Временные понятия теории надежности

Техническое обслуживание и ремонт

Классификация отказов

Одним из важнейших понятий в теории надежности является отказ.

Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. То есть отказом является выход за допустимые пределы параметра, характеризующего способность объекта выполнять требуемые функции. Если способность объекта выполнять требуемые функции характеризуется несколькими параметрами, то отказом считается выход за установленные пределы хотя бы одного из них.

Критерием отказа может являться признак или совокупность признаков нарушения работоспособного состояния объекта, установленные в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Существует несколько видов классификации отказов.

По сроку наступления отказы делят на ранние, вызываемые скрытыми, не выявленными в процессе изготовления, приемки и испытаний дефектами1, и поздние или деградационные. Деградационными называют отказы, обусловленные естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

Появление ранних отказов можно исключить соблюдением технологии изготовления объекта, а также обкаткой и приработкой объекта перед вводом его в эксплуатацию.

Деградационные отказы исключить нельзя, однако можно в процессе проектирования объекта и планирования регламентных работ заложить вероятность их появления на определенном этапе эксплуатации. Деградационные отказы планируют таким образом, чтобы вероятность их появления в течение заданного срока службы была мала, и они происходили на заключительном этапе эксплуатации объекта.

Разновидностью деградационного отказа является ресурсный отказ, то есть отказ, в результате которого объект достигает предельного состояния.

Чем больше информации мы имеем об объекте, тем более точно мы можем предсказать момент его отказа. Для получения информации о состоянии объекта применяются различные средства диагностики, а при прогнозировании момента наступления отказа на основании полученных данных используются методы расчета физических и химических процессов, составляющих причины отказов. Однако часто бывает трудно или вовсе невозможно предсказать отказ объекта. В одних случаях эта трудность связана с ограниченностью диагностических возможностей, в других – со сложностью моделирования процессов, приводящих к отказам. В связи со сказанным существует классификация отказов по возможности прогнозировать момент наступления отказа.

В зависимости от возможности прогнозировать момент их наступления отказы делят на постепенные и внезапные.

Постепенным называют отказ, возникающий в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров объекта. Под внезапным понимают отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта.

Конечно, владея достаточной информацией о состоянии объекта, можно предсказать появление любого отказа. В этом случае, даже если отказ произошел достаточно быстро, он не будет для нас внезапным и относится к категории постепенных отказов. Но если мы не смогли проследить состояние объекта, то не только быстро произошедший отказ, но и отказ, вызванный постепенным накоплением повреждений, будет для нас внезапным. Другими словами, внезапным считается отказ, появление которого не было предсказано заранее методами контроля и математического моделирования.

Отказы классифицируются также по причинам возникновения и по их последствиям.

По причинам возникновения отказы делят на конструктивные, производственные и эксплуатационные.

Конструктивным является отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования.

Производственным отказом называют отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии.

Эксплуатационный отказ – это отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации.

Классификация отказов по причинам возникновения используется для определения того, на какой этап существования объекта следует обратить особое внимание для устранения причин отказов.

Для деления отказов по их последствиям вводится понятие критичность отказа – совокупность признаков, характеризующих последствия отказа. Классификация отказов по критичности (например, по уровню прямых и косвенных потерь, связанных с наступлением отказа, или по трудоемкости восстановления после отказа) устанавливается нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией по согласованию с заказчиком на основании технико-экономических соображений и соображений безопасности.

Классификация отказов объекта по их последствиям используется для выбора нормируемых показателей надежности данного объекта и определения численных значений этих показателей.

По степени потери работоспособности отказы можно разделить на полные, соответствующие полной потере работоспособности, и частичные, соответствующие частичной потере работоспособности.

Многие отказы происходят вследствие вызванного другими отказами увеличения нагрузки на узлы и детали объекта. В зависимости от обусловленности другими отказами выделяют две категории отказов: независимые и зависимые. Независимый отказ не обусловлен другими отказами, а зависимый отказ обусловлен возникновением других отказов объекта.

По возможности обнаружения отказы разделяют на явные и скрытые.

Явный отказ – это отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению. Скрытый – отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики.

Разновидностями отказа являются сбой и перемежающийся отказ.

Сбой – это самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора. Особенностью сбоя является то, что для его устранения не требуется ремонта. Например, если произошла остановка двигателя внутреннего сгорания вследствие прекращения подачи топлива из-за образования паровоздушной пробки в топливопроводе, то этот сбой можно устранить повторным запуском двигателя после его охлаждения или заправки более подходящего для данных условий работы топлива.

Перемежающимся называют многократно возникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера.

Необходимо делать различие между отказом и повреждением. Тогда как отказ заключается в нарушении работоспособности объекта, повреждением является событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.

Иногда делят по характеру проявления на постепенные и внезапные, а постепенные – по возможности предсказания – на прогнозируемые и непр-е.

Для обеспечения работоспособности, исправности и долговечности? технических объектов проводятся профилактические, а также ремонтные и восстановительные работы.

Под профилактическими работами подразумевается техническое обслуживание (технический уход) – комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности или исправности изделия при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании. Операции, проводимые при техническом обслуживании, регламентируются в конструкторской (проектной) и (или) эксплуатационной документации.

Техническому обслуживанию подлежат работоспособные объекты (изделия). Объекты, утратившие работоспособность, подвергаются восстановлению или ремонту.

Восстановлением называется процесс перевода объекта в работоспособное состояние из неработоспособного состояния. Восстановление заключается в определении отказа, устранении отказа (путем наладки или замены отказавшего элемента) и контроле технического состояния и работоспособности основных элементов объекта и всего объекта в целом.

Ремонт – это комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности изделий и восстановлению ресурсов изделий или их составных частей. В процессе ремонта производится не только устранение отдельных отказов и неисправностей, но и восстановление ресурса всего объекта. Поэтому ремонт может включать в себя как операции восстановления, так и операции технического обслуживания объекта.

