Основные свойства надежности и их взаимосвязь

Содержание

 

Тема № 1: «Основные свойства надежности и их взаимосвязь».

 

Введение 3

1. Основные показатели и свойства надежности 4

2. Взаимосвязь надежности и безотказности 9

3. Значение проблемы надежности для развития науки и техники 15

Заключение 17

Список литературы 18

 

 

 

 

 

Введение

 

Существующее знание науки о  надежности создавалось мировым  сообществом, в основном, по чертежам второй половины двадцатого столетия. Возводилось оно общими усилиями ученых медленно и трудно. Его создатели (математики, физики, материаловеды, механики и др.) очень часто не слышали  или не понимали друг друга. Каждая группа специалистов закладывала в  фундамент будущего знания науки  о надежности свой обособленный, краеугольный камень. И эти камни, а иногда и  целые блоки научных разработок не стыковались между собой. В  результате чего, монолитного единого  и до конца осмысленного научного фундамента под возводимое здание науки  о надежности не получилось. Возникло беспорядочное нагромождение отдельно торчащих камней (разработок) без цементирующих  связок не представляющих собой единой физической теории надежности и качества.

В этом здании есть либо абсолютно  бесполезные элементы, либо чего-то недостает. Необходимо единое "архитектурное" (научное) решение, которое бы подчинило  весь этот материал общей идее (планировке) будущего здания науки о надежности, безжалостно отбросив все лишнее и добавив недостающие элементы.

Ситуация еще более усугубляется тем, что до сих пор не существует прикладных разработок по теории качества, которые можно было бы заложить в  фундамент будущего здания науки  о надежности и качестве. А без  этого достичь дальнейшего прогресса  в области создания конкурентоспособной (высококачественной и надежной) техники  не представляется возможным.

 

1. Основные показатели и свойства надежности

 

Надежность – это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных  эксплуатационных показателей в  заданных пределах, соответствующих  заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования (ГОСТ 13377-75).

В это определение входят три основных составляющих:

• выполнение заданных функций;

• время их выполнения;

• условия эксплуатации.

Рассмотрим эти составляющие подробнее.

Что касается выполнения заданных функций, то здесь необходимо сказать  о двух понятиях тесно связанных  с теорией и практикой надежности: работоспособность и исправность.

Работоспособность – состояние  объекта, при котором он способен выполнять заданные функции с  параметрами, установленными требованиями технической документации.

Неверно отождествлять работоспособность  и исправность потому, что исправность  – это состояние объекта, при  котором он соответствует всем требованиям  технической документации.

Вторым важнейшим элементом, входящим в понятие надежности, является время. Это – естественно, так  как физическая сущность надежности состоит в том, что изделие  должно сохранять свои технические  характеристики во времени.

Третьим элементом в определении  надежности являются условия эксплуатации. Для технических систем, работающих в разных условиях, время до появления  первого отказа может оказаться  различным.

В термин «надежность» интуитивно вкладывается широкий смысл, включающий большой диапазон качеств без  конкретного выделения их свойств и количественной оценки. Однако при определении надежности какого-либо конкретного объекта или технической системы, возникает необходимость раскрыть те свойства и понятия, которые включает в себя комплексный показатель «надежность». Например, для оборудования электростанций к числу таких понятий относятся – безотказность, ремонтопригодность, долговечность, в определенной степени зависящие от его качества, живучести и безопасности.

Качество – совокупность свойств, определяющих степень пригодности  технического устройства для использования  по назначению.

Качество зависит от способа  его использования. Например, если паротурбинный  блок, спроектированный для несения  базовых нагрузок, использовать в  маневренном режиме, то подобная эксплуатация окажет существенное влияние на его  состояние и как результат  на его надежность и живучесть.

Живучесть – это способность  технического устройства противостоять  крупным возмущениям, исключающая  процесс развития аварий и поломку  оборудования.

Безопасность – это  свойство технического устройства, которое  предполагает исключение возможности  возникновения ситуаций, опасных  для людей и окружающей среды.

При рассмотрении вопросов надежности функционирования сложных  систем используется понятие – устойчивость в связи с отказами отдельных  элементов системы.

В отдельных случаях может  применяться понятие сохранности.

Сохранность – это свойство оборудования находиться в исправном  состоянии в процессе хранения.

Как и надежность, сохранность  есть свойство изделия сохранять  свои технические характеристики в  определенных пределах. Если полагать, что хранение есть неотъемлемая часть  эксплуатации, то понятие сохранности  отождествляется с понятием надежности в специфических условиях – условиях хранения.

Этот параметр достаточно сложен, и оценить его одной  лишь характеристикой не представляется возможным. Критериями сохранности  могут быть все критерии надежности.

Особенностью сохранности  является преобладание постоянных отказов  из-за ухудшения характеристик элементов  вследствие их старения.

Сохранность является важным техническим понятием и вместе с  понятием надежности определяет надежность оборудования в их различных состояниях. Это тем более важно, что большое  количество оборудования имеет сроки  хранения, сравнимые или даже большие, чем сроки работы.

Надежная работа технических  систем зависит от очень большого числа различных по своей природе  факторов.

