موثوقية المنتجات والأجهزة الكهربائية

من بين الخصائص التي تحدد جودة المنتج الكهربائي ، تحتل الموثوقية مكانًا خاصًا - قدرة المنتج على أداء وظائفه ، والحفاظ على قيم مؤشرات الجودة دون تغيير بمرور الوقت أو ضمن حدود محددة مسبقًا.

منتج كهربائي - منتج مخصص لإنتاج أو تحويل أو نقل أو توزيع أو استهلاك الطاقة الكهربائية (GOST 18311-80).

يمكن أن يكون أي منتج أو جهاز كهربائي في إحدى الحالات التالية:

• تستقيم

• معيب،

• عمل

• غير العاملين

• يحد.

المنتج الذي يعمل بشكل جيد يعمل أيضًا ، لكن المنتج العامل ليس بالضرورة منتجًا جيدًا. على سبيل المثال ، يؤدي تلف مبيت المولد (الخدوش والخدوش والعيوب في السطح المطلي وما إلى ذلك) إلى تعطيل المولد ، ولكنه يظل يعمل في نفس الوقت.

كقاعدة عامة ، يتم تحديد حالة عمل المنتج من خلال قائمة المعلمات المحددة في الوثائق والحدود المسموح بها لتغييرها. يسمى فقدان الإنتاجية الرفض.

يمكن أن تكون أسباب الفشل هي تجاوز المستوى المسموح به للتأثيرات الخارجية وعيوب المنتج ... تذكر أنه ليست كل العيوب تؤدي إلى الفشل. يتم تقييم فشل المنتج من خلال ظهور الضوضاء ، وظهور رائحة المواد العازلة المحترقة والتشريب ، والسخونة الزائدة ، والتغيير في قراءات أجهزة وأدوات التحكم ، إلخ.

بحكم طبيعتها ، يمكن أن تكون جميع العيوب والأضرار:

• كهربائي

• ميكانيكي

تشمل الأجهزة الكهربائية جهات الاتصال المكسورة ، والدوائر القصيرة ، والدوائر المفتوحة ، وأخطاء التوصيل ، وما إلى ذلك.

العيوب الميكانيكية هي أعطال في تجميع العناصر ، وأنظمة النقل من المحركات المؤازرة إلى أجهزة التحكم ، والمشغلات ، والأجزاء المتحركة من المرحلات والموصلات ، إلخ.

فيما يتعلق بقواعد وطرق ووسائل التحكم ، تنقسم العيوب إلى:

• صراحة ، للكشف عن الوثائق التي توفر القواعد أو الأساليب أو الضوابط ،

• مخفية التي لا يقصدون لها.

على سبيل المثال ، إذا تم التحكم في جودة جزء فقط من خلال قياس أبعاده الهندسية ، فإن انحراف هذه الأبعاد عن التفاوت المسموح به سيكون عيبًا واضحًا. في الوقت نفسه ، قد توجد تشققات وفراغات داخل قطعة العمل التي لا يمكن اكتشافها عند قياس أبعاد قطعة العمل. مع طريقة التحكم المعتمدة ، سيتم إخفاء هذه العيوب. للكشف عن العيوب الخفية ، يتم استخدام قواعد وطرق ووسائل تحكم أخرى ، والتي لم يتم توفيرها في وثائق هذا المنتج ، على وجه الخصوص ، يمكن الكشف عن الفراغات والشقوق عن طريق الفحص بالأشعة السينية.

يمكن أن تحدث الأعطال لأسباب مختلفة ، ولكن إذا لم تكن مرتبطة بخلل في العناصر الأخرى ، فيُطلق عليها اسم مستقلة.يعتبر الفشل الناتج عن عطل آخر مرتبطًا (على سبيل المثال ، فشل الترانزستور بعد فصل قاعدته عن الدائرة).

عادة ، ترتبط الموثوقية بغياب الفشل ، أي بموثوقيتها.

بشكل عام ، تشمل الموثوقية ، بالإضافة إلى الموثوقية ، خصائص مثل المتانة والصيانة والحفظ ... وعادة ما يطلق عليها التقييم الكمي للخصائص المدرجة في مؤشرات الموثوقية ... الاختلاف الرئيسي بين مؤشرات الموثوقية والمؤشرات الأخرى هو أنها ، بغض النظر عن البعد ، كلها خصائص غير عشوائية للمتغيرات العشوائية.

