Przykłady obliczenia MTBF

Pompy i układy pompowe nie są urządzeniami jednorazowymi, po awarii są one remontowane. Przyjmujemy więc, że MTBF pompy lub układu to średni czas między wprowadzeniem sprawnej pompy do ruchu i jej ponownym wprowadzeniem po usunięciu awarii lub chwilą wystąpienia awarii i chwilą wystąpienia następnej awarii.

Rys.1. MTBF pompy lub układu

Jednostką MTBF jest jednostka czasu: godzina, dzień, miesiąc lub rok.

Przykład 1

Oblicz MTBF pomp zainstalowanych w PWiK (Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji)

  • czas analizy t = 3 lata
  • liczba pomp P = 100
  • liczba niesprawności w czasie analizy N =  160

Wartość MTBF obliczamy na podstawie wzoru Niezawodność 3.

MTBF = {P \cdot t \over N} = {100 \cdot 3 \over 160} = 1,87

Średni czas między awariami pomp w PWiK wynosi MTBF = 1,87 lat.

Przykład 2

Oblicz MTBF pomp zainstalowanych w  E-C (Elektro-ciepłowna)

  • czas analizy t = 24 miesiące
  • liczba pomp P = 40
  • liczba niesprawności w czasie analizy t wynosi N =  30

Wartość MTBF  na podstawie wzoru Niezawodność 3.

MTBF = {P \cdot t \over N} = {40 \cdot 24 \over 30} = 32

Średni czas między awariami pomp w E-C wynosi MTBF = 32 miesiące.

Przykład 3

Oblicz roczną liczbę niesprawności w sieci kanalizacji tłocznej.

W projektowanej kanalizacji tłocznej planowane jest zainstalowanie P = 100 pompowni z jedną pompą typu ZPS (zatapialna pompa do ścieków). Producent pomp deklaruje, że MTBFp pompy ZPS wynosi 3 lata.

Rys.2. Schemat pompowni jedno-pompowej

  • średni czas między awariami pomp MTBFp = 3 lata
  • czas analizy t = 1 rok
  • liczba pomp P = 100

Roczną liczbę niesprawności obliczamy na podstawie wzoru Niezawodność 3.

N_p = {P \cdot t \over MTBF_p} = {100 \cdot 1 \over 3} = 33,3

Oczekiwana liczba interwencji w ciągu roku wynosi 33.

Ponieważ w pompowni jest jedna pompa, średni czas między awariami pompowni MTBFpp(1) jest równy średniemu czasowi miedzy awariami pomp MTBFp.

Roczna liczba awarii pompowni w sieci.

N_{pp(1)} = {P \cdot t \over MTBF_{pp(1)}} = {100 \cdot 1 \over 3} = 33,3

Oczekiwana liczba niesprawności (przerw w pracy) w sieci tłocznej w ciągu roku wynosi również 33. Oznacza to, że jedna trzecia pompowni w ciągu roku przerwie pracę.

Przykład 4

Oblicz roczną liczbę niesprawności w sieci kanalizacji tłocznej z pompowniami 1+1 (z pompą rezerwową).

W projektowanej kanalizacji tłocznej planowane jest zainstalowanie PP = 100 pompowni z dwoma pompami P1 i P2, typu ZPS (zatapialna pompa do ścieków). Producent pomp deklaruje, że MTBFp pompy ZPS wynosi 3 lata.

Rys.3. Schemat pompowni dwu-pompowej (1+1)

  • średni czas między awariami pomp MTBFp = 3 lata = 3 · 365 = 1095 dni
  • czas analizy t = 365 dni
  • liczba pompowni PP = 100
  • liczba pomp P = 200
  • średni czas naprawy (wymiany pompy w pompowni) MTTR = 1 dzień

Roczną liczbę niesprawności pomp obliczamy na podstawie wzoru Niezawodność 3.

N_p = {P \cdot t \over MTBF_p} = {200 \cdot 365 \over 1095} = 66,7

Oczekiwana liczba interwencji w ciągu roku wynosi 67.

Ponieważ w pompowni są dwie pompy, średni czas między awariami pompowni MTBFpp(1+1) jest różny od średniego czasu miedzy awariami pomp MTBFp.

Obliczamy dostępność pompy (prawdopodobieństwo, że pojedyncza pompa będzie sprawna)

A_p = {MTBF_p - MTTR \over MTBF_p} = {1095 -1 \over 1095} = 0,9990868

Obliczamy niedostępność pompy (prawdopodobieństwo, że pojedyncza pompa będzie niesprawna)

A_{(p)} = 1 - A_p = 1 - 0,9990868 = 0,0009132

Obliczamy dostępność obu pomp jednocześnie (prawdopodobieństwo, że obie pompy będą sprawne)

A_{1,2} = A_p \cdot A_p = 0,9990868 \cdot 0,9990868 = 0,9981743

Obliczamy dostępność jednej z dwóch pomp (prawdopodobieństwo, że pierwsza pompa jest sprawna a druga nie)

A_{1,(2)} = A_p \cdot A_{(p)} = A_1 \cdot A_{(2)} = 0,9990868 \cdot 0,0009132 = 0,0009116

Na dostępność pompowni w układzie składają się trze przypadki:

  • obie pompy są sprawne
  • pierwsza jest sprawna, druga nie
  • druga jest sprawna pierwsza nie

A_{pp(1+1)} = A_{1,2} + 2 \cdot A_{1,(2)} = 0,9990868 + 2 \cdot 0,0009116 = 0,9999975

Obliczamy MTBFpp(1+1) pompowni.

MTBF_{pp(1+1)} = {MTTR \over {1 - A_{pp(1+1)}}} = {1 \over {1 - 0,9999975}} = 399918

Średni czas między awariami pompowni w kanalizacji wynosi MTBFpp(1+1) =  399918 dni = 1096 lat.

Roczna liczba awarii pompowni w sieci.

N_{pp(1+1)} = {PP \cdot t \over MTBF_{pp(1+1)}} = {100 \cdot 365 \over 399918} = 0,0912686

Oczekiwana liczba niesprawności (przerw w pracy) w sieci tłocznej w ciągu roku wynosi Npp(1+1) = 0,0912686.

Oznacza to, że jest nieco ponad 9% prawdopodobieństwa przerwy w pracy jednej z przepompowni w sieci. Oznacza to także, że po zastosowaniu pomp rezerwowych, awaria w sieci, skutkująca przerwaniem pracy pompowni, będzie się zdarzać raz na 11 lat.

 

PAMIĘTAJ

  • Czas MTBF obejmuje także postój w gotowości
  • Dodanie pomp rezerwowych (porównaj przykład 3 i 4) zwiększa liczbę interwencji 33 << 67. Więcej pomp więcej pracy
  • Dodanie pomp rezerwowych zmniejsza liczbę przerw w pracy.  Porównaj przykład 3 i 4, 33,3 >> 0,091
  • Dodanie pomp rezerwowych zwiększa niezawodność pracy sieci. Porównaj przykład 3 i 4, 33/rok >> 1/11 lat

WARTO SPRAWDZIĆ: