Основные соотношения между периодом профилактических работ и средней продолжительностью технического обслуживания

 

При сокращении промежутка времени между очередными техническими обслуживаниями РЭО повышается его надёжность за счет своевременного проведения контрольно-регулировочных работ. При этом увеличивается общее время профилактики в течение года и соответственно уменьшается продолжительность работы оборудования за этот отрезок времени по прямому назначению. Оптимальным периодом проведения профилактических работ можно считать период t_ТО между профилактиками, при котором величина коэффициента простоя K _П принимает наименьшее значение. Величину коэффициента простоя находим из выражения:

, (2.1)

где T _ОП – среднее время нахождения объекта в работоспособном состоянии между двумя соседними по времени профилактиками;

T _П = t_ТО + T _ТО – T _ОП (2.2)

– среднее время нахождения объекта в неработоспособном состоянии; T _ТО – средняя продолжительность профилактики (технического обслуживания).

Как показано в [2] при T _П» T _ТО оптимальный период проведения профилактических работ можно рассчитывать по формуле:

, (2.3)

где l_П – интенсивность отказов при проведении профилактик.

Для случая экспоненциального распределения отказов:

, (2.4)

где T _ОП – наработка объекта между двумя соседними по времени профилактиками.

Для аппаратуры, которая часть времени работает, имея при этом интенсивность отказов l_Р, а другую часть времени хранится в выключенном состоянии, имея интенсивность отказов l_ХР, величину l_П находят из выражения:

l_П = К _Иl_Р + (1 – К _И)l_ХР, (2.5)

где К _И – коэффициент эффективности эксплуатации, равный вероятности нахождения аппаратуры во включенном состоянии в произвольный момент времени:

, (2.6)

где t_i – время работы аппаратуры при i -ом включении; n – число её включений за календарное время t_k.

Таким образом, при К _И < 1 выражение (2.3) для определения оптимального периода проведения профилактических работ примет с учетом (2.5) вид:

. (2.7)

Обычно величиной l_ХР = (10^-3…10^-2)l_Р, пренебрегают по сравнению с l_Р. В этом случае выражение (2.7) упрощается:

. (2.8)

Использование в аппаратуре современных интегральных микросхем и цифровой обработки информации повышает её надёжность и стабильность. Для этой аппаратуры оптимальный период проведения профилактических работ t_ТОC как показывает опыт, оказывается большим, чем такой же период t_ТО аппаратуры в обычном исполнении:

t_ТОC = К _СТt_ТО, (2.9)

где К _СТ ³ 1 – поправочный коэффициент для учета стабильности параметров аппаратуры, определяемый по результатам эксплуатации или специальных испытаний для каждого типа аппаратуры.

Для аппаратуры одноразового действия профилактика проводится во время хранения, величина коэффициента эффективности эксплуатации К _И близка к нулю и формула (2.7) для вычисления t_ТО упрощается:

. (2.10)

Средняя продолжительность ТО определяется из выражения:

, (2.11)

где Т _{ТО i} – среднее время i -ой операции; m – число операций при одной профилактике.

Отсутствие простоя характеризуют с помощью коэффициента готовности, равного вероятности того, что объект окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме периодов плановых ремонтов, плановых ТО и других плановых мероприятий, прерывающих эксплуатацию объекта по назначению.

Коэффициент готовности при проведении профилактики:

. (2.12)

Часто в задачах принимают, что среднее время нахождения объекта в неработоспособном состоянии T _П равно среднему времени ТО (T _П» T _ТО) или что оно равно среднему времени ремонта (T _П» T _Р).

Коэффициент готовности при отсутствии профилактики:

, (2.13)

где T _О – среднее время нахождения объекта в работоспособном состоянии при отсутствии профилактических работ.

Безотказность транспортного радиоэлектронного оборудования, относящегося к восстанавливаемым изделиям многократного циклического применения, характеризуют коэффициентом оперативной готовности К _ОГ(t), равным вероятности того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени t _Р. При экспоненциальном законе вероятности безотказной работы:

. (2.14)

Коэффициент готовности характеризует готовность объекта к применению по назначению только в отношении его работоспособности в произвольный момент времени. Коэффициент же оперативной готовности характеризует надёжность объекта, необходимость применения которого возникает в произвольный момент времени, после которого требуется безотказная работа в течение заданного интервала времени.

Коэффициент оперативной готовности при проведении профилактики , (2.15)

где l_РП – интенсивность отказов при наличии профилактических работ.

 

Примеры расчета периодичности и продолжительности профилактических работ

 

Пример 2.1. Передатчик работает в субботу и воскресенье по 4 ч в сутки, а в остальные дни – по 6 ч в сутки. Длительность профилактических работ по отдельным узлам передатчика в среднем составляют: по антенно-фидерному тракту – 1.5 ч, по остальным высокочастотным узлам – 2.5 ч, по блоку питания – 1 ч. Интенсивность отказов передатчика при проведении профилактических работ l_Р = 2×10^-3 ч^-1. Определить оптимальный период профилактических работ. Отказами в выключенном состоянии пренебречь.

Решение:

а) с помощью выражения (2.6) вычислим коэффициент эффективности эксплуатации:

;

б) с помощью выражения (2.11) находим среднюю продолжительность ТО:

;

в) по формуле (2.8) определим оптимальный период профилактических работ:

.

Ответ: оптимальный период профилактических работ t_ТО = 148.7 ч.

Пример 2.2. Наработка на отказ бортового радиолокатора при экспоненциальном законе надежности и без проведения профилактических работ составила Т ₀ = 300 ч. При проведении профилактических работ длительностью Т _ТО = 5 ч наработка на отказ составила 900 ч. Среднее время ремонта Т _Р = 6 ч. Коэффициент интенсивности эксплуатации К _И = 0.25. Интенсивность отказов в выключенном состоянии l_ХР = 2×10^-6 ч^-1. Определить оптимальный период проведения профилактических работ, а также коэффициент готовности и коэффициент оперативной готовности для t = 2 ч без профилактики и при проведении профилактики.

Решение:

а) экспоненциальное распределение применяется не только к неремонтируемым объектам, но и к ремонтируемым объектам с простейшими потоками отказов; с учетом этого находим интенсивность отказов радиолокатора без проведения профилактических работ:

и при проведении профилактических работ:

;

б) находим оптимальный период проведения профилактических работ по формуле (2.7):

;

в) находим коэффициенты готовности, равные вероятности того, что объект окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме периодов плановых ремонтов, плановых ТО и других плановых мероприятий, прерывающих эксплуатацию объекта по назначению:

1) коэффициент готовности без проведения профилактики:

;

2) коэффициент готовности при проведении профилактики:

;

г) находим коэффициенты оперативной готовности, равные вероятности того, что объект окажется работоспособным в произвольный момент времени, и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени:

1) коэффициент оперативной готовности без проведения профилактики:

;

2) коэффициент оперативной готовности при проведении профилактики:

.

Ответ: оптимальный период проведения профилактических работ t_ТО = 189.3 ч; коэффициенты готовности без проведения профилактики К _Г = 0.98, а при проведении профилактики К _ГП = 0.993; коэффициенты оперативной готовности без проведения профилактики К _ОГ = 0.973, а при проведении профилактики К _ОГП = 0.991.

Пример 2.3. Для посадки на планеты с высокой температурой поверхности (больше 500^оС) разработана специальная приёмо-передающая телевизионная система, которая незадолго до посадки охлаждается, затем работает на поверхности планеты менее получаса, после чего из-за сильного разогрева переходит в неработоспособное состояние. В системе используются современные высокостабильные интегральные схемы и цифровая обработка информации. Интенсивность отказов системы при охлаждении l_ХР = 3×10^-6 ч^-1. Длительность профилактических работ по отдельным узлам системы в среднем составляют: по антенно-фидерному тракту – 2 ч, по приёмному тракту – 1.5 ч и по передающему тракту – 3 ч. По результатам испытаний получено численное значение поправочного коэффициента, учитывающего высокую стабильность параметров станции, К _СТ = 1.5. Определить оптимальный период проведения профилактических работ.

Решение:

а) находим среднюю продолжительность ТО:

;

б) определяем оптимальный период проведения профилактических работ для аппаратуры одноразового действия:

;

в) определяем оптимальный период проведения профилактических работ с учётом поправочного коэффициента К _СТ:

t_ТОC = К _СТt_ТО = 1.5×2082 = 3123 ч.

Ответ: оптимальный период проведения профилактических работ t_ТОC = 3123 ч.