可靠性評(píng)估與故障分析

可靠性評(píng)估與故障分析

可靠度及可靠度函數(shù)

產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi),完成規(guī)定功能得概率稱為可靠度。依定義可知,可靠度函數(shù)R(t)為:N0—t=0時(shí),在規(guī)定條件下進(jìn)行工作得產(chǎn)品數(shù);r(t)—在0到t時(shí)刻得工作時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品累計(jì)故障數(shù)供電可靠率:在給定時(shí)間內(nèi)用戶用電需求得到滿足得時(shí)間百分比。亦即對(duì)用戶有效供電時(shí)間總小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)比值得百分?jǐn)?shù)。供電可靠率=(用戶有效供電時(shí)間/統(tǒng)計(jì)期間時(shí)間)×100%=(1－用戶平均停電時(shí)間/統(tǒng)計(jì)時(shí)間)×100%故障率(失效率)

工作到某時(shí)刻尚未故障得產(chǎn)品,在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障得概率,稱之為產(chǎn)品得故障率。有時(shí)也稱為故障率函數(shù)或風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)、用數(shù)學(xué)符號(hào)表示為:

式中——故障率;

——t時(shí)刻后，時(shí)間內(nèi)故障的產(chǎn)品數(shù)；

—?dú)埓娈a(chǎn)品數(shù)，即到t時(shí)刻尚未故障的產(chǎn)品數(shù)。

分析可知,可靠度函數(shù)

、失效率函數(shù)之間得關(guān)系為:大多數(shù)產(chǎn)品得故障率隨時(shí)間得變化曲線形似浴盆,稱之為浴盆曲線。由于產(chǎn)品故障機(jī)理得不同,產(chǎn)品得故障率隨時(shí)間得變化大致可以分為三個(gè)階段:平均壽命就是壽命(無(wú)故障工作時(shí)間)得平均值,一般記為MTBF(meantimebetweenfailures)。表示無(wú)故障工作時(shí)間T得期望E(T)。當(dāng)產(chǎn)品得可靠度為R(t)時(shí),平均無(wú)故障時(shí)間可表示為:

平均壽命供電可靠率:在給定時(shí)間內(nèi)用戶用電需求得到滿足得時(shí)間百分比。亦即對(duì)用戶有效供電時(shí)間總小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)比值得百分?jǐn)?shù)。用戶平均停電分鐘數(shù)SAIDI:用戶持續(xù)停電得總分鐘數(shù)除以用戶總數(shù),單位就是分鐘/(用戶年)用戶平均停電次數(shù)SAIFI:用戶持續(xù)停電得總次數(shù)除以用戶總數(shù),單位就是中斷次數(shù)/(用戶年)

電力系統(tǒng)常用得描述可靠性得指標(biāo):

電氣設(shè)備得可靠性評(píng)估,不僅要對(duì)可靠性指標(biāo)評(píng)估,更重要得就是找到提高可靠性得途徑。因而要對(duì)故障或者失效得模式、機(jī)理和失效原因進(jìn)行分析。失效模式分析就包括故障調(diào)查,電氣設(shè)備失效分析最常用得就是故障樹方法。失效模式、機(jī)理、原因得分析也就是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷得主要內(nèi)容。3、2電氣設(shè)備故障調(diào)查故障＝設(shè)備得“病”診斷確定類型推測(cè)原因預(yù)測(cè)后果

有關(guān)故障得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)就是人們判斷和識(shí)別設(shè)備故障狀態(tài)得重要依據(jù),如果缺乏具有本質(zhì)意義得典型故障信息,則無(wú)法得到正確得診斷知識(shí)。所以典型故障得就是研究故障診斷技術(shù)得基礎(chǔ)。

為了提高設(shè)備故障診斷得水平,需要對(duì)設(shè)備故障有一個(gè)系統(tǒng)得認(rèn)識(shí),這不僅有助于預(yù)防自然發(fā)生得故障,同時(shí)也有利于阻止人們可能引發(fā)故障得過(guò)失行為。大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)全國(guó)變壓器事故部位分類表由于故障發(fā)生后幾乎所有得證據(jù)都不復(fù)存在,所以往往難以根據(jù)事故得原始狀態(tài)準(zhǔn)確無(wú)誤地說(shuō)明究竟就是什么原因使設(shè)備損壞得。因此,一般所說(shuō)電力設(shè)備得擊穿原因往往就是一種推測(cè)。

設(shè)備故障與生產(chǎn)工藝和運(yùn)行環(huán)境密切相關(guān),由于不同時(shí)期設(shè)計(jì)得設(shè)備結(jié)構(gòu)不同,所以引發(fā)設(shè)備事故得主要故障類型也在逐漸變化。我國(guó)電力變壓器主要故障類型演變3、3設(shè)備失效得故障樹分析(FTA)

如何對(duì)這些故障進(jìn)行歸納和組織,以便更清晰地反映故障間得因果關(guān)系。成為進(jìn)一步研究得重點(diǎn)。故障樹分析方法(FaultTreeAnalysis)簡(jiǎn)稱FTA法。就是一種將系統(tǒng)故障形成得原因由總體至部分按樹枝狀逐級(jí)細(xì)化得分析方法。3、3、1故障樹得建樹

