Ветошкин А.Г., Марунин В.И. - Надежность и безопасность технических систем, страница 2

Соответственно, целью процесса обеспечения безопасности является достижение максимально благоприятных показателей здоровья человека и высокого качества окружающей среды.51. Основные понятия надежности технических системТермины надежность, безопасность, опасность и риск часто смешивают, приэтом их значения перекрываются. Часто термины анализ безопасности или анализопасности используются как равнозначные понятия. Наряду с термином анализ надежности они относятся к исследованию как работоспособности, отказов оборудования, потери работоспособности, так и процесса их возникновения.Обеспечение надежности систем охватывает самые различные аспекты человеческой деятельности. Надежность является одной из важнейших характеристик, учитываемых на этапах разработки, проектирования и эксплуатации самых различных технических систем.С развитием и усложнением техники углубилась и развивалась проблема ее надежности.

Изучение причин, вызывающих отказы объектов, определение закономерностей, которым они подчиняются, разработка метода проверки надежности изделий испособов контроля надежности, методов расчетов и испытаний, изыскание путей исредств повышения надежности – являются предметом исследований надежности.Если в результате анализа требуется определить параметры, характеризующиебезопасность, необходимо в дополнение к отказам оборудования и нарушениям работоспособности системы рассмотреть возможность повреждений самого оборудованияили вызываемых ими других повреждений.

Если на этой стадии анализа безопасностипредполагается возможность отказов в системе, то проводится анализ риска для того,чтобы определить последствия отказов в смысле ущерба, наносимого оборудованию, ипоследствий для людей, находящихся вблизи него.Наука о надежности является комплексной наукой и развивается в тесном взаимодействии с другими науками, такими как физика, химия, математика и др., что особенно наглядно проявляется при определении надежности систем большого масштаба исложности.При изучении вопросов надежности рассматривают самые разнообразные объекты — изделия, сооружения, системы с их подсистемами.

Надежность изделия зависитот надежности его элементов, и чем выше их надежность, тем выше надежность всегоизделия.Надежность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемыефункции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания,хранения и транспортирования. Недостаточная надежность объекта приводит к огромным затратам на его ремонт, простою машин, прекращению снабжения населения электроэнергией, водой, газом, транспортными средствами, невыполнению ответственныхзадач, иногда к авариям, связанным с большими экономическими потерями, разрушением крупных объектов и с человеческими жертвами.

Чем меньше надежность машин,тем большие партии их приходится изготовлять, что приводит к перерасходу металла,росту производственных мощностей, завышению расходов на ремонт и эксплуатацию.Надежность объекта является комплексным свойством, ее оценивают по четырем показателям — безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости или по сочетанию этих свойств.Безотказность — свойство объекта сохранять работоспособность непрерывно втечение некоторого времени или некоторой наработки. Это свойство особенно важно6для машин, отказ в работе которых связан с опасностью для жизни людей. Безотказность свойственна объекту в любом из возможных режимов его существования, в томчисле, при хранении и транспортировке.Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.В отличие от безотказности долговечность характеризуется продолжительностью работы объекта по суммарной наработке, прерываемой периодами для восстановления его работоспособности в плановых и неплановых ремонтах и при техническомобслуживании.Предельное состояние — состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Важность ремонтопригодности технических систем определяется огромными затратами на ремонт машин.Сохраняемость — свойство объекта сохранять в заданных пределах значенияпараметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, втечение и после хранения и (или) транспортирования.

Практическая роль этого свойства велика для деталей, узлов и механизмов, находящихся на хранении в комплекте запасных принадлежностей.Объекты подразделяют на невосстанавливаемые, которые не могут быть восстановлены потребителем и подлежат замене (например, электрические лампочки,подшипники, резисторы и т.д.), и восстанавливаемые, которые могут быть восстановлены потребителем (например, телевизор, автомобиль, трактор, станок и т.д.).Надежность объекта характеризуется следующими состояниями: исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное.Исправное состояние — такое состояние объекта, при котором он соответствуетвсем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Исправное изделие обязательно работоспособно.Неисправное состояние — такое состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Различают неисправности, не приводящие к отказам, инеисправности, приводящие к отказам. Например, повреждение окраски автомобиляозначает его неисправное состояние, но такой автомобиль работоспособен.Работоспособным состоянием называют такое состояние объекта, при которомон способен выполнять заданные функции, соответствующие требованиям нормативнотехнической и (или) конструкторской (проектной) документации.Неработоспособное изделие является одновременно неисправным.Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособного состоянияобъекта.Отказы по характеру возникновения подразделяют на случайные и неслучайные(систематические).7Случайные отказы вызваны непредусмотренными нагрузками, скрытыми дефектами материалов, погрешностями изготовления, ошибками обслуживающего персонала.Неслучайные отказы — это закономерные явления, вызывающие постепенноенакопление повреждений, связанные с влиянием среды, времени, температуры, облучения и т.

