Общие теоретические основы надежности

Надежность функционирования систем сервиса рассчитывают по известным показателям надежности их составных частей и подсистем. Для чего структуру систем сервиса представляют в виде так называемой «модели надежности», являющейся функционально- структурной схемой параллельного, последовательного и параллельно- последовательного соединения подсистем и элементов.

Вероятность безотказной работы для системы с последовательным соединением элементов вычисляется как произведение вероятностей отдельных элементов (подсистем), т.е. Р_1-n= Р₁xP₂x…xP_n, где Р_1-n- вероятность безотказной работы подсистемы из “n” элементов, а Р₁, Р₂…Р_n- вероятность безотказной работы одного “j” элемента.

Для системы с параллельным соединением элементов вероятность безотказной работы вычисляется по формуле: Р_1-n=1-(1-Р₁)x(1-P₂)x…x(1-P_n)

Вероятность безотказной работы для структуры с последовательно- параллельным соединением элементов (см. рис.4) вычисляется по формуле: Р_1-4=Р_1-2хР_3-4= [1-(1-P₁)(1-P₂)]x[1-(1-P₃)(1-P₄)].

Р₁ Р₃

Р_1-4

 

Р₂ Р₄

Рис.4 Последовательно- параллельное соединение элементов

 

Для структуры с параллельно- последовательным соединением элементов (см. рис.5) вероятность безотказной работы вычисляется по выражению: Р_5-8= 1-(1-Р_5-6)х(1-Р_7-8)= 1-(1-Р₅хР₆)х(1-Р₇хР₈).

Р₅ Р₆

 

Р_5-8

Р₇ Р₈

Рис.5 Параллельно- последовательное соединение элементов

 

Функционирование систем сервиса обеспечивается качественной и надежной работой следующих подсистем с вероятностью безотказной работы Р(t); наружные электрические сети города с Р_нэ(t); внутренние электрические сети здания (помещения) с Р_вэ(t); электросиловое оборудование с Р_с(t); осветительное электрооборудование с Р₀(t); технологическое оборудование (швейные машины, оборудование влажно- тепловой обработки и др.) с Р_т(t); оборудование технических систем сервиса (вентиляция и кондиционирование, пожаротушение и пожарная сигнализация помещений и др.) с Р_м(t).

Например, модель надежности системы сервиса с последовательно- параллельным соединением элементов можно представить структурной схемой в виде рис.6:

Р_с(t) P_т(t)

P_нэ(t) P_вэ(t)

Р_сс(t)

 

P₀(t) P_м(t)

Рис. 6 Структурная схема “модели надежности” с учетом электроснабжения технологического и технического оборудования системы сервиса

 

Расчетная формула вероятности безотказной работы данной системы будет иметь следующий вид:

Р_сс(t)= Р_нэ(t)хР_вэ(t)хР_сотм(t)= Р_нэ(t)хР_вэ(t)х[1-(1-P_c)x(1-P₀)]x[1-(1-P_т)х(1-Р_м)]

Если в структурную схему модели надежности системы сервиса включить систему городского наружного водоснабжения с вероятностью безотказной работы Р_нв(t) и систему внутреннего водоснабжения помещения с вероятностью безотказной работы Р_вв(t), то структурная схема примет вид рис.7:

Р_с Р_т

P_нэ Р_вэ

Р_сс

 

Р₀ Р_м

 

 

Р_нв Р_вв

Рис. 7 Структурная схема модели надежности с учетом электро- и водоснабжения технологического и технического оборудования системы сервиса с последовательно- параллельным соединением элементов

 

Если система сервиса представлена параллельно- последовательным соединением элементов Р_с, Р_т, Р₀ и Р_м, то структурная схема примет вид рис.8:

Р_с Р_т

Р_нэ Р_вэ

Р_сс

 

Р₀ Р_м

 

Р_нв Р_вв

Рис. 8

 

При вероятности безотказной работы системы, превышающей 0,9, т.е. λ_сt≤0,1 с достаточной для практики точность при внезапных отказах элементов, когда приработка оборудования закончена, а старение ещё не наступило, наиболее применим экспоненциальный закон распределения вероятности безотказной работы, т.е.

где - интенсивность отказа системы, 1/ч.; - время работы, ч.

Откуда:

и

Частота отказов:

Средняя наработка на отказ (до первого отказа), ч.: Т_ср.с=1/λ_с при максимальной частоте отказов (а_с.max).

Если имеет место резервирование элементов системы сервиса общим замещением с целой кратностью и вероятность безотказной работы ниже 0,9, то справедлива следующая зависимость:

В этом случае частота отказов вычисляется по формуле:

где - средняя частота отказа каждого из элементов подсистем в течение заданного среднего времени t₀.

Например, при средней вероятности безотказной работы элементов подсистем Р_с.ср.=0,998 имеем в течение t₀=10 часов работы: λ₀t₀=0,002, т.е. λ₀= =0,2×10^-31/ч. Средняя наработка до первого отказа системы Т_ср.=2Т⁰_ср., где Т⁰_ср.- средняя наработка до первого отказа нерезервированной системы:

Т⁰_ср.=1/λ₀=1/0,2·10^-3=5000ч. Средняя наработка до первого отказа резервированной системы Т_ср.=2Т⁰_ср.=10000ч.

Тогда частота отказов вычисляется по формуле:

,

а интенсивность отказов по выражению:

При построении графиков зависимости и в функции времени , значения времени задавать с расчетным интервалом 15000час (1,5×10⁴ч.).

Этапы выполнения

1. Составить функционально-структурную схему надёжности технической системы, имеющей выше выбранные механизмы и устройства согласно конструкции и принципа работы отдельных устройств.

2. Распределить и объединить элементы по подгруппам и группам с учётом их взаимодействия.

3. Составить расчётные выражения для вычисления вероятностей безотказной работы отдельных подгрупп и системы в целом.

4. Рассчитать вероятность безотказной работы.

5.Вычислить среднюю наработку на отказ.

6. Построить графические зависимости λ_с и в функции времени. Значения λ_с и свести в таблицу.

Заключение

Данный раздел завершает выполнение курсового проекта и должен содержать выводы проделанной работе.

Здесь необходимо осветить следующее:

1. Степень проработки поставленных задач в период работы над курсовым проектом.

2. Сделать выводы по основным полученным результатам.

3. Изложить особенности работы в ходе выполнения курсового проекта.

4. Дать предложения по возможным направлениям и путям совершенствования поставленных задач для исключения недостатков проекта.

Литература

1. И.Л. Каганов. Курсовое и дипломное проектирование. – 3-е издание. – М.: Агропромиздат, 1990 – 351 с.

2. Булат Е.П., Тарабанов В.Н. Методическое руководство к курсовому проектированию для студентов по дисциплине «Техника и технология отрасли» (спец. 06.08.00). – СПб.: СПбТИС, 1996.

3. Соловьёв В.Н., Гончаров А.А. Организация деятельности предприятий сервиса. Методическое руководство к курсовому проектированию - СПб.: СПбГИСЭ, 2000.

4. В.В. Гладкевич, В.И. Заплатинский. Надёжность бытовой техники. Учебное пособие. - СПб.: СПбТИС, 1995.

5. С.Ф. Привалов. Электробытовые устройства и приборы. Справочник мастера. - СПб.: Лениздат, 1994. – 511с.

Приложения

В приложении представляется вспомогательная информация, которая несёт справочный характер.

В приложения включены следующие материалы:

Приложение 1. Тематика курсовых проектов

Приложение 2.Характеристики основного оборудования систем сервиса. Приложение 3. Оформление титульного листа. Приложение 4. Предельно- допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в помещении. Приложение 5. i-d диаграмма воздуха. Приложение 6. Технические характеристики вентиляторов. Приложение 7. Электродвигатели серии АО и А. Приложение 8. Линии, знаки и геометрические фигуры, применяемые в стандартах.

Приложение 1

Тематика курсовых проектов

№ п/п	Наименование темы	Примечание
	Проект технологической (технической) системы культурно-развлекательного центра (кинотеатр, игровой комплекс, цирк, аттракцион, салон-выставка и т.п.)	Вид объекта указывается в задании руководителем курсового проекта.
	Проект технологической (технической) системы салона красоты (парикмахерская и т.п.)
	Проект технологической (технической) системы предприятия «бар-кафе-ресторан» (кухня, пищеблок, столовая и т.п.)
	Проект технологической (технической) системы ателье индивидуального пошива одежды
	Проект технологической (технической) системы спортивно-оздоровительного комплекса (спортзал, бассейн и т.п.)
	Проект технологической (технической) системы гостиницы (автокемпинга, туристической базы и т.п.)
	Проект технологической (технической) системы химической чистки одежды (микрохимчистки и т.п.).
	Проект технологической (технической) системы банно-прачечного комбината (бассейн, сауна и т.п.).
	Проект технологической (технической) системы офисного помещения отрасли.
	Проект технологической (технической) системы мастерской сферы сервиса (изготовление и ремонт металлоизделий, сервисное обслуживание бытовой техники и т.п.)

 

Приложение 2

Характеристики основного оборудования и техники сферы сервиса
(принято условно)

№ п/п	Наименование оборудование	Габариты, L В мм	Потребл. мощность, кВт	Количество тепло- выделений, кДж/ч	Количество влаговыде лений, кг/ч	Вероятность безотказной работы.
	Бытовые машины и приборы Электрическая печь	850 600				0,95
	Электромясорубка	520 200	1,5			0,92
	Кухонный комбайн	460 320	0,8			0,93
	Посудомоечная машина	850 450	2,1		0,5	0,91
	Электроводонагреватель	1350 650	4,0			0,94
	Электрогриль, духовка	420 180	2,0			0,93
	Электроотопительные приборы, конвекторы	1000 100	2,5			0,92
	Воздухоочиститель, климатезёр	400 200	0,6			0,96
	Пылесос	540 190	0,8			0,95
	Холодильник компрессионный	600 600	0,2			0,94
11.	СВЧ-печь	510 360	0,8			0,98
12.	Стиральная машина бытовая	600 600	3,0			0,93
	Мобильный кондиционер	850 440	2,0			0,95
14.	Масляный обогреватель	860 120	2,4			0,98
15.	Электротепло- вентилятор	300 175	2,0			0,94
16.	Электроточило	240 140	0,22			0,95
17.	Электросушитель для рук	230 200	0,1			0,93
18.	Электроприборы для сваривания полиэтиленовой плёнки	210 140	0,22			0,94
19.	Бельесушильная машина	600 450	2,5		0,6	0,93
	Гладильная машина	900 400	1,3		0,3	0,95
	Оборудование предприятий сервиса Насосная станция	500 210	0,8			0,92
	Компрессорная установка	2750 610	1,7			0,92
	Вакуумная установка	750 490	2,0			0,93
	Парогенератор	960 700			4,0	0,91
	Паровой пресс	1070 1300			6,0	0,92
	Манекен паровой	1241 690			8,0	0,93

Продолжение таблицы

	Пятновыводной стол (станок)	1240 470			-	0.95
	Стиральная машина (промышл.)	910 1020	3,4		0,7	0,93
	Центрифуга	610 770	0,55			0,92
30.	Машина химчистки Блеск Р422	2100 1360	28,0		-	0,91
31.	Машина химчистки КХ-010А	2200 980	15,0		-	0,91
	Конвеерная установка	5840 800	1,1	-	-	0,94
33.	Ванна для промывки	1700 750			1,0	0,98
34.	Шкаф сушильный	1500 600	2,0		0,5	0,96
35.	Гладильный стол с электроутюгами	2000 1000	1,0		0,24	0,93
36.	Утюг УЭТ-10		1,0		0,47	0,95
37.	Гидравлический пресс с парогенератором	1200 1500	5,5		6,4	0,91
38.	Машина плиссировочная	800 450			-	0,92
39.	Электродвигатели технологического оборудования		0,6			0,95
40.	Верстак для сварочных работ	2000 1200
41.	Стол для газосварочных работ	1700 800
42.	Электропечь муфельная	750 410	5,5			0,96
43.	Электроплита с закрытой спиралью	600 500	0,6			0,94
44.	Калорифер	1000 400				0,95
45.	Вентилятор	750 300	1,0			0,93
46.	Швейная машина	1200×650	0,6			0,96

 

Примечание: характеристики на оборудование, не указанные в таблице приложения 2, можно выбирать по технической документации и задавать ориентировочно согласно аналогичного агрегата.

 

Приложение 3

Оформление титульного листа

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики