Глава 3. Эксплуатационная надежность

Классификация отказов

Виды отказов. Основные виды отказов классифицируют по следующим признакам:

характеру изменения параметров объекта - внезапный, по­степенный;

связи с отказами других объектов - независимый, зависи­мый;

стадии возникновения причины отказа - конструкционный, производственный, эксплуатационный;

устойчивости неработоспособности - самоустраняющийся, перемежающийся;

возможности предупреждения отказа - предотвращаемый, непредотвращаемый.

Внезапный (или постепенный) отказ характе­ризуется скачкообразным (или постепенным) изменениям зна­чений одного или нескольких заданных параметров объекта.

Деление отказов на внезапные и постепенные носит доста­точно условный характер и определяется в основном возможно­стями контроля параметров объекта. Отказ классифицируется как внезапный, если ему не предшествует направленное изме­нение какого-либо из наблюдаемых эксплуатационных парамет­ров и, значит, практически невозможно прогнозировать время возникновения такого отказа. Постепенному отказу предшеству­ет закономерное изменение заданного эксплуатационного пара­метра, что позволяет прогнозировать время возникновения от­каза. Для ряда элементов постепенные отказы составляют зна­чительную часть всех отказов (табл. 3.1).

Независимый (или зависимый) отказ - отказ объекта, не обусловленный (или обусловленный) отказом дру­гого объекта. Такое разделение отказов позволяет установить зависимость (или независимость) отказа элемента электриче­ской системы (или СЭО) от отказов элементов этой же си­стемы.

Отказы подразделяют на конструкционные, производствен­ные и эксплуатационные, в зависимости от стадии создания или существования объекта, на которой следует провести мероприя­тия по устранению их причины.

Таблица3.1.

Вероятность появления постепенных и внезапных отказов

 

Элемент	Отказы, %
полупроводниковые приборы трансформаторы, реле резисторы конденсаторы	постепенные 70…80   50…60 20…30 7…10	внезапные 20…30   40…50 70…80 90…93

Конструкционные отказы возникают в результате несовершенства или нарушения установленных правил и (или) норм конструирования объекта.

Производственные отказы возникают в результате несовершенства или нарушения установленного процесса изго­товления или ремонта объекта, выполняющегося на ремонтном предприятии.

Эксплуатационные отказы возникают в результа­те нарушения установленных правил и (или) условий эксплуа­тации объекта.

В СЭО и ЭСА могут возникать отказы, после которых рабо­тоспособность самовосстанавливается. Отказы такого типа на­зываются самоустраняющимися. Например, при вклю­чении аварийный дизель-генератор (АДГ) может не запустить­ся после реализации всех трех попыток пуска - отказ системы пуска АДГ, а при повторном включении АДГ запускается - са­мовосстановилась работоспособность системы пуска АДГ. Са­моустраняющийся отказ одного и того же характера может воз­никать в СЭО и ЭСА несколько раз через относительно корот­кие интервалы времени. Многократно возникающий самоустра­няющийся отказ одного и того же характера называется пере­межающимся.

В процессе эксплуатации представляется возможным обна­ружить и устранить ряд повреждений, которые могли бы при­вести к отказам (предотвращаемые отказы). Некоторые повре­ждения СЭО и ЭСА не могут быть обнаружены и в конечном итоге приводят к отказам (непредотвращаемые отказы) (табл. 3.2).

К предотвращаемым отказам относятся в основном постепенные отказы, при которых удается контролировать предшествующее им изменение характеристик СЭО и ЭСА,

К непредотвращаемым отказам относятся те внезапные отказы, статистические закономерности возникнове­ния которых неизвестны.

 

Таблица 3.2.