п.В зависимости от возможности прогнозировать момент наступления отказа всеотказы подразделяют на внезапные (поломки, заедания, отключения) и постепенные(износ, старение, коррозия).По причинам возникновения отказы классифицируют на конструктивные (вызванные недостатками конструкции), производственные (вызванные нарушениями технологии изготовления) и эксплуатационные (вызванные неправильной эксплуатацией).2. Показатели надежности технических системПоказателями надежности называют количественные характеристики одногоили нескольких свойств объекта, составляющих его надежность.

К таким характеристикам относят, например, временные понятия — наработку, наработку до отказа, наработку между отказами, ресурс, срок службы, время восстановления. Значения этихпоказателей получают по результатам испытаний или эксплуатации.По восстанавливаемости изделий показатели надежности подразделяют на показатели для восстанавливаемых изделий и показатели невосстанавливаемых изделий.Применяются также комплексные показатели.

Надежность изделий, в зависимости от их назначения, можно оценивать, используя либо часть показателей надежности,либо все показатели.Показатели безотказности:- вероятность безотказной работы — вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает;- средняя наработка до отказа — математическое ожидание наработки объектадо первого отказа;- средняя наработка на отказ — отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки;- интенсивность отказов — условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента времениотказ не возник. Этот показатель относится к невосстанавливаемым изделиям.Показатели долговечности.Количественные показатели долговечности восстанавливаемых изделий делятсяна 2 группы.1. Показатели, связанные со сроком службы изделия:- срок службы — календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или ее возобновление после ремонта до перехода в предельное состояние;- средний срок службы — математическое ожидание срока службы;8- срок службы до первого капитального ремонта агрегата или узла – это продолжительность эксплуатации до ремонта, выполняемого для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановления ресурса изделия с заменойили восстановлением любых его частей, включая базовые;- срок службы между капитальными ремонтами, зависящий преимущественноот качества ремонта, т.е.

от того, в какой степени восстановлен их ресурс;- суммарный срок службы – это календарная продолжительность работы технической системы от начала эксплуатации до выбраковки с учетом времени работы послеремонта;- гамма-процентный срок службы — календарная продолжительность эксплуатации, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с вероятностью γ,выраженной в процентах.Показатели долговечности, выраженные в календарном времени работы, позволяют непосредственно использовать их в планировании сроков организации ремонтов,поставки запасных частей, сроков замены оборудования. Недостаток этих показателейзаключается в том, что они не позволяют учитывать интенсивность использования оборудования.2. Показатели, связанные с ресурсом изделия:- ресурс — суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновление после ремонта до перехода в предельное состояние.- средний ресурс — математическое ожидание ресурса; для технических систем вкачестве критерия долговечности используют технический ресурс;- назначенный ресурс – суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния;- гамма-процентный ресурс — суммарная наработка, в течение которой объектне достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ, выраженной в процентах.Единицы для измерения ресурса выбирают применительно к каждой отрасли и ккаждому классу машин, агрегатов и конструкций отдельно.

В качестве меры продолжительности эксплуатации может быть выбран любой неубывающий параметр, характеризующий продолжительность эксплуатации объекта (для самолетов и авиационныхдвигателей естественной мерой ресурса служит налет в часах, для автомобилей – пробег в километрах, для прокатных станов – масса прокатанного металл в тоннах. Еслинаработку измерять числом производственных циклов, то ресурс будет принимать дискретные значения.Комплексные показатели надежности.Показателем, определяющим долговечность системы, объекта, машины, можетслужить коэффициент технического использования.Коэффициент технического использования — отношение математического ожидания суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическому ожиданию суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и всех простоев для ремонта и технического обслуживания:Коэффициент технического использования, взятый за период между плановымиремонтами и техническим обслуживанием, называется коэффициентом готовности, ко9торый оценивает непредусмотренные остановки машины и что плановые ремонты имероприятия по техническому обслуживанию не полностью выполняют свою роль.Коэффициент готовности — вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов,в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается.