Жиркин Ю.В. Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин. Учебник. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

новен собного состояния

путем

ыть заложены возможности по предупреждению и обна-

ружен

аны очень слабо и

имею

ия отказов, восстановлению работоспо

проведения технического обслуживания и ремонтов.

Ремонтопригодность, как свойство машины, закладывается

при конструировании. Уже на стадии конструирования в машину

должны б

ию отказов (системы технической диагностики, системы кон-

троля параметров, определяющих работоспособность оборудова-

ния), а также обеспечена возможность минимальных затрат

вре-

мени и трудовых ресурсов на восстановление работоспособности

машины.

Таким образом, мерой ремонтопригодности являются время

и затраты на восстановление работоспособного состояния.

К сожалению, во многих конструкциях металлургических ма-

шин вопросы их ремонтопригодности проработ

т низкие показатели.

Ремонтопригодность характеризуется как единичными, так и

комплексными показателями.

Единичные показатели:

1. Среднее

время восстановления работоспособного со-

стояния (математическое ожидание времени восстановления ра-

ботоспособного состояния) –

T .

2. Вероятность восстановления работоспособного состоя-

ния -

() ( )

ttPtP

= (вероятность того, что время восстановления

работоспособного состояния не превысит заданного - аналогия

вероятности отказа).

3. Средние затраты на восстановление работоспособного

состояния -

Q .

Комплексные показатели:

1. Коэффициент готовности -

К . Вероятность того, что

объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный

момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых

применение объекта по назначению не предусматривается.

, (7.1)

где Т - средняя наработка на отказ.

2. Коэффициент оперативной готовности -

ОГ

К . Вероят-

ность безотказной работы объекта в течение заданного времени t,

начиная с произвольного, достаточно удаленного момента време-

ни t

∞.

Оценкой

ОГ

К является отношение

[

]

ОГ

,t t

К ,

∞∞

= (7.2)

т.е. о ш ный, дос-

таточ у затем без-

отказн в

тно ение числа объектов, исправных в произволь

но даленный момент времени и проработавших

о течение заданного времени t, к общему числу объектов.

3. Коэффициент технического использования -

К .

ТИ

TTT

ТИ

(7.3)

отказ за некоторый пери-

од эк аработок на отказ, длительно-

сти пл о тоев оборудования.

проце

стадии

проек ремон-

топри н

• коэ

Отношение средней наработки на

сплуатации к сумме средних н

ан вых ремонтов и аварийных прос

Этими показателями оценивается ремонтопригодность ма-

шин в ссе их эксплуатации.

Для оценивания же ремонтопригодности машин на

о осительные показатели тир вания используются отн

год ости:

ффициент взаимозаменяемости

дм

(7.4)

дм

;

• коэффициент доступности

∂

(7.5)

где

дм

S - трудоемкость демонтажно-монтажных работ, чел.-ч/ед.

нараб

новных операций, чел.-ч/ед. наработки;

отки;

S - трудоемкость пригоночных работ, чел.-ч/ед. наработки;

ос

S - трудоемкость

- раций, чел.-ч/ед. на-

работ

• коэ

трудоемкость вспомогательных опе

ки;

ффициент унификации

;

= (7.6)

• коэ

ффициент стандартизации

СТ

= , (7.7)

где

годности новых конструкций машин

• кол

к мест

вание параметров может осуществляться либо в бал-

лах, либо словами: «лучше», «хуже

случае более высокая ремонтоприг

конст

, например, для

демонта-

жа 1 т отказавшего оборудования требуется предварительно де-

N ,

СТ

N - число соответственно унифицированных и стан-

дартных сборочных единиц или деталей, не вошедших в состав

сборочных единиц;

N - общее число составных частей.

При оценке ремонтопри

используется и качественная или экспертная оценка. При эксперт-

ной оценке ремонтопригодности выделяют параметры, опреде-

ляющие трудоемкость и длительность восстановления.

Такими параметрами могут являться:

ичество сборочных единиц;

ичество предварительно снимаемых элементов для доступа

у отказа;

• технологичность процесса сборки;

• рабочие позы ремонтников;

• возможность использования средств механизации;

• наличие средств контроля и систем технической диагностики;

• организация технического обслуживания и ремонтов.

Оцени

», «без изменений». Во втором

одность будет характеризовать

рукцию, для которой количество параметров, оцененных

словом «лучше», будет больше.

