§ 5.4

Испытания на надежность

горова. Методика применения этих критериев приводится в [1].

При графическом методе оценки закона распределения на бумагу со специальной координатной сеткой наносят значения HilYi vv {l-Hi/Yni), где Щ~ накопленное к данному моменту времени число отказов; п; - общее число отказов.

При проверке экспоненциального закона используется бумага с равномерной шкалой по оси времени t (по оси обсцисс) и логарифмической шкалой по оси ординат. При проверке нормального закона шкала по оси абсцисс остается равномерной, а по оси ординат используется шкала, соответствующая нормальному закону. При проверке логарифмически нормального закона по оси абсцисс используется логарифмическая шкала, по оси ординат - шкала, соответствующая нормальному закону. При проверке закона Вей-булла используются специальные шкалы.

После нанесения экспериментальных точек на бумагу проводится проверка, состоящая в определении возможности линейной интерполяции экспериментальных данных, определении наибольшего отклонения D и проверке по критерию согласия Колмогорова.

Прямую проводят так, чтобы отклонения экспериментальных точек от нее бьши минимальным, а сами точки располагались по обе стороны от прямой.

Наибольшее отклонение определяется сравнением отклонений по оси ординат экспериментальных точек от прямой при различных значениях времени. Критерий согласия Колмогорова рассчитывается по формуле Dгде п - общее число экспериментальных точек. Если D ]/п 1,0, то гипотеза о предполагаемом законе распределения подтверждается, если D j/n > 1,0, то гипотеза отвергается. После подтверждения вида закона распределения определяют параметры этого закона.

5.4.4. Диагностика и прогнозирование технического состояния электрических машин

Цель диагностики - определение работоспособности электрической мащины в данный момент времени и выявление дефектов ее отдельных узлов. Важно не только определение характера дефекта, но и точного места его нахождения. На базе данньк, получаемых при диагностических испытаниях, делается вывод о соответствии мащины ТУ и о тех мерах, которые необходимо предпри-

нять для того, чтобы машина соответствовала этим условиям. Кроме того, диагностика дает данные, необходимые для осуществления ремонтных работ или изменения характера эксплуатации.

Вопросы диагностики тесно связаны с критериями работоспособности электрических машин, анализ которых позволяет поставить диагноз о техническом состоянии электрической машины. Сказанное не означает, что все критерии работоспособности являются диагностическими параметрами. Необходимо выявить наиболее информативные (в смысле выявления и обнаружения дефектов и их расположения) из критериев работоспособности и из электромагнитных параметров электрических машин (напряжение, ток, момент и др.). Для каждых типа машин, класса напряжения и мощности информативность тех или иных параметров работоспособности изменяется, и поэтому критерии работоспособности должны определяться в каждом конкретном случае.

Прогнозирование технического состояния означает определение будущего состояния электрической машины на основании изучения тех факторов, от которых это состояние зависит. Прогнозирование может осуществляться как в процессе разработки, так и в период эксплуатации машины. В последнем случае целью прогнозирования является своевременное обнаружение неблагоприятного состояния машины и разработка рекомендаций по повышению уровня его надежности.

Основополагающим принципом прогнозирования является использование прошлого опыта. Информация о машине (априорная) является базой для процесса прогноза и получения оценок в будущем (апостериорные оценки).

Прогноз можно понимать как получение апостериорной оценки некоторого качества исследуемого явления на основе априорньк сведений о прошлом и настоящем. Априорная информация является единственным основанием для определения модели исследуемого явления - детерминированной или стохастической.

В период эксплуатации апостериорной оценкой является надежность машины после проведения контроля ее состояния. Надежность, рассчитанная на предыдущем этапе, является априорной, а контроль рассматривается как опыт, по результатам которого оценивается апостериорная надежность. Таким образом, вычислению прогнозируемой характеристики всегда должны предшествовать опыт, эксперимент, данные которого

используются совместно с априорной информацией. Это обстоятельство и отличает прогноз от расчета.

Различают прогнозирование технического состояния и прогнозирование надежности. В первом случае дается прогноз технических параметров машины либо эти параметры относятся к тому или иному классу, а также дается прогноз отказов машины. Во втором случае дается прогноз количественных показателей надежности машины на основе прогнозирования постепенных и внезапных отказов.

Прогнозирование может быть групповым и индивидуальным. К методам группового прогнозирования можно отнести статистическую оценку срока службы однотипных изделий на основе результатов, контрольных и определительных испытаний на надежность, В этом случае путем обработки результатов испытаний некоторого числа изделий на срок службы вычисляется количественная среднеквадратичная оценка срока службы всей партии электрических машин. К достоинствам метода индивидуального прогнозирования относится возможность оценки надежности каждой конкретной машины.

К решению задачи прогнозирования существуют два подхода - детерминированный и стохастический. В первом случае задача сводится к отысканию аппроксимирующего выражения, во втором в качестве прогнозируемой характеристики принимается реализапия случайной величины, определяющая интервал времени от момента контроля до первого пересечения поля допуска прогнозируемой величины. Поскольку процессы износа, старения и разрегулирования электрических машин, обусловливающие развитие постепенных отказов, являются случайными величинами, более общий характер носит стохастический подход.