Соотношение между предотвращаемыми и непредотвращаемыми отказами элементов

Элемент	Доля отказов, %
предотвращаемых	непредотвращаемых
Электродвигатели Реле, переключатели Полупроводниковые приборы Резисторы, конденсаторы	40...60 50...60 40...60 20...30	40...60 40...50 40...60 70...80

 

Следует иметь в виду, что не все постепенные отказы можно предотвратить, так как часто весьма трудно определить медлен­ные изменения параметров ТС различных элементов СЭО и ЭСА. Не все внезапные отказы принадлежат к непредотвращаемым, так как появление некоторых внезапных отказов может быть предсказано на основе изучения статистических законо­мерностей их возникновения во времени. Например, известно, что время безотказной работы для реле, полупроводниковых приборов подчиняется закону распределения Вейбулла, а для ряда электромеханизмов - нормальному закону распределения.

Совершенствование методов и средств контроля приводит к тому, что все большая часть изменений параметров ТС может быть обнаружена, а значит и предупреждена. В связи с этим деление отказов на предотвращаемые и непредотвращаемые в определенной степени условно и вводится главным образом для оценки эффективности работ по техническому обслуживанию.

Признаки и причины отказов. При отказе объект переходит в неработоспособное состояние, поэтому отказ определяется по признакам этого состояния (выход значений параметров за пре­делы допуска, нарушение признаков нормальной работы и т. д.), установленным в нормативно-технической документации. На­пример, отказ судовых ЭСА может произойти в результате:

несрабатывания - выходной сигнал не достигает заданного уровня при подаче на вход соответствующего сигнала;

ложного срабатывания - выходной сигнал достигает задан­ного уровня при отсутствии соответствующего сигнала на входе;

ухода сигнала - выходной сигнал выходит за допустимые пределы при допустимом сигнале на входе, снижается сопро­тивление изоляции ниже допустимого уровня, искажается или неустойчив выходной сигнал выше допустимого уровня при со­ответствующем входном сигнале, контролируемый сигнал изме­ряется с погрешностью выше допустимой.

Причинами отказов СЭО и ЭСА могут быть нарушения пра­вил и норм, допущенные при конструировании, производстве и технической эксплуатации, а также естественные процессы износа и старения. К последствиям отказа относятся явления, процессы, события и состояния, возникшие при отказе и нахо­дящиеся в непосредственной причинной связи с ним. Следует различать отказ элемента объекта (электрической системы) и отказ объекта в целом. При этом возможны случаи, когда отказ элемента будет одновременно означать и отказ объекта и когда отказ элемента не приводит к отказу объекта.

Внезапные отказы СЭО и ЭСА происходят в основном в ре­зультате короткого замыкания или обрыва электрической цели (обмоток электрических машин и аппаратов, жил кабеля и при­водов, резисторов, конденсаторов, полупроводниковых приборов, электроламп и др.). Общими причинами внезапных отказов СЭО и СЭА являются конструктивные недостатки, низкое каче­ство изготовления, неправильные действия судового обслужи­вающего персонала.

Постепенные отказы вызываются износом и старением эле­ментов СЭО и ЭСА, особенно изоляции токоведущих частей и подвижных электрических и механических соединений. Старе­ние изоляции, т. е. необратимое изменение структурного и хи­мического состава изоляции, происходит под действием различ­ных эксплуатационных факторов: температуры, влажности, вибрации, электродинамических сил и др. Износ элементов под­вижных электрических контактов электрических машин (кол­лекторов, контактных колец и щеток) вызывается механическим трением, биением рабочих поверхностей, нагревом в контакте и искрением. На износ контактов электрических аппаратов (кон­такторов, реле и др.) оказывают влияние ток и напряжение, род тока, частота включения, вибрация, окружающая среда и др. Одним из наиболее важных факторов, влияющих на износ кон­тактов аппаратов, является действие электрической дуги.

Статистические данные показывают, что наиболее частыми причинами отказов вращающихся электрических машин явля­ются нарушения работоспособности изоляции обмоток и под­шипников; у электрических аппаратов приблизительно 60°/о от­казов приходится на контакты, а остальные 40% распределяет­ся примерно поровну между обмоткой и механической частью. Отказы электрорадиоэлементов, входящих в состав средств ав­томатизации, распределяются следующим образом: резисто­ры - 23% всех отказов электрорадиоэлементов средств авто­матизации, конденсаторы - 3...6%, элементы с обмотками (трансформаторы, дросселы, катушки индуктивности и др.) - 3...7%, электрические реле и переключатели - 12 %.

