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.