Анализ надежности металлургическ х машин часто показы-

вает их низкую ремонтопригодность. Так

монтировать до 20 т исправного оборудования. Отсутствуют сред-

ства контроля и технической диагностик

зации слесарно-сборочных работ; неудобные позы ремонтников;

сущес в

ет условиям оптимальности. Поэтому не-

обход тривать различные возможные стратегии восста-

новле

оптим

Глава 8. Испытание на надеж ть

8.1. Сбор информации

Определённый ины формируется

при конструировании овлении и реали-

зуется

ости независимо от

того,

показ

дняя или γ-процентная

нараб

и; низкий уровень механи-

твующие сроки плановых ремонто оборудования не явля-

ются оптимальными с точки зрения минимума затрат на восста-

новление работоспособности и потерь, связанных с простоем обо-

рудования.

Существующая система технического обслуживания

и ре-

монта (ТОиР) не отвеча

имо рассма

ний и на основе математического подхода устанавливать

альные сроки замены оборудования.

нос

уровень надёжности маш

, обеспечивается при изгот

процессе применения её по назначению.

Специалист, занимающийся техническим обслуживанием

металлургических агрегатов и машин, должен обеспечить их рабо-

тоспособность в процессе эксплуатации.

Металлургические машины - это крупногабаритные, уни-

кальные агрегаты, для которых в большинстве случаев невозмож-

ны контрольные испытания с целью установления фактического

уровня надёжности как в целом для агрегата, так и

для отдельных

составных его частей.

Установить фактический уровень надёжности возможно

только непосредственно в процессе эксплуатации машин, собирая

информацию о техническом состоянии оборудования, о нарушени-

ях и причинах нарушения его работоспособного состояния.

При экспериментальных оценках надёжн

какое свойство исследуется, всё многообразие оцениваемых

ателей сводится к показателям двух типов:

– показатели типа наработки - сре

отка (до отказа, между отказами, до предельного состояния и

т.п.);

ость восстановления за заданное время и т.д.).

ются случайные интерва-

лы: на я, вре-

мени ний на

надеж

ствен являются числа

событ ло предельных состоя-

ний, ч

телей надёжности с целью:

ования оптимальной периодичности диагности-

показателей надёжности.

– показатели типа вероятности (вероятность безотказной

работы, вероятн

При определении показателей типа наработки непосредст-

венно наблюдаемыми величинами явля

работки до отказа, на отказ, до предельного состояни

восстановления и т.п. Существует 14 планов испыта

ность с измерением наработки.

ятности непосредПри определении показателей типа веро

с чайными величинамино наблюдаемыми лу

йи в испытаниях: число отказов, чис

ис о восстановлений и т.д. В этом сл лучае применяется би-

номинальный план испытаний.

Информация, собранная по определённым правилам и под-

вергнутая статистической обработке, позволяет решать задачи,

связанные с эффективностью эксплуатации и модернизацией обо-

рудования.

Накопление достаточного объёма информации необходимо

для оценивания показа

* анализа надёжности машин;

* определения необходимого количества запасных час-

тей;

* планирования объёма ремонтных работ;

* установления оптимальных межремонтных периодов;

* планир

рования.

Выбор того или иного метода оценивания показателей на-

дёжности определяется характером априорных

сведений о функ-

ции распределения наработок до отказа.

Если вид функции распределения известен, то задача сво-

дится к получению показателей надёжности.

Когда вид функции распределения наблюдаемой случайной

величины (наработки) неизвестен или известен лишь предположи-

тельно, то процесс оценивания показателей надёжности в качест-

ве обязательных должен включать следующие этапы:

– сбор информации

об отказах оборудования;

– статистическая обработка информации;

– оценивание

Оценивание показателей надёжности (безотказности) при

отсутствии информации о виде функции распределения наработок

возможно при использовании так называемых непараметрических

методов.

Проведение испытаний в процессе эксплуатации металлур-

гических машин с целью получения оценок показателей надёжно-

сти предполагает сбор и накопление необходимого объёма ин-

формации об отказах оборудования в соответствии с определён-

ным планом испытаний.

Под испытаниями (наблюдениями) на надёжность обычно

понимают испытания на безотказность с оценкой и контролем со-

ответствующих показателей безотказности

, вычисляемым по ста-

тистическим данным о результатах испытаний.

Главными же факторами в сборе информации о техническом

состоянии оборудования являются её объективность и полнота.

Обеспечить такие требования при существующем положении дел

на мет ллуа ргических предприятиях весьма сложная задача.

