12. Надежность бурового оборудования

Важнейшими понятиями в теории надежности применительно к объектам являются:

Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризирующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность это сложное комплексное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетаний свойств; безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Исправное состояние — исправность — состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструктор­ской документации.

Неисправное состояние - неисправность - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Работоспособное состояние - работоспособность - состояние объекта, при котором значение всех параметров, характеризующих способность выпол­нять заданные функции, соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Неработоспособное состояние - состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конст­рукторской документации.

Предельное состояние — состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно либо восстанов­ление его исправного или работоспособного состояния невозможно или нецеле­сообразно.

Критерий предельного состояния - признак или совокупность признаков предельного состояния объекта, установленные нормативно-технической и (или) конструкторской документацией. Для одного объекта могут быть уста­новлены два и более критерия предельного состояния в зависимости от усло­вий эксплуатации.

Отказ - событие, заключающееся в полной или частичной утрате ра­ботоспособности. Отказы делят на отказы функционирования, при которых выполнение своих функций рассматриваемым элементом или объектом прекращается (например, поломка зубьев шестерни), и отказы параметри­ческие, при которых некоторые параметры объекта изменяются в недопус­тимых пределах (например, потеря точности станка).

Причины отказов делятся на случайные и систематические.

Случайные причины отказов - это непредусмотренные перегрузки, дефекты материала и погрешности изготовления, не обнаруженные контролем, ошибки обслуживающего персонала или сбои системы управления. Примеры: твердые включения в обрабатываемую среду, крупные неровности дороги, наезды на препятствия, недопустимые отклонения размеров заготовок или их неправиль­ный зажим, раковины, закалочные трещины. Случайные факторы преимущест­венно вызывают отказы при действиях в неблагоприятных сочетаниях.

Систематические причины отказов - это закономерные явления, вызы­вающие постепенное накопление повреждений: влияние среды, времени, темпе­ратуры, облучения I коррозия, старение, нагрузки и работа трения - усталость, ползучесть, износ, функциональные воздействия - засорения, залипания, утечки.

В соответствии с этими причинами и характером развития и проявления от­казы делят на внезапные (поломки от перегрузок, заедания), постепенные по развитию и внезапные по проявлению (усталостные разрушения, перегорание ламп, короткие замыкания из-за старения изоляции) и постепенные (износ, ста­рение, коррозия, залипание). Внезапные отказы вследствие своей неожиданности более опасны, чем постепенные. Постепенные отказы представляют собой выхо­ды параметров за границы допуска в процессе эксплуатации или хранения.

По причинам возникновения отказы можно также разделить на конструкци­онные, вызванные недостатками конструкции, технологические, вызванные не­совершенством или нарушением технологии, и эксплуатационные, вызванные неправильной эксплуатацией.

Отказы в соответствии со своей физической природой бывают связаны с разрушением деталей или их поверхностей (поломки, выкрашивание, износ, коррозия, старение) или не связаны с разрушением (засорение каналов подачи топлива, смазки или подачи рабочей жидкости в гидроприводах, ослабление со­единений, зафязнение или ослабление электроконтактов). В соответствии с этим отказы устраняют:

заменой деталей;

регулированием или очисткой.

По своим последствиям отказы могут быть легкими — легкоустранимыми, средними, не вызывающими разрушений других узлов, и тяжелыми, вызываю­щими тяжелые вторичные разрушения, а иногда и человеческие жертвы.

По возможности дальнейшего использования изделия отказы разделяют на полные, исключающие возможность работы изделия до их устранения, и час­тичные, при которых изделие может частично использоваться, например, с не­полной мощностью или на пониженной скорости.

По сложности устранения различают отказы, устранимые в порядке техни­ческого обслуживания, в порядке среднего или капитального ремонта и по мес­ту устранения — отказы, устранимые в эксплуатационных и стационарных усло­виях, что особенно существенно для нефтегазопромыслового оборудования.

Встречаются также самоустраняющиеся отказы, например, в системах авто­матической подачи заготовок на станках.

По времени возникновения отказы делят на: приработочные, возникающие в первый период эксплуатации, связанные с отсутствием приработки и с попада­нием на сборку дефектных элементов, не отбракованных контролем; при нор­мальной эксплуатации (за период до проявления износных отказов), износовые.

Отказы деталей и узлов в разных машинах и разных условиях могут иметь совершенно разные последствия. Последствия отказов универсальных машин, имеющихся в парке в количестве нескольких штук, при наличии ремонтного це­ха могут быть устранены силами предприятия, а работа на время ремонта рас­пределена между другими машинами. Отказ станка, встроенного в автоматиче­скую линию, или специального станка, установленного на заводе в одном экземпляре, дополнительно вызовет большие убытки, связанные с простоем многих других станков, невыполнением плана цехом и заводом.

Надежность изделий обусловливается их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью. Таким образом, надежность характе­ризуется свойствами, которые проявляются в эксплуатации и позволяют судить

о том, насколько изделие оправдает надежды его изготовителей и потребителей.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. (Под нара­боткой понимают продолжительность или объем работы объекта, выраженный в циклах, тоннах или в других единицах). Это свойство особенно важно для ма­шин, отказ в работе которых связан с опасностью для жизни людей или с пере­рывом в работе большого комплекса машин, с остановкой автоматизированного производства или с браком дорогого изделия.

Долговечность 5 свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Долговечность характеризуется ресурсом или сроком службы.

Ресурс - это наработка объекта от начала эксплуатации или ее возобновле­ния после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние.

Срок службы - календарная продолжительность эксплуатации в те же сроки.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособ­ленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений, поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

С точки зрения ремонтопригодности объекты делятся на восстанавливаемые и невосстанавливаемые. К невосстанавливаемым объектам относятся такие, вос­становление работоспособности которых нецелесообразно или неосуществимо в данной ситуации. Как правило, это объекты одноразового использования, под­лежащие замене в случае отказа.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять значение показателей безот­казности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или)транспортировки.

Одним из понятий теории надежности является резервирование.

Резервирование - применение дополнительных средств и (или) возможно­стей с целью сохранения работоспособного состояния объекта при отказе одного или нескольких его элементов.