Составление дерева отказов (тема 3.1)

1.

Тема 3 Практическое занятие
«Составление дерева отказов»

2.

Пример 1. Требуется построить ДО для простой системы –
электросети, выключателя и электрической лампочки.
Считается, что завершающим событием является отсутствие
освещения.
Дерево отказов для этой системы показано на рис. 3.
Основными (первичными) событиями ДО являются (1) отказ
источника питания Е1, (2) отказ предохранителя Е2, (3) отказ
выключателя Е3 и (4) перегорание лампочки Е4.

3.

Электрическая схема системы «сеть - электрическая лампочка» (а) и
дерево (б) для случая первичных отказов: 1 – сеть; 2 – выключатель;
3 – электролампа; 4 – предохранитель

4.

Промежуточным событием является прекращение подачи
энергии. Исходные отказы представляют собой входы схем ИЛИ:
при наступлении любого из четырех первичных событий
осуществляется завершающее событие – отсутствие освещения.
Случай вторичного отказа. В этом случае требуется более
глубокое исследование системы. При этом анализ выходит за
рамки рассмотрения системы на уровне отказов ее основных
элементов,
поскольку
вторичные
отказы
вызываются
неблагоприятным
воздействием
внешних
условий
или
чрезмерными нагрузками на элемент системы в процессе ее
эксплуатации.

5.

Пример 2. На следующем рисунке показаны электрическая
схема системы и простое дерево отказов с завершающим событием
«отказ двигателя». Конечное событие может быть вызвано тремя
причинами: первичный отказ электродвигателя, вторичный отказ и
ошибочная команда (инициированный отказ).

6.

Электрическая схема системы «генератор–двигатель» (а) и дерево (б) для
случая вторичных отказов: 1 – генератор; 2 – выключатель; 3 –
электродвигатель; 4 – предохранитель

7.

Первичный отказ – это отказ самого двигателя (характеристики
которого соответствуют техническим условиям), возникающий в результате
естественного старения. Дерево отображает такие первичные события, как
отказ выключателя (отсутствие замыкания) К, неисправности внутренних
цепей обмотки двигателя L, сети приемника питания М и предохранителя
N.
Вторичные отказы возникают из-за причин, которые лежат за
пределами, заданными техническими условиями, таких как:
– неправильное техническое обслуживание Х (например,
некондиционная смазка подшипников электродвигателя);
– аномальные условия эксплуатации Y, это может быть переработка
(например, выключатель остался включенным после предыдущего
запуска, что вызвало перегрев обмотки электродвигателя, который, в свою
очередь, привел к короткому замыканию или обрыву цепи);
– воздействие на условия работы параметров внешней окружающей
среды Z (например, внешние условия: повышенная температура
наружного воздуха, высокая влажность и т. п.).

8.

Вторичные отказы изображаются прямоугольником как
промежуточное событие.
Случай инициированных отказов. Подобные отказы возникают
при правильном использовании элемента системы, но не в
установленное время. Другими словами инициированные отказы –
это сбои операций координации событий на различных уровнях
дерева неисправностей: от первичных отказов до завершающего
события. Типичным примером является не приведение в действие
оператором какого-либо устройства управления.

9.

Инициированный отказ:
внесенная неисправность – не поступает электроэнергия

10.

Рассмотрим построение дерева отказа на примере
станка сверлильно-расточной группы.
Основными движениями станка сверлильно-расточной
группы являются: главное движение резания, вращение
инструмента и движение подачи.
Необходимо оценить вероятность отказа станка.
Отказ станка может произойти из-за функционального
отказа, явившегося следствием внезапных отказов блоков,
узлов, деталей или из-за параметрического, который
произойдет, когда будет исчерпана технологическая
надежность.

11.

Функциональный отказ может иметь место, если будут
реализованы приводимые ниже прогнозируемые причинноследственные цепи опасностей:
отказ электродвигателя – остановка станка;
отказ концевого выключателя – остановка станка;
короткое замыкание кабеля на землю – остановка станка;
отказ предохранителя – остановка станка;
короткое замыкание электропровода на корпус – остановка
станка;
отказ насоса – остановка станка;
отказ пружины предохранительного клапана – остановка станка;
отказ дросселя – остановка станка;

12.

отказ обратного клапана – остановка станка;
отказ предохранительного клапана – остановка станка;
потеря герметичности в маслопроводе – остановка станка;
отказ муфты главного двигателя – остановка станка;
отказ муфты первого вала коробки скоростей – остановка
станка;
отказ зубчатых колес коробки скоростей – остановка станка;
отказ ограничителя передвижных зубчатых колес коробки
скоростей – остановка станка;
отказ шестерни коробки подач – остановка станка;
отказ муфты сцепления шестерен коробки подач – остановка
станка.

13.

14.

Где: 1 – отказ электродвигателя; 2 – отказ концевого
выключателя; 3 – короткое замыкание кабеля на землю; 4 – отказ
предохранителя; 5 – короткое замыкание на корпус; 6 – отказ
насоса; 7 – поломка пружины клапана; 8 – отказ дросселя; 9 –
отказ обратного клапана; 10 – отказ предохранительного клапана;
11 – утечки маслопровода; 12 – отказ муфты главного двигателя;
13 – отказ муфты первого вала коробки скоростей; 14 – отказ
зубчатых колес коробки скоростей; 15 – отказ ограничителя
передвижных зубчатых колес коробки скоростей; 16 – отказ
шестерен коробки подач; 17 – отказ муфты сцепления шестерен
коробки подач.

15.

Автоматическая система синтеза химических веществ

16.

В бак (реактор) с одного конца всасывается сырье, а с другой
стороны подаются химикалии. После процесса смесь
выкачивается из реактора насосом. Хотя бак оборудован
предохранительным клапаном давления, существует вероятность
взрыва. Простейший случай – увеличение давления в смеси, а
предохранительный клапан не работает.

17.

18.

Задание. Оценить надежность оборудования в период
нормальной эксплуатации. Задание выполнить в следующей
последовательности.
1. Выбрать вид типового оборудования в соответствии с
местом практики.
2. Построить дерево отказов.
3. Используя статистические данные приложение 1 МР,
оценить надежность выбранного оборудования.