Выполнение отдельных работ в определении причин сбоев и отказов в работе электрооборудования

3 Отказы электрооборудования в системах электроснабжения

Эксплуатационные показатели для энергетического оборудования задаются паспортными данными, инструкциями по эксплуатации, а их текущие значения назначаются службой режимов, диспетчерами и дежурным эксплуатационным персоналом.

Надежная работа энергетического оборудования в зависимости от его назначения может требоваться в различные периоды времени:

• между плановыми ремонтами;

• в определенный сезон года;

• при прохождении максимума или минимума нагрузки и т.д.

Состояние электрооборудования, при котором оно способно выполнять

заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации, называют работоспособностью. Нарушение работоспособности является отказом.

Отказом называется событие, заключающееся в переходе оборудования с одного уровня работоспособности или функционирования на другой, более низкий, или в полностью неработоспособное состояние. Отказы классифицируются по разным признакам:

1) по степени нарушения работоспособности: полные или частичные. Для части системы электроснабжения отказ одного элемента или группы элементов в одном случае может привести к ограничению потребляемой мощности и энергии, в другом — к полному прекращению электроснабжения потребителей; в первом случае отказ следует считать частичным, во втором — полным; если рассматривать для системы в целом, то оба отказа следует считать частичными;

2) по связи с отказами других элементов (оборудования): независимые и зависимые

3) по характеру процессов проявления: внезапные и постепенные. Внезапные отказы проявляются в результате резкого, скачкообразного изменения основных параметров системы, связанных с нарушением условий работы, ошибочными действиями персонала и т.д.; при постепенных отказах наблюдается плавное изменение параметров оборудования в результате старения, износа. Постепенные отказы часто проявляются в форме внезапных;

4) по времени существования: устойчивые и неустойчивые. Устойчивый — это такой отказ, когда для восстановления работоспособности требуется ремонт оборудования; неустойчивый — когда для восстановления работоспособности требуется только отключение оборудования или изменение его режима работы без ремонта;

5) по времени проведения: плановые и неплановые. Плановый отказ — это текущий или капитальный ремонт, сроки проведения которого заранее оговорены. Влияние плановых ремонтов на надежность системы электроснабжения может оказаться весьма существенным, так как возможно наложение на плановый ремонт одного элемента отказа другого, в частности, его резервирующего.

Самовосстанавливающийся отказ называют сбоем.

При полном отказе (полной утере работоспособности) оборудование или установку надо выводить из работы в ремонт. При частичном отказе оборудование или установка может какое-то ограниченное время выполнять часть заданных функций.

Отказом в работе называют отказ, выявившийся в момент выполнения заданной функции, а дефектом — отказ, обнаруженный при наладке, профилактическом осмотре или плановом ремонте.

Как показывает опыт эксплуатации, основными характеристиками, определяющими работоспособность электрооборудования, являются следующие:

1) механическая прочность;

2) износоустойчивость контактов при включении тока;

3) износоустойчивость контактов при отключении тока;

4) стойкость контактов против сваривания;

5) коммутационная способность, а также термическая и динамическая стойкость;

6) надежность контактирования (стабильность переходного контактного сопротивления);

7) сохраняемость свойств изоляции;

8) стабильность характеристик срабатывания.

Указанные выше характеристики работоспособности оборудования в основном определяют их надежность. Высокие характеристики работоспособности означают и высокую надежность.

Все отказы в работе оборудования объясняются неудовлетворительным уровнем или состоянием перечисленных характеристик, которые являются физическими составляющими главного свойства надежности — безотказности в работе. Эти характеристики работоспособности имеют различную важность для разного оборудования. Так, работоспособность автоматических выключателей, контакторов и магнитных пускателей на 100 % зависит от этих характеристик; работоспособность плавких предохранителей — на 45 %, тепловых реле — на 30%, рубильников — на 20 % и т.д.

При анализе надежности электрооборудования рассматривают четыре группы основных факторов:

• связанные со свойствами применяемых материалов;

Из этого перечня особое значение имеют производственные факторы. Влияние этих факторов учитывают отдельно, потому что, во-первых, они не могут быть конкретно учтены при проектировании, и, во-вторых, после отработки конструкции и внедрения ее в производство уровень надежности оборудования полностью определяется стабильностью производства. Кроме того, одно и то же оборудование, изготовленное на разных предприятиях, нередко очень резко отличается друг от друга по качеству.

К конструктивным факторам относят прежде всего:

скорость замыкания и размыкания контактов;

раствор, провал и нажатие контактов;

вибрацию контактов при включении;

трение в элементах подвижных частей;

особенности дугогасящего устройства и др.

Факторы, определяемые свойствами применяемых материалов, — это, в основном, особенности контактных и изоляционных материалов, а также материалов для пружин, термобиметаллических элементов и т.п.

При эксплуатации электрооборудование подвергается разнообразным воздействиям, зависящим от нагрузки, режима и условий работы. По влиянию на характеристики работоспособности оборудования эксплуатационные факторы делят на две группы:

1) ток и напряжение, род тока, характер нагрузки, частота срабатывания, продолжительность включения и др.;

2) окружающая температура, влажность воздуха, давление и запыленность воздуха, агрессивные газы, особенности монтажа, внешние вибрации, действия обслуживающего персонала и др.

Суммарное воздействие той или иной комбинации перечисленных выше факторов вызывает отказы оборудования.

Возникновению отказов способствуют также следующие часто встречающиеся недостатки при эксплуатации оборудования:

пренебрежение указаниями заводских инструкций по монтажу, регулировке и обслуживанию;

недопустимые змены материалов изношенных деталей, в особенности контактных;

нарушение правил хранения и транспортировки;

неправильное использование в непредусмотренных режимах или условиях;

неправильная, небрежная или несвоевременная профилактика и ДР.

Большая часть повреждений в системах электроснабжения связана с нарушением электрической изоляции элементов (генераторов, трансформаторов, кабельных и воздушных линий, компенсирующих устройств и др.). Поэтому от момента возникновения повреждения до его локализации зона неблагоприятного влияния, как правило, велика. Причем для отдельных видов потребителей (например, предприятий химической промышленности) сам факт возникновения повреждения, при котором понижается напряжение, является отказом.

Элементы систем электроснабжения относятся к восстанавливаемым при отказах. Надежность системы или элемента обеспечивается свойствами безотказности, долговечности, устойчивости, управляемости, живучести, безопасности и ремонтопригодности, о которых подробно будет изложено в последующих главах книги.

В процессе эксплуатации элементов системы электроснабжения в материалах, из которых они изготовлены, вследствие термических и механических воздействий, а также воздействий электромагнитных полей, агрессивной среды, снижения показателей качества электроэнергии накапливаются необратимые изменения, снижающие прочность, нарушающие координацию и взаимодействие частей. Эти изменения в случайные моменты времени могут приводить к отказу элемента.

При рассмотрении показателей надежности любого элемента различают три периода его эксплуатации: I — период приработки; II — период нормальной эксплуатации; III — период интенсивного износа и старения.

Период I характеризуется снижением интенсивности отказов с течением времени, что объясняется выявлением скрытых дефектов монтажа и изготовления, отбраковкой элементов.

Период II характеризуется примерно постоянной интенсивностью отказов. При этом они имеют внезапный характер (механические повреждения, повреждения вследствие неблагоприятных внешних условий и т.д.).

Период III характеризуется повышением интенсивности отказов с течением времени и связан с интенсивным износом и старением, необратимыми физико-химическими процессами в материалах, из которых изготовлены элементы и их части (постепенные отказы).

Подразделение отказов на внезапные и постепенные условно и служит для удобства анализа и количественной оценки протекающих явлений.

Основной причиной внезапных отказов является превышение механической прочности элемента.

Например. Кабельная линия напряжением 6- 10 кВ обладает определенной механической прочностью, и все ее конструктивные элементы выполнены так, чтобы обеспечить сохранность линии при воздействии механических нагрузок, не превышающих предел прочности бронированного покрытия, оболочки, изоляции жил кабеля. Механические нагрузки, воздействующие на кабельную линию при эксплуатации, являются случайными, и связи между значениями таких нагрузок во времени обычно не наблюдаются. Пиковые экстремальные нагрузки, приводящие к повреждению кабельной линии, возникают случайно, и невозможно однозначно предсказать момент их появления. Среднее значение воздействующих механических нагрузок на кабельную линию практически при любых условиях прокладки намного меньше предельно допустимого (по механической прочности). Первое превышение механической прочности кабельной линии приводит к ее отказу. Учитывая конструкции кабельных линий и характерные условия их эксплуатации, следует отметить два обстоятельства:

уровень предельно допустимой механической нагрузки остается постоянным в период эксплуатации;

отказ возникает в результате не постепенного изменения внутреннего состояния элемента (так как предел механической прочности с течением времени изменяется мало), а лишь как следствие внешних случайных воздействий, являющихся независимыми и возникающих в случайные моменты времени, которые однозначно предсказать невозможно.

Основной причиной постепенных отказов является старение материалов и износ отдельных частей элементов. Со временем материалы, из которых изготовлен элемент, претерпевают необратимые изменения. Причинами их возникновения являются следующие факторы:

• тепловое, вибрационное старение изоляции трансформаторов, кабельных линий, генераторов;

• коррозия металлических частей проводов, опор, оболочек кабельных линий;

• износ дугогасительных камер коммутационных аппаратов при отключении токов КЗ;

• диффузия одного материала в другой;

По мере эксплуатации элементов (оборудования) вследствие влияния процессов нагревания, обусловленных протеканием токов нагрузки; изменения условий внешней среды; электродинамических сил, возникающих при резком изменений тока; вибрации; повышения влажности и вредных примесей в среде, окружающей изоляцию; воздействий электрического поля в изоляции происходят сложные физико-химические процессы старения. Изоляция становится хрупкой, ломкой, появляются трещины, в результате чего уменьшается ее электрическая прочность и при случайном превышении напряжения сверх допустимого уровня происходит отказ.

Аналогичные ситуации происходят при коррозии и окислении металлических частей оборудования, а также под воздействием механических нагрузок. Эти факторы приводят к постепенному снижению прочности и при случайном превышении предела прочности — к отказу оборудования. Таким образом, постепенный износ отдельных частей оборудования представляет собой как бы накопление элементарных повреждений в различных его частях и снижение общего предела прочности. После достижения некоторого уровня, т.е. накопления определенного числа элементарных повреждений, происходит отказ оборудования системы электроснабжения. Если в случае внезапных отказов первое превышение предела прочности приводит к отказу оборудования, то в случае постепенных отказов необходимо интегрирование элементарных повреждений в различных его частях, обусловленных влиянием многих факторов, носящих случайный характер и приводящих к постепенному изменению состояний оборудования. Таким образом, необходимо, например, многократное превышение температуры изоляции сверх допустимой, многократное отключение токов КЗ выключателями, многократное воздействие неблагоприятных условий внешней среды и т.д.

Надежность наиболее распространенных элементов электрических сетей, таких, как силовые трансформаторы, кабельные линии, в значительной степени определяются надежностью работы изоляции, «прочность» которой изменяется при эксплуатации. Основной характеристикой изоляции электротехнических изделий является, как указывалось выше, ее электрическая прочность, которая в зависимости от условий эксплуатации и вида изделия определяется механической прочностью, эластичностью, исключающей возможности образования остаточных деформаций, трещин, расслоений под воздействием механических нагрузок, т.е. неоднородностей.

Разрушение изоляции при функционировании элемента происходит, в основном, в результате нагревания токами нагрузок и температурных воздействий внешней среды; механические нагрузки (вибрация, деформация, удары и др.) также вызывают разрушение изоляции.

Если изоляция находится под воздействием высокого напряжения, то на процессы старения изоляции заметно влияет электрическое поле. Вначале, когда изоляция новая и достаточно однородная, электрическое старение происходит медленно. При эксплуатации, вследствие тепловых и механических воздействий, сопровождающихся расслоением, возникновением воздушных прослоек, пустот, трещин, газовых включений, масла, электрическое старение становится заметным.

Среди перечисленных факторов, определяющих срок службы изоляции указанных элементов систем электроснабжения, одним из основных является тепловое старение. На основании экспериментальных данных было получено известное «восьмиградусное правило», согласно которому повышение температуры изоляции, выполненной на органической основе, на каждые 8 °С в среднем вдвое сокращает срок службы изоляции.

Другим важным фактором, вызывающим интенсивное старение изоляции, является механическая нагрузка, обусловленная электродинамическими процессами при резких изменениях тока, например при резкопеременной нагрузке силового трансформатора, частых набросах и сбросах нагрузки, сквозных токах КЗ. Механические характеристики прочности изоляции также зависят от температуры. Так, при ее увеличении предел механической прочности изоляции быстро снижается.

Указанные выше два фактора, влияющие на срок службы изоляции, тесно связаны между собой и зависят в значительной степени от качества изготовления электротехнического изделия, от однородности материала изоляции.

Опыт эксплуатации основного оборудования систем электроснабжения промышленных предприятий показывает, а статистика подтверждает, что наименьшее число отказов имеют воздушные и кабельные линии, затем масляные выключатели и другое оборудование. Более подробные сведения приведены в следующих главах книги.

Статистические исследования показали, что масляные выключатели в значительном числе случаев (от 17 до 35 %) отказывают при отключении токов КЗ и в большинстве случаев их отказ сопровождается КЗ в ячейке (от 66 до 100%), а следовательно, на шинах распределительного устройства (РУ).

