2. Основные понятия и определения
Среди наиболее актуальных проблем, с решением которых связан прогресс современной техники, особое место занимает проблема качества. На бытовом уровне качеством обычно называют комплекс свойств, отличающих один объект от другого. В технике принято более конкретное определение. Качество-это совокупность свойств объекта, обусловливающих его пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии с его назначением.
Таким образом, качество проявляется только через свойства, которые в свою очередь характеризуются показателями. Показатель–количественная характеристика свойств объекта, входящих в состав его качества, рассматриваемая применительно к определённым условиям его создания и эксплуатации.
Одним из важнейших свойств объектов промышленной энергетики, характеризующих их качество, является надёжность. Без высокой надёжности не может быть изделий с высоким качеством. Надёжность по существу и заключается в сохранении качества объектов и изделий при их эксплуатации.
Надёжность–свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значение всех параметров, характеризующих способность его выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.
Надёжность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодностьисохраняемость или определённые сочетания этих свойств.
Как следует из определения, уровень надёжности объекта, характеризуемый количественными показателями, нельзя рассматривать в отрыве от фактора времени и условий применения. По мере непрерывной работы объекта на заданных режимах работы происходит исчерпание запаса долговечности, снижение уровня безотказности, а также изменение показателей ремонтопригодности и сохраняемости.
Уровень надёжности объектов промышленной энергетики задаётся в нормативной документации на проектирование, а реализация требований обеспечивается выполнением конструктивно-производственных работ при их создании.
Задание требований по надёжности выполняется в соответствии с рекомендациями ГОСТ 27.003-831с учётом обеспечения высокого технического уровня создаваемого объекта и достижений в области конструирования производства и эксплуатации. Особое внимание обращается на обеспечение высокого уровня безопасности, приспособленности к техническому обслуживанию и экономичности энергетических объектов.
Выполнение заданных требований по надёжности объектов контролируется согласно ГОСТ 27.401-842и обычно требует проведения определённых исследований и разработок, технического оснащения и материальных затрат.
В дальнейшем под объектами промышленной энергетики будем понимать объекты - производители электрической энергии (всевозможные ТЭЦ), трансформаторы всех видов энергии, включая теплообменные аппараты, магистрали, связывающие источники энергии и потребителей, а также их функционально самостоятельные элементы (котлоагрегаты, турбины, насосы и пр.). Выбор объекта определяется целью исследования.
В научно-технической литературе по надёжности используют понятия восстанавливаемые объекты и невосстанавливаемые объекты. Иногда эти понятия относят к отдельным элементам объектов промышленной энергетики. Невосстанавливаемые объекты – это обычно структурно простые элементы в сложной технической системе, которые в случае их отказа проще заменить на исправные, чем ремонтировать. Понятно, что объекты промышленной энергетики чаще всего являются восстанавливаемыми. Приведённая классификация вызвана смысловыми и вычислительными особенностями оценок показателей надёжности различных объектов.
Как отмечено выше, надёжность является комплексным свойством, которое включает несколько частных свойств.
Безотказность -свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.
Долговечность–свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
Ремонтопригодность–свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путём технического обслуживания и ремонта.
Сохраняемость-свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования.
В приведённых выше определениях часто встречается термин «состояние», который в теории надёжности имеет вполне определённое значение. Различают пять основных состояний объекта.
Исправное -состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Неисправное –состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Работоспособное -состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют
требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Неработоспособное -состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Для сложных объектов возможно деление их неработоспособных состояний. При этом из множества неработоспособных состояний выделяют частично неработоспособное, при котором объект способен частично выполнять требуемые функции.
Предельное -состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
Признаками технического состояния объекта могут быть качественные или количественные характеристики его свойств, фактические значения которых определяют техническое состояние объекта. Каждое из перечисленных состояний объекта характеризуется одним или несколькими признаками, установленными в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Значения этих признаков при предельном состоянии объекта называются критерием предельного состояния3.
Переход объекта из одного вышестоящего технического состояния в нижестоящее происходит вследствие определённых событий: отказов иповреждений. Появление и развитие каждого события обусловлены, как правило, внутренними процессами, происходящими в элементах и деталях объекта, характером нагружений и действием внешних условий.
Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.Повреждение-событие, заключающееся в нарушении исправного состояния при сохранении работоспособного состояния. В ГОСТ 15.467-79 предусмотрено понятиедефект, под которым понимают каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям. Этот термин часто применяют при контроле качества продукции на стадии изготовления или при ремонте. Иначе можно сказать, что событие возникновения дефекта соответствует переходу объекта от исправного состояния к неисправному.
Термин дефект отличается от терминаотказ. В результате влияния неустранённых дефектов для объекта, находящегося в работоспособном состоянии, может наступить одно из двух состояний: повреждение или отказ. Так, например, случайное и не устранённое при монтаже разрушение (дефект) тепловой изоляции подземной магистрали может вызвать различные последствия. Если при таком дефекте магистраль остаётся работоспособной, то подобное событие называется повреждением. Если наличие дефекта изоляции вызывает коррозию металла, появление свищей, язв, и в результате разрыв трубопровода, то такое событие называется отказом.
Каждый отказ имеет определённую причину, а его возникновение наблюдают по появлению признаков неработоспособного состояния, которые называют критерием отказов. Обычно критерии отказов приводятся в научно-технической документации для конкретного объекта. Существует множество классификаций отказов, но основная из них приведена в ГОСТ 27.002-894. В данном стандарте выделяется тринадцать видов отказов, некоторые из которых ниже рассмотрены подробнее.
Теория надёжности содержит сформировавшуюся систему терминов, определений и понятий. Большинство из них приведено в Государственных стандартах, объединённых в единую систему5. Некоторые из основных понятий рассмотрены выше. В процессе изучения разделов дисциплины необходимые термины и определения будут подробно разъясняться.