. (4.1)

При можливості застосування цього критерію надійності часто користуються зворотною величиною:

. (4.2)

Вона називається інтенсивністю відмови і характеризує середню кількість відмов в одиницю часу.

Інтенсивності відмов елементів в нормальних умовах їх функціонування визначаються за спеціальними таблицями – характеристик.

Розрахунок очікуваної надійності апаратури ведеться за наступною методикою:

- складається структурна (логічна) схема пристрою і визначаються елементи, відмова яких призводить до відмови всієї системи;

- складається таблиця умов і режимів роботи елементів і визначається їх результуюча інтенсивність відмови;

- за даними таблиці 1 визначається сумарна інтенсивність відмови системи.

Оскільки відмова будь-якого елементу системи призводить до відмови системи в цілому, тому елементи в логічній схемі надійності з’єднані послідовно.

Рисунок 4.1 — Логічна схема надійності системи регулювання тиску пари

Для такої логічної схеми загальна ймовірність безвідмовної роботи визначається із виразу:

(4.3)

і маємо показниковий закон розподілу, то

, (4.4)

де Pі – ймовірність безвідмовної роботи окремих елементів, ланок, каскадів;

– інтенсивність їх відмови.

4.2 Розрахунок надійності системи управління

За даними таблиці 4.1 визначається сумарна інтенсивність відмови системи.

Таблиця 4.1 – Значення інтенсивностей відмов елементів і системи

Найменування компоненту | Кількість елементів, шт | Номінальна інтенсивність відмови х 10-6, 1/год

1 | 2 | 3

Датчик тиску QBE2000-P2 | 1 | 0,8

Диференціатор | 1 | 1,1

Регулятор | 1 | 1,4

Двигун постійного струму МИ-42 | 1 | 2,5

Продовження таблиці 4.1

1 | 2 | 3

Паровий котел

Д-900 | 1 | 1,2

Загальна інтенсивність відмови системи л?*10-6, 1/год | 7,0

За отриманим з таблиці (4.1) значенням сумарної інтенсивності відмови системи, обчислюємо середнє напрацювання на відмову Т0, застосовуючи формулу (4.5) :

год. (4.5)

Далі наведено формулу для заданого часу безвідмовної роботи при вказаній ймовірності безвідмовності (звичайно 0,95) і визначено час безвідмовної роботи, год :

. (4.6)

Отже, згідно даних таблиці 4.1 та за формулою (4.6),

год.

Для визначення ймовірності безвідмовної роботи на інтервалі заданого часу використовується формула:

, (4.7)

Підставивши значення, обчислене за формулою (4.5) у формулу (4.7), отримаємо графік ймовірності безвідмовної роботи за час t, який наведено далі (рисунок 4.2).

Для побудови графік ймовірності безвідмовної роботи системи було використано систему MATLAB.

Текст m-файлу:

t=0:0,1:1000000;

P=exp(-0,000007*t);

plot(t,P);grid

Рисунок 4.2 – Ймовірність безвідмовної роботи системи

Обчислені для системи показники надійності відповідають вимогам до відповідних показників усієї системи, що проектується. Тому можна стверджувати, що, з точки зору теорії надійності і технічної діагностики, дана система відповідає своєму функціональному призначенню.

Для збільшення показників надійності системи можна замінити вузли з найбільшою інтенсивністю відмов на більш надійні. Це стосується в першу чергу двигуна постійного струму МИ-42, але при цьому ціна системи може суттєво збільшитися.

5 ОХОРОНА ПРАЦІ

5.1 Аналіз потенційних небезпек та шкідливих факторів виробничого середовища

Система автоматичного регулювання тиску в паровому котлі призначена для експлуатації в стаціонарному режимі, зокрема для контролю станів давачів, та контролю за тиском пари в паровому котлі. Основний час роботи з системою буде на диспетчерському щиті, тому дуже важливо забезпечити нормальні умови роботи операторів.

Але окрім забезпечення нормальних умов роботи операторів, потрібно врахувати ті потенційно небезпечні і шкідливі фактори, які мають місце безпосередньо в приміщенні де знаходиться сама паровий котел. В такому приміщенні джерелом потенційно небезпечними і шкідливими факторами є: рухомі частини, посудини та лінії під тиском, а також тепловий фактор.

Такі рухомі частини, як вентилятори, насоси, двигуни, які використовуються в установці, і належним чином не захищені, та застосовуються в конструкції без засобів захисту, можуть призвести до травмування та погіршення здоров’я працівників.

Посудиною, що працює під тиском, називається герметично закрита ємність, яка призначена для проведення технологічних процесів, а також перевезення та зберігання газів і рідин під тиском. До таких посудин відносяться повітрозбірники, пиловловлювачі, сепаратори, резервуари, бочки герметично закриті ємності, які призначені для здійснення теплових процесів, посудини, які працюють під тиском води або пари з температурою вище 115 ?С.

Посудини під тиском потенційно небезпечні з точки зору фізичного вибуху, якщо об’єм посудини великий (десятки кубометрів) і тиск в ньому високий (сотні паскалей), то потужність вибуху складе сотні кіловат, виникнуть серйозні руйнування, серйозні пошкодження з нещасними випадками і значними збитками.

Причинами вибухів котельних установок є перегрівання стінок котла (внаслідок опускання води), або недостатнє охолодження внутрішніх стінок внаслідок накопичення накипу, а також раптове руйнування стінок котла внаслідок появи в них тріщин, зумовлених перевищенням тиску порівняно з розрахунковим у випадку несправності запобіжних пристроїв.

Тепловий фактор обумовлюється високою температурою окремих вузлів, нагрівних поверхонь та води. При цьому велика тепловіддача спричиняє надлишкове тепло в приміщенні, при цьому погіршується самопочуття. Встановлено, що при температурі повітря понад 30 °С працездатність людини починає падати. За такої високої температури та вологості практично все тепло, що виділяється, віддається у навколишнє середовище при випаровуванні поту. При підвищеній вологості піт не випаровується, а стікає краплинами з поверхні шкіри.

Недостатня вологість призводить до інтенсивного випаровування із слизових оболонок. Вода та солі, котрі виносяться з організму з потом, повинні заміщуватися, оскільки їх втрата призводить до згущення крові та порушення діяльності серцево-судинної системи.

Зневоднення організму на 6% викликає порушення розумової діяльності, зниження гостроти зору. Зневоднення на 15…20% призводить до смертельного наслідку. Втрата солі позбавляє кров здатності утримувати воду та викликає порушення організму.

За високої температури повітря і при дефіциті води в організмі посилено втрачаються вуглеводи, жири, руйнуються білки. Тривалий вплив високої температури у поєднанні зі значною вологістю може призвести до накопичення теплоти в організмі і до гіпертермії – стану при котрому