Самоустраняющиеся отказы могут возникать вследствие кратковременного воздействия на некоторый элемент (или эле­менты) устройства или системы внешних помех, а также в ре­зультате кратковременного изменения параметров элементов (кратковременное нарушение контактов, подвижных связей и т. п.). После такого отказа объект может длительное время работать нормально.

Самоустраняющиеся и перемежающиеся отказы особенно опасны Для средств автоматизации с ЭВМ и диагностических систем. Установлено, что для цифровой вычислительной техники самоустраняющиеся отказы превышают другие виды отказов в 4...6 раз при использовании устройств на электровакуумных приборах и в 10...15 раз - при использовании полупроводниковых устройств.

Самоустраняющийся отказ ЭВМ сопровождается искажени­ем информации при операциях передачи, хранения и обработки, поэтому, если не устранить последствия такого отказа, то за­дача может оказаться неправильно решенной из-за искажений данных, промежуточных результатов или непосредственно программ. При самоустраняющемся отказе ЭВМ нужно восста­навливать достоверность информации, например, путем повтор­ного пуска программы или ее части; ремонт или регулировка аппаратуры не требуется.

Анализ отказов аппаратуры показывает, что примерно 40...45 % всех отказов происходит из-за ошибок, допущенных при конструировании; 20%- из-за ошибок в процессе производст­ва; 30% - в результате неправильной эксплуатации и 5...10 % - вследствие естественного износа и старения.

Классификация отказов имеет важное значение в практике эксплуатации СЭО и ЭСА, так как способствует правильному определению отказа и его устранению.

 

Пути повышения надежности

 

Повышение надежности при проектировании, производстве и эксплуатации. Требуемый уровень надежности СЭО и ЭСА закладывается на этапе проектирования, обеспечивается в про­цессе производства и поддерживается в процессе эксплуата­ции.

При проектировании повышение надежности СЭО и ЭСА достигается схемными методами (выбор более простых схем с меньшим количеством элементов и с широкими допус­ками на параметры и внешние воздействия, применение резер­вирования и т. п.) и конструктивными методами (применение высоконадежных элементов и оптимизация режимов их рабо­ты, обеспечение ремонтопригодности, создание оптимальных условий для обслуживающего персонала и т. п.).

При проектировании имеется некоторая неопределенность относительно реальных внешних условий и режимов, действую­щих в процессе эксплуатации, вследствие чего спроектирован­ные СЭО и ЭСА могут иметь недостатки, снижающие надеж­ность. Поэтому до внедрения их в серийное производство производится доработка спроектированного и созданного объекта с целью достижения требуемого уровня надежности.

Процесс производства связывает этапы проекти­рования и эксплуатации СЭО и ЭСА и обеспечивает изготовле­ние поступающих в эксплуатацию СЭО и ЭСА с уровнем на­дежности, заложенным при проектировании и достигнутым при доработке.

Повышение надежности СЭО и ЭСА в процессе производст­ва достигается за счет совершенствования технологии и внед­рения автоматизации производства, предварительной трениров­ки элементов и систем, улучшения качества контроля выпускае­мого СЭО и ЭСА.

В процессе серийного производства и монтажа на судне дей­ствуют две основные группы факторов, приводящих к сниже­нию надежности. К первой группе относятся грубые нарушения норм технологического процесса в виде ошибок монтажа, скры­тых дефектов в комплектующих элементах, ко второй группе - возможные непредусмотренные изменения заданных свойств, снижающие показатели надежности элементов и материалов.

Дефекты, обусловленные действием первой группы факто­ров, обнаруживаются относительно просто при полной провер­ке СЭО и ЭСА на соответствие их параметров требованиям тех­нических условий.

Возможность появления изготовленного СЭО и ЭСА с пони­женной надежностью определяется в основном дефектами, об­условленными действием в процессе производства второй груп­пы факторов. Обнаружение таких дефектов во многих случаях связано с необходимостью выработки значительной части ре­сурса (или с разрушением контролируемых элементов). Для обнаружения дефектов применяется сплошной контроль (прове­ряются все объекты), если контрольные операции не разруши­тельны, стоимость и трудоемкость их невелики, и выборочный контроль (проверяется только часть специальным образом от­бираемых объектов), если контрольные операции носят разру­шающий характер или велики затраты на их реализацию.

Достигнутый в процессе создания СЭО и ЭСА уровень на­дежности проявляется практически в процессе эксплуатации. На этапе эксплуатации решаются две группы основных задач, связанных с надежностью СЭО и ЭСА.

Первая группа задач связана с поддержанием показателей надежности СЭО и ЭСА в течение заданного времени эксплуа­тации, а вторая группа - с определением и контролем достиг­нутого уровня надежности по эксплуатационным данным.

Поддержание показателей надежности СЭО и ЭСА в про­цессе эксплуатации осуществляется путем уменьшения отрица­тельного влияния на надежность объективных (факторов (влияние внешней среды и т. п.) и субъективных (квалификация об­служивающего персонала и т. п.), которые рассматривались ра­нее.

Влияние на надежность СЭО и ЭСА объективных факторов, обусловленных действием окружающей среды и режимов ра­боты, в основном учитывается при создании СЭО и ЭСА.

Уменьшить отрицательное воздействие субъективных факто­ров на надежность СЭО и ЭСА в процессе эксплуатации можно путем повышения квалификации обслуживающего персонала и строгого соблюдения им правил технической эксплуатации, со­вершенствования организации и технических средств ТО и ре­монта.

Квалификация обслуживающего персонала сказывается на всех этапах технической эксплуатации: при ТО, ремонте и техническом использовании. Подготовка обслужи­вающего персонала имеет важное значение, электротехнический персонал должен хорошо знать СЭО и ЭСА и особенности их эксплуатации в соответствии со своими функциональными обя­занностями. С ростом автоматизации влияние квалификации на надежность СЭО и систем уменьшается.

Организация ТО и ремонта должна обеспечивать поддержание уровня надежности СЭО и ЭСА в процессе эксплуа­тации с минимальными затратами времени и средств путем оп­тимального планирования периодичности и объемов работ по ТО и ремонту, обеспечения средствами технической диагности­ки, своевременного обеспечения запасными элементами и ма­териалами и т. п. Необходимо особо отметить применение средств технической диагностики, позволяющих эффективно ре­шать вопросы, связанные с обнаружением отказа и поиском отказавших элементов.

Отраслевая информационная система по надежности. Сбор и обобщение информации о надежности СЭО и ЭСА в процес­се эксплуатации выполняются согласно действующей на мор­ском флоте отраслевой информационной системе по надежно­сти судовых технических средств и конструкций.

Цель отраслевой системы - повышение качества судовых технических средств путем

выбора наиболее надежных изделий и технических решений, отвечающих современным требованиям эксплуатации;

устранения конструктивных недостатков и причин отказов судовых технических средств, выявленных в процессе эксплуа­тации;

обеспечения эффективной связи между эксплуатирующими предприятиями флота, предприятиями-разработчиками и фир­мами-изготовителями судового оборудования для усовершенст­вования конструкций, сборки и методов контроля;

разработки мероприятий, направленных на повышение эф­фективности ТО и ремонта, на снижение трудоемкости и стои­мости.

Отраслевая система обеспечивает исходные данные для уче­та применяемости и степени унификация, оценки и обеспечения качества, оценки и прогнозирования ТС судовых технических средств, а также для контроля за расходом и нормирования за­пасных частей и совершенствования методов управления тех­нической эксплуатацией.

Функционирование системы обеспечивается без введения до­полнительных отчетных форм на основе документов судовой от­четности. Источниками первичной информации являются формуляр судовой (форма ЭД-3 - фактический со­став технических средств по каждому судну, основные парамет­ры и количество), технический отчет судна (форма ЭД-5 - ос­новные характеристики работы судна, рейсы, стоянки, данные о ТО технических средств) и рекламационный акт - донесение об отказе (форма ЭД-5.1 - отказы, повреждения, дефекты, кон­структивные недостатки технических средств).

