1.3. Понятие о техническом объекте

Основными объектами, для которых применима теория надёжности, являются технические изделия. Различные изделия в целях исследования и анализа обычно разделяют на элементы и системы. Под технической системой подразумевают совместно действующие элементы, взятые в совокупности и предназначенные для самостоятельного выполнения заданных функций. Таким образом, элемент выполняет локальные функции в системе и изучается как единое целое.

Деление системы на элементы процедура условная. Например, теплоцентраль (ТЭЦ) рассматриваемая как система, может быть поделена на три следующих элемента: котельные установки, паросиловое оборудование, оборудование управления и контроля. В то же время, если как система рассматривается котельная установка, то она может быть представлена совокупностью следующего ряда элементов: горелки, тягодутьевые машины, экранные трубы, пароперегреватель и проч.

Когда нет необходимости подчёркивать свойства, присущие только системам или только элементам будем использовать термин объект.

В качестве теплоэнергетических объектов рассматриваются аппараты и машины.

Аппаратом принято называть техническое устройство, в котором необходимые технологические процессы идут без механических движений. К аппаратам относятся котлы, теплообменники, деаэраторы и проч.

Машины это устройства, выполняющие механические движения с целью преобразования энергии или материала. Машины делятся на энергетические, технологические и транспортные.

Энергетические - преобразуют любой вид энергии в механическую работу и наоборот (к примеру, паровая турбина, электрический генератор).

Технологические – преобразуют форму и свойства материала (к примеру, угольная мельница, токарный станок).

Транспортные – преобразуют пространственное положение материалов и текучих сред

(к примеру, конвейер, насос).

1.4. Отказ как нарушение работоспособности

Теория надёжности оперирует таким важным понятием как отказ изделия, представляющий собой нарушение в той или иной мере его работоспособного состояния.

Работоспособное состояние (работоспособность) – это состояние объекта, при котором он готов выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией. Параметры, характеризующие выполнение функций, обуславливают эксплуатационные показатели изделия: производительность, мощность, температура, давление и проч. Нарушением работоспособного состояния называется выход хотя бы одного заданного параметра за допустимый предел ( уход температуры пара за допуск t = 450 ± 20 ^оС, или числа оборотов электроприводной турбины за n = 3000 ± 10 об./мин. ).

Наряду с отказом различают неисправное состояние. Неисправное состояние

(неисправность) свидетельствует о таком состоянии объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных нормативно-технической документацией. Бывают неисправности, не приводящие к отказам (частичное повреждение теплоизоляции, перегорание контрольной лампочки), и неисправности, ведущие к возникновению отказа (трещина в несущей раме, изгиб лопатки вентилятора).

По характеру возникновения различают отказы постепенные, внезапные, независимые и контролируемые.

Постепенные отказы характеризуются медленной потерей работоспособного состояния, которое происходит по причинам износа, старения, накопления усталостных повреждений (процессы коррозионно-эрозионного разрушения поверхностей нагрева котла, износа подшипников и проч.).

Внезапные отказы возникают при резком, скачкообразном изменении состояния объекта, которое наступает независимо от времени работы и являются результатом различных случайных воздействий обычно физического характера (разрыв маслопровода паровой турбины, поломка пружины предохранительного клапана).

Независимые отказы, в отличие от зависимых, не связаны с предшествующими отказами других элементов. Примером зависимого отказа может служить возникновение недопустимой вибрации компрессора из-за накипиобразования на роторе, в результате предшествующей потерей воздухоохладителем герметичности.

Контролируемые отказы выявляются средствами технической диагностики или обслуживающим персоналом при проведении проверок и осмотров, а неконтролируемые не могут быть выявлены без частичной или полной разборки объекта. К примеру, причина повышенной вибрации турбомашины может быть установлена только при вскрытии корпуса и обследовании ротора.

Кроме указанного, следует отметить, что объект может потерять работоспособность как в результате разрушения, заклинивания, т.е. полного прекращения функционирования, так и в процессе функционирования вследствие выхода какого-либо параметра за пределы допускаемой величины. В этой связи все отказы можно разделить на функциональные и параметрические.

Среди причин возникновения отказов различают конструктивные, технологические и эксплуатационные.

Конструктивные неисправности, вызывающие отказы, обусловлены неверными или ошибочными решениями, принятыми на стадии проектирования изделия. Это может касаться просчётов, как в компоновке отдельных узлов, так и в выборе прочностных характеристик.

Технологические отказы возникают вследствие нарушений технологии при изготовлении изделия или из-за применения некачественных материалов. Нарушение технологии может касаться несоблюдения размеров, формы, качества обработки поверхностей и проч.

Эксплуатационные отказы обычно являются следствием естественного износа, проявляющегося усталостным разрушением, истиранием, коррозией материалов и проч. Однако эти отказы могут и быть следствием грубых нарушений установленных требований к использованию и обслуживанию изделия.

Конструктивные и технологические неисправности проявляются в период ввода изделия в эксплуатацию и устранение их, как правило, трудоёмко и приводит к длительным простоям.