Основные определения. Характеристика отказов

Тема 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

Современные приборы и устройства, предназначенные для контроля и регулирования технологических процессов, должны не только точно функционировать, но быть надежными в работе. Это вызвано применением в измерительных системах все более сложных комплексов приборов, которые имеют наряду с механическими системами электронные и полупроводниковые элементы, имеющие подчас меньшую надежность.

Наличие в измерительных системах большого количества элементов также может привести к уменьшению надежности этих систем.

В ряде новых отраслей промышленности (ракетостроение, атомная энергетика и т. д.) специфические условия эксплуатации предъявляют повышенные требования к надежности приборов и механизмов.

Под надежностью понимают обобщенное свойство системы, обеспечивающее выполнение заданных техническими требованиями операций в установленном объеме и с необходимыми качественными характеристиками.

Безотказанностью называется свойство прибора, установки сохранять свою работоспособность в течение определенного периода времени. Безотказность зависит от ремонтопригодности и резервирования системы. Под ремонтопригодностью понимается свойство прибора, механизма, установки, позволяющее обнаруживать и устранять отказы. Резервирование – способ повышения безотказности за счет использования резервных элементов или систем.

Отказом называют полную или частичную утрату работоспособности.

Отказы можно классифицировать по следующим признакам:

1. По характеру появления отказа:

а) внезапный – скачкообразное изменение какого-либо параметра системы (например, разрушение упругого элемента в манометре);

б) постепенный – медленное изменение какого-либо параметра системы (например, потеря эмиссии вакуумной лампой).

2. По связи с другими отказами:

а) независимый – причиной отказа не является отказ в работе какого-либо другого элемента;

б) зависимый – причиной отказа является отказ в работе другого элемента (например, выход из строя вторичного, указывающего прибора из-за отказа датчика).

3. По возможности использования системы до устранения отказа:

а) использование системы невозможно (часто при внезапном отказе);

б) возможно неполное использование системы с частичной потерей точности (обычно при постепенном отказе, который вызван, например, износом отдельных деталей).

4. По возможности устранения отказа:

а) ремонт системы невозможен или нецелесообразен, требуется полная замена;

б) необходим ремонт или замена отдельных элементов (например, разрушение подшипника транспортера);

в) самоустраняющийся отказ, ремонт системы или действия оператора не требуются (например, залипание контактов реле, устраняемое автоматически специальным размыкателем);

г) отказ-сбой – самоустраняющийся отказ с малой продолжительностью по сравнению со временем до следующего отказа (например, срабатывание системы от случайного, нерабочего импульса).

5. По наличию внешних признаков отказа:

а) очевидный, явный отказ (например, появление специального светового или звукового сигнала отказа; внешний осмотр, дающий возможность судить о наличии отказа);

б) скрытый, неявный отказ (например, система внешне работоспособная, но либо не функционирует, либо не дает требуемой точности).

6. По причине возникновения отказа:

а) конструкционный, вызванный ошибкой, допущенной при конструировании;

б) технологический, вызванный нарушением технологии изготовления прибора;

в) эксплуатационный, связанный с нарушением правил эксплуатации системы.

7. По времени возникновения отказа:

а) во время испытаний – легко поддается устранению;

б) в период приработки – также легко устраняется, так как система находится под наблюдением в нерабочем режиме;

в) при нормальной эксплуатации – отказ наиболее опасен, так как система часто работает автоматически, управляя технологическим режимом;

г) в период после гарантированного срока эксплуатации.

8. По последствиям отказа:

а) с незначительным ущербом, не превышающим стоимости ремонта отказавшего элемента (например, самоустраняющийся отказ или сбой);

б) со значительным ущербом, связанным с остановкой технологического процесса (например, поломка оборудования, находящегося в автоматической линии);

в) отказ-авария (например, отказ запорных узлов контейнера с радиоактивными веществами).

В зависимости от количества и способов включения резервных систем различают несколько видов резервирования.

Под общим резервированием понимают использование резервных дублирующих систем (применение двух независимых приборов для измерения одного параметра).

При элементном резервировании необходимо применение отдельных дублирующих узлов (применение двух одинаковых датчиков с одним вторичным прибором).

По способу включения резервирования различают: постоянное – резервные приборы присоединены к основным в течение всего времени работы и работают в том же режиме; замещение – резервные приборы включены в систему только после отказа основных приборов.

В зависимости от режима работы резерва различают три случая:

нагруженный резерв – находящийся в рабочем режиме;

облегченный резерв – в неполном рабочем режиме;

ненагруженный резерв – не работающий до момента его включения.