JB/T 6881-1993 泵可靠性测定试验

J71中华人民共和国机械行业标准JB/T6881-93泵可靠性测定试验99307-13发布199407-01实施中华人民共和国机被工业部发布中华人民共和国机械行业标准JB/T6881-93泵可靠性测定试验1主题内容与适用范围本标准规定了泵可靠性测定试验的指标选择、抽样规定、故障判据、试验程序以及试验数据处理方法等可靠性测定试验是测定泵可靠性特征值的试验目的是确定泵实际达到的可靠性水平,以便把这些资料记入技术文件。本标准适用于需要了解可靠性指标量值的泵产品,并对试验室和现场两种可靠性试验方式均适用。2引用标准GB3187可靠性基本名词术语及定义GB5080.4设备可靠性试验可靠性测定试验的点估计和区间估计方法(指数分布)3可靠性指标及定义3.1平均寿命( mean life)a.平均无故障工作时间( mean time between failures-MTBF)泵运行中相邻两故障间工作时间的均值。b.失效前平均工作时间( mean time to failure-MTTF)泵从开始运行到发生不便于修理的故障时工作时间的均值。c.平均检修寿的( mean overhaul life-MOL)泵运行到需要解体检查修理时工作时间的均值3.2平均修复时间( mean time to repair-MTTR)泵从发现故障到恢复规定功能所需时间的均值33有效度( availability-A(t))泵在规定的时间区间内具有或维持其规定功能的概率3.4可靠度( reliability-R(t)泵在规定的条件下和规定时间内完成规定功能的概率。上述各项指标的观测值求法按GB3187中的规定。4可靠性指标的选择4.1可以修复的泵产品可靠性指标应选用平均无故障工作时间(MTBF)和平均检修寿命(MOL)。4.2某些原则上虽然可修复但是进行修理很不方便或很困难甚至是不可能修复的泵,可以当成不可修复产品处理(如深井泵和某些船用泵等),其可靠性指标选用失效前平均工作时间(MTTF)。4.3当有条件收集到泵维修数据的情况时,除4.1条或42条外,可靠性指标可同时选用平均修复时间(MTTR)和有效度(A(t))。工程上习惯称有效度为可用率,当故障间隔时间和维修间隔时间均服从指数分布时,有效度为机械工业部1993-07-13批准I994-07-01实施JB/T6881-93MTBFA(t)=mtbf mttr4.4当考核泵的零、部件时(如叶轮、机械密封等),除选用以上指标外,可靠性指标还可选用可靠度R(t)5抽样规定51抽样的目的是为了减少试验台量,节约费用,但必须保证样品的试验结果能够代表整批泵的水平。52泵的可靠性测定试验用于下述情况县.研制的模型或样机;b.批量生产。总体必须在本质上是同一的,也就是说同一总体的泵是以相同的方法和稳定的工艺条件生产装配的,以保证可靠性试验具有代表性。如果可以证明泵的可靠性水平与泵的规格无关,方可将同型号不同规格的泵作为一个总体处理受试泵必须从所代表的总体中,按随机方式一次计数抽样5.3现场可靠性试验应注意选点:用户的使用条件应与设计说明条件一致b,尽量优先选择被考核产品使用量大的用户;如选择多家用户,应注意考查具有相同或基本相同的使用条件。54试验室试验应抽取同年生产的同一规格型号的泵不少于3台。现场试验应从同时期运行的同一规格型号的泵中抽样,样本量不少于5台,对于年产量超过150台的同种规格型号泵抽样量不少于15台55对现场试验的泵产品,为尽可能多的暴露故障,样本量不一定要多,但需保证足够的试验时间,同时要保证受试泵的投运时间不应相差太大5.6现场试验时,一般情况下应优先选择完全祥本试验,即试验到每台抽样受试泵的检修寿命期为止对于平均检修寿命较长的泵(MOL≥3年)可选择不完全祥本试验6故障判据6.1故障凡是不能按订货数据单要求的运行工况完成其规定功能或其性能指标劣化至允许范围以外的切现象就是故障。6.2表现形式在额定扬程下流量达不到规定值或满足不了用户的使用值,不正常的外部泄漏、振动烈度大润滑不良、局部过热、不正常的频繁更换易损件等都属故障6.3分类I类故障—危及人身和设备安全,造成重大经济损失的故障。如断抽炸裂等。Ⅱ类故障——主要零、部件严重损坏,需解体检修的故障。如叶轮裂纹、更换机械密封和轴承等。Ⅲ类故障-—泵功能下降,可用更换易损件和附带工具在较短时间内便于维修并容易排除的故障。如换填料等。N类故障——不影响泵的功能和使用要求且无需停机而轻易排除的故障。如标牌脱落、轻微泄漏等6.4判据6.4.1由于I、I、Ⅲ类故障引起的非计划停机均判为一次故障。