Проблемы надежности

Cоздание новых машин, аппаратов, линий электропередачи, систем электрификации требует таких методов анализа и расчета надежности, которые позволили бы при проектировании объективно учесть опыт эксплуатации, данные экспериментов, рассчитать надежность, проанализировать варианты обеспечения надежности, обосновать необходимость ее увеличения и прогнозировать надежность новых установок.

Проблема надежности в технике требует использовать такие научные направления, как теория надежности, физика отказов, техническая диагностика, статистическая теория прочности, исследование операций, планирование экспериментов и др. Математический аппарат теории надежности основан на применении таких разделов современной математики, как теория случайных процессов, теория массового обслуживания, математическая логика, теория графов, теория распознавания образов, теория оптимизации, теория экспертных оценок, а также теория вероятностей, математическая статистика и теория множеств.

Для систем электрификации задачи, связанные с проблемой надежности, можно сформулировать так:

· статистическая оценка и анализ надежности действующего оборудования и установок;

· нормирование надежности оборудования и установок; прогнозирование надежности проектируемого и изготовленного оборудования;

· испытания оборудования и его элементов на надежность; расчет и анализ надежности установок и систем;

· обеспечение (или синтез) надежности оборудования;

· оптимизация технических решений при проектировании, изготовлении и эксплуатации систем с учетом их надежности.

Выбор методов решения данных задач определяют следующие обстоятельства: невозможность натурных испытаний на надежность; невозможность заводских испытаний всех элементов установок на надежность; невозможность оценивать надежность новых типов оборудования и установок по существующей эксплуатационной статистике; необходимость экономически обосновывать выбор варианта в том случае, если требуются большие затраты на повышение надежности; ограничение возможности «тренировки» или обкатки элементов установок в заводских и эксплуатационных условиях; необходимость учитывать влияние большого числа различных факторов.

При оценке и расчете надежности необходимо учитывать следующие факторы: внешние условия; уровень эксплуатации; качество заводского изготовления, контроль качества и надежности; приработка и отладка установленного оборудования; периодичность и качество профилактического обслуживания; организация аварийных ремонтов и учета отказов; организация противоаварийных мероприятий.

Прогнозирование надежности установок и систем требует дополнительного учета таких факторов, как: неполнота сведений об отказах, недостаточный объем испытаний; степень соответствия используемой математической модели действительности; нестационарность потока отказов; неточность и недостоверность исходных данных.

Основные понятия надежности установок и систем электрификации

В ГОСТ 27.002-83, введенном взамен ГОСТ 13377-75, надежность определяется как «свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции, в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки».

Согласно ГОСТ 27.002-83 надежность - это сложное свойство, которое включает в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

В сборнике рекомендуемых терминов даются определения состояний, характеризующих надежность; работоспособное, неработоспособное, рабочее, резервное, аварийного и предупредительного ремонта, аварийного простоя, зависимого простоя, нормального, аварийного и послеаварийного режима. Определяются события, характеризующие надежность: отказ работоспособности (отказ), отказ функционирования, отказ срабатывания, излишнее срабатывание, ложное срабатывание, авария, локализация отказа функционирования и восстановление.

Отказ электроэнергетической установки в выполнении заданных функций (отказ функционирования) наступает в результате отказов оборудования, смежных установок, противоаварийной автоматики, а также при недопустимом изменении параметров режима. При наличии в установке резервных элементов, при возможности замены отказавшего оборудования, ремонта без прекращения работы надежность установки будет определяться не только частотой отказов, но и скоростью восстановления и резервных элементов.

Восстановление функционирования установок осуществляется средствами защиты и противоаварийной автоматики, оперативными переключениями, проведением аварийно-восстановительных ремонтов.

В качестве показателей надежности оборудования и установок используются:

· наработка на отказ и время восстановления, измеряемые в часах или годах;

· средняя за время наблюдения наработка на отказ и среднее время восстановления;

· средний ресурс, т.е. средняя наработка до предельного состояния; средний срок службы;

· среднее значение параметра потока отказов и средняя интенсивность отказов;

· вероятность отказа и безотказной работы за расчетное время;

· вероятность застать объект в любой момент времени определенного периода в состоянии работоспособности - (коэффициент готовности) или в состоянии неработоспособности - (коэффициент простоя).

Интегральными показателями надежности системы, например, электроэнергетической могут быть: условный недоотпуск энергии в течение года; относительное удовлетворение спроса на энергии; математическое ожидание народно-хозяйственного (экономического) ущерба от нарушения функционирования из-за отказов и аварий в течение года.

Изделия подразделяются на следующие классы:

1.невосстанавливаемые изделия общего назначения, элементы (например, отрезок кабеля) более сложных устройств;

2.невосстанавливаемые изделия целевого назначения (измерительный прибор);

3.восстанавливаемые изделия.