Надежность функционирования паротурбинного энергоблока определяет:

• совершенство конструкции;

• качество использованных материалов;

• технология изготовления;

• технология транспортировки  и монтажа;

• условия обслуживания и эксплуатации;

• качество используемого  топлива и др.

Создание и использование  новых, постоянно усложняющихся  энергетических установок требует  обеспечения высокой их надежности. Для решения этих вопросов создана  теория надежности, получившая в последние  годы широкое распространение.

Создан математический аппарат  теории надежности, используемый на практике при решении многих задач, возникающих  в практике сооружения и эксплуатации энергетических установок и систем.

В число основных понятий  теории надежности входят:

• система;

• элемент;

• объект.

Формулировка этих понятий  соответствует философскому представлению  о целом и части. Технические  объекты, рассматриваемые в теории надежности, представляют в виде систем – совокупностей взаимодействующих  и функционально взаимосвязанных  частей, называемых элементами. Система  предназначена для выполнения заданной целостной программы. Элементами называют отдельные части системы? способные  самостоятельно выполнять определенные задачи.

Выбор системы и образующих ее элементов – весьма произволен. Любая система при расширенной  постановке задачи станет частью более  крупной системы, а каждый элемент  можно разбить на части, которые  в свою очередь станут его элементами.

Таким образом, разделение оборудования на системы и элементы зависит  от того иерархического уровня, на котором  осуществляется решение поставленной задачи.

ГОСТ объединяет понятия  система и элемент общим термином «объект».

Объектом называется какое-либо устройство системы или ее элемента, принятое для изучения определенных его свойств вне всяких связей с другими элементами.

В процессе эксплуатации системы  или ее элемента могут иметь место  случаи, когда происходит частичная  или полная потеря их функциональных свойств. Такая потеря работоспособности  в теории надежности называется отказом. Отказ в теории надежности является одним из центральных понятий.

Отказом называется любое  событие, состоящее в нарушении  или прекращении работоспособного состояния объекта.

Отказы бывают:

1) – зависимые,

    – независимые;

2) – внезапные,

    – постепенные;

3) – окончательные,

    – частичные.

Если отказ одного элемента не приводит к отказу других, то он называется независимым. Отказ, появившийся в  результате отказа других элементов, называется зависимым.

Внезапные отказы возникают  неожиданно, без видимых признаков  их приближения. Постепенные отказы вызываются износом или старением  материала, длительным воздействием повышенных нагрузок, приводящих к ухудшению  характеристик при сохранении работоспособности.

Окончательными (полными) называются отказы, при которых система становится неработоспособной или параметры  выходят за допустимые пределы до момента устранения отказа. Частичные  отказы приводят к срабатыванию предупредительной  аварийной сигнализации и к необходимости  частичного снижения рабочих параметров.

Среди отказов особое место  занимают отказы или их совокупности, приводящие объект в предельное состояние, после достижения которого его дальнейшее использование по назначению недопустимо  или нецелесообразно.

  

2. Взаимосвязь надежности и безотказности

 

В настоящее время в отечественной  и зарубежной технической литературе приводится большое количество определении  надежности и безотказности, которые, по содержанию практически ничем  не отличаясь, друг от друга (изменяется только форма) и дают не совсем верное представление об этих понятиях. Для  того чтобы разобраться в сути данной проблемы, необходимо вначале  проанализировать существующие понятия  надежности и безотказности. Итак, приведем некоторые формулировки понятий  надежности и безотказности, которые  даются в отечественных и зарубежных источников.

Рис. 1. Теоретическая кривая изменения сохраняемости объекта во времени.

 

В них говорится, что Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетания свойств: безотказности, долговечности, ремонта пригодности и сохраняемости.

В международном стандарте ISO 8402 понятию  надежности дается следующее определение: Надежность - способность изделия выполнять требуемые функции в заданных условиях в  течение заданного периода времени.

Безотказность-свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Ранее в ГОСТ 13377-75 понятию надежности и безотказности давалось такое определение: Надежность - свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям применения технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Безотказность - свойство машины сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов.

Храмцов Н. В. считает, что при определении пoнятия надежности концовку можно опустить, то есть... технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки можно в определении не употреблять. Безотказности же он даёт следующие определение. Безотказность - это свойство изделия сохранять работоспособность.

Ачкасов К. А. же считает, что надежность - это свойство машины (сборочной единицы, агрегата) выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого времени или требуемой наработки.

В определении понятия безотказности  этот автор придерживается стандартной  формулировки по ГОСТ 13377-75.

А вот другие авторы (Ермолов Л. С., Кряжков В. М., Черкун В. Е.) считают, что данное определение безотказности  нуждается в уточнении и дают следующее определение этому  понятию: Безотказность-это свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Дьяченко С. С. и Рабухин В. Б. считают, что Надежность - свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.

Далее авторы утверждают, что Надежность - это вероятностный показатель, определяющий вероятность того, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки не возникает отказа. Кроме того, авторы считают, что надежность конструкции зависит от способности материала сопротивляться разрушению при возникновении пиковых напряжений.