Гамма процентный срок службы

Показатели безотказности восстанавливаемых объектов

Рассмотрим характеристики восстанавливаемых объектов. При этом необходимо учитывать следующие условия. На испытаниях находится N0 изделий, которые при отказе немедленно заменяются новыми или отремонтированными. Испытания заканчиваются, если число отказов достигнет величины, достаточной для оценки надежности.

К числу широко применяемых количественных характеристик надежности восстанавливаемых объектов относятся:

— параметр потока отказов ω(t);

— средняя наработка на отказ tср;

— гамма-процентная наработка до отказа γ;

— коэффициент готовности кг;

— коэффициент вынужденного простоя кп.

Если не учитывать время на восстановление системы, то количественными характеристиками являются параметр потока отказов ω(t) и наработка на отказ tср.

Параметр потока отказов(или удельная повреждаемость) ω(t) — это отношение количества ∆n (t) отказавших единиц оборудования в единицу времени ∆t к числу т (t) единиц оборудования, работающих в данный отрезок времени:

ω(t) = ∆n (t)/ т (t) ∆t. (2.12)

Характеристика ω(t) может иметь весьма сложную зависимость от времени. Особый интерес в связи с этим представляет зависимость ω(t) от срока эксплуатации, на основании которой можно установить периоды приработки, нормальной работы и старения для отдельных видов оборудования.

Средняя наработка на отказ(наработка на отказ) tср– это отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки, т.е. определяется как среднее значение времени между соседними отказами:

, (2.14)

где ti – время исправной работы изделия между (i-1) -м и i-м отказами;

п – число отказов за некоторое время t.

Формула (2.14) используется при испытании одного образца изделий.

Если на испытании находится N образцов в течение времени t, то tср вычисляется следующим образом:

, (2.15)

где – время работы j- го образца изделий между (i-1) -м и i-м отказами;

– число отказов j- гo образца за время t.

С другой стороны:

tср = Тср =

Среднее время наработки на отказ, или, иначе говоря, продолжительность работы между отказами, можно определить приближенно за год:

Тср ≈ ω . (2.17)

Рассматриваемый показатель рассчитывается по экспериментальным данным.

Гамма-процентная наработка до отказа– это наработка, в течение которой отказ объекта не возникает с вероятностью , выраженной в процентах. Более подробное описание про этот показатель и такое понятие как гамма-распределение приведено .

Параметр потока отказов и наработка на отказ, рассмотренные ранее, характеризуют надежность ремонтируемого изделия и не учитывают времени, необходимого на его восстановление. Поэтому они не характеризуют готовность изделия к выполнению своих функций в нужное время. Для этой цели вводятся такие критерии, как коэффициент готовности и коэффициент вынужденного простоя.

Коэффициент готовностикг—это есть отношение суммарного времени исправной работы tp к сумме суммарного времени исправной работы tpи вынужденных простоев tп:

, (2.18)

где tpi – время работы между (i-1) -м и i-м отказами;

tпi – время простоя после i-гo отказа;

n – число отказавших изделий.

При анализе готовности восстанавливаемого объекта коэффициент готовности вычисляется по следующей формуле:

кг = Тср / (Тср + tв), (2.19)

где tв – среднее время восстановления объекта.

Коэффициент вынужденного простоякп – это есть отношение времени вынужденного простоя к сумме времени исправной работы и вынужденных простоев:

. (2.20)

Коэффициент готовности и коэффициент вынужденного простоя связаны между собой зависимостью:

Kп= 1 -Kг. … (2.21)

Следует отметить, что в зависимости от ситуации даже один и тот же объект может быть отнесен к тому или иному виду. Так, например, иногда надежность восстанавливаемых изделий или системы оценивается до первого отказа или резервирования. В этом случае показателями надежности восстанавливаемых систем могут служить показатели надежности невосстанавливаемых систем.

Наличие нескольких показателей надежности вовсе не означает, что нужно оценивать надежность объектов по всем этим показателям.

Дата добавления: 2016-05-25; просмотров: 985;

Лабораторная работа №1

Задание 1.

Дать определения наработки, безотказности, наработки до отказа, наработки на отказ, γ – процентной сохраняемости и γ – процентной наработки.

Ответ:

Наработка – это время, которое работает изделие или объем выполненной им работы.

Безотказность — это свойство прибора непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или при выполнении определенного объема работы без вынужденных перерывов в заданных условиях эксплуатации.

Наработка до отказа — значение наработки изделия до первого отказа.

Наработка на отказ — средняя продолжительность работы устройства между ремонтами, которая показывает, какая наработка в среднем приходится на один отказ. Выражается обычно в часах.

Гамма-процентный срок сохраняемости — это свойство прибора сохранять значения показателей безотказности и долговечности в течение и после хранения или транспортирования с заданной вероятностью γ, выраженной в процентах.

Гамма-процентная наработка до отказа , определяется как наработка, в течение которой отказ прибора не возникает с вероятностью , выраженной в процентах.

Задание 2.

Исходя из определения вывести формулу для расчёта гамма-процентной наработки прибора или устройства при экспоненциальном распределении вероятности отказов.

Ответ:

Величина гамма-процентной наработки определяется из выражения:

(1)

При выражение (1) приобретает вид:

(2)

Логарифмируя (2) при известном значении и заданной величине получают:

(3)

Из (3) определяют гамма-процентную наработку на отказ:

.

Лабораторная работа №2

Задание.

Для электронно-оптического устройства, состоящего из четырёх параллельных 8-элементных квадрантных кремниевых фотодиодов с предварительными усилителями (ПУ) каждого элемента

Рассчитать:

— интенсивность отказов;

— вероятности безотказной работы за интервалы времени 1000, 2000 и 5000 часов;

— вероятности отказов для тех же интервалов времени;

— γ – процентную наработку на отказ при γ = 98% и γ = 92% ;

— γ – процентную сохраняемость при тех же значениях γ.

Схема устройства

1,2,3,4 – малые площадки фотодиода;

5,6,7,8 – большие площадки фотодиода;

ПУ – 1,…, ПУ – 8 – предварительные усилители каждого из 8 каналов.

Контактные площадки фотодиода связаны с контактными площадками ПУ золотыми проводниками  50 мкм, разваренными на контактные площадки фотодиода и ПУ методом термокомпрессии.

Исходные данные для расчётов

Интенсивности отказов:

— р-n переходов за счёт прорастания дислокаций:

№№ 1,2,3,4 λд1-4 = 1*10-9 ч-1 ;

№ 5,6,7,8 λд6-8 = 6*10-9 ч-1 ;

— р-n переходов за счёт миграции ионов:

λи1-4 = 10-8 ч-1 ;

λи5-8 = 5*10-8 ч-1 ;

— за счёт потери контакта из-за электромиграции на кристалле фотодиода:

λЭМ1-4 = 3*10-9 ч-1 ;

λЭМ5-8 = 5*10-9 ч-1 ;

— за счёт потери контакта кристалл — золотой проводник из-за образования интерметаллических соединений:

λКК1-4 = 1,5* 10-8 ч-1 ;

λКК5-8 = 5*10-9 ч-1 ;

— за счёт потери контакта золотой вывод – ПУ:

λКП1-8 =2* 10-8 ч-1 ;

— 8 – элементного фотодиода за счёт потери герметичности:

λФД= 5*10-10 ч-1 ;

Интенсивности отказов при сохраняемости составляют 40% от соответствующих интенсивностей отказов при наработке.

