpreprostejših predpostavkah in ne upošteva načinov delovanja elementov izdelka. Natančni izračun zanesljivosti se od približnega razlikuje po tem, da upošteva električne, toplotne in druge pogoje delovanja elementov izdelka. Tako okvirni kot natančnejši izračuni so podani ob predpostavki eksponentne zanesljivosti vseh elementov in neodvisnosti okvar. Izračuni se neizmerno povečajo, ko se modeli zanesljivosti elementov, blokov in vozlišč razlikujejo od eksponentnih. V teh pogojih se zlasti za kompleksne in kritične sisteme uporabljajo metode računalniško podprtega statističnega modeliranja.

Določimo zanesljivost celotnega sistema ob upoštevanju pogojev delovanja in brez njih. Pri izvajanju usmerjenih izračunov zanesljivosti brez upoštevanja delovnih pogojev je treba domnevati, da je analizirana krmilna in zaščitna enota (CU in C) strukturno zaporedna, napake elementov so neodvisne in okvara enega elementa vodi do odpoved celotne CCU in C kot celote. V tem primeru bo imel matematični model okvar eksponentno obliko. Določimo stopnjo odpovedi lí vsakega elementa v skladu s tabelo 1.2 - Stopnje odpovedi elementov pri temperaturi okolja 20 ° C in relativni vlažnosti 50-70%. Tabela 1.2 - Stopnje okvar elementov pri temperaturi okolja 20 °C in relativni vlažnosti 50-70 %.

Ime elementa lіCh10-6, h-1 Ime elementa lіCh10-6, h-1 Diode: silicijeve 0,2 Transformatorji: močnostni 1,0 Kontaktorji (za en kontakt) 2,5 Dušilke 0,35 Vtični konektorji: za en pin 0,3 Integrirana vezja 0,25 Releji (na kontaktno skupino): Elektromagnetni čas 0,3 1,2 Kondenzatorji: Elektrolitska sljuda 0,25 0,35 Tranzistorji: Germanijev silicij 0,3 0,5 Upori: kovinski film, 0,04 Za vsako skupino določimo skupinsko vrednost stopnje napak: za močnostni transformator: za vtični spojnik: za tripolni kontaktor: za elektromagnetni rele (tri kontaktne skupine): za pnevmatski rele (dve kontaktni skupini): za elektrolitski kondenzator: za sljudni kondenzator: za upor kovinski film: za žični upor: za germanijev tranzistor: za silicijev tranzistor: za silicijevo diodo: za integrirano vezje: za dušilko: po formuli: Srednji čas brezhibnega delovanja CU in Z (Tav) brez jemanja upoštevanju obratovalnih pogojev se določi po formuli: Izračun zanesljivosti analizirane krmilno-zaščitne enote brez upoštevanja obratovalnih pogojev je pokazal, da je posledična verjetnost brezhibnega delovanja celotnega sistema 0,751, kar je nizka vrednost. To je posledica visoka vrednost stopnja napak nekaterih elementov sistema (na primer kontaktor, časovni rele). Za povečanje verjetnosti brezhibnega delovanja je priporočljivo bodisi zamenjati te elemente z bolj zanesljivimi (na primer zamenjati kontaktor z zaganjalnikom) bodisi jih rezervirati z elementi z večjo verjetnostjo brezhibnega delovanja. Toda v praksi teh priporočil ni vedno mogoče izvesti. Natančen izračun (ob upoštevanju delovnih pogojev) zunanje okolje, v katerem delujeta CU in C (temperatura, vlaga, tlak, vibracije, vsebnost prahu itd.), kot tudi značilnosti energijskega načina delovanja samega CU in C (toplotna energija, ki jo sproščata CU in C elementi, velikost elektromagnetnih obremenitev, mehanske napetosti itd.). Stopnja vpliva različni dejavniki pogoji delovanja glede kazalnikov zanesljivosti so različni.

Pri približnih izračunih se vpliv obratovalnih pogojev na zanesljivost delovanja krmilne enote in krmilne enote upošteva z uvedbo naslednjih kazalnikov: površinska temperatura elementa t °; koeficient zunanjih pogojev ke, ki skupaj upošteva preostale zunanje pogoje obratovanja; faktor obremenitve elementa kn, ki predstavlja razmerje med dejanskimi vrednostmi obremenitve in nominalnimi. Parametri električnih obremenitev za različne elemente BU in Z so različni. Torej, za upore je parameter obremenitve disipacijska moč; za kondenzatorje - delovna napetost; za polprevodniške diode - popravljeni tok in povratna napetost; za tranzistorje - skupna disipacija moči na prehodih v neprekinjenem in impulznem načinu; za transformatorje - moč primarnega navitja; za dušilke - gostota toka v navitjih; za električne stroje - delovna moč; za zaganjalnike, stikala, vtične konektorje - tok, ki teče skozi kontakte; za rele - tok skozi kontakte in čas, ko je navitje pod napetostjo. Zato je treba pri izračunu kazalnikov zanesljivosti CU in G, ob upoštevanju delovnih pogojev, razlikovati med trenutnim faktorjem obremenitve, faktorjem napetosti in faktorjem moči. Tabela 1.3 - Faktorji obremenitve električnih naprav Ime elementa Faktor obremenitve Priporočena vrednost Diode Dušilke Kondenzatorji Stikalni elementi Upori Releji, kontaktorji, magnetni zaganjalniki Tranzistorji, integrirana vezja Močnostni transformatorji Vrtljivi transformatorji Električni stroji kнi, kнv kнi kнv kнi kнw kнi kнw kнw kнv kнw 0, 7 0,9 0,85 0,9 0,8 0,8 0,85 0,9 0,95 0,9 40°C v krmilni in zaščitni enoti: za močnostni transformator: za vtični spojnik: za tripolni kontaktor: za elektromagnetni rele (tri kontaktne skupine): za pnevmat. rele (dve kontaktni skupini): za elektrolitski kondenzator: za kondenzator iz sljude: za upor s kovinskim filmom: 150% "> za žični upor: za germanijev tranzistor: za silicijev tranzistor: za silicijevo diodo: za integrirano vezje: za dušilko: pri temperaturi t2?=50?C znotraj krmilno-zaščitne enote: za močnostni transformator: za vtični spojnik: za tripolni kontaktor: za elektromagnetni rele (tri kontaktne skupine) : za pnevmatski rele (dve kontaktni skupini): za elektrolitski kondenzator: za kondenzator iz sljude: za kovinsko-plastični upor: za žični upor: za germanijev tranzistor: za silicijev tranzistor: za silicijevo diodo: za integrirano vezje: za dušilko: pri temperaturi t3? =60?С znotraj krmilno-zaščitne enote: za močnostni transformator: za vtični spojnik: za tripolni kontaktor: za elektromagnetni rele (tri kontaktne skupine): za pnevmatski rele (dve kontaktni skupini): za elektrolitski kondenzator: za sljudni kondenzator: za upor kovinski film: za žični upor: za germanijev tranzistor: za silicijev tranzistor: za silicijevo diodo: za integrirano vezje: za dušilko: 1.2 - družina krivulje. Skupna stopnja odpovedi Slje in stopnja odpovedi celotnega CU in G ob upoštevanju obratovalnih pogojev lse se določi po formuli: za 40°С: za 50°С: za 60°С: za Тav.e BU in G po formulah: za 40°С: za 50°С: ign:justify;text-indent:36.0pt;line-height: 150%">za 60°С: Rezultati izračuna vseh parametrov elementov bloka. krmiljenje in zaščita so podani v tabeli 1.3 - Rezultati izračuna. Temperaturne odvisnosti in so predstavljene na sliki 1.1 - Odvisnost posledične stopnje odpovedi a) in posledične verjetnosti brezhibnega delovanja b) CU in Z od temperature. zanesljivost analizirane krmilne in zaščitne enote ob upoštevanju delovnih pogojev je pokazala, da se posledična verjetnost brezhibnega delovanja celotnega sistema zmanjšuje s povišanjem temperature elementov in zaradi vpliva okoljskih razmer. Za verjetnost brezhibnega delovanja sistema je priporočljivo zmanjšati vpliv okolja na elemente sistema s povečanjem tesnosti lupin elementov ter preprečiti pregrevanje elementov z uporabo boljših sistemov. hlajenje. Zanesljivost vseh objektov je odvisna tudi od faktorja obremenitve, večji kot je, manjša je zanesljivost objekta.

