Определение надежности систем аспирации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение надежности систем аспирации

Н.И. Галкина, К.А. Варельджан

Аннотация

Рассматриваются вопросы, связанные с определением технологической надежности систем аспирации. Предложены зависимость для определения величины накопления повреждений до отказа при наличии и отсутствии экспериментальных данных.

Ключевые слова: система аспирации, технологическая надежность, отказ, износ, повреждение, закон распределение случайной величины, величина накопления повреждений.

Расчет надёжности систем аспирации предполагает в первую очередь определение технологической надежности. А затем, при достижении требуемого уровня последней, и расчет санитарно-гигиенической надежности, так как санитарно-гигиеническая надёжность является ужесточающим требованием, оценивающим работоспособности системы [1].

В связи с этим, имеет смысл более подробно остановиться на определении технологической надежности аспирационных систем, а именно ее математическом описании [2].

Для описания технологической надежности технических систем, в целом, используется ряд законов распределения случайной величины как классических, так и производных, в зависимости от причин отказов системы, что иллюстрирует рис.1.

При анализе большинства предложенных законов речь идет о накапливающихся повреждениях аспирационных систем [3,4]. Для количественной оценки степени этого накопления используется понятие величины накопления повреждения до отказа -- r.

Значения величины r позволяют определить закон распределения случайной величины, по которому и будет оценена технологическая надежность системы аспирации:

Рис. 1. - Схема математического описания надёжности систем аспирации

аспирация технологический надежность

- при r = 1 причиной отказа являются мгновенные повреждения, описываемые экспоненциальным законом;

- при r> 1 износ наступает при постепенном накоплении повреждений, что учитывает гамма распределение;

- при r = 9 гамма распределения заменяется нормальным законом распределения, что обеспечивает погрешность в оценке вероятности безотказной работы не более 10 %;

- при r = 12 погрешность в оценке вероятности безотказной работы составляет менее 5 %, что говорит о возможности перехода к нормальным законам распределения случайной величины:

Оценить параметр r в зависимости от подхода к оценке надежности возможно двумя способами [5]:

- расчёт по экспериментальным данным о времени безотказной работы (при их наличии) по формулам (1, 2, 3):

, (1)

где - матожидание времени безотказной работы; - среднеквадратичное отклонение времени безотказной работы.

, (2)

где ti -- время исправной работы i - го элемента; n -- общее число испытываемых элементов.

, (3)

- приближённый расчёт по r (при отсутствии экспериментальных данных) [6,7] по формуле (4):

r =, (4)

где М - текущая величина максимально возможного повреждения; у - единичное повреждение за один цикл, либо за единичный интервал времени.

Для основных факторов отказов аспирационных систем представлены приближенные зависимости [8] определения величины накопления повреждений до отказа элементов систем:

- химическая коррозия внутренних поверхностей:

(5)

где cт - толщина стенки поверхности износа, м; Uкк- скорость химической коррозии, мм/год; Т- период воздействия, год.

- абразивный износ внутренних поверхностей [9]:

(6)

где g - ускорение свободного падения, м/с2; - вероятность попадания частиц пыли на поверхность износа; Сп- концентрация пыли, мг/м3; в- скорость движения запылённого воздуха вблизи поверхности износа, м/с; ka- коэффициент абразивности, м2/кг; - время воздействия, с.

- налипание пылевых частиц на внутренние поверхности:

(7)

где L- линейный размер живого сечения для прохода воздуха, м; ад - скорость адгезионного взаимодействия пыли, мм/год.

- нарушение герметичности [10]:

(8)

где k - коэффициент, зависящий от класса воздуховода; l - длина воздуховодов учитываемой части системы, м; D - диаметр воздуховода в месте присоединения к вентилятору, м; Q - расход воздуха в системе, м2/с; Dmt - средний диаметр воздуховодов учитываемой части системы, м; p, - избыточное статическое давление в месте его присоединения к вентилятору, Па; - скорость воздуха в воздуховоде в месте его присоединения к вентилятору, м/с.

Таким образом, посчитав величину r для характерной причины отказов системы аспирации, определяем необходимый закон распределения случайной величины, по которому и рассчитываем значение технологической надежности системы аспирации.

Литература

Галкина Н.И. Прогноз и повышение надежности работы систем местной вытяжной вентиляции. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук - Ростов-на-Дону, 2004 - 23с.

Галкина Н.И. Моделирование процесса прогноза и повышения надежности работы систем вентиляции// Инженерный вестник Дона, 2013, № 4 URL: ivdon.ru/ru /magazine/archive/ n4y2013/2086.

Галкина Н.И. КПД систем вентиляции// Инженерный вестник Дона, 2017, № 2 URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2017/4106.

Новгородский Е.Е., Трубников А.А. Анализ подходов к оценке эффективности улавливания вредностей и прогноза загрязнения воздуха рабочих зон // Инженерный вестник Дона, 2013, № 4 URL: ivdon.ru/ru /magazine/archive/ n3y2012/961.

Скорик Т.А., Соколова Г.Н., Галкина Н.И. Обоснование требований к системам пылеулавливания// Инженерный вестник Дона, 2016, № 4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3887.

Галкина Н.И. Надежность работы систем местной вытяжной вентиляции// Науковедение, 2013, № 5 URL: naukovedenie.ru/PDF/08trgsu513.

Strategic Planning for Energy and the Environment of the Association of Energy Engineers. Vol.16, № 4, 1997. Atlanta, Georgia, USA. 98р.

Страхова Н.А., Журавлев В.П. Надежность как критерий выбора систем защиты воздушного бассейна// Изв. акад. пром. экологии. - М.: Изд-во АПЭ, 1998. - № 1. - С. 64-67.

Jaakkola1, Olli P. Mechanical Ventilation in Office Buildings and the Sick Building Syndrome. An Experimental and Epidemiological Study. Prague. 2004. 12.р.

Саранчук В.И. Системы борьбы с пылью на промышленных предприятиях/ В.И. Саранчук, В.П. Журавлев, Н.А. Страхова и др.- Киев: Наукова думка, 1994. - 191 с.

Galkina N.I. Prognoz i povyshenie nadezhnosti raboty system mestnoj vytjazhnoj ventiljacii [The prognosis and improving the reliability of systems of local exhaust ventilation]. Avtoreferat dissertacii na soiskanie uchenoj stepeni kand. tehn. nauk Rostov-na-Donu, 2004. 23p.

Galkina N.I. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, № 4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n4y2013/2086.

Galkina N.I. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, № 2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2017/4106.

Novgorodskij E.E., Trubnikov A.A., Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, № 4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n3y2012/961.

Skorik T.A., Sokolova G.N., Galkina N.I Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2016, № 4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3887.

Galkina N.I. Nadezhnost' raboty sistem mestnoj vytjazhnoj ventiljacii [The reliability of systems of local exhaust ventilation]. Naukovedenie, 2013, № 5 URL: naukovedenie.ru/PDF/08trgsu513.

Strategic Planning for Energy and the Environment of the Association of Energy Engineers. Vol.16, № 4, 1997. Atlanta, Georgia, USA.98 р.

Strahova N.A., Zhuravlev V.P. Nadezhnost' kak kriterij vybora sistem zashhity vozdushnogo bassejna [Reliability as a criterion for the selection of systems of protection of air pool]. Izv. akad. prom. jekologii. M.: Izd-vo APJe, 1998. № 1. p. 64-67.

Jaakkola 1, Olli P. Mechanical Ventilation in Office Buildings and the Sick Building Syndrome. An Experimental and Epidemiological Study.Prague. 2004. 12p.

Saranchuk V.I. Sistemy bor'by s pyl'ju na promyshlennyh predprijatijah [System dust control at industrial enterprises]. V.I. Saranchuk, V.P. Zhuravlev, N.A. Strahova i dr. Kiev: Naukova dumka, 1994. 191 p.

Размещено на Allbest.ru