Основные понятия надёжности объектов теплоэнергетики

1. Надёжность систем теплоснабжения промышленных предприятий Лекция №1. Основные понятия надёжности объектов теплоэнергетики

Вопросы лекции:
1. Введение
2. Основные понятия надёжности объектов
теплоэнергетики.
3. Заключение
Морозов В.И., декабрь 2022

2.

Экологичность
Мощность
Масса и габариты
Экономичность
…
Свойства объекта
Надёжность
…
Живучесть
Качество объекта
2

3. Основные понятия и определения

Надёжность
(dependability)–
свойство объекта сохранять во
времени в установлен-ных пределах
значения
всех
параметров,
характеризующих его способность
выполнять требуемые функции в
заданных
режимах,
условиях
применения, стратегиях технического обслуживания, хранения и
транспортирования
ГОСТ 27.102-2021 Надёжность в технике. Надёжность
объекта . Термины и определения.
3

4. Задачи теории надёжности:

1. Изучение закономерностей возникновения отказов.
2. Оценка влияния внешних и внутренних факторов на
надёжность технических объектов.
3. Установление количественных характеристик и методов
расчёта надёжности.
4. Разработка методов испытаний на надёжность.
5. Определение методов обеспечения надёжности при
проектировании и в процессе изготовления.
6. Разработка методов поддержания надёжности в
эксплуатации.
4

5. Условия надёжной эксплуатации энергетического объекта

1. Проектирование
по нормам надёжности
2. Изготовление
с учётом требований
по надёжности
3. Обеспечение
надёжности в
эксплуатации
5

6. Государственные стандарты «Надёжность в технике»

ГОСТ 27.000- 00
Общие вопросы надёжности
ГОСТ 27.100- 00 Нормирование надёжности
ГОСТ 27.200- 00 Методы расчёта надёжности
ГОСТ 27.300- 00 Методы обеспечения надёжности
ГОСТ 27.400- 00 Испытания и контроль надёжности
ГОСТ 27.500- 00 Сбор и обработка информации по
надёжности
ГОСТ 27.600- 00 – 27.900- 00 Резерв
6

7.

Государственные стандарты
по вопросам надёжности
энергетических объектов
ГОСТ 28775–90 Агрегаты газоперекачивающие с газотурбинным
приводом. Общие технические условия.
Госстандарт России.
– М: Издательство стандартов. 1991
ГОСТ 29328–92 Установки газотурбинные для привода
турбогенераторов. Общие технические
условия. Госстандарт России.
– М: Издательство стандартов. 1992 г.
7

8. Термины, относяшиеся к структуре стандарта «Надежность в технике»

1.
2.
3.
4.
5.
Объект (item): предмет рассмотрения, на который распространяется
терминология в области надёжности.
Объектом может быть сборочная единица, деталь, компонент, элемент,
устройство, функциональная единица, оборудование, изделие, система,
сооружение; основным, резервируемым или резервным. Объект может
включать в себя аппаратные средства, программное обеспечение,
персонал или их комбинации. Объект может относиться к конкретному
объекту и к одному из представителей совокупности, в частности к любому представителю серии, партии или статистической выборки однотипных
объектов. На стадии разработки термин "объект" применяют по
отношению к любому представителю генеральной совокупности объектов.
Система (system): Объект, представляющий собой множество
взаимосвязанных элементов, рассматриваемых в определённом контексте
как единое целое, отделённое от окружающей среды.
Подсистема (subsystem): часть системы, представляющая собой систему.
Элемент (element): Объект, у которого отсутствуют (или в рамках
8
данного исследования не рассматривают) составные части.

9. Содержание свойства «надёжность»

Безотказность (reliability) – свойство объекта непрерывно
сохранять работоспособное состояние в течение некоторого
времени или наработки в заданных режимах и условиях
применения;
Долговечность (durability)– свойство объекта сохранять
работоспособное состояние до наступления предельного
состояния при установленной системе технического
обслуживания и ремонта;
Сохраняемость (storability) – свойство объекта сохранять в
заданных пределах значения параметров, характеризующих
способность объекта выполнять требуемые функции, в
течение и после хранения и (или) транспортирования;
Ремонтопригодность (maintainability) – свойство объекта,
заключающееся в его приспособленности к поддержанию и
восстановлению
работоспособности
объекта
путём
9
технического обслуживания и ремонта.

10. Свойства объекта, не входящие в комплексное свойство надёжности:

1. Готовность объекта (availability of item): Способность объекта выполнять
требуемые функции в заданных условиях, в заданный момент или период
времени при условии, что все необходимые внешние ресурсы обеспечены.
Для объектов теплоэнергетики, например, наличие ТЭР.
2. Надёжность объекта и «готовность объекта» не зависят друг от друга,
однако показатели готовности функционально связаны с показателями
безотказности, ремонтопригодности и восстанавливаемости.
3. Понятия "готовность объекта", отличается от понятия "готовность выполнения задания", приведённого в ГОСТ Р 27.101, который дополнительно
зависит от не предусмотренных проектом внешних воздействий, а также от
административных, организационных и логистических факторов.
4. Восстанавливаемость (recoverability): свойство объекта, заключающееся
в его способности восстанавливаться после отказа без ремонта. Для
восстановления могут требоваться или не требоваться внешние
воздействия. Для случая, когда внешние воздействия не требуются, может
10
использоваться термин "самовосстанавливаемость".

11. Термины состояния объекта:

1. Исправное состояние (исправность) (perfect (flawless) state): состояние
объекта, в котором все параметры объекта соответствуют всем
требованиям, установленным в документации на этот объект.
2. Неисправное состояние (неисправность) (imperfect state (flaw)):
состояние объекта, в котором хотя бы один параметр объекта не
соответствует хотя бы одному из требований, установленных в
документации на этот объект.
3. Работоспособное состояние (up state): состояние объекта, в котором
значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять
заданные функции, соответствуют требованиям нормативной и
технической документации. Работоспособный объект может находиться в
исправном и неисправном состоянии
4. Неработоспособное состояние (down state): состояние объекта, в котором
значение хотя бы одного из параметров, характеризующих способность
объекта выполнять заданные функции, не соответствует требованиям
документации на этот объект.
11

12. Состояния объекта

Работоспособное - состояние объекта, в котором значения
всех параметров, характеризующих его способность выполнять
заданные функции, соответствуют требованиям НТД;
Частично неработоспособное – состояние, при котором
объект способен частично выполнять требуемые функции;
Неработоспособное – состояние объекта, при котором
значение хотя бы одного параметра, характеризующего
способность объекта выполнять заданные функции, не
соответствует требованиям документации на этот объект;
Предельное - состояние объекта, при котором его
дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна,
либо восстановление его работоспособного состояния
невозможно или нецелесообразно.
12

13. Состояния объекта

1. Переход объекта из одного состояния в другое обычно происходит
вследствие повреждения или отказа. Переход объекта из исправного
состояния в неисправное работоспособное состояние происходит из-за
повреждений.
2. Исправный объект всегда работоспособен, неисправный объект может быть
как работоспособным, так и неработоспособным. Работоспособный объект
может быть исправен и неисправен, неработоспособный объект всегда
неисправен.
3. В работоспособном состоянии объекта различают:
-
«рабочее состояние» (operating state): состояние объекта, в котором он
выполняет хотя бы одну требуемую функцию.
-
«нерабочее состояние» (non-operating state): состояние объекта, в
котором он не выполняет ни одной из требуемых функций. «Нерабочее
состояние» в свою очередь на состояние «резервирования» и состояние
«планового простоя».
13

14. Связь между техническими состояниями объекта

14

15. Отказ, дефект, повреждение

1. Отказ (failure): событие, заключающееся в нарушении работоспособного
состояния объекта.
2. Повреждение (damage): нарушение исправного состояния объекта при
сохранении его работоспособного состояния. Повреждение - отклонения
состояния конструкций от первоначального, полученные в процессе
эксплуатации.
3. Повреждения могут возникать вследствие: силовых воздействий
(трещины, разрывы, потеря устойчивости, расстройство соединений);
механических (прогибы, вмятины, вырезы, искривления, истирания);
физических (хрупкие трещины при низких температурах, разрушение при
высоких температурах, коробление и т.п.); химических (коррозия
материала, возникающая от влажности среды и от агрессивности
жидкостей и газов, специфических для различных отраслей производства);
атмосферных воздействий (намокание и выветривание кладки стен,
разрушение карнизов, разрушение кровельного ковра, замораживание и
оттаивание каменных элементов конструкций) и т. д.
15

16. Отказы, дефекты, повреждения

1. Дефект (defect): каждое отдельное несоответствие объекта
требованиям, установленным в документации. Дефектами называют
отклонения формы, качества, размеров от установленных техническими
правилами, условиями и нормами и полученные в процессе изготовления,
перевозки или монтажа. Дефект может быть обнаружен и в процессе
эксплуатации
2. Наличие дефекта и (или) повреждения приводит объект в неисправное
состояние и могут служить причиной возникновения полного или
частичного отказа. Критерии отказов следует отличать от критериев
повреждений, под которыми понимают признаки или совокупность
признаков неисправного, но работоспособного состояния объекта.
16

17. Основные характеристики отказов

1. Вид отказа (failure mode): единица классификации отказов на основе
установленных критериев: особенностей, причины, последствий отказа;
функции, способность выполнения которой утрачена в результате отказа;
или изменения состояния объекта.
2. Критерий отказа (failure criterion): признак или совокупность признаков
нарушения работоспособного состояния объекта, установленные в
документации.
3. Причина отказа (failure cause): явления, процессы, события и состояния,
вызвавшие возникновение отказа объекта.
4. Механизм отказа (failure mechanism): процесс, приводящий к отказу
объекта.
Примечание: процесс может быть физическим, химическим,
биологическим, логическим или их сочетанием.
5. Последствия отказа (failure effect): явления, процессы, события и
состояния, обусловленные возникновением отказа объекта.
6. Критичность отказа (criticality of a failure): совокупность признаков,
характеризующих значимость последствий отказа.
17

18. Виды отказов

18

19. Классификация отказов по причине появления

1. Конструктивный отказ (design failure): отказ, возникший по причине,
связанной
с
несовершенством
конструкции
или
нарушением
установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования.
2. Производственный отказ (manufacturing failure): отказ, возникший по
причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного
процесса изготовления объекта или его ремонта, выполняемого на
ремонтном предприятии.
3. Эксплуатационный отказ (misuse failure): отказ, возникший по причине,
связанной с нарушением установленных правил и (или) условий
эксплуатации объекта.
4. Данная классификация отвечает на вопросы: «Кто виноват и в какой сфере
что-то необходимо предпринять?»
19

20. Классификация отказов по скорости перехода объекта из работоспособного состояния в неработоспособное (характер возникновения)

1.
Внезапный отказ (sudden
скачкообразным переходом;
2.
Постепенный отказ (gradual failure): отказ, возникающий в результате
постепенного изменения значений одного или нескольких параметров
объекта;
3.
Это
разделение
осуществлено
в
интересах
возможности
прогнозирования технического состояния объекта средствами
технического диагностирования (СрТД). В отличие от внезапного отказа
появлению постепенного отказа предшествует непрерывное и монотонное
изменение одного или нескольких параметров, характеризующих
способность объекта выполнять заданные функции. Ввиду этого удаётся
предупредить появление отказа или принять меры по устранению
(локализации) его нежелательных последствий. Однако при отсутствии
СрТД многие постепенные отказы по причине несвоевременного
обнаружения становятся внезапными.
20
4.
.
failure):
отказ,
характеризующийся

21. Классификация отказов вследствие естественного старения и исчерпания назначенного ресурса

1.
Ресурсный отказ (marginal failure): отказ, в результате которого объект
достигает предельного состояния.
2. Деградационный отказ (wear-out failure): отказ, обусловленный
естественными процессами старения, износа, коррозии и усталости при
соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования,
изготовления и эксплуатации объекта.
3. Деградационный отказ может иметь место только при соблюдении всех
установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и
эксплуатации объекта, возникновение деградационных отказов всегда
происходит за пределами планируемого полного или межремонтного срока
службы (ресурса). Возможность продолжения эксплуатации по истечении
планового срока службы (ресурса), с учётом возможности появления
деградационных отказов, обеспечивается расчётом на долговечность с
учётом физики процессов, приводящих к деградационным отказам, а также
надлежащей системы технического обслуживания и ремонта.
21

