3 Классификация отказов. Схемы формирования отказов в системах автоматизации, управления и программно-технических средств

3.1 Классификация отказов

Отказы элементов систем классифицируются (рисунок 3.1) по следующим основным характеристикам [3]:

Рисунок 3.1- Классификация отказов элементов систем

- по характеру изменения основного параметра объекта до момента возникновения отказа – внезапные и постепенные отказы;

- характеру причинно-следственных взаимосвязей между отказами – первичные и вторичные отказы;

- характеру изменения вероятности появления отказов – независимые и зависимые отказы;

- возможности последующего использования объекта после возникновения отказа – полные и частичные;

- характеру устойчивости неработоспособного состояния и возможности его устранения – устойчивые и самоустраняющиеся отказы; сбои и перемежающиеся отказы; систематические отказы;

- времени возникновения отказа в период эксплуатации объекта – отказы периода пуска и приработки; периода нормальной эксплуатации; старения и износа оборудования;

- характеру обнаружения внешних проявлений отказа – очевидные (явные) и скрытые (неявные);

- возможности устранения отказа – устранимые и неустранимые.

Внезапные отказы характеризуются отсутствием возможности прогнозирования появления отказа. Внезапные отказы являются следствием случайных процессов или изменением структуры материалов, которые не контролируются явным образом. К внезапным отказам относятся образование трещин в оборудовании, разрыв трубопроводов. Постепенные отказы контролируемые, т.е. изменение состояния оборудования или параметров его эксплуатации возможно своевременно обнаружить, зафиксировать и устранить. Например, появление течи в сальниковых уплотнениях насосов или повышение температуры подшипников и т.д. [12].

Первичный отказ элемента системы обусловливается действием независимых сторонних факторов: среды, температуры, давления, ошибками оператора и т.д., вторичный отказ возникает в результате отказа какого-либо смежного элемента системы. Отказ насоса подачи уплотняющей жидкости к торцовому уплотнению основного насоса приводит к отказу этого насоса.

Рассматриваемые нами системы отличаются взаимосвязью отдельных элементов системы и взаимным влиянием их. В связи с этим различаются зависимые и независимые отказы, что необходимо при проведении работ по прогнозированию возможных отказов и выявлению причинно-следственных связей возникновения тех или иных отказов системы.

Полные отказы приводят к полной остановке системы и полному прекращению функционированию на какой-то период. При частичном отказе система способна функционировать со снижением показателя объема или снижением его качества.

По характеру устойчивости устойчивые отказы требуют проведения ремонтных или профилактических работ, в ходе которых отказ устраняется, при возможности устранения отказа без остановки оборудования в ходе эксплуатации отказы называются неустойчивыми или самоустраняющимися. К подобным отказам можно отнести временные падения напряжения в сети электроснабжения, которые устраняются в ходе дальнейшей эксплуатации или путем автоматического переключения к другому источнику питания.

Опыт эксплуатации систем автоматизации предприятий нефтепереработки, добычи и транспорта нефти позволяет выделить несколько больших групп причин возникновения отказов, к которым следует отнести конструкционные, производственные и эксплуатационные.

К конструкционным отказам относятся отказы, возникающие в результате несовершенства и несоблюдения установленных правил и норм конструирования объекта.

Производственные отказы возникают в результате несоблюдения или несовершенства установленного процесса изготовления, монтажа, наладки или ремонта объекта.

Эксплуатационные отказы возникают в результате нарушений установленных правил и условий эксплуатации.

При анализе надежности важным этапом является четкая формулировка критерия отказа. Отсутствие полных сведений о воздействии на систему или на его отдельный элемент приводит к вероятностному характеру отказов. Сам факт отказа – явление детерминированное, а время его появления – величина случайная. Поэтому основным математическим аппаратом теории надежности является теория вероятности и математическая статистика.