Введение.

Современные инженерные системы городского хозяйства и предприятий представляют собой сложный взаимосвязанный комплекс сооружений, трубопроводов и оборудования. Обеспечение нормальной работы этого комплекта является задачей специалистов по проектированию, строительству и эксплуатации инженерных систем. Выполнение указанной задачи требует знания положений теории надежности технических систем.

Данный курс лекций посвящен изложению основ надежности технических систем применительно к инженерным системам (водоснабжению, канализации, газоснабжению, теплоснабжению, гидротехническим сооружениям, электроснабжению).

1. Основные понятия и проблемы надежности.

Согласно ГОСТ 13377-75 “Надежность есть свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования”. Под объектом может пониматься как система, так и отдельные ее элементы, сооружения, механизмы, оборудования. Физический смысл надежности состоит в способности объекта сохранять свои первоначальные технологические характеристики в процессе эксплуатации.

Событие, заключающееся в нарушении работоспособности системы или элемента, называется отказом. Надежность предполагает безотказность действия объекта в пределах заданного срока эксплуатации, либо количество отказов должно быть сведено к минимуму. Кстати, отказом является так же снижения эксплуатационных показателей системы ниже установленного предела.

Системам коммунального хозяйства присущ ряд общих черт:

1. Характерной чертой инженерных систем является то, что они представляют собой объекты длительного действия, срок службы достигает 50-100 лет. Длительность действия и сложность приводят к увеличению вероятности появления отказов и повышают требования к надежности.

2. Еще одной отличительной чертой инженерных систем является их социальный характер, поскольку они обслуживают людей и обеспечивают их нормальную жизнедеятельность (системы массового обслуживания). Социальное значение отказов в этом случае еще более повышает требования к надежности систем. Это связано с тем, что отказ системы влечет за собой не только материальный, но и моральный ущерб. Материальный ущерб связан с нарушением нормальной работы производственных объектов. Моральный ущерб заключается в нарушении условий труда и отдыха населения, снижает его жизненный тонус и вызывает недовольство властями.

Отсюда ясно, что надо стремиться к максимально высокой надежности инженерных систем. Но повышение надежности связано с повышением материальных и финансовых затрат. Поэтому требования к уровню надежности должны быть обоснованы.

3. Таким образом, выбор уровня надежности представляет собой технико-экономическую задачу, но учет морального ущерба при этом представляется трудно достижимым.

В теории надежности технических устройств основным понятием для оценки работоспособности объекта является вероятностная оценка безотказной работы в течении заданного интервала времени t. На отказ влияет целый ряд предсказуемых (детерминированных) факторов, но в то же время и ряд случайных факторов, имевших место при проектировании, строительстве (изготовлении), наладке и эксплуатации объекта. Воздействие случайных факторов не поддается точному учету, поэтому детерминированная оценка заменяется вероятностной. В связи с вышеизложенным результаты наблюдений за работой технических систем носят вероятностный характер, отсюда и теория надежности основывается на элементах теории вероятностей и математической статистики. Следует отметить, что отказ является не только случайным, но и редким событием.

2. Наиболее употребительные в расчетах надежности элементы теории вероятностей и математической статистики.