Ta problem je mogoče rešiti bodisi z zmanjšanjem faktorja obremenitve za isti objekt, bodisi z zamenjavo tega objekta z objektom večje moči pri enakem faktorju obremenitve, vendar je to povezano s povečanjem ekonomskih stroškov, prostornin, teže, dimenzij, in stroški električne energije. Zato se najde konstrukcija, ki ima v pogojih ekonomskih omejitev največjo zanesljivost, ali pa se najde varianta konstrukcije, za katero je z omejitvijo zanesljivosti strošek stroškov najmanjši.

Kateri dejavniki vplivajo na zanesljivost električne opreme

Obratovalne izkušnje kažejo, da je zanesljivost električne opreme odvisna od številnih in raznolikih dejavnikov, ki jih lahko pogojno razdelimo v štiri skupine; konstruktivno, proizvodno, montažno, operativno.

Dejavniki oblikovanja zaradi namestitve nezanesljivih elementov v napravi; pomanjkljivosti vezja in konstrukcijskih rešitev, sprejetih med načrtovanjem; uporaba komponent, ki ne ustrezajo okoljskim pogojem.

Proizvodni dejavniki nastanejo zaradi kršitev tehnoloških procesov, onesnaženja okoliškega zraka, delovnih mest in naprav, slabega nadzora kakovosti izdelave in montaže itd.

Med montažo električnih naprav njihova zanesljivost se lahko zmanjša, če tehnološke zahteve niso izpolnjene.

pogoji uporabe najbolj vplivajo na zanesljivost električnih naprav. Udarci, vibracije, preobremenitev, temperatura, vlaga, sončno sevanje, pesek, prah, plesen, jedke tekočine in plini, električni in magnetna polja- vse vpliva na delovanje naprav. Različni pogoji delovanja lahko na različne načine vplivajo na življenjsko dobo in zanesljivost električnih napeljav.

Udarne in vibracijske obremenitve bistveno zmanjšajo zanesljivost električnih naprav. Vpliv udarno-vibracijskih obremenitev je lahko v nekaterih primerih večji od vpliva drugih mehanskih, pa tudi električnih in toplotnih obremenitev. Zaradi dolgotrajnega izmeničnega delovanja že majhnih udarno-vibracijskih obremenitev se v elementih kopiči utrujenost, ki običajno vodi do nenadnih okvar. Pod vplivom vibracij in udarcev, številni mehanske poškodbe strukturnih elementov, so njihove pritrditve oslabljene in kontakti električnih povezav so pretrgani.

Obremenitve pri cikličnih načinih delovanja povezani s pogostim vklopom in izklopom električne naprave ter udarno-vibracijskimi obremenitvami prispevajo k nastanku in razvoju znakov utrujenosti elementov. Fizična narava povečanega tveganja za okvare naprav pri vklopu in izklopu je v tem, da med prehodnimi pojavi v njihovih elementih nastanejo nadtokovi in ​​prenapetosti, katerih vrednost pogosto močno (čeprav za kratek čas) presega vrednosti, ki jih dovoljujejo tehnični pogoji. .

Električne in mehanske preobremenitve se pojavijo kot posledica okvare mehanizmov, znatnih sprememb frekvence ali napetosti napajalnega omrežja, zgostitve mazanja mehanizmov v hladnem vremenu, prekoračitve nazivne konstrukcijske temperature okolja v določenih obdobjih leta in dneva itd. Preobremenitve povzroči zvišanje temperature ogrevanja izolacije električnih naprav nad dovoljeno in močno zmanjšanje njene življenjske dobe.

Klimatski vplivi, najbolj pa temperatura in vlaga vplivata na zanesljivost in vzdržljivost vsake električne naprave.

pri nizke temperature udarna trdnost kovinskih delov električnih naprav se zmanjša: spremenijo se vrednosti tehničnih parametrov polprevodniških elementov; pride do "lepljenja" kontaktov releja; guma pokvari.

Zaradi zmrzovanje ali zgoščevanje maziv je ovirano delovanje stikal, upravljalnih gumbov in drugih elementov. Visoke temperature povzročajo tudi mehanske in električne poškodbe elementov električne naprave, pospešujejo njeno obrabo in staranje.

Vpliv povišane temperature na zanesljivost električnih naprav se kaže v najrazličnejših oblikah: v izolacijskih materialih nastanejo razpoke, zmanjša se izolacijska upornost, kar pomeni, da se poveča nevarnost električnih okvar, poruši se tesnost (izlivne in impregnacijske spojine začnejo puščati. Kot rezultat okvare izolacije v navitjih elektromagnetov, elektromotorjev in transformatorjev. Povišana temperatura opazno vpliva na delovanje mehanskih elementov električnih naprav.

Pod vplivom vlage pride do zelo hitre korozije kovinskih delov električnih naprav, zmanjša se površinska in prostorninska upornost izolacijskih materialov, pojavijo se različna puščanja, močno se poveča nevarnost površinskih okvar, nastanejo glivične plesni, pod vplivom katerih površina materialov korodira in električni lastnosti naprav se poslabšajo.

Prah, ki vstopi v mazivo, se usede na dele in mehanizme električnih naprav in povzroči hitro obrabo drgnjenih delov in onesnaženje izolacije. Prah je najbolj nevaren za elektromotorje, v katere pride z zrakom, vsesanim za prezračevanje. Pri drugih elementih električnih naprav pa se obraba precej pospeši, če prah prodre skozi tesnila na torno površino. Zato sta pri visoki vsebnosti prahu še posebej pomembna kakovost tesnjenja elementov električnih naprav in njihovo vzdrževanje.

Kakovost delovanja električnih naprav je odvisna od stopnje znanstvene utemeljenosti uporabljenih načinov delovanja in usposobljenosti vzdrževalcev (poznavanje materialnega dela, teorije in prakse zanesljivosti, sposobnost hitrega odkrivanja in odpravljanja okvar, itd.). Uporaba preventivnih ukrepov (vzdrževanje, pregledi, preizkusi), popravila, uporaba izkušenj pri delovanju električnih naprav zagotavlja njihovo večjo obratovalno zanesljivost.

zanesljivost delovanja indikator električne opreme mtbf

Bibliografija

1. Zbirka problemov o teoriji zanesljivosti / A.N. Polovko, I.M. Malikov.-M: Sov. Radio, 1972.-408 str., ilustr. 2. Pevzner L.D. Zanesljivost rudarske električne opreme in tehničnih sredstev avtomatizacije rudnikov. - M.: Nedra, 1983. - 198 str., ilustr.