За отказ устройства считать потерю параметра хотя бы 1 канала (каналом считается последовательно соединенные элементы фотодиода с соответствующим ПУ).

Решение:

Прибор состоит из нескольких типов элементов (К), каждый из которых имеет свое значение интенсивности отказов, значит интенсивность отказов, характеризующее отказ такого прибора () вычисляется по формуле:

,

где – интенсивность отказов элементов определенного типа;

ni- число элементов этого типа.

λп = (1*10-9 + 6*10-9 + 10-8 +5*10-8 +3*10-9 +5*10-9 +1,5* 10-8 +5*10-9 +2* 10-8 +5* 10-10)*4 = 4*115,5*10-7=4,62*10-7 ч-1.

Вероятность безотказной работы за интервалы времени 1000, 2000 и 5000 часов находится по формуле:

(4)

P(1000) = e-4.62*10-7*1000=e-0.00046=0.9995;

P(2000)= e-4.62*10-7*2000=e-0.00092=0.9991;

P(5000)= e-4.62*10-7*5000=e-0.00231=0.9977.

Вероятность отказа для интервалов времени 1000, 2000 и 5000 часов находится по формуле:

; (5)

Q(1000)=1-0.9995=0.0005;

Q(2000)=1-0.9991=0.0009;

Q(5000)=1-0.9977=0.0023.

Гамма– процентную наработку на отказ при γ = 98% и γ = 92% находят по формуле:

;(6)

при γ = 98% и λn= 4,62*10-7 ч-1:

при γ = 92% и λn= 4,62*10-7 ч-1:

Гамма– процентную сохраняемость при тех же значениях γ находят по формуле:

где равна 40% от

при γ = 98% и λ1=4* 4,62*10-7 ч-1:

при γ = 92% иλ1= 4*4,62*10-7 ч-1:

Способ оценки гамма-процентного ресурса изделия по результатам неразрушающего контроля

Изобретение относится к методам испытаний, в частности к методам неразрушающего контроля. Гамма-процентный ресурс изделия определяют по результатам ультразвукового, вихретокового, радиографического и прочих методов неразрушающего контроля дефектов материала изделия или группы изделий. Способ основан на оценке остаточной дефектности. Достигается возможность оценки реальной дефектности изделия после контроля и ремонта выявленных дефектов и определение фактического уровня гамма-процентного ресурса изделия до того, как оно разрушится или повредится в эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способам испытаний, в частности для оценки показателей долговечности изделия, точнее — гамма-процентного ресурса изделия. Изобретение может применяться в транспорте, атомной и традиционной энергетике, авиации, судостроении, нефтехимии, нефте-, газо- и продуктопроводах, сельскохозяйственных машинах и других областях техники и машиностроения.

Гамма-процентный ресурс — это ресурс, в течение которого изделие не достигнет предельного состояния с вероятностью γ, выраженной в процентах (ГОСТ53480-2009 Надежность в технике. Термины и определения).

В качестве прототипа выбран способ определения качества изделий, раскрытый в патенте RU 2243586 C1 (опубликован 27.12.2004). Данный способ позволяет определять остаточную дефектность. Однако данный способ не позволяет определять параметры надежности изделия, в частности гамма-процентный ресурс, и их изменение в ходе эксплуатации изделия.

Предельные состояния изделий (механических изделий), как правило, связаны с дефектами металла (или другого конструкционного материала), из которого изготовлено изделие. В соответствии с существующими правилами и нормами в технике устанавливаются допустимые размеры несплошностей, превышение которых запрещено. Такие несплошности называются дефектами. Дефекты, в случае их обнаружения методами неразрушающего контроля, устраняются ремонтом. В процессе эксплуатации несплошности и дефекты материала изделия могут развиваться и увеличиваться в размере, приводя к окончательной поломке или разрушению изделия. Для своевременного выявления опасных несплошностей применяют неразрушающий контроль.

Гамма-процентный ресурс изделия настоящим изобретением предлагается определять по результатам неразрушающего контроля (далее НК) несплошностей, неоднородностей и других дефектов материала изделия или группы изделий (деталей, элементов конструкций и т.п.), в том числе ультразвукового, вихретокового, радиографического и других методов НК.

Считается, что после проведения неразрушающего контроля и ремонта по его результатам всех выявленных дефектов в изделии отсутствуют дефекты. При этом считается, что надежность и безопасность изделия в эксплуатации обеспечена (см., например, нормативные документы в области атомной энергетики: «Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок» ПНАЭГ-7-008-89, «Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварные соединения и наплавки. Правила контроля» ПНАЭГ-7-010-89, Госатомнадзор России, Энергоатомиздат, 1991 г.).

На самом деле в настоящее время в технике практически отсутствуют методы и средства неразрушающего контроля, гарантированно, со 100%-ной достоверностью выявляющие все дефекты. Поэтому всегда имеется определенная вероятность пропуска дефекта, в том числе и дефекта, представляющего опасность (то есть развитие которого во время эксплуатации приведет к повреждению изделия или его разрушению). Известно (например, Аркадов Г.В., Гетман А.Ф., Родионов А.Н. Надежность оборудования и трубопроводов АЭС и оптимизация их жизненного цикла, М., Энергоатомиздат, 2010.; Гурвич А.К. Надежность дефектоскопического контроля как надежность комплекса Дефектоскоп — оператор — среда, Дефектоскопия, 1992 г., №3, с.5-13), что практически во всех случаях НК имеется существенная вероятность пропуска дефекта больших размеров, существенно превышающих допустимые размеры. На практике оказывается, что практически всегда после НК и устранения выявленных дефектов в изделии еще остаются дефекты. Именно эти оставшиеся дефекты в конечном итоге и определяют надежность и долговечность изделия.

Существующие методы оценки гамма-процентного ресурса изделия основаны на формально-математических подходах, в которых не учитываются реальные оставшиеся в изделии дефекты. Например, в рамках существующих теорий надежности фактический уровень гамма-процентного ресурса изделия определяют по результатам математической обработки так называемого потока отказов однотипных изделий, находящихся в эксплуатации (Острейковский В.А. Эксплуатация атомных станций, Москва, Энергоатомиздат, 1999 г., раздел 3.5: Методы анализа несплошностей оборудования АЭС). Недостаток таких подходов состоит в том, что находящиеся в эксплуатации изделия должны повредиться или разрушиться, прежде чем можно будет оценить их фактический уровень надежности и безопасность.

Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в том, что оно позволяет произвести оценку реальной дефектности изделия после контроля и ремонта выявленных дефектов и определить фактический уровень гамма-процентного ресурса изделия до того, как оно разрушится или повредится в эксплуатации.

Пример осуществления изобретения иллюстрируется следующими графическими материалами:

На фиг.1 представлены кривые остаточной дефектности до начала эксплуатации и в конце эксплуатации. На фиг.2 изображена схематизация дефекта в трубопроводе эллипсом с полуосями a и с. На фиг.3 показана совокупность дефектов критических и допустимых размеров. На фиг.4 показана гистограмма выявленных в изделии дефектов, кривые исходной и остаточной дефектности. На фиг.5 показан график для определения вероятности обнаружения дефектов.

