Анализ надежности и техногенного риска промышленного тахометра ИЛМ-1

Анализ надежности и техногенного риска промышленного тахометра ИЛМ-1

Содержание

Аннотация

Введение

.Описание исследуемой системы

. Определения требований надежности и работоспособности системы

.        Распределение требований надежности системы по различным

подсистемам

.        Проведение анализа надежности системы и техногенного риска на основе методов надежности

.        Исследования и рекомендации

Заключение

Список литературы

Аннотация

В данной курсовой работе, на основе методики проведения анализа надежности технической системы, проведены количественный и качественный методы надежности энергетической системы промышленного тахометра ИЛМ1.

Проведен качественный анализ отказов, с использованием метода «дерева отказов», определены основные требования надежности и работоспособности системы.

надежность техногенный риск тахометр

Введение

Развитие современной аппаратуры характеризуется значительным увеличением ее сложности. Усложнение обуславливает повышение гарантии своевременности и правильности решения задач.

Проблема надежности возникла в 50-х годах, когда начался процесс быстрого усложнения систем, и стали вводиться в действие новые объекты. В это время появились первые публикации, определяющие понятия и определения, относящиеся к надежности и была создана методика оценки и расчета надежности устройств вероятностно-статистическими методами.

Исследование поведения аппаратуры (объекта) во время эксплуатации и оценка ее качества определяет его надежность. Термин "эксплуатация" происходит от французского слова "exploitation", что означает получение пользы или выгоды из чего-либо.

Надежность - свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах.

Для количественного выражения надежности объекта и для планирования эксплуатации используются специальные характеристики - показатели надежности. Они позволяют оценивать надежность объекта или его элементов в различных условиях и на разных этапах эксплуатации.

Более подробно с показателями надежности можно ознакомиться в ГОСТ 16503-70 - "Промышленные изделия. Номенклатура и характеристика основных показателей надежности.", ГОСТ 18322-73 - "Системы технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения.", ГОСТ 13377-75 - "Надежность в технике. Термины и определения".

Надежность представляет собой комплексное свойство, сочетающее в себе понятие работоспособности, безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохранности.

Работоспособность - представляет собой состояние ОБ, при котором он способен выполнять свои функции.

Безотказность - свойство ОБ сохранять свою работоспособность в течение определенного времени. Событие, нарушающее работоспособность ОБ, называется отказом. Самоустраняющийся отказ называется сбоем.

Долговечность - свойство ОБ сохранять свою работоспособность до предельного состояния, когда его эксплуатация становится невозможной по техническим, экономическим причинам, условиям техники безопасности или необходимости капитального ремонта.

Ремонтопригодность - определяет приспособляемость ОБ к предупреждению и обнаружению неисправностей и отказов и устранению их путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

Сохраняемость - свойство ОБ непрерывно поддерживать свою работоспособность в течение, и после хранения и технического обслуживания.

1. Описание исследуемой системы

В качестве исследуемой технической системы рассмотрим промышленный тахометр ИЛМ - 1.

Прибор ИЛМ-1 выпускался большой серией в 70-х годах. Благодаря тому, что прибор подключается только к катушке электроснабжения мотора, он никак не влияет на систему зажигания мотора и не может ухудшить надёжность его работы. Этим прибор ИЛМ-1 выгодно отличается от других выпускавшихся примерно в то же время приборов ДЛМ-1 и ТС-1. Однако этим обусловлен и принципиальный недостаток этого прибора: он не может работать с моторами, не имеющими катушки электроснабжения (старые "Ветерки", "Москвы" и "Стрелы" с магнето МЛ-10-2С), или маховик с числом магнитов, отличным от четырёх (новые "Ветерки" с электронным зажиганием).

Прибор ИЛМ-1 может работать с "Вихрями" с магдино МВ-1, электронными системами МБ-2 и МБ-22, "Нептунами" всех моделей, "Приветами", "Прибоями", а также с любыми моторами зарубежного производства, имеющими катушку электроснабжения и маховик с четырьмя симметрично расположенными магнитами.

Прибор надёжен, ремонтопригоден и в принципе может служить неограниченно долго. В помощь любителям, ремонтирующим ИЛМ-1 предлагается его паспорт, предоставленный Кириллом Вахнеевым.

Измеритель температуры и угловой скорости (числа оборотов) лодочных моторов ИЛМ, далее по тексту - измеритель, предназначен для контроля температуры и угловой скорости двухтактных двухцилиндровых двигателей лодочных моторов типа "Вихрь", "Нептун", "Привет", снабженных системой зажигания и электроснабжения магдино МВ-1 с катушками освещения.

Технические характеристики:

Измеритель питается от источника переменного тока лодочного мотора напряжением 6-20 В (катушек освещения). Подключение измерителя к катушкам зажигания и использование с магнето МГ-101 и другими, не имеющими катушек освещения, КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ, так как это приводит его к выходу из строя. В случае несоблюдения указанных рекомендаций завод снимает гарантию. Измеритель работает в интервале температур от 273 до 313 К (от 0 до 40°С) и относительной влажности воздуха 98%. Измеритель контролирует температуру тела двигателя в пределах (303-373) К (30-100)°С с допускаемой погрешностью не более +5 К (+5°С) и угловую скорость коленчатого вала двигателя в пределах 1000-6000 об/мин, с допускаемой погрешностью не более +200 об/мин. Электрическая схема прибора приведена на рисунке.

Рисунок 1

Прибор ИЛМ-1. Схема электрическая принципиальна

Таблица 1

Спецификация

Таблица 2

Техническая характеристика

Принцип работы и устройство

Работа схемы измерения угловой скорости основана на методе заряда и разряда конденсатора.

На вход схемы подается напряжение, по форме близкое к синусоидальному, с амплитудой от 6 до 20 В, в зависимости от скорости вращения вала двигателя. Частота напряжения прямо пропорциональна скорости вращения вала двигателя. Сформированные входным устройством разнополярные прямоугольные импульсы управляют работой электронного ключа, с помощью которого происходит периодический заряд и разряд конденсатора СЗ.

Ток разряда пропорционален частоте переключении, т. е. частоте измеряемого напряжения. Ток регистрируется микроамперметром, верхняя шкала которого проградуирована в об/мин., а нижняя - в °С. Таким образом, ток прибора прямо пропорционален угловой скорости вала двигателя.

Измерение температуры производится с помощью терморезистора, вмонтированного в термошайбу, включенного в одно из плеч измерительного моста.

В диагональ моста включен микроамперметр. При температуре ЗОЗК (30°С) мост сбалансирован, при повышении температуры мост разбалансируется, ток в диагонали моста регистрируется микроамперметром.

Порядок работы:

При распаковке измерителя проверить сохранность и наличие пломб ОТК завода-изготовителя, наличие прилагаемых узлов, деталей и документации, согласно комплекту поставки, обратив особое внимание на заводские номера собственно измерителя и термошайбы - они должны соответствовать номерам, указанным в паспорте.

Измеритель устанавливается на приборной панели лодки с внутренней стороны. Для установки измерителя необходимо вырубить перед рулевым управлением окно размером 139х71 мм и просверлить четыре отверстия диаметром 4,5.

Измеритель крепится четырьмя винтами М4x8, которые входят в комплект поставки прибора. Перед закреплением измерителя окно на приборной панели обрамляется входящим в комплект поставки хлорвиниловым ободом, что улучшает внешний вид панели с установленным измерителем.

Термошайба устанавливается под гайку одной из шпилек или болтов крепления блока головки цилиндров лодочного мотора. Соединение измерителя с термошайбой и двигателем осуществляется проводами из комплекта поставки прибора, которые прокладывают вдоль борта лодки.

Эксплуатация прибора с моторами серии "Нептун", "Привет" аналогична его эксплуатации с моторами "Вихрь" в связи с идентичностью их систем электрооборудования.

Для подключения измерителя к двигателю на нижней стенке корпуса прибора установлено три клеммы, снабженные соответствующими надписями. Соединение измерителя с контактами двигателя производится в следующем порядке:

а) клеммы "КЛ1" и "КЛ2" измерителя подключаются посредством соединительных проводов с клеммами катушек освещения;

б) термошайба подключается посредством длинного провода к клемме "КЛЗ" измерителя, вторая клемма термошайбы подключается коротким проводом к клемме катушек освещения, к которой подключен провод, идущий к клемме "КЛ2" измерителя.

Измеритель настроен на заводе-изготовителе и при эксплуатации дополнительной настройки не требует.

Определение угловой скорости коленчатого вала двигателя производится по показаниям стрелки прибора по верхней шкале, при положении переключателя "ОБ/МИН", определение температуры тела двигателя - по нижней шкале при положении переключателя "Т°С".

Контроль температуры целесообразно производить постоянно во время работы лодочного мотора. По показанию измерителя можно судить о тепловом режиме двигателя, что чрезвычайно важно при дистанционном управлении.

Для моторов типа "Вихрь" предельно допустимая температура двигателя составляет от 338 до 343 К (от 65 до 70°С), критическая температура находится в пределах от 348 до 353 К (от 75 до 80°С).

Для моторов типа "Нептун", "Привет" предельно допустимая температура двигателя составляет (303-323) К (30-50)°С, критическая - от 328 до 343 К (от 55 до 70°С).

Таблица 3

Характерные исправности и методы их устранения

Гарантийные обязательства

Измеритель должен быть принят ОТК. завода-изготовителя. Без предъявления свидетельства о приемке претензии к качеству измерителя не принимаются и гарантийный ремонт не производится. Завод-изготовитель гарантирует соответствие измерителей техническим характеристикам при соблюдении потребителем условий эксплуатации, транспортирования и хранения. Срок гарантии - двенадцать месяцев с момента продажи измерителя. В течение гарантийного срока ремонт измерителей производится безвозмездно предприятием-изготовителем или специальными мастерскими, обслуживающими потребителей. Обмен неисправных измерителей производится в соответствии с утвержденными республиканскими правилами обмена промышленных товаров, купленных в розничной сети.

. Определения требований надежности и работоспособности системы

Настоящий раздел распространяется на "Измеритель угловой скорости и температуры лодочного мотора", выпускаемого по УШ2 328 000 ТУ и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверок, а также после производства ремонта.

Метрологические параметры:

измерение угловой скорости в пределах 1000-6000 об/мин с допускаемой погрешностью +200 об/мин;

измерение темпера гуры в пределах 303-373 К (30-100°С) с допускаемой погрешностью +5K (+5°С).

При проведении поверки должны выполняться операции и применяться средства поверки, указанные в таблице.

Таблица 4

Примечание. Поверка допускаемой погрешности при измерении угловой скорости на предприятии-изготовителе производится с использованием стенда для проверки измерителя ИЛМ по угловой скорости и тахометра стробоскопического СТ-5, на местах эксплуатации и при ремонте - с использованием генератора ГЗ-56 и частотомера 43-34.

При проведении поверки должны соблюдаться нормальные климатические условия согласно ГОСТ 15150-69. Напряжение сети 220 В + 10%.

Перед проведением поверки должны быть выполнены подготовительные работы:

заземлить все средства поверки и подготовить их к измерениям в соответствии с нормативно-технической документацией на них;

при работе со средствами поверки выполнять правила техники безопасности при работе с радиоэлектронным оборудованием (раздел К)

При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие комплектности прибора разделу "Комплектность" настоящего паспорта, целостность защитного стекла и арретира измерительного прибора, целостность клемм, исправность проводов.

Определение метрологических параметров

Определение погрешности измерения угловой скорости

Проверить установку "0" измерительного прибора, при необходимости установить корректором стрелку прибора на отметку "0".

Подключить к клеммам "КЛ1" и "КЛ2" выход генератора ГЗ-56 или ему подобного. Установить напряжение 10-15В, клеммы "КЛ2", "КЛЗ" шунтировать резистором 12 кОм 0,5 Вт любого типа. Установить переключатель "В" в положение "ОБ/МИН".

Выставить частоту напряжения генератора ГЗ-56 200 Гц, контролируя ее частотометром Ч3-34 или ему подобным, при этом стрелка прибора должна быть на отметке 6000 об/мин, при необходимости установить стрелку прибора на отметке 6000 об/мин резистором R9.

Далее последовательно устанавливают частоту генератора 33, 67, 100, 133, 167 Гц. Показания поверяемого прибора не должны отличаться более чем на +200 об/мин от величин 1000, 2000, 3000, 4000, 5000 об/мин соответственно.

Примечание. Подключение прибора к стенду для проверки измерителя ИЛМ по угловой скорости и установка частот на нем производится в соответствии с инструкцией по эксплуатации на этот стенд.

Проверка погрешности измерения температуры

Для проверки измерителя в режиме измерения температуры установить переключатель "В" в положение "Т°С", частоту генератора ГЗ-56 в пределах 33-200 Гц. Подсоединить к клеммам "КЛ2", "КЛЗ" магазин сопротивлении Р-33, предварительно сняв шунтирующий резистор.

Величину магазина сопротивлений установить равной по величине сопротивления термошайбы при температуре 303К (30°С), указанной в разделе 3 паспорта. При этом показание измерителя должно быть (303+5)К (30+5)°С. При необходимости установить стрелку прибора на отметку ЗОЗК (30°С), вращая ось переменного резистора R16. Установить величину магазина сопротивлений равной величине сопротивления термошайбы при температуре 363К (90°С), указанной в разделе 3 паспорта, при этом показания измерителя должны быть (363 + 5)К (90+5)°С. При необходимости установить стрелку на отметке 363К (90°С) вращая ось переменного резистора R18.

Поместить термошайбу в термостат. Температуру в термометре устанавливать последовательно 303, 313, 333, 353, 373, К (30, 40, 60, 80, 100°С). Показания измерителя не должны отличаться от величины температуры в термостате более чем на +5К (+5°С).

Примечание. Настройка и поверка измерителей на заводе-изготовителе производится на специальном стенде, имитирующем работу электрооборудования лодочных моторов.

Отсчет показании измерителя производить не менее, чем через 15 минут после установления температуры в термостате.

В процессе эксплуатации поверку прибора производить не менее одного раза в год.

Таблица 5

Перечень отказов системы

3. Распределение требований надежности системы по различным подсистемам

Основные требования надежности и работоспособности промышленного тахометра:

Бесперебойное снабжение мотора.

Принцип подключения всех элементов схемы должны отвечать требованиям чертежа.

Регулярное проведение технического осмотра промышленного тахометра, его ремонта, а также своевременное и качественное устранение все замеченных мелких неполадок.

Бесперебойная подача электроэнергии.

Нумерация элементов, интенсивности отказов и время отказов и представим в таблице 6.

Таблица 6

Показатели надёжности элементов изделия

4. Проведение анализа надежности системы и техногенного риска на основе методов надежности

Существует два вида анализа надежности системы: количественный и качественный.

Количественный анализ надежности проводится с помощью расчетов.

Рисунок 2. Схема соединения основных узлов промышленного тахометра ИЛМ-1.

Вероятность всех каждого элемента основных узлов промышленного тахометра:

Рисунок 3. Этап первый преобразования схемы.

В исходной схеме элементы Д2 и С1 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом 1.

Элементы R1 и Д1 образуют последовательное соединение. Заменяем их квазиэлементом 2.

Элементы Д3,R4, Т и R7 образуют последовательное соединение. Заменяем их квазиэлементом 3.

Элементы С2 ,Д4 и R6 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом 4.

Элементы R8 и R9 образуют последовательное соединение. Заменяем их квазиэлементом 5.

Элементы Д5 и Д6 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом 6.

Элементы R10 и R11, R15 и R16, R12 и R13, R17 и R18 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементоми 7, 8, 9, 10.

Элементы R3, 1, 2 и R2 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом 11.

Элементы 5 и С3 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом 12.

Элементы 6, 7 и R14 образуют последовательное соединение. Заменяем их квазиэлементом 13.

Элементы 8 и 9 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом 14.

Элементы КЛ1,11 и R5 образуют последовательное соединение. Заменяем их квазиэлементом 15.

Элементы КЛ1 и 3 образуют последовательное соединение. Заменяем их квазиэлементом 16.

Элементы КЛ3 и 4 образуют последовательное соединение. Заменяем их квазиэлементом 17.

Элементы 12 и 13 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом 18.

Элементы ИП и 14 образуют последовательное соединение. Заменяем их квазиэлементом 19.

Рисунок 6. Этап четвертый преобразования схемы.

Элементы 15, 16 и 17 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом 20.

Элементы 18 и 19 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом 21.

Рисунок 7. Этап пятый преобразования схемы.

Элементы 20 и 21 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом 22.

Все данные расчетов занесены в таблицу 8.

Качественный анализ проводится с использованием метода «дерева отказов». При анализе возникновения отказа, «дерево отказов» состоит из последовательностей и комбинаций нарушений и неисправностей, и таким образом оно представляет собой многоуровневую графологическую структуру причинных взаимосвязей, полученных в результате прослеживания опасных ситуаций в обратном порядке, для того чтобы отыскать возможные причины их возникновения.

Значения логических символов дерева отказов представлены в таблице 7.

Таблица 7

Значение логических символов дерева отказов

«Дерево отказов» будет сделано на примере работы всего прибора, будут учитываться основные требования надежности и работоспособности системы прибора. Полная схема «дерева отказов» представлена в Приложении 2.

«Дерево отказов» основано на конструкционном, производственном, эксплутационном отказах и на человеческом факторе.

Таблица 8

Расчет вероятности безотказной работы системы

Рисунок 8. Зависимость вероятности безотказной работы системы от вероятности безотказной работы ее элементов.

.        Исследования и рекомендации

Для повышения надежности системы - промышленного тахометра ИЛМ 1 в целом необходимо соблюдать следующие рекомендации по эксплуатации:

Проведение планового (периодического) осмотра - это операция планового технического обслуживания, выполняемая с целью проверки элементов прибора;

Ежесменный (ежедневный) осмотр - операция планового технического обслуживания, выполняемая с целью: предотвращения отказов элементов, наблюдения за выполнением правил технической эксплуатации, требований техники безопасности и предупреждения их нарушений;

Ежемесячное (ежедневное) поддержание чистоты (прибора) - операция планового технического обслуживания, выполняемая с целью предотвращения ускоренного изнашивания открытых рабочих поверхностей; повышения производительности труда;

Замена изнашивающих трущихся поверхностей взаимно перемещающихся элементов;

Периодическая очистка от пыли - операция планового технического обслуживания электрической и электронной частей прибора, осуществляемая с целью предупреждения отказов электрических и электронных систем, предотвращения несчастных случае с механическими повреждениями изоляции и цепей замыкания;

Замена быстроизнашивающихся элементов - это операция технического обслуживания, выполняемая с целью: сохранения или восстановления первоначальной производительности в связи с изнашиванием и деформацией отдельных элементов, безопасности условий работы с прибором;

Профилактические испытания электрической и электронной частей прибора - это операция планового технического обслуживания, осуществляемая с целью: предотвращения отказов и сбоев; предотвращения несчастных случаев; соблюдения требований действующих правил технической эксплуатации электрооборудования;

Быстрое и качественное выполнение плановых и неплановых ремонтов.

Выполнение приведенных выше основных операций технического обслуживания являются необходимым условием сохранения работоспособности промышленного тахометра.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы был проведен количественный анализ надежности технической системы, что позволило уменьшить количество отказов на стадии эксплуатации. Выявлено, что на этапе эксплуатации надежность технических систем должна обеспечиваться:

своевременным выявлением и устранением отказов и неисправностей;

обучением персонала эксплуатирующей организации;

организацией учета и анализа данных о надежности средств технической системы;

своевременным выявлением и устранением причин возникновения неисправностей, корректировкой (при необходимости) конструкторской, производственной , эксплуатационной и качественным обучением персонала;

проведением комплекса профилактических мероприятий, выполняемых эксплуатационным персоналом;

наличием оптимальной системы технического обслуживания и ремонта.

Список литературы

1. <http://www.motolodka.ru/ilm.htm>

. Байхельт Ф., Франкен П. Надежность и техническое обслуживание: Математический подход. - М.: Ридио и связь, 1988. - 392 с.

. Ветошкин А.Г.: Ветошкин А.Г. Надежность технических систем и техногенный риск: Учебное пособие. - Пенза: Изд-во ПГУАиС, 2003. - 154 с.

. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности. - М.: Наука, 1965. - 524 с.