A tönkremenetel definíciója, tönkremeneteli határállapot

A tönkremenetel vagy meghibásodás tényét sokszor azonosítják az elvárt funkció(k) elvesztésének egyértelmű bekövetkezésével. Több funkció esetén persze a kieső funkciók némelyike már nem feltétlenül tekinthető annak, így minőségi elkülönítés (mint pl.:

nélkülözhetetlen és nélkülözhető funkciók) is szükséges. Megkülönböztethető a teljes meghibásodás, amikor a rendeltetés szerinti használat minimális szinten sem teljesül, valamint a részleges meghibásodás, amikor valamilyen szinten megvalósul a működés, azonban valamely paraméterek a kritikus értéken kívül vannak. [41]

A tönkremenetel maga az a folyamat, amikor a működő állapotból a hibaállapotba jut el a berendezés. A hibaállapot bekövetkezését egy határnak vagy küszöbnek az átlépése, vagyis a tönkremeneteli határállapot bekövetkezése jelenti.

A tönkremeneteli határállapoton értjük azt az időben megadható eseményt, amelyet követően a berendezés az elvárt funkciót (vagy minimálisan teljesítendő funkciók halmazát) nem kielégítő módon teljesíti. Ez történhet egységugrásszerű, hirtelen, teljes funkcióvesztést okozó módon (11. ábra és 12. ábra baloldali ábrái), vagy időben elhúzódva, egy vagy több paraméter folyamatos leromlásával kísért módon [41]. (jobboldali ábrák).

működő állapot hibaállapot

tönkremeneteli határállapot

működő állapot hibaállapot

tönkremeneteli határállapot

11. ábra A meghibásodási folyamat a funkcióellátás mértéke szerint illusztrálva Azonnali teljes 12. ábra A tönkremenetel lehetséges formái és a tönkremeneteli határállapot

meghatározása időbeli lefutás alapján függvényen ábrázolva. [41]

A meghibásodások bekövetkezésének másik lehetséges formája a paraméteres tönkremenetel, vagy az elektromos terminológiából átvett drift. Elsőként tekintsük a paraméteres tönkremenetelt, mint időben elhúzódó, a teljesítményszint, vagy a funkcióellátás szintjének leromlását okozó eseményt. Ekkor a legegyszerűbb, általános irodalmi megközelítés szerint a 12. ábra jobboldali ábráját említhetnénk. A határállapot megadása részben történhet műszaki meggondolások alapján előírásokkal, másrészt a karbantartói/üzemeltetői tapasztalatból empirikus úton. Amennyiben a javítható rendszereknél a karbantartások lehetősége is adott, a 13. ábra szerint követhetjük egy rendszer teljesítőképességét és élettartamát.

Teljesítő képesség

13. ábra Egy berendezés teljesítőképességének időbeli változása az élettartam előrehaladtával (jelleggörbe) [34]; [41] és [29]alapján

A degradációra visszavezethető tönkremeneteli mechanizmusok valóban valamilyen leromló paraméter kíséretében szoktak bekövetkezni. Különbséget tehetünk monoton és nem-monoton drift között. A monoton driftet olyan kimeneti változó paraméter jellemzi, amely folyamatosan ugyanabban az irányban változik. Amennyiben a kimenet értéke keresztezi az egyik korlátozó feltételt, másként határértéket, bekövetkezik a meghibásodás. A nem monoton driftnél a kimeneti értéknek mind pozitív, mind negatív irányba történő kitérése előfordulhat (14. ábra) A meghibásodást határértékek átlépésével is korrekt módon megadhatjuk. [47]

t

14. ábra A paraméterváltozások formái (drift) és a belőle következő tönkremenetel [47]

Nem monoton módon változó drift esetén elképzelhető, hogy a tönkremenetel később következik be, azonban előre becsülhetőnek akkor tekinthetjük a tönkremenetel idejét, ha aktív beavatkozásaink, de legalábbis a környezeti feltételek kézbentartott változása okozza. Vagyis ha a károsodást befolyásoló környezeti paramétereket, növekvő kopásokat, illesztéseket, kontaktusokat, illetve az ezekből kiinduló káros szinergiákat karban tudjuk tartani, a monoton paraméterváltozások irányváltása és ezáltal az élettartam meghosszabbítása lehetővé válik.

t

15. ábra A tönkremenetel oka a határparaméter átlépésének kritikus gyakorisága

16. ábra A tönkremenetel oka a határparaméteren kívül töltött kritikus összes idő

t

17. ábra A tönkremenetel oka a határparaméteren kívül töltött, az eltérés mértékével súlyozott összes

kritikus idő

18. ábra A tönkremenetel oka a kumulált indikátor paraméter kritikust meghaladó mértékű túllépése

[47]

A tönkremenetel egyértelmű megadásához alkalmas szabályrendszert kell teremteni. Ennek lehetőségei szerint négy csoportot különíthetünk el. ([47] alapján)

• Tönkremenetelnek tekinthetjük, amikor a drift során alakuló paraméter határátlépéseinek száma ér el egy megengedhető mértéket. Amennyiben a határérték egyedi átlépései önmagában még nem adnának okot a tönkremenetel (meghibásodás) tényének kijelentésére, azok sűrűsödése viszont már megalapozhatja a tönkremenetelről hozott döntésünket. (15. ábra)

• Vannak esetek, amikor a határérték-átlépések száma más körülmények miatt esetleges és időnkénti bekövetkezése még nem végzetes, viszont az ezen túli tartózkodás kumulált ideje megengedhetetlen. (16. ábra)

• Az előző diagnosztikai mód árnyaltabb változata, amikor a határértéktől való eltérés mértéke és időtartama is fontos a tönkremenetel megállapításához. Ekkor a paramétert leíró függvény határértéken túli területének kumulált mértéke alapján jelentjük ki a tönkremenetelt. (17. ábra)

• Amennyiben halmozódó károsodások okozzák a tönkremenetelt, egy indikátorként használt paraméterről rajzolt kumulált függvény segíthet hozzá a tönkremenetelek felismeréshez. (18. ábra)

A tönkremeneteli határállapot definiálását más szempontból is vizsgálni kell. Eddigi példáinkban azon az alapon jelentettük ki a tönkremenetelt, hogy az egyetlen paraméter, amit vezettünk, a határértéken kívül került. A valóságban – különösen a nagyobb komplexitású szerkezeteken (organikus szervezetekben is) – több paraméter egyidejű alakulása határozza

• A paraméterek közt nincs kiemelt fontosságú, így ha a megengedettnél nagyobb számú paraméter specifikáción kívül kerül, tönkremenetelt jelentünk ki. Ennek analógiája, ha funkcióellátási képességet értünk a paraméterek értékein. A kritikusnál nagyobb mennyiségű funkció kiesésekor tönkremenetelt jelentünk ki. (Pl. háromszorosan túlbiztosított áramellátású berendezésnél, ha a pótbetáplálás lehetősége 1-re csökken, tönkremenetellel egyenértékű eseménynek kezelik.)

• Ha a paraméterek (vagy funkciók) közt van kiemelt fontosságú is, akkor a nem kiemelt funkciók kritikus számot meghaladó kiesésekor, vagy ettől függetlenül a kritikus funkciók bármelyikének kiesésekor tönkremenetelt jelentünk ki. (Pl. gépkocsin az ablakmosó szivattyújának elromlásakor, a hűtővíz munkapontjának megemelkedésekor, a turbónyomás csökkenésekor, vagy a kormányszervó teljesítménycsökkenésekor még nem, de az olajnyomás kritikus szint alá csökkenésekor a fedélzeti elektronika letiltja a motor működését.)

• A működtetés külső körülményei miatt is működésképtelenné válhat egy berendezés, a belső paraméterek elégséges szintjének ellenére is. (Pl. a nem megfelelő áramellátás esetén egy elektronikus biztonsági rendszer – autóriasztó, védett épület beléptető rendszere, gépjárművek fedélzeti elektronikája – a tönkremenetel legkülönbözőbb és akár megtévesztő jeleit is képes produkálni.)