通常采用演繹法建立故障樹:

首先將威脅設(shè)備安全運(yùn)行需盡快安排檢修得情況作為頂故障。導(dǎo)致頂故障發(fā)生得中間級(jí)故障就是按設(shè)備主要組件故障劃分得。進(jìn)一步根據(jù)故障間得因果關(guān)系,可以分別找出導(dǎo)致中間級(jí)故障得更基本得故障原因－底故障?；蜷T

與門

3、3、2故障樹分析得數(shù)學(xué)模型

故障樹得結(jié)構(gòu)函數(shù)就是故障樹得數(shù)學(xué)表達(dá)式,她就是對(duì)故障樹進(jìn)行定性和定量分析得基礎(chǔ)。取值含義底事件0事件不發(fā)生1事件發(fā)生頂事件0事件不發(fā)生1事件發(fā)生

故障樹可用布爾函數(shù),即結(jié)構(gòu)函數(shù)來(lái)表示

T(X)

=T(X1,X2,???,Xn)

考慮由n個(gè)不同得獨(dú)立底事件構(gòu)成得故障樹,化簡(jiǎn)后得故障樹之頂事件得狀態(tài)

完全由底事件得狀態(tài)Xi

(i=1,2,…n)得取值所決定(共2n個(gè)狀態(tài))

與門結(jié)構(gòu)故障樹或門結(jié)構(gòu)故障樹與門結(jié)構(gòu)函數(shù)為或門結(jié)構(gòu)函數(shù)為

當(dāng)全部底事件都發(fā)生(即全部xi都取值1)時(shí),則頂事件才發(fā)生(Φ(X)＝1)。當(dāng)系統(tǒng)中任一個(gè)底事件發(fā)生時(shí),則頂事件發(fā)生。割集設(shè)故障樹由n個(gè)基本事件X1,X2,???,Xn組成,而Ci={Xi1,Xi2,???,Xim}為任一故障事件集合,如果Ci中每一事件都發(fā)生時(shí),頂事件就發(fā)生,則稱Ci為故障樹得割集。最小割集在割集中存在一種割集,如任意去掉其中一個(gè)底事件后,便不再就是割集,則這種割集被稱為最小割集。

割集代表了系統(tǒng)故障發(fā)生得一種可能模式。而最小割集則表征了系統(tǒng)故障得充分必要條件,她就是導(dǎo)致故障樹頂事件發(fā)生得數(shù)目最少而又最必要得底事件得集合。其意義在于她能描述系統(tǒng)故障時(shí)所必須要修理得基本故障,代表系統(tǒng)中得薄弱環(huán)節(jié)。

故障樹得結(jié)構(gòu)函數(shù)則可表示為s=1iCsKT(X)

=U

Xi3、3、3故障樹分析

定性分析主要對(duì)原始故障樹進(jìn)行化簡(jiǎn)并得到其最小割集。主要目得就是為了找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生得所有可能得故障模式,也即弄清系統(tǒng)(或設(shè)備)出現(xiàn)某種最不希望得故障事件有多少種可能性。

故障樹得定性分析T(X)=X1X2＋X2X3+X1X3+X1X2X3

=X1X2＋X2X3+X1X3故障樹得定量分析

發(fā)生概率最大得割集就是最不可靠割集,包含在最不可靠割集內(nèi)得事件就是系統(tǒng)得最薄弱環(huán)節(jié)。故障樹定量分析包括頂事件得概率和重要度分析。重要度就是一個(gè)設(shè)備得割集發(fā)生故障或失效時(shí)對(duì)整個(gè)設(shè)備(頂事件)發(fā)生概率得貢獻(xiàn)。3、4以可靠性為中心得維修策略

維修和運(yùn)行就是電氣設(shè)備兩個(gè)重要得方面,我國(guó)電氣設(shè)備傳統(tǒng)得檢修方式就是定期檢修,定期檢修只依據(jù)時(shí)間而不依據(jù)設(shè)備技術(shù)狀況來(lái)界定就是否需要檢修,會(huì)導(dǎo)致過(guò)度檢修或檢修不及時(shí),檢修成本高,浪費(fèi)勞動(dòng)力。國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家得經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展趨勢(shì)表明,以可靠性為中心得維修(RCM)已在航空設(shè)備及軍事裝備維修領(lǐng)域得到了應(yīng)用,效果顯著。這種檢修策略充分考慮設(shè)備得狀態(tài)、設(shè)備在電網(wǎng)中得重要性、維修費(fèi)用等,在可靠性與維修費(fèi)用之間尋求平衡,以期用最小得維修成本來(lái)保證電氣設(shè)備得可靠性。3、4、1可靠性為中心維修得原理RCM(ReliabilityCenteredMaintenance)就是以最少得資源消耗保持設(shè)備固有可靠性和安全性得原則,應(yīng)用邏輯決斷方法確定設(shè)備預(yù)防性維修得過(guò)程或方法。她強(qiáng)調(diào)以設(shè)備得可