Модель отказа «параметр – поле допуска»
В процессе эксплуатации объектов ЭСЖТ их прочность снижается. При превышении нагрузки на объект его прочности происходит разрушение объекта и отказ системы электроснабжения. Рассмотрим наиболее простой случай, когда в процессе эксплуатации объекта нагрузка на него остается постоянной (рисунок 1) .
Рисунок 1. Модель «Нагрузка и прочность – случайные процессы» при условии μп(t) = μп(0)·φ(t); μн(t) = μн(0) = const. Тн - период нормальной эксплуатации, при котором прочность объекта больше нагрузки на него.
В зависимости от вида объекта и выбранного начального значения коэффициента запаса прочности Кз0 = μп(0)/ μн(0) величина Тн принимает определенные значения.
Наиболее вероятным является отказ объекта в момент времени t ≥ Тн.
Практика показывает, что объект нельзя эксплуатировать до наступления момента времени t = Тн. Необходимо определить либо поле допуска параметра Δμп(t), либо поле допуска времени эксплуатации объекта Δt, при достижении которых необходимо провести восстановление технического состояния объекта.
Поле допуска — разность между наибольшим и наименьшим предельными значениями параметров. Любое значение параметра, оказывающееся в заданном интервале, является допустимым [1].
В существующих системах эксплуатации объектов СЭЖТ существует определенная периодичность восстановления их технического состояния. Эта периодичность определяется порядком проведения различных видов технического обслуживания (ТО-1, ТО-2 и ТО-3).
Пример. Рассмотрим порядок восстановления технического состояния контактного провода МФ-100 по полю допуска времени эксплуатации объекта Δt.
Если местный износ контактного провода менее 25% площади его сечения S, то проводится периодический визуальный контроль и выборочные измерения износа. Если местный износ контактного провода равен или больше 25% площади его сечения S, то необходимо проводить измерения износа на всем протяжении анкерного участка. При угольных вставках токоприемника измерение износа контактного провода проводится 1 раз в 2 года. Срок службы контактного провода при токоприемниках с угольными вставками контактного провода составляет 30 лет [2].
Предельными состояниями контактного провода МФ-100 являются:
- по местному износу: hм = 7,77 мм; Sм = 35 мм2;
- по среднему износу: hср = 8,2 мм; Sср = 30 мм2.
Номинальная нагрузка на контактный провод на участках со скоростью движения до 160 км/час составляет 200 … 230 кН. Полагая, что для контактного провода Кз0 = 2,5 определяем начальное значение математического ожидания прочности μп(0) контактного провода как:
μп(0) = 230 кН 2,5 = 575 кН.
При наличии определенного износа усилие натяжения контактного провода должно уменьшаться (таблица 1).
Таблица 1. Усилие натяжения МФ-100 при различной величине износа
Износ, мм2 |
0 |
10 |
20 |
25 |
Натяжение, кН |
10 |
9 |
8 |
7,5 |
Уменьшение натяжения контактного провода обеспечивает снижение нагрузки на него и продляет срок службы.
Характер износа контактного провода МФ-100 представлен на рисунке 1.
Рисунок 1. Характер износа контактного провода МФ-100: t1 – время начала наблюдения с периодичностью Δt = 2 года.
Анализ графиков рисунка показывает, что при продолжительности эксплуатации t1 местный износ контактного провода становится равным или превышает 25% площади его сечения S. При этом согласно ПУТЭКС измерение износа контактного провода проводится 1 раз в 2 года. В данном случае полем допуска является временной интервал Δt = 2 года. В течение данного времени контролируемый параметр не должен достигнуть предельного значения при котором математическое ожидание прочности μп(t) будет равно или превысит математическое ожиданию нагрузки μн(t) .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выводы по материалу занятия.
Ответы на вопросы.
Задание на самостоятельную работу.
ЛИТЕРАТУРА
ГОСТ 25346-89. Основные нормы взаимозаменяемости.
Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог (ЦЭ-868). Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения Российской Федерации. – М.: «ТРАНСИЗДАТ», 2002 г. – 184 с.