Надежность технических систем

10)отказ кнопки управления;

11)отказ сигнальной лампы;

12)отказ муфты;

13)отказ вентилятора.

Определяется вероятность безотказной работы системы вентиляции при t = 10 000 ч. В табл. 2.8 приведены значения интенсивностей отказов.

Определяется вероятность безотказной работы элементов системы венти-

ляции для периода работы t = 10 000 ч:

1) нет короткого замыкания на корпус:

Р(t) = е– λt,

λ = 0,38 · 10– 6 ч–1, Р(1) = е–0,0038 = 0,996;

2)нет отказа подшипника:

λ= 5 · 10– 6 ч–1,

Р(2) = е–0,05 = 0,95;

3)нет нарушения изоляции статора:

λ=1,5 · 10 – 6 ч–1,

Р(3) = е–0,015 = 0,985;

61

4)нет нарушения изоляции якоря:

λ= 2,2 · 10– 6 ч–1,

Р(4) = е–0,022 = 0,978;

5)нет отказа вводного автомата:

λ= 1,1 · 10–6 ч–1,

Р(5) = е–0,11 = 0,989;

6)нет отказа магнитного пускателя:

λ= 3,8 · 10–6 ч–1,

Р(6) = е–0,038 = 0,963;

7)нет отказа теплового реле:

λ= 1,6 · 10–6 ч–1,

Р(7) = е–0,16 = 0,984;

8)нет отказа пожарного реле:

λ= 1,6 · 10–6 ч–1,

Р(8) = е–0,016 = 0,984;

9)нет повреждения кабеля:

λ= 1 · 10–6 ч–1,

Р(9) = е – 0,01 = 0,99;

10)нет отказа кнопки управления:

λ= 2,8 · 10–6 ч–1,

Р(10) = е–0,028 = 0,972;

11)нет отказа сигнальной лампы:

λ= 4 · 10–6 ч–1,

Р(11) = е – 0,04 = 0,96;

12)нет отказа муфты вентилятора:

λ= 2,5 · 10–6 ч–1,

Р(12) = е–0,025 = 0,975;

13)нет выхода из строя вентилятора:

λ= 2,28 · 10–6 ч–1,

Р(13) = е–0,00228 = 0,977.

62

2.4.3. Анализ надежности вентиляционных систем

методом «дерева неисправностей»

Для определения причин возникновения отказов или сбоев в работе производственного оборудования применяется метод «дерева неисправностей».

Метод заключается в построении и анализе модели надежности, представляющей собой логико-вероятностную модель причинно-следственных связей отка-

зов изделия с отказами его элементов и другими событиями. «Дерево неисправностей»» вентиляции представлено на рис. 2.9.

1 3 5 7 9 11

Рис. 2.9. «Дерево неисправностей» вентиляционной системы

1. Определяется вероятность отказа электрической части (событие В):

Q B 1 P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 P 7 P 8 P 9 P 10 P 11 ;

Q B 1 0,996 0,95 0,985 0,978 0,989 0,963 0,984 0,984 0,99

0,972 0,96 0,245;

Р(В) = 1 – Q(В) = 1 – 0,245 = 0,755.

2. Определяется вероятность отказа механической части (событие Г):

Q Г 1 P 12 P 13 ;

Q Г 1 0,975 0,977 0,046;

P Г 1 Q Г 1 0,046 0,954.

63

3. Определяется вероятность функционального отказа (событие Б):

Q (Б) = 1 – Р(Г) · Р(В); Q Б 1 P Г P В ;

Q Б 1 0,954 0,755 0,279.

4. Определяется вероятность отказа системы вентиляции (событие А):

Так как в данной системе отсутствуют параметрические отказы, то веро-

ятность выхода из строя системы вентиляции определяется только функциональным отказом, следовательно,

Q A Q Б 0,279.

Полученные данные сведены в табл. 2.9.

64

2.4.4. Расчет вероятности причинения ущерба здоровью

Профессиональная деятельность по риску гибели человека делится на четыре категории безопасности в пределах от безопасной при R 10–4 до особо опасной при R 10 –2.

Показатели для расчета взяты из статистики предприятия и представлены в табл. 2.10.

Ртб = (Р1+Р2+Р3) – Р1Р2 – Р2 Р3 – Р3Р1 + Р1 Р2 Р3;

Pmб 5 10 5 2,3 10 5 3,4 10 4 5 10 5 2,3 10 5 2,3 10 5 3,4 10 4

3,4 10 4 5 10 5 5 10 5 2,3 10 5 3,4 10 4 8,2. 10 4;

Ртб = R;

R 8,2 10 4.

Таким образом, риск причинения ущерба здоровью: R 8,2 10 4.

«Дерево рисков» показано на рис. 2.10.

Причинение вреда здоровью аппаратчика уплотнения техуглеро-

да

Нарушение требований техники безопасности

Рис. 2.10. «Дерево рисков» причинения ущерба здоровью

65

Профессиональная деятельность аппаратчика уплотнения технического углерода относится ко второй категории безопасности как относительно безо-

пасная работа с R 10 4 10 3.

2.5. Анализ надежности системы газоснабжения оборудования

2.5.1. Описание системы газоснабжения

Рассматривается типовая схема централизованного газоснабжения постов, изображенных на рис. 2.11.

Рис. 2.11. Схема централизованного снабжениягазорезательныхпостов пропаном и кислородом: 1 – запорная арматура; 2 – шкаф ввода пропана; 3 – обратный клапан; 4 – клапан обратный огнепреградительный; 5 – газообразный пост пропана; 6 – газопровод пропана; 7 – ГХК-3/16 (газификатор холодный криогенный); 8 – регулятор давления; 9 – дифманометр;

10 – редуктор БКО; 11 – газопровод кислорода; 11П – трубопровод для сброса кислорода; 6П – газопровод для сброса пропана; 12 – газообразный пост кислорода;

13 – вентиль для кислорода

66

Кислород поступает к стационарным рабочим постам по газопроводу 11

от соответствующего источника питания (газификатор). Пропан поступает по газопроводу 6 из подземного резервуара емкостью 4,2 м3. Пропан подается не-

посредственно в цеховой газопровод. На входе трубопровода пропана в цех ус-

танавливается центральный предохранительный сухой затвор 1 (запорная арма-

тура), предназначенный для защиты межцехового газопровода от проникнове-

ния в него обратного удара пламени. Непосредственно за затвором (по ходу га-

за) на вводе газа в цех устанавливается шкаф 2 ввода пропана с запорным вен-

тилем и манометром, которые должны располагаться в доступном и удобном месте. Запорные вентили 1 устанавливают также на ответвлениях трубопровода пропана, предназначенных для подачи пропана на отдельные участки цеха.

К трубопроводу пропана присоединен через запорный вентиль трубопро-

вод 6П для сброса продувочных газов в атмосферу. Сбросной трубопровод рас-

полагается не менее чем на 1000 мм выше конька перекрытия. Аналогично к кислородопроводу присоединяется сбросной трубопровод 11П через запорный вентиль 13.

На входе кислородопровода в цех, так же как и на каждом ответвлении внутрицеховой разводки газопроводов, устанавливается запорная арматура.

В местах потребления газов на газопроводах пропана и кислорода уста-

новлены газообразные посты 5 и 12, в состав которых входят соответствующие запорные, регулирующие и предохранительные устройства, обеспечивающие нормальную работу огневой аппаратуры. Питание ее кислородом ведется от редуктора БКО (баллонного кислородного однокамерного) газообразного по-

ста. Давление кислорода в газопроводе не может быть выше 1,6 МПа

(16 кгс/см2).

К трубопроводу пропана присоединение инструмента (резака) осуществ-

ляется через предохранительное устройство – обратный клапан. При питании цеховых газопроводов для пропана от перепускных рамп давление в трубопро-

воде пропана не может превысить 0,07 МПа (0,7 кгс/см2), поэтому применяют газоразборные посты с жидкостным или сухим затвором. Предохранительные постовые затворы должны соответствовать максимально возможному давлению в трубопроводе пропана и расходу газа аппаратурой.

Параметрическим отказом в данной системе будет являться понижение давления вследствие перелива либо недолива смеси пропана среднего давления или же повышение температуры, вызванное повышением температуры окру-

жающей среды. «Дерево неисправностей» изображено на рис. 2.12.

67

Рис. 2.12. «Дерево неисправностей» системы газоснабжения

2.5.2. Определение вероятности отказа системы газоснабжения

68

Для того чтобы определить вероятность отказа системы газоснабжения, необходимо определить вероятность безотказной работы каждого элемента данной системы.

Вероятность безотказной работы каждого элемента определяется по формуле

Р t exp 0t t dt exp t ,

где t – наработка до отказа i-го изделия.

Определяется вероятность безотказной работы элементов системы для

69

Для t = 10000 ч:

Вероятность отказа подсистемы З:

QЗ 1 P10 P11 P12 P13 P14 P15;

QЗ 1 0,998 0,989 0,9999 0,9998 0,9999 0,97 0,043; PЗ 1 QЗ 0,957.

Вероятность отказа подсистемы Ж:

QЖ 1 P4 P5 P6 P7 P8 P9;

QЖ 1 0,998 0,989 0,989 0,999 0,989 0,97 0,064; PЖ 1 QЖ 0,936.

Вероятность отказа подсистемы Е:

QЕ 1 PЖ PЗ;

QЕ 1 0,936 0,957 0,104.

Вероятность функционального отказа В:

QB QE 0,104;

PB 1 QB 0,896.

Вероятность отказа подсистемы Г:

Q 1 P1 P2;

Q 1 0,98 0,98 0,03;

PГ 1 QГ 1 0,03 0,97.

70