Gostuje na Allbest.ru

Podobni dokumenti

Glavni kazalniki zanesljivosti električne opreme, kazalniki brezhibnega delovanja objektov, vzdržljivost, vzdržljivost in vzdržljivost električne opreme. Določitev rezervnega sklada električne opreme, značilnosti njegove tehnične diagnostike.

vadnica, dodana 26.4.2010


Indikatorji brezhibnega delovanja električne opreme: verjetnost brezhibnega delovanja, gostota porazdelitve in stopnja okvar. Povprečni čas do napake. Kazalniki časa delovanja opreme, disipacija velikosti. Izračun kazalnikov zanesljivosti.

seminarska naloga, dodana 25.09.2014


Naloga iskanja verjetnosti brezhibnega delovanja električne napeljave z vsemi njenimi sestavnimi elementi. Zanesljivost kot najpomembnejši tehnično-ekonomski pokazatelj kakovosti vsake tehnične naprave. Strukturna zanesljivost električnega stroja.

kontrolno delo, dodano 31.3.2009


Opis glavnih ukrepov za izboljšanje obratovalne zanesljivosti električne opreme. Oblike spremljanja stanja tokovnih delov in kontaktnih povezav. Vzdrževanje potrošniških razdelilnih postaj. Delovanje transformatorskega olja.

povzetek, dodan 24.12.2008


Utemeljitev pogostosti tekočih popravil električne opreme. Opis tehnologije tekočega popravila elektromotorja. Postavitev mesta za vzdrževanje in popravilo električne opreme. Izbira opreme za diagnostiko in popravilo. Oblikovalske naloge.

seminarska naloga, dodana 27.02.2009


Načela izbire racionalne napetosti, nevtralnega načina omrežja in sheme napajanja transformatorske postaje. Organizacija delovanja in popravila transformatorske postaje "Novo". Ocena tehničnega stanja in obratovalne zanesljivosti električne opreme.

seminarska naloga, dodana 11. 2. 2009


Organizacija delovanja elektroenergetskega sistema za zagotavljanje nemotene dobave električne energije odjemalcem. Glavne dejavnosti, ki se izvajajo med vzdrževanjem električne opreme za izboljšanje učinkovitosti njenega dela, vrste preventivnega dela.

povzetek, dodan 12/05/2009


Posodobitev transformatorske postaje orodjarne OAO NPK Uralvagonzavod; zagotavljanje zanesljivosti napajalnega sistema in električne opreme: izbira optimalnega števila transformatorjev, zaščitne opreme, izračun kablov in žic.

diplomsko delo, dodano 25.11.2011


Določitev obsega dela pri delovanju električne opreme podjetja. Seznam in kompleksnost dela pri vzdrževanju in popravilu električne opreme. Sistem načrtovanega preventivnega popravila in vzdrževanja električne opreme.

seminarska naloga, dodana 30.09.2013


Skupna poraba električne energije in po vrstah porabe. Priključna moč električnih sprejemnikov. Značilnosti in ekonomski kazalniki dela. Pogostost vzdrževanja in popravil električne opreme. Izračun potreb po materialih.

Tečajna naloga

Izračun kazalnikov zanesljivosti električne opreme

Uvod

zanesljivost zanesljivost električne opreme

Pomembno vlogo pri načrtovanju električnih sistemov igra problem zagotavljanja zanesljivosti delovanja električne opreme. Z rastjo konkurence v tej panogi se povečuje gospodarska odgovornost podjetij za kršitev normalnega delovanja njihovih izdelkov. Zato so proizvodna podjetja zainteresirana za zagotavljanje zanesljivosti električne opreme (EE). V teh pogojih postaja problem vzdrževanja zanesljivosti in trajnosti EC na zahtevani ravni vse bolj pereč.

Analiza napak, izvedena s pilotnim obratom v Stuttgartu (Nemčija), kaže, da je povprečna stopnja obrabe EO 58,5 %. V okviru raziskave so bile empirično pridobljene kvantitativne značilnosti časa do odpovedi naprave, ki jih bomo uporabili v tem delu.

Cilj dela je rešiti sklop problemov:

-analizirati trenutno stanje zanesljivosti električne opreme;

-določiti model za izračun tehničnega vira opreme;

-izvedite izračune z uporabo začetnih podatkov in primerjajte rezultate z empirično pridobljenimi kazalci.

Raziskovalna metodologija. Za reševanje problemov, zastavljenih v delu, so bile uporabljene metode sistemske analize, matematičnega modeliranja, teorije verjetnosti in matematične statistike, teorije naključnih procesov in eksperimentalne statistične analize zanesljivosti.

.Izbira metode izračuna zanesljivosti

Naloga izračuna zanesljivosti: določitev kazalnikov zanesljivosti nepopravljivega elementa na podlagi podatkov o njegovem času delovanja.

Namen izračuna zanesljivosti je ugotoviti, ali je zahtevana zanesljivost dosegljiva z obstoječo razvojno in proizvodno tehnologijo.

6 med letom.

večina pomembni kazalniki zanesljivost nepopravljivih objektov - kazalniki zanesljivosti:

-verjetnost brezhibnega delovanja;

-gostota porazdelitve okvar;

-stopnja napak;

-srednji čas do neuspeha.

Kazalniki zanesljivosti so predstavljeni v dveh oblikah (definicijah):

-statistične (vzorčne ocene);

Verjetnostni.

Statistične definicije (vzorčne ocene) kazalnikov so pridobljene iz rezultatov testov zanesljivosti.

Predpostavimo, da med testiranjem določenega števila predmetov iste vrste dobimo končno število parametra, ki nas zanima - čas delovanja do okvare. Dobljene številke predstavljajo vzorec določene količine iz splošne »generalne populacije«, ki ima neomejeno količino podatkov o času do odpovedi objekta.

Kvantitativni indikatorji, opredeljeni za "splošno populacijo", so resnični (verjetnostni) indikatorji, saj objektivno označujejo naključno spremenljivko - čas do odpovedi.

Kazalniki, določeni za vzorec in omogočajo sklepanje o naključni spremenljivki, so selektivne (statistične) ocene. Očitno se pri dovolj velikem številu poskusov (velik vzorec) ocene približajo verjetnostnim indikatorjem.

Probabilistična oblika prikaza indikatorjev je primerna za analitične izračune, statistična oblika pa za eksperimentalno raziskovanje zanesljivosti.

Za označevanje statističnih ocen bomo uporabili znak od zgoraj.

Sprejmimo naslednjo shemo testov za oceno zanesljivosti.

Naj bo testiranih N identičnih serijskih objektov. Pogoji testiranja so enaki, testiranja vsakega od objektov pa se izvajajo do njegove odpovedi.

Vstavimo naslednji zapis:

= (0, t 1, … t n ) = (t) - naključna vrednost časa do odpovedi objekta;

(t) je število objektov, ki so operativni do časa delovanja t (t) je število objektov, ki so odpovedali do časa delovanja t;

T je trajanje časovnega intervala delovanja.

Ker v nadaljevanju definicija vzorčnih ocen temelji na matematičnih modelov teorije verjetnosti in matematične statistike, potem so spodaj osnovni podatki iz teorije verjetnosti.

.Indikatorji varnega delovanja električne opreme

2.1 Verjetnost brezhibnega delovanja (PBR)

Statistično vrednotenje WBR (empirične funkcije zanesljivosti) določa:

razmerje med številom N(t) predmetov, ki so brezhibno delovali do časa delovanja t, na število predmetov, ki so na začetku preskusov uporabni (t = 0) - na skupno število predmetov N Oceno WBM je mogoče obravnavati kot pokazatelj deleža delujočih objektov v času delovanja t.

