1 SPOLEHLIVOST. 1.1 Úvod

Transkript

1 1 SPOLEHLIVOST Absrak: Sejn ak jako prmrná délka žvoa obyvael v regonu 70 le, neznamená, že každý se musí doží 70 le, ak spolehlvos vyjádená sední dobou mez dvma porucham (MTBF) hodn, neznamená, že nedojde k poruše výrobku dív než za hodn. 1.1 Úvod Spolehlvos jako obor pedsavuje apará pro posuzování spolehlvos výrobk na základ sasckých údaj. K omu, aby výsledky byly pln vrohodné a smrodané se defnuje pomrn obsáhlý sysém názv pro popsání možných sav a suací a jejch správné zaídní a sascké zpracování. Souasn vyváí jednonou meodku pro jejch zpracování. Spolehlvos jako aková není pesn defnovaná echncká vlasnos, ale vyjaduje odhad délky žvonos echnckého produku a pravdpodobnos jeho výpadku pro poruchu. Je o edy sascká velna a z oho vyplývá, že j u jednolvého výrobku nelze garanova. Spolehlvos souasn vyjaduje schopnos výrobku spln požadavky na nj kladené, za pedpokladu, že je vyroben, dopravován, skladován a použ pedepsaným zpsobem podle echnckých podmínek. Z uvedeného vyplývá, že kvala výroby je pro spolehlvos rozhodující. Úkolem spolehlvosní prognózy u nového objeku je vždy výpoe sední doby mez dvma porucham. Prognóza se skládá ze í ásí: - dagnózy objeku a nalezení rozhodujících prvk, keré mohou vés k poruše, - defnování možných druh poruch a sanovení MTBF jednolvých komponen prvk, - výpoe spolehlvos meodou poruchového sromu. Kvaln provedená analýza spolehlvos složého zaízení umožuje nají cesu jak zvýš spolehlvos objeku bez použí exrémn drahých souásek. Spolehlvosní prognóza má zárove míso p posuzování a výbru z 2 a více funkn ekvvalenních objek, sysém. Normy: SN Názvosloví spolehlvos v echnce SN Spolehlvos v echnce hledska ídní poruch a mezních sav objek SN Spolehlvos v echnce meody urování a ovování normalzovaných ukazael spolehlvos IEC 271 Ls o basc erms, defnons and relaed mahemacs for relably Spolehlvos 1

2 1.2 Základní pojmy Spolehlvos (relably) schopnos pln požadované funkce, p zachování hodno sanovených provozních ukazael v daných mezích a ase, podle sanovených echnckých podmínek Bezporuchovos (relably) schopnos pln neperž požadované funkce po sanovenou dobu a za sanovených podmínek Žvonos (longevy) - schopnos objeku pln požadované funkce p sanoveném sysému oprav a údržby Udržovaelnos (mananbly) zpsoblos k pedcházení poruch pedepsanou údržbou Opravelnos (reparably) zpsoblos ke zjšování pín vznku poruch a odsraování jejch následk opravou Objek (em) pedm sanoveného urení, jehož spolehlvos se zkoumá Prvek (componen) samosan uvažovaná ás objeku Sysém (sysem) souhrn nkolka vzájemn spjaých prvk urený k plnní pedepsaných funkcí Záloha (reserve) funkn nadbyený objek nebo prvek urený ke zvýšení spolehlvos daného sysému Zálohování (redundancy) meoda zvýšení bezporuchovos objeku (sysému) použím záloh Provoz (operaon) sav, p kerém objek plní požadovanou funkc Poruchový sav (sae of falure) sav objeku, p kerém objek není schopen pln požadovanou funkc, v mezích daných echnckou dokumenací Doba provozu (operang me) doba pro vykonání práce, rozsah vykonávané práce Doba do první poruchy (me o frs falure) doba provozu objeku do první poruchy Doba mez porucham (me beween falures) - doba provozu objeku mez dvma po sob následujícím porucham Techncký žvo (lfe, lfe me) soue dob provozu objeku od zaáku provozu, nebo po generální oprav, nebo do vznku mezního savu Doba skladování (sorage me) kalendání doba skladování za daných podmínek Krérum poruchy (falure creron) souhrn znak charakerzujících pechod objeku z bezporuchového savu do savu poruchového Spolehlvos 2

3 1.3 Tídní poruch Tídní poruch a mezních sav se provádí ve sádu projekování, výroby a využí objek, p rozboru a zpracování údaj o poruchách a mezních savech objek. Sanovení skuenosí, že poruchy a mezní savy vznkly, se provádí na základ krérí poruch a mezních sav podle SN Jevem, podle nhož se ídí mezní savy, je pechod do mezního savu. Hledska ídní se používají p: - pedkládání nformací o poruchách a mezních savech, - rozboru, hodnocení a pedpovd spolehlvos, - sanovení krérí poruch a mezních sav, - p rozboru sasky pín poruch a mezních sav. Základní hledska ídní: - podle mísa vznku poruchy, - podle asu, - podle zpsobu projevu a odsranní poruchy Hlavní ypy poruch: Porucha z vnjších pín (msuse falure) porucha vznklá nedodržením sanovených provozních podmínek z pedps Porucha peížením (overload falure) porucha vznklá zaížením pekraujícím mez sanovenou echnckou dokumenací pro objek Porucha z vnních pín (nheren weakness falure) - porucha zpsobená vlasní nedokonalosí objeku p zachování sanovených provozních podmínek a pedps pro zažování Nezávslá porucha (ndependen prmary - falure) porucha prvku sousavy, kerá nebyla zpsobena vadou jného prvku sousavy Závslá porucha (dependen - secondary - falure) porucha zpsobená vadou jného prvku sousavy Konsrukní porucha (desgn falure) - porucha zpsobená chybou konsrukce Výrobní porucha (manufacurng falure) - porucha zpsobená nedodržením sanoveného výrobního posupu Provozní porucha (operang falure) porucha zpsobená nedodržením sanovených provozních pedps Porucha dožím (wear ou falure) poruchy vznklé jako dsledek opoebování, únavy a sárnuí Závada (mnor defec) - drobná vada kerá nemá vlv na schopnos objeku pln funkc v provozu Náhlá porucha (sudden falure) porucha vznklá skokovou zmnou hodno jednoho nebo nkolka paramer objeku. Nelze pedvída. Posupná porucha (gradual falure) porucha vznklá posupnou zmnou hodno jednoho nebo nkolka paramer objeku. Lze pedcháze prevencí. Úplná porucha (complee falure) porucha zcela zabraující použí objeku ásená porucha (complee falure) porucha v dsledku odchylek hlavních echnckých paramer objeku, keré nejsou však akové, aby zabránly použí objeku Havarjní porucha (caasrophc falure) - porucha kerá je náhlá a úplná Spolehlvos 3

4 1.4 Perodca poruch Období asných poruch (early falure perod - EFP) poáení úsek doby používání, bhem kerého se nenza poruch zmenšuje Období konsanní nenzy poruch (consan falure rae perod - CFRP) období bhem kerého poruchy vznkají s pblžn konsanní nenzou Období poruch dožím (wear - ou falure perod - WOFP) koncový úsek doby používání, bhem kerého se nenza poruch zvšuje Spolehlvosní prognózy pracují vždy s údaj planým pro období konsanní nenzy poruch. Obr. 1 enos poruch po dobu žvonos objeku. Spolehlvos 4

5 1.5 Ukazaele spolehlvos Pravdpodobnos poruchy (probably of falure) - pravdpodobnos, že v daném asovém nervalu vznkne porucha objeku Poe porušených objek Celkový poe provozovaných objek Pravdpodobnos bezporuchového provozu (probably of survval) - pravdpodobnos, že v daném asovém nervalu nevznkne porucha objeku Poe neporušených objek Celkový poe provozovaných objek Husoa pravdpodobnos poruchy (falure probably densy) - pravdpodobnos, že dojde k poruše za malý asový nerval po daném okamžku, dlená velkosí ohoo nervalu Poe porušených za malý nerval Celkový poe x délka nervalu Inenza poruch (falure rae) - podmínná husoa pravdpodobnos poruchy Poe poruš. objek za malý as. nerval Celk. poe neporuš. do ohoo asu x délka nervalu Sední neza poruch (mean falure rae) sední hodnoa nenzy poruch objeku za asový nerval Sední doba do poruchy (mean me o falure) - sední hodnoa doby provozu objeku do první poruchy. Uruje se jako armecký prmr dob do první poruchy. Sední doba mez porucham (mean me beween falures MTBF) - sední doba provozu objeku mez porucham urená jako armecký prmr dob mez porucham. Sední doba opravy (mean me o repar MTTR) sední doba od zaáku opravy do okamžku obnovy bezvadnos nebo provozuschopnos objeku Sední doba poruchového prosoje (mean down me due o falure MDT) sední doba provozu neschopného savu objeku, zpsobeného poruchou Spolehlvos 5

6 1.6 Ukazaele žvonos Sední žvo (mean lfe) - sední doba echnckého žvoa Pedepsaný žvo (specfed lfe) celková provozní doba objeku, p jejíž dosažení se má používání objeku ukon nezávsle na jeho savu Žvonos (longevy) - schopnos objeku pln požadované funkce p sanoveném sysému oprav a údržby Sounel pohoovos (coeffcen of avalably) pravdpodobnos, že objek kerý je v usáleném provozním režmu, bude provozu schopný v lbovoln zvoleném okamžku K P O O Kumulavní doba provozu Kumulavní doba opravy Sounel echnckého využí (coeffcen of echncal ulzaon) pomr sední hodnoy doby servání objeku v provozuschopném savu za uré období, k souu sedních hodno doby servání objeku v provozuschopném savu, doby prosoj zpsobených údržbou a doby oprav za sejné období K TV O U O Kumulavní doba provozu Kumulavní doba opravy Kumulavní doba údržby U Spolehlvosní blokové schéma (relably block dagram RBD) - schéma keré znázoruje zapojení prvk z hledska rozboru a výpou spolehlvos sysému Sérové zapojení (seral connecon) - zapojení prvk v RBD, p kerém vznkne porucha sousavy p poruše alespo jednoho prvku Paralelní zapojení (parallel connecon) - zapojení prvk v RBD, p kerém vznkne porucha sousavy p poruše všech prvk Spolehlvos 6