Технический результат достигается тем, что способ определения гамма-процентного ресурса изделия включает определение дефектности изделия методом неразрушающего контроля, при этом определяют для конкретного изделия или группы m однотипных изделий критические размеры χкр дефектов в режиме эксплуатации и допустимые в эксплуатации размеры д.э. дефектов, результаты контроля представляют в виде гистограммы в координатах (Nобн, χ), где Nобн — число обнаруженных при контроле дефектов, χ — характеристический размер дефекта, причем при контроле m однотипных изделий результаты контроля суммируют и представляют в виде одной гистограммы, определяют вероятность обнаружения дефектов Pвод, определяют исходную дефектность Nисх=f(χ), определяют остаточную дефектность Nост=φ(χ) как разность Nисх и Nобн, остаточную дефектность разделяют на достоверную часть χ≤χд и вероятностную часть χ>χд, где χ — характеристический размер дефекта, χд — размер дефектов на границе между достоверной и вероятностной частями, определяемый из:

∫ χ д χ м а к с ϕ ( χ ) d χ = 1

где χмакс — максимально возможные размеры дефектов в данном изделии;

полученная вероятностная часть остаточной дефектности принимается за начальную кривую остаточной дефектности, которая сдвигается вправо на графике в координатах (lgPр; χ), где Pр — вероятность разрушения, за счет развития дефектов в эксплуатации, при этом величину развития определяют расчетным путем в зависимости от механизма и условий эксплуатации; полученную новую кривую принимают за конечную кривую остаточной дефектности и по ней определяют значения гамма-процентного ресурса по критериям либо появления недопустимого в эксплуатации дефекта, либо по критерию разрушения, при этом в первом случае используют уравнение:

γt(д.э.)=×100%,

а во втором случае уравнение:

γt(χкр)=×100%.

По вероятностной части конечной остаточной дефектности определяют вероятность гамма-процентного ресурса изделия γt как вероятность отсутствия в изделии несплошности недопустимого размера по формуле:

γ t ( д . э . ) = д . э . χ м а к с ϕ ( χ ) d χ ]

а гамма-процентный ресурс изделия по критерию разрушения можно определить как вероятность отсутствия в изделии несплошности, по размерам равной или большей χкр по формуле:

γ t ( χ к р ) =

Для того чтобы гамма-процентный ресурс выразить в процентах, надо величину умножить на γt(д.э.) или γt(χкр) умножить на 100%.

Как правило, в качестве характеристического размера χ дефекта выбирается линейный размер a дефекта, или комбинация линейных размеров дефекта, или площадь дефекта, или объем дефекта.

В одном из вариантов аппроксимируют гистограмму (Nобн, χ) уравнением:

Nобн(χ)=A1χ-n1{1-(1-η)exp-η} или

Nобн(χ)=A2exp(-n2χ){1-(1-η)exp-η},

где A1, А2, n1, n2, α, η — постоянные, которые определяют из условия максимального приближения уравнения Nобн(χ) к результатам контроля, представленным в виде гистограммы,

χ0 — минимально доступный для выявления размер дефекта,

исходную дефектность Nисх определяют по формуле:

Nисх=Аχ-n ,

а вероятность обнаружения дефекта Pвод по формуле:

Pвод=1-(1-η)exp-η.

В частном случае в качестве характеристического размера % принимают малую полуось a эллипса, которым схематизируют дефект, при этом соотношение a/с принимают постоянным для всех a, определяемым из условия максимальной скорости развития дефекта в эксплуатационных условиях.

При этом минимально доступный для выявления размер дефекта χ0 определяют при настройке дефектоскопа, применяемого при контроле изделия, или как минимальный размер дефекта, который был выявлен при контроле.

Для упрощения вычислений постоянную η можно принимать равной 0.

Зависимость (Nисх, χ) апроксимируют уравнением типа Nисх=Аχexp(-nχχ), или Nисх=Aaехр(-na a), или Nисх=Aa,cexp, или Nисх=AFexp(-nF), или N и с х = A χ χ − n χ , или N и с х = A a a − n a , или N и с х = A a , c ( a 2 / c ) − n a , c , или N и с х = A F F − n F ,

где а, с — линейные размеры дефекта, F — площадь дефекта,

n, A — коэффициенты, выбираемые из условия максимального приближения аналитической кривой к экспериментальным данным.

Способ может применяться для конкретного изделия или группы однотипных изделий, гамма-процентный ресурс которых надо определить с применением известного метода НК при проведении контроля оператором известной квалификации с последующим ремонтом выявленных дефектов.

Методами механики разрушения определяют критические размеры дефектов в режиме эксплуатации для данного изделия χкр и предельно допустимые в эксплуатации дефекты д.э. (нормы дефектов изделия), определяемые по действующим нормативным документам и/или ТУ на изготовление (например, для атомной техники — по нормативной методике М-02-91. χ — характеристический размер дефекта, например, выбирается линейный размер дефекта, или комбинация линейных размеров дефекта, или площадь дефекта, или объем дефекта.

Фиг.1 иллюстрирует тот факт, что определенная указанным выше способом кривая остаточной дефектности принимается за исходную (то есть на момент оценки, например, до начала эксплуатации) остаточной дефектностью (кривая 1 на фиг.1), которая за время эксплуатации tэ (за счет того, что дефекты подрастут) сдвинется вправо (фиг.1, кривая 2). Новую кривую остаточной дефектности принимают за конечную кривую остаточной дефектности.

Совокупность дефектов критических размеров (кривая 3), допустимых в эксплуатации размеров (кривая 2), а также допустимые размеры несплошностей при изготовлении (кривая 1) изображены на фиг.3.

Проводят неразрушающий контроль изделия (НК) выбранным методом (ультразвуковым, вихретоковым, радиографическим и другими методами НК), техническими средствами контроля и операторами определенной квалификации и затем устраняют в нем обнаруженные дефекты (ремонтом).

Результаты контроля представляют в виде гистограммы в координатах «характеристический размер дефекта χ — количество выявленных дефектов данного размера Nобн изд».

Далее определяют вероятность обнаружения дефекта Pвод, исходную дефектность Nисх=f(χ) и остаточную дефектность Nост=φ(χ) как разность Nисх и Nобн .

Указанные зависимости можно определять следующим способом.

Результаты НК представляют в виде аналитических выражений.

Структура уравнения, которое может описать результаты НК, представленные на гистограмме, фиг.4, следующая:

Nобн(χ)=Nисх(χ)Pвод(χ),

где Nобн — число обнаруженных при контроле дефектов на единицу характеристического размера. Если в качестве характеристического размера выбрана малая полуось эллипса, которым схематизируют дефект, то размерность Nобн — мм-1;

Nисх — функция исходной (до НК и ремонта) дефектности с той же размерностью, что и Nобн;

Pвод — вероятность обнаружения дефекта данного размера χ.

Вид функций Nисх и Pвод определяется, исходя из условия наибольшей простоты выражения, минимального числа констант и соответствия физически обусловленной зависимости Nисх и Pвод от χ. В первом приближении могут быть использованы следующие уравнения:

Nисх=Aχ-n,

Pвод=1-(1-η)exp-η,

Nобн(χ)=Aχ-n{1-(1-η)exp-η},

где A, n, α, η, χ0 — постоянные.

Определяют численные значения постоянных A, n, α, η из условия максимального приближения уравнения Nобн(χ) к результатам НК, представленным в виде гистограммы.

При этом χ0 — минимально доступный для выявления размер дефекта — определяют при настройке дефектоскопа, применяемого при контроле изделия, или как минимальный размер дефекта, который был выявлен при контроле; η в первом приближении можно принять равной 0. В результате остается три неизвестных, что существенно облегчает задачу их определения.

Определить постоянные A, n, α можно либо решая систему трех уравнений относительно A, n и α, которые получают, если взять три точки на гистограмме, либо их определяют с использованием метода наименьших квадратов.

