Файл: Загайнов, Н. А. Повышение эффективности и надежности оборудования электроснабжения городского электрического транспорта.pdf

чателей [2] является допустимое число отключенных

коротких замыканий до внепланового ремонта.

Параметр потока отказов ω(∕) представляет собой

математическое ожидание числа отказов на единицу обо­

рудования в единицу времени (удельная повреждае­

мость). Среднее значение параметра потока отказов оп­ ределяется как отношение количества отказавших еди­

тенсивности отказов во времени и функции распределе­

ния. В большинстве случаев при расчетах принимается

экспоненциальное распределение времени безотказной работы устройств, причем выявление факта старения по

данным эксплуатации связано со значительными трудно­

стями. Поэтому при принятом понятии ресурса и указан­ ных допущениях определение величины ресурса дает

значительно завышенные показатели. Уточнение этих

значений требует систематизации и научно обоснованного подхода к обработке статистических данных эксплуата­

ции. Видимо, в подобных случаях целесообразно за ре­

сурс принять время морального старения электротехни­

ческого оборудования.

При расчете надежности системы электроснабжения

и отдельных ее элементов эти показатели принимаются

за исходные. Однако специфика устройств и эксплуата­

ции этих систем требует внесения ряда уточнений.

Так, для основного оборудования тяговых подстанций весьма важным показателем надежности является P(t) —

.10

вероятность безотказной работы за заданное время t,

т. е. вероятность того, что данное оборудование будет

сохранять свои параметры в заданных пределах в тече­

ние определенного интервала времени при определенных условиях эксплуатации. Определение этого показателя

при известном законе распределения времени безотказ­ ной работы позволяет судить не только о надежности

электротехнического оборудования и систем электро­

снабжения, прошедших испытания и находящихся в экс­ плуатации, но и прогнозировать надежность работы подобного оборудования в дальнейшем, дать основные

рекомендации по повышению надежности вновь разраба-

Рис. 1. Зависимость интен­ сивности отказов λ(i) от времени эксплуатации

тываемЪіх систем и устройств и ориентировочно оценить надежность их на стадии проектирования. Для определе­

ния величины P(t) необходимо знать характер измене­ ния потока отказов. Картина изменения параметра по­

тока отказов не является универсальной. Из рис. 1 вид­ но, что весь интервал времени работы можно разбить на

три участка. На первом — функция λ(∕) имеет повышен­

ные значения (период приработки). Это связано с тем,

что в большой партии элементов всегда имеются элемен­

ты со скрытыми дефектами, которые выходят из строя

вскоре после начала работы. Второй период называется периодом нормальной работы. Он характеризуется посто­ янным (или приближенно постоянным) значением λ(i)∙

Последний период — период старения. В этот период

λ(i) возрастает, поскольку необратимые физико-химиче­

ские явления приводят к ухудшению качества деталей и изменению их основных характеристик.

Периодом приработки при расчетах надежности мож­

но пренебречь, так как у большинства оборудования си­

стемы контроля перед вводом в эксплуатацию отсеивают

все дефектные элементы. C другой стороны, большинство

элементов (например, кремниевые вентили, трансформа­

торы) имеют длительный период эксплуатации, на кото­ ром интенсивность отказа практически постоянна.

11

При этом можно выводить оборудование из работы

раньше, чем начинается заметное старение его элемен-

тов. В этом случае можно принять λ(Z) =λ=const и рас­

пределение времени безотказной работы будет следовать экспоненциальному закону. Основные характеристики

надежности при этом примут вид:

вероятность безотказной работы

средняя наработка на отказ

7 p=γ. (7)

параметр потока отказов

ω (і) = ω =z λ z= const.

Из анализа полученных выше соотношений видно, что

для повышения надежности необходимо проведение пред­ варительной тренировки (приработки) малонадежных

элементов, а также рациональный выбор номинальных

значений, классов точности типов и режимов работы

комплектующих элементов, что в конечном счете в зна­ чительной мере снижает их интенсивность отказов и си­ стемы в целом.

Однако конкретные меры по повышению надежности

систем эдектроснабжения и отдельных их элементов

могут быть рекомендованы только после определения

количественных значений показателей надежности как по

,данным эксплуатации, так и в результате ориентировоч­

ных расчетдв при проектировании.

2.Обоснование и выбор методов расчета надежности оборудования систем электроснабжения

Для оценки надежности оборудования систем элек­

троснабжения городского электрического транспорта мо­

гут быть использованы существующие инженерные мето­

ды расчета основных показателей надежности, разрабо­

танные применительно к радиоэлектронной аппаратуре,

системам электропривода и др. [2, 3]. Существует нес­

колько разновидностей методов расчета, отличающихся

друг от друга тем, какими данными мы располагаем, на какой стадии проектирования или эксплуатации произ­ водится расчет и для каких целей он выполняется.

12

а также мнение обслуживающего персонала о необходи­ мых мерах повышения надежности изделия.

Для каждого типа оборудования следует иметь спе­ циальной формы анкеты, в которые записываются дан­

ные по отказам и их ремонту.

Полученные материалы по отказам отдельных узлов

и элементов системы электроснабжения подвергаются

дальнейшей статистической обработке. По результатам

обработки определяются вид функции распределения от­

казов изделий (или функции распределения плотности

отказов); ’параметры этого распределения; устанавли­

вается степень совпадения эмпирического распределения

с предполагаемым теоретическим; определяются пока­

затели надежности исследуемых узлов и элементов.

В качестве примера приведем определение показате­ лей надежности для кремниевых выпрямительных агре­ гатов тяговых подстанций городского электрического

транспорта.

До настоящего времени вопрос определения количе­ ственных показателей надежности указанного оборудо­ вания подстанции ГЭТ по результатам эксплуатации в литературе освещен недостаточно [3 и 4]1. Исходным ма­

териалом для анализа и оценки надежности выпрями­

тельных агрегатов явились данные эксплуатации выпря­ мительных агрегатов, установленных на 27 тяговых под­ станциях г. Москвы, 26 г. Киева и 6 г. Харькова за период около трех лет работы. Для сбора статистической

информации были разработаны опросные листы специ­ альной формы. При этом фиксировались: наработка каждого агрегата, отказы с кратким описанием характе­ ра и их причин; время восстановления работоспособно­

сти агрегата (время, затраченное на поиск неисправно­

сти, организационные мероприятия и устранение неисп­

равности), работы, проведенные при профилактических

ремонтах, а также количество электроэнергии, перерабо­

танное каждым агрегатом.

Выпрямительные агрегаты являются изделиями мно­ гократного действия, поэтому их надежность характери­

зуется совокупностью свойств безотказности и восстанав-

1 Обобщая опыт эксплуатации кремниевых выпрямителей на го­ родском транспорте (3 и 4], авторы указывают на их высокую надеж­ ность по сравнению с ртутными. Однако количественных характери­ стик их надежности указанные работы не содержат.

14