Отказы большей части элементов систем электроснабжения: воздушных и кабельных линий, генераторов, трансформаторов, сборных шин, выключателей и разъединителей (в статическом состоянии) — сопровождаются обычно КЗ (одно-, двух- и трехфазными). Отказы такого вида не локализуются в отказавших элементах, а приводят к необходимости работы релейной защиты и автоматики, воздействующей на коммутационные аппараты (выключатели, автоматические воздушные выключатели и предохранители), которые локализуют отказ элемента и ограничивают зону и продолжительность его воздействия на другие элементы.

Коммутационные аппараты также могут отказывать при необходимости отключения (включения), т.е. при заявке на срабатывание. Кроме того, не каждый элемент в системе электроснабжения оборудован с двух сторон автоматическим коммутационным аппаратом, способным локализовать его отказ. Поэтому зона его действия на системы в зависимости от схемы коммутации может быть весьма обширной, даже при отказе одного независимого элемента.

Отказы электрооборудования в системах электроснабжения наносят ущерб не только потребителям, которые могут быть отключены от источников электроснабжения, но и самим системам электроснабжения, прежде всего потому, что приводят к внеплановым и аварийным ремонтам и ревизиям электрооборудования, связанным с расходами на производство и содержание ремонтного персонала. Изменения режима работы систем электроснабжения после отключения отказавшего оборудования вызывают перерасход топлива, увеличение потерь в сетях в послеаварийном режиме. Кроме того, отказы оборудования при неблагоприятном стечении обстоятельств могут развиться в тяжелые системные аварии.

Надежность подстанции как элемента системы электроснабжения зависит от быстроты и безотказности действия устройств релейной защиты, автоматического повторного включения линий и трансформаторов.

Устройства релейной защиты в период эксплуатации могут быть в следующих состояниях:

• полной работоспособности с включением во вторичные цепи измерительных трансформаторов и в оперативные цепи аппаратуры;

• полной работоспособности, но выведены из работы по вторичным и оперативным цепям;

• нечувствительности к повреждениям в зоне действия;

• подачи ложного сигнала в оперативные цепи при отсутствии каких-либо возмущений в первичной цепи.

Последние три состояния вызывают соответственно три вида отказов устройств релейной защиты и автоматики:

а) отказы в срабатывании при появлении повреждения или ненормального режима;

б) неселективные (неизбирательные) срабатывания при повреждениях на соседнем участке;

в) ложные срабатывания при отсутствии повреждений и ненормальных режимов.

Правильная организация системы ремонтов и профилактики электрооборудования, в том числе и устройств релейной защиты и автоматики, значительно повышает надежность подстанций, а, следовательно, и надежность системы электроснабжения в целом.

Устранение и предотвращение отказов в работе информационно-технологического оборудования в электроэнергетике Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Жидков Виталий Алексеевич

В статье производится анализ технологических нарушений в работе информационно-технологического оборудования, применяемого в электроэнергетике . Рассматриваются различные способы, программные и аппаратные средства для устранения и предотвращения отказов. В рамках концепции «Умных сетей» (Smart Grid) обосновывается направление дальнейшего развития системы управления сбоями (OMS).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Устранение и предотвращение отказов в работе информационно-технологического оборудования в электроэнергетике»

ТРАНСПОРТ И ЭНЕРГЕТИКА

Жидков В. А., инженер

Служба внедрения ЦУС. Отдел разработки и внедрения. Департамент АСТУ

УСТРАНЕНИЕ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОТКАЗОВ В РАБОТЕ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В статье производится анализ технологических нарушений в работе информационно-технологического оборудования, применяемого в электроэнергетике. Рассматриваются различные способы, программные и аппаратные средства для устранения и предотвращения отказов. В рамках концепции «Умных сетей» (Smart Grid) обосновывается направление дальнейшего развития системы управления сбоями (OMS).

Ключевые слова: технологическое нарушение, электроэнергетика, информационные технологии, система управления сбоями, «Умные сети», средство мониторинга.

Современный мир невозможно представить без информационных технологий. Важную роль они играют и в отрасли электроэнергетики. Задачи, которые решаются информационными технологиями в данной сфере, это — снижение потерь при передаче электроэнергии, увеличение пропускной способности, повышение управляемости и надежность энергосистем [1].

Можно сделать вывод, что надежность энергосистем во многом зависит от надежности самих информационных технологий (аппаратных систем и программного обеспечения), применяемых в данной отрасли.

Информационные системы в электросетевом хозяйстве являются основой для создания оперативно-информационного управляющего комплекса (ОИУК). Поэтому сбой в работе или выход из строя информационно-технологического оборудования (ИТ-оборудования) на энергообъекте зачастую приводит к потере управления этим энергообъектом, что само по себе является серьезным технологическим нарушением (ТН).

Каковы основные виды технологических нарушений на информационно-технологическом оборудовании электроэнергетики? По каким причинам они возникают? Как их можно предотвратить и устранить? Рассмотрим различные способы решения данной проблемы и выберем наиболее эффективные из них. На их основе постараемся выработать централизованный подход по предотвращению и устранению технологических нарушений, возникающих на ИТ-оборудовании в электроэнергетике.

Широкое применение информационных технологий в электроэнергетике в последние

десять лет привело к появлению так называемых «Умных сетей» (Smart grid). «Умные сети» — это концепция интеллектуальной системы передачи и распределения электроэнергии, которая реагирует на потребности клиентов посредством прямой передачи информации по линиям коммуникации [2]. Основными преимущества умной сети перед обычной являются более эффективное управление нагрузками и качеством электроснабжения потребителей, реализация более полного взаимодействия между поставщиками и потребителями ресурсов и обеспечение значительно большей автоматизации во время восстановления после сбоя. На последнем пункте остановимся более подробно.

Стремление поставщика электроэнергии предотвратить возникновение перебоев в электроснабжении потребителей по причине выхода оборудования из строя либо ошибочных действий персонала привело к появлению систем OMS, которые являются одной из обязательных составляющих концепции «Умных сетей».

OMS (outage management systems) — система управления отключениями. Это программный комплекс, в котором применяются современные методы прогноза, основанные на телефонных звонках клиентов и сетевых моделях для определения мест аварий. Система OMS предназначена для эффективного управления сетями и работами при аварийных отключениях энергии. Отечественный аналог названия: СУС — система управления сбоями.

Рассмотрим основные функции системы управления отключениями (сбоями):

1) Сбор и анализ данных с диагностических систем. Достигается за счет интеграции OMS с

системой управления распределительном сетью DMS и позволяет принимать решения об авариях в сети, основанные на данных о нагрузках, информации поступающей с сети датчиков и автоматических счетчиков.

2) Паспортизация оборудования электрических сетей. Позволяет быстро найти описание вышедшего из строя оборудования для его своевременной замены.