64.2有计划停机检修不计入故障次数,按计划更换易损件也不计入故障次数6.4.3N类故障以及其他由于泵本机以外的原因引起的从属故障,如:仪表失灵、误操作等均需记录但JB/T6881-93不计人故障次数4.4故障类别的判定应以最终造成后果的严重程度为依据64.5出于各种泵的结构不何,同一名称的故障所致后果及排除的难易程度会有较大差别,因此要根据具体情况确定故障类别6.4.6现场使用中如发现泵的若干个参数偏离了规定的使用范围,而且不能证明它们是同一个原因引起的,则每一个参数的偏离都认为是受试泵的一次故障,有几个原因就认为是几次故障,若是由同一原因引起,则认为是一次故障。7受试产品的要求7.1受试产品应按第5章的规定抽样。7.2受试产品必须是检验通过的合格品,而且在完成性能参数试验之后应进行解体,只有当未发现零、部件有什么不正常的痕迹时才允许进行可靠性试验7.3可靠性试验可以在专门的试验台上进行,也可以在使用现场进行,但运行工况应在设计规定的工作范围内,运行环境应符合被试泵的使用说明文件的有关规定7.4试验室试验应在规定工况下进行,并要配计时器,允许采用加速试验方法,但必须证明所用方法不改变失效模式和失效机理且加速系数足够准确。7.5在使用现场实际工作负荷下进行试验时,其设备应具备下列条件:a.可以测定泵的扬程、流量、功率,测定精度不要求太高,方法不限;b.可以测量为判断泵的运转是否正常需测定的量,如轴承温度、外部泄漏量、某些部位的压力或压力差等;c.事故保护或监测装置齐备7.6应对允许更换的部件和零件作出计划8试验程序81试验记录从给定的泵产品总体中随机抽取规定数量的样品投入规定的试验过程,记录和逐次累积所有受试泵的相关试验时间、故障间隔时间和相关失效数并记入表1中。82相关试验时间受试泵相关试验时间根据GB5080.4的规定(见图1)确定。受试产品数y失效t1.1t1,2相关试验时间t1,1+ttt2,3t2,+t2,2+t,3tnT=Tk-1+E王失效数k-1试验进程图1受试泵相关试验时间B/T693魁田实容崛桨密扭长H钠要帐学常脚学邂轮坐普轮理回世轮世轮超郢mH照州製醬R怅张城中翮迅水邀轮出的醬轮被迷督哥中西日温壮g回出H搬出一之的巛签点长响IIISK兵赵田LJB/T6881-9383累积相关试验时间的计算当能测得每台受试泵的相关试验时间时发生第k次失效的累积相关试验时间T为:Tm4或T式中:—受试泵台数;tm,k-—在受试泵中,序号为m的泵直到第k个失效发生时的相关试验时间;r-相关失效数(故障次数);第i个故障间隔时间在定时试验中,累积相关试验时间T为:…………………(2)式中:tm-序号为m的受试产品直到规定点的试验时问。84试验监测时问整个试验期间生产厂都必须派专人观测相应的受试泵的相关试验时间,试验结束时观测相关失效数如果不能连续地进行监测,则必须规定监测之间的时间间隔,使之必须短到不致在本质上影响试验结果。般情况下,监测间隔应小于0.2m。,其中m为规定的可接受平均无故障工作时间8.5试验记录应给每一台受试泵建立一份试验记录,并按先后顺序在规定时间和每次失效之后进行数据记录。851由现场的一般维修人员按现场使用的维修表格收集数据。8.5.2由现场操作人员按表1收集数据。8.5.3由试验人员按监测间隔定期收集数据,记入表1854凡是试验人员认为与试验有关的事件均应记录9参数估计和分布假设91一个点估计值是单个数值,用于表示一个统计参数的未知真值例如平均无故障工作时间有效度等9.2置信限规定了在估计值周围的置信区间,这个区间以确定的概率(即置信度)包含着被估计参数的真值泵应取单侧置信度y=0.79.3泵整机寿命在没有验证属于何种分布时选用指数分布。零、部件寿命选用威布尔分布。当已有足够数据可以拟合分布曲线时,以数据拟合的分布为准。10试验方案可靠性试验包括试验室和现场两种方式,可根据具体条件自选一种方式进行试验。10.完全样本试验一试验进行到每台投试泵都到了检修寿命期为止。10.2不完全祥本试验.定时截尾试验—试验进行到试前规定的试验时间T*时就停止的试验当样本量较大,尤其是试验室试验可以选用定时截尾试验方案b,定数截尾试验—试验进行到试前规定的失效数r就停止的试验当用户限制泵的故障发生次数时,可选用定数截尾试验方案11数据处理l1.1可靠性试验的数据处理包括图分析和数值分析两种方法。对于小样本(n≤20),应采用数值分析JB/T6831-93方法。对于大样本(n>20),除采用数值分析方法以外还可采用图分析法。另外无论是大样本还是小样本如果有计算机编程能力时,应采用随机截尾处理方法。a.图分析法—利用各种概率纸(如正态、威布尔、对数正态概率纸对可靠性试验所获得的数据进行描点、估计分布参数和可靠性特征值的方法;数值分析法—利用概率模型和统计模型进行可靠性指标估计的数学方法随机截尾法一-对于不符合完全样本或不完全样本中定时或定数截尾试验方案,所获得的可靠性试验数据(如产品中途退出试验或既有故障又有无故障的现场试验数据的情况)所采取的一种特殊处理方法。112通过试验得到的数据按泵的型号规格和不同的环境条件区分各自母体,记入表1中供整理的原始数据是:试验泵的台数n;总故障数每台泵第i次故障的工作时间T;故障间隔时间t=T1-T-1;累积相关试验时间Tt其中T和T-1,分别为第i次和第i-1次故障发生时已运行的总工作时间。