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掛壁式空調系統可靠性評估方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510507652.9

申請日:

2015.08.18

公開號:

CN105069305A

公開日:

2015.11.18

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 19/00申請日:20150818|||公開
IPC分類號: G06F19/00(2011.01)I 主分類號: G06F19/00
申請人: 南昌航空大學
發明人: 劉衛東; 揭麗琳; 汪懷中; 孫政; 陳曉華
地址: 330063江西省南昌市豐和南大道696號
優先權:
專利代理機構: 南昌市平凡知識產權代理事務所36122 代理人: 張文杰
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510507652.9

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.11.14|||2015.12.16|||2015.11.18

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種掛壁式空調系統可靠性評估方法,其步驟為:進行空調系統結構功能關系分析;逐級建立所述空調系統可靠性功能框圖模型;建立所述空調系統可靠性數學模型;建立評估程序。本發明建立了零件或元器件、部件、組件、單元、子系統與系統可靠性之間的函數關系,使得在空調系統的設計開發過程中開展可靠性的預計與分配成為可能,也可用于預測空調系統安裝使用后可靠性的變化趨勢,估計可能發生的故障概率和維修費用,從而制定科學的售后維修策略。

權利要求書

1.掛壁式空調系統可靠性評估方法,其特征在于,其步驟如下:
步驟1、進行空調系統結構功能關系分析:
1.1根據所述空調系統的物理結構和實現功能要求,按所述空調系統構成的層次關系,
將其依次抽象為由子系統、單元、組件、部件、零件或元器件構成的整體;
1.2分析并建立所述空調系統處于制冷和制熱模式下壓縮機的工作任務剖面;
1.3分析并建立所述空調系統處于制冷模式和制熱模式下壓縮機工作狀態的時序關系;
步驟2、逐級建立所述空調系統可靠性功能框圖模型:
2.1在所述空調系統制冷和制熱模式下,建立由控制子系統、制冷/熱子系統、風路子系
統和框架子系統構成的所述空調系統可靠性功能框圖模型;
2.2根據上述各子系統的功能結構關系,分別建立所述空調系統處于制冷和制熱模式下
的控制子系統、制冷/熱子系統、風路子系統和框架子系統的可靠性功能框圖模型;
步驟3、建立所述空調系統可靠性數學模型:
3.1明確所述空調系統的相關要求;
3.2計算構成所述空調系統的各部件、組件、單元和子系統在制冷模式下的故障率:根
據控制子系統、制冷子系統、風路子系統和框架子系統的可靠性功能框圖,逐級計算構成所
述空調系統的各部件、組件、單元和子系統的故障率:
λ i = Σλ j i ; - - - ( 1 ) ]]>
式中:當i為部件,則為構成該部件的各零件或元器件的故障率;當i為組件,則為
構成該組件的各部件、零件或元器件的故障率;當i為單元,則為構成該單元的各組件、
部件、零件或元器件的故障率;當i為子系統,則為構成該子系統的各單元、組件、部件、
零件或元器件的故障率;
3.3計算所述空調系統制冷功能的可靠度:
R C ( t 1 ) = e - ( λ 1 + d × λ 2 + λ 3 + λ 4 ) × t 1 ; - - - ( 2 ) ]]>
式中:t1為所述空調系統處于制冷工作模式的時間;λ1、λ2、λ3和λ4分別為控制子系
統、制冷子系統、風路子系統和框架子系統的故障率;d為所述空調系統處于制冷工作模式
下的時間與壓縮機工作時間的比值;
3.4計算所述空調系統制熱功能的可靠度:
R H ( t 2 ) = e - ( λ 1 + d 1 * × λ 2 * × λ 3 + λ 4 ) × t 2 ; - - - ( 3 ) ]]>
式中:t2為所述空調系統處于制熱工作模式的時間;為制熱模式下壓縮機工作時間與
所述空調系統處于制熱工作模式時間的比;為電輔加熱單元工作時間與制熱子系統工作時
間的比;為制熱子系統的故障率:
λ 2 * = λ 21 + d 2 * × λ 22 + λ 23 + λ 24 + λ 2001 + λ 2002 ; - - - ( 4 ) ]]>
控制子系統、風路子系統和框架子系統制熱模式下的故障率與制冷模式下的故障率相同;
3.5綜合制冷和制熱兩種工作模式的所述空調系統功能可靠度模型,可得所述空調系統
的可靠度:
R S ( t ) = e - [ λ 1 + k × d × λ 2 + ( 1 - k ) × d 1 * × λ 2 * + λ 3 + λ 4 ] × t ; - - - ( 5 ) ]]>
式中:k為所述空調系統分別處于制冷、制熱工作模式時間t1、t2與其整個工作時間t的
比值,由下式計算:
t 1 t = k , t 2 t = 1 - k ; - - - ( 6 ) ]]>
3.6所述空調系統的故障率為:
λ S = λ 1 + k × d × λ 2 + ( 1 - k ) × d 1 * × λ 2 * + λ 3 + λ 4 ; - - - ( 7 ) ]]>
步驟4、建立評估程序:
4.1確定所述空調系統的相關運行參數k,d、和
4.2確定構成所述空調系統的零件或元器件、部件、組件、單元和子系統的五級結構;
4.3逐級建立部件、組件、單元和子系統的可靠性功能框圖;
4.4根據可靠性功能框圖,由步驟3中(1)式逐級計算各部件、組件、單元的故障率;
4.5由步驟3中(1)式分別計算控制子系統、制冷子系統、風路子系統和框架子系統的
故障率λ1、λ2、λ3和λ4;
4.6由步驟3中(4)式計算制熱子系統的綜合故障率
4.7由步驟3中(5)、(7)式分別計算系統的可靠度Rs和系統的故障率λS。
2.根據權利要求1所述的掛壁式空調系統可靠性評估方法,其特征在于,所述相關要求,包
括:所有零件或元器件、部件和組件的故障服從指數分布;各故障模式相互獨立;制冷和制
熱子系統僅在工作狀態發生失效;控制子系統的控制器失效則系統立即失效;系統初始工作
時處于正常狀態。

