Чинники, що впливають на надійність машини, технічної системи
Надійність складних систем залежить від різноманітних факторів, роздільне та комплексне вивчення яких необхідне, оскільки без розкриття фізичної природи відмов важко вибрати найбільш підходящі напрямки робіт із забезпечення та підвищення надійності як окремих видів обладнання, так і систем загалом.
Усі безліч чинників, які впливають устаткування складних систем, прийнято класифікувати у сфері їх дії (рисунок 2).
Рисунок 2. Класифікація факторів у сфері дії
Залежно від виду обладнання класифікація факторів, що впливають на надійність, може дещо змінюватись. Наприклад, для такого специфічного обладнання, як АСУ, класифікацію факторів можна подати у вигляді, наведеному на малюнку 3.
Доконструктивних факторіввідносяться:
– вибір структурної та функціональної схем, способів резервування та контролю;
– визначення матеріалів та комплектуючих елементів;
– вибір режимів та умов роботи елементів у системі;
- Призначення вимог до допусків на технологічні характеристики елементів;
– вибір установок та захистів на технологічні параметри установки;
- Облік психофізіологічних особливостей операторів;
- Розробка експлуатаційної документації та ін.
При проектуванні та конструюванні об'єкта закладається його надійність.
Довиробничих факторів(технологічних факторів виробництва, монтажу та налагодження обладнання систем) відносяться такі:
– вхідний контроль якості матеріалів та елементів, одержуваних від підприємств-постачальників (суміжників);
- Організація технологічного процесу виготовлення обладнання;
- Контроль якості продукції навсіх етапах технологічного процесу (точність виконання заданої форми та розмірів, забезпечення міцнісних, електричних, магнітних та інших характеристик об'єктів, забезпечення необхідної шорсткості обробленої поверхні, міцності з'єднань тощо);
– забезпечення якості, контроль монтажу та налагодження обладнання систем;
- Умови роботи на виробництві та ін.
Під час виробництва (виготовлення) об'єкта забезпечується його надійність.
Експлуатаційні фактори.До експлуатаційних відносяться фактори, які з'являються поза сферою проектування та виробництва об'єктів. За характером на об'єкт експлуатаційні чинники можна поділити на об'єктивні (впливи довкілля) і суб'єктивні (вплив обслуговуючого персоналу).Об'єктивні фактори,що впливають на надійність об'єктів, можна класифікувати на дві групи: зовнішні та внутрішні фактори.
Дозовнішні фактори відносяться впливи, обумовлені зовнішнім середовищем та умовами застосування. Це, перш за все, кліматичні фактори (низькі та високі температури, вологість, сонячна радіація), механічні впливи (вібрація, удари), електромагнітне та радіаційне випромінювання, агресивне середовище та ін. та конструкційних матеріалів: старінням, зносом, корозією. Ці зміни відбуваються з часом під впливом зовнішніх факторів. Необхідно відзначити, що насправді всі ці фактори впливають на надійність об'єкта в комплексі.
Зкліматичних факторівнайбільш суттєво на об'єкти впливають сонячна радіація, низькі та високі температури повітря, вологість повітря, швидкість вітру, тумани, хуртовини, курні бурі тощо.Зміни властивостей матеріалів також залежать від інтенсивності та тривалості впливу перерахованих факторів та їх найбільш несприятливого поєднання. Вплив кліматичних факторів викликає певного виду відмови, інтенсифікує потоки відмов, що виникають в результаті випадкових навантажень, втомних явищ в металі, дії сил тертя, недосконалості структурної схеми об'єкта та ін. Так, насосно-компресорне обладнання знаходиться в основному в закритих приміщеннях, і тому на нього кліматичних факторів та атмосферних явищ обмежено. Однак більша частина технологічного обладнання підприємств видобутку, транспорту та переробки нафти експлуатується на відкритому повітрі та в негерметизованих приміщеннях і піддається впливу кліматичних факторів та атмосферних явищ. Для такого виду обладнання вплив кліматичних факторів показано на малюнку 4. Заходи захисту від несприятливого впливу кліматичних факторів, атмосферних впливів та інших об'єктивних факторів повинні прийматись на етапах проектування та конструювання об'єктів.
Рисунок 4 – Схема комплексного впливу основних кліматичних факторів та атмосферних явищ на надійність об'єктів
Під суб'єктивними експлуатаційними факторами, що впливають на надійність об'єктів, розуміється:
- Кваліфікація обслуговуючого персоналу;
- Навченість обслуговуючого персоналу;
– організація та якість технічного обслуговування та регламентних робіт;
– методи та способи організації експлуатації об'єктів;
- Організація збору та аналізу відомостей про надійність об'єктів. p align="justify"> Особливо важливе значення вплив суб'єктивних факторів має для надійності складних систем, таких як «людина-техніка».
Підвищенняексплуатаційної надійності, обумовленої впливом її у людини, здійснюється у двох напрямах:
1) пристосування техніки до психофізіологічних особливостей людини-оператора в процесі її проектування (раціональне розташування приладів, кнопок, важелів, стрілок, індикаторів, вибір освітленості, обмеження шуму, врахування вимог до швидкості реакції людини, обсягу її пам'яті і т.д.) ;
2) пристосування людини до технічних вимог машини (відбір операторів, тренування та навчання їх виконанню операцій обслуговування).
Розрахунки систем на надійність займають одне з центральних місць у теорії та практиці надійності.Розрахувати систему на надійність- це означає визначити одну або кілька характеристик надійності. Розрахунки надійності проводять на різних етапах розробки, створення та експлуатації об'єктів. Численні цілі розрахунків призвели до великої їхньої різноманітності. Вибір способу розрахунку надійності системи залежить від низки чинників. Основними з них є:
- Етап розробки системи;
– характер відмов елементів у системі;
– спосіб з'єднання елементів у системі;
– вид закону розподілу часу безвідмовної роботи;
- Режим роботи елементів системи;
- Спосіб аналізу об'єкта;
- Клас системи та ін.
Обґрунтування безпеки машини на проектній стадії.
На етапі проектування розрахунок надійності проводиться з метою прогнозування (передбачення) очікуваної надійності об'єкта, що проектується. Таке прогнозування необхідне обґрунтування передбачуваного проекту об'єкта, і навіть вирішення організаційно-технічних питань: вибору оптимального варіанта структури; способу резервування; глибини та методів контролю; періодичності таобсягу профілактики; кількості запасних частин; обґрунтування вимог щодо надійності елементів системи. Тому на етапі проектування виконують такі розрахунки надійності:
- Розрахунок норм надійності (розподіл вимог до надійності елементів системи);
- Орієнтовний розрахунок надійності;
- Остаточний (повний) розрахунок надійності.
Якщо етапі проектування виготовляють досвідчені екземпляри об'єкта, то проводиться оцінка надійності за результатами випробувань.
На етапі створення та експлуатації розрахунки надійності проводять за результатами випробувань та експлуатації. Такі розрахунки мають, зазвичай, характер констатації. Результати розрахунків у цьому випадку показують, якою надійністю володіли об'єкти, що пройшли випробування або використовуються в деяких умовах експлуатації. На підставі цих розрахунків розробляють заходи щодо підвищення надійності, визначають слабкі місця об'єктів, дають оцінки надійності об'єкта та впливів на неї окремих факторів.
За характером відмов елементів системи розрізняють методи розрахунку надійності при раптових, поступових і відмовах, що перемежуються, а за способом з'єднання елементів в системі — розрахунок надійності при основному і резервному з'єднанні елементів.
Залежно від виду закону розподілу часу безвідмовної роботи застосовують розрахунки надійності за експоненційного, нормального, вейбулівського та інших законів розподілу.
Режим роботи об'єкта істотно впливає на вибір методів розрахунку надійності, які в цьому випадку враховують безперервність дії (насоси, системи управління та захисту, тепловиділяючі зборки, турбіни, генератори тощо), періодичність дії (засувки, клапани, ЕОМ, якщо вони не виконують функцій управління, елементи системи аварійногорозхолодження та ін.), одноразове та багаторазове використання елементів об'єкта.
За ознакою відновлюваності об'єкта методи розрахунку можна поділити на методи розрахунку об'єктів, що відновлюються і не відновлюються. При цьому може враховуватись глибина та періодичність контролю об'єктів.