دعونا نشرح محتوى هذه الخاصية مثل الموثوقية ، التي يعبر عنها مؤشر «احتمال التشغيل الخالي من الفشل». افترض أنه في الوقت t = 0 ، تشارك n منتجات مماثلة في نفس الوقت في العمل. بعد فترة زمنية Δt = t ، ستكون هناك منتجات m للخدمة. ثم يمكن تعريف احتمال التشغيل الخالي من الفشل في الوقت t - P (t) على أنه نسبة m - عدد المنتجات التي تعمل في الوقت t إلى العدد الإجمالي للمنتجات n ، أي

في التشغيل المتزامن لمنتجات n ، تحدث هذه النقطة الزمنية t1 عند فشل المنتج الأول. في الوقت t2 ، فشل المنتج الثاني. مع تشغيل طويل بما فيه الكفاية ، ستأتي نقطة زمنية عندما يفشل آخر n من المنتجات. نظرًا لأن tn>… t2> t1 ، فمن المستحيل تحديد وقت تشغيل منتج آخر بشكل فريد من وقت تشغيل منتج واحد. لذلك ، يتم تحديد مدة العمل كقيمة متوسطة

من الرسم البياني (الشكل 1) ، يمكن ملاحظة أن احتمال التشغيل الخالي من الفشل يتغير بمرور الوقت.في اللحظة الأولى من الوقت ، فإن احتمال حدوث عملية خالية من الفشل P (t) = 1 ، وخلال متوسط ​​وقت العملية الخالية من الفشل tcp ، تنخفض قيمة P (t) من 1 إلى 0.37.

خلال 5 tcp ، ستفشل جميع منتجات n تقريبًا وستكون P (t) صفرًا تقريبًا.

الشكل 1. الاعتماد على احتمال التشغيل الخالي من الفشل للمنتج في الوقت المحدد

أرز. 2. اعتماد معدل فشل المنتجات في الوقت المحدد

يعتمد تلف المنتج على وقت تشغيله. يتميز احتمال فشل المنتج في كل وحدة زمنية ، إذا لم يحدث الفشل بعد ، بمعدل الفشل ويُشار إليه بالرمز λ (t). يسمى هذا المؤشر بخاصية لامدا. يمكن التمييز بين ثلاث فترات رئيسية من التغيير بمرور الوقت (الشكل 2): I- فترة الجريان الممتدة من 0 إلى tpr ، II- فترة التشغيل العادي من tpr إلى tst ، III - فترة التقادم من tst إلى ∞ ...

في الفترة الأولى ، تزداد درجة الضرر ، وهو ما يفسره التواجد في منتج العناصر ذات العيوب الخفية ، وانتهاكات العمليات التكنولوجية لإنتاج المنتج ، وما إلى ذلك. تتميز الفترة الثانية بالثبات النسبي لـ λ (t) ، والذي يفسره غياب شيخوخة العناصر. بعد نهاية الفترة الثانية ، تزداد λ (t) بشكل حاد بسبب الزيادة في عدد العناصر التي فشلت بسبب التقادم والتآكل. يصبح تشغيل المنتج خلال الفترة الثالثة غير عملي اقتصاديًا بسبب الزيادة الحادة في تكاليف الإصلاح. لذلك ، تحدد الفترة الزمنية قبل tst متوسط ​​عمر خدمة المنتج قبل التخلص منه.

معدل الفشل λ (t) واحتمال التشغيل الخالي من الفشل P (t) للمنتج مرتبطان ببعضهما البعض من خلال النسبة

يسمى هذا التعبير القانون الأسي للموثوقية.

يجب تأكيد قيمة مؤشرات الموثوقية المسجلة في الوثائق الفنية للمنتج من خلال اختبارات موثوقية خاصة ، من خلال نمذجة عمليات الفشل العشوائي للأجهزة الخاصة ، بما في ذلك بمساعدة الكمبيوتر أو عن طريق الحساب. وتجدر الإشارة إلى أن طريقة الحساب تُستخدم في تصميم المنتج دائمًا تقريبًا ، بغض النظر عما إذا كان سيتم استخدام طرق أخرى لتأكيد الموثوقية.

عند حساب موثوقية منتج ما ، يتم استخدام مؤشرات مجدولة لموثوقية العناصر المدرجة في المنتج ، أو البيانات التي تم الحصول عليها بواسطة أي من الطرق المذكورة أعلاه لمنتجات مماثلة لتلك المصممة.

من بين طرق حساب الموثوقية المعروفة ، فإن أبسط طريقة هي طريقة المعامل ، حيث يكون معدل الضرر λ (t) ثابتًا بمرور الوقت. إذا لزم الأمر ، يتم أخذ تأثير أوضاع التشغيل وظروف التشغيل على موثوقية المنتج في الاعتبار من خلال عوامل التصحيح k1 ، k2 ، ... kn

يتم حساب درجة فشل عنصر معين في ظروف التشغيل الحقيقية λi بواسطة الصيغة

حيث λоi هي قيمة الجدول لدرجة تلف عنصر يعمل في ظل الظروف العادية ، k1 ... kn هي معاملات تصحيح اعتمادًا على عوامل مؤثرة مختلفة.

فيما يلي قيم المعامل k1 اعتمادًا على تأثير العوامل الميكانيكية في ظل ظروف التشغيل المختلفة:

معامل تصحيح ظروف التشغيل 1.0 صبور 1.07 السفينة 1.37 السيارات 1.46 السكك الحديدية 1.54 الطائرات 1.65

يمكن أن يحتوي المعامل k2 ، اعتمادًا على العوامل المناخية للبيئة ، على القيم التالية:

درجة الحرارة معامل تصحيح الرطوبة + 30.0 ± 10.0 65 ± 5 1.0 + 22.5 ± 2.5 94 ± 4 2.0 + 35.0 ± 5.0 94 ± 4 2.5

يمكن العثور على عوامل التصحيح لعوامل أخرى في كتيبات الموثوقية.

اختبارات الموثوقية الخاصة هي الطريقة الرئيسية لتأكيد مؤشرات الموثوقية المحددة في الوثائق الفنية. يتم إجراء هذه الاختبارات بشكل دوري خلال الفترة التي تحددها المواصفات الفنية (TU) للمنتج ، وكذلك في حالة حدوث تغييرات في تكنولوجيا إنتاج المنتج أو تغييرات في المكونات والمواد ، إذا كانت هذه التغييرات يمكن أن تؤثر على الموثوقية للمنتج. تحتوي المواصفات الفنية على برنامج اختبار موثوقية يحتوي ، بالإضافة إلى الأقسام التي توفرها معايير ESKD ، على خطة اختبار.

خطة الاختبار - القواعد التي تحدد عدد المنتجات المراد اختبارها وإجراءات الاختبار وشروط إنهاؤها.

أبسط خطة اختبار هي عندما يتم اختبار n من المنتجات المماثلة في وقت واحد ، ولا يتم استبدال المنتجات الفاشلة أو إصلاحها ، أو يتم إيقاف الاختبارات إما بعد انقضاء وقت الاختبار المحدد مسبقًا ، أو بعد تشغيل كل من المنتجات التشغيلية المتبقية لفترة محددة مسبقًا.

يمكن أيضًا تحديد مؤشرات موثوقية المنتج نتيجة لجمع ومعالجة المعلومات حول أداء المنتج أثناء تشغيله.تختلف أشكال المستندات الصالحة في الصناعات المختلفة فيما بينها ، ولكن بغض النظر عن ذلك ، يجب أن تعكس المعلومات التالية:

• المدة الإجمالية للمنتج ،

• شروط الاستخدام،

• مدة تشغيل المنتج بين حالات الفشل ،

• عدد وخصائص الأضرار ،

• مدة الإصلاح للتخلص من ضرر معين ،

• نوع وكمية قطع الغيار المستخدمة ، إلخ.

من أجل الحصول على مؤشرات موثوقة لموثوقية المنتج استنادًا إلى البيانات التشغيلية ، يجب أن تكون المعلومات المتعلقة بالأعطال والعيوب مستمرة بمرور الوقت.