Ker je N(t) = N - n(t), potem FBG po (1)

Kje - ocena verjetnosti odpovedi (VO).

V statistični definiciji rezultat VO predstavlja empirično funkcijo porazdelitve napak.

Ker sta dogodka, ki sestojita iz nastopa ali ne nastopa okvare v času delovanja t, nasprotna, potem

Preprosto se prepričamo, da je WBF padajoča funkcija, VO pa naraščajoča funkcija časa delovanja.

res:

-na začetku testiranja t = 0 je število operabilnih objektov enako njihovemu skupnemu številu N(t) = N(0) = N, število neuspelih objektov pa -(t) = n(0) = 0 , torej

-med časom delovanja t?? vsi predmeti, dani na preizkus, ne bodo uspeli, tj. N(?) = 0 in n(?) = N, torej (t) = (?) = 0 in (t) = (?) = 1.

Probabilistična definicija WBR:

Tako je PBR verjetnost, da naključna vrednost časa do okvare T ni manjša od nekega danega časa t.

Očitno bo VO porazdelitvena funkcija naključne spremenljivke T in predstavlja verjetnost, da bo čas do okvare krajši od določenega časa t:

Praktično zanimiva je določitev PBR v obratovalnem časovnem intervalu, pod pogojem, da je objekt brezhibno deloval do začetka t intervala. To verjetnost določimo s pomočjo izreka o množenju verjetnosti in izpostavljamo naslednje dogodke:

A = (neodpovedno delovanje objekta do trenutka t);

B = (neodpovedno delovanje objekta v intervalu? t);

C = A·B = (neodpovedno delovanje objekta do trenutka t + ?t).

Očitno je P(C) = P (A·B) = P(A)·P (B|A), saj bosta dogodka A in B odvisna.

Pogojna verjetnost P (B|A) predstavlja FBG P (t, t + ?t) v intervalu , torej

VO v intervalu obratovalnega časa je ob upoštevanju (7) enak:

2.2 Gostota porazdelitve napak (RDD)

Statistična ocena protiraketne obrambe je določena z razmerjem med številom objektov?n (t, t + ?t), ki so odpovedali v časovnem intervalu delovanja, in zmnožkom skupnega števila objektov N in trajanjem časovnega intervala delovanja. ?t.

Ker je ?n (t, t + ?t) = n (t + ?t) - n(t), kjer je n (t + ?t) število objektov, ki so odpovedali do časa delovanja t + t, potem lahko oceno protiraketne obrambe predstavimo:

Kje (t, t + ?t) - ocena VO v intervalu obratovalnega časa, t.j. Povečanje VO na t.

Rezultat PRO predstavlja "stopnjo" napak, tj. število okvar na enoto obratovalnega časa glede na začetno število objektov.

Verjetnostna definicija protiraketne obrambe izhaja iz (10), ko interval delovanja teži k ?t ? t 0in povečanje velikosti vzorca N ? ?

ABM je v bistvu porazdelitvena gostota (gostota verjetnosti) naključne spremenljivke T časa do odpovedi objekta.

Ker je Q(t) nepadajoča funkcija svojega argumenta, potem

PRO f(t) označuje pogostost okvar (ali zmanjšano VO), s katero so porazdeljene specifične vrednosti časa delovanja vseh N objektov

(t 1, …, t n ), ki predstavlja naključno vrednost časa delovanja T pred odpovedjo objekta te vrste. Recimo, da je bilo zaradi preskusov ugotovljeno, da je vrednost časa delovanja t jaz inherentno največje število predmetov. Kot dokazuje največja vrednost f(t jaz ). Nasprotno, velik obratovalni čas t j je bila zabeležena le za nekaj objektov, zato je frekvenca f(t j ) videz takega časa delovanja na splošnem ozadju bo majhen.

Postavimo na abscisno os nek obratovalni čas t in neskončno majhen interval obratovalnega časa s širino dt, ki meji na t.

Potem je verjetnost, da zadenemo naključno vrednost obratovalnega časa T na elementarnem odseku širine dt (do infinitezimal višjega reda), enaka:

kjer je f(t) dt element VO objekta v intervalu (geometrično je to območje osenčenega pravokotnika, ki temelji na segmentu dt).

Podobno je verjetnost, da čas delovanja T pade v interval, enaka:

ki je geometrijsko interpretirana s površino pod krivuljo f(t) na podlagi odseka .

VO in VBR se lahko izrazita s funkcijo PRO.

Ker je Q(t) = P (T< t}, то используя выражение (13), получим

podaljšanje intervala od leve proti nič je posledica dejstva, da T ne more biti negativen. Ker je P(t) = P (T ? t), potem

Očitno je Q(t) območje pod f(t) levo od t, P(t) pa območje pod f(t) desno od t. Ker vsi delovni časi, dobljeni med testiranjem, ležijo pod krivuljo f(t), potem

2.3 Stopnja napak (ROI)

Določi se statistična ocena IO

razmerje med številom objektov ?n (t, t + ?t), ki so odpovedali v časovnem intervalu delovanja, in zmnožkom števila N(t) delujočih objektov v času t in trajanjem intervala časa delovanja ?t .

Če primerjamo (9) in (17), lahko ugotovimo, da IE nekoliko bolj popolno označuje zanesljivost objekta v času delovanja t, ker prikazuje pogostost okvar glede na dejansko delujoče število objektov v času delovanja t.

Verjetnostno definicijo IR dobimo tako, da desno stran izraza (17) pomnožimo in delimo z N

Ob upoštevanju (10) ocena IE si je mogoče predstavljati

od kod, ko si prizadeva? t ? 0 in N? ? dobimo

3.Numerične značilnosti zanesljivosti

.1 Povprečni čas do odpovedi

Zgornji funkcijski kazalniki zanesljivosti P(t), Q(t), f(t) in ?(t) v celoti opisujejo naključno vrednost obratovalnega časa T = (t). Hkrati rešiti serijo praktične naloge zanesljivost, dovolj je vedeti nekaj numerične značilnosti to naključno spremenljivko in najprej srednji čas do okvare.

Statistična ocena srednjega časa do odpovedi

kjer ti - čas do odpovedi i-tega objekta.

Z verjetnostno definicijo je srednji čas do odpovedi matematično pričakovanje (MO) naključne spremenljivke T in je določen:

Uporaba izraza za porazdelitev gostote okvar

in integracijo po delih, lahko transformiramo T0 do uma

ob upoštevanju dejstva, da je P(0) = 1, P(?) = 0.

Iz tega sledi, da se srednji čas do odpovedi geometrično interpretira kot površina pod krivuljo P(t) - sl. 1.

Očitno je, da s povečanjem preskusnega vzorca N aritmetična sredina časa (ocena 0) konvergira po verjetnosti z MO časa do odpovedi.

razvoj MO pomeni matematično pričakovan čas do okvare iste vrste elementov, tj. povprečni čas do prve napake.

3.2 Pogojni kazalniki časa delovanja opreme

V praksi so zanimivi tudi kazalniki, katerih vrednosti kažejo pogojni povprečni čas delovanja opreme:

) povprečni uporabni čas določena pod pogojem, da ob doseženem obratovalnem času t 1vsi preostali operativni objekti so razgrajeni;

) povprečno trajanje prihajajočega dela pod pogojem, da je objekt deloval brezhibno na intervalu (0, t1 ).

Razlogi za uporabo teh indikatorjev:

Visoko zanesljivi objekti (elementi elektronskih vezij) praviloma obratujejo krajši čas kot T 0(teks< T0), tj. zamenjajo zaradi zastarelosti, preden imajo čas za kopičenje T0 .

Pogosto se za te objekte preskusno obdobje skrajša (izvaja do razvoja, ki ustreza njihovi zastarelosti), zato T 0v tem primeru razumemo kot povprečni čas delovanja, ki bi se zgodil v resnici, če bi IE ostal tak, kot je bil v začetno obdobje testi.

Povprečni uporabni čas (po analogiji s T0 ):

Povprečno trajanje prihajajočega dela

Razmerje med dvema indikatorjema

s toleranco razpršitve sprejetih vrednosti je lahko povprečna značilnost trajanja brezhibnega delovanja električne opreme.

3.3 Eksponenti sipanja naključne spremenljivke

Hkrati povprečni čas delovanja ne more v celoti označiti brezhibnega delovanja objekta.

Torej, z enakim srednjim časom do odpovedi T 0zanesljivost objektov 1 in 2 se lahko precej razlikujeta. Zaradi večje razpršenosti časa do okvare je lahko objekt 2 manj zanesljiv kot objekt 1.

Zato je treba oceniti zanesljivost predmeta glede na vrednost potrebno je poznati tudi indeks disperzije naključne spremenljivke T = (t), o povprečnem obratovalnem času T0 .

Disperzijske mere vključujejo varianco in povprečje standardni odklon(RMS) čas do okvare.

Disperzija naključne spremenljivke obratovalnega časa:

statistično vrednotenje

Verjetnostna definicija standardnega odklona

Povprečni čas do odpovedi T 0in standardni odklon obratovalnega časa S imata dimenzijo [enota. čas delovanja], in disperzija D - [enota. razvoj dogodkov 2 ].

.Obdelava eksperimentalnih podatkov

.1 Izračun kazalnikov zanesljivosti

V skladu s pravili za delovanje električne opreme verjetnost eksplozije v enem izdelku ne sme presegati 10 -6 med letom.

Verjetnost okvare v-te eksplozivne povezave v času t (k=1, n):

kjer je povprečni čas do prve okvare v v-ti eksplozivni povezavi.

Formula za je lahko predstavljena kot:

kjer je dn povprečni časovni interval med pojavitvami j-te vrste nevarnosti v k-tem elementu;

d k - povprečni čas obstoja j-te vrste nevarnosti, ki je bila ujeta v k-ti element.

Po empiričnih podatkih so začetne vrednosti:

dn = 175200 ur

d k=0,146 h.

t=365 8=2920 h.

4.2 Korelacijska analiza podatkov

Okvara električne napeljave je v večini primerov posledica segrevanja njenih delov kritična temperatura, približno enako 135°C. Ogrevanje poteka s tokom, ki teče skozi tokovne dele napeljave. Analiza tega procesa in dejavnikov, ki nanj vplivajo, nam omogoča, da ugotovimo izvor problema, sklepamo o učinkovitosti obstoječe metode nadzor ogrevanja in nudijo ustrezen sistem za zaustavitev v sili.

Predmet raziskave v prispevku je temperatura v različnih delih električne napeljave, ki jo odčitavajo temperaturni senzorji, enakomerno razporejeni po dolžini napeljave. Upoštevani so eksperimentalni podatki za obdobje treh let delovanja naprave.

S korelacijsko analizo empiričnih podatkov je mogoče predvideti trenutek okvare električne opreme.

Korelacijska analiza je izračun, ki temelji na statističnih informacijah, s ciljem matematično ovrednotiti povprečno razmerje med odvisno spremenljivko in neko neodvisno spremenljivko ali spremenljivkami. V tem primeru sta ti spremenljivki čas in temperatura. Korelacijska analiza je metoda za ugotavljanje razmerja in merjenje njegove tesnosti med opazovanji, ki se lahko štejejo za naključna in so izbrana iz populacije, porazdeljene v skladu z večvariantnim običajnim zakonom.

Korelacija je statistično razmerje, v katerem različne vrednosti ena spremenljivka ustreza različnim sredinam druge. Korelacija se lahko pojavi na več načinov. Najpomembnejša med njimi je vzročna odvisnost variacije rezultantnega atributa od spremembe faktoriala. Poleg tega lahko opazimo tovrstno povezavo med dvema posledicama istega vzroka. Glavna značilnost korelacijske analize je, da ugotavlja le dejstvo obstoja razmerja in stopnjo njegove tesnosti, ne da bi razkrila njegove vzroke.

Korelacijski koeficient je vrednost, ki se lahko spreminja od +1 do -1. V primeru popolne pozitivne korelacije je ta koeficient enak plus 1, v primeru popolne negativne korelacije pa minus 1.

Korelacijski koeficient (r) je parametrični indikator, za izračun katerega primerjamo povprečja in standardne deviacije rezultatov dveh meritev. Pri tem se uporablja formula

(3.9)

Kje? XY je vsota zmnožkov podatkov iz vsakega para;

n je število parov;

X - povprečna vrednost spremenljivke X;

Y - povprečna vrednost spremenljivke Y;

Sx - standardni odklon za porazdelitev x;

Sy je standardni odklon za porazdelitev y.

Korelacijski koeficient vsake krivulje, KRKR1KR2KR3KR4KR5KR60.690.540.87-0.33-0.010.74

Na podlagi korelacijske analize, opravljene v programu MS Excel, lahko sestavimo grafično odvisnost časa delovanja naprave od temperature (graf 2).

Tako lahko z ustrezno mero verjetnosti trdimo, da je povprečna življenjska doba te naprave v tem načinu pet let.

Odvisnost življenjske dobe električne instalacije od temperature (napoved na podlagi korelacijske analize)

Zaključek

V tem delu je bila izvedena obdelava eksperimentalnih podatkov, zbranih s pospešeno metodo v obdobju treh let. Predstavljajo odvisnost temperature v odsekih električne napeljave od časa f=T(t). Vrednost temperature med poskusom je bila vzeta iz temperaturnih senzorjev, ki so enakomerno razporejeni po dolžini instalacije.

Izveden je bil izračun verjetnostnih karakteristik odvisnosti T(t).

Izdelan je verjetnostni model odvisnosti porazdelitve temperature po dolžini električne napeljave od časa T(t). Za njegovo konstrukcijo so v tem prispevku identificirani glavni parametri naključnega procesa: razred naključnega procesa in trenutna gostota gotovosti P (U, t) z aproksimacijo z določenimi distribucijskimi zakoni. Verjetnostni modeli so zgrajeni za vsak del svetilke in čas.

Predlagano je oceniti stacionarnost naključne funkcije temperature s spremenljivostjo M in varianco centrirane funkcije D za celotno realizacijo v intervalu ponavljanja, ki je enak enemu mesecu. Za natančnejšo oceno naključnega procesa je predlagana stroga kvantitativna ocena variabilnosti njegovih numeričnih karakteristik do korelacijske funkcije.

Predlaga se, da se ocena mere variabilnosti M procesa na vsakem intervalu relativne stacionarnosti izvede z naslednjimi parametri:

• matematično pričakovanje M, povprečeno v intervalu relativne stacionarnosti TV;
• povprečno varianco D nepristranske ocene postopka;
• standardni odklon nepristranske srednje ocene.

Izvedena je bila korelacijska analiza eksperimentalnih podatkov f=T(t). Z njim lahko predvidite trenutek okvare svetilke. Nastala povprečna rezultatna krivulja prikazuje porazdelitev temperature v časovnih intervalih (stacionarni intervali). Z njim lahko ocenimo čas delovanja žarnice, dokler ne doseže kritične temperature.

