1 Понятие системы, элемента, объекта с позиций надежности. Процессы, происходящие в объекте с позиций надежности. Под системой понимается совокупность взаимосвязанных устройств, которая предназначена для самостоятельного выполнения заданных функций. Отдельные части, на которые подразделяется система, представляющие собой законченные устройства, способные самостоятельно выполнить некоторые локальные функции в системе называются элементами. Если нет необходимости подчеркивать свойства присущие только системам или только элементам горят об объектах.

Объект - предмет целевого назначения, рассматриваемый в период проектирования, производства, эксплуатации, изучения, исследования и испытания на надежность (объектами могут быть системы и их элементы, в частности сооружения, установки, технические изделия, устройства, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты и отдельные детали). Объект выполняет определенные функции, если же происходит полная или частичная утрата способности выполнения этих функций), то такое событие называется отказом. Работоспособное состояние объекта определяется перечнем заданных хар-тик, параметров и допустимыми пределами их изменения (допусками).

Нарушением работоспособного состояния является выход хотя бы одного заданного параметра за установленный допуск. Признаки, позволяющие установить факт нарушения работоспособного состояния, являются критериями отказа. Календарная продолжительность эксплуатации объекта (продолжительность работы объекта от начала ввода его в эксплуатацию до ее окончания). Наработка представляет собой только продолжительность или объем работы объекта.

Состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности; неустранимого ухода заданных параметров и характеристик за установленные пределы; неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой; необходимости проведения среднего или капитального ремонта называется предельным состоянием

.

2 Понятие отказа и его критерии. Восстанавливаемые и невосстанавливаемые объекты. Объект выполняет определенные функции, если же происходит полная или частичная утрата способности выполнения этих функций, то такое событие называется отказом. Работоспособное состояние объекта определяется перечнем заданных параметров, характеристик и допустимыми пределами их измерения (допусками). Нарушение работоспособного состояния называется выход хотя бы одного заданного параметра за установленный допуск. Признаки позволяющие установить факт нарушения работоспособного состояния является критериями отказа.

Отказы классифицируются на: 1)полные и частичные (при частичном нарушении работоспособности); 2)внезапные и постепенные (характеризующиеся постепенным изменением и выходом за заданную границу одного или нескольких параметров объекта); 3)независимые и зависимые (зависимые от отказов других объектов); 4)устойчивые и сбои (самоустраняющиеся отказы приводящие к кратковременному нарушению работоспособности).

У объектов функционирующих постоянно во времени отказы могут быть следующих видов: 1)отказ срабатывания (заключающийся в невыполнении объектом требуемого срабатывания); 2)ложное срабатывание (заключающееся в срабатывании при отсутствии требования); 3)излишнее срабатывание (заключающееся в срабатывании объекта при требовании срабатывания других элементов).

По характеру исполнения и функционирования объекты могут быть восстанавливаемые и невосстанавливаемые. Если при возникновении отказа работоспособность объекта может быть восстановлена путем проведения ремонтов и технического обслуживания, то такой объект является восстанавливаемым. Если же при отказе объект либо не подлежит, либо не поддается восстановлению в процессе эксплуатации, то он является невосстанавливаемым.

3 Понятие надежности. Свойства, обуславливающие надежность. Под надежностью понимается свойство объекта выполнять заданные функции в заданном объеме при определенных условиях функционирования.

Надежность является внутренним свойством объекта, заложенным при проектировании и изготовлении. Надежность проявляется в процессе выполнения заданного объема функции или во времени. Если нет наблюдения за объектом в процессе выполнения им функций, то нельзя сделать заключений о фактической его надежности. Надежность по-разному проявляется при различных условиях эксплуатации. Нельзя оценивать надежность объекта, не уточнив условий его эксплуатации. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации включает ряд свойств: 1)безотказность – непрерывное сохранение работоспособности в течение некоторого времени или некоторой наработки; 2)долговечность - сохранение работоспособности до наступления предельного состояния при устойчивой системе технического обслуживания и ремонта; 3)ремонтопригодность – приспособленность к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений объектов и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания; 4)устойчивоспособность – непрерывное сохранение устойчивости системы в течении некоторого времени; 5)режимная управляемость – приспособленность к управлению с целью поддержания нормального режима; 6)живучесть – способность противостоять крупным возмущениям, не допуская их каскадного развития с массовым нарушением питания потребителей; 7)безопасность – способность не создавать ситуации опасные для людей и окружающей среды.

Надежность является элементом еще более общего свойства качества, под которым понимается совокупность свойств, обуславливающих пригодность системы и её продукции для удовлетворения определенных потребителей в соответствии с её назначением.

4 Причины и характер отказа объектов

Характер проявления всех свойств надежности наиболее полно отражается в причинах и характере отказов объектов, которые в значительной степени определяют средства обеспечения надежности. Если рассматривать причины, обуславливающие отказы с точки зрения источника происхождения, то могут быть подразделены на 2 класса: 1)повреждения и неполадки оборудования и устройств, входящих в систему; 2)ошибочные или вынужденные действия обслуживающего персонала.

Надежность, определенная причинами 1-го класса называется аппаратной, определенная причинами 2-го класса – эксплуатационной.

Причины 1-го класса подразделяются на 3 группы: 1-ую группу составляют ошибки, допущенные при конструировании, при определении условий и режимов эксплуатации, при изготовлении и монтаже. Этот период называют периодом приработки. 2-ая группа причин звана износом и приводит к постепенному утрачиванию объектом ряда функциональных свойств. Этот период называется периодом старения. Причинами 3-ей группы, происходящие во время между периодами приработки и старения (период нормальной работы): непредвиденные и непредсказуемые воздействия физического характера не связанные с периодом предшествующей работы.

Причины 2-го класса отказов подразделяются на 2 группы: 1-ую группу составляют причины, обусловленные недостаточно высокой квалификацией эксплуатационного и ремонтного персонала, недостаточной их натренированностью. 2-ую группу составляют причины, обусловленные громоздкостью и сложностью устройств и схем с которыми эксплуатационному персоналу приходится работать.

Наряду с авариями самих электроэнергетических системах причинами нарушения энергоснабжения могут быть: 1)неправильное прогнозирование спроса мощности и энергии; 2)стихийные явления, снижающие мощность электростанции, а также аварии на магистралях колесного и трубопроводного транспорта топлива.

Однако какие бы виды отказов и виды причин их вызвавшие не рассматривались, их объединяет общий признак: случайность возникновения даже при постепенном накоплении физических явлений. Это позволяет трактовать отказ элемента или системы как случайное событие, и это положение является определяющим при выборе математического метода, который целесообразно применять при изучении различных отказов системы.

5 Средства обеспечения надежности

Требуемая надежность объекта, обеспечивается совокупностью различных средств, которые подразделяются на: резервирование; техническое обслуживание; ремонт; целенаправленное управление процессами, протекающими в системе

Резервирование – повышение надежности введением избыточности. Резервирование подразделяется на следующие виды: структурное; функциональное; временное; информационное.

Структурное резервирование – использование избыточных элементов структуры объекта, т.е. элементов, которые не являются необходимыми для выполнения возложенных на объект функций (установка двойных трансформаторов на подстанциях и сооружение вторых ЛЭП).

Функциональное резервирование – использование способности элементов выполнять дополнительные функции, повышая надежность работы системы за счет перераспределения функции при отказах элементов. При этом происходит более интенсивная работа других элементов, выполнявших до появления отказа более ограниченные функции (межсистемная ЛЭП, предназначенная для передачи энергии, в тоже время может быть использовано и для резервирования отказа генерируемого оборудования; трансформаторы на подстанциях, помимо своего основного назначения могут использоваться для организации плавки гололеда на проводах и тросах воздушных ЛЭП с целью повышения их надежности).

Временное резервирование – использование избыточного времени. Суть его заключается в том, что системе в процессе функционирования предоставляется возможность израсходовать дополнительное время для выполнения задания. Оно осуществляется либо за счет резерва времени в течение которого система имеет возможность выполнить задания, либо за счет использования резерва мощности, уменьшением времени выполнения задания (если в одной из энергосистем имеются резервные генераторы, которые используются непродолжительное время, обладая тем самым резервом по времени, то при объединении этой системы с другой эти генераторы могут резервировать отказы и простои оборудования во второй энергосистеме в те интервалы времени в которые они не используются в первой системе).

Информационное резервирование – использование избыточной информации (пусть для сохранения устойчивости двухцепной ЛЭП после отключения одной из цепей требуется разгрузка её путем отключения генераторов на передающем конце. Это можно осуществить по информации о факте отключения цепи. Количество отключенных генераторов находятся в прямой зависимости от загрузки ЛЭП. Нарушение этой зависимости приводит к потере устойчивости и развитию аварий. Следовательно необходимо отключать такое количество генераторов, которое соответствовало бы наиболее вероятное загрузки ЛЭП. Поэтому если информацию об отключении одной цепи дополнить информацией о загрузке ЛЭП перед отказом цепи, то можно произвести более точную дозировку количества отключенных генераторов и тем самым повысить надежность).

Техническое обслуживание – обеспечение надежности, путем выполнения комплекса работ для поддержания работоспособности объекта. Этот комплекс включает в себя: 1)системное диагностирование состояния объекта; 2)поддержание режимов работы наиболее благоприятных для надежности; 3)обеспечение благоприятных условий содержания.

Ремонт – обеспечение надежности путем выполнения комплекса работ для восстановления работоспособности объекта.

Целенаправленное управление процессами, протекающими в системе – обеспечение надежности, путем создания соответствующей системы управления.