說明書

掛壁式空調系統可靠性評估方法

技術領域

本發明涉及一種空調系統評估技術,適用于在掛壁式空調設計和使用過程中
對其可靠性水平進行分析評估,特別涉及掛壁式空調系統可靠性評估方法。

背景技術

空調整機系統的可靠性模型應用于空調產品的論證、設計、制造和使
用等多個環節,而掛壁式空調是應用最為廣泛的一類空調產品。

可靠性指標是反映空調質量的核心指標,客觀準確的評估空調的可靠性水平
已成為企業的一項基礎性技術工作,也受到消費者的廣泛關注。目前,國內外關
于空調可靠性的評估主要使用試驗數據或現場數據,應用統計理論或方法進行估
計,這種方式需要企業投入高昂的資金成本和長久的試驗時間。

發明內容

本發明的目的在于提供一種掛壁式空調系統的可靠性評估方法,在綜合應
用系統工程理論對掛壁式空調整機系統的物理結構關系和功能進行分析的
基礎上,運用概率理論導出空調整機系統的可靠度分析計算模型和評估方法,
使得在空調產品的設計、制造和使用過程中,能夠適時、方便、低成本且有效地
對空調系統的可靠性水平進行分析估計。

本發明的目的采取以下技術方案來實現。掛壁式空調系統可靠性評估方法,
其步驟如下:

步驟1、進行空調系統結構功能關系分析:

1.1根據所述空調系統的物理結構和實現功能要求,按所述空調系統構成的
層次關系,將其依次抽象為由子系統、單元、組件、部件、零件或元器件構成的
整體;

1.2分析并建立所述空調系統處于制冷和制熱模式下壓縮機的工作任務剖
面;

1.3分析并建立所述空調系統處于制冷模式和制熱模式下壓縮機工作狀態
的時序關系;

步驟2、逐級建立所述空調系統可靠性功能框圖模型:

2.1在所述空調系統制冷和制熱模式下,建立由控制子系統、制冷/熱子系
統、風路子系統和框架子系統構成的所述空調系統可靠性功能框圖模型;

2.2根據上述各子系統的功能結構關系,分別建立所述空調系統處于制冷和
制熱模式下的控制子系統、制冷/熱子系統、風路子系統和框架子系統的可靠性
功能框圖模型;

步驟3、建立所述空調系統可靠性數學模型:

3.1明確所述空調系統的相關要求;

3.2計算構成所述空調系統的各部件、組件、單元和子系統在制冷模式下的
故障率:根據控制子系統、制冷子系統、風路子系統和框架子系統的可靠性功能
框圖,逐級計算構成所述空調系統的各部件、組件、單元和子系統的故障率:

λ i = Σλ j i ; - - - ( 1 ) ]]>

式中:當i為部件,則為構成該部件的各零件或元器件的故障率;當i為
組件,則為構成該組件的各部件、零件或元器件的故障率;當i為單元,則
為構成該單元的各組件、部件、零件或元器件的故障率;當i為子系統,則為
構成該子系統的各單元、組件、部件、零件或元器件的故障率;

3.3計算所述空調系統制冷功能的可靠度:

R C ( t 1 ) = e - ( λ 1 + d × λ 2 + λ 3 + λ 4 ) × t 1 ; - - - ( 2 ) ]]>

式中:t1為所述空調系統處于制冷工作模式的時間;λ1、λ2、λ3和λ4分別
為控制子系統、制冷子系統、風路子系統和框架子系統的故障率;d為所述空調
系統處于制冷工作模式下的時間與壓縮機工作時間的比值;

3.4計算所述空調系統制熱功能的可靠度:

R H ( t 2 ) = e - ( λ 1 + d 1 * × λ 2 * × λ 3 + λ 4 ) × t 2 ; - - - ( 3 ) ]]>

式中:t2為所述空調系統處于制熱工作模式的時間;為制熱模式下壓縮
機工作時間與所述空調系統處于制熱工作模式時間的比;為電輔加熱單元工
作時間與制熱子系統工作時間的比;為制熱子系統的故障率:

λ 2 * = λ 21 + d 2 * × λ 22 + λ 23 + λ 24 + λ 2001 + λ 2002 ; - - - ( 4 ) ]]>

控制子系統、風路子系統和框架子系統制熱模式下的故障率與制冷模式下的
故障率相同;

3.5綜合制冷和制熱兩種工作模式的所述空調系統功能可靠度模型,可得
所述空調系統的可靠度:

R S ( t ) = e - [ λ 1 + k × d × λ 2 + ( 1 - k ) × d 1 * × λ 2 * + λ 3 + λ 4 ] × t ; - - - ( 5 ) ]]>

式中:k為所述空調系統分別處于制冷、制熱工作模式時間t1、t2與其整個
工作時間t的比值,由下式計算:

t 1 t = k , t 2 t = 1 - k ; - - - ( 6 ) ]]>

3.6所述空調系統的故障率為:

λ S = λ 1 + k × d × λ 2 + ( 1 - k ) × d 1 * × λ 2 * + λ 3 + λ 4 ; - - - ( 7 ) ]]>

步驟4、建立評估程序:

4.1確定所述空調系統的相關運行參數k,d、和

4.2確定構成所述空調系統的零件或元器件、部件、組件、單元和子系統
的五級結構;

4.3逐級建立部件、組件、單元和子系統的可靠性功能框圖;

4.4根據可靠性功能框圖,由步驟3中(1)式逐級計算各部件、組件、單
元的故障率;

4.5由步驟3中(1)式分別計算控制子系統、制冷子系統、風路子系統和
框架子系統的故障率λ1、λ2、λ3和λ4;