Дополнительными источниками первичной информации мо­гут служить судовые журналы, приемные акты судов, формуля­ры, отчеты об испытаниях судовых технических средств, акты Регистра, акты дефектации, акты инвентаризации, акты об агрегатном ремонте технических средств, планы-графики ра­бот по ТО, ремонтные ведомости.

Головной организацией на морском флоте по сбору и обоб­щению информации о надежности является ЦНИИМФ, кото­рый выполняет функции координационного центра по надежно­сти, осуществляет координацию и научно-методическое руководство в отрасли работами по качеству и надежности судовых технических средств, ведет накопление и обработку эксплуата­ционной информации, выпуск обобщенных материалов, конт­роль и оценку качества технических средств.

Собирают информацию о надежности на судах в процессе их технической эксплуатации.

Администрацией судна ФС передается в ЦНИИМФ в тече­ние шести месяцев после приемки судна. В дальнейшем паро­ходство передает в ЦНИИМФ сведения из ТОС (форма ЭД-5) об изменениях характеристик судовых технических средств (СТС) для внесения их в ФС. Один экземпляр РАДО пароход­ство непосредственно направляет в ЦНИИМФ.

С дополнительными источниками информации представители ЦНИИМФ регулярно знакомятся непосредственно на судах, в пароходствах или при получении документов во временное пользование.

На основании сведений РАДО и судовых учетных докумен­тов ответственные по заведованиям на судах выявляют наименее надежные элементы, характерные отказы и повреждения, устанавливают рациональные режимы работы и ТО, обеспечи­вая оптимальный уровень надежности СТС и судна в целом; со­ставляют обоснованные заявки на запасные части и ремонтные работы.

Службы судового хозяйства на основании обобщения и ана­лиза поступившей информации выявляют изделия и техниче­ские решения, снижающие надежность СТС и судов и влияю­щие на организацию технической эксплуатации и трудоемкость ТО; разрабатывают мероприятия по улучшению организации технической эксплуатации конкретных видов СТС с учетом фак­тического уровня надежности и условий эксплуатации; разра­батывают обоснованные заявки на запасные части в масштабе пароходства с учетом их фактического расхода и уровня на­дежности СТС.

Определение показателей надежности на основе информа­ции пароходств проводится в головной организации с использо­ванием ЭВМ.

На основе анализа и обобщения результатов обработки ин­формации ЦНИИМФ разрабатывает: технические требования по повышению надежности СТС, находящихся в эксплуатации, и к показателям надежности вновь создаваемых СТС; норма­тивно-методические документы по качеству и надежности и по определению экономической эффективности повышения надеж­ности; рекомендации по совершенствованию технической экс­плуатации СТС. Кроме этого, ЦНИИМФ рассматривает норма­тивно-технические документы на СТС, ограничивает или запре­щает применение на судах изделий, отрицательно зарекомен­довавших себя в эксплуатации, предъявляет поставщикам СТС обоснованные претензии к качеству и требования по повыше­нию надежности.

Таким образом, отраслевая система сбора и обобщения ин­формации о надежности оказывает влияние на ее повышение путем своевременного получения достоверной информации о по­казателях надежности СТС, выявления наименее надежных эле­ментов и технических решений, разработки рекомендаций по по­вышению надежности и требований к показателям надежности.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Дайте характеристику понятий: качество, надежность, живучесть, по­вреждение, отказ, дефект и неисправность.

2 По каким признакам производится классификация отказов СЭО и ЭСА?

3. Назовите параметры основных законов распределения случайных ве­личин.

4. Какие единичные и комплексные показатели используются для коли­чественной оценки надежности СЭО и ЭСА?

5. Как производится выбор номенклатуры и значений нормируемых показателей надежности?

6. Как учитывается влияние условий эксплуатации на показатели надежности СЭО и ЭСА в практических расчетах?

7. Поясните последовательность обработки эксплуатационных данных при оценке показателей надежности СЭО и ЭСА.