3) Учет и анализ технического состояния оборудования электрических сетей (ЛЭП, выключателей, трансформаторов, РЗиА, ПА). На этом и предыдущем пункте основано прогнозирование потребности в ресурсах и оптимизация складских запасов.

4) Управление простоями и отключениями. Включает выполнение следующего перечня мероприятий:

— Учет и анализ аварийных отключений, повреждений элементов линий и подстанций

— Подготовка списка мероприятий и необходимого ресурсного обеспечения для устранения аварий и инцидентов

— Составление планов-графиков профилактических испытаний оборудования, его модернизации, технического перевооружения

— Составление графиков переключений с учетом текущего потокораспределения, географического положения объектов сетей

5) Управление рабочими бригадами. Отслеживание местонахождения мобильных рабочих бригад в режиме реального времени.

6) Приложение для автоматического приема и регистрации звонков. Автоматизация call-центра для обратной связи с потребителями.

Как мы видим, система OMS является мощным средством для предотвращения и ликвидации технологических нарушений на объектах электроэнергетики в целом. Однако её функционал очень мало затрагивает устранение технологических нарушений, возникающих на оборудовании, образующем оперативно-информационный управляющий комплекс (ОИУК). Иначе говоря, система управления отключениями умеет устранять сбои на «силовом» электроэнергетическом оборудовании, но прак-

тически не умеет этого делать в отношении информационно-технологического оборудования, через которое осуществляется управление всей энергосистемой.

Для анализа причин возникновения технологических нарушений, возникающих на ИТ-оборудовании, рассмотрим статистику, собранную в диспетчерских центрах энергокомпаний по 11 регионам за 2011 год. Всю ИТ-инфраструктуру можно разделить на оборудование автоматизированной системы технологического управления (АСТУ), к которому относятся контролируемые пункты телемеханики (КП ТМ), центральные приемо-передающие станции (цПпС), сервера ОИУК ^САБА-систем), автоматизированные рабочие места (АРМ) диспетчеров, средства коллективного отображения -ДЩ (диспетчерский щит) и т.д.; оборудование автоматизированной информационно-

измерительной системы коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ), к которому относятся, например, устройства сбора и передачи данных со счетчиков; телекоммуникационное (ТК) оборудование связи (маршрутизаторы, коммутаторы, мультиплексоры и т.д.). Кроме того, есть инженерные системы (источники бесперебойного питания, кондиционеры), то есть устройства, устанавливаемые в непосредственной близости от ИТ-оборудования, и предназначенные для обеспечения нормального режима работы последнего. Помимо этого существует еще много ИТ-оборудования, которое невозможно четко отнести к одному из перечисленных классов (например, регистраторы диспетчерских переговоров, конвертеры интерфейсов и т.д.).

Статистика показывает (табл. 1), что наибольшее количество отказов происходит на оборудовании АСТУ и телекоммуникационном оборудовании связи (до 41,4 %). Также довольно много сбоев в работе происходит по вине сторонних поставщиков услуг, то есть компаний, каналы связи которых используются для передачи телеметрии с объектов энергетики («Ростелеком», «Транстелеком», «Стек.ком» и другие).

Распределение технологических нарушений по классам ИТ-оборудования

Кол-во ТН по разным регионам Оборудование АСТУ АИИС КУЭ Телекоммуникационное оборудование Другое ИТ-оборудование Оборудование сторонних поставщиков Инженерные системы

Минимальное 8,5% 2,0% 10,5% 4,3% 3,0% 2,6%

Максимальное 30,6% 4,4% 41,4% 11,5% 44,1% 13,2%

Среднее 13,8% 3,2% 17,1% 7,9% 12,8% 5,9%

Среди отказов в работе оборудования АСТУ (табл. 2) чаще всего происходят сбои ста-

рых моделей контролируемых пунктов телеметрии (ТМ-120, ТМ-512, ТМ-800, и т.п.). Однако

сбои в работе современных КП ТМ (например, МТК-30, МТК-40) тоже не редкость. Также до-

вольно большой процент технологических нарушений связан с диспетчерскими АРМ.

Количество ТН по разным регионам КП ТМ ЦППС ОИУК АРМ ДЩ

Современные Морально устаревшие

Минимальное 8,8% 10,0% 0,0% 0,0% 11,8% 0,0%

Максимальное 35,7% 67,6% 14,1% 8,3% 38,9% 2,8%

Среднее 25,4% 28,6% 5,3% 3,4% 16,1% 2,2%

Теперь попробуем разобраться более подробно, по каким причинам происходят эти отказы (табл. 3). Прежде всего, это сбой в работе программного обеспечения, что характерно для современных моделей КП ТМ, ОИУК и АРМ (сбой в работе SCADA-системы на сервере или в

клиентской части, сбой серверов передачи данных и т.д.). Почти в два раза реже возникают аппаратные сбои оборудования. В среднем около 3% отказов связано со сбоями по электропитанию оборудования АСТУ.

Причины технологических нарушений на оборудовании АСТУ

Количество ТН по разным регионам Сбой программного обеспечения Аппаратный сбой оборудования Естественный износ Воздействие окружающей среды Сбой по электропитанию Прочие причины

Минимальное 5,1% 14,3% 2,4% 0,4% 0,4% 4,1%

Максимальное 73,8% 50,0% 46,2% 7,8% 16,7% 18,2%

Среднее 53,0% 29,7% 6,3% 1,7% 3,0% 2,6%

Среди отказов в работе оборудования связи (табл. 4) лидирует высокочастотная связь, чувствительная к сезонным изменениям (повышение или понижение температуры, налипание

снега на провода и прочее). Остальные классы телекоммуникационного оборудования сбоят практически с одинаковой частотой.

Распределение технологических нарушений на оборудовании ТК

Количество ТН по разным регионам ВЧ- связь Радиосвязь АТС и телефония СПД (switch, router, hub, mc) РРС/БШД XDSL (модемы для фи-зичес-ких пар) КЛС (медные кабели, кроссы) Прочее оборудование

Минимальное 7,5% 6,9% 5,9% 4,8% 1,3% 0,9% 1,2% 2,5%

Максимальное 53,2% 35,3% 30,4% 38,5% 42,5% 39,2% 13,0% 23,1%

Среднее 34,1% 15,7% 11,1% 11,0% 10,6% 6,9% 3,6% 2,8%

Очень часто каналы связи, по которым идет передача телеметрической информации, например, с отдаленной подстанции в диспетчерский центр, проложены через телекоммуникационное оборудование сторонних организаций (операторов связи). Оказание такого рода услуг зачастую не является основным источником дохода оператора. Этим можно объяснить столь высокий процент технологических нарушений, вызван-

ных непредоставлением услуг сторонними поставщиками (табл. 5).

Ещё оборудование ТК в отличие от оборудования АСТУ в большей степени подвержено аппаратным сбоям, чем программным. Есть классы телекоммуникационного оборудования, подверженные сильному воздействию окружающей среды (например, уже упоминавшаяся выше ВЧ-связь).

Причины технологических нарушений на оборудовании ТК

Количество ТН по разным регионам Непредоставление услуг сторонними поставщиками Аппаратный сбой обору-до-вания Естественный износ Воздействие окружающей среды Сбой программного обеспечения Воздействие посторонних лиц и организаций Прочие причины

Минимальное 15,1% 7,9% 3,3% 1,2% 1,2% 0,7% 0,7%

Максимальное 65,7% 35,3% 25,9% 35,8% 10,0% 4,4% 7,7%

Среднее 40,3% 23,0% 13,6% 9,0% 4,6% 2,0% 4,4%

Инженерные системы — это комплекс элементов, с помощью которых в зданиях (сооружениях) поддерживаются параметры среды, необходимые для нормальной работы технологического оборудования (температура, влажность, бесперебойное питание и т.д.). Если происходит сбой в работе инженерных систем, то это влечет

за собой и сбой в работе самого технологического оборудования. Как можно видеть из табл. 6, для устройств ИТ-инфраструктуры наиболее характерны отказы инженерных систем с пропаданием электропитания (отключение или выход из строя трансформатора собственных нужд, моржки напряжения).

Распределение технологических нарушений на оборудовании инженерных систем

Количество ТН по разным регионам Оборудование электропитания Система отопления Системы кондиционирования и вентиляции

Отключение электропитания Выход из строя ИБП

Минимальное 19,8% 4,8% 2,1% 2,3%

Максимальное 88,9% 33,3% 11,1% 16,7%

Среднее 30,4% 16,7% 3,6% 4,0%

Здесь отдельно можно выделить отказы с выходом из строя устройств ИБП, предназначенных для предотвращения сбоев в электропитании ИТ-оборудования. Как правило, такие отказы происходят из-за истощения временного ресурса аккумуляторных батарей.

Какими способами устраняются отказы в работе ИТ-оборудования? Если произошёл сбой программного обеспечения, то единственным способом восстановления является перезагрузка.

Рассмотрим, например, следующую ситуацию. Произошёл сбой программного обеспечения КП ТМ на одной из узловых подстанций. Телеметрия в диспетчерский центр не передается, наблюдаемости и управления подстанцией нет. Чтобы перезагрузить зависшую программу, диспетчер должен уметь удаленно зайти на КП ТМ. Также он должен знать, какую именно программу нужно перезагрузить. Конечно, в реальности всю указанную работу будет выполнять не сам диспетчер, а телемеханик, которому диспетчер сообщит о возникшей проблеме.

Ну а если сбой произошёл в нерабочее время, например, ночью? Дозвониться до телемеханика будет сложнее. Возможно, понадобиться выход человека на работу в сверхурочное время.

А если до подстанции, на которой произошёл программный сбой КП, вообще отсутствуют 1Р-каналы связи? Потребуется ночной выезд специалиста на объект.

В последних указанных случаях время и стоимость аварийно-восстановительных работ значительно возрастают.

Совсем недавно некоторые производители КП ТМ стали снабжать своё оборудование встроенными GSM-модемами. Это позволяет выполнить удаленную перезагрузку КП с помощью SMS-команды. Программное обеспечение, отвечающее за сбор и передачу телеметрии, при этом ставится в автозагрузку.

Более универсальным решением для автоматизации устранения как программных, так и аппаратных сбоев в работе оборудования АСТУ и ТК может стать применение специальных устройств, совмещающих в себе функции мониторинга, диагностики, удаленного управления и перезагрузки. Например, устройств типа Netping.

В автоматическом режиме работы такое устройство постоянно опрашивает указанные IP адреса и перезагружает нагрузку, если указанные адреса не доступны. Подключать можно нагрузку мощностью до 500 Вт (220 В).

Удаленное управление розетками через устройства типа Netping может осуществляться как по сети Ethernet/Inetrnet (web, SNMP), так и при помощи SMS команд (имеется встроенный GSM-модем). Таким образом, появляется возможность перезапуска оборудования, не имеющего функции удаленного управления (КП ТМ устаревших моделей, телекоммуникационное оборудование без функций управления и т.д.)

Кроме того к отдельным моделям устройств можно подключать датчики температуры, влажности, дыма, протечки, открытия/закрытия двери, удара и т.д. Также реализовано ИК-управление инженерными системами (например, low-end кондиционерами).

Во всех современных SCADA-системах существует функционал определения пропадания передачи телеметрии или её недостоверности по конкретному каналу связи. По сути это тоже функционал системы OMS. Сигнал состояния канала связи является важным средством диагностики особенно для тех подстанций, где установлены устаревшие модели КП ТМ или до которых отсутствуют IP-каналы.

Как можно предотвратить возникновение технологических нарушений в работе ИТ-оборудования? Сбой в работе сервера ОИУК

долговременных архивов может произойти, если на жестком диске закончится все свободное место. ИБП может не сработать при отключении электропитания, если срок эксплуатации аккумуляторных батарей истек, но они не были своевременно заменены. Эти примеры показывают, что необходимо постоянно контролировать некоторые наиболее важные параметрами ИТ-оборудования (свободное место на диске сервера, дату очередной плановой замены батарей ИБП и т.д.) и оповещать ответственный персонал в случае достижения этими параметрами критических значений.

Универсальным решением для автоматического ведения такого контроля и оповещения является применение средств мониторинга, например, The Dude, Zabbix, Nagios и т.п. Во всех перечисленных системах реализован периодический опрос IP адресов контролируемых устройств, большинство поддерживают обмен данными по сетевым протоколам ICMP, IPMI, SNMP (в том числе и SNMP-трапы). Поддержка SNMP-протокола, который является стандартом для сетевого управления и поддерживается практически всеми производителями сетевых устройств, позволяет наблюдать за наиболее важными параметрами оборудования ИТ-инфраструктуры. Оповещение из средства мониторинга может выполняться по электронной почте, по средствам SMS-сообщений, с помощью Jabber.

Рассмотрим, как это работает на примере Zabbix [3]. Пусть, например, наша система мониторинга принимает по SNMP-протоколу значения трафика от центрального маршрутизатора, отвечающего за передачу данных из диспетчерского пункта РЭС в центр управления сетями. Как было показано выше, большое количество сбоев в передаче телеметрии происходит по вине сторонних поставщиков услуг. Предположим, что произошёл именно такой случай. Когда средство мониторинга «увидит», что на соответствующем порту маршрутизатора значение трафика упало до нуля, в Zabbix сработает триггер (аларм). Событие отобразится на карте мониторинга, а также будет занесено в журнал. После этого система автоматически произведет оповещение по SMS, электронной почте. Письма могут быть разосланы на официальные электронные адреса операторов связи, прервавших предоставление услуг, в их круглосуточные службы технической поддержки. Возможна также интеграция средства мониторинга с системой автодозвона.

Регистрация отказов, которая ведется Zabbix, также очень важна. Она позволяет производить последующий анализ произошедших

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

технологических нарушений, выявлять повторяющиеся отказы, обнаруживать часто сбоящее оборудование. Однако ни одно средство мониторинга, включая Zabbix, не может автоматически зарегистрировать всю хронологию событий, самостоятельно определить причину сбоя, записать ход аварийно-восстановительных работ. Для послеаварийного анализа отказов требуется продуманное средство регистрации технологических нарушений, информацию в которое должен заносить человек — диспетчер системы OMS.

Таким образом, учитывая всю важность надежной и безотказной работы оперативно-информационного управляющего комплекса в энергетике, можно сделать следующий вывод. Концепция «Умных сетей» должна включать в себя компонент для предотвращения и устранения технологических нарушений в работе ИТ-оборудования, отсутствующий в настоящее время. Его создание может стать как дальнейшим шагом развития систем OMS, так и привести к появлению системы нового класса в составе концепции Smart Grid, то есть в составе SCADA/EMS/DMS/OMS. По сути, эта система будет являться продвинутым средством мониторинга состояния ИТ-инфраструктуры и каналов передачи данных с реализованной возможностью перезагрузки наиболее важного сетевого оборудования, оборудования АСТУ, управления инженерными системами, встроенной системой регистрации технологических нарушений, системой автоматического оповещения (по SMS, электронной почте, автодозвона) и т.д.

1. Электроэнергетика России 2030: Целевое видение / Под общ. ред. Б.Ф. Вайнзихера. — М.: Альпина Бизнес Бук, 2008. — 360 с.

2. Ледин, С.С. Интеллектуальные сети Smart Grid — будущее российской энергетики. / С.С. Ледин // Автоматизация и IT в энергетике. — 2010. — № 11 — С. 4-8.

3. Документация по Zabbix для версии 1.8 // ZABBIX.COM: сайт компании Zabbix SIA. 2012. URL:

Анализ отказов оборудования с использованием Специального ПО

QR ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ - Анализ отказов оборудования с использованием Специального ПО

Отказ оборудования может привести к продолжительной остановке производственных линий и связанным издержкам. Своевременное выявление характера и причин неисправности позволит свести на минимум потери, быстро восстановить нормальный рабочий цикл предприятия. Использование при анализе программное обеспечение, например QR Учет имущества, существенно ускоряет процесс обработки необходимой для принятия верных управленческих решений информации.

Отказ оборудования: методология и практика.
Способы анализа отказов оборудования.
Причины и последствия отказов технологического оборудования.
Формирование актов отказа оборудования.
Преимущества от использования специального ПО.

Методология анализа отказов оборудования

Выявление и анализ отказов технологического оборудования позволяет решить сразу две приоритетные задачи:

Устранить неполадки и восстановить рабочий процесс.
Понять причины произошедшего, предотвратить повторение аналогичных и схожих ситуаций в будущем.

Также понимание сути проблемы и соответствующих причинно-следственных связей дает возможность сократить затраты времени на ликвидацию аварий в дальнейшем.

Основные методы анализа строятся вокруг выявления закономерностей, делятся на количественные и качественные по принципам реализации.

Качественный подход

Метод предполагает выявление логических закономерностей появления неисправностей на основе анализа выборочных сведений. Точность расчетов находится в прямой зависимости от квалификации ответственного специалиста. Предполагается три способа исследования:

Причинно-факторный. Служит для выявления типовых проблем локального характера (для оборудования, участка и т. д), основан на выборках по числу происшествий, способам устранения, типам использованных запчастей и т. п.
Временной. Применяется для определения циклических закономерностей при возникновении аварий. Предполагается анализ трех и более циклов – сезонов, недель, дней, часов.
Пространственный. Дает возможность увидеть слабые места предприятия, технологических линий, конкретных машин и т. п. Основан на анализе происшествий по месту их выявления, с учетом иерархии на ступень ниже. Пример: исследование отказов по участкам в рамках цеха.

Максимальной эффективности можно достичь путем совмещения упомянутых способов. Но, повышаются требования к уровню подготовки специалиста, фактические сроки выполнения задачи.

Дополнительно приведенные методы анализа могут использоваться для предварительной оценки состояния машин, эффективности проводимых ремонтных/профилактический/реорганизационных работ.

Количественный метод

Предполагается анализ всей совокупности данных о нарушениях с целью численно определить характерные показатели для происходящих в оборудовании процессов. Метод носит стандартизированный, алгометрический характер, в меньшей степени зависит от подготовки специалиста, при сравнении с описанными выше подходами. Для эффективного применения данного способа необходимо учитывать ключевые параметры надежности:

Коэффициенты готовности, технического использования и сохранения эффективности.
Свойства долговечности объекта и сохраняемости рабочих функций.
Характеристики безотказности и ремонтопригодности.

В указанном контексте, отказ оборудования может быть вызван фактическим износом, браком, либо внештатной ситуацией. Конкретная причина определяется по характеру возникших отклонений, наличию несоответствий между заданными эксплуатационными качествами и произошедшим.

Количественные методы исчерпывающе регламентированы российскими ГОСТ (серия 27).

Практика: функциональные отказы, разновидности, причины и последствия

Термин отказ характеризует состояние системы, при котором выполнение заданных рабочих функций невозможно, либо существенно затруднено (не удается поддерживать регламентированный уровень производительности). Оценить данные нарушения можно по следующим критериям:

Характер изменений параметров: параметрические (постепенные) или внезапные.
Наличие связи с отказами на других объектах: локальный отказ, либо связанный с неполадками на стыковом оборудовании.
Предпосылки возникновения: деградационные, конструктивные, эксплуатационные, производственные.
Способ проявления: явное или скрытое нарушение.
Устранение: путем внешнего вмешательства, самоустраняющиеся и перемежающиеся нарушения (многократные, самоустраняющиеся, носят один и тот же характер).
По степени влияния на рабочие функции: полный или частичный выход оборудования из строя.
Временные рамки: отказ возник в приработочный период (начальный), во время нормальной эксплуатации, на стадии существенного износа.

Наиболее распространенные причины возникновения нарушений в работе машин: физический износ, ошибки персонала и несоблюдение правил эксплуатации, заводские дефекты, экстремальные перегрузки (вызванные внештатными ситуациями), сбои в системах управления/контроля.

Иногда оборудование выходит из строя при совпадении сразу нескольких указанных выше факторов и характеризуется совокупностью связанных признаков.

Последствия технических отказов на примере обратных связей в системах управления процессами на производстве

Анализ отказов оборудования

Отказы оборудования приводят к целому ряду негативных последствий, вызывая цепные реакции. В результате предприятие теряет возможность полноценно выполнять свои задачи, несет экономические убытки. По указанной причине, данный аспект является наиболее критичным в профессиональной деятельности технических специалистов и руководителей предприятий.

Система управления производственными процессами функционирует как целостная структура в единой цепи со всеми связанными объектами. Выход из строя любого критичного элемента (оборудования) ведет к серьезному сбою и требует немедленного устранения. Здесь возможно два варианта действий:

Замена отказавшей машины резервной.
Временная остановка соответствующего участка/линии.

В обоих случаях проводится анализ отказа с выявлением не только его причин, но и последствий для функционирования системы в целом. При устранении неполадок также учитывается целостность производственной цепочки, соответствующим образом подбираются варианты устранения нарушений.

Также некоторые виды сбоев в работе оборудования непосредственно связаны с процессами, происходящими в системах управления. Всегда необходимо точно выявить и устранить основную причину. Пример: отказ станка произошел из-за ошибки при передаче данных от центрального пульта. Запуск машины не решает главной проблемы и не исключает ее повторения в будущем. Правильные действия – перенастройка ПУ и отладка связанных коммуникаций.

Составление актов отказа оборудования: правила оформления, инструкция

При отказах оборудования на производстве (независимо от причин) всегда составляется акт. На основе указанной в документе информации принимаются организационные решения о выборе способов устранения выявленных неисправностей. Обязательными к внесению сведениями являются:

Наименование оборудования, паспортные данные и ключевые технические параметры.
Обнаруженные неисправности (возможно добавление утвержденных руководителем фото и распечаток).

Пошагово, составление акта выглядит следующим образом:

В верхней части документа прописывается его название, отражающее суть содержания.
Далее указываются сведения об эксплуатирующем оборудование предприятии, включая организационно-правовой статус.
Следующий блок данных – информация об оборудовании: наименование, заводской номер, дата приобретения и монтажа, номер счета, с которого осуществлялась покупка.
Шапка дополняется описанием выявленной неисправности, при этом используются максимально четкие формулировки, не допускающие двойных толкований.
Оформляется таблица с графами “мероприятия” и “результат”, указываются соответствующие действия и выявленные нарушения с разбивкой по пунктам, если требуется.
Делается заключение о полной, либо частичной непригодности к дальнейшему использованию.
В завершении документ подписывается ответственным техническим специалистом и руководителем компании, вносятся контактные данные, ставится печать организации.

Приводим пример бланка акта об отказе оборудования с таблицей:

Акт о неисправности оборудования

По аналогии, подобные акты можно составлять для оборудования любого типа – от бытовой техники до многофункциональных станков на сложном производстве.

Акт – это полноценный документ, на основании которого можно обращаться в суд, если отказ произошел по вине изготовителя оборудования/техника находится на гарантии от продавца.

Использование специализированного ПО при анализе отказов оборудования

В современных условиях процесс анализа оборудования можно существенно оптимизировать, используя специальное программное обеспечение. Подход тем более актуален для выявления неполадок и их причин на крупных производственных линиях. Суть процесса заключается в быстром сборе и приведении к общему стандарту больших массивов данных, при этом исключаются ошибки, вызванные с человеческим фактором.

Характерный пример: QR учет имущества, с помощью которой можно настроить сбор данных о работе оборудования, хранение в едином хранилище и стандартизация для последующего анализа. В результате специалист получает исчерпывающий объем сведений, на основе которых может сделать выводы о характере и причинах неисправности, выбрать эффективные способы ее устранения. Далее соответствующие распоряжения передаются на звено непосредственных исполнителей ремонтных работ.

Поэтапно, анализ отказов выглядит так:

Сбор сведений, как удаленно (отчеты об ошибках, дистанционные замеры показателей и т. п), так и на месте аварии (эмпирические исследования объекта).
Передача данных в единую базу и их упорядочивание.
Анализ полученных сведений ответственным специалистом, выбор путей решения проблемы.
Передача распоряжений исполнителям в понятных формулировках.
Контроль выполнения работ
Контроль показателей работы оборудования после ремонта с использованием чек-листов.

Далее неполадки устраняются, либо выводится заключения о невозможности привести оборудование в работоспособное состояние без его передачи специализированному сервису.

Ключевые преимущества системного подхода с использованием QR Учет имущества – минимизация случайных ошибок и высокая скорость. Результат – снижение фактических убытков предприятия за счет сокращения времени простоя.

Подведем итоги

Отказы оборудования – наиболее распространенная причина срыва рабочего плана на предприятии. От скорости устранения возникшей проблемы прямо зависят незапланированные издержки и косвенные убытки (недополученная прибыль). Применение специального ПО позволяет повысить точность анализа, увеличить его скорость и сократить трудоемкость связанных процессов. При этом необходимо понимать базовые принципы: методы анализа, основные разновидности, причины и последствия отказов, причинно-следственные связи в сложных системах, правильно заполнять соответствующую отчетную документацию.

§2. Причины и закономерности появления отказов.

Причины, вызывающие отказы электрооборудования, подразделяют на объективные и субъективные. К группе субъективных факторов относят конструкционные, производственные и эксплуатационные, а объективных – внутренние и внешние дестабилизирующие воздействия. Конструкционные отказы обусловлены следующими ошибками при проектировании электрооборудования: нарушение требований стандартов, занижение запаса прочности, недостаточная проработка электрических схем или конструкций узлов. Производственные отказы вызваны нарушением технологии изготовления, применением некондиционных материалов, недостаточным контролем качества изделий. Конструкционные и производственные отказы обычно выделяют в начальный период эксплуатации. Они могут быть обнаружены в процессе испытаний в заводских условиях. Эксплуатационные отказы возникают из за нарушений установленных для конкретного электрооборудований условий эксплуатации, низкой квалификации электромонтеров или персонала, использующего электрооборудование, естественного старения и т. д. Эти отказы проявляются в течении всего срока службы электрооборудования. Внутренние объективные факторы ( условное название) – ТС, которые приводят к отказам из за старения или износа элементов электрооборудования. Внешними объективными факторами являются – климатические ( температура, влажность, солнечное излучение, атмосферное давление, примеси в воздухе). – механические воздействия ( вибрация, удары, ускорения). – биологическая среда ( грибки, насекомые, грызуны). Названные причины неравнозначно влияют на надежность электроустановок.. Для конкретных видов электрооборудования и условий эксплуатации обнаруживаются некоторые группы факторов, действие которых действие которых оказывается доминирующим. У асинхронных двигателей отказы происходят в основном за счет объективных эксплуатационных факторов и по сельскому хозяйству распределяются так: – увлажненной изоляции 25% – неполнофазного питания 20% – перегрузки 20% – затормаживание ротора 15% и прочих 20% По характеру проявление все отказы делятся на внезапные и постепенные. Внезапные отказы – характерезуются резким,скачкообразным ухудшением качества электрооборудования под воздействием внутренних дефектов, нарушений режимов или ошибок обслуживающего персонала. Обычно появлению внезапных отказов предшествует скрытые изменения свойств или пиковые электрические ( механические) перегрузки, которые не всегда удается обнаружить. Постепенные отказы – характерезуется медленным изменением свойств элементов электрооборудования и связей между ними.Они являются следствием старения, иногда, накопления установленных повреждений и изменений параметров рабочего процесса. Интенсивность внезапных и постепенных отказов, следовательно, и суммарная интенсивность зависит от продолжительности эксплуатации изделия.

§3. Некоторые законы распределения отказов.

Отказы в работе технических устройств как случайные события могут иметь различные законы распределения во времени. Для исследования надежности устройств или при оценке вероятности появления различного числа неисправных изделий при выборочной прверке партии изделий практическое значение имеют следующие законы распределения отказов:

Экспоненциальный;
Нормальный;
Рэлея;
Гамма распределения;
Вейбулла;
Биноминальное распределение
Распределение Пуассона.

Все эти законы очень сложны и мы посмотрим из них только часть. 1.Экспоненциальный закон распределения отказов. Экспоненциальное убывание во времени надежности устройства может иметь место только при постоянстве интенсивности внезапных отказов на их λ.Форулы имеют следующий вид : P(t) = ;Q (t) = 1–; Q (t) = λ*;T0 ==dt: где λ – средняя постоянная величина интенсивности внезапных отказов устройства в долях единицы на один час работы. t – время работы устройства в часах. Эти зависимости пригодны для исследования электрических машин в целом, так и поэлементно. Пример: Необходимо произвести приближенную оценку вероятности безотказной работы и среднюю наработку до первого отказа асинхронного двигателя для двух промежутков времени его работы t = 1000 ч и 3000ч, если интенсивность отказов λ = 20*. Решение : T0 = == 5*ч: При P(t) = ; P(1000) = == 0.98; P(3000) = == 0.94. Пример №2. Для системы автоматического управления известно λ = , время работыt = 50ч. Определить P(t),Q(t),a(t) – частота отказов, T0. Решение: P(50) = ===0,607 Q(50) – вероятность отказа; Q (50) = 1– P(50) = 1– 0,67= 0,393 T0 = == 1004; Q(50) = λ*= 0,01*= 0,00607. 2.Биноминальное распределение. Это распределение по своей форме описывает появление событий, имеющих два исхода, взаимно исключающих друг друга. Этими исходами в каких – то событиях могут быть – исправный или неисправный. Если в партии из 100 изделий 90 годных и 10 бракованных, то вероятность появления тех и других выражается в виде 0,9 годных и 0,1 бракованных, сумма вероятностей равна 1.Если в совокупность одинаковых изделий входят доля q исправных доля p неисправных изделий, то q+p= 1 Если из большой партии одинаковых изделий, содержаться р % неисправных , берется выборка в количестве n изделий, то вероятность появления различного числа неисправных изделий в этих выборках определяется коэффициентами членов биноминального разложения : = 1 Где: p= – доля единицы неисправных изделий в партии. q = – доля исправных или : +n*p +++ ………….+=1 Первый член показывает отсутствие неисправных изделий в выборке объемом из n образцов. Второй член n дает вероятность появления в выборке одного неисправного изделия. Третий член вероятность появления в выборке двух неисправных изделий и т.д. Последний же член определяет вероятность появление выборке n неисправных изделий. Пример: Из большой партии сельсинов, содержащих р% =5 % неисправных образцов, берется для использования в объекте выборка из 4 – х. машин (n =4).Определить вероятность появления в выборке 0,1,2,3, или 4 неисправных сельсина. p= = 0,05 доля единицы неисправных изделий в партии,q = 0,95. При этом = 1. Решение: Вероятность появление в выборке 0 неисправных сельсинов ==0,8145 Вероятность появления в выборке 1 неисправного сельсина n *p = 4**p = 4* 0,05 = 0,1715. Вероятность появления в выборке двух несправных сельсин. n! – эк. факториал, образует последовательность 1*2*3* ……….*n. = = 6*=6*=0,0136. Вероятность появление в выборке 3 – х неисправных сельсинов. = 4*q= 4* (0,95)*= 0,0004. Вероятность появления в выборке 4 – х неисправных сельсинов. = = 0,00000625 В выборке из партии машин, состоящей из 4 – х сельсинов, вероятность отсутствия в ней неисправных образцов составляет 0,8145, а вероятность появления в этой выборке 4 – х неисправных сельсинов равна нулю. = 1 q –исправные изделия р – неисправные изделия n – количество изделий. p= ; q =+n*p +++ ………….+=1 2! = 1,2. 3! = 1,2,3. Лекция 2А Н2 ( надежность)Тема: « Различные периоды работы технических устройств. Надежность систем из последовательно и параллельно соединенных элементов».Различные периоды работы технических устройств. При рассмотрении работоспособности любого технического устройства или изделия различают три периода его жизни. а) Период приработки : в это время проявляется конструктивные и технологические отказы внезапного характера. Постепенные отказы практически отсутствуют за счет устранения дефектных элементов и мест некачественной сборки и по мере приработки деталей интенсивность отказов уменьшается и в конце периода снижается до некоторого наименьшего значения. Графически это выглядит следующим образом : Изменение интенсивности внезапных отказов в период приработки ( участка 0 – t). Примерно описывается методом Вейбулла. б) Период нормальной эксплуатации . На этом интервале внезапные конструктивно– технологические отказы продолжают уменьшаться, но одновременно возрастает доля постепенных отказов. Изменение интенсивности постепенных отказов в период нормальной эксплуатации.( участок t1 – t2) Участок нормальной эксплуатации обычно в десятки раз продолжительнее периода приработки. На этом участке показатели надежности достаточно строго описываются экспоненциальным распределением случайных величин. в) Период износа. В это время преобладают постепенные отказы из – за износа и старения электрооборудования. Интенсивность отказов постепенно растет, причем темпы роста трудно прогнозировать. На рисунке 2 это характеризуется участком t2 – t3. Для описания показателей надежности в большей мере подходят закономерности нормального распределения случайных величин. Суммарный же график жизни устройства будет иметь вид : λп – постепенные отказы. λв–внезапные отказы. λn– износовые отказы. Описанная закономерность появления отказов позволяет сделать следующие выводы по организации рациональной эксплуатации электрооборудования. При приработке оборудованию необходим более тщательный надзор за каждым элементом и постоянный контроль за режимом работы. В период нормальной эксплуатации нельзя нарушать периодичность обслуживания электрооборудования, т.к. это увеличивает интенсивность отказов и преждевременно наступит период износа. В начальный период износа электрооборудование должно быть направлено в капитальный ремонт или снято с эксплуатации. Пример расчета надежности электродвигателей в эти периоды работы можно найти в книге Ермолин Н.Л., Жерихин Н.Г. « Надежность электрических машин» , Л. Энергия, 1976 г.