IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

СВЧ-печи являются одними из самых распространенных бытовых приборов, которые имеются практически в каждой семье. И хотя их стоимость относительно невысока, печи, как правило, обладают низкой ремонтопригодностью с точки зрения материальных затрат – приобрести новую чаще всего не на много дороже, чем отремонтировать старую. Тем более сегодня, в условиях кризиса, внеплановые ремонт или покупка микроволновки могут заметно сказаться на бюджете владельцев [1].

Одним из условий снижения лишних трат является правильная эксплуатация прибора, а также возможность прогнозировать поломки и их последствия в случае отклонений от условий эксплуатации.

Главная деталь в любой СВЧ-печи – это магнетрон. Магнетрон – это такая специальная вакуумная лампа, которая создаёт СВЧ-излучение. СВЧ-излучение весьма интересным образом воздействует на обычную воду, которая содержится в любой пище. При облучении электромагнитными волнами частотой 2,45 ГГц молекулы воды начинают колебаться. В результате этих колебаний возникает трение. Да, обычное трение между молекулами. За счёт трения выделяться тепло. Оно то и разогревает пищу изнутри. Вот так вкратце можно объяснить принцип действия микроволновки.

Конструктивно микроволновая печь состоит из металлической камеры (рисунок 1), в которой приготавливается пища. Камера снабжена дверцей, которая не позволяет излучению выйти наружу. Для равномерного разогрева пищи внутри камеры установлен вращающийся столик, который приводится в движение мото-редуктором (мотором), который сокращённо называется T.T.Motor (Turntable motor). СВЧ-излучение генерируется магнетроном и через прямоугольный волновод подаётся в камеру. Для охлаждения магнетрона во время работы служит вентилятор F.M (Fan motor), который прогоняет холодный воздух через магнетрон. Далее нагретый воздух от магнетрона через воздуховод направляется в камеру и также используется для нагрева пищи. Через специальные неизлучающие отверстия часть нагретого воздуха и водяной пар выводится наружу. В некоторых моделях СВЧ-печей для формирования равномерного нагрева пищи используется диссектор, который устанавливается в верхней части камеры микроволновки. Внешне диссектор напоминает вентилятор, но он предназначен для создания определённого типа СВЧ-волны в камере так, чтобы осуществлялся равномерный прогрев пищи [2].

Рисунок 1 – Конструкция СВЧ-печи

В [1] был предложен способ оценки вероятности поломки СВЧ-печи с использованием FTA-анализа. Однако следует учитывать, что каждая поломка может повлечь за собой разные последствия и вызвать ущерб различной величины. Это зависит как от характера неисправности, так и от возможного сценария возникновения последствий. Данные факторы можно спрогнозировать с использованием ЕТА-анализа (анализа «дерева событий»).

Метод ЕТА-анализа используют для анализа риска и безопасности. Основные принципы метода установлены в 1960 г. Метод ЕТА впервые был применен для анализа объектов атомной промышленности в США. Затем он получил широкое распространение, как метод анализа надежности и риска и применялся для анализа надежности ядерных установок, аэрокосмических систем, химических процессов, установок по добыче нефти и газа, транспортных систем и др. В противоположность другим методам анализа надежности, например Марковскому методу, ЕТА основан на относительно простых математических выводах [3].

На основании ранее проведенного анализа FTA [1], в качестве нежелательного события, вершины дерева событий, мы рассмотрим - отказ работы микроволновой СВЧ-печи. Вероятность главного события FTA позволяет определить условную вероятность для узла ETA, соответственно P(А) = 0,8. На основании анализа FTA, нам так же известны факторы защиты, охватывающие как технические системы, так и действия людей. Такими факторами являются: бесперебойная подача электроэнергии; эксплуатация согласно инструкции; исправность конструктивных узлов прибора. На основании этих данных построим дерево событий и укажем возможные вероятности реализации событий. Графическое изображение дерева событий представлено на рисунке 2.

Неисправность	Факторы			Результирующие последствия (вероятности)
	Бесперебойная подача электроэнергии (А)	Эксплуатация согласно инструкции (В)	Исправность конструктивных узлов (С)
			1 – Р(С)	Отказ работы маловероятен (α)
		1 – Р(В)	0,3
		0,25
			0,7	Мелкие дефекты работы, устраняются самостоятельно (β)
	1 – Р(А)
	0,15
			0,4	Мелкие дефекты работы, устраняются опытным пользователем (γ)
		0,75
			0,6	Мелкие дефекты работы, устраняются опытным пользователем, с заменой некоторых узлов (δ)
Р
0,8
			0,8	Дефекты работы, устраняются опытным пользователем, с заменой некоторых узлов (ε)
		0,25
			0,2	Дефекты работы, устраняются опытным пользователем, с заменой более 3-х узлов (η)
	0,85
	Р(А)
			0,1	Дефекты работы, устраняются квалифицированным мастером, требуется замена основных узлов (θ)
		0,75
		Р(В)
			0,9	Полный отказ работы, полная замена всех узлов, дорогостоящий ремонт (λ)
			Р(С)

Рисунок 2 – Дерево событий

В результате проведения качественного анализа был выявлен ряд результирующих последствий, самым критичным из которых является полный отказ работы СВЧ-печи, требующий замены всех конструктивных узлов и дорогостоящего ремонта, квалифицированным мастером. В соответствии с [3] результирующие вероятности будут равны:

α = P·(1-P(A))·(1-P(B))·(1-P(C)) = 0,09;

β = P·(1-P(A))·(1-P(B))·P(C) = 0,021;

γ = P·(1-P(A))·P(B)·(1-P(C)) = 0,036;

δ = P·(1-P(A))·P(B)·P(C) = 0,0675;

ε = P·P(A)·(1-P(B))·(1-P(C)) = 0,136;

η = P·P(A)·(1-P(B))·P(C) = 0,034;

θ = P·P(A)·P(B)·(1-P(C)) = 0,051;

λ = P·P(A)·P(B)·P(C) = 0,459.

В результате проведения количественного анализа мы выяснили, что развитие неисправности СВЧ-печи по ветви λ (λ = 0,459), является наиболее критичным.

Список использованных источников

1 Шевцова, О.А. Применение FTA-анализа для оценки вероятности поломки бытовых микроволновых печей [Электронный ресурс] / О.А. Шевцова // VIII Международная студенческая электронная научная конференция «Студенческий научный форум 2016» РАЕ. – Режим доступа: http://www.scienceforum.ru/2016/pdf/26649.pdf. – 25.01.2017.

2 Устройство микроволновки [Электронный ресурс]: Сайт любителей радиоэлектроники. – Режим доступа: http://go-radio.ru/ustroystvo-microvolnovki.html. – 25.01.2017.

3 ГОСТ Р МЭК 62502-2014. Менеджмент риска. Анализ дерева событий. – Введ. 2015-12-01. – М.: Стандартинформ, 2015. – 30 с.

 

 

Код для цитирования: Скопировать