Основные сведения о надежности

Важнейшим требованием, предъявляемым к СУ СЭЭС, является надежность. Составные части современных СУ СЭЭС - функциональные устройства, узлы и блоки – по

строены на электронной аппаратуре. Поэтому надежность упомяну­тых СУ определяется надежностью электронной аппаратуры.

Надежность аппаратуры - это свойство аппаратуры, заклю­чающееся в способности безотказно выполнять заданные функции при сохранении своих основных характеристик в установленных пределах.

Неисправность аппаратуры, без устранения которой выполнение всех или хотя бы одной из основных функций аппаратуры невозможно, называется отказом. Отказы могут быть частичными, когда аппаратура перестает выполнять одну или несколько из основных функций, и полными, когда прекращается выполнение всех функций.

Надежность аппаратуры обеспечивается сочетанием свойств безотказности, долго

вечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Безотказность - это свойство аппаратуры сохранять работоспособ­ное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Основными показателями безотказ

ности являются: наработка на отказ, интенсивность отказов, вероятность безотказной рабо

ты.

Долговечность - это свойство аппаратуры сохранять работоспособ­ное состояние до наступления предельного состояния при установлен­ной системе ТО и ремонта.

Основными показателями долговечности являются: ресурс (время) до среднего или капитального ремонта, назначенный (суммарный) ресурс, назначенный (календарный) срок службы.

Ремонтопригодность - это свойство аппаратуры поддерживать и восстанавливать работоспособное состояние при соответствующем ТО и ремонтах. Основными показателя

ми ремонтопригодности являются: вероятность восстановления работоспособного состоя-

ния и среднее время восстановления.

Сохраняемость - это свойство аппаратуры сохранять значения показателей безот-

казности, долговечности и ремонтопригодности во время и после хранения и транспорти-

ровки.

Из перечисленных свойств надёжности важнейшим является безотказность. Рассмот­рим более подробно основные показа­тели безотказности.

Наработка на отказ - это время нормаль­ной работы аппаратуры между двумя смеж­ными отказами.

Чтобы оценить среднюю наработку на отказ некоторого экземпляра аппаратуры, его испытывают до 10-15 отка­зов, восстанавливая работоспособность образца после каж-

дого из них. Средняя наработка (ч) при таком эксперименте опре­делится как частное от деления времени t испытания на количество отказов п за этот срок:

T = t / n (7.1).

Интенсивность отказов - величина, значение которой обратно средней наработке на отказ (1/ч):

λ. = 1 / T (7.2).

Чем больше интенсивность отказов, тем менее надежна аппаратура.

 

Рис. 7.5. График вероятно­сти безотказной работы аппа­ратуры СУ

 

Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет, обычно подчиняется экспоненциальному закону распределения (рис. 7.5):

P = ехр [- (t / T )] (7.3).

Как следует из графика, вероятность безотказной работы наиболь­шая (P = 1) при t / T = 0 (аппаратура не работала) и наименьшая (Р = 0) при t / T ≈ 5 (время работы аппаратуры примерно в.5 раз больше наработки на отказ).

ВОПРОС №32

ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ СУДОВЫХ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МЕХАНИЗМОВ

 

Основные сведения

Под термином «грузоподъемное устройст­во» понимается комплекс механизмов, обо-

рудования и конструкций, предназначенных для переработки различных грузов.

ГПМ принято классифицировать по двум основным признакам:

1. по назначению;

2. по типу передаточного механизма (передачи).

По назначению ГПМ могут быть разделены на 4 группы:

1. лебедки и краны грузоподъемностью до 8 т, обеспечивающие переработку мас-

совых грузов;

2. грузовые механизмы для перегрузки контейнеров массой от 8 до 32 т, а также тяжеловесных грузов (тяжеловесные лебедки, козловые и мостовые контейнерные кра-

ны);

3. лебедки общесудового назначения (шлюпочные) и лебедки грузовых и пасса-

жирских лифтов;

4. специальные лебедки и краны, применяемые на судах специаль­ного назначе-

ния (буксирные, траловые, гидрологические и др.)

Грузовые лебедки являются наиболее распространенными гру­зоподъемными механизмами на судах. Операции переноса груза выполняются грузовыми лебедками с помощью грузовых стрел. Применяют различные сочетания грузовых стрел и лебедок: работа двух лебедок или трех лебедок на один общий гак. В последнем случае 1 лебед-

ка используется для подъема груза, а 2 другие - для поворота и изменения вылета стрелы.

Грузовые краны являются автономными механизмами и в отличие от лебедок не требуют дополнительного такелажа. Грузовые краны имеют 3 механизма: подъема груза, изменения вылета стрелы и поворота.

Козловые и мостовые контейнерные краны имеют 2 механизма: подъема и пере-

движения, а в некоторых случаях имеют третий механизм, служащий для захвата контей

не­ров. Грузовые краны постоянно готовы к действию и обеспечивают более высокую производительность и экономичность перегрузочных работ. Меньший вылет стрелы компенсируется тем, что краны устанавливают вдоль бортов судна, а грузовые люки делают больших размеров. Последнее обстоятельство значительно облег­чает размеще-

ние грузов внутри трюма. Указанные преимущества обусловили то, что большинство сухогрузных судов теперь осна­щают кранами.

На всех без исключениях типов судов устанавливают шлюпочные лебедки и лебедки грузовых лифтов (подъемники).

Шлюпочные лебедки предназначены для подъема шлюпок с поверхности воды при помощи электродвигателя (спуск лебедок происходит под действием сил гравитации, т.е. веса).

Лебедки грузовых лифтов (подъемники) предназначены для перемещения продуктов питания между провизионными камерами и помещением камбуза (и в об-

ратном направлении). Перемещение людей при помощи подъемников категорически запрещено.

Пассажирские лифты используют на крупнотоннажных судах с большим количеством палуб, а также на всех типах пассажирских судов.

Буксирные лебедки применяют на морских буксирах, спасателях, ледоколах и судах ледокольного типа, работающих северных широтах. Они предназначены для буксировки судов, плавкранов и других плавсредств. Такие лебедки обеспечивают хранение на рабочем барабане всего запаса буксирного троса.

Траловые лебедки используют на рыболовецких судах. Мощность электродви

гателей таких лебедок достигает сотен кВт, а электропривод имеет достаточно слож-

ную схему управления.

Гидрологические лебедки устанавливают на научно-исследовательских судах.

Они предназначены для подъема-спуска научной аппаратуры с образцами воды и грунта, взятого с поверхности морского дна.

Передаточ­ные механизмы ГПМ бывают двух типов:

1. меха­нические;

2. гидравлические.

В качестве механической передачи в ГПМ используют червячный или цилиндрический редуктор. Наибольшее распространение получили грузовые устрой­ства с цилиндрическим редуктором, который по сравнению с чер­вячным обеспечивает более высокий КПД механизма.

В настоящее время на судах находят применение также электро­гидравлические грузовые краны. Механизмы подъема груза, изме­нения вылета стрелы и поворота плат-

формы этих кранов приво­дятся в движение гидравлическими двигателями, в которые пода­ется масло под давлением, создаваемым установленным на кране насосом с приводным ЭД. Мощность электродвигателя насоса может составлять от десятков до сотен кВт.

Условия работы ГПМ

Современный электро­привод судовых грузоподъемных механизмов как отечествен-

ный, так и зарубежный изготавливается с использованием специализированных электрических машин и аппаратов, отвечающих особым требованиям эксплуатации.

Специфические условия судо­вой эксплуатации электрооборудо­вания

грузоподъемных механизмов в основном сводятся к следующим: высокая влажность воздуха вплоть до выпадения росы, высокая тем­пература окружающей среды, качка судна, повышенная вибра­ция. Все оборудование грузо­подъемных устройств, установлен­ное на открытых палубах, должно быть рассчитано на обливание мор­ской водой, а также на кратковре­менные погружения в волну, за­ливающую палубу, на возмож­ность обледенения. К оборудова­нию предъявляются более высо­кие требования по прочности и коррозийной стойкости.

Главное различие электроприводов судовых грузоподъемных ме­ханизмов от берего-

вых заключается в их питании от электростанций соизмеримой мощности. Приходится искать комплексное решение задач по обеспечению стабилизации параметров тока и устойчивости работы электростанции с мощными электроприводами грузовых устройств, а также по выбору наиболее целесообразных электродвигате­ли и систем управления, позволяющих уменьшить пиковые нагруз­ки в условиях частой работы в динамических режимах.

Режимы работы ГПМ

Электроприводы ГПМ работают в повторно-кратковременном режиме, который в

соответствии с международной классификацией обозначается S3.

Этот режим характеризуется частыми пусками и остановками электродвигателя ГПМ.

В общем виде цикл работы грузовой лебедки состоит из следующих 8 операций:

1. подъем груза;

2. перенос груза в горизонталь­ной плоскости;

3. опускание груза;

4. расстройка груза;

5. подъем холосто­го гака;

6. обратное перемещение гака в горизонтальной плоскости;

7. опускание холостого гака;

8. застропка груза.

Грузовые операции могут осуществляться одной лебедкой, двумя лебедками или грузо­вым краном.

Для обоснованного выбора режима эксплуатации ЭП, а также для выбора ЭД по мощности необходимо прежде всего знать, как изменяется нагрузка на валу ЭД во вре-

мени. С этой целью используют нагрузочные диаграммы, представляющие собой зависимость момента на валу двигателя от времени, т.е. М (t).

Ниже рассматриваются нагрузочные диаграммы для таких режимов работы ГПМ:

1. работа одной лебедки;

2. работа двух лебедок на один гак;

3. работа грузового крана.

Требования Правил Регистра к электроприводам грузоподъемных механизмов