4.6由步驟3中(4)式計算制熱子系統的綜合故障率

4.7由步驟3中(5)、(7)式分別計算系統的可靠度Rs和系統的故障率λS。

進一步地,所述相關要求,包括:所有零部件或元器件、部件和組件的故障
服從指數分布;各故障模式相互獨立;制冷和制熱子系統僅在工作狀態發生失效;
控制子系統的控制器失效則系統立即失效;系統初始工作時處于正常狀態。

本發明的掛壁式空調系統可靠性評估方法,建立了零件或元器件、部件、單
元、子系統與系統可靠性之間的函數關系,使得在空調系統的設計開發過程中開
展可靠性的預計與分配成為可能,可用于預測空調系統安裝使用后可靠性的變化
趨勢,估計可能發生的故障概率和維修費用,從而制定科學的售后維修策略。

附圖說明

圖1為本發明中掛壁式空調系統制冷模式下的壓縮機的任務剖面示意圖(實
線為壓縮機處于工作狀態;虛線為壓縮機處于非工作狀態)。

圖2是本發明中掛壁式空調系統制熱模式下的壓縮機的任務剖面示意圖(實
線為壓縮機處于工作狀態;虛線為壓縮機處于非工作狀態)。

圖3為本發明中掛壁式空調系統制冷(i=1)和制熱模式(i=2)下壓縮機
的工作狀態時序關系圖。

圖4是本發明中掛壁式空調系統可靠性功能模型框圖。

圖5是本發明中掛壁式空調系統控制子系統可靠性功能模型框圖。

圖6是本發明中掛壁式空調系統制冷/熱子系統可靠性功能模型框圖。

圖7是本發明中掛壁式空調系統風路子系統可靠性功能模型框圖。

圖8是本發明中掛壁式空調系統框架子系統可靠性功能模型框圖。

圖9是置信度為90%,k=0.5、d=0.7、和時,某型空調系
統的可靠度隨工作時間的衰減過程圖。

圖10是置信度為90%,k=0.5、d=0.8、和時,某型空調系
統的可靠度隨工作時間的衰減過程圖。

圖11是置信度為90%,k=0.5、d=0.9、和時,某型空調系
統的可靠度隨工作時間的衰減過程圖。

圖12是置信度為90%,k=0.5、d=1、和時,某型空調系統的
可靠度隨工作時間的衰減過程圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。參見圖1至圖8。

掛壁式空調系統可靠性評估方法的具體實施步驟如下:

步驟1、進行空調系統結構功能關系分析:

根據掛壁式空調系統的物理結構和實現功能要求,將其按構成的層次關系依
次抽象為由子系統、單元、組件、部件、零件或元器件構成的整體。在此,僅考
慮空調系統的制冷和制熱兩種主要工作模式,分別建立制冷和制熱模式下的壓縮
機的任務剖面圖和工作狀態時序關系圖,如圖1、2、3所示。

步驟2、逐級建立系統可靠性功能框圖:

在空調系統制冷和制熱模式下,構成整機系統的控制子系統1、制冷/熱子系
統2(制冷模式下簡稱制冷子系統,制熱模式下簡稱制熱子系統)、風路子系統3
和框架子系統4中的任一子系統出現故障,系統均不能完成其功能,由此可建立
其可靠性功能框圖,如圖4所示。圖中制冷/熱子系統2的切換功能由控制子系
統1完成。

制冷/熱子系統2的結構功能關系與系統工作模式有關。在制冷子系統的基
礎上增加一個電輔加熱單元即構成制熱子系統,也即系統工作在制冷模式時,電
輔加熱單元處于斷路狀態;系統工作在制熱模式時,電輔加熱單元的切換功能由
電輔加熱單元自身完成。根據制冷/熱子系統2構成單元、組件、部件、零件或
元器件的功能結構關系,可建立其可靠性功能框圖。如圖6所示。

類似于制冷/熱子系統2,可分別建立控制子系統1、風路子系統3和框架子
系統4的可靠性功能框圖,如圖5、7和8所示。

步驟3、建立系統的可靠性的數學模型:

為便于對空調系統的可靠性進行分析,明確系統狀態如下:

①構成空調系統的所有零部件或元器件、部件和組件的故障服從指數分布;

②各故障模式相互獨立;

③制冷和制熱子系統2的失效僅發生在工作狀態;

④控制子系統1的控制器失效則系統立即失效;

⑤系統初始工作時處于正常狀態。

由圖4所示的系統可靠性功能框圖可知,系統制冷功能的可靠度為

RC=R1×R2×R3×R4

式中:R1、R2、R3和R4分別為控制子系統1、制冷/熱子系統2、風路子系統3
和框架子系統4的可靠度。

設S為制冷子系統2工作時間,F為空調系統處于制冷工作模式時間。根據
附圖3給出的制冷模式下壓縮機的工作時序關系圖,可知:

S = Σ i Δt 1 , i i = 1 , 3 , 5 , ... , 2 n + 1 ; ]]>

F = Σ i Δt 1 , i i = 1 , 2 , 3 , ... , n ; ]]>

假設在t1=t1,0時刻,制冷子系統工作;經過Δt1,1時間后,控制子系統1的控
制器關閉制冷子系統,其它子系統仍處于工作狀態。因此,當控制器再次啟動制
冷子系統2時,制冷子系統2的功能可靠度為:

R2(t1=t1,0+Δt1,1+Δt1,2)=R2(t1=t1,0+Δt1,1);

故空調系統制冷功能的可靠度為:

R C ( t 1 ) = e - ( λ 1 + λ 2 + λ 3 + λ 4 ) × t 1 t 1 ( 0 , t 1 , 1 ] e - ( λ 1 + λ 3 + λ 4 ) × t 1 t 1 ( t 1 , 1 , t 1 , 2 ] ( t 1 , 3 , t 1 , 4 ] ... ( t 1 , n - 2 , t 1 , n - 1 ] e - ( λ 1 + λ 2 + λ 3 + λ 4 ) × t 1 × e λ 2 Σ i = 1 n Δt 1 , 2 i t 1 ( t 1 , 2 , t 1 , 3 ] ( t 1 , 4 , t 1 , 5 ] ... ( t 1 , n - 1 , t 1 , n ] ; ]]>

式中:λ1、λ2、λ3和λ4分別為控制子系統1、制冷子系統2、風路子系統3和
框架子系統4的故障率,可根據其可靠性功能框圖逐層級由公式(1)求出:

λ i = Σλ j i ; - - - ( 1 ) ]]>

式中:如i為部件,則為構成該部件的各零件或元器件的故障率;如i為組件,
則為構成該組件的各部件、零件或元器件的故障率;如i為單元,則為構
成該單元的各組件、部件、零件或元器件的故障率。如根據附圖6制冷子系統2
的可靠性功能框圖給出的功能邏輯關系,可得制冷子系統的故障率為:

λ2=λ21+λ23+λ24+λ2001+λ2002(2)

式中:λ21、λ23、λ24、λ21、λ2001和λ2002分別為壓縮機單元21、毛細管單元23、
管路單元24、冷凝器2001部件和蒸發器2002部件的故障率,可再次根據其構
成組件、零部件的功能邏輯關系分別求出。

令制冷子系統的工作時間與系統處于制冷工作模式時間的比即運行比:

d = S F = 1 - Σ i = 1 n Δt 1 , 2 i Σ i = 1 n Δt 1 , i = 1 - Σ i = 1 n Δt 1 , 2 i t 1 - - - ( 3 ) ]]>

空調系統制冷功能的可靠度計算式可簡化為:

R C ( t 1 ) = e - ( λ 1 + λ 2 + λ 3 + λ 4 ) × t 1 t 1 ( 0 , t 1 , 1 ] e - ( λ 1 + λ 3 + λ 4 ) × t 1 t 1 ( t 1 , 1 , t 1 , 2 ] ( t 1 , 3 , t 1 , 4 ] ... ( t 1 , n - 2 , t 1 , n - 1 ] e - ( λ 1 + λ 2 + λ 3 + λ 4 ) × t 1 t 1 ( t 1 , 2 , t 1 , 3 ] ( t 1 , 4 , t 1 , 5 ] ... ( t 1 , n - 1 , t 1 , n ] ; ]]>

由上式可知,在空調制冷過程中,不同時間區間內的空調制冷功能可靠度下
降速率不同。在工程中,可以采用保守的算法,即取制冷子系統工作時間段內的
系統可靠度代替空調系統制冷功能可靠度,得:

R C ( t 1 ) = e - ( λ 1 + d × λ 2 + λ 3 + λ 4 ) × t 1 ; - - - ( 4 ) ]]>

而空調系統制熱功能的可靠度為:

R H = R 1 × R 2 * × R 3 × R 4 ; ]]>

式中為制熱子系統的功能可靠度。

根據附圖6制熱子系統的可靠性功能框圖及電輔加熱單元的工作原理,類似
于制冷子系統的功能可靠度求解過程,可得:

R 2 * ( t 2 ) = e - d 1 * × ( λ 21 + d 2 * × λ 22 + λ 23 + λ 24 + λ 2001 + λ 2002 ) × t 2 : ]]>

式中:t2為空調系統處于制熱工作模式的時間,為制熱模式下壓縮機工作時
間與空調系統處于制熱工作模式時間的比,為電輔加熱單元工作時間與制熱
子系統工作時間的比,λ22為電輔加熱單元的故障率,可根據附圖6給出的可靠
性功能框圖及構成部分的故障率求出。

令:

λ 2 * = λ 21 + d 2 * × λ 22 + λ 23 + λ 24 + λ 2001 + λ 2002 ; - - - ( 5 ) ]]>

即為制熱子系統的故障率。控制子系統1、風路子系統3和框架子系統4制熱模
式下的故障率與制冷模式下的故障率相同,則空調系統制熱功能的可靠度為:

R H ( t 2 ) = e - ( λ 1 + d 1 * × λ 2 * + λ 3 + λ 4 ) × t 2 ; - - - ( 6 ) ]]>

綜合制冷和制熱兩種工作模式的空調系統功能可靠度模型,可得空調系統的
可靠度為;

RS(t)=RC(t1)×RH(t2);(7)

令空調系統分別處于制冷、制熱工作模式時間t1、t2與其整個工作時間t的
比值為:

t 1 t = k , t 2 t = 1 - k ; - - - ( 8 ) ]]>

將(8)式和(4)、(6)式帶入(7)式可得:

R S ( t ) = e - [ λ 1 + k × d × λ 2 + ( 1 - k ) × d 1 * × λ 2 * + λ 3 + λ 4 ] × t ; ]]>

令:

λ S = λ 1 + k × d × λ 2 + ( 1 - k ) × d 1 * × λ 2 * + λ 3 + λ 4 ; - - - ( 9 ) ]]>

則有:

R S ( t ) = e - λ S × t ; - - - ( 10 ) ]]>

將(2)、(5)式帶入(9)式并化簡可得:

λ S = λ 1 + λ 2 / + λ 3 + λ 4 ; - - - ( 11 ) ]]>

式中:

λ 2 / = [ k × d + ( 1 - k ) × d 1 * ] × [ λ 21 + ( 1 - k ) × d 1 * × d 2 * k × d + ( 1 - k ) × d 1 * × λ 22 + λ 23 + λ 24 + λ 2001 + λ 2002 ] ; - - - ( 12 ) ]]>

令:

λ 2 i / = [ k × d + ( 1 - k ) × d 1 * ] × λ 2 i ( i = 1 , 3 , 4 , 001 , 002 ) ; - - - ( 13 ) ]]>

λ 22 / = ( 1 - k ) × d 1 * × d 2 * × λ 22 ; - - - ( 14 ) ]]>

則(12)式化簡為:

λ 2 / = λ 21 / + λ 22 / + λ 23 / + λ 24 / + λ 2001 / + λ 2002 / ; - - - ( 15 ) ]]>

步驟4、建立評估程序:

4.1確定所述空調系統的相關運行參數k,d、和

4.2確定構成所述空調系統的零件或元器件、部件、組件、單元和子系統的
五級結構;

4.3逐級建立部件、組件、單元和子系統的可靠性功能框圖;

4.4根據可靠性功能框圖,由步驟3中(1)式逐級計算各部件、組件、單元
的故障率;

4.5由步驟3中(1)式分別計算控制子系統、制冷子系統、風路子系統和框
架子系統的故障率λ1、λ2、λ3和λ4;

4.6由步驟3中(5)式計算制熱子系統的故障率

4.7由步驟3中(9)、(10)式分別計算系統的故障率λS和系統的可靠度Rs。

實施例:

將前述空調系統可靠性模型和實施程序應用于某型號掛壁式空調可靠度的
預測,如圖5~8,元器件或零部件的失效率采用文獻[1]給出的數據,見下表1。

表1某型號掛壁式空調系統的構成及其失效率[1]






取4-9月、10-3月各6個月182天分別濃縮為1個制熱、制熱循環即1個單
位工作時間,也即k=0.5。根據各子系統的可靠性功能框圖,根據(1)式分
別計算得到各子系統或相關單元、部件的故障率,見表2。

表2各子系統、單元或部件的故障率


不考慮空調耗損失效的影響,即認為空調系統處于偶發故障階段。針對d、
和的不同取值,將表1數據代入式(12)、(11)可確定空調系統的故障率
λS。表2給出了d、和三組不同值時的空調系統的故障率λS的預測值,
文獻[2]直接應用該型空調售后故障數據得到的系統故障率λS的估計值一并在表
3給出。

表3系統故障率λS的預測值與估計值


根據基于系統可靠性模型預測得到的系統故障率λS,由(10)式可確定空
調系統的可靠度函數如圖9~12所示,給出了置信度為90%,d、
和四組不同值時的系統的可靠度隨單位工作時間(1個工作循環)t的增
加而衰減的過程,基于售后故障數據的估計結果也一并在該圖中給出。

由圖9~12可知,隨著d、和取值的增加,基于系統可靠性模型的系
統可靠度預測值從位于區間估計結果的上、限之間變為位于區間估計結果的下限
之下。表4給出了以售后故障數據90%置信區間的可靠度估計值為基準,d、
和四組取值時的空調系統可靠度和空調系統累計故障概率預測值在不同使用
時間下的相對誤差及平均相對誤差。

表4整機可靠度與90%置信區間可靠度估計值的相對誤差



由表中數據可知,空調系統可靠度預測值的相對誤差隨使用時間的延長即循
環次數的增長而增加,累積故障概率預測值的相對誤差則隨使用時間的延長而減
小,空調使用的極限模式即空調系統啟動后其所有子系統及其構成單元、組件、
部件和零件/元器件持續不間斷運轉的可靠度和累積故障概率的相對誤差最大,
以目前實行的空調保修期7年為例,最大平均相對誤差分別小于1%和小于
10.20%,達到了較高的可靠性估計精度,能夠滿足工程應用要求。

本發明首先,根據掛壁式空調系統的物理結構和功能要求,將其抽象為由子
系統、單元、組件、部件、零件或元器件構成的整體;其次,分別建立基于功能
結構與邏輯關系的空調系統制冷功能和制熱功能的可靠度分析計算數學模型;最
后,將系統制冷和制熱功能的可靠度計算模型進行綜合獲得空調系統的可靠度預
測模型,并建立評估程序。

本發明給出的空調整機系統的可靠度分析計算模型和評估方法,能夠適時、
方便、低成本且有效地對空調系統的可靠性水平進行分析估計,減少了企業在空
調設計中的資金成本和長久的試驗時間。

參考文獻:

[1]劉衛東.空調可靠性研究項目報告[R].珠海:格力電器股份有限公司,2012。

[2]劉衛東、宋浩瑋、趙志偉、李捷.基于聚類分析和時間濃縮的空調可靠性評
估[J].工業工程與管理.2013,18(4):156-160。

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掛壁式 空調 系統 可靠性 評估 方法
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