Calculul fiabilitătii motorului naval prin metoda eibull si urmărirea fiabilitătii în exploatare
Se exemplifică aplicarea algoritmului anterior (paragraful 1.3) pentru un motor naval tip MAN L52/55A, cu alezajul D=520 mm, cursa S=550 mm.
Fiabilitatea motorului s-a estimat teoretic în următoarele ipoteze:
rata defectărilor este constantă, ipoteză valabilă în cazul unei exploatări corecte, cu respectarea riguroasă a graficului de întretinere;
legea de distributie a defectelor este de tip Weibull;
fiabilitatea motorului, ca sistem complex, este caracterizată de eficacitatea a trei subsisteme independente:
motorul propriu-zis (MP);
sistemul de pornire (SP);
sistemul de comandă de la distantă (SCD).
Beneficiarul impune o fiabilitate de minim 7% pentru 200 ore de functionare. Pentru estimarea fiabilitătii, s-au folosit informatii prelevate de pe esantioane aflate sub observatie în exploatare: s-au avut sub observatie N=3 motoare L52/55A, exploatate în conditii identice. Timpii înregistrati de functionare până la prima defectare au fost: (cădere accidentală).
Legea de repartitie Weibull se caracterizează prin următoarele:
densitatea de repartitie
, (1)
unde:
-parametru de formă; în general ; pentru se obtine repartitia Gauss;
-parametru de scară;
-parametru de localizare.
functia de repartitie
; (2)
Etape de calcul al fiabilitătii sunt:
se alege, uzual:
; (3)
se determină prin metoda asimilării maxime (metodă grafică):
E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E 9 E 10 E 11 E 12 E 13 E 14 E 15 E 16 E 17 E 18 E 19 E 20 E 21 E 22 E 23 E 24 E 25 E 26 E 27 E 28
. (4)
Pentru aceasta, se consideră functiile:
(5)
|
Se prezintă grafic functiile si , la intersectia lor determinându-se parametrul ; este, evident, posibilă si utilizarea metodelor numerice de calcul pentru rezolvarea ecuatiei (4); metoda grafică este ilustrată în figura 1.
Pentru cazul particular prezentat, se obtine solutia , care verifică egalitatea:
se determină din relatia:
. (6)
se reformulează functia de repartitie (2):
. (7)
se explicitează functia de fiabilitate prin intermediul lui (7):
. (8)
Asa cum s-a arătat însă:
. (9)
Luând rata defectărilor (conform primei ipoteze) si considerând momentul initial al observatiilor , se obtine:
. (10)
se determină rata defectărilor, prin comparatia dintre (8) si (10):
(11)
se precizează rata defectărilor (din experienta exploatării unor produse similare), fiabilitatea pentru 200 ore de functionare si media timpului de bună functionare pentru fiecare subsistem (conform celei de-a treia ipoteze):
PROGRAM DE URMĂRIRE A FIABILITĂTII Fisa de regim Se completează zilnic în timpul functionării motorului
* Se trece pozitia medie a tijelor de comandă de la pompele de injectie, pozitie cu care s-a mers în ziua respectivă.
Prezenta fisă serveste exclusiv pentru studii de fiabilitate. Datele înscrise în ea au caracter confidential si se vor transmite furnizorului motorului, fiind interzisă transmiterea lor către alte persoane sau societăti. Semnătura Mecanicului Șef: |
;
|
PROGRAM DE URMĂRIRE A FIABILITĂTII Fisa cu uleiuri Se completează la fiecare alimentare cu ulei pe baza analizei uleiului din rezervor
Prezenta fisă serveste exclusiv pentru studii de fiabilitate. Datele înscrise în ea au caracter confidential si se vor transmite furnizorului motorului, fiind interzisă transmiterea lor către alte persoane sau societăti. Semnătura Mecanicului Șef: |
E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E 9 E 10 E 11 E 12 E 13 E 14 E 15 E 16 E 17 E 18 E 19 E 20 E 21 E 22 E 23 E 24 E 25 E 26 E 27 E 28 |
Se completează la fiecare alimentare cu combustibil
Data |
Portul |
Tip comb. |
Dens. [kg/dm3] |
Vâsc. |
Sulf |
Vanadiu |
Cenusă |
Cocs |
Obs. |
|
Constanta |
DFO HFO |
|
2.5oE 1500 sec. Redw.I |
|
|
|
|
Apă |
|
Amsterdam |
HFO |
|
3400 sec. Redw I |
|
|
|
|
Prezenta fisă serveste exclusiv pentru studii de fiabilitate. Datele înscrise în ea au caracter confidential si se vor transmite furnizorului motorului, fiind interzisă transmiterea lor către alte persoane sau societăti.
Semnătura Mecanicului Șef:
Fisa cu defectiuni
Prezenta fisă serveste exclusiv pentru studii de fiabilitate. Datele înscrise în ea au caracter confidential si se vor transmite furnizorului motorului, fiind interzisă transmiterea lor către alte persoane sau societăti. Semnătura Mecanicului Șef |
E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E 9 E 10 E 11 E 12 E 13 E 14 E 15 E 16 E 17 E 18 E 19 E 20 E 21 E 22 E 23 E 24 E 25 E 26 E 27 E 28
Acest program implică completarea regulată
de către personalul de exploatare a patru tipuri de fise, conform modelelor din
norma tehnică internă si anume:
fisa de regim;
fisa cu combustibili;
fisa cu uleiuri;
fisa cu defectiuni
si presupune respectarea riguroasă a graficului de revizii; programul de urmărire a fiabilitătii este ilustrat în tabelele anterioare.
1.6. Actiunea simultană a defectelor accidentale si a celor de uzură în studiul fiabilitătii echipamentelor navale
Cu tot caracterul ei general, caracteristica de viată depinde de domeniul specific al produsului respectiv. Astfel, dacă produsele electronice se manifestă de obicei printr-o regiune întinsă a vietii utile, având , nu tot astfel se comportă produsele mecanice, la care această regiune este mult mai redusă, trecerea de la regiunea de rodaj la cea de uzură făcându-se mult mai rapid. Pe de altă parte, complexitatea actuală a produselor împiedică o departajare categorică a în produse pur electronice, electrotehnice sau mecanice, astfel încât tehnologiile specifice fiecărui domeniu impun de cele mai multe ori tratarea fiabilitătii din mai multe puncte de vedere.
Astfel, dacă luăm în consideratie evenimentele: AC-produsul nu se defectează de-a lungul duratei , datorită defectiunilor accidentale (regiunea vietii utile); UZ-produsul nu se defectează de-a lungul duratei , datorită defectiunilor sistematice (regiunea de uzură), atunci evenimentul E caracterizat prin intersectia celor două multimi:
(12)
corespunde conditiei să nu se defecteze de-a lungul duratei , nici datorită defectelor accidentale, nici datorită celor cu caracter sistematic. Probabilitatea acestui eveniment este:
, (13)
evenimentele AC si UZ fiind independente; probabilitătile de mai sus corespund functiilor proprii celor două regiuni ale caracteristicii de viată, adică:
. (14)
Tinând seama că:
(15)
deci:
. (16)
Notând: (din distributia Poisson) si , unde m este valoarea medie a distributiei gaussiene, ultima relatie se poate calcula pe baza functiilor tabelate exponential negativă si normal normată: si , deci:
. (17)
Reprezentarea grafică a fiabilitătii este redată în continuare în figura 1.
S-a presupus, în cele anterioare, că dispozitivul contine atât componente mecanice, cât si electrice.
Vom reconsidera acelasi caz, în care însă complexitatea de mai sus nu are un caracter omogen, din punct de vedere al vârstei componentelor, unele dintre ele cumulând un timp calendaristic mai mare si diferit de la caz la caz, datorită unor reparatii necorespunzătoare, fie înlocuirii cu componente la rândul lor uzate. Suntem în cazul fiabilitătii multiplu conditionate. Însă, în relatia fiabilitătii dată de legea de tip exponential, viata anterioară a produsului, , nu se regăseste; în schimb, în cazul legii de uzură, fiabilitatea depinde de timpul calendaristic .
Deci fiabilitatea specifică influentei comune a defectelor de tip accidental si de uzură (sistematic) devine:
, (18)
sau, cu folosirea valorilor normate:
, (19)
unde:
. (20)
În cazul particular (dispozitiv nou), .
Datorită timpului calendaristic, între durata medie neconditionată m si cea conditionată în cadrul noii misiuni tehnice este relatia:
, (21)
astfel încât graficul relatiei (18) va fi obtinut din cel pentru (relatia (14)) printr-o rototranslatie (fig. 2).
Generalizând cele de mai sus, când, datorită unui număr de N cauze, de natură accidentală, cât si sistematică, fiabilitatea întregului complex depinde de produsul fiabilitătilor elementelor ce intră în componenta ansamblului, obtinem relatia generală:
, (22)
sau, cu valori normate:
, (23)
unde:
, (24)
corespunde vârstei diferitelor subansamble si componente ale sale.
În cazul în care toate componentele sunt identice si noi (identitatea este caracteristică echipamentelor electronice), avem , deci:
, (25)
N fiind numărul elementelor componente ale sistemului. Tinând cont de aspectul exponential al legii defectelor accidentale, se obtine:
. (26)
Dacă excludem probabilitatea manifestării defectelor cu caracter sistematic, fiabilitatea echipamentului este legată de fiabilitatea componentelor care îl alcătuiesc:
. (27)
E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E 9 E 10 E 11 E 12 E 13 E 14 E 15 E 16 E 17 E 18 E 19 E 20 E 21 E 22 E 23 E 24 E 25 E 26 E 27 E 28
În cazul când sistemul este
compus din n tipuri de elemente identice, fiecare tip în număr de
câte , cu intensitatea sa defectare , relatia generală a fiabilitătii echipamentului, în ipoteza
legii exponentiale a defectelor este:
, (28)
deci se regăseste relatia deja cunoscută.
E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E 9 E 10 E 11 E 12 E 13 E 14 E 15 E 16 E 17 E 18 E 19 E 20 E 21 E 22 E 23 E 24 E 25 E 26 E 27 E 28 |
|
|