Для сбора информации о техническом состоянии оборудо-

вания положением о ТО и Р предусмотрено

ведение технической

докумен и (книга бригадиров слесарей по приёмке и сдаче

смен, агрегатный журнал) по учёту отказов оборудования. Предпо-

лагается, что содержащаяся в них информация должна позволять

проводить анализ работы оборудования, планировать объёмы ре-

монтных работ, осуществлять заказы на изготовление запасн

таци

ых

часте

дования, а в агрегат-

ных ж

9000 должны быть

разработаны нии методики

выполнения, п ическое обслу-

живание н

данно

грамм

цию для анализа надежности, и

как инстру-

мент по принятию решений.

й. Фактически же эта система не оправдала себя, так как да

же при идеальном ведении документации ею очень сложно поль-

зоваться для принятия тех или иных решений из-за большого объ-

ёма несистематизированной информации. Документация не со-

держит полной информации об отказах обору

урналах фиксируются отказы или замены только наиболее

ответственных узлов.

В такой ситуации все решения

по поддержанию оборудова-

ния в работоспособном состоянии принимаются интуитивно на ос-

нове прошлого опыта, и невозможен поиск оптимальных решений.

Следовательно опыт эксплуатации металлургического обо-

рудования не может быть в полной мере использован при созда-

нии новых металлургических агрегатов.

В соответствии с системой качества JSO

поддерживаться в рабочем сои стоя

роверки и отчетности о том, что техн

соот ен ым требованиям. Решение

й проблемы и проблемы оптимальной стратегии техобслу-

живания возможно только при реализации на предприятиях про-

ветствует установл

ы техобслуживания на базе компьютерных систем. В основе

таких программ лежат математические модели, предоставляющие

детальную информа

Исходными данными для математической модели являются

данные информационной системы, включающей:

− каталог оборудования и его составных частей;

каталог видов ремонтов и профилактик;

состояния оборудования.

нным относятся:

службы;

количество рабочих дней в неделе;

адежности – это переменные, основанные на

знани

нным образом. Такими переменными являются для экспо-

енциального распределения, например, λ, для нормального распре-

еления параметры

µ и σ, для ения Вейбулла параметры a

b. Переменные техобслужи тствуют легкости, скорости,

ккура

− каталог видов отказов;

−

− каталог стоимостей и затрат на осуществление операций

по техобслуживанию;

− мониторинг

В общем виде математическая модель описывает взаимо-

связи переменных, входящих в базу данных.

К таким переме

− операционные переменные;

− переменные надежности;

− переменные техобслуживания;

− переменные поддержки оборудования в рабочем состоя-

нии.

Типичными операционными переменными являются:

− количество лет

− количество рабочих недель в году;

−

− количество рабочих часов в день;

− количество единиц продукции в час.

Переменные н

и вида распределения и его параметров.

Если они известны, то показатели надежности определены

единстве

распредел

вания соотвеи

а тности и сохранности осуществляемых мер техобслуживания.

В качестве параметров используется вид вероятностного распреде-

ления времени восстановления и его параметры.

Переменные поддержки в рабочем состоянии наиболее пол-

но описывают ресурсы, необходимые для реализации мероприя-

тий по техобслуживанию.

К ним относятся:

− тип и количество запасных частей;

размер и− тип, количество оборудования;

− тип, средства и количество технических данных;

− тип, квалификация и количество персонала;

−

тип и количество материальных ресурсов;

− тип и количество инструментов и оборудования.

Реализация подобных моделей позволяет предприятию на-

ходить оптимальные решения по техническому обслуживанию

обору

ая обеспеченность запасными частями;

Информация, получаемая из испытаний (наблюдений),

должна регистрироваться в виде совокупности двух величин (ус-

ловия схемы Бе

– объём

– число r отказов в N испытаниях.

Физич значения.

олагается, что отказы при каждом испытании незави-

дования, критериями которых являются:

− минимальная стоимость техобслуживания;

− гарантированн

− необходимый уровень надежности.

8.2. Биноминальный план испытаний

Когда в процессе эксплуатации металлургического оборудо-

вания необходимо установить вероятность его безотказной рабо-

ты, то применяют биноминальный план испытаний. По этому плану

наблюдения осуществляются на интервале

[ 0, t ], значения нара-

боток

>t не регистрируются.

рнулли):

N (количество объектов) испытаний;

еская природа объекта по этой схеме не имеет

Предп

симы, а их вероятности

равны.

Вероятность безотказной работы системы в одном её испы-

тании обозначим через Р.

