 |
Показатели ремонтопригодности
|
|
|
|
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт управления рисками и безопасностью жизнедеятельности
Кафедра Техносферная и информационная безопасность
Методические рекомендации
по д исциплине «Надежность технических систем и
техногенный риск»
Оренбург – 2014
Тема № 1 «Общая характеристика надежности»
Порядок изучения материала темы
В ходе изучения темы на занятиях будут рассмотрены: свойства надежности, характеристика и показатели безотказности, ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости, комплексные показатели надежности. При рассмотрении материала будут изучены ряд терминов, изложенных в ГОСТе 27.002-89 «Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения», даны определения и формульные выражения основных единичных и комплексных показателей надежности.
Отдельное занятие будет посвящено проведению расчетов количественных значений единичных и комплексных показателей надежности, что позволяет на практике почувствовать действие формул и влияние количественных значений показателей надежности на оценку надежности конкретной системы.
Содержание темы
Теория надежности – сравнительно молодая научно-техническая дисциплина, формирование которой в современном виде относится к 50-м годам ХХ столетия. Первые шаги в области исследований надежности были связаны с сбором статистических данных о надёжности радиоэлементов, а все усилия специалистов были направлены на определение причин ненадёжности. Следующими шагами стали: развитие физической надёжности (физики отказов) и развитие математических основ теории надежности, явившихся обязательным атрибутом разработки и проектирования сложных и ответственных технических систем. В этом ракурсе под теорией надежности понимают научную дисциплину, которая изучает закономерности сохранения во времени техническими системами свойства выполнять требуемые функции в заданных режимах и в условиях применения по назначению, технического обслуживания, ремонтов и транспортирования.
|
|
|
Основные вопросы, которые изучает теория надежности:
-отказы технических элементов (систем);
-критерии количественные характеристики надежности;
-методы анализа и повышения надёжности элементов и систем
на этапах проектирования, изготовления и эксплуатации;
-методы испытания технических систем на надежность;
-методы оценки эффективности повышения надежности.
В конкретных областях техники разрабатывались и продолжают разрабатываться прикладные вопросы надежности, вопросы обеспечения надежности конкретной техники. При этом решается вопрос о наиболее рациональном использовании общей теории надежности в конкретной области техники и ведется разработка таких новых положений, методов и приёмов, которые отражают специфику данного вида техники. Так возникла прикладная теория надежности.
Обеспечение требуемой надежности является серьёзной задачей для специалиста, эксплуатирующего сложные технические системы, отказ которых привести к авариям и чрезвычайным происшествиям.
Во-первых, он должен рассмотреть последствия каждого отказа. Неучтённые отказы могут стать впоследствии причиной невыполнения производственной программы.
Во-вторых, частые отказы или длительные периоды неисправного состояния могут привести к полной потере работоспособности системы и её непригодности к последующей эксплуатации.
В-третьих, надёжность непосредственно связана с безопасностью для людей и окружающей среды.
|
|
|
Рассмотрение вопросов теории надежности ограничивается рассмотрением понятий, законов распределения отказов, способов резервирования и основных методов расчета надежности систем до первого отказа.
Термины и определения
В основу теории надёжности положен ГОСТ 27.002-89 «Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения».
Далее будет рассматриваться то, что изложено в данном ГОСТе.
Объект – техническое изделие определённого целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.
Элемент системы – объект, представляющий отдельную часть системы.
Система – объект, представляющий собой совокупность элементов, связанных между собой определёнными отношениями, взаимодействующих таким образом, чтобы обеспечить выполнение системой некоторой достаточно сложной функции.
Признаком системности является структурированность системы, взаимосвязанность составляющих её частей, подчинённость всей системы определенной цели.
Исправность – Состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией.
Неисправность – состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных НТД.
Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров в пределах, установленных НТД.
Неработоспособность – состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям, установленным НТД.
Работоспособность и неработоспособность в общем случае могут быть полным и полным или частичным. Полностью работоспособный объект обеспечивает в определенных условиях максимальную эффективность его применения. Эффективность применения в этих же условиях частично работоспособного объекта меньше максимально возможной, но значения её показателей при этом еще находятся в пределах, установленных для такого функционирования, которое считается нормальным. Частично неработоспособный объект может функционировать, но уровень эффективности при этом ниже допускаемого. Полностью неработоспособный объект применять по назначению невозможно.
|
|
|
Режимная управляемость – свойство объекта поддерживать нормальный режим посредством управления с целью сохранения или восстановления нормального режима работы. (*)
Живучесть – свойство объекта противостоять локальным возмущениям и отказам, не допуская их системного развития с массовыми отказами. (*)
Безопасность – свойство объекта не допускать ситуаций, опасных для людей и окружающей среды. (*)
Повреждение – событие, заключающееся в нарушении исправности объекта при сохранении исправности.
Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.
Восстановление – процесс обнаружения (отыскания) и устранения и устранения отказа (повреждения) с целью возвращения объекта в работоспособное (исправное) состояние.
Восстанавливаемый объект – объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в рассматриваемых условиях.
Невосстанавливаемый объект – объект, работоспособность которого в случае возникновении отказа не подлежит восстановлению в рассматриваемых условиях.
Предельное состояние – состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению должно быть прекращено из-за неустранимого нарушения требований безопасности или неустранимого отклонения заданных параметров за установленные пределы, недопустимого увеличения эксплуатационных расходов или необходимости проведения капитального ремонта.
Для восстанавливаемых объектов переход в предельное состояние определяется наступлением момента, когда дальнейшая эксплуатация невозможна или нецелесообразна:
становится невозможным поддержание его безопасности, безотказности или эффективности на минимально допустимом уровне;
в результате изнашивания и (или) старения объект пришел в такое состояние, при котором ремонт требует недопустимо больших затрат или не обеспечивает необходимой степени восстановления исправности или ресурса.
|
|
|
Невосстанавливаемый объект достигает предельного состояния при:
- возникновении отказа;
- достижении предельного срока службы или суммарной наработки, устанавливаемые из соображения безопасности.
Авария – событие, заключающееся в переходе объекта с одного уровня работоспособности или относительного уровня функционирования на другой, существенно более низкий, с крупным нарушением режима работы объекта. Авария может привести к частичному или полному разрушению объекта, созданию опасных условий для человека и (или) окружающей среды. (*)
Наработка – продолжительность или объём работы объекта.
Технический ресурс – наработка от начала эксплуатации объекта до достижения предельного состояния.
Эксплуатация – одно из состояний, в котором может находиться объект: использование по назначению, техническое обслуживание и ремонт, хранение, транспортирование.
Свойства надёжности
Под надёжностью понимают свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации (ГОСТ 27.002-89).
Таким образом просматриваются следующие моменты:
- сохранять во времени способность выполнять требуемые функции;
сохранять значения параметров в установленных пределах;
- сохранять способность … в заданных режимах;
-сохранять способность … во всех условиях эксплуатации.
Многоцелевое назначение оборудования и систем приводят необходимости исследовать те или другие стороны надежности с учетом причин, формирующих надежностные свойства объектов. Это приводит к необходимости подразделения надежности на следующие виды:
- аппаратную надежность, обусловленную состоянием аппаратуры системы (конструктивная, схемная, технологическая, производственная);
- функциональную надежность, связанную с обеспечением выполнения некоторых функций, возлагаемых на объект;
- эксплуатационную надежность, обусловленную качеством использования и обслуживания системы;
- программную надежность, обусловленную качеством программного обеспечения;
- надежность системы «человек-машина», зависящую от качества обслуживания объекта человеком-оператором.
Надёжность – комплексное свойство, включающее такие понятия, как безотказность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость. Для конкретных объектов и условий эти свойства могут иметь различную значимость.
Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.
|
|
|
Ремонтопригодность – свойство объекта быть приспособленным к предупреждению и обнаружению отказов и повреждений, к восстановлению работоспособности и исправности в процессе технического обслуживания и ремонта.
Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния.
Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение (и после) хранения или транспортирования.
Техническая характеристика, количественным образом определяющая одно или несколько свойств надежности, называется показателем надежности. Он количественно характеризует, в какой степени данное свойство. Обусловливающее надежность присуще данному объекту.
Критерием надежности называется показатель, по численному значению которого можно оценить надежностные качества системы.
Для показателей надежности используются две формы представления: вероятностная и статистическая. Вероятностная форма обычно бывает удобнее при априорных аналитических расчетах надежности; статистическая – при экспериментальном исследовании надежности.
Показатели безотказности
Вероятность безотказной работы – вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет.
Средняя наработка до отказа – математическое ожидание наработки невосстанавливаемого объекта до первого отказа.
Интенсивность отказов – вероятность возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, до этого момента отказ не возник.
Средняя наработка на отказ – отношение наработки восстанавливаемого объекта за некоторый период времени к математическому ожиданию числа отказов в течение этой наработки.
Параметр потока отказов – среднее количество отказов восстанавливаемого объекта в единицу времени, определяемая для рассматриваемого момента времени.
Показатели ремонтопригодности
Вероятность восстановления – вероятность того, что фактическое время восстановления работоспособности объекта не превысит заданного.
Среднее время восстановления – математическое ожидание времени восстановления работоспособности.
Интенсивность восстановления – количество восстановлений, произведенных в единицу времени.
Показатели долговечности
Технический (назначенный) ресурс – суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена (предельное состояние).
Средний ресурс до капитального (среднего) ремонта – ресурс эксплуатации до очередного ремонта.
Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации объекта до наступления предельного состояния.
Средний срок службы до капитального (среднего) ремонта – календарная продолжительность эксплуатации объекта до очередного ремонта.
Гарантийный срок (гарантийная наработка) – период (наработка), в течение которого изготовитель обеспечивает поддержание объекта в работоспособном состоянии.
Показатели сохраняемости
Гамма-процентный срок сохраняемости – продолжительность хранения, в течение которого объект сохраняет -процентов элементов работоспособными.
Средний срок сохраняемости – время, в течение которого обеспечивается работоспособность объекта.
|
|
|
