Интенсивность отказов
Интенсивность отказов, она же λ (в англоязычной литературе failure rate) является параметром, определяющим надёжность того или иного элемента (составной части) системы. λ, это как правило табличное значение, задаётся в размерности 10 в минус 6 степени отказов в час (отказов на миллион часов работы).
Зная интенсивность отказов и время работы элемента, можно легко рассчитать его ВБР — вероятность безотказной работы используя основную формулу надёжности: P(t) = exp(-λ*t) (формула 1)
где t — время работы в часах, а P — вероятность безотказной работы. 0 < P < 1.
Вы можете записать эту формулу в Экселе, а можете воспользоваться моим бесплатным калькулятором. Он находится здесь, вам будет нужна формула под номером 3.
К сожалению, λ для нужного оборудования найти порой бывает очень сложно. Чтобы как-то облегчить жизнь своим собратьям по цеху, инженерам по надёжности, ниже я выкладываю значения λ для некоторых видов оборудования. Источник: Н.М. Дубинский — «Надёжность систем газоснабжения», который в своей книги в свою очередь ссылается на данные национальных симпозиумов по контролю качества и надёжности, состоявшихся в США в 1961-1963 гг.
Буду рад, если эта информация окажется вам полезной.
| Элементы | Интенсивность отказов, λ 10-6, ч-1 | Интенсивность отказов, λ 10-6, ч-1 | Интенсивность отказов, λ 10-6, ч-1 |
|---|---|---|---|
| Максимальная | Средняя | Минимальная | |
| Аккумуляторы (давления) | 19.3 | 7.2 | 0.35 |
| Арматура | 0.121 | 0.087 | 0.0035 |
| Арматура осветительная | 0.71 | 0.1 | 0.04 |
| Баки | 2.52 | 1.5 | 0.48 |
| Вентили соленоидные | 19.7 | 11 | 2.27 |
| Вентиляторы | 3.57 | 2.4 | 0.89 |
| >> вытяжные | 9 | 0.225 | 0.21 |
| Вентиляционные каналы | 1.3 | 0.51 | 0.21 |
| Вибрационные механизмы | 1.6 | 0.875 | 0.2 |
| Воздуходувки | 4.38 | 2.237 | 0.9 |
| >> с электродвигателем | 5.487 | 2.8 | 0.113 |
| Выводы электрические | 0.08 | 0.045 | 0.02 |
| Выключатели: | |||
| >> автоматические | 0.949 | 0.1375 | 0.045 |
| >> быстродействующие (на 1 контакт) | 2.1 | 0.4 | 0.09 |
| >> типа тумблер (на 1 контакт) | 0.123 | 0.06 | 0.015 |
| >> тепловые | 0.5 | 0.3 | 0.25 |
| Выпрямители | 0.75 | 0.6 | 0.28 |
| >> селеновые | 1.6 | 1.16 | 0.32 |
| Генераторы перменного тока | 18.82 | 15 | 11 |
| >> постоянного тока | 21 | 12.4 | 2.84 |
| Гнезда (на 1 штрек) | 0.02 | 0.01 | 0.001 |
| Датчики: | |||
| >> давления | 6.6 | 3.5 | 1.7 |
| >> оптические | 6.66 | 4.7 | 2.7 |
| >> температуры | 6.4 | 3.3 | 1.5 |
| >> уровня жидкости | 3.73 | 2.6 | 1.47 |
| Двигатели: | |||
| >> асинхронные | 11.2 | 8.6 | 4.49 |
| >> вентиляторные | 19 | 2.25 | 0.159 |
| >> гидравлические | 7.15 | 4.3 | 1.45 |
| >> синхронные | 6.25 | 3.59 | 0.159 |
| Держатели плавких предохранителей | 0.1 | 0.02 | 0.008 |
| Диафрагмы | 9 | 6 | 0.1 |
| Диоды | 1.47 | 0.2 | 0.16 |
| >> германиевые | 0.678 | 0.157 | 0.002 |
| >> кремнивые | 0.452 | 0.2 | 0.021 |
| Зажимы, клеммы | 0.0009 | 0.0005 | 0.0003 |
| Изоляторы | 1.54 | 0.05 | 0.03 |
| Изоляция | 0.72 | 0.5 | 0.011 |
| Кабели | 2.2 | 0.475 | 0.002 |
| Клапаны: | |||
| >> впускные | 5.33 | 3.4 | 1.33 |
| >> запорно-выпускные | 10.2 | 6.5 | 1.98 |
| >> контрольные | 8.1 | 5 | 2.02 |
| >> ножевые | 7.4 | 4.6 | 1.08 |
| >> обратные | 14.1 | 5.7 | 3.27 |
| >> переключающие | 1.62 | 0.5 | 0.26 |
| >> перепусные | 8.13 | 5.88 | 1.41 |
| >> предохранительные | 8.94 | 5.7 | 2.24 |
| >> разгрузочные | 19 | 10.8 | 1.98 |
| >> регулирующие | 19.8 | 8.5 | 1 |
| >> резервуарные | 10.8 | 6.88 | 2.7 |
| >> спускные | 15.31 | 5.7 | 3.41 |
| >> трехходовые | 7.41 | 4.6 | 1.87 |
| >> четырехходовые | 7.22 | 4.6 | 1.81 |
| >> шаровые | 7.7 | 4.6 | 1.11 |
| Конденсаторы | 2.385 | 0.1 | 0.001 |
| Коробки передач | 4.3 | 0.63 | 0.051 |
| Лампы накаливания | 32 | 8 | 5.2 |
| Лампы электронные: | |||
| >> диод | 2.2 | 0.8 | 0.24 |
| >> двойной диод | 1.89 | 1 | 0.38 |
| >> триод | 2.26 | 1.3 | 0.67 |
| >> двойной триод | 3.88 | 2 | 1.17 |
| >> тетрод | 2.9 | 1.6 | 0.88 |
| >> миниатюрные | 2 | 1.2 | - |
| Индуктор | 7.11 | 5.65 | 2.02 |
| Манометр | 7.8 | 4 | 0.135 |
| Манометры гидро/пневматические | - | 1.123 | - |
| Муфты | 1.1 | 0.4 | 0.06 |
| >> электромагнитные | 0.93 | 0.6 | 0.45 |
| >> предохранительные фрикционные | 0.94 | 0.3 | 0.07 |
| Нагреватели | 7.67 | 0.7 | 0.081 |
| Насосы: | |||
| >> вакуумные | 16.1 | 9 | 1.12 |
| >> с гидравлическим приводом | 45 | 14 | 6.4 |
| >> с механическим приводом | 31.3 | 13.5 | 3.33 |
| >> с пневматическим приводом | 49 | 14.7 | 6.9 |
| >> с электроприводом | 27.4 | 13.5 | 2.9 |
| Передачи зубчатные, редукторы | 0.36 | 0.2 | 0.11 |
| Передачи винтовые | 0.098 | 0.05 | 0.002 |
| Переключатели | 1.14 | 0.05 | 0.009 |
| Подшипники: | |||
| >> игольчатые | 1 | 0.5 | 0.02 |
| >> роликовые | 1 | 0.5 | 0.02 |
| >> скольжения | 0.42 | 0.21 | 0.008 |
| >> шариковые высокоскоростые | 3.53 | 1.8 | 0.072 |
| >> шириковые низкоскоростные | 1.72 | 0.875 | 0.035 |
| Потенициометры | 12.5 | 3 | 0.7 |
| Предохранители плавкие | 0.82 | 0.5 | 0.38 |
| Привод: | |||
| >> пневматический | 6.2 | 2.8 | 0.3 |
| >> ременной | 15 | 3.875 | 0.142 |
| Шайбы | 0.015 | 0.01 | 0.0005 |
| Прокладки: | |||
| >> кольцевые | 0.035 | 0.02 | 0.01 |
| >> резиновые | 0.03 | 0.02 | 0.01 |
| Пружины | 0.03 | 0.0125 | 0.004 |
| Регуляторы | 5.54 | 2.14 | 0.7 |
| >> давления | 15.98 | 7.5 | 3.55 |
| >> >> гидравлические | - | 3.55 | - |
| >> >> пневматические | 15.98 | 7.5 | 3.55 |
| Регуляторы напряжения угольные автоматические | 13.16 | 9.65 | 6.09 |
| Регуляторы пневматические | 6.21 | 2.4 | 0.77 |
| >> потока и давления | 5.54 | 2.14 | 0.77 |
| >> расхода гелия | 5.26 | 2.03 | 0.65 |
| >> малые выского давления | 0.144 | 0.08 | 0.044 |
| >> малые нормального давления | 0.324 | 0.18 | 0.1 |
| Серводвигатели | 5.61 | 1.51 | 0.101 |
| Сервомеханизмы | 3.4 | 2 | 1.1 |
| Соленоиды | 0.55 | 0.05 | 0.036 |
| Соединения: | |||
| >> вращающиеся | 9.55 | 7.55 | 6.89 |
| >> гибкие | 1.348 | 0.039 | 0.027 |
| >> гидравлические | 2.01 | 0.03 | 0.012 |
| >> механические | 1.96 | 0.02 | 0.011 |
| >> паяные | 1.05 | 0.004 | 0.0001 |
| >> пневматические | 1.15 | 0.04 | 0.021 |
| Счетчики | 5.25 | 4.2 | 3.5 |
| Счетчики электрические | 5.37 | 0.036 | 0.005 |
| Теплообменники | 18.6 | 15 | 2.21 |
| Трансформаторы | 2.08 | 0.15 | 0.01 |
| Турбины | 16.67 | 10 | 3.33 |
| Фильтры: | |||
| >> механические | 0.8 | 0.3 | 0.045 |
| >> электрические | 3 | 0.345 | 0.14 |
| Цилиндры: | |||
| >> гидравлические | 0.12 | 0.008 | 0.005 |
| >> двигателей | 0.81 | 0.007 | 0.005 |
| >> пневматические | 0.013 | 0.004 | 0.002 |
| Шестерни | 0.95 | 0.12 | 0.002 |
| Шланги | 3.22 | 2 | 0.05 |
| >> высокого давления | 5.22 | 3.93 | 0.157 |
| >> пневматические | - | 3.66 | - |
| Щетки электрических вращающихся устройств | 1.11 | 0.1 | 0.04 |
| Щеткодержатели | 4.11 | 1.3 | 0.87 |
| Электродвигатели: | |||
| >> переменного тока | 9.36 | 5.24 | 1.12 |
| >> постоянного тока | - | 9.36 | - |
| Элементы нагревательные | 0.04 | 0.02 | 0.01 |
| Ящики соединительные | 0.58 | 0.4 | 0.28 |
| Испарители | 20 | 15 | 5 |
Интенсивность отказов электрических соединений
В методичке по проектированию РЭС (1996 года издания) обнаружилась интересная таблица про интенсивность отказов электрических соединений (Спасибо, Саша!).
| Вид соединения | Переходное сопротивление, 10-3, Ом | Механическая прочность, Мпа | Интенсивность отказов, λ 10-9, 1/ч | Тепловое сопротивление, К/Вт |
|---|---|---|---|---|
| Сварка | 0.01 | 100...500 | 0.1 … 2.0 | 0.001 |
| Накрутка | 1...2 | 60... 80 | 0.2 ... 0.5 | 0.0005 |
| Пайка | 2...3 | 10...40 | 1 ... 10 | 0.002 |
| Обжимка | 1...10 | 20...50 | 2 … 5 | 0.0008...0.001 |
| Соединение токопроводящими клеями | 1...10 | 5...10 | 10 … 50 | 5 |
Дополнительно выкладываю справочник 2004 года «Надёжность электрорадиоизделий», разработанный одним из оборонных институтов страны. Думаю, что поскольку на дворе 2018 год, его можно выложить. Справочник доступен по ссылке.
Нетрудно заметить, что чем меньше время работы оборудования, тем оно надёжнее. Это доступный, но не всегда выполнимый способ повысить надёжность системы — сократить время работы. Приведу простой пример: многие люди стирая одежду в стиральной машине используют полную программу стирки, которая занимает, предположим, 2 часа работы.
Давайте рассчитаем надёжность (ВБР) электродвигателя нашей стиралки. По таблице ниже найдём λ для электродвигателя переменного тока. Выберем наихудшее значение: 9.36
Предположим, что мы стираем 200 дней в году на протяжении 5 лет. Тогда время работы составит: 200 дней * 2 часа в день * 5 лет = 2000 часов за 5 лет. Подставим в нашу формулу (1). ВБР электродвигателя составит 0.9814.
А если мы хотим, чтобы наша стиралка служила нам дольше? В действительности, в большинстве случаев нет необходимости стирать наши рубашки 2 часа, получаса (0.5 часа) будет вполне достаточно. Давайте рассчитаем ВБР электродвигателя в этом случае. Время работы составит: 200 дней * 0.5 часа * 5 лет = 500 часов за 5 лет. Подставим в нашу формулу (1). ВБР электродвигателя составит 0.9953. Как видим, надёжность электродвигателя стала выше.
Интенсивность отказов сердца
Вот бы таким же образом можно было продлить жизнь человека, скажет читатель. Это вполне возможно. Чем ниже наш пульс, тем меньше ударов совершает наше сердце и тем меньше оно изнашивается. Вспомните, один из самых завидных долгожителей нашей планеты это черепаха, пульс которой гораздо меньше чем человеческий. Конечно, мы не можем себе позволить быть такими же медлительными.
Кто-то даже подсчитал, что ресурс человеческого сердца это 3 миллиарда ударов и определил интенсивность отказов сердца. Не уверен, что это правда, но зато абсолютно уверен, что мы вполне можем отказаться от курения, больших доз алкоголя, кофеина, энергетиков, чрезмерных физических нагрузок, стрессов на пустом месте и подобных вещей, которые разгоняют наш пульс и съедают ресурс нашего сердца. Напротив, умеренная физическая нагрузка тренирует наше сердце и продляет нашу жизнь. Будьте здоровы и счастливы! Ваш специалист по надёжности, Алексей Глазачев.