Глава 2. Надежность действующих магистральных трубопроводов

2.1. Основные понятия теории надежности

Основные термины теории надежности стандартизованы (ГОСТ 13377-75) и разделены на три группы: общие понятия, свойства и показатели.

Работоспособность, отказ, неисправность и резервирование - это общие понятия. Надежность, долговечность, безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость относятся к свойствам. Гаммапроцентный ресурс, время вос­становления, коэффициент готовности, коэффициент технического использо­вания, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, параметр по­тока отказов, ресурс, назначенный ресурс, срок службы, срок гарантии и га­рантийная наработка являются показателями.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся термины более подробно.

Надежность- свойство объекта (МТ, насоса, задвижки и т.д.) выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пре­делах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.

Наработка- продолжительность работы объекта в течение рассматри­ваемого периода, измеряемая в часах, циклах и других единицах.

Работоспособность- состояние объекта, при котором он способен вы­полнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации.

Отказ- полная или частичная утрата объектом работоспособности. Раз­личают внезапный, постепенный, зависимый, независимый, самоустраняю­щийся (сбой), перемежающийся и другие отказы.

Неисправность- состояние объекта, при котором он в данный момент времени не соответствует хотя бы одному из требований технической доку­ментации.

Долговечность- свойство объекта сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслу­живания и ремонтов (ТОР). (Предельное состояние объекта может устанавли­ваться по изменениям параметров, по условиям безопасности, по экономиче­ским показателям и т.п.)

Безотказность- свойство объекта сохранять работоспособность в тече­ние некоторой наработки без вынужденных перерывов.

Ремонтопригодность -свойство объекта, заключающееся в его приспо­собленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неис­правностей путем ТОР.

Сохраняемость -свойство объекта сохранять обусловленные эксплуа­тационные показатели в течение или после срока хранения или транспортиро­вания, установленного технической документацией.

Срок службы -календарная продолжительность эксплуатации объекта до момента возникновения предельного состояния, оговоренного технической документацией, или до списания. Различают срок службы до первого ремонта, между ремонтами и т.д.

Ресурс -наработка объекта до предельного состояния, оговоренного технической документацией.

Назначенный ресурс -наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от состояния объекта.

Наработка на отказ -среднее значение наработки ремонтируемого объ­екта между отказами.

Коэффициент технического использования -отношение наработки объекта в единицах времени за некоторый период эксплуатации, к сумме этой наработки и времени всех простоев, вызванных техническим обслуживанием и ремонтами за тот же период эксплуатации.

Коэффициент готовности -вероятность того, что объект будет работо­способен в произвольно выбранный момент времени между выполнениями планового технического обслуживания.

Основными количественными показателями надежности являются веро­ятность безотказной работы P(t), интенсивность отказовA(t), наработка на от­казT(t), параметр потока отказовco(t), время восстановленияT_B(t), коэффици­енты технического использования К_тии готовности К_г. Они, как правило, не могут быть замерены непосредственно.

Вероятность безотказной работы является вероятностью того, что в пре­делах заданной наработки отказ объекта не возникнет. Статистическая оценка P(t) определяется с помощью выражений

P(t) = l- ^ илиP(t) = l-M,

N(o) Цо)'

где n(t), l(t) - число отказавших единиц оборудования и длина вы­шедших из строя трубопроводов к моменту времениt; N(o), L(o) -число исправных единиц оборудования и общая длина трубопроводов в начальный момент времениt=0.

Знак "^л" сверху используется для обозначения статистической оценки параметра.

Интенсивность отказов характеризует относительное число отказов, воз­никающих в единицу времени. Для оборудования

£ ₌ + ^At).- n(t) ₌ An(t;At) ¹ ' N(t) At N(t)- At'

где N(t) - число единиц оборудования, исправных к моменту вре­мениt;

An (t; At)- число единиц, оборудования, отказавших именно на ин­тервале времени[t; t+At],

Для трубопроводов оценка интенсивности отказов может быть найдена по формуле

Mt)^^, ^w L(t) At

где An (t; At) - число отказов за период времени[t; t+At] на всей длине работающих к моментуt трубопроводовL(t).

Параметр потока отказов <a(t) характеризует частость их возникновения и определяется по формуле

co(t) = —-—,^w T(t)

где T(t) - наработки объекта (оборудования, трубопровода) между отка­зами.

Если объект состоит из п элементов, для каждого из которых параметр потока отказов a>j(t) известен, то для определенияco(t) можно воспользоваться выражением

п

®(t) = 2>i(t). i=i

Наработка на отказ и время восстановления объекта обычно определяет­ся на основе хронометража.

Количественные показатели надежности являются величинами случай­ными. Каждая из них характеризуется определенной частостью появления f(x) - плотностью вероятности распределения случайной величины х. Поэтому можно говорить о средней или о максимальной величине х с определенной до­лей вероятности (уровень значимости, надежности). В отдельных случаях оп­равдано применение среднеарифметических величин показателей надежности.