Что больше ресурс или срок службы. Показатели, характеризующие безотказность

Надежность и долговечность мащин и механизмов

Прежде чем определить понятие надежности машин, ознакомимся с некоторыми терминами:
- неисправность - состояние изделия (машины, агрегата, детали), при котором оно в данный момент времени не соответствует хотя бы одному из требований, установленных технической документацией, стандартами (ГОСТ ами), техническими условиями (ТУ). К неисправностям относят снижение производительности и экономичности машины сверх допустимых пределов, точности; отклонение в толщине слоя краски кузова; вмятины на кабине автомобиля и т. п.;
- работоспособность - состояние изделия, при котором оно способно выполнять требуемые функции. Изделие может быть неисправным, но сохранять работоспособность.

Например, коробка перемены передач сохраняет работоспособность, хотя шестерня изношена и издает шум, но ее эксплуатационные показатели не вышли за пределы, установленные ТУ;
отказ -это событие, при котором происходит полная или частичная утрата работоспособности изделия. При отказе изделие должно быть остановлено (выключено) из-за возникших технических неисправностей или работы его с недопустимыми отклонениями от заданных рабочих характеристик (параметров).
Отказ почти всегда связан с неисправностями. Снижение мощности двигателя строительной машины сверх установленного предела будет отказом.

Одновременно с этим машина переходит в состояние неисправности. Однако не всегда возникновение неисправности означает появление отказа.

Например, подтекание масла в агрегатах бульдозера свидетельствует об их неисправности, но не всегда приводит к отказам;
- наработка -это продолжительность (или объем) работы изделия, измеряемая в часах (мото-ч), километрах пробега, циклах, кубометрах или других единицах, специфичных для данной машины. Наработку нельзя смешивать с календарной продолжительностью (сроком службы), так как два изделия за один и тот же срок службы могут иметь неодинаковую (различную наработку;
- ресурс - суммарная наработка изделия до определенного состояния, оговоренного в технической документации, Различают ресурс до первого ремонта, межремонтный, назначенный, полный, остаточный, суммарный и др.

Назначенный ресурс - наработка изделия, при достижении которой эксплуатация его должна быть прекращена независимо от технического состояния изделия. Этот ресурс назначается в технической документации с учетом безопасности и экономичности.

Полный технический ресурс - наработка от начала до конца эксплуатации для невосстанавливаемого изделия или до ремонта для восстанавливаемого.
Остаточный технический ресурс - расчетная наработка от рассматриваемого момента до конца эксплуатации или до ремонта.
Суммарный технический ресурс - наработка восстанавливаемого изделия на протяжении его срока службы до списания.

Срок службы – это время эксплуатации машины и ее элементов до возникновения предельного состояния, оговоренного в технической документации, или до списания. Показатели ресурс и срок службы имеют много общего, так как они определяются одним и тем же предельным состоянием, однако существенно отличаются один от другого. При одном и том же ресурсе может быть различный срок службы в зависимости от интенсивности эксплуатации изделия. Например, два двигателя каждый с ресурсом 12 тыс. мото-ч в год с интенсивностью эксплуатации 3 тыс. и 6 тыс. мото-ч будут иметь соответственно срок службы первый 4 года, второй 2 года.

Одной из главных оценок качества и эксплуатационных преимуществ строительных машин является надежность.

Надежность - это свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели,в заданных пределах в течение требуемой наработки (при заданных условиях эксплуатации). Надежность изделия обусловливается его безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью.

Безотказность - свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов. Из определения следует, что отказов не будет только в течение заданной наработки или заданного промежутка времени.

Долговечность - это свойство изделий сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Предельное состояние определяется невозможностью дальнейшей эксплуатации изделия, обусловленной снижением эффективности или требованиями безопасности. Предельное состояние оговаривается в технической документации (до капитального ремонта или до списания, если для данной машины капитальный ремонт не предусмотрен). Например, в технической документации указано, при каких параметрах изделие подлежит ремонту (двигатель внутреннего сгорания - в результате потери мощности и при повышенном расходе топливосмазочных материалов).

Ремонтопригодность - это приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Устранение отказов подразумевает восстановление утраченной работоспособности.

От ремонтопригодности зависят убытки, возникающие из-за пребывания машины в неработоспособном состоянии в связи с проведением технического обслуживания и ремонта. Это ее важнейшее эксплуатационно-техническое свойство.

Ремонтопригодной считают такую конструкцию машины, которая при рациональных затратах на ее проектирование, изготовление и эксплуатацию будет минимальное время находиться в неработоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации.

Сохраняемость - это свойство изделия сохранять эксплуатационные показатели в течение срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации. Сохраняемость - важное свойство, характеризующее строительные и дорожные машины, которые работают сезонно (скреперы, дорожные катки, асфальтоукладчики и др.).

Повышение надежности строительных машин достигается в основном за счет:
- долговечности материалов деталей и рациональных их сочетаний в парах трения;
- нормальных условий работы деталей при наименьших потерях на трение;
- оптимальных температурных режимов работы; условий смазки трущихся поверхностей деталей;
- эффективных устройств для очистки воздуха, топлива, смазки;
- улучшения конструкции и материалов уплотнительных устройств и герметизации сборочных единиц и агрегатов;
- достаточной жесткости базовых деталей машин, устойчивости их к вибрациям и т.д.

Чем выше надежность машины, тем меньше ее неплановые простои, уменьшающие время чистой работы. При этом экономические показатели машины повышаются как за счет снижения стоимости ремонта, так и за счет уменьшения потерь, вызванных простоем в ремонте.

Надежность новых машин несомненно выше капитально отремонтированных, так как при ремонтах часто не выдерживаются первоначальные требования к материалу детали и допускам на их изготовление.

Одной из причин, вызывающих ухудшение технического состояния машины и ее эксплуатационных свойств, а следовательно, и надежности, является износ деталей.

К атегория: - Ремонтирование строительных машин

АННОТАЦИЯ. Рассматриваются понятия «назначенный ресурс» и «назначенный срок службы оборудования». Обсуждается взаимосвязь этих показателей с техническим состоянием оборудования.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: парковый ресурс, назначенный ресурс, назначенный срок службы, индивидуальный ресурс, техническое состояние, техническое диагностирование.

Ведение

Основную причину катастрофы на гидроагрегате № 2 Саяно-Шушенской ГЭС в августе 2009 г. многие связывают с высокой степенью износа оборудования. В качестве основного аргумента приводятся данные об исчерпании назначенного срока службы данного гидроагрегата в ноябре 2009 г. Другими словами, авария произошла за три месяца до достижения этого срока. Данное утверждение не выглядит бесспорным, ем более что временное рабочее колесо гидротурбины (её наиболее ответственный и повреждаемый узел) было заменено на штатное на ГА b 2 в ноябре 1986 г. Чтобы разобраться в этом тросе, необходимо ещё раз обратиться к терминам, относящимся к показателям надежности оборудования, и вспомнить историю назначения этих характеристик.

Что такое «назначенный ресурс» и «назначенный срок службы»

Согласно ГОСТ 27.002-89 под назначенным ресурсом понимается «суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния», а под понятием «назначенный срок службы» - «календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния».

Оба определения достаточно категоричны и не допускают их различного толкования, если бы не приведенное в том же стандарте примечание: «Примечание. По истечении назначенного ресурса (срока службы...) объект должен быть изъят из эксплуатации, и должно быть принято решение, предусмотренное соответствующей нормативно-технической документацией - направление в ремонт, списание, уничтожение, проверка и установление нового назначенного срока и т.д.».

Оказывается, жизнь оборудования не заканчивается с исчерпанием его назначенного ресурса (срока службы). Именно это и реализуется на практике и в нашей стране, и за рубежом. Российская экономика не готова сегодня выводить из эксплуатации энергетическое оборудование, отработавшее назначенный ресурс или срок службы.

Но это не означает, что на электростанциях страны должно эксплуатироваться оборудование, не удовлетворяющее требованиям безопасности и надежности. Продление ресурса (срока службы) оборудования, зданий и сооружений сверх назначенного должно обосновываться и должным образом оформляться.

Следует дать пояснения к определениям назначенного ресурса и назначенного срока службы.

Несмотря на схожесть определений этих терминов, они между собой в корне отличаются. Ресурс, как правило, назначается для элементов оборудования, работающего при температуре 450°С и выше, т.е. в условиях протекания в металле процессов ползучести и активных структурных превращений, приводящих к неминуемому достижению предельного состояния металла, потере оборудованием работоспособного состояния. Под назначенный ресурс конструктор оборудования подбирает типоразмер деталей, материал и условия их эксплуатации. Ресурс оборудования можно рассчитать и спрогнозировать.

Назначенный срок службы выбирается из экономических соображений и трактуется как срок накопления амортизационных начислений, достаточных для замены устаревшего оборудования на новое. Часто для оборудования с различным назначенным сроком службы используются одни и те же нормы расчета на прочность. Предполагается, что оборудование должно эксплуатироваться не менее назначенного срока службы. При исчерпании назначенного срока службы при удовлетворительном состоянии оборудования назначается новый срок, который обосновывается опытом эксплуатации и гарантированно не приведет к выходу из строя оборудования до очередной ревизии. Неверно требовать от организации, эксплуатирующей оборудование, и экспертных организаций, проводящих техническое диагностирование, рассчитывать и обосновывать остаточный ресурс низкотемпературных элементов энергоустановок, поскольку для этих деталей корректно рассчитать остаточный ресурс нельзя.

Назначение срока службы не исключает протекания низкотемпературных процессов износа, приводящих к более раннему выходу из строя оборудования, таких, как коррозия, эрозия и др. Если конструктивно не удается исключить риск раннего выхода из строя оборудования, ему присваивается статус быстроизнашиваемого. Для такого оборудования порядок контроля и замены специально описывается в нормативных документах.

Для оборудования тепловых электростанций отдельно назначается ресурс для высокотемпературных элементов и срок службы для остальных деталей. Так, в ГОСТ 27625-88 отмечается:

«2.1.4. Полный назначенный срок службы энергоблока и входящего в него основного оборудования выпуска до 1991 г. - не менее 30 лет, оборудования выпуска с 1991 г. - 40 лет, кроме быстроизнашиваемых элементов оборудования, перечень и сроки службы которых установлены в стандартах или технических условиях на конкретный вид оборудования.

2.1.5. Полный назначенный ресурс составных частей оборудования энергоблока, работающих при температуре 450°С и выше, - не менее 200000 ч, кроме быстроизнашиваемых элементов, перечень и сроки службы которых установлены в стандартах или технических условиях на конкретный вид оборудования.»

История появления терминов парковый ресурс и индивидуальный ресурс

Согласно под парковым ресурсом понимается: «наработка однотипных по конструкции, маркам стали и условиям эксплуатации элементов теплоэнергетического оборудования, в пределах которой обеспечивается их безаварийная работа при соблюдении требований действующей нормативной документации». Индивидуальный ресурс - это «назначенный ресурс конкретных узлов и элементов, установленный расчетно-опытным путем с учетом фактических размеров, состояния металла и условий эксплуатации».

При создании энергоблоков 150 - 300 МВт назначенный ресурс их высокотемпературных элементов составлял 100 тыс.ч. Наработка головных блоков приблизилась к этому ресурсу к концу 70-х годов прошлого века. При существовавшей в то время степени загрузки энергомашиностроительных предприятий реализовать программу повсеместной замены оборудования достигшего назначенного ресурса не представлялось возможным. Поэтому по инициативе, прежде всего, турбостроительных заводов, было высказано пожелание увеличить назначенный ресурс энергоблоков. Для решения данной проблемы по заданию трёх министерств (министерств энергетики, энергетического машиностроения и тяжелого машиностроения) были образованы несколько межведомственных комиссий, которые организовали проведение серии комплексных научно-исследовательских работ. В рамках этих работ анализировался опыт эксплуатации энергоблоков, исследовался длительно работавший металл ответственных элементов оборудования, разрабатывались методы и средства контроля металла и технического диагностирования. Силами специализированных бригад проводился выборочный контроль этих элементов на электростанциях. Итогом работы межведомственных комиссий стало решение об увеличении назначенного ресурса энергоблоков сначала до 170 тыс.ч, а затем и до 220 - 270 тыс.ч. Для того чтобы отличить новый назначенный ресурс от ресурса, назначенного при проектировании оборудования, его назвали парковый ресурс. Было принято волевое решение приравнивать ресурс энергоблока к ресурсу паровой турбины, а её ресурс, в свою очередь, к ресурсу высокотемпературных роторов. Считается, что замена этой наиболее ответственной и дорогостоящей детали турбины и блока делает нерентабельным и нецелесообразным продолжение срока эксплуатации остальных узлов и деталей блока. При этом другие высокотемпературные элементы котлов, турбин и паропроводов могут иметь свой парковый ресурс, не совпадающий с парковым ресурсом энергоблока. В случае более раннего исчерпания этими элементами своего ресурса должна производиться их замена, а эксплуатация блока будет продолжена.

Понятие парковый ресурс относится только к высокотемпературным элементам тепломеханического оборудования ТЭС.

Увеличить более чем в два раза назначенный ресурс энергоблоков позволили два фактора:

Существовавший ранее при проектировании подход к расчету на прочность был избыточно консервативен;

В 1971 г. из-за массовых повреждений труб поверхностей нагрева паровых котлов директивно была снижена температура острого пара и пара горячего промперегрева с 565 до 545°С. Для применяемого в теплоэнергетике класса сталей снижение температуры на 20° эквивалентно увеличению остаточного ресурса металла высокотемпературных элементов, ориентировочно, в четыре раза.

Позднее (в середине 80-х годов) аналогичная попытка увеличения назначенного ресурса была предпринята применительно к блокам 500 - 800 МВт. Но для этих энергоблоков по итогам всестороннего рассмотрения значение паркового ресурса было оставлено на уровне 100 тыс.ч., поскольку эти блоки уже изначально проектировались на ресурс 100 тыс. ч. при температуре эксплуатации 540°С, а нормы расчета на прочность к тому времени были актуализированы.

Справедливости ради следует отметить, что не для всех элементов оборудования энергоблоков парковый ресурс превысил значения первоначально назначенного ресурса 100 тыс.ч. Для некоторых типоразмеров паропроводов парковый ресурс гибов по результатам анализа составил 70-90 тыс.ч.

К 90-м годам наработка головных блоков приблизилась к значениям паркового ресурса, но актуальность продления срока их службы сохранилась. Второй этап кампании по продлению ресурса установленного оборудования был связан с ведением понятия индивидуального ресурса. Значения паркового ресурса устанавливаются, исходя из наиболее неблагоприятного сочетания показателей, характеризующих эксплуатацию оборудования и свойства металла ответственных элементов. При рассмотрении возможности продления ресурса конкретного оборудования, как правило, имеются дополнительные резервы, позволяющие назначить дополнительный ресурс эксплуатации без снижения показателей надежности. По опыту ВТИ прогнозируется, что индивидуальный ресурс ответственных элементов тепломеханического оборудования превысит парковый ресурс в среднем в полтора раза. Из-за фактора -неопределенности при назначении индивидуального ресурса оборудования не разрешается единовременно продлевать его ресурс (срок службы) более чем на 50 тыс.ч. или 8 лет. Поэтому за срок службы оборудования возможно несколько процедур продления ресурса (срока службы).

Применительно к современным условиям наиболее актуализированная процедура продления ресурса описана в стандарте организации СТО "7330282.27.100.001-2007 . Ответственность за организацию процедуры продления ресурса установленного энергетического оборудования возлагается на руководителя эксплуатирующей организации. К техническому диагностированию ответственных элементов оборудования должна привлекаться специализированная или квалифицированная экспертная организация. По результатам технического диагностирования с учетом оценки целесообразности дальнейшей эксплуатации решение о продлении индивидуального ресурса оборудования принимает владелец оборудования. Федеральный орган исполнительной власти, уполномоченный в области промышленной безопасности, утверждает заключение специализированной или экспертной организации, если объект относится к оборудованию, работающему под избыточным давлением, либо при температуре более 115°С.

В исключительных случаях, даже при приближении состояния металла к предельному, ресурс оборудования можно продлить, применяя соответствующие технологии ремонта или накладывая ограничения на режимы его эксплуатации. Среди ремонтных технологий наибольшее распространение получила восстановительная термическая обработка (ВТО) паропроводов. В ряде случаев после проведения ВТО удается назначить паропроводу повторно ресурс, равный по величине парковому.

Взаимосвязь технического состояния оборудования с его наработкой и сроком службы

Техническое состояние оборудования можно оценивать как по показателям надежности, так и по эффективности эксплуатации.

Бытует мнение, что физический ресурс оборудования, установленного на объектах электроэнергетики, исчерпан и, того и гляди, завтра начнутся массовые разрушения и отказы. На самом деле ресурс (срок службы) оборудования можно продлевать до бесконечности, но при условии, что оборудование своевременно и качественно проходит техническое диагностирование и его элементы, исчерпавшие физический (предельный) ресурс, своевременно ремонтируются или заменяются. Не сами технические устройства имеют предельный ресурс, а их высоконагруженные элементы и детали. К примеру, не паровой котел имеет предельный ресурс по показателям надежности, а его элементы, такие, как трубы поверхностей нагрева, коллекторы, барабан, перепускные трубы. Зачастую, за срок службы котла его часто повреждаемые элементы заменяются несколько раз.

Однако это не означает, что энергетическое оборудование целесообразно эксплуатировать сколь угодно долго. С наработкой оборудования неминуемо будут расти затраты на его ремонт и техническое обслуживание. В условиях сдерживания роста тарифов на электрическую и тепловую энергию, начиная с определенного момента, будет невыгодно эксплуатировать длительно работавшее оборудование. Это момент и следует отождествлять с физическим износом оборудования.

Как отмечалось выше, не только показатели надежности характеризуют техническое состояние оборудования. С наработкой оборудования неминуемо будут ухудшаться и его технические показатели, отражающие эффективность энергоустановки. При ремонте тепломеханического оборудования большой объем работ связан с восстановлением зазоров, сокращением присосов и т.п. Требование поддержания технических показателей на приемлемом уровне будет также приводить к росту ремонтных затрат по мере старения оборудования. Так как эффективность эксплуатации энергоустановок не относится к категории безопасности, решение о приемлемом уровне эффективности оборудования принимает его владелец самостоятельно без участия федеральных органов власти.

Оценка технического состояния по обоим показателям напрямую зависит от качества проведения технического диагностирования оборудования, а именно - от применяемых методов и средств диагностики, квалификации экспертов и понимания ими реальных процессов, приводящих к исчерпанию ресурса. Применительно к большинству элементов тепломеханического оборудования ТЭС накопленный за многие десятилетия опыт позволяет сформулировать необходимый и достаточный объем контроля металла и иных видов диагностики, исключающий массовый выход оборудования из строя. Для некоторых элементов оборудования протекающие в металле процессы пока не достаточно изучены. Например, с 2003 г. стали обнаруживаться массовые повреждения валов сборных роторов паровых турбин частей низкого и среднего давления. До окончательного изучения природы этих повреждений и решения данной проблемы, чтобы исключить разрушение роторов при эксплуатации, в действующих стандартах предусмотрен контроль валов всех типов роторов после наработке 100 тыс.ч, далее -каждые 50 тыс.ч со снятием насадных дисков.

В электроэнергетике наряду с описанным подходом, основанным на изучении физических процессов, протекающих при эксплуатации оборудования, все большее распространение получает формализованный подход, увязывающий напрямую техническое состояние оборудования с его наработкой. Примером такой методологии может служить нормативный документ ОАО РАО «ЕЭС России» , в основу которого положена широко применяемая в международной практике методология фирмы Deloitte&Touche.

Согласно этой методологии физический износ оборудования рассчитывается как отношение его фактического срока службы к назначенному. Анализ степени физического износа оборудования осуществляется по шкале приведенной в табл. 2. По данной методологии ЗАО «АйТи Энерджи Аналитика» провел оценку технического состояния оборудования гидроэлектростанций России . По его анализу больше половины установленных на ГЭС гидротурбин имеют физический износ, превышающий 95% (группа «3» по табл. 2). Иными словами, это оборудование может быть использовано только в качестве металлолома. В работоспособные группы (от «А» до «Д») попало всего лишь 23% проанализированного парка гидротурбин. При этом гидроагрегат № 2 Саяно-Шушенской ГЭС по данной оценке занимал далеко не самую худшую позицию.

Данный подход может, конечно, служить неким ориентиром для владельца о сроках подготовки к замене оборудования, но ни в коем случае не снимает с него ответственности за проведение диагностики оборудования и адекватное реагирование на её результаты.

Выводы

1. Не исчерпание срока службы оборудования определяет угрозу безопасности и надежности его эксплуатации, а отсутствие объективной информации о техническом состоянии оборудования.

2. Формализованный подход к оценке технического состояния оборудования, основанный на сопоставлении фактического и назначенного сроков службы, не может заменить необходимость проведения технического диагностирования конкретных объектов, а лишь дополняет его.

Основным источником всех наших проблем является человеческий фактор, определяющий уровень безопасности и надежности оборудования на всех этапах его жизненного цикла, включая формирование общей технической политики в отрасли.

Литература

1. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

2. ГОСТ 27625-88. Блоки энергетические для тепловых электростанций. Требования к надежности, маневренности и экономичности.

3. РД 10-577-03. Типовая инструкция по контролю металла и продлению срока службы основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций. М., ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2004.

4. СТО 17230282.27.100.005-2008. Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла. Нормы и требования. М., НП «ИНВЭЛ», 2009.

5. Тумановский А.Г., Резинских В.Ф. Стратегия продления ресурса и технического перевооружения тепловых электростанций. «Теплоэнергетика», №6,2001 г., с. 3-10.

6. СТО 17330282.27.100.001 - 2007. Тепловые электрические станции. Методики оценки состояния основного оборудования. М., НП «ИНВЭЛ», 2007.

7. Методология и руководство по проведению оценки бизнеса и/или активов ОАО РАО «ЕЭС России» и ОАО ДЗО РАО «ЕЭС России», Deloitte&Touche, 2003 г.

8. Рэнкинги физического износа оборудования ГЭС. ЗАО «АйТи Энерджи Аналитика». М., 2009,с. 49.

11.15 К терминам «Назначенный срок службы», «Назначенный ресурс», «Назначенный срок хранения»

Цель установления назначенного срока службы и назначенного ресурса обеспечить принудительное заблаговременное прекращение применения объекта по назначению, исходя из требований безопасности или технико-экономических соображений. Для объектов, подлежащих длительному хранению, может быть установлен назначенный срок хранения, по истечении которого дальнейшее хранение недопустимо, например, из требований безопасности.

При достижении объектом назначенного ресурса (назначенного срока службы, назначенного срока хранения), в зависимости от назначения объекта, особенности эксплуатации, технического состояния и других факторов объект может быть списан, направлен в средний или капитальный ремонт, передан для применения не по назначению, переконсервирован (при хранении) или может быть принято решение о продолжении эксплуатации.

Назначенный срок службы и назначенный ресурс являются технико-эксплуатационными характеристиками и не относятся к показателям надежности (показателям долговечности).

Однако при установлении назначенного срока службы и назначенного ресурса принимают во внимание прогнозируемые (или достигнутые) значения показателей надежности. Если установлено требование безопасности, то назначенный срок службы (ресурс) должен соответствовать значениям вероятности безотказной работы по отношению к критическим отказам, близким к единице. Из соображений безопасности может быть также введен коэффициент запаса по времени.

11.16 К терминам «Техническое обслуживание», «Восстановление», «Ремонт»

Техническое обслуживание включает регламентированные в конструкторской (проектной) и (или) эксплуатационной документации операции по поддержанию работоспособного и исправного состояния. В техническое обслуживание входят контроль технического состояния, очистка, смазывание и т.п..

Восстановление включает в себя идентификацию отказа (определение его места и характера), наладку или замену отказавшего элемента, регулирование и контроль технического состояния элементов объекта и заключительную операцию контроля работоспособности объекта в целом.

Перевод объекта из предельного состояния в работоспособное состояние осуществляется при помощи ремонта, при котором происходит восстановление ресурса объекта в целом. В ремонт могут входить разборка, дефектовка, замена или восстановление отдельных блоков, деталей и сборочных единиц, сборка и т.д. Содержание отдельных операций ремонта может совпадать с содержанием операций технического обслуживания.

11.17 К терминам "Обслуживаемый объект", "Необслуживаемый объект", "Ремонтируемый объект", "Неремонтируемый объект", "Восстанавливаемый объект", "Невосстанавливаемый объект"

При разработке объекта предусматривают выполнение (или невыполнение) технического обслуживания объектов на протяжении срока их службы, т.е. объекты делят на технически обслуживаемые и технически необслуживаемые. При этом некоторые неремонтируемые объекты являются технически обслуживаемыми.

Деление объектов на ремонтируемые и неремонтируемые связано с возможностью восстановления работоспособного состояния путем ремонта, что предусматривается и обеспечивается при разработке и изготовлении объекта. Объект может быть ремонтируемым, но не восстанавливаемым в конкретной ситуации.

11.18 К термину "Показатель надежности"

К показателям надежности относят количественные характеристики надежности, которые вводят согласно правилам статистической теории надежности. Область применения этой теории ограничена крупносерийными объектами, которые изготавливаюти эксплуатируют в статистически однородных условиях и к совокупности которых применимо статистическое истолкование вероятности. Примером служат массовые изделия машиностроения, электротехнической и радиоэлектронной промышленности.

Применение статистической теории надежности к уникальным и малосерийным объектам ограничено. Эта теория применима для единичных восстанавливаемых (ремонтируемых) объектов, в которых в соответствии с нормативно-технической документацией допускаются многократные отказы, для описания последовательности которых применима модель потока случайных событий. Теорию применяют также к уникальным и малосерийным объектам, которые в свою очередь состоят из объектов массового производства. В этом случае расчет показателей надежности объекта в целом проводят методами статистической теории надежности по известным показателям надежности компонентов и элементов.

Методы статистической теории надежности позволяют установить требования к надежности компонентов и элементов на основании требований к надежности объекта в целом.

Статистическая теория надежности является составной частью более общего подхода к расчетной оценке надежности технических объектов, при котором отказы рассматривают как результат взаимодействия объекта как физической системы с другими объектами и окружающей средой. Так при проектировании строительных сооружений и конструкций учитывают в явной или неявной форме статистический разброс механических свойств материалов, элементов и соединений, а также изменчивость (во времени и в пространстве) параметров, характеризующих внешние нагрузки и воздействия. Большинство показателей надежности полностью сохраняют смысл и при более общем подходе к расчетной оценке надежности. В простейшей модели расчета на прочность по схеме "параметр нагрузки - параметр прочности" вероятность безотказной работы совпадает с вероятностью того, что в пределах заданного отрезка времени значение параметра нагрузки ни разу не превысит значение, которое принимает параметр прочности. При этом оба параметра могут быть случайными функциями времени.

На стадии проектирования и конструирования показатели надежности трактуют как характеристики вероятностных или полувероятностных математических моделей создаваемых объектов. На стадиях экспериментальной отработки, испытаний и эксплуатации роль показателей надежности выполняют статистические оценки соответствующих вероятностных характеристик.

В целях единообразия все показатели надежности, перечисленные в настоящем стандарте, определены как вероятностные характеристики. Это подчеркивает также возможность прогнозирования значения этих показателей на стадии проектирования.

Показатели надежности вводят по отношению к определенным режимам и условиям эксплуатации, установленным в нормативно технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

И обеспеченном необходимыми средствами испытаний. К эксплуатационным относятся испытания, проводимые для определения (оценки) показателей надежности в заданных режимах и условиях эксплуатации. Организация определительных испытаний на надёжность Определительные испытания на надёжность могут проводиться по разным планам. Каждый план имеет некоторое количество параметров, для каждого из...

... : безотказность, готовность, сохраняемость, ремонтопригодность, а также безопасность и живучесть. Под безопасностью понимается способность системы функционировать, не переходя в опасное состояние. Для информационных систем это свойство не является существенным по сравнению, например, с системами атомной энергетики. Под живучестью технической системы понимают ее способность противостоять внешним...

Выборку промежутков восстановлений, то моменты восстановлений образуют поток требований, аналогичных потоку отказов. Этот поток называют потоком восстановлений. Его основная характеристика - параметр потока μ(t). Иногда этот параметр называют интенсивностью восстановления, которая статистически определяется как отношение числа восстановленной ЭВМ за период наблюдения к суммарному времени...

Показатели долговечности характеризуют свойство технического изделия сохранять во времени работоспособность до наступления предельного состояния, когда оно теряет работоспособность при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Перечень используемых показателей долговечности таков:

Т р – среднийресурс, т.e. средний технический ресурс до капитального ремонта;

Т рγ - гамма-процентный ресурс;

Т р.н - назначенный ресурс;

Т р.у - установленный ресурс;

Т сл - средний срок службы;

Т слγ -гамма-процентный срок службы;

Т сл.н - назначенный срок службы;

Т сл.у - установленный срок службы;

Т сп - срок службы до списания изделия или предельный срок службы.

Понятие «ресурс» характеризует долговечность, по наработке изделия, а «срок службы» - по календарному времени.

Исходные данные для расчета ресурса, порядок его расчета и статистической оценки, а также привила усыновления требуемого ресурса изделий регламентированы методическими указаниями МУ10-71 «Промышленные изделия. Определение ресурса». М.: Изд-во стандартов, 1972.

Так как под ресурсом понимается суммарная наработка до предельного состояния, то его показатели определяются по формулам, аналогичным формулам наработки на отказ.

Средний ресурс изделия - это математическое ожидание его ресурса. Статистическая оценка среднего ресурса такова:

где Т р - ресурс i -го объекта;

Ν - число изделий, поставленных на испытания или в эксплуатацию.

Гамма-процентный ресурс выражает наработку, в течение которой изделие с заданной вероятностью γ процентов не досигает предельного состояния. Гамма-процентный ресурс является основным расчетным показателем, например для подшипников и других изделий. Существенное достоинство этого показателя в возможности его определения до завершения испытаний всех образцов. В большинстве случаев для различных изделий используют критерий 90%-го ресурса.

Вероятность обеспечения ресурса Т рγ , соответствующую значению γ /100, определяют по формуле

где Т р - наработка до предельного состояния (ресурса);

γ - число изделий (%), не достигающих с заданной вероятностью предельного состояния.

Значение гамма-процентного ресурса определяют с помощью кривых распределения ресурсов (рис. 23).

Назначенный ресурс - суммарная наработка, при достижении которой применение изделия по назначению должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

Рисунок 9 – Определение значения гамма-процентного ресурса:

а и б – кривые соответственно убыли и распределения ресурсов

Под установленным ресурсом , понимается технически обоснованная или заданная величина ресурса, обеспечиваемая конструкцией, технологией и условиями эксплуатации, в пределах которой изделие не должно достигать предельного состояния.

Средний срок службы - математическое ожидание срока службы. Статистическую оценку среднего срока службы определяют по формуле: , (5.22)

где Т сл - срок службы i -гo изделия.

Гамма-процентный срок службы представляет собой календарную продолжительность эксплуатации, в течение которой изделие не достигает предельного состояния с вероятностью γ, выраженной в процентах. Для его расчета используют соотношение

. (5.23)

Назначенный срок службы - суммарная календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой применение изделия по назначению должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

Под установленным сроком службы понимают технико-экономически обоснованный срок службы, обеспечиваемый конст

Рисунок 10-Типичная кривая износа поверхности изделия

рукцией, технологией и эксплуатацией, в пределах которого изделие не должно достигать предельного состояния.

Предельный срок службы Т сп представляет собой календарную продолжительность эксплуатации или использования изделия до момента его списания и снятия с эксплуатации (использования). Он определяется аналогично тому, как определяют, например, средний срок службы.

Известно, что основной причиной снижения показателей долговечности изделия является износ его деталей.

Изнашиванием называется процесс постепенного поверхностного разрушения материала деталей машин в результате трения о них других деталей, твердых тел или частиц. Известно, что сопротивление материала изнашиванию зависит не только от свойств этого материала, но и от многих условий, в которых происходит трение. К этим условиям (факторам) относятся: свойства сопряженного тела, свойства промежуточной среды, температура на поверхности и т.д.

На рисунке 10 приведена типичная кривая зависимости характеристик износа от длительности испытаний или эксплуатации изделий

Износ характеризуется тремя периодами:

1. Период начального износа или период приработки, когда происходит переход от исходного состояния поверхности тре­ния к состоянию относительно устойчивому. В течение периода приработки темп износа со временем уменьшается, приближа­ясь к некоторой постоянной величине, характерной для перио­да установившегося износа.

2. Период установившегося износа, при неизменных условиях работы трущейся поверхности, характеризуется постоянным тем­пом износа.

3. Период ускоренного износа.

Результаты испытаний на износ и наблюдений за плюсом впроцессе эксплуатации техники обычно выражают в относительных величинах.

Относительная износостойкость:

размерная

где Δl э - линейный износ эталона,

Δl м - линейный износ материала испытуемого изделия (образца или детали);

весовая

Е = ΔG э / ΔG м,

где ΔG э - весовой износ эталона,

ΔG м - весовой износ материала испытуемого изделия (образца или детали).

Износ может быть оценен не только относительной характеристикой линейного износа, но и по относительному изменению объемов эталона и объекта испытания.

На практике часто износостойкость (износность) оценивают в абсолютных величинах таких как мм/км, мм 2 /час и т.п.

Установлены три группы факторов, влияющих на вид и интенсивность износа поверхности деталей машин: 1 - факторы, обусловливающие внешне механические воздействия на поверхность трения; 2 - характеристики внешней среды; 3 - факторы, связанные со свойствами трущихся тел.

Конкретными факторами мерной группы являются: а) род трения (качение, скольжение); б) скорость относительного перемещения трущихся поверхностей; в) величина и характер давления при трении.

Основные факторы второй группы, связанные с внешней средой, таковы: а) смазка; б) газовая среда (воздушная, агрессивная или защитная атмосферы); в) наличие абразивных (твердых) частиц на поверхности трения.

Перед рассмотрением показателей долговечности объектов, необходимо ознакомиться с временными понятиями теории надежности.

Наработка – продолжительность или объем работы объекта. Наработка может быть как непрерывной величиной (продолжительность работы в часах, километраж пробега и т. п.), так и целочисленной величиной (число рабочих циклов, запусков и т.п.).

Наработка до отказа - наработка объекта от начала эксплуатации до возникновения первого отказа. Этот показатель характеризует восстанавливаемую систему.

Ресурс – суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или его возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или его возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Срок сохраняемости – календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта, в течение которого сохраняются в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции.

Остаточный ресурс – суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние. Аналогично вводятся понятия остаточной наработки до отказа, остаточного срока службы и остаточного срока хранения.

Назначенный ресурс – суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.

Согласно существующей практике оценки надёжности ЭСН потребителей различают следующие по продолжительности перерывы в ЭСН .

Кратковременный перерыв ограничен по продолжительности интервалом времени, необходимым для того, чтобы восстановить ЭСН автоматически с помощью телемеханики или ручным включением там, где оператор может сделать это немедленно. Такие операции обычно не превосходят нескольких минут.

Перерыв средней продолжительности ограничен интервалом времени, необходимым для того, чтобы вручную восстановить электроснабжение в местах, где нет дежурного оператора. Такие операции занимают 1–2 часа.

Длительный перерыв , который не может быть квалифицирован как перерыв кратковременный или средней продолжительности.

В теории надежности используются следующие показатели долговечности.

Средний ресурс – это математическое ожидание ресурса.

Гамма-процентный ресурс – это наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятность γ, выраженной в процентах.

Назначенный ресурс

Средний срок службы – математическое ожидание срока службы.

Гамма-процентный срок службы – календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта, в течение которой он не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью , выраженной в процентах.

Назначенный срок службы – календарная продолжительность эксплуатации объекта, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.

Основными характеристиками долговечности являются средний срок службы и средний ресурс.

Для восстанавливаемого объекта средний срок службы представляет собой среднюю календарную продолжительность эксплуатации объекта от ее начала или возобновления после предупредительного ремонта до наступления предельного состояния.

Средний ресурс представляет собой среднюю наработку объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после предупредительного ремонта до наступления предельного состояния.

Для невосстанавливаемого объекта эти характеристики совпадают и представляют собой среднюю продолжительность работы до отказа или до наступления предельного состояния. Практически эта величина совпадет со средней наработкой до отказа Тср.

Статистическая оценка среднего срока службы может быть получена по результатам наблюдения за n однотипными электросетевыми объектами, эксплуатируемыми приблизительно в одинаковых условиях. Формула для статистической оценки среднего срока службы однотипных объектов по результатам наблюдения имеет вид:

где τj – срок службы j-го объекта;

n – количество однотипных объектов.

Срок службы каждого конкретного объекта наблюдения зависит от многих случайных факторов, при этом предельное состояние объекта практически определяется его характеристиками, свидетельствующими о том, что его дальнейшая эксплуатация становится небезопасной для человека и окружающей среды, или становится экономически невыгодной.