Остаточную дефектность Nост определяют как разность Nисх и Nобн:

Nост(χ)=Nисх(χ)-Nобн(χ).

При этом число оставшихся после НК и ремонта дефектов в изделии определяют в трех диапазонах: остаточную дефектность N о с т ,   к р Σ в области дефектов, важных для безопасности, определяют в виде числа дефектов в изделии, размеры которых равны или больше критических размеров χкр в режиме эксплуатации изделия:

N о с т , к р Σ = 1 m ∫ χ к р χ п р е д N о с т ( χ ) d χ ;

при N о с т ,   к р Σ < 1 имеется вероятность неразрушения изделия;

при N о с т ,   к р Σ ≥ 1 изделие не имеет запаса безопасности и не может быть допущено к эксплуатации;

остаточную дефектность N о с т ,   д . э . Σ в области дефектов, важных для надежности, определяют в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры дефектов д.э., предельно допустимых в эксплуатации изделия:

N о с т , д . э . Σ = 1 m ∫ χ д . э . χ п р е д N о с т ( χ ) d χ ; при N о с т ,   д . э . Σ ≥ 1 изделие не имеет запаса надежности;

где m — число однотипных изделий.

При построении гистограммы горизонтальная ось χ должна включать критический размер дефекта, даже если в результате контроля все выявленные дефекты не достигали критических размеров.

В случае контроля нескольких однотипных изделий все результаты контроля суммируют и представляют в виде одной гистограммы. Чем большее количество изделий было проконтролировано, тем достовернее получаемый окончательный результат.

Кривую вероятности выявления дефектов от размеров дефектов a и c (любой дефект в материале консервативно можно описать эллипсом с полуосями a и c) можно аппроксимировать наиболее близко описывающим экспериментальные результаты контроля уравнением, например:

Pвод=1-(1-η)exp-η],

или P в о д = 1 − ( 1 − η ) exp − η ,

или Pвод=1-(1-η)exp-η,

где αНК — коэффициент достоверности НК, характеризует увеличение выявляемости дефектов в зависимости от его размера;

η — постоянная, характеризующая предельную выявляемость контроля данным методом при сколь угодно большом размере дефекта; если размеры детали небольшие, то данной величиной можно пренебречь, введя соответствующую корректировку величины αНК.

χ -характеристический размер дефекта, например его площадь;

χ0 — минимальный характеристический размер дефекта;

a 0, c0 — минимальные размеры дефектов, доступные для выявления НК.

Далее проводят контроль изделия, а результаты контроля представляют в виде гистограммы в координатах «характеристический размер дефекта χ — количество выявленных дефектов данного размера Nобн изд».

Исходную дефектность Nисх определяют как отношение Nобн изд/Pвод(χ); полученную гистограмму апроксимируют уравнением типа Nисх=Aχexp(-nχχ), или N и с х = A χ χ − n χ , или N и с х = A a a − n a , или N и с х = A a , c ( a 2 / c ) − n a , c , или N и с х = A F F − n F , или N и с х = A a a − n a   ρ ( c ) , или N и с х = A a , c a − n 1 2 π D exp ,

где a, c — линейные размеры дефекта,

ρc — функция распределения величины с, например нормальный закон распределения,

F — площадь дефекта,

n, A, D, c ¯ — коэффициенты, выбираемые из условия максимального приближения аналитической кривой к экспериментальным данным, при этом c ¯ — среднее значение c, а D — дисперсия.

В качестве характеристического размера можно принять малую полуось а эллипса, которым схематизируют дефект, при этом соотношение a/c принимают постоянным для всех а исходя из условия максимальной скорости роста дефекта в условиях эксплуатации; при этом

N и с х = ∫ 0 c м а к с φ ( a , c ) d c = f ( a ) ,

например, в случае однородного поля напряжений a/c=2 и нормального закона для распределения с со средним значением c=2a и дисперсией D=a/2 получаем:

N и с х = ∫ 0 c м а к с A a − n 1 2 π D exp d c = = A a − n ∫ 0 c м а к с 2 a π exp d c = A a − n

Остаточную дефектность получают как разность между Nисх и Nобн изд. При этом Nобн изд определяют из аналитического выражения Nисх·Pвод(χ), т.е. остаточную дефектность Nост можно представить в виде уравнения:

Nост=Nисх(1-Pвод).

Далее остаточную дефектность разделяют на достоверную часть χ≤χд, в которой дефекты с размерами χ≤χд существуют достоверно, и вероятностную часть χ>χд, в которой дефекты с размерами χ>χд могут быть, а могут и не быть.

Границу между достоверной и вероятностной частями остаточной дефектности определяют из условия:

∫ χ д χ м а к с ϕ ( χ ) d χ = 1

где χмакс — максимально возможные размеры дефектов в данном изделии.

Полученная таким образом вероятностная часть остаточной дефектности будет начальной кривой остаточной дефектности. За время эксплуатации кривая 1 (за счет того, что дефекты подрастут) сдвинется вправо (кривая 2 на фиг.1). Величины сдвигов вправо можно определить по известным формулам в зависимости от исходного размера дефекта, например по нормативному документу в атомной энергетике РД ЭО-0330 или упоминавшейся выше монографии Аркадова Г.В., Гетмана А.Ф. и Родионова А.Н. Полученная новая кривая остаточной дефектности будет конечной остаточной дефектностью.

По вероятностной части конечной остаточной дефектности определяют вероятность гамма-процентного ресурса изделия γt как вероятность отсутствия в изделии несплошности недопустимого размера по формуле:

γ t ( д . э . ) = д . э . χ м а к с ϕ ( χ ) d χ ]

а гамма-процентный ресурс изделия по критерию разрушения можно определить как вероятность отсутствия в изделии несплошности, по размерам равной или большей χкр по формуле:

γ t ( χ к р ) =

Для того чтобы гамма-процентный ресурс выразить в процентах, надо величину γt(д.э.) или γt(χкр) умножить на 100%.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Необходимо определить гамма-процентный ресурс на конец проектного срока эксплуатации трубопровода внутренним диаметром D=800 мм, толщиной стенки S=34 мм из перлитной стали. Критические размеры дефектов в поперечных сварных швах представлены на фиг.3 (кривая 3). Допустимые в эксплуатации дефекты определили с использованием уравнений механики разрушения и коэффициентов запаса прочности (кривая 2 на фиг.3). Нормы дефектов при изготовлении представлены на фиг.3 кривой 1.

В результате НК штатным методом и средствами до начала эксплуатации (после монтажа) была обнаружена 71 несплошность.

Все выявленные несплошности (дефекты) представлены в виде гистограммы на фиг.4.

При этом в качестве характеристического размера дефекта выбрана ширина дефекта в направлении толщины стенки, а точнее — малая полуось эллипса, которыми схематизировали все выявленные дефекты.

При соотношении a/с≈0,5 критическому размеру дефекта соответствует a кр=28 мм, д.э.=11 мм, изг.=1,15 мм (фиг.2).

Несмотря на то что максимальный размер выявленного дефекта составил a макс.=13 мм, ось абсцисс содержит критический размер a=28 мм.

Уравнение, описывающее число выявленных дефектов Nобн в зависимости от размеров a:

Nобн=Aa -n.

По результатам контроля минимальный выявленный дефект имел a=0,6 мм, то есть a 0=0,6 мм.

Для определения постоянных A, n, α решают систему из трех уравнений относительно этих постоянных:

1-е уравнение получают для точки с координатами (a=1 мм, Nобн=20) по фиг.4:

20=A·1-n];

2-е уравнение получают для точки с координатами (a=5 мм, Nобн=4) по фиг.4:

4=A·5-n];

3-е уравнение получают для точки с координатами (a=13 мм, Nобн=0,66) по фиг.4:

0,66=A·13-n].

Для 3-его уравнения Nобн=0,66 получено как осреднение числа выявленных дефектов в интервале от 11 до 13 мм, что составило 2/3, где 2 — число выявленных дефектов, 3 — число интервалов.

Окончательно система уравнений имеет вид:

20=A·;

4=A·5-n;

0,66=A·13-n.

Решение системы уравнений относительно A, n, α дало следующие результаты:

A=1000 мм, n=2,56, α=0,05 мм-1 .

Подставляя постоянные A, n, α в соответствующие уравнения, получают: уравнение исходной дефектности:

Nисх=1000a -2,56;

уравнение вероятностей обнаружения дефекта:

Pвод=1-exp;

уравнение остаточной дефектности

Nост(χ)=Nисх(χ)-Nобн(χ).

Полученные уравнения представлены на фиг.4.

Решают уравнения:

γ t ( д . э . ) = д . э . χ м а к с ϕ ( χ ) d χ ]

γ t ( χ к р ) =

где φ(χ)=φ(χ)=Nост(a)=Nисх(a)-Nобн(a), а m=1

При этом a макс=S, где S — толщина стенки трубопровода. Результаты решения представлены на фиг.1 в виде кривой 1. Допустимые в эксплуатации и критические дефекты отмечены соответственно и a кр.

Результаты расчета в координатах {lg(l-χ); a} наносим на график (кривая 1 на фиг.1). Полученная кривая 1 является начальной кривой вероятностной части остаточной дефектности.

Во время эксплуатации дефекты будут расти. Механизм роста может быть различным в зависимости от условий эксплуатации. В нашем случае превалирует рост дефектов под действием циклических нагрузок. В этом случае используем уравнение типа:

d a d N = C ⋅ ( Δ K 1 1 − R ) m

в котором:

C и m — постоянные, зависящие от материала и условий эксплуатации;

R — коэффициент асимметрии цикла, для цилиндра давления равен 0;

ΔK1 — размах коэффициента интенсивности напряжений.

Коэффициент интенсивности напряжений при неоднородном распределении напряжений в районе трещины определяют по уравнению:

K 1 = Y * σ к р * ( a / 1000 ) 0,5 ,

где

Y=(2-0,82(a/c))/3,25,

σкр=0,61 σA+0,39σB+(σA-σB), (5)

σA — напряжение в вершине трещины;

σB — напряжение на поверхности детали в корне трещины.

Для частного случая Y = 1.12 π .

Интегрируя приведенной выше выражение, его можно представить в виде:

N = ∫ a 0 a k 1 / C ⋅ ( Δ K 1 1 − R ) m d a

Подставляя в выражение предыдущие выражения и решая его относительно конечного размера трещины a к, можно определить подрост трещины Δa N под воздействием N циклов нагружения.

Определяя указанным способом подрост дефектов для верхней, средней и нижней частей начальной кривой остаточной дефектности для числа циклов нагружения на конец проектного срока эксплуатации, получим конечную кривую остаточной дефектности (кривая 2 на фиг.1).

По конечной кривой остаточной дефектности определяем гамма-процентный ресурс трубопровода по критериям обнаружения недопустимого дефекта и по критерию разрушения (разрыва), соответственно:

γt(д.э.)=1-Pр(a д.э.) и γt(χкр)=1-Pр(a кр),

или, для представления вероятностей в процентах, величины ji необходимо умножить на 100%. Проводя указанные вычисления, окончательно получим:

— гамма процентный ресурс на конец проектного срока эксплуатации по критерию появления недопустимого в эксплуатации дефекта

γt(д.э.)=1-Pр(a д.э.)=1-(2×10Е-2)×100%=98%;

— гамма-процентный ресурс на конец проектного срока эксплуатации по критерию разрушения трубопровода

γt(χкр)=1-Pр(a кр)=1-(3×10E-6)×100%=99,9997%.

Как следует из приведенного примера, способ позволяет определять гамма-процентный ресурс с высокой степенью достоверности.

1. Способ определения гамма-процентного ресурса изделия, включающий определение дефектности изделия методом неразрушающего контроля, отличающийся тем, что определяют для конкретного изделия или группы m однотипных изделий критические размеры χкр дефектов в режиме эксплуатации и допустимые в эксплуатации размеры d.э. дефектов, результаты контроля представляют в виде гистограммы в координатах (Nобн, χ), где Nобн — число обнаруженных при контроле дефектов, χ — характеристический размер дефекта, причем при контроле m однотипных изделий результаты контроля суммируют и представляют в виде одной гистограммы, определяют вероятность обнаружения дефектов Pвод, определяют исходную дефектность Nисх=f(χ), определяют остаточную дефектность Nост=φ(χ) как разность Nисх и Nобн, остаточную дефектность разделяют на достоверную часть χ≤χd и вероятностную часть χ>χd, где χ — характеристический размер дефекта, χd — размер дефектов на границе между достоверной и вероятностной частями, определяемый из:
∫ χ в χ м а к с φ ( χ ) d χ = 1 ,
где χмакс — максимально возможные размеры дефектов в данном изделии;
полученная вероятностная часть остаточной дефектности принимается за начальную кривую остаточной дефектности, которая сдвигается вправо на графике в координатах (lgPр; χ), где Pр — вероятность разрушения, за счет развития дефектов в эксплуатации, при этом величину развития определяют расчетным путем в зависимости от механизма и условий эксплуатации; полученную новую кривую принимают за конечную кривую остаточной дефектности и по ней определяют значения гамма-процентного ресурса по критериям либо появления недопустимого в эксплуатации дефекта, либо по критерию разрушения, при этом в первом случае используют уравнение:
γt(d.э.)=×100%,
а во втором случае уравнение:
γt(χкр)=×100%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве характеристического размера χ дефекта выбирается линейный размер дефекта, или комбинация линейных размеров дефекта, или площадь дефекта, или объем дефекта.

Гамма-процентный срок службы

Смотреть что такое «Гамма-процентный срок службы» в других словарях:

  • гамма-процентный срок службы — Календарная продолжительность эксплуатации, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с вероятностью g, выраженной в процентах. Тематики надежность, основные понятия EN gamma percentile lifetime … Справочник технического переводчика

  • гамма — процентный срок службы — 101 гамма процентный срок службы : Срок службы, в течение которого изделие не достигнет предельного состояния с вероятностью γ, выраженной в процентах. Источник: ГОСТ Р 53480 2009: Надежность в технике. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • гамма-процентный срок службы единицы — 69 гамма процентный срок службы единицы (железнодорожного) тягового подвижного состава: Срок службы, в течение которого единица железнодорожного ТПС не достигнет предельного состояния с… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • гамма-процентный ресурс — 3.32 гамма процентный ресурс (gamma percentile life): Суммарная наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с вероятностью у, выраженной в процентах. Источник: ГОСТ 520 2011: Подшипники… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • гамма-процентный ресурс (срок службы) — 3.3 гамма процентный ресурс (срок службы): По ГОСТ 27.002. Источник: ГОСТ Р 53638 2009: Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Общие технические условия … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Средний срок службы — 6.18. Средний срок службы Mean lifetime Математическое ожидание срока службы. Примечание к терминам 6.15 6.18. При использовании показателей долговечности следует указывать начало отсчета и вид действий после наступления предельного состояния… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • РД 03-421-01: Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определения остаточного срока службы сосудов и аппаратов — Терминология РД 03 421 01: Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определения остаточного срока службы сосудов и аппаратов: Владелец сосуда Организация, предприниматель, в собственности которого находится… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 27.002-89: Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения — Терминология ГОСТ 27.002 89: Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения оригинал документа: 1.2. Безотказность Reliability, failure free operation Свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р 27.002-2009: Надежность в технике. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 27.002 2009: Надежность в технике. Термины и определения оригинал документа: A(t): Вероятность того, что изделие в данный момент времени находится в работоспособном состоянии. Определения термина из разных документов: A(t) l… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р 53480-2009: Надежность в технике. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 53480 2009: Надежность в технике. Термины и определения оригинал документа: 120 автоматическое техническое обслуживание : Техническое обслуживание, выполняемое без вмешательства человека. Определения термина из разных… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Ключевые слова

Цифровые устройства, показатель сохраняемости, непосредственное хранение, метод испытаний, назначенный срок хранения, условия хранения, гамма-процент

В документе требования к показателям сохраняемости цифровых устройств РЗА не установлены, поэтому некоторые изготовители микропро-цессорных устройств релейной защиты в технических условиях указывают только назначенный срок хранения в заводской упаковке, как это было в старой редакции документа :

«Срок хранения блока в упаковке и консервации изготовителя – 2 года со дня упаковывания».

Условия хранения блоков в заданы в соответствии с требованиями ГОСТ 23216 – 79 как в части воздействия механических (условия С), так и климатических факторов (нижнее значение температуры – минус 450С, верхнее значение температуры — плюс 600С).

Действующая нормативная документация требует устанавливать не только назначенный срок хранения, но и показатели сохраняемости :

  • средний срок сохраняемости – Тс.ср;
  • гамма-процентный срок сохраняемости — Тс.γ.

Для выбора одного из двух показателей сохраняемости в стандарте рекомендовано оценивать «возможные последствия достижения пре-дельного состояния или отказа при хранении и (или) транспортиро-вании».

Если отказ (достижение предельного состояния) изделия при хранении (транспортировании) изделия не приводит к катастрофическим последствиям, то стандарт рекомендует использовать показатель Тс.ср.

В том случае, когда после отказа или достижения предельного состояния изделия возможны катастрофические последствия, используют показатель Тс.γ.

В последнем случае предполагается, что техническое состояние изделий можно контролировать.

Кроме самого показателя в документации на изделие должны быть заданы условия и режимы хранения (транспортирования) по .

Ряд организаций, проводящих аттестацию продукции или экспертизу документации на них, требуют включать в технические условия помимо назна-ченного срока хранения оба показателя сохраняемости и даже закрепляют это требование в своём отраслевом документе, как это сделано, например в ОТТ-20.020.00-КТН-008-10.

Из-за таких требований в последнюю редакцию технических условий были введены оба показателя сохраняемости, что сделало необходимым выбор стандартного метод их экспериментального определения для включения в программу и методику испытаний цифровых устройств релейной защиты и проведения контрольных испытаний, подтверждающих выбранные значения показателей.

Из известных методов оценки показателей сохраняемости был выбран метод непосредственного хранения, установленный стандартом , а также рекомендованный в стандартах и ряде других документов.

Данный метод предполагает закладку на длительное хранение испыты-ваемых изделий на складе завода-изготовителя изделий. В для оценки показателей сохраняемости рекомендованы такие планы испытаний для:

  • среднего срока сохраняемости
  • гамма-процентного срока сохраняемости

Буквами в планах испытаний обозначены:

  • N — объем выборки;
  • U – изделия в случае отказа не восстанавливают и не заменяют;
  • T – продолжительность испытаний;
  • r — число отказов или отказавших объектов.

Из описания планов испытаний и видно, что их принципи-альное отличие от метода испытаний , использовавшегося для оценки наработки этих же изделий на отказ , заключается в том, что в последнем случае изделия испытывались последовательно, а отказавшие изделия ремон-тировались.

Самый простой способ проведения таких испытаний – закладка на хране-ние некоторого количества изделий, экономически нецелесообразна, так как на срок не менее 24 месяцев из оборота выводится значительное количество изделий.

Так как стандарт рекомендует хранить изделия на складе изготови-теля, были проверены складские остатки по состоянию на день начала испы-таний, что позволило выявить 14 изделий, переданных на хранение сразу после прохождения приемо-сдаточных испытаний (табл. 1).

Рассмотрим как такой подход (использование для испытаний изделий, не переданных по каким-то причинам потребителю) позволил получить необхо-димую информацию о показателях сохраняемости изделий не увеличивая затрат.

Изделия типа А и Ж были изготовлены по одному и тому технологичес-кому процессу, состоят из одинаковых модулей и имеют одно и то же функ-циональное назначение. Для изготовления изделий этого типа применены одни и те же материалы и комплектующие электрорадиоэлементы.

Все это позволило распространить результаты испытаний изделий типа А на изделия типа Ж и наоборот, а всю совокупность испытываемых изделий рассматривать как выборку из 14 блоков.

Таблица 1 Информация об изделиях, хранившихся на складе изготовителя на день начала испытаний

Тип изделия Количество Срок хранения
А 5 16 месяцев
3 38 месяцев
Ж 1 44 месяца
5 32 месяца

Прежде всего, все перечисленные в табл. 1 были сняты с хранения и переданы в ОТК для проведения приёмо-сдаточных испытаний по той же про-грамме, по которой испытывают все новые изделия. Результаты ПСИ показали, что после хранения все контролируемые параметры и характеристики этих изделий соответствуют требованиям технических условий, что позволило использовать их для экспериментальной оценки показателей сохраняемости.

Как следует из табл. 1 изделия хранились на складе разное время – от 16 до 44 месяцев, но согласно требованиям стандарта , при непосредственном методе хранения продолжительность испытаний, т.е. фактически время хране-ния, должна быть не менее срока сохраняемости, который составляет 24 меся-ца, как это и записано в технических условиях .

Для того, чтобы не сокращать объем выборки, отсчет времени хранения изделий было принято начинать не с даты закладки 1 блока типа Ж (рис. 1), а с даты закладки на хранение 5 блоков типа А (линия Е на рис. 1).

Такая процедура контроля технического состояния хранящихся изделий позволяет обеспечить выполнение главного условия выбранных выше планов испытаний и – одновременность испытаний всех N объектов выборки.

В связи с тем, что в данном случае продолжительность хранения всех блоков составила всего 16 месяцев, было принято решение возвратить все проверенные изделия на дальнейшее хранение (линия Д на рис. 1).

В соответствии с рекомендациями стандарта последующие испытания этих изделий будем проводить 1 раз в квартал до тех пор, пока срок хранения 5 изделий типа А не превысит 24 месяца — значения установленного в техни-ческих условиях (линия К на рис. 1).

Рис. 1. Определение продолжительности испытаний на сохраняемость

Согласно , исходными данными при плане испытаний служат:

  • выборочные значения срока сохраняемости t1, t2, tr;
  • число отказов r;
  • объем выборки N.

По результатам испытаний проведенных в момент времени Д стали известны выборочные значения сроков сохраняемости каждого из 14 изделий, т.е.- t1 = t2 = tn = 16 месяцев. Известно также и число отказов – r = 0. Известен и объем выборки, т.е. N = 14.

Как известно, стандарты дают разные рекомендации относительно объема выборки, различающейся от вида изделий и отрасли, в которой их используют.

Чтобы не увеличивать затраты на экспериментальное определение показателей сохраняемости, стандарт допускает уменьшать количество изделий в выбор-ке, если её объем превышает 1% годового выпуска изделий.

Так как 14 изделий (объем выборки) существенно меньше 1% годового выпуска изделий данного вида, то сокращать её объем нет необходимости.

При оценке гамма-процентного срока сохраняемости и неизвестном зако-не распределения стандарт рекомендует выбирать допустимое число отка-зов r по табличным данным, предполагая заданным число испытываемых объ-ектов N, что в нашем случае соответствует объему выборки (табл. 2).

Таблица 2 . Фрагмент табл. 26 из

γ%/100 или Р(t) q N или r
0 1 2
0,50 0,80
0,90 6
0,95 8
0,99 6 10 10
0,80 0,80 8 8 13
0,90 10 10 15
0,95 13 13 20
0,99 20 20 25
0,90 0,80 15 15 32
0,90 20 20 32

На основании данной таблицы можно заключить, что как при отсутствии отказавших блоков (r = 0), так и при одном отказавшем блоке (r = 1) для выборки данного объема N = 14 > 13, гамма-процентный ресурс сохраняемости

γ = 0,80 для продолжительности испытаний 24 месяца (см. линию К на рис. 1).

Риск потребителя при любом исходе испытаний (r = 0, r = 1) составит:

ß= 1- q = 1 – 0, 95 = 0,05.

Если же во время хранения произойдет отказ двух блоков (r = 2), значение гамма–процентного срока сохраняемости останется неизменным (γ = 0,80), но доверительная вероятность уменьшится до 0,80, а риск потре-бителя ß вырастет до 0,2.

Для опытного значения γ-процентов стандарт рекомендует исполь-зовать такую формулу:

Отметим, что при нулевом количестве отказов r при любом объеме выборки N результат определения γ – процентов по формуле (1) будет один и тот же, т.е. γ = 100%.

Для вынесения окончательной оценки данного показателя сохраняемости сведем в табл. 3 результаты вычислений γ-процента по формуле (1) при трёх значениях r для N = 14 и оценки, сделанные на основании табличных данных, приведенных в стандарте для N = 13.

Таблица 3. Сравнение опытных и табличных значений γ-процентов

Источник γ-процент для r
0 1 2
Формула (1) 100,0 92,8 85,7
Таблица 2 по 80,0 80,0 80,0

Отметим, что увеличение количества хранящихся изделий до 15 (N= 15), повысит табличное значение гамма-процента до 90 (при доверительной вероят-ности q = 0,8), если за время хранения откажет не более одного изделия.

Расчетное значение этой же величины, найденное по формуле (1), при r = 1 и N =15 будет γ = 93,3%.

Проведенная оценка данного показателя позволяет утверждать, что значение γ – процентного ресурса сохраняемости для выборки из 14 изделий, в которой был зафиксирован один отказ, находится в диапазоне:

93, 3 > γ >80,0.

Для дополнительной оценки этого показателя было принято решение провести аналогичные испытания изделий, хранившихся на складе у потре-бителя.

Для уточнения информации о таких изделиях был проанализирован весь массив «уведомлений о вводе в эксплуатацию» , поступивших в 2011 – 2012 годах. Срок ввода изделий определялся как разность между датой отгрузки и датой ввода в эксплуатацию. При анализе отбирались блоки, поступившие на один и тот же объект и хранившиеся в одинаковых условиях.

Информация о среднем сроке ввода в эксплуатацию наибольшей по количеству изделий выборки (81 изделие), поставленных на один и тот же объект сведены в табл. 4.

Табл. 4 Сроки ввода в эксплуатацию изделий

Типизделия Срок ввода в эксплуатацию, месяцев Среднеезначение
1 3 4 5 6 7 9 12 13 14
Б 5 6 17 5 3 4 1 1 1 4,4 мес
Д 12 13 10 1 2 5,6 мес

Отметим, что 74% поставленных изделий (заштрихованные графы в табл. 4) были введены в эксплуатацию в срок от 4-х до 6-ти месяцев (рис. 1) после отгрузки их потребителю.

Рис. 2 Диаграмма ввода изделия в эксплуатацию

Данное исследование подтвердило:

  • наличие тенденции сокращения срока ввода в эксплуатацию изделий;
  • невозможность использования выборки из 81 изделия для испытаний на сохраняемость из-за небольшого срока их хранения у потребителя.

Проведенные ранее исследования показали, что средний срок ввода изделий в эксплуатацию (в зависимости от типа и исполнения блока) состав-ляет в среднем не более 10-ти месяцев со дня отгрузки, что также не позволяет использовать эти изделия для оценки показателей сохраняемости.

Тем не менее, анализ всего массива «уведомлений о вводе в эксплуа-тацию», полученных изготовителями в 2011 -2012 годах, позволил выявить 15 блоков типа А, поставленных потребителю в 2006, 2007 и 2008 годах тремя партиями на один и тот же объект и хранившиеся до момента их ввода в эксплуатацию не менее 24 месяцев:

  • 12 блоков (Поставка 2006 года, от отгрузки 17.11.2006 до ввода в эксплуатацию прошло 66 месяцев.);
  • 1 блок (Поставка 2007 года, от отгрузки 04.10.2007 до ввода в эксплуатацию прошло 56 месяцев.);
  • 2 блока (Поставка 2008 года, от отгрузки 25.03.2008 до ввода в эксплуатацию прошло 50 месяцев.).

Эти блоки хранились на складе потребителя в течение срока, превы-шающего 24 месяца при соблюдении условий, заданных в документации на них. Всё это позволяет использовать эти 15 изделий для проведения контрольных испытаний на сохраняемость.

При определении срока хранения в качестве определяющего был выбран

наименьший срок хранения – 50 месяцев и из него исключена продолжитель-ность логистической задержки , составляющей 2 месяца. Отметим, что стандарт допускает длительность такой задержки до 3 месяцев.

Таким образом, срок хранения 15 блоков составил 48 месяцев, т.е. удвоенному сроку, зафиксированному в технических условиях .

Приемо-сдаточные испытания 15-ти блоков типа А после снятия их с хранения (см. линию К на рис. 3) проводились в условиях эксплуатирующего

Рис. 3 Определение срока хранения блоков у потребителя предприятия с участием специалистов изготовителя.

В результате испытаний установлено, что все контролируемые параметры и характеристики соответствуют требованиям технических условий на изделия типа А, а количество отказавших изделий равно нулю, т.е. r = 0. На основании этого можно утверждать, что сделанные ранее выводы по результатам испыта-ний на сохраняемость при хранении на складе изготовителя остаются в силе.

Значение γ-процента на основании табличных данных для этих 15 блоков равно 0,90 при доверительной вероятности q = 0,8, как при r = 0, так и при r = 1. Таким образом, подтверждена нижняя граница данного показателя.

Для оценки γ –процентного показателя сохраняемости изделий была выбрана ещё одна группа изделий, из числа возвращенных изготовителю. Хотя потребитель высказал замечания к этим изделиям, однако все они касались только их внешнего вида и не влияли на их электрические характеристики.

На основании этого причина возврата была признана необоснованной.

В соответствии с рекомендациями, изложенными в п. 2.2.3 стандарта ГОСТ 21493-76, все возвращенные изделия были допущены к контрольным испытаниям на сохраняемость.