Решение задачи прогноза выполняется в виде реализации следующих последовательных этапов:

разработка модели исследуемого процесса и ее математическое описание;

получение данных контроля и использование их для определения исследуемого процесса (построение апостериорного процесса);

вычисление необходимых апостериорных характеристик процесса.

В настоящее время разрабатьшается третий метод прогнозирования - метод распознавания образов. Метод предполагает разбиение всей группы изделий на несколько классов (групп) в соответствии с признаками каждого класса. Между классами устанавли-

ваются строгие границы. Процесс создания образа разбит на три этапа: обучение , создание образа, адкзамен . Процесс индивидуального прогнозирования надежности методом распознавания образов сводится к отнесению данной электрической машины к тому или иному классу на основании критериев работоспособности, причем для каждого класса должны быть априорно известны показатели надежности и технические характеристики.

5.4,5. Выбор показателей работоспособности

При проведении различных испытаний на надежность, а также при решении задач диагностики и прогнозирования надежности электрических машин всегда необходимо знать техническое состояние исследуемого узла или машины в целом в данный момент времени. Это осушествляется с помощью критериев работоспособности. Применительно к задачам диагностики показатели технического состояния называются диагностируемыми параметрами.

При проведении испытаний перед исследователем стоит противоречивая задача. С одной стороны, отсутствует единый информативный показатель, полностью характеризующий работу отдельного узла электрической машины. С другой стороны, фиксация (наблюдение) большого числа показателей, характеризующих работоспособность, резко удорожает эксперимент и наталкивается на определенные технические трудности.

Это противоречие на практике обычно разрешается следующим образом, из всей совокупности показателей работоспособности данного узла выбираются наиболее информативные, т. е. наиболее полно описывающие его работу, причем число этих показателей обычно не превышает двух-трех. В настоящее время для выбора информативных показателей используется метод экспертных оценок.

Этот метод отличается от других формализованных методов определения значимости критериев тем, что не требует проведения специального эксперимента и достаточно прост в обработке. Метод основан на использовании опыта и интуитивных догадок экспертов. Иными словами, экспериментальные данные в этом методе заменяются априорной информацией, накопленной группой экспертов в процессе их самостоятельной работы. В основе корректных методов

§ 6.1

Общие положения

экспертных оценок лежат петь исходных условий группового выбора решений;

универсальность, понимаемая в смысле наличия достаточного разнообразия возможностей выбора экспертов;

наличие положительных связей общественных и индивидуальных предпочтений;

независимость несвязанных альтернатив;

наличие суверенности экспертов;

отсутствие диктаторства.

При всей привлекательности метода экспертных оценок он остается субъективным, и при решении других задач надежности желательно по возможности использовать

объективные методы выделения доминирующих факторов. Так, при организации испытаний на надежность необходимо подвергать электрические машины воздействию большого количества факторов в соответствии со стандартами или ТУ на эти машины. Однако практическая реализация на испытательных стендах всех факторов одновременно часто невозможна. В этом случае выделение основных (существенных) воздействующих факторов с достаточно высокой степенью достоверности и объективности производится с помощью методов планирования эксперимента.

РАЗДЕЛ 6

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

6.1. Общие положения 6.1.1. Основные задачи эксплуатации

Под эксплуатацией электрических машин понимается совокупность подготовки машин, использования их по назначению, их технического обслуживания, хранения и транспортировки. Основные задачи эксплуатации - добиться бесперебойной, надежной и качественной работы электрических машин, что обеспечит их наилучшие технико-экономические показатели, повышать надежность их работы. Главная задача эксплуатации - поддерживать электрические машины в исправном состоянии в течение всего времени эксплуатации, обеспечивая их бесперебойную и экономичную работу. Для осуществления этой задачи необходимо проводить плановое техническое обслуживание, включающее проведение планово-предупредительных ремонтов и профилактических испытаний (осмотров).

При эксплуатации техническое состояние электрических машин ухудшается из-за изно-сов, поломок, ослабления креплений и т. д. Даже ненадежный контакт в электрической машине или схеме ее управления может привести к ложному срабатыванию защиты, выходу машины из строя или аварии. Правильное техническое обслуживание позволяет своевременно выявлять и устранять как причины, которые могут повлечь неисправность, так и саму неисправность. Важным эксплуатационным показателем является надежность электрических машин (см. § 1.6). Отметим лишь, что для большинства нере-

монтируемых машин в качестве показателей надежности принимаются вероятность безотказной работы и (или) средний срок службы, для ремонтируемых электрических машин - вероятность безотказной работы и (или) наработка на отказ.

6.1.2. Основные понятия, характеризующие эксплуатацию электричесю1Х машин

Электроустановка ~ установка, которая вырабатывает, преобразует, распределяет или потребляет электрическую энергию. Электрическая машина является частью электроустановки.

Авария - нарушение нормального режима работы объекта в результате внезапного отказа, вызывающее повреждение основного оборудования и необходимость проведения внеочередного капитального ремонта или необходимость остановки основного оборудования на срок более 8 ч.

Гарантийный срок - период времени, в течение которого завод-изготовитель или организация, проводившая ремонт, безвозмездно устраняют неисправности, если соблюдаются правила эксплуатации электрической машины.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт.

Межосмотровый период - наработка между двумя плановыми осмотрами, предусмотренными соответствующими пра-