11.3指数分布—当泵产品的寿命服从指数分布时,得到MTBF指标后,就可相应得到其他指标(如夫效率λ,可靠度R等)的点估计值:MTBF(3)MTBF…(4R(t)=exjMTBF(5)区间估计(置信度y=1-a=0.7)。定数截尾单侧置信下限:MTEF≥、2……162(2r)exp(-+x:(21)≤R(t)≤1………2T(7)定时截尾单侧置信下限:MTBF≥2TX2(2r+2(8)exp(2X2(2r+2))≤R(t)≤1……(9)27其中X2(y)分布见表2。/TB6881-938∞eg9d∞29w3∞∞2ssS的寸2→∞→0o3-8。。oc∞ioop8s的$∞s3soo∽saoonn寸冖sNsN∞S∽ma3go9s=t的形号尔×心d9o9的6寸的的寸的8eo-岛寸-∽∞∞∞o9o8caownndsN∞∞∞ssoo∞的→。8宫只JB/T681-9388 s8Rg8s°o寸的的ssR四$3in%-o9妈9osg2203e32∞n∞∞∽寸∞→寸8i9∞satso00s0233goeo0s水9g∞∞∞os→的。no229-s8sgso的s∞∞ooe∞n。寸寸寸∞∞的o9的g子sosm寸0∞寸owmooiog寸o∞∽8∞一8∞sgN+d∞∞2=ono∞∞2°cn-og→o∞s9∞o2nmc∞∞JB/T6881-93实例:某型号泵的寿命认为是服从指数分布,抽取5台进行寿命试验发生10次故障时,即停止试验,其故障间隔时间分别为330、480、905、1260、1910、2498、2704、3614、4100、531lh试进行平均寿命的点估计和单侧置信区间估计按式(1):T=2e;=330+480+905+1260+1910+2498+2704+3614+4100+5311=23112h按式(3):MTBF≤T_23112=2311.2h10按式(4):A=MTBF231.2=0.433×101/h由y=0.7则a=1-0.7=0.3。查表2得X2(2r)=X2(2×10)=22.775按式(6)计算单侧置信下限:MTBF≥2X2312=2029.6hb.当泵运行t=1500b,试进行可靠度的点估计和单侧置信区间估计1500按式(5):R(1500)=ex(231.2=0.522按式(7)计算单侧置信下限:exp1500×22.7752×23112°)=0.477≤R(1500)11.4正态分布和威布尔分布11.4.I根据原始数据用下列公式计算可靠性特征值:平均无故障工作时间和平均检修寿命的观测值:MTBF=11……………………………(10)OLMOL电e甲自甲。卡非中命非·。。合甲节着非当自非甲(11)平均无故障工作时间和平均检修寿命的试验均方根差:(t ;-MTBF)T…………………………………(12)(OLi-MOL(33)平均无故障工作时间和平均检修寿命的试验变异系数:S(14)MTBF比=MO……………………………………(15)l1.4.2根据变异系数的不同,分别采用正态分布(v≤0.35时)或威布尔分布(>0.35时)。lL.4.3按以下公式计算泵的平均无故障工作时间和平均检修寿命,采用正态分布时:MTBF MTBFtzST……………………………(16)MOL=MoL--S1……………:17式中:√7和/由表3中选取采用威布尔分布时:JB/T6881-93MTB=K∑(18)MOL =K(19)式中:3由表3中选取;K与b值由表4或图2中选取。表3正态分布系数和r的值或r)(n或r0.61250.70150.2240.8340.4890.73160.2170.330.4210.75170.2100.840.3760.76180.2030.840.3420.77190.1980.853170.780.850.2960.79210.1870.8100.2790.800.1820.8110.2650.8230.1780.86120.2530.81240.1740.86130.2420.810.170.86140.2320.82表4威布尔分布系数Kb0.3653.00.8930.837l.20.9410.4202.50.8870.910l.10.9650,4442.40.887l.001.01.00.4612.30.8861.110.91.050,4802.20.8861.260.81.130.4982.10.8860.1.270.5232.00.086l.740.61.500.5471.90.8872.240.50.5751.80.8893.140.43.320.6051.70.8925.290.38.860.640l.60.89715.830.212010JB/T6881-931.5田眭1.30.9十0,3b0.5b图2威布尔分布系数JB/T6881-9311.4.4计算平均修复时间的方法与11.1,1142和11.4.3条的规定类同,只是泵的修复时间包括故障诊断、修理准备及修理实施时间之和。l1.4.5当已知平均修复时间后,有效度A()值就可以按观测值公式或根据参数分布规律求得l1.4.6可靠度指标可按式(5)式(7)式(9)或用图估法求得。l1.1.7通过以上计算得到的可靠性指标,记入技术文件时应圆整成整数。平均无故障工作时间和平均检修寿命以及失效前平均工作时间和平均修复时间由最接近的R级数系(100、120、160、200、250、320、400500、630、800、1000………)中选取。l14.8有效度和可靠度由最接近的R40级数系(0.5,0.53,0.56,0.60,0.63,0.67,0.71,0.75,0.80,0.85,0.90,0.95}中选取11.5试验报告试验报告必须完整到足以为最后评定产品提供可靠的依据,一般应包括下列内容:a.试验大纲,包括试验方案、试验计划、试验仪器、抽样规定等;原始数据记录C.数据分析报告d.故障分析报告;e.可靠性保证措施报告;f.试验结果总结报告;g.建议措施报告;h.可靠性增长报告12计算实例组试验泵产品共五台,按试验结果、确定其平均寿命。试验数据如表5。表5故障时的故障号相邻两次故障间的泵号总运行时间T支行时间h分号总号6341054179610249215695OL=393919144755125517652142148141384OL=25124163645251210226510301417l992OL=41551126811261672OL=2121449856856190710512032125OL=30231899112JB/T6881-93按第11章所列相关公式计算被试泵的MTBF和MOL。试验泵的台数n=5;总故障数r=20;累积相关试验时间T=15750h。确定无故障工作时间的分布。按式(10)计算平均无故障工作时间的观测值:MTBF1575020=788按式(12)计算无故障工作时间的试验均方根差MTBF)78819为计算S列表6如下:表6故障号ti-MTBF=t-788t-788)276761765616915423?16574329476546242787728436813542433811424495856104621162636916912663439569339595354025159216424179776171204144961618203412091943428120353124609∑(;-788)2=4093432h4093432464h19按式(14)计算试验变异数:JB/T6881-93片=MTF=788=0.589因为1>0.35根据1l42条规定采用威尔布分布按式(18)计算平均无故障工作时间:MTBF=kb/2r3由表3中选取,当r=20时,r=0.85K由表4选取或由图2查得当奸=0.589时,b=1.75,K=0.89为计算列表7如下:表7n17417564379430551626645105473344943796420389662141197419925939598561354667421054891383313645114122400110511940016969431136430334112621887312546731447339484512551095465]672991175037=28376171.75MTBF=0.892×2837617=713h确定检修寿命的分布。按式(11)计算平均检修寿命的观测值:OLMOL15750=3150h按式(13)计算维修寿命的试验均方根差(OLi-MOL)(OL1-3150)2L1为计算S列表8如下:表8泵号noIoL-3150OL;-315039397896225122251263340704441551005I010025212110291058841530231271629(OL1-3150)2=3114560114560L=√778640=882hJB/T6881-93按式(15)计算试验变异系数:SH=MOL=882/3150=0.28因为v<0.35根据114,2条规定采用正态分布按式(17)计算平均检修寿命MOL=MOL-×S1=3150--×882n=5时由表3取七0.421MOL=3150-0.421×882=2780h记入技术文件时,MTBF可圆整为800hMOL可圆整为2500h。附加说明:本标准由沈阳水泵研充所提出并归口。本标准由沈阳水泵研究所负责起草本标准主要起草人史殿魁。15|-∞中华人民共和国机械行业标准泵可靠性测定试验JB/T6881-93机槭工业部机械标准化研究所出版发行机饿工业部机械标准化研究所印刷(北京8144信箱邮编】00081)版权专有不得翻印开本880×12301/16印张1字数30,0001994年4月第一版1994年4月第一次印刷印数00,001-100定价9.00元编号1173