Надёжность теплоэнергетических систем

(конспект курса)

Содержание

1 .Общие сведения о науке надёжности

1.1. Связь надёжности с качеством изделий……………………………………...2

1.2. Факторы, ограничивающие долговечность………………………………......2

1.3. Понятие о техническом объекте……………………………………………..3

1.4. Отказ как нарушение работоспособности……………………………………4

1.5. Комплексное свойство надёжности…..…………………………………….…5

1.6. Понятие о потоке отказов………………………………………………….......6

2. Вероятностные основы теории надёжности

2.1. Термины и определения………………………………………………………..7

2.2. Сложение и умножения вероятностей………………………………………...8

2.3. Распределения случайных величин…………………………………………..11

2.4. Числовые характеристики случайных величин……………………………...14

3.Статистические характеристики показателей надёжности

3.1. Виды показателей надёжности………………………………………………..15

3.2. Связь показателей надёжности с функциями распределения………………18

3.3. Сведения о законах распределения…………………………………………..18

4. Определение количественных значений показателей надёжности

4.1. Сбор исходной информации………………………………………………….19

4.2. Обработка статистического материала…………………………………........20

5. Средства повышения надёжности технических систем

5.1. Резервирование функциональных возможностей………….………………..25

5.2. Комплексный расчёт надёжности сложных систем…………………………31

6. Резервирование в теплоэнергетике

6.1. Выбор резервов на электростанции…………………………………………32

6.2. Резервирование теплоснабжения……………………………………………33

6.3. Влияние условий труда оператора……………………………………….….33

6.4. Экономический аспект долговечности…………………………………..….34

Список рекомендованной литературы…………………………………………..35

Экзаменационные вопросы и задачи.……………………………………………36

1. Общие сведения о науке надёжности

1.1. Связь надёжности с качеством изделий

Очевидно, что надёжность является неотъемлемой составной частью качества любой продукции. Причём под качеством подразумевается некоторая сумма свойств, которые определяют степень пригодности продукции для использования её по назначению.

Сложность проблемы качества заключается в том, что она является комплексной: технической, экономической и социальной.

Для того чтобы оценить качество любой машины полностью, необходимо знать не только техническую характеристику (мощность, производительность, температуру и проч.), но и возможности сохранения этих показателей во времени при эксплуатации.

Причём сама по себе надёжность ещё не означает высокого качества изделия. Машина может быть очень надёжной, но иметь низкие технические характеристики. С другой стороны, если машина не имеет необходимой надёжности, то все её технические данные и другие показатели теряют своё практическое значение, так как они не могут быть использованы.

Таким образом, надёжность есть важнейшим свойством технических изделий, которое определяет их качество.

Главной комплексной оценкой повышения надёжности является экономика. Три периода существования технического изделия – проектирование, изготовление и эксплуатация связаны с определёнными затратами. Особенно существенны эксплуатационные затраты. Действительно, для того чтобы машина работала исправно на протяжении всего срока службы, необходимо производить техническое обслуживание и ремонт. Обычно затраты на эксплуатацию машин значительно превышают затраты на их изготовление.

На сегодняшний день больше одной трети станочного парка и каждый четвёртый работник заняты ремонтом. На ремонт различного оборудования тратится почти в четыре раза больше производственных мощностей, чем на выпуск новых. Всё это в значительной мере является следствием недостаточной надёжности выпускаемой техники.

Таким образом, повышение надёжности техники является существенным резервом снижения экономических издержек и важнейшим условием настоящего роста продуктивности труда. Это то же самое, что увеличить объём производства изделий без каких либо дополнительных капитальных затрат.

1.2. Факторы ограничивающие долговечность

Для любой самой совершенной конструкции и тщательном обслуживании физический износ неминуем и даже независимо от того, эксплуатируется изделие или нет. Поэтому физический износ или процесс старение можно рассматривать как функцию времени.

Все необратимые процессы старения технических изделий можно поделить на поверхностные и объёмные.

Наиболее опасны объёмные процессы, связанные с разрушением, деформацией и в конечном итоге с изменением основных свойств материала, который определяет работоспособность изделия. Объёмные процессы по большей части имеют лавинообразный характер, протекают с большой скоростью и заканчиваются, как правило, повреждением изделия или аварией.

Разрушение материала в объёме может произойти, как вследствие возникновения недопустимых статических и динамических нагружений, так и при продолжительном действии переменных нагрузок, что приводит к усталостному разрушению.

Поверхностное старение технических изделий обусловлено, главным образом, абразивным изнашиванием, коррозией и эрозией.

Абразивное изнашивание - это механический износ материала вследствие режущего или царапающего действия твёрдых тел или частиц. Основным источником попадания абразивных частиц в сопряжения машин – окружающая среда. В 1 м.куб. атмосферного воздуха содержится 0, 04….5 г пыли, которая на 60-80 % состоит из взвешенных частичек минералов.

Эффективные методы защиты деталей машин от абразивного износа – герметизация сопряжений, обеспечения чистоты смазочных материалов, гидравлических жидкостей и горючего.

Разновидностью абразивного изнашивания является гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание, которое имеет место вследствие наличия в потоке твёрдых тел или частиц.

Коррозия – это самопроизвольное разрушение твёрдых тел, вызванное химическими процессами, происходящими на поверхности тела при его взаимодействии с внешней средой. Разрушения от коррозии в первый период развиваются с малой интенсивностью, а потом с повышением хрупкости поверхностного слоя появляются микротрещины и процесс разрушения ускоряется.

Коррозии подвержены все материалы железо, бетон, строительный камень, дерево и проч. Для железа этот процесс называется ржавлением. Ежегодно от ржавления теряется до 10% выплавляемого металла. Для того чтобы замедлить или полностью избежать коррозионных процессов применяется покраска, нанесение защитной плёнки, использование нержавеющих сплавов.

Эрозия – это разрушение поверхностного слоя в результате механического воздействия потока, а также кавитацией. Примерами эрозионного изнашивания есть изнашивание трубопроводов, форсуночных устройств, гидравлической аппаратуры.