Определение узлов и деталей, подлежащих диагностированию

Правильный выбор подлежащих диагностированию узлов и деталей (элементов) электрооборудования, является одним из важных вопросов разработки общей системы диагностирования. От него зависит направление и содержание дальнейших работ по определению параметров, измеряемых при диагностировании, разработке методов и средств диагностирования, разработке технологии, и в конечном счете, экономическая эффективность диагностирования данного типа электрической машины или аппарата.

При создании методов и средств диагностирования встречаются случаи, когда разработка ведется для электрических машин и аппаратов, выпускаемых серийно и проработавших определенное время, и когда разработка ведется для нового электрооборудования. В первом случае для определения узлов и деталей, подлежащих диагностированию, обычно собирают данные об отказах электрических машин и аппаратов в условиях эксплуатации. Во втором случае для получения исходных данных проводят испытания опытной партии нового электрооборудования.

На основании анализа количества и причин отказов определяется перечень элементов конструкции, которые ограничивают ресурс или работоспособность электрической машины или аппарата.

В связи с тем, что диагностирование электрооборудования, как и любой машины или механизма, целесообразно проводить только при получении соответствующего экономического эффекта или обеспечении безопасности эксплуатации, ниже изложена методика определения номенклатуры деталей и узлов (элементов), подлежащих диагностированию. В методике учтены отдельные положения, изложенные в работе, а также ущерб, возникающий вследствие отказов элементов электрооборудования.

Приведенные затраты на эксплуатацию элемента электрической машины или аппарата без применения диагностирования определяются выражением

где 3_Ti, 3_pi — приведенные затраты соответственно на техническое обслуживание и ремонты (текущий и капитальный) элемента, p.; 3_oi — приведенные затраты на устранение отказов элемента, р.; У_i — приведенный ущерб от отказа элемента, р.

Ущерб вследствие отказа элементов электрооборудования, как правило, связан с простоем рабочих машин, механизмов и технологических линий или установок. Простой вызывает уменьшение количества вырабатываемой продукции, ее порчу и другие отрицательные последствия.

Приведенные затраты при эксплуатации электрической машины или аппарата

где n — число элементов электрической машины или аппарата.

На 1-м этапе принимают, что диагностированию подлежат элементы, ограничивающие ресурс работы электрооборудования, т. е. у которых в процессе эксплуатации возникают отказы, вызывающие затраты на их устранение.

Оценкой для сравнения последствий отказов элементов машины или аппарата является отношение:

В первую очередь дальнейшему анализу должны подвергаться элементы, у которых отношение имеет наибольшее значение. Располагая вычисленные по формуле значения G в ряд в порядке убывающей последовательности, записываем неравенство, указывающее на очередность дальнейшего анализа элементов для определения целесообразности их диагностирования:

В связи с тем, что диагностирование связано с определенными затратами, целесообразность его проведения для элемента определяют по наличию экономического эффекта. Применение диагностирования приводит к изменению затрат на техническое обслуживание, уменьшению затрат на ремонт и устранение отказов, обычно снижает ущерб от простоев.

Приведенные затраты при эксплуатации элемента с применением диагностирования З_э.дi записываются выражением

где З_т.дi, З_р.дi — приведенные затраты соответственно на техническое обслуживание и ремонт элемента при применении диагностирования, р.; З_о.дi — приведенные затраты на устранение отказов элемента, р.; У_дi — приведенный ущерб от отказов элемента при применении диагностирования, р.; 3_дi — приведенные затраты на диагностирование элемента, р.

Приведенные затраты при эксплуатации электрической машины или аппарата с применением диагностирования записываются аналогично выражению:

Экономический эффект при применении диагностирования элемента электрической машины или аппарата Э_э.дi определяется из выражения Э_э.дi = 3_эi — 3_э.дi. Уменьшение затрат, связанных с эксплуатацией элемента электрической машины или аппарата, при диагностировании достигается увеличением ресурса и безотказности, а также установлением оптимальной периодичности обслуживания.

Диагностирование элемента целесообразно, если соблюдается неравенство 3_эi > 3_э.дi, т. е. когда приведенные затраты при эксплуатации элемента без применения диагностирования больше приведенных затрат при применении диагностирования. В противном случае диагностирование элемента (узла или детали) нецелесообразно.

Экономический эффект при применении диагностирования электрической машины или аппарата

где n₁ — число элементов машины или аппарата, диагностирование которых обеспечивает получение экономического эффекта.

Относительная эффективность диагностирования элементов определяется из выражения

Вычисленные доли G_д эффективности диагностирования каждого элемента в общей эффективности диагностирования электрической машины или аппарата располагают в ряды по убывающим значениям

Полученный ряд характеризует элементы, подлежащие диагностированию, и указывает на сравнительную эффективность их диагностирования, а также создает возможность принятия решения об очередности работ по разработке методов и средств для диагностирования элементов (деталей и узлов) электрической машины или аппарата.

Экономика диагностики оборудования

Как выбирают узлы для диагностики у нового и старого оборудования?

Всё зависит от того, сколько оборудование уже проработало. Для машин, которые уже использовались, собирают данные о поломках за прошлые годы. Для нового, только создаваемого оборудования, смотрят на результаты испытаний первых образцов и находят слабые места в конструкции. В обоих случаях выбирают те детали, которые чаще всего ограничивают общий срок службы машины.

Из чего складываются затраты на обслуживание без диагностики (З_эi)?

По стандартной формуле эти затраты включают три главные части: расходы на плановое техническое обслуживание и ремонты (текущие и капитальные), прямые расходы на срочное устранение внезапных поломок, а также потери от простоя оборудования. Именно последнее — потеря продукции, брак — часто делает стоимость поломки в разы выше стоимости самой детали.

По какому правилу определяют, выгодно ли диагностировать конкретную деталь?

Главное условие выгоды — это строгое неравенство: З_эi > З_э.дi. Это значит, что все расходы на содержание детали без диагностики должны быть больше, чем расходы на её содержание с диагностикой (куда входят и затраты на сами приборы и датчики). Если диагностика обходится дороже, чем возможные потери от поломки — от неё отказываются.

Какой смысл в коэффициентах G и G_д и для чего их сортируют в ряд?

Коэффициент G показывает, насколько серьёзны последствия поломки каждого узла по сравнению с другими. Расчёт показывает, отказ какой детали приносит самый большой убыток. Затем вычисляют долю эффективности G_д для каждой детали в общей сумме. Сортируя полученные значения по убыванию (от больших к меньшим), инженеры получают чёткую очередность разработки: сначала создают методы диагностики для самых «дорогих» узлов, а менее важные откладывают на потом.

Влияет ли диагностика на периодичность обслуживания и срок службы?

Конечно, и это напрямую влияет на экономию. С диагностикой мы переходим от жёсткого графика плановых ремонтов к обслуживанию «по состоянию» (когда это действительно нужно). Это позволяет использовать деталь до предельного износа (увеличивая срок её службы), избегая лишних разборок и сокращая время простоев, а также менять межремонтные промежутки, что даёт основную часть экономии (Э_э.дi).