Точечной оценкой для неизвестной вероятности Р является

статистика.

=−1.

(8.1)

Для вычисления нижней доверительной границы НДГ с за-

данной доверительной вероятностью

хорошие (но несколько

завышенные результаты) даёт формула

РР≅

(

1 q

−

)

()

. (8.2)

Пример 8.1. При экс в се

течение года отказали два ролика. Тре-

плуатации шестиролико ой кции

транспортного рольганга в

буется найти нижнюю д

казно

оверительную границу вероятности безот-

й работы роликов транспортного рольганга для доверитель-

ной вероятности q =0,9.

Решение.

По формуле (8.1) и приближённой формуле (8.2) получаем:

()

Р q

⎛

⎜

⎞

⎟

−=

⎛

⎜

⎞

⎟

−

−−1 1 1

1 0,9 0

⎝ ⎠

⎝

⎠

,375

Если бы в течение года не было отказов транспортного роль-

ганга, то тогда нижняя доверительная граница вероятности безот-

казной работы составила бы

Р= −=(1 0,9) 0,6 8 1.

8.3. Планы испытаний на надёжность

с измерением наработки

В процессе эксплуатации металлургического оборудования в

соответствии с положением о ТО и Р предусмотрено ведение до-

кументации об отказах оборудования. Фактически в них регистри-

руются результаты наблюдений за работой оборудования, т.е.

осуществляется испытание на надёжность. Внедрение информа-

ционн

енн

ой системы об

отказах оборудования, рассмотр ой в гл. 1,

позво

ченных в квадратные скобки.

указывается объём выборки.

вл тся один из следующих сим-

волов

восстанавлива-

ются;

ляет повысить эффективность и достоверность проводимых

испытаний (наблюдений).

В зависимости от принятой системы и методов ремонта при-

меняются различные планы испытаний. Существуют 14 разновид-

ностей планов испытаний с измерением наработок. Каждый план

имеет условное обозначение в виде трёх (четырёх) буквенных

символов, заклю

На первой

позиции символом N

На второй позиции проста яе

, характеризующих план испытаний:

U – отказавшие изделия не заменяются и не

R – отказавшие изделия заменяются новыми;

M – работоспособность изделия восстанавливается после

каждого отказа.

На третьей позиции записывается один или два символа,

указывающие на окончание испытаний:

N – отказ всех изделий, поставленных на испытания;

r – отказ r изделий (r

≤ N) или наступление r отказов;

T – по истечении определённого времени (наработки);

z – при наработке z

каждого изделия, где

=min(t

, τ

iN=1 ,

;

– наработка до отказа i-го изделия;

– наработка до снятия с испытаний работоспособного i-го

изделия.

То есть по этому плану испытания прекращаются при дости-

жении как наработок изделий до отказа, так и

нараб тых с испытаний по

символов, например (r ,T), это означает, что испытания прекраща-

ются либо при появлении r отказов, либо по истечении времени T,

если к этому моменту времени не ошло r отказов.

П аются

планы

Так, при испытаниях п

[NUN], если выражение в

ле каждого

отказа

испыта-

ние н о д

тся новыми, испытание прекращается, когда произойдут

отказы

выражения [10 Uz] трактуется следующим

образ поставлено 10 объектов, которые при отка-

зах не

Tr] выражение [10 U (100,5)] показывает, что

0 испытываемых объектов при отказах не заменяются и не вос-

наработки z с учётом

оток работоспособных изделий, но сня

тем овые замены), если величина этой

наработки меньше z

На третьей позиции может записываться и сочетание 2-х

ли иным причинам (план

произ

оясним на некоторых примерах, как расшифровыв

испытаний.

о плану

квадратных скобках имеет вид [10U10], то это означает, что ис-

следуется 10 объектов, которые при отказах не заменяются и не

восстанавливаются; испытания завершаются отказом всех 10

объектов.

Для плана [NMT] выражение [4 M 150] означает, что испы-

тываются 4 объекта, изделия восстанавливаются пос

, испытания прекращаются при

достижении 150 сут.

При плане [NRr] выражение [10 R 5] характеризует

а надёжность 10 объектов, при котором тказавшие из елия

заменяю

5 объектов.

План [NUz] в виде

ом: на испытание

восстанавливаются и не заменяются;

испытания прекраща-

ются, когда из всех объектов одна часть изделий откажет, а другая

часть изделий будет снята с испытаний в произвольный момент

ремени. В плане [NUв