НАДІЙНІСТЬ ТЕХНОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ ПОСІБНИК-ПРАКТИКУМ ТДАТУ

особливостей, а також статистичних даних про результати експлуатації системи.

Тісний зв'язок показників надійності з безпекою роботи та ефективністю використання ТС свідчить про важливість нормування вимог до надійності та її забезпечення у процесі експлуатації.

При експлуатації ТС виникають два взаємно протилежних процеси: процес зміни технічного стану об'єктів внаслідок зношення й фізико-хімічної зміни структури елементів при їхньому функціонуванні та процес відновлення технічного стану об'єктів при ТО і Р (рис.1).

Рис.1. Процеси, які виникають при експлуатації ТС

Інтенсивність зміни технічного стану об'єктів визначається його конструктивними особливостями, якістю виробництва, а також умовами та режимами експлуатації.

Конструктивно-технічні фактори, що визначають надійність, виражаються:

-структурною побудовою систем ТС, що встановлює взаємозв'язок елементів та режими їхньої роботи;

-конструктивним виконанням окремих елементів та системи

уцілому;

-ступенем відповідності конструктивних та схемних рішень реальним умовам функціонування ТС;

-ступенем придатності виробів ТС до ТО та відновленню працездатності у разі появи відмов.

91

Виробничо-технологічні фактори визначаються:

-реалізацією передових технологічних процесів;

-використанням сучасного обладнання;

-дотриманням вимог технічної документації;

-забезпеченням стабільності якості виробів ТС. Експлуатаційно-технічні фактори визначаються в умовах

роботи та зовнішніх навантажень на систему, що знижують надійність ТС, у сукупності ремонтно-профілактичних заходів, які включають в себе фактори активного управління процесом підтримки та забезпечення надійності системи під час її експлуатації.

Ефективність управління досягається не тільки за рахунок використання прогресивних методів ТО і Р, скорочення втрат робочого часу, але й через підвищення рівня організаційної та технічної культури центрів ТО і Р, удосконалення технології та організації виробництва.

Фізична сутність відмов технічних виробів

Відмова елементів - явище випадкове, але причина появи будь-якої відмови пов'язана з певними фізико-хімічними процесами що обумовлюються дією таких взаємопов’язаних факторів (рис.2):

- структурною недосконалістю вихідних матеріалів виробів,

- режимом використання Q ;

Комплексний вплив перелічених факторів визначає проходження сукупності фізико-хімічних процесів у виробі:

X F V1,V2 ,...,Vi ,...,Vm , t ;

92

Рис.2. Фізична модель формування відмов технічних виробів

Конкретний вигляд моделей для окремих виробів визначається характером впливу різноманітних фізичних факторів на процес виникнення та розвитку відмов. До таких факторів відносяться зношування та старіння матеріалів, накопичення втомлісних пошкоджень, наявність виробничотехнологічних дефектів, місцевих концентраторів пошкоджень, неоднорідність матеріалів, тріщини, невідповідність фактичних умов та навантажень розрахунковим допустимим значенням.

Відмови виробів ТС мають різноманітні причини виникнення та різноманітні форми прояву. Найбільш характерними формами прояву відмов виробів ТС є відхилення вихідних параметрів функціональних систем та їхніх агрегатів від нормативних значень чи вихід параметрів за встановлені обмеження, механічні пошкодження, що призводять до появи тріщин, поломок, деформацій.

Залежно від характеру розвитку та форми вияву відмов виробів розрізняють функціональну надійність (виріб здатен

93

виконувати задані функції), параметричну (функції, що виконуються не задовольняють точності, економічності, ефективності), міцнісну надійність (поломки та пошкодження виробів).

Механізм відмови виробів визначається зміною його властивостей та параметрів у часі, обумовлених зміною положення стану положення мікрочастинок в силу кінетики причинно-наслідкових зв'язків, що породжують відмови.

Відмови супроводжуються різноманітними механізмами: концентрацією локальних напруг, накопиченням мікротріщин, механічним, корозійним або ерозійним зношенням, адгезією парів, пилу та порошків, старінням.

Для ТС харчових виробництв вирішальне значення на працездатність елементів і виникнення відмов мають процеси, що відбуваються на поверхні конструкцій, які підлягають безпосередньому впливу навколишнього середовища, вологості, забрудненню.

У місцях рухомих та непорушних з'єднань деталей виникають різноманітні види механічного чи електроерозійного зношення, контактної корозії. Більшість фізико-хімічних процесів є термоактивованими процесами, тобто інтенсивність протікання процесів збільшується при нагріванні елементів.

Теплові процеси відіграють вирішальну роль у зміні властивостей та характеристик матеріалів елементів ТС харчових виробництв, процесах руйнування та старіння їхніх елементів.

Залежно від механізму виникнення відмов та пошкоджень виробів ТС їх можна класифікувати на такі групи:

-руйнування втомлісного характеру, тріщини, деформації, викликані дією експлуатаційних навантажень;

-вироблення рухомих з'єднань та заклепкових швів, потертості та інші види механічного зношення елементів конструкції;

-руйнування та деформації, викликані разовою дією навантаження, що перевищують розрахункові та пов'язані з особливими умовами експлуатації;

94

-втрата властивостей мастил та спеціальних рідин, що використовуються у вузлах, агрегатах та системах ТС;

-руйнування лакофарбових та захисних покрить;

-корозія елементів конструкції ТС;

-механічні пошкодження (деформації, пробоїни, подряпини та інш.), викликані недбалістю при ТО чи при виконанні вантажно-розвантажувальних робіт.

Відмови та пошкодження перших двох груп пов'язані в основному з режимами експлуатації ТС. Пошкодження третьої групи пов'язані з якістю експлуатації.

Дефекти наступних трьох груп відмов залежать головним чином від умов експлуатації, режимів та якості ТО.

Остання група відмов та пошкоджень виробів ТС пов'язана з недоліками організації праці та кваліфікацією оператора.

95

Практична робота №5 ПОБУДОВА ДЕРЕВА ВІДМОВ ТЕХНОЛОГІЧНИХ

СИСТЕМ

МЕТА РОБОТИ – ознайомитись з методикою побудови дерева відмов технологічних систем.

1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ

1.1Завдання для самостійної підготовки (Додаток А)

Вивчити:

- класифікацію методів аналізу відмов і ризиків - методи аналізу відмов і ризиків.

Ознайомитись:

- з методом дерева відмов.

Скласти звіт по роботі:

- номер, найменування та мета роботи; - класифікація методів аналізу відмов і ризиків; - мета використання дерева відмов; - умови розробки дерева відмов.

1.2Питання для самопідготовки

1.2.1Методи аналізу відмов і ризиків.

1.2.2Метод дерева відмов.

1.2.3Концепція дерева відмов.

1.3Рекомендована література

1 Надійність техніки. Системи технологічні. Терміни та визначення: ДСТУ 2470-94. - К.: Держстандарт України, 1995. –

28с.

2.Надійність техніки. Методи оцінки показників надійності за експериментальними даними: ДСТУ 3004-95.-К.: Держстандарт України, 1995. – 51 с.

3.Надійність сільськогосподарської техніки: Підручник. / М.І. Черновол, В.Ю. Черкун, В.В. Аулін та ін.; За заг. ред. М.І. Черновола.– Кіровоград: ТОВ «КОД», 2010. – 320 с.

96

2 ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ

2.1 Програма робіт

2.1.5Вивчити:

-принципи побудови дерева відмов технологічних систем;

-логічні символи дерева відмов та їх значення.

2.1.2Ознайомитись:

-з етапами побудови дерева відмов.

2.1.3Побудувати:

-дерево відмов технологічної системи.

Скласти звіт та захистити роботу.

2.2 Теоретичні відомості 2.2.1Принципи побудови дерева відмов технологічних

систем Дерево відмов (ДВ) являє собою графічну модель різних

паралельних і послідовних сполучень відмов, що приводять до реалізації заздалегідь визначеної небажаної події.

Відмовами - базисними подіями можуть бути події, пов'язані з виходом з ладу елементів системи, помилками персоналу, неготовністю устаткування внаслідок технічного обслуговування, випробувань чи інших обставин, що можуть тягти за собою небажану подію.

Таким чином, дерево відмов відображає логічні взаємозв'язки базисних подій, які ведуть до небажаної події, що уявляє собою "верхню подію" дерева відмов. Схеми дерева відмов точно визначають логічні комбінації базисних подій, що приводять до верхньої події.

Розробка дерева відмов технологічних систем

Дерева відмов являють собою математичні імовірнісні моделі систем, що враховують можливі відмови всіх елементів, що складають систему, їхній взаємозв'язок і взаємозалежність та дозволяють розрахувати імовірність відмови системи на основі відомих характеристик надійності її елементів.

Дерева відмов складаються з базисних подій з'єднаних логічними елементами. Отже, дерева відмов - логічні уявлення

97

ймовірних відмов систем, що можуть відбуватися і приводити до небажаної події.

Загальні принципи побудови дерева відмов

Процес розробки дерева відмов зображений на рис. 1.

Рис. 1. Процес розробки дерева відмов

Побудова ДВ складається з 5 етапів:

1.Визначення верхньої події. Верхня подія ДВ є проміжною подією дерева подій. Для великих систем можна робити розбивку їх на підсистеми, пов'язуючи потім так, щоб одержати єдине ДВ системи. Отже, верхня подія:

це небажана подія;

вона повинна бути конкретною, якщо вона загального характеру, то аналіз буде складний;

якщо занадто конкретна, то може загубитися інформація, корисна для аналізу;

необхідно чітко задавати робочий стан компонентів, що входять у систему.

2.Розробка блоку інформації, що описує обсяг аналізу, включає:

визначення меж системи і визначення даних для аналізу;

експлуатаційну і проектну інформацію, дані з регламенту;

облік регламентів ремонту і технічного обслуговування.

3.Визначення системи та її границь:

може відрізнятися від розуміння експлуатації;

98

якщо кілька систем виконують одну функцію безпеки варто представляти її як одну систему, тобто система представляється як набір елементів;

необхідно чітко визначити границі системи.

4.Допущення й обмеження, що приймаються (оскільки немає повної інформації про всі явища):

основа для припущень повинна бути конкретною і спиратися на детерміністичний аналіз;

обмеження допомагають визначити обсяг аналізу.

5.Представлення дерева відмов - кінцевий етап побудови:

крок за кроком визначати недоліки систем (декларувати);

позначення повинні бути зроблені зрозуміло (стандартно);

при визначенні набору відмов, окремі відмови повинні відповідати ступеню подробиці, прийнятому раніше.

Основні положення і правила побудови дерев відмов

При побудові ДВ використовується концепція миттєвої відмови, тобто кожна подія представляється такою, що відбувається у даний момент.

Спочатку звертаємо увагу на необхідні і достатні причини виникнення верхньої події, потім причину цієї причини і так далі послідовно по кроках (всіх причинах).

Упроведенні аналізу дерева відмов реалізовано дедуктивний метод (причини - наслідки), що дає найбільш серйозні можливості щодо пошуку кореневих причин подій для статичних систем, так як дає наочну і докладну схему взаємозв'язків елементів інфраструктури та подій, що впливають на їх надійність.

Використання дерева відмов є важливим та полягає в наступному: аналіз орієнтується на знаходженні відмов; дає змогу виявити ненадійні місця; забезпечується графікою і є наочним матеріалом для тієї частини інженерно-технічних фахівців, які беруть участь в обслуговуванні системи; дає можливість виконувати якісний або кількісний аналіз надійності системи; дає можливість фахівцям по черзі зосереджуватися на окремих конкретних відмовах системи; забезпечує глибоке

99

уявлення про поведінку системи і проникнення в процес її роботи; є засобом спілкування фахівців, оскільки вони представлені в чіткій наочній формі; допомагає дидуктивно виявляти відмови; дає конструкторам, користувачам та керівникам можливість наочного обґрунтування конструктивних змін або встановлення ступеня відповідності конструкції системи заданим вимогам і аналізу компромісних рішень; полегшує аналіз надійності складних технологічних систем.

Головна перевага дерева відмов полягає в тому, що аналіз обмежується виявленням лише тих елементів системи та подій, які призводять до даної конкретної відмови системи або аварії. Щоб відшукати і наочно представити причинний взаємозв'язок за допомогою дерева відмов, необхідні елементарні блоки, які підрозділяються і зв'язують велику кількість подій.

Є два типи блоків: логічні символи (знаки) і символи подій.

Логічні символи дерева відмов та їх значення.

Логічні символи (знаки) пов'язують події відповідно до представлення їх причинних взаємозв'язків. Позначення логічних знаків наведено в таблиці 1. Логічний символ (знак) може мати один або кілька входів, але тільки один вихід чи вихідну подію.

Логічний знак "І" (схема збігу). Вихідна подія логічного знака І настає в тому випадку, якщо всі вхідні події з'являються одночасно. Правило формулювання подій. Події, вхідні у відношенні до операції І, повинні формулюватися так, щоб друге було умовним у відношенні до першого, третє умовним у відношенні до першого і другого, а останнє – умовним до всіх попередніх. Крім того, значною мірою, одна з подій повинна бути пов'язана з появою вихідної події. Повна характеристика події не потрібна. Іноді вона навіть заважає графічній ясності діаграми. Потрібно лише впорядкувати події так, щоб та подія, що стоїть праворуч, залежала від появи події, що стоїть ліворуч. Таким чином, поява вихідної події буде визначатися появою останньої події в ряду N подій. Правило застосування логічного

100