7 1.7 Meody urování a ovování ukazael spolehlvos Výpoová meoda Výpoové meody se používají v eap návrhu s cílem: - urení zpsobu zajšní požadovaných hodno ukazael spolehlvos pro dané konsrukní ešení objeku, sanovení provozních podmínek a omezení z oho vyplývajících - zdvodnní opmální varany konsrukního provedení z hledska spolehlvos - prognózy spolehlvos - sanovení požadavk na spolehlvos prvk - urení požadavk na úkoly expermenálního doešení návrhu výrobku Výpoen - expermeální meoda Výpoen expermenální meoda se požívá p vývoj, píprav výroby a výrob, když není z echnckých, ekonomckých nebo jných dvod možné použí pímo expermenální meody. Nap. p: - pro ovení komplexních ukazael spolehlvos, když rozsah zkoušek nedovoluje zhodno nebo pln ov uvedené ukazaele expermenáln dosaen pesn a vrohodn - hodnocení spolehlvos objek jejchž rozmry požadavky na bezpenos apod. nedovolují zkouše v plném rozsahu - hodnocení spolehlvos unkáních výrobk Použí éo meody se doporuuje používa ve všech pípadech, kdyo umožní podsan zkrá nezbyný rozsah zkoušek Expermenální meoda Používá se všude am, kde se nepoužje výpoení meoda nebo výpoen expermenální meoda. Spolehlvos 7

8 1.8 Výpoe spolehlvos složého sysému Výpoe spolehlvos složého sysému je analogcký s výpoem odporu složého el. obvodu. Spolehlvos jednolvých prvk objeku je vyjádená sední dobou mez dvma porucham (MTBF) oznauje se jako T [hod] resp. pomocí pravdpodobnos výpadku = 1/T=1/MTBF Obr. 2 Náhradní schéma pro výpoe spolehlvos 1 T 1 T 1 P zálohování 1 T 2 T 1 T T Z 3 m k ( k 1)! 0 ( k 1)! k - poe souásek nuných k provozu - poe rezervních souásek T Z - MTBF jedné souásky ( hod) = 2, h -1 Pro MTBF = hod se napíklad uvažuje pípusný výpadek: 10 % zaízení po hod 25 % zaízení po hod 63% zaízení po hod Spolehlvos 8

9 1.8.1 Zpsob výpou - meoda poruchového sromu Srom pehledn opcky okamž ukazuje nejslabší míso ven dsledk na snížení spolehlvos celého objeku. Obr. 3 Srom poruch. Znázornní vlvu souásky výrazn snžující spolehlvos objeku Meody zvýšení spolehlvos: 1. Použím lepších komponen Obr. 4 Srom poruch. Znázornní zvýšení spolehlvos pomocí kvalnjších souásek. Spolehlvos 9

10 2. Zálohováním (redundancí) + servsem - oznaení n servce manenance (sm) redundancy - koef. zvýšení spolehlvos x. To však plaí pouze za pedpokladu, že vadnou zálohovanou souásku lze vymn, resp. oprav za chodu objeku. Obr. 5 Srom poruch. Znázornní zvýšení spolehlvos pomocí zálohování Pohoovos (avalably) Souasn s výpoem spolehlvos vyjádené MTBF je nemén dležé sanovení pohoovos, kerá vyjaduje pravdpodobnos, že objek se bude v lbovoln zvoleném okamžku nacháze v provozuschopném savu. Ukazael pohoovos se vyjádí jako: A MTBF MTBF MDT A MTBF MTBF MTTR MTBF MDT MTTR -sední doba provozu objeku mez porucham -sední doba poruchového prosoje -sední doba opravy Požadavek na pohoovos A = 0,998 znamená za 1 rok max. 17 hodn prosoj pro poruchu. Z oho vyplývá požadavek na maxmální zkrácení doby poebné pro odsranní poruchy. To lze docíl pouze pomocí : - rychlé vlasní samodagnosky zaízení (objeku), - prevencí, - školením údržby - konsrukcí zaízení (objeku), ak aby jeho jednolvé dílí komponeny (prvky) byly dobe písupné Spolehlvos 10

11 2 LITERATURA Fres Paul, Zuverlässgkesbewerung echnscher Syseme an Bespelen aus Prozeßauomaserung. Energeechnk, 1/1984. SIEMENS. Fres Paul, Zuverlässgkesprognosen echnscher Syseme aus heuger Sch. ETZ - B, 18/1978. SIEMENS. Zuverlässgke. Technsche Informaon E501/ SIEMENS. Normy: SN Názvosloví spolehlvos v echnce SN Spolehlvos v echnce hledska ídní poruch a mezních sav objek SN Spolehlvos v echnce meody urování a ovování normalzovaných ukazael spolehlvos IEC 271 Ls o basc erms, defnons and relaed mahemacs for relably Spolehlvos 11