В эту группу входят девять изделий типа К, которые до возвращения изготовителю хранились на складе потребителя в течение 17 месяцев.

Используя данные из табл. 1, принимаем для девяти изделий типа К зна-чение γ-процента равным 0,8 при доверительной вероятности q = 0,8 и r = 0.

Таким образом, контрольные испытания трёх групп блоков позволили одинаково оценить нижнюю границу γ –процентного показателя сохраняемости.

Обратимся теперь к оценке другого показателя – среднего срока сохраняемости Тс.ср. Оценку будем производить на примере выборки из 14 изделий типов А и Ж.

После хранения этих 14 изделий в течение 16 месяцев (см. линии Е и Д на рис. 1) ни одного отказа не наступило и все изделия сохранили работоспособность.

В соответствии с рекомендациями, изложенными в для плана испыта-ний при оценке среднего срока сохраняемости необходима такая исход-ная информация:

  • выборочные значения срока сохраняемости t1, t2, td;
  • продолжительности испытаний Т;
  • объем выборки N.

Выборочные значения срока сохраняемости для всех испытываемых изделий одинаковы, т.е t1 = t2 = tn = 16 месяцев.

Продолжительность испытаний Т = 16 месяцев, а объем выборки N1 = 14.

Воспользуемся табл. 28 из стандарта при известном значении N (табл. 5).

Таблица 5 . Фрагмент табл. 28 из

d q P(t)
0,800 0,850 0,900 0,950 0,975
0 0,80 7 10 15 31 64
0,90 10 14 22 45 91
0,95 13 18 28 58 118
0,99 21 28 44 90 182
1 0,80 14 19 29 59 119

Стандарт рекомендует вычислять точечные оценки показателей надежности только при r>5.

В связи с тем, что в нашем случае отказы изделий при хранении не зафиксированы, то при оценке среднего срока сохраняемости Tср используем нижнюю доверительную границу вероятности P (T).

При объёме выборки N1 = 14 изделия, хранящиеся на складе изготови-теля), q = 0,9 и d = 0 принимаем значение P (T) = 0, 85 (заштрихованная ячейка в табл. 5).

Так как выборка из 14 изделий (см. табл. 1) хранилась 16 месяцев, то суммарный срок хранения этих изделий составил TΣ1 = 16·14 = 224 месяца (более 150 000 часов).

На дату проведения испытаний (линия Д на рис. 1) подтвержденное испы-тание значение среднего срока сохраняемости Tcр составило 16 месяцев. Если за оставшееся до даты окончания испытаний на сохраняемость время (см. линию К на рис. 1) не будет зафиксировано ни одного отказа (d = 0), то средний срок сохраняемости Tcр = 24 месяца при P (T) = 0, 85.

Если же за этот период времени произойдет отказ одного изделия (d = 1), то значение среднего срока сохраняемости Tcр отсанется прежним, но изменяться значения q (уменьшится до 0,8), а P (T) станет равным 0, 80.

Для другой выборки изделий (см. рис. 3, N2 = 15), хранившихся у потре-бителя 48 месяцев средний срок сохраняемости Tcр = 48 месяцев при q = 0,8 и d = 0 и P (T) = 0, 9.

Суммарный срок хранения этой выборки составил TΣ2 = 15·48 = 720 месяцев или более 500000 часов.

Литература

  1. РД 34.35.310-97. Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. М.: ОРГРЭС, 1997
  2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения
  3. ДИВГ.648228.001 ТУ. Блоки микропроцессорные релейной защиты БМРЗ. Технические условия.
  4. ГОСТ 23216-78. Изделия электротехнические. Хранение, транспортирование, временная противокоррозионная защита. Упаковка. Общие требования и методы испытаний.
  5. ГОСТ 27.003-90 Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.
  6. ГОСТ 21493-76 Изделия электронной техники. Требования по сохраняемости и методы испытаний.
  7. ГОСТ 2583-92 Батареи из цилиндрических марганцево-цинковых элементов с солевым электролитом Технические условия.
  8. РД 50-707-91. Руководящий документ по стандартизации. Методические указания. Изделия медицинской техники. Требования к надежности. Правила и методы контроля показателей надежности
  9. РД 50-690-89 Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным. Методические указания.
  10. Гондуров С.А., Захаров О.Г. Определение наработки на отказ по резуль-татам эксплуатации. // Материал размещен здесь:http://rza.org.ua/article/read/Opredelenie-narabotki-na-otkaz-po-rezul-tatam-ekspluatatsii—Gondurov-S-A—Zaharov-O-G-_77.html
  11. СТО ДИВГ-050-2012. Блоки микропроцессорные релейной защиты БМРЗ. Технические условия.
  12. ГОСТ Р 51372-99 Методы ускоренных испытаний на долговечность и сохраняемость при воздействии агрессивных и других специальных сред для технических изделий, материалов и систем материалов. Общие положения

Вкладыш в паспорт изделия при получении которого изготовитель устанавливает увеличенный гарантийный срок

Опубликован вариант статьи, подготовленный для публикации в журнале «СТА» («Современные технологии автоматизации»).
Сайт журнала www.cta.ru.

Максим Арсенев

915 Закладки

Показатель сохраняемость

Сохраняемость — свойство объекта сохранять значение показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности после хранения и транспортирования. Практическая роль этого свойства особенно велика для приборов.

Сохраняемость объекта характеризуется его способностью противостоять отрицательному влиянию условий и продолжительности хранения и транспортирования на его безотказность, ремонтопригодность и долговечность. Сохраняемость представляют в виде двух составляющих, одна из них проявляется во время хранения, а другая — во время применения объекта после хранения и/или транспортирования. Очевидно, что продолжительное хранение и транспортирование в необходимых условиях для многих объектов может отрицательно влиять не только на их поведение во время хранения или транспортирования, но и при последующем применении объекта. Вторая составляющая сохраняемости имеет особенно существенное значение. Основными показателями сохраняемости являются: средний срок сохраняемости и гамма-процентный срок сохраняемости.

Первый из указанных показателей представляет собой математическое ожидание срока сохраняемости, а второй — срок сохраняемости, достигаемый объектом с заданной вероятностью, выраженный в процентах.

Средний срок сохраняемости определяется по формуле:

где f(t) — плотность распределения наработки до срока сохраняемости.

Гамма-процентный срок сохраняемости определяется из уравнения

где Ty — гамма-процентный срок сохраняемости.

При у = 100% гамма-процентный срок сохраняемости называется установленным сроком сохраняемости, а при у = 50% — медианным сроком сохраняемости.

Срок сохраняемости — это такая продолжительность пребывания объекта в режимах хранения и/или транспортирования, при которой изменения значений показателей безотказности, ремонтопригодности и долговечности объекта, обусловленные его хранением и транспортированием, находятся в допускаемых пределах.

Следует различать сохраняемость объекта до ввода в эксплуатацию и сохраняемость объекта в период эксплуатации (при перерывах в работе). Во втором случае срок сохраняемости входит составной частью в срок службы.

В зависимости от особенностей и назначения объекта срок сохраняемости его до ввода в эксплуатацию может включать в себя срок сохраняемости в упаковке и/или законсервированном виде, срок монтажа и/или срок хранения на другом упакованном и/или законсервированном более сложном объекте.

Кроме указанных показателей для количественной оценки свойства сохраняемости могут использоваться и другие вероятностные и статистические показатели (например, вероятность работоспособного состояния в течение срока хранения и/или транспортирования и др.). При их определении используются данные об отказах объекта в режиме (состоянии) хранения и транспортирования.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *