Αξιοπιστία ηλεκτρικών προϊόντων και συσκευών

Μεταξύ των ιδιοτήτων που καθορίζουν την ποιότητα ενός ηλεκτρικού προϊόντος, μια ιδιαίτερη θέση κατέχει η αξιοπιστία - η ικανότητα του προϊόντος να εκτελεί τις λειτουργίες του, διατηρώντας τις τιμές των δεικτών ποιότητας αμετάβλητες με την πάροδο του χρόνου ή εντός προκαθορισμένων ορίων.

Ηλεκτρικό προϊόν — προϊόν που προορίζεται για την παραγωγή ή μετατροπή, μεταφορά, διανομή ή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (GOST 18311-80).

Οποιοδήποτε ηλεκτρικό προϊόν ή συσκευή μπορεί να βρίσκεται σε μία από τις ακόλουθες καταστάσεις:

• όρθιος

• ελαττωματικός,

• εργαζόμενος

• μη λειτουργικό

• περιοριστική.

Ένα προϊόν που είναι σε καλή κατάσταση λειτουργεί επίσης, αλλά ένα προϊόν που λειτουργεί δεν είναι απαραίτητα καλό προϊόν. Για παράδειγμα, ζημιά στο περίβλημα της γεννήτριας (γρατζουνιές, γρατσουνιές, ελαττώματα στη βαμμένη επιφάνεια κ.λπ.) καθιστά τη γεννήτρια μη λειτουργική, αλλά ταυτόχρονα παραμένει λειτουργική.

Κατά κανόνα, η κατάσταση λειτουργίας του προϊόντος καθορίζεται από τον κατάλογο των παραμέτρων που καθορίζονται στην τεκμηρίωση και τα επιτρεπόμενα όρια για την αλλαγή τους. Η απώλεια παραγωγικότητας ονομάζεται απόρριψη.

Οι λόγοι για την αποτυχία μπορεί να είναι τόσο η υπέρβαση του επιτρεπόμενου επιπέδου εξωτερικών επιρροών όσο και τα ελαττώματα του προϊόντος... Να θυμάστε ότι δεν οδηγούν όλα τα ελαττώματα σε αστοχία. Η αστοχία ενός προϊόντος αξιολογείται από την εμφάνιση θορύβου, την εμφάνιση της μυρωδιάς καμένων υλικών μόνωσης και εμποτισμού, την υπερθέρμανση, την αλλαγή στις ενδείξεις των συσκευών και οργάνων ελέγχου κ.λπ.

Από τη φύση τους, όλα τα ελαττώματα και οι ζημιές μπορεί να είναι:

• ηλεκτρικός

• μηχανικός

Τα ηλεκτρικά περιλαμβάνουν σπασμένες επαφές, βραχυκυκλώματα, ανοιχτά κυκλώματα, σφάλματα σύνδεσης κ.λπ.

Τα μηχανικά ελαττώματα είναι δυσλειτουργίες στη συναρμολόγηση στοιχείων, συστημάτων μετάδοσης από σερβοκινητήρες έως χειριστήρια, ενεργοποιητές, κινούμενα μέρη ρελέ και επαφέων κ.λπ.

Όσον αφορά τους κανόνες, τις μεθόδους και τα μέσα ελέγχου, τα ελαττώματα χωρίζονται σε:

• ρητά, για τον εντοπισμό των οποίων η τεκμηρίωση παρέχει κανόνες, μεθόδους ή ελέγχους,

• κρυφά για τα οποία δεν προορίζονται.

Για παράδειγμα, εάν η ποιότητα ενός εξαρτήματος ελέγχεται μόνο με τη μέτρηση των γεωμετρικών του διαστάσεων, τότε η απόκλιση αυτών των διαστάσεων από την ανοχή θα είναι προφανές ελάττωμα. Ταυτόχρονα, μπορεί να υπάρχουν ρωγμές και κενά στο εσωτερικό του τεμαχίου εργασίας που δεν μπορούν να ανιχνευθούν κατά τη μέτρηση των διαστάσεων του τεμαχίου εργασίας. Με τη μέθοδο ελέγχου που υιοθετείται, αυτά τα ελαττώματα θα αποκρύπτονται. Για τον εντοπισμό κρυφών ελαττωμάτων, χρησιμοποιούνται άλλοι κανόνες, μέθοδοι και μέσα ελέγχου, τα οποία δεν προβλέπονται στην τεκμηρίωση για αυτό το προϊόν, ειδικότερα, τα κενά και οι ρωγμές μπορούν να ανιχνευθούν με εξέταση ακτίνων Χ.

Οι δυσλειτουργίες μπορεί να προκύψουν για διάφορους λόγους, αλλά εάν δεν σχετίζονται με τη δυσλειτουργία άλλων στοιχείων, τότε ονομάζονται ανεξάρτητες.Η βλάβη που προκύπτει από άλλη αστοχία θεωρείται εξαρτημένη (για παράδειγμα, αστοχία ενός τρανζίστορ μετά την αποσύνδεση της βάσης του στο κύκλωμα).

Συνήθως, η αξιοπιστία συνδέεται με την απουσία αστοχιών, δηλαδή με την αξιοπιστία της.

Γενικά, η αξιοπιστία περιλαμβάνει, εκτός από την αξιοπιστία, ιδιότητες όπως αντοχή, συντήρηση, διατήρηση... Συνήθως ονομάζεται ποσοτική αξιολόγηση των ιδιοτήτων που περιλαμβάνονται στους δείκτες αξιοπιστίας αξιοπιστίας... Η κύρια διαφορά μεταξύ δεικτών αξιοπιστίας και άλλων δεικτών είναι ότι, ανεξάρτητα από τη διάσταση, όλα είναι μη τυχαία χαρακτηριστικά τυχαίων μεταβλητών.

Ας εξηγήσουμε το περιεχόμενο μιας τέτοιας ιδιότητας όπως η αξιοπιστία, που εκφράζεται με τον δείκτη «πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία». Ας υποθέσουμε ότι τη χρονική στιγμή t = 0, n παρόμοια προϊόντα εμπλέκονται ταυτόχρονα στην εργασία. Μετά από ένα χρονικό διάστημα Δt = t, θα υπάρχουν m προϊόντα προς εξυπηρέτηση. Τότε η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία τη στιγμή t — P (t) μπορεί να οριστεί ως ο λόγος m — του αριθμού των προϊόντων που λειτουργούν τη στιγμή t προς τον συνολικό αριθμό των προϊόντων n, δηλ.

Στην ταυτόχρονη λειτουργία n προϊόντων, ένα τέτοιο χρονικό σημείο t1 εμφανίζεται όταν το πρώτο γινόμενο αποτυγχάνει. Τη χρονική στιγμή t2, το δεύτερο γινόμενο αποτυγχάνει. Με αρκετά μεγάλη λειτουργία, θα έρθει μια χρονική στιγμή tn που το τελευταίο από τα n προϊόντα θα αποτύχει. Εφόσον tn> … t2> t1, είναι αδύνατο να προσδιοριστεί μοναδικά ο χρόνος λειτουργίας ενός άλλου προϊόντος από τον χρόνο λειτουργίας ενός προϊόντος. Ως εκ τούτου, η διάρκεια της εργασίας καθορίζεται ως μέση τιμή

Από το γράφημα (Εικ. 1), φαίνεται ότι η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.Την αρχική χρονική στιγμή, η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία P (t) = 1, και κατά τη διάρκεια του μέσου χρόνου λειτουργίας χωρίς αστοχία tcp, η τιμή του P (t) μειώνεται από 1 σε 0,37.

Κατά τη διάρκεια 5 tcp, σχεδόν όλα τα n προϊόντα θα αποτύχουν και το P(t) θα είναι πρακτικά μηδέν.

Σχήμα 1. Εξάρτηση της πιθανότητας λειτουργίας του προϊόντος χωρίς αστοχία στην ώρα του

Ρύζι. 2. Εξάρτηση του ποσοστού αστοχίας των προϊόντων από την ώρα

Η ζημιά του προϊόντος εξαρτάται από το χρόνο λειτουργίας του. Η πιθανότητα αστοχίας προϊόντος σε κάθε μονάδα χρόνου, εάν η αστοχία δεν έχει ακόμη συμβεί, χαρακτηρίζεται από το ποσοστό αστοχίας και συμβολίζεται με λ (t). Αυτός ο δείκτης ονομάζεται χαρακτηριστικό λάμδα. Διακρίνονται τρεις κύριες περίοδοι μεταβολής του λ με την πάροδο του χρόνου (Εικ. 2): I-η περίοδος εξάντλησης που διαρκεί από 0 έως tpr, II-η περίοδος κανονικής λειτουργίας από tpr σε tst, III — περίοδος γήρανσης από tst έως ∞ …

Στην περίοδο I, ο βαθμός της ζημιάς αυξάνεται, γεγονός που εξηγείται από την παρουσία στο προϊόν στοιχείων με κρυφά ελαττώματα, παραβιάσεις των τεχνολογικών διαδικασιών παραγωγής προϊόντων κ.λπ. Η περίοδος II διακρίνεται από τη σχετική σταθερότητα του λ (t), η οποία εξηγείται από την απουσία γήρανσης των στοιχείων. Μετά το τέλος της περιόδου II, το λ (t) αυξάνεται απότομα λόγω της αύξησης του αριθμού των στοιχείων που έχουν αποτύχει λόγω γήρανσης και φθοράς. Η λειτουργία του προϊόντος κατά την περίοδο III καθίσταται οικονομικά μη πρακτική λόγω της απότομης αύξησης του κόστους επισκευής. Επομένως, η χρονική περίοδος πριν από το tst καθορίζει τη μέση διάρκεια ζωής του προϊόντος πριν από την απόρριψη.

Το ποσοστό αστοχίας λ (t) και η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία P (t) του προϊόντος σχετίζονται μεταξύ τους με την αναλογία

Αυτή η έκφραση ονομάζεται εκθετικός νόμος της αξιοπιστίας.

Η τιμή των δεικτών αξιοπιστίας που καταγράφονται στην τεχνική τεκμηρίωση του προϊόντος πρέπει να επιβεβαιώνεται με ειδικές δοκιμές αξιοπιστίας, με μοντελοποίηση των διαδικασιών τυχαίων αστοχιών ειδικών συσκευών, μεταξύ άλλων με τη βοήθεια υπολογιστή ή με υπολογισμό. Πρέπει να σημειωθεί ότι η μέθοδος υπολογισμού χρησιμοποιείται στο σχεδιασμό ενός προϊόντος σχεδόν πάντα, ανεξάρτητα από το αν θα χρησιμοποιηθούν άλλες μέθοδοι για την επιβεβαίωση της αξιοπιστίας.

Κατά τον υπολογισμό της αξιοπιστίας ενός προϊόντος, χρησιμοποιούνται είτε πινακικοί δείκτες της αξιοπιστίας των στοιχείων που περιλαμβάνονται στο προϊόν είτε δεδομένα που λαμβάνονται με οποιαδήποτε από τις παραπάνω μεθόδους για προϊόντα παρόμοια με τα σχεδιασμένα.

Από τις γνωστές μεθόδους υπολογισμού της αξιοπιστίας, η απλούστερη είναι η μέθοδος του συντελεστή, για την οποία το ποσοστό βλάβης λ (t) είναι σταθερό στο χρόνο. Εάν είναι απαραίτητο, η επίδραση των τρόπων λειτουργίας και των συνθηκών λειτουργίας στην αξιοπιστία του προϊόντος λαμβάνεται υπόψη από τους συντελεστές διόρθωσης k1, k2,... kn

Ο βαθμός αστοχίας ενός δεδομένου στοιχείου σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας λi υπολογίζεται από τον τύπο

όπου λоi είναι η τιμή πίνακα του βαθμού βλάβης ενός στοιχείου που λειτουργεί υπό κανονικές συνθήκες, k1 ... kn είναι συντελεστές διόρθωσης που εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες που επηρεάζουν.

Οι τιμές του συντελεστή k1 ανάλογα με την επίδραση των μηχανικών παραγόντων υπό διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας δίνονται παρακάτω:

Συνθήκες λειτουργίας Διόρθωση Συντελεστής Εργαστήριο 1.0 Ανυπόμονος 1.07 Πλοίο 1.37 Αυτοκίνητο 1.46 Σιδηρόδρομος 1.54 Αεροσκάφος 1.65

Ο συντελεστής k2, ανάλογα με τους κλιματικούς παράγοντες του περιβάλλοντος, μπορεί να έχει τις ακόλουθες τιμές:

Θερμοκρασία Υγρασία Συντελεστής Διόρθωσης +30,0±10,0 65±5 1,0 +22,5±2,5 94±4 2,0 ​​+35,0±5,0 94±4 2,5

Οι συντελεστές διόρθωσης για άλλους παράγοντες μπορούν να βρεθούν στα εγχειρίδια αξιοπιστίας.

Οι ειδικές δοκιμές αξιοπιστίας είναι η κύρια μέθοδος επιβεβαίωσης των δεικτών αξιοπιστίας που καθορίζονται στην τεχνική τεκμηρίωση. Τέτοιες δοκιμές πραγματοποιούνται περιοδικά εντός της περιόδου που καθορίζεται από τις τεχνικές προδιαγραφές (TU) για το προϊόν, καθώς και σε περίπτωση αλλαγών στην τεχνολογία παραγωγής του προϊόντος ή αλλαγών σε εξαρτήματα και υλικά, εάν αυτές οι αλλαγές μπορούν να επηρεάσουν την αξιοπιστία του προϊόντος. Οι τεχνικές προδιαγραφές περιέχουν ένα πρόγραμμα δοκιμής αξιοπιστίας που περιέχει, εκτός από τις ενότητες που προβλέπονται από τα πρότυπα ESKD, ένα σχέδιο δοκιμών.

Σχέδιο δοκιμών - κανόνες που καθορίζουν τον αριθμό των προς δοκιμή προϊόντων, τη διαδικασία δοκιμής και τις προϋποθέσεις τερματισμού τους.

Το απλούστερο σχέδιο δοκιμών είναι όταν δοκιμάζονται n παρόμοια προϊόντα ταυτόχρονα, τα προϊόντα που απέτυχαν δεν αντικαθίστανται ή επισκευάζονται, οι δοκιμές διακόπτονται είτε μετά την πάροδο ενός προκαθορισμένου χρόνου δοκιμής είτε αφού κάθε ένα από τα υπόλοιπα λειτουργικά προϊόντα έχει λειτουργήσει για προκαθορισμένο χρόνο.

Οι δείκτες αξιοπιστίας προϊόντος μπορούν επίσης να καθοριστούν ως αποτέλεσμα της συλλογής και επεξεργασίας πληροφοριών σχετικά με την απόδοση του προϊόντος κατά τη λειτουργία του.Οι μορφές εγγράφων που ισχύουν σε διαφορετικούς κλάδους διαφέρουν μεταξύ τους, αλλά ανεξάρτητα από αυτό, πρέπει να αντικατοπτρίζουν τις ακόλουθες πληροφορίες:

• τη συνολική διάρκεια του προϊόντος,

• Οροι χρήσης,

• τη διάρκεια της λειτουργίας του προϊόντος μεταξύ των αστοχιών,

• τον αριθμό και τα χαρακτηριστικά των ζημιών,

• τη διάρκεια της επισκευής για την εξάλειψη μιας συγκεκριμένης βλάβης,

• είδος και ποσότητα ανταλλακτικών που χρησιμοποιούνται κ.λπ.

Προκειμένου να ληφθούν αξιόπιστοι δείκτες αξιοπιστίας του προϊόντος με βάση τα λειτουργικά δεδομένα, οι πληροφορίες για αστοχίες και ελαττώματα πρέπει να είναι συνεχείς με την πάροδο του χρόνου.