Различают следующие виды ремонта: планово-предупредительный (текущий), средний и капитальный.

Текущий ремонт – это ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности изделия и состоящий в замене и (или) восстановления отдельных частей (ГОСТ 18322-78).

Средний ремонт – ремонт, выполняемый для восстановления исправности и частичного восстановления ресурса изделий с заменой или восстановлением составных частей ограниченной номенклатуры и контролем технического состояния составных частей, выполняемом в объеме, установленном в нормативно-технической документации. Значение частично восстанавливаемого ресурса устанавливается в нормативно-технической документации (ГОСТ 18322-78).

Капитальный ремонт – ремонт, выполняемый для восстановления исправности полного или близкого к полному восстановлению ресурса изделия с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые. Значение близкого к полному ресурсу устанавливается в нормативно-технической документации (ГОСТ 18322-78).

Возможность и необходимость технического обслуживания и ремонта объекта закладывается на стадии его разработки и проектирования. В связи с этим технический объект может быть обслуживаемым или необслуживаемым, ремонтируемым или неремонтируемым, а также восстанавливаемым или невосстанавливаемым.

Обслуживаемый объект – объект, для которого проведение технического обслуживания предусмотрено нормативно-технической документацией и (или) конструкторской (проектной) документацией.

Необслуживаемый объект – объект, для которого проведение технического обслуживания не предусмотрено нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией.

Восстанавливаемый объект – объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния предусмотрено в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Невосстанавливаемый объект – объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния не предусмотрено в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Ремонтируемый объект – объект, ремонт которого возможен и предусмотрен нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией.

Неремонтируемый объект – объект, ремонт которого не возможен или не предусмотрен нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией.

В теории надежности существует ряд понятий, связанных с последовательностью и длительностью процессов изменения состояний объектов в период их эксплуатации, ремонта и хранения. Эти понятия называются временными понятиями. На них базируются все количественные показатели надежности.

Важнейшим временным понятием является наработка – продолжительность или объем работы объекта. Это понятие, хотя и носит название временного, не всегда, однако, выражается в единицах времени.

Если рассматривать наработку как продолжительность работы, то единицей ее измерения будет единица времени. При этом наработку можно рассматривать как непрерывную (календарную) продолжительность эксплуатации объекта или как суммарную продолжительность его эксплуатации. В случае, когда объект работает непрерывно, то суммарная продолжительность совпадает с календарной. Если объект включается в работу периодически, то в качестве единиц измерения выбирают, как правило, единицы календарного времени. Но если продолжительность включений в работу объекта и перерывов в работе заранее не предсказуема, то предпочтение отдается суммарной наработке.

Если изнашивание объекта зависит в основном не от продолжительности, а от объема работы, то наработка может исчисляться и другими непрерывными величинами (например, километрами пробега для автомобиля или объемом перекачиваемого вещества для насоса), а также целочисленными величинами (число рабочих циклов, запусков, включений и т. п.).

Известная разница между непрерывными и целочисленными величинами не мешает использовать одни и те же формулы для расчета количественных показателей надежности в случае измерения наработки как непрерывными, так и целочисленными величинами. Это связано с тем, что, с одной стороны, продолжительность, которая измеряется в часах, днях, месяцах, можно рассматривать как целочисленную величину, а, с другой стороны, целочисленную величину можно рассматривать как частный случай непрерывной величины.

Как для восстанавливаемых, так и для невосстанавливаемых объектов существует понятие наработка до отказа – наработка объекта от начала эксплуатации до возникновения первого отказа.

К восстанавливаемым объектам, кроме того, применимо понятие наработка между отказами, т. е. наработка объекта от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа.

Наработку восстанавливаемого объекта как от начала эксплуатации до возникновения первого отказа, так и от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа называют наработкой на отказ.

Применительно к восстанавливаемым объектам также используют понятие время восстановления – продолжительность восстановления работоспособного состояния объекта.

Запас возможной наработки объекта оценивают ресурсом. Ресурс – это суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Для восстанавливаемых объектов различают доремонтный, межремонтный, послеремонтный и полный ресурс.

Ресурс учитывает только режим использования объекта по назначению. Этим он отличается от срока службы. Срок службы представляет собой календарную продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние. Измеряется срок службы только единицами времени.

Важным временным понятием является срок хранения – календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта. С этим понятием связано такое временное понятие как срок сохраняемости – календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта, в течение которой сохраняются в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции. По истечении срока сохраняемости объект должен соответствовать требованиям безотказности, долговечности и ремонтопригодности, установленным нормативно-технической документацией на объект. Срок сохраняемости также измеряется в единицах времени.

Таким понятиям, как наработка до отказа, ресурс, срок службы и срок хранения, в теории надежности сопутствуют понятия остаточная наработка до отказа, остаточный ресурс, остаточный срок службы и остаточный срок хранения. Так, например, остаточный ресурс – это суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние.

Для предотвращения вредных последствий, связанных с переходом объекта в предельное состояние, необходимо своевременно прекратить использование объекта по назначению. С этой целью для объектов устанавливается назначенный ресурс или назначенный срок службы.

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

Назначенным сроком службы является календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.

Длительное хранение объектов может оказаться опасным или экономически неэффективным и также должно быть своевременно прекращено. Поэтому объектам, подлежащим длительному хранению, устанавливают назначенный срок хранения – календарную продолжительность хранения, при достижении которой хранение объекта должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

По истечении назначенного ресурса, назначенного срока службы или назначенного срока хранения должно быть принято решение о направлении объекта в ремонт, списании, уничтожении, проверки и установлении нового назначенного срока и т. д.

Дата добавления: 2014-12-29