8. В каких случаях и почему целесообразно применять для расчета на­дежности электрических систем методы декомпозиции, табличный, логикове­роятностный и логико-статистический?

9. Какие способы резервирования элементов в электрической системе наи­более эффективны?

10.Расскажите о назначении одиночного, группового и ремонтного ком­плектов ЗИП.

11.Как обеспечивается требуемый уровень надежности СЭО и ЭСА?

12.С помощью метода гипотез получите формулы для расчета вероятности безотказной работы для цепи из последовательно (параллельно) соеди­ненных контактов.

13.Поясните особенности расчета показателей надежности программного обеспечения.

14. Какие расчетные соотношения используются для оценки показателей надежности активно отказоустойчивых ЭС?

Глава 3. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ

3.1. Основные понятия и определения

 

Основные понятия и определения в области надежности, ис­пользуемые в пауке, технике и производстве, установлены при­менительно к техническому объекту (объекту), под которым в зависимости от подробности рассмотрения понимаются изделия, системы или элементы систем. В частности, под объектом может пониматься как СЭЭС в целом, так и конкретные СЭО, ЭСА или их элементы.

Объект обладает качеством, т.е. совокупностью свойств, обусловливающих его способность выполнять определенные функции в соответствии с назначением. Одним из свойств этой совокупности является надежность.

Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характе­ризующих способность выполнять требуемые функции в задан­ных режимах и условиях применения, технического обслужива­ния, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность является комплексным свойством, которое в за­висимости от назначения объекта и условий его эксплуатации состоит из сочетаний свойств:

безотказности (свойство объекта непрерывно сохранять ра­ботоспособное состояние в течение некоторого времени или не­которой наработки);

долговечности (свойство объекта сохранять работоспособ­ное состояние до наступления предельного состояния при уста­новленной системе ТО и ремонта);

ремонтопригодности (свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению причин возникновения отказов, повреждений и восстановлению работоспособного со­стояния путем проведения ТО и ремонтов);

сохраняемости (свойство объекта сохранять значения пока­зателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортирования).

От понятия надежность следует отличать понятие живу­честь - такое свойство объекта, которое характеризует его способность сохранять во времени значения всех требуемых па­раметров при наличии воздействий (пожар, затопление, взрыв и т. п.), не предусмотренных нормальными условиями эксплуа­тации.

Живучесть системы как способность выполнять свои основ­ные функции при неблагоприятных воздействиях внешней среды, предполагает возможность распределения основных функ­ций элементов системы, вышедших из строя, между резервными элементами, либо перераспределением функций отказавших эле­ментов между нормально функционирующими основными эле­ментами.

К параметрам, характеризующим способность выполнять СЭО требуемые функции, могут относиться ток, напряжение, частота, сопротивление изоляции, температура нагрева, свето­вой поток и т. п. С течением времени в процессе эксплуатации значения этих параметров могут изменяться, и СЭО будет пере­ходить из исправного состояния в другие технические состояния. Если изменения параметров превышают допустимые пределы, то СЭО переходит в неработоспособное состояние.

Переход СЭО из одного состояния в другое обычно происхо­дит вследствие повреждения или отказа.

Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.

При повреждении работоспособность объекта сохраняется, по повреждение может со временем перерасти в отказ, и тогда будет нарушено и работоспособное состояние. Например, цара­пина на изоляции обмотки электрической машины может сна­чала не нарушать работоспособность машины, но через опреде­ленное время под действием загрязнения, влаги и других фак­торов в этом месте может произойти замыкание обмотки, при­водящее к отказу электрической машины.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспо­собного состояния объекта. Критерием отказа являются приз­нак или совокупность признаков неработоспособного состояния.

Наряду с понятиями повреждение и отказ в надежности и технической диагностике используются понятия дефект и не­исправность.

Дефект - это каждое отдельное несоответствие объекта установленным требованиям. Если есть дефект, то по меньшей мере один из показателей качества или параметров объекта вы­шел за предельное значение или не выполняется одно из тре­бований нормативной документации. Термин дефект в основном применяется при контроле качества продукции (объекта) на ста­дии изготовления, а также при ремонте, например, при дефектации СЭО и ЭСА, составлении ведомостей дефектов и контро­ле качества отремонтированного СЭО.

Дефект может быть конструктивный (при несоответствии требованиям технического задания или правилам разработки объекта) и производственный (при несоответствии требованиям нормативной документации на изготовление и поставку объек­та). Примеры дефектов - выход размера детали за пределы допуска, неправильная сборка или регулировка аппарата, царапина на защитном покрытии и др.

Термин неисправность, означающий нахождение объ­екта в неисправном состоянии, применяется при использовании, хранении и транспортировании определенных объектов (изде­лий). Находясь в неисправном состоянии объект имеет один или несколько дефектов. Термин неисправность в отличие от терми­на дефект распространяется не на всякие объекты, так, не на­зывают неисправностями недопустимые отклонения параметров материалов, топлива, химических продуктов.

Следует отметить, что отказ объекта может возникнуть в ре­зультате наличия одного или нескольких дефектов, но появле­ние дефектов не всегда означает, что возник отказ. Таким об­разом, дефект, как и неисправность, в зависимости от их влия­ния на техническое состояние объекта может означать и повре­ждение, и отказ.

Уровень технического состояния СЭО и СА (рис, 3.1) снижа­ется в результате воздействия эксплуатационных факторов, при­водящих к повреждению, отказу и переходу в предельное со­стояние из-за неустранимого нарушения требований безопасно­сти, снижения эффективности эксплуатации, морального старе­ния и других факторов. Повышают уровень технического состоя­ния путем проведения ТО и ремонта.

Электрооборудование может быть ремонтируемыми или неремонтируемыми в зависимости от возможности восстановления их ресурса путем ремонта, что обусловливается конструкцией и обеспечивается при разработке и изготовлении СЭО и ЭСА. Ремонтируемым (или неремонтируемым) является СЭО, для которого проведение ремонтов предусмотрено (или не предусмотрено) в нормативно-технической и (или) конструктор­ской документации.

Ремонтируемые СЭО и ЭСА л зависимости от особенностей или этапов эксплуатации могут быть восстанавливаемыми или восстанавливаемыми объектами.

 

Рис. 3.1. Схема основных переходов Рис. 3.2 Схема классификации объектов

технических состояний.1-повреждение,

2-отказ, 3- моральное старение,

нарушение требований техники безопасности и др.

Восстанавливаемым (или невосстанавливаемым) считается объект, для ко­торого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния предусмотрено (или не предусмот­рено) в нормативно-технической и (или) конструктивной доку­ментации. Неремонтируемые СЭО и ЭСА всегда невосстанавливаемые (рис. 3.2). Так, тиристор, диод, электролампа всегда неремонтируемые невосстанавливаемые объекты, а генераторы, электродвигатели, трансформаторы, являющиеся ремонтируе­мыми объектами, могут быть восстанавливаемыми или невосстанавливаемыми в зависимости от возможности устранения отказа в конкретной ситуации, например в период автономного плавания судна.

Наработка - продолжительность или объем работы объ­екта. Она может измеряться в единицах времени или объема выполненной работы (объем, масса, площадь и т. д.). Наработ­ка до отказа, т. е. от начала эксплуатации объекта до возник­новения первого отказа рассматривается как для неремонтируемого, так и для ремонтируемого (восстанавливаемого) СЭО. Наработка между отказами, т. е. от окончания восстановления работоспособного состояния объекта, после отказа до возникно­вения следующего отказа, относится только к восстанавливае­мому СЭО.

Технический ресурс (ресурс) - наработка объ­екта от начала эксплуатации или ее возобновления после ре­монта определенного вида до перехода в предельное состояние. Для неремонтируемого СЭО ресурс совпадает с продолжитель­ностью пребывания в работоспособном состоянии в режиме применения по назначению до возникновения отказа. Для ре­монтируемого СЭО, отсчет ресурса возобновляется по оконча­нии капитального ремонта, позволяющего восстанавливать ре­сурс. Полный ресурс отсчитывается от начала эксплуатации объекта до его перехода в предельное состояние, соответствую­щего окончательному прекращению эксплуатации.

Срок службы - календарная продолжительность от на­чала эксплуатации объекта или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние. Срок службы измеряется в единицах времени.

Срок сохраняемости - календарная продолжитель­ность хранения и (или) транспортирования объекта, в течение которой и после которой сохраняются значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в установ­ленных пределах. Различаются срок сохраняемости до ввода в эксплуатацию и срок сохраняемости в период эксплуатации (при перерывах и работе). В последнем случае срок

сохраняе­мости входит составной частью в срок службы.

Количественной характеристикой одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта, является показатель надежности. Он может быть единичным (харак­теризующим одно из свойств, составляющих надежность объек­та) и комплексным (характеризующим несколько свойств, со­ставляющих надежность объекта).

Численное значение показателей надежности может изме­няться в зависимости от условий эксплуатации объекта, стадии его существования. При нормировании значений показателей надежности в документации регламентируются конкретные ус­ловия определения и контроля этих показателей.

 

Классификация отказов

Виды отказов. Основные виды отказов классифицируют по следующим признакам:

характеру изменения параметров объекта - внезапный, по­степенный;

связи с отказами других объектов - независимый, зависи­мый;

стадии возникновения причины отказа - конструкционный, производственный, эксплуатационный;

устойчивости неработоспособности - самоустраняющийся, перемежающийся;

возможности предупреждения отказа - предотвращаемый, непредотвращаемый.

Внезапный (или постепенный) отказ характе­ризуется скачкообразным (или постепенным) изменениям зна­чений одного или нескольких заданных параметров объекта.

Деление отказов на внезапные и постепенные носит доста­точно условный характер и определяется в основном возможно­стями контроля параметров объекта. Отказ классифицируется как внезапный, если ему не предшествует направленное изме­нение какого-либо из наблюдаемых эксплуатационных парамет­ров и, значит, практически невозможно прогнозировать время возникновения такого отказа. Постепенному отказу предшеству­ет закономерное изменение заданного эксплуатационного пара­метра, что позволяет прогнозировать время возникновения от­каза. Для ряда элементов постепенные отказы составляют зна­чительную часть всех отказов (табл. 3.1).

Независимый (или зависимый) отказ - отказ объекта, не обусловленный (или обусловленный) отказом дру­гого объекта. Такое разделение отказов позволяет установить зависимость (или независимость) отказа элемента электриче­ской системы (или СЭО) от отказов элементов этой же си­стемы.

Отказы подразделяют на конструкционные, производствен­ные и эксплуатационные, в зависимости от стадии создания или существования объекта, на которой следует провести мероприя­тия по устранению их причины.

Таблица3.1.

Вероятность появления постепенных и внезапных отказов

 

Элемент	Отказы, %
полупроводниковые приборы трансформаторы, реле резисторы конденсаторы	постепенные 70…80   50…60 20…30 7…10	внезапные 20…30   40…50 70…80 90…93

Конструкционные отказы возникают в результате несовершенства или нарушения установленных правил и (или) норм конструирования объекта.

Производственные отказы возникают в результате несовершенства или нарушения установленного процесса изго­товления или ремонта объекта, выполняющегося на ремонтном предприятии.

Эксплуатационные отказы возникают в результа­те нарушения установленных правил и (или) условий эксплуа­тации объекта.

В СЭО и ЭСА могут возникать отказы, после которых рабо­тоспособность самовосстанавливается. Отказы такого типа на­зываются самоустраняющимися. Например, при вклю­чении аварийный дизель-генератор (АДГ) может не запустить­ся после реализации всех трех попыток пуска - отказ системы пуска АДГ, а при повторном включении АДГ запускается - са­мовосстановилась работоспособность системы пуска АДГ. Са­моустраняющийся отказ одного и того же характера может воз­никать в СЭО и ЭСА несколько раз через относительно корот­кие интервалы времени. Многократно возникающий самоустра­няющий<