Izveden je bil izračun zanesljivosti svetlobne opreme pod vplivom temperaturnih obremenitev. Izračun zanesljivosti razkrije verjetnost njegove okvare v času enega leta in povprečni čas do prvega dviga temperature na kritično raven.

Analiza zajetih vprašanj nam omogoča sklep, da so obstoječe metode regulacije ogrevanja učinkovite in nudijo ustrezen sistem izklopa v sili.

Bibliografija

1.Izračun zanesljivosti napajalnega sistema: metoda. navodila za izvedbo testa / P.S. Pinchuk. - Harkov: Založba KhVGUPS, 2009. - 15 str.: ilustr.

2.Guk, Yu.B. Izračun zanesljivosti napajalnih vezij / Yu.B. Guk, M.M. Sinenko, V.A. Tremjasov. - Energoatomizdat, Leningrad. oddelek, 1990. - 216 str.: ilustr.

.Kovalev A.P., Belousenko I.V., Mukha V.P., Ševčenko A.V. O zanesljivosti maksimalnih tokovnih zaščit, ki se uporabljajo v omrežjih premogovnikov. - Elektrika, 1995, št. 2, str. 17-20.

mentorstvo

Potrebujete pomoč pri učenju teme?

Naši strokovnjaki vam bodo svetovali ali nudili storitve mentorstva o temah, ki vas zanimajo.
Oddajte prijavo navedite temo prav zdaj, da izveste o možnosti pridobitve posvetovanja.

Učinkovitost in zanesljivost delovanja elektroenergetske opreme sistemov oskrbe z električno energijo sta odvisna od njenega tehničnega stanja. Sodobna električna oprema ima precej visoko zanesljivost. Toda med delovanjem pod vplivom zunanjih pogojev in načinov delovanja se začetno stanje opreme nenehno slabša, zanesljivost delovanja se zmanjšuje in tveganje za okvare se povečuje.

Trenutno je v elektroenergetiki za vodenje proizvodnje in vzdrževanje tehničnega stanja opreme v skladu z zahtevami regulativne in tehnične dokumentacije (Pravilnik za tehnično delovanje elektrarn in omrežij, Pravilnik za organizacijo vzdrževanja in popravilo opreme, zgradb in objektov elektrarn in omrežij), sistem načrtovanih preventivnih popravil (PPR). Glavno tehnično in ekonomsko merilo za sistem PPR je minimalen čas izpada opreme, ki temelji na strogi regulaciji ciklov popravil. V skladu s tem kriterijem sta pogostost in obseg vzdrževalnih del in popravil določena s standardnimi standardi, vnaprej določenimi za vse vrste opreme. Ta pristop preprečuje postopno obrabo opreme in zmanjša nenadno okvaro.

Sistem PPR omogoča pripravo programa popravil, ki je dolgoročno obvladljiv in predvidljiv: po vrstah popravil, po vrstah opreme, po postajah in omrežnih območjih, po napajalnih sistemih nasploh. Konstantnost ciklov popravil omogoča dolgoročno načrtovanje načinov oskrbe z električno energijo, pa tudi napovedovanje materialnih, finančnih in delovnih virov, potrebnih kapitalskih naložb v razvoj proizvodne baze za popravilo električne energije. To poenostavlja načrtovanje preventivnih ukrepov, omogoča izvedbo predhodne priprave popravil, njihovo izvedbo v najkrajšem možnem času, izboljšanje kakovosti popravil in na koncu večjo zanesljivost oskrbe potrošnikov z električno energijo. Tako je sistem PPR zasnovan za vzdrževanje zanesljivega delovanja opreme v pogojih pretežno centraliziranega načrtovanja in nadzora.

Vendar sistem PPR v novih gospodarskih razmerah v mnogih primerih ne zagotavlja sprejemanja optimalnih odločitev. To je posledica dejstva, da se imenovanje preventivnih del izvaja redno in ni odvisno od dejanskega stanja električne opreme v času začetka popravila; urniki preventivnega dela ne določajo prednostne naloge popravila različnih vrst električne opreme; pri izdelavi terminskih načrtov se pogosto ne upoštevajo številne omejitve (tehnološke, materialne, začasne, delovne) in ni zagotovljena njihova optimizacija z vidika racionalnega obvladovanja stanj obratovalnega procesa in popolnejše uporabe virov. vsakega kosa električne opreme. Poleg tega ima sistem PPR visoko delovno intenzivnost preventivnega dela, ki zahteva veliko število popravljalnega osebja. Pri izvajanju preventivnega vzdrževanja skozi statistično pridobljena povprečna obdobja, tudi če obstajajo korekcijski faktorji za pogoje in načine delovanja, brez natančne določitve tehničnega stanja ni mogoče zagotoviti, da v času remonta ne bo prišlo do okvar električne opreme.

Na posameznih elektroenergetskih objektih število okvar med letom doseže več deset, letna podmanjkanja električne energije pa več milijard kilovatnih ur. Skupno število električne opreme v državi, ki hkrati miruje v nujnih popravilih, je nekaj tisoč enot s skupno izhodno močjo več deset milijonov kilovatov. V tem primeru je pred večino okvar ena ali druga vrsta akumulirane škode, dejanski čas delovanja električne opreme, ki je v strukturi popravilnih ciklov, pa se praviloma ne upošteva. S tako visoko stopnjo nesreč postane problem zagotavljanja zanesljivosti električne opreme med delovanjem prednostna naloga.

Do danes je bila razvita cela vrsta informacijskih sistemov, metod in sredstev za spremljanje tehničnega stanja in diagnostike električne opreme. Njihova razširjena uvedba ustvarja pogoje za uvedbo nove tehnologije za delovanje električne opreme ob upoštevanju tehničnega stanja.

Splošni problem izboljšanja sistema vzdrževanja in popravil (TOR) električne opreme vključuje rešitev naslednjih nalog:

 optimalna organizacija diagnostike in nadzora tehničnega stanja električne opreme;

 vrednotenje in napoved obratovalne zanesljivosti električne opreme;

 optimizacija časovnega razporeda ASEZ;

 določitev optimalnega obsega TOR;

 izbira racionalne strategije za izvajanje ASEZ;

 izbor strategije vodenja delovanja električne opreme;

 načrtovanje TOR za električno opremo ob upoštevanju tehničnega stanja.

Tako je glavno načelo nove tehnologije za upravljanje tehničnega stanja električne opreme metoda TOR objektov, ki temelji na individualnem opazovanju dejanskih sprememb tehničnega stanja opreme med delovanjem. Potem je sistem TOP niz pravil, ki zagotavljajo določen nadzor proizvodnega delovanja električne opreme na podlagi spremljanja njenega tehničnega stanja.

RAZVOJ TEHNOLOGIJE ZA POVEČANJE ZANESLJIVOSTI

NAPAJANJE NIZKONAPETOSTI ELEK

OMREŽJA V NENORMALNIH NAČINIH DELOVANJA

FGBOU VO "Orenburška državna univerza",

Orenburg

Trenutno se zahteve za zanesljivost napajanja nizkonapetostnih električnih omrežij znatno povečujejo. Konsolidacija regionalnih ESS, izboljšanje kakovosti elektroenergetske opreme in stabilnosti, razvoj in ustvarjanje medsebojnih povezav, uvedba posodobljene zasilne avtomatike so bistveno povečali zanesljivost vseh odjemalcev, tudi odjemalcev, ki se napajajo iz nizkonapetostnih električnih omrežij.

Poleg tega stalen proces naraščajočih električnih obremenitev, poglabljanje in širjenje tehnoloških procesov, znatno povečanje zmogljivosti enote industrijskih enot postavljajo še višje zahteve glede zanesljivosti oskrbe z električno energijo in kakovosti električne energije.

Torej, kakšni so nenormalni načini delovanja električnega omrežja, so praviloma povezani s povečanjem toka (nadtoka), kar vodi do kratkih stikov, atmosferskih in preklopnih prenapetosti, preobremenitev. Ti neobičajni načini lahko povzročijo poškodbe električnih omrežij z vključeno opremo, kar povzroči situacije, ki so nevarne za vzdrževalno osebje. Iz tega se sklepa, da je treba omrežja in instalacije zaščititi pred preobremenitvami in tokovi kratkega stika. Pogosto je zanesljivost nizkonapetostnih električnih omrežij odvisna od glavnih vozlišč na najvišji ravni hierarhije.

V pogojih visoke obrabe glavne opreme se vsako leto poveča verjetnost kratkih stikov, ki povzročajo padce napetosti. V tem primeru so težave z zanesljivostjo oskrbe z električno energijo dodeljene samim porabnikom električne energije. Za podjetja s kompleksnimi tehnološkimi procesi, pa tudi za podjetja, ki za reševanje svojih težav uporabljajo orodja za avtomatizacijo, je to vprašanje najbolj pomembno. Kot je znano, na delovanje visokonapetostnih elektromotorjev, pogonskih elektromotorjev črpalk in krmilnih naprav za različne elemente sistemov, povezanih s tehnološkim procesom, vplivajo kratkotrajni padci napajalne napetosti.

Naprave za avtomatski vklop rezervnega vira napajanja (ATS).

Kot glavni začetni element v teh napravah se praviloma uporablja podnapetostni rele. Potrošnik mora čim prej dobiti napajanje, kljub temu pa se uporablja namerna zamuda pri delovanju zagonskega elementa ATS. To se naredi, da se prepreči prekomerno delovanje naprav ATS v primeru kratkih stikov v sosednjih odsekih omrežja, pa tudi v primeru delovanja naprav AVR napajalnih vodov. Zato je potrebno zaviranje za čas, ki je večji od maksimalne zakasnitve relejne zaščite, ki se uporablja v sosednjih odsekih tega omrežja, oziroma za čas, ki je večji od zakasnitve vklopa ponovnega vklopa. Iz tega se sklepa, da lahko časovni zamik delovanja naprave ATS doseže nekaj sekund. Da bi ohranili neprekinjeno oskrbo z električno energijo kompleksnih tehnoloških procesov, je čas izpostavljenosti naprave ATS nesprejemljiv, saj pride do večkratne izgube sinhronizma močnih sinhronskih motorjev, odklopa kontaktorjev in magnetnih zaganjalnikov, ki se uporabljajo za napetost 0,4 kV. , okvara frekvenčno krmiljene opreme. Za odpravo omenjenih poškodb in oskrbo kritičnih tehnoloških procesov z neprekinjenim napajanjem je bila razvita naprednejša naprava BAVR, ki jo odlikuje ultra hitro delovanje. Naprava BAVR uporablja edinstvene algoritme in nove tehnične rešitve v napravi za nadzor zagona BAVR, s čimer zagotavlja odzivni čas v sili od 5 do 12 ms. Za konfiguracijo naprave BAVR se uporablja posebna programska oprema, katere odobritev ima visoko natančnost pri določanju napetosti, moči, tokov v vozliščih uporabljenega vezja. Resničnost in zanesljivost programske opreme je že potrdila implementacija in uporaba na inštitutu "Giprotyumenneftegaz", "Electroproject". Glavne prednosti BAVR:

Zagonska naprava ima minimalni odzivni čas na zasilni način 5-12 ms;

Zanesljivo deluje v prisotnosti sinhronih in asinhronih motorjev;

Deluje brez vezave na opremo za relejno zaščito in avtomatizacijo, za (TP) brez uporabe opreme za relejno zaščito in avtomatizacijo na osnovi BAVR je mogoče organizirati zaščito vhodov MTZ, TO in ZMN;

Glavno preklapljanje na rezervo se izvaja v skladu s skupnimi napajalniki

Glavne naprave za odkrivanje nenormalnih načinov delovanja v električnih omrežjih.

Te naprave omogočajo zmanjšanje časa iskanja in odkrivanja izrednih razmer, ki se pojavljajo v električnih omrežjih, kar zmanjšuje škodo, povzročeno potrošniku nizkonapetostnega električnega omrežja.
Glavna značilnost teh naprav, ki so vključene v kompleks, je poenostavljen izbor informacij brez združevanja visokonapetostni vod, ki temelji na uporabi indukcijskih pretvornikov toka in antenskih pretvornikov napetosti. Vse to omogoča znatno zmanjšanje stroškov njihovega delovanja in namestitve, posledično ni potrebe po rekonstrukciji tokovnih vodnikov za priključitev teh naprav. Naprava za nadzor preloma žice tipa UKO je namenjena predvsem zaščiti nizkonapetostnega električnega omrežja pred odprtofaznimi načini, ki jih povzroči prelom žice na liniji, kot tudi za povečanje ravni električne varnosti. Zasnova te naprave vključuje: napetostni filter negativnega zaporedja, reakcijski element, pragovni element in izvršilni element. Naprava za nadzor odprtofaznih načinov tipa UKN zagotavlja zaščito električnega omrežja pred odprtofaznimi načini, ki jih povzroči prekinitev žice ali pregorela varovalka. UKN je sestavljen iz izvršilnega organa, antenskega napetostnega filtra ničelne sekvence in NFOP (negativno zaporedje). Naprava za nadzor izolacije UKI, ki je namenjena avtomatskemu nadzoru izolacije električnega omrežja, ki vključuje linearni merilni ojačevalnik, antenski pretvornik napetosti in napajalno enoto.

Zgoraj predstavljene naprave so zasnovane predvsem za zanesljivost ne potrošnikov nizkonapetostnega električnega omrežja kot celote, temveč kot dodaten porok zanesljivosti celotnega sistema kot celote. Po PUE so glavne naprave za zaščito pred nenormalnimi načini delovanja omrežja varovalke z varovalkami in avtomatskimi zračnimi odklopniki, katerih zanesljivost je bolj posledica kakovosti proizvajalca kot same strukture omrežja. Te študije so dobro predstavljene v delu: Toda njihova hitrost in možnost selektivne izbire poškodovanega odseka sta neposredno odvisni od projektnih shem omrežja in doslednosti selektivnosti s spodnjimi zaščitnimi napravami.

Iz tega lahko sklepamo, da se razvoj tehnologije za izboljšanje zanesljivosti napajanja nizkonapetostnih električnih omrežij v neobičajnih načinih delovanja zmanjša na iskanje optimalnega algoritma za izbiro naprav za zaščito električnega omrežja. Raziskave v tej smeri so predstavljene v delih:,. Ti algoritmi so možni le z izključitvijo človeškega faktorja, in sicer z uporabo mikroprocesorske tehnologije, ki temelji na napravi Sepam francoskega podjetja Schneider Electric. Ta naprava je personaliziran večnamenski zaščitni rele s funkcijami merjenja, krmiljenja in analiziranja celotnega odseka omrežja preko senzorjev in krmilnikov. Razvoj teh področij temelji na zanesljivosti ne le posameznih distribucijskih omrežij, temveč celotnega energetskega sistema kot celote.

Bibliografija.

1. Izračun zanesljivosti električnih omrežij. /, - M.: VIPKRS, 1980.-83 str.

2. Metodološki in praktični problemi zanesljivosti liberaliziranih energetskih sistemov. / Rev. izd. . - Irkutsk: ISEM SO RAN, 2009. - 442 str.

3. Fizikalni procesi v električnih napravah. /, /saarbrucken (Nemčija): Palmarium akademski Založništvo? 2012 . – 476 str.

Moč, možnosti razvoja, namen električne instalacije in drugi dejavniki vplivajo na določitev stopnje zanesljivosti napajanja. Sposobnost sistema oskrbe z električno energijo in njegovih elementov, da izpolnijo naloge, ki so zastavljene za zagotavljanje električne energije podjetjem, gospodinjskim odjemalcem, ne da bi prišlo do motenj v proizvodnem načrtu, izklopa celotnega stanovanjskega območja mest in vasi, pa tudi ne povzroči nesreče v tehnoloških in električnih delih industrijskih podjetij - vse to označuje zanesljivost oskrbe z električno energijo. Označujejo ga lahko tudi poškodbe, ki jih povzroči izpad električne energije, čas popravila, čas delovanja in drugi dejavniki.

Glavni dejavniki, ki vplivajo na zanesljivost napajalnih sistemov

Število okvar normalnega delovanja na leto določa stopnjo poškodovanosti sistema. Škodljivost je sestavljena iz poškodovanosti opreme (električnih strojev in aparatov, kablov, transformatorjev, gospodinjskih aparatov in sistemov), ki izhajajo iz napak servisnega osebja, kršitve pravil za delovanje naprav, prisotnosti agresivnih okolij v proizvodnji, napak pri načrtovanju in namestitvi. Pri izračunu zanesljivosti projektiranega objekta je nujno treba upoštevati dva ključna dejavnika: zanesljivost sistema in njegovo vzdržljivost.

Neprekinjeno delovanje brez motenj v določenem časovnem obdobju pri normalnih delovnih pogojih se imenuje delovanje brez napak. Primer bi bila stopnja napake za namestitev, verjetnost napake, vendar je ta primer za naprave, ki niso popravljene ali zamenjane po prvi okvari. In čas med okvarami, število okvar - to je za naprave, ki jih je mogoče popraviti. MTBF v določenem časovnem obdobju je MTBF.

Preprečevanje, odkrivanje in pravočasno odpravljanje napak z vzdrževanjem in popravili je vzdržljivost. Primer vzdržljivosti je povprečni čas obnovitve, verjetnost popravila v določenem časovnem okviru.

Način delovanja, pri katerem lahko pride do izpada napajanja (rezervno napajanje), ki ne povzroči motenj v tehnoloških ciklih in procesih, ne povzroči večje škode in nevarnosti izrednih dogodkov, se imenuje neprekinjeno napajanje.

Zagotavljanje zanesljivega delovanja električnih sprejemnikov

Za zagotovitev zanesljivega delovanja odgovornih porabnikov električne energije v normalnih in poizrednih razmerah je potrebno:

• Zmanjšajte število in trajanje izpadov električne energije;
• Kakovost električne energije mora biti zadovoljiva, da se zagotovi stabilno delovanje kritičnih enot v primeru motenj v načinu napajanja;

Zanesljivost sistemov oskrbe z električno energijo je najprej določena z zasnovo in rešitvami vezja pri konstrukciji teh sistemov. Pomembno vlogo pri izboljšanju zanesljivosti sistemov oskrbe z električno energijo igra tudi razumna uporaba rezervnih virov energije, zanesljivost vsakega elementa sistemov, zlasti električne opreme. Na žalost je prav zanesljivost električne opreme ključni dejavnik v primeru izrednih razmer. Ti dejavniki so na žalost minimalno odvisni od oblikovalca. Najbolj optimalne odločitve ni mogoče sprejeti brez dobrega poznavanja in upoštevanja vseh značilnosti projektiranih podjetij.

Primerjava vpliva izpadov električne energije na proizvodni cikel industrijskih podjetij

Kot veste, ima vsaka proizvodnja svoje značilnosti tehnoloških procesov. Pokvarjeni izdelki, poškodbe električne opreme, situacije, ki ogrožajo življenje in zdravje ljudi - vse to se zgodi med prekinitvijo napajanja. Poleg tega je lahko čas odmora v nekaterih podjetjih do 30 minut, v drugih pa 2-3 ure ali več. Razlika je tudi v času, ki je potreben za vzpostavitev normalnega stanja proizvodni cikel po izpadu elektrike. Ta čas se lahko spreminja od 5 minut do 2 ur, včasih pa tudi več.

Nekatere industrije po ponovni vzpostavitvi oskrbe z električno energijo delujejo z zmanjšano produktivnostjo (papirni stroji) od nekaj ur do nekaj dni. Če pride do prekinitve napajanja valjarne za vsaj 10-15 minut, to ne bo povzročilo množične okvare izdelka, vendar bo zaradi prekinitve dela valjarne moten tehnološki proces. Ingoti, pripravljeni za valjanje, se med zaustavitvijo ohladijo. Treba jih je segrevati, kar bo povzročilo finančne stroške, v talilnih pečeh pa je treba vzdrževati konstantno temperaturo tudi med mirovanjem mlina, kar vodi do dodatnih stroškov goriva. Po vzpostavitvi napajalne napetosti valjarne je potrebna vsaj 1 ura za vzpostavitev normalnega tehnološkega cikla.

Spodaj je prikazan graf odvisnosti obnovitve tehnološkega procesa v tovarni dušikovih gnojil:

Kjer je t e čas prekinitve napajanja ure, je t p čas obnovitve normalen ciklus proizvodnja. Kot je navedeno zgoraj, lahko med izpadom električne energije obnovitev normalnega proizvodnega cikla za vsako delavnico traja drugače. Spodaj je graf predelave procesa za tovarno sintetičnega alkohola in polietilena:

Kjer je t e čas prekinitve napajanja ure, t p je čas obnovitve normalnega proizvodnega cikla, 1 je pirolizna trgovina, 2 je distribucijska trgovina plina, 3 je trgovina za hidratacijo in rektifikacijo alkohola, 4 je prodajalna polietilena nizek pritisk, 5 - trgovina z visokotlačnim polietilenom.

Prav tako motnje v dobavi električne energije povzročajo motnje v tehnoloških procesih, kar pomembno vpliva na proizvodnjo. Spodaj je prikazan graf spremembe tehnološkega parametra med izpadom električne energije:

Da bi ohranili nemoteno delovanje tehnološke instalacije, je potrebno ne prekoračiti trajanja prekinitvenega pasu. več od dovoljene t dod.t. , na eni strani in dovoljena vrednost v pogojih samozagona (npr. pogonski motor) t adm. :

Izboljšanje zanesljivosti oskrbe z električno energijo

Za izboljšanje zanesljivosti oskrbe z električno energijo je treba preučiti vse možne možnosti za sisteme oskrbe z električno energijo. Upoštevajte vse možne vplive na nemoteno delovanje električne opreme, analizirajte število in tehnološke parametre sprejemnikov posebne kategorije, preučite vpliv agresivnih okolij (če obstajajo) na elektroenergetske sisteme. Prav tako je pri rezervaciji potrebno upoštevati čas vstopa v rezervat, da bi se izognili kršitvam v tehnološki procesi in se izogibajte ustvarjanju izrednih razmer. Pomembno vlogo igra prava izbira električne opreme, pa tudi pravočasna popravila in vzdrževanje električne opreme med delovanjem.