22. Классификация отказов по иным причинам

1.
По причинно-следственным связям с другими отказами:
-
независимый отказ (primary failure): отказ, не вызванный возникновением
других отказов;
-
зависимый отказ (secondary failure): отказ, вызванный возникновением
других отказов.
2. По возможности обнаружения:
-
явный отказ (explicit failure): отказ, обнаруживаемый визуально или
штатными методами и средствами контроля и диагностирования при
подготовке объекта к применению или в процессе его применения;
-
скрытый отказ (latent failure): отказ, не обнаруживаемый визуально или
штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но
выявляемый при проведении технического обслуживания или
специальными методами диагностирования.
22

23. Классификация отказов по иным причинам

1.
Систематический отказ (systematic failure): отказ, однозначно вызванный
определённой причиной, которая может быть устранена только
модификацией проекта или производственного процесса, правил
эксплуатации и документации.
2.
Самоустраняющиеся отказы:
2.1. Перемежающийся отказ (intermittent failure): многократно возникающий
самоустраняющийся отказ одного и того же характера;
2.2. Сбой (interruption): самоустраняющийся отказ или однократный отказ,
устраняемый незначительным вмешательством оператора. Отличительным
признаком «сбоя» является то, что восстановление работоспособного
состояния объекта может быть обеспечено без ремонта, например путём
воздействия оператора на органы управления, устранением обрыва нити,
магнитной ленты и т.п., коррекцией положения заготовки.
23

24. Классификация отказов по иным причинам

3. Отказы по общей причине (common cause failures): отказы различных
объектов, возникающие вследствие одного события (отказа, ошибки
персонала, внешнего или внутреннего воздействия), которые без рассмотрения
причин считались бы независимыми.
Примечание - отказы по общей причине могут быть также отказами общего
вида.
4. Отказы
общего вида (common mode failures): отказы различных
объектов, характеризующиеся одним и тем же видом отказа.
Примечание: у отказов общего вида могут быть различные причины. Отказы
общего вида могут быть также отказами по общей причине.
24

25. Термины надёжности, относящиеся к временным понятиям

Ресурс (operating life): суммарная наработка объекта от начала его
эксплуатации или ее возобновления после ремонта до момента
достижения объектом предельного состояния.
2. Полный ресурс отсчитывают от начала эксплуатации объекта до его
перехода в предельное состояние, соответствующее окончательному
прекращению эксплуатации.
3. Остаточный ресурс (residual operating life): суммарная наработка объекта
от момента контроля его технического состояния до момента достижения
объектом предельного состояния.
4. Срок службы (useful life) : календарная продолжительность эксплуатации
объекта от начала эксплуатации или её возобновления после капитального
ремонта до момента достижения объектом предельного состояния.
5. Срок сохраняемости (storing life): календарная продолжительность
хранения и/или транспортирования объекта, в течение которой значения
параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные
функции, остаются в пределах, установленных в документации.
Примечание - по истечении срока сохраняемости объект должен соответствовать требованиям безотказности, долговечности и ремонтопригодности,
25
установленным в документации.
1.

26. Термины, относящиеся к временным понятиям и не являющиеся показателями надёжности

Назначенный ресурс (assigned operating life): суммарная наработка, при
достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена
независимо от его технического состояния.
2. Назначенный срок службы (assigned useful life): календарная
продолжительность, при достижении которой эксплуатация объекта должна
быть прекращена независимо от его технического состояния.
3. Назначенный срок хранения (assigned storing life): календарная
продолжительность, при достижении которой хранение объекта должно быть
прекращено независимо от его технического состояния.
4. По истечении назначенных ресурса, срока службы и срока хранения
объекта должно быть принято решение, предусмотренное соответствующей
документацией, о ремонте, списании, утилизации, оценке технического
состояния, установлении нового назначенного срока службы и т.п.
5. Цель установления назначенного срока службы и назначенного ресурса принудительное заблаговременное прекращение применения объекта по
назначению исходя из требований безопасности или технико-экономических
соображений.
1.
26

27. Термины надёжности, относящиеся к временным понятиям

1.
2.
3.
4.
Наработка до отказа (operating time to failure): наработка объекта от
начала его эксплуатации или от момента его восстановления до отказа.
Наработка между отказами (operating time between failures): наработка
объекта между двумя следующими друг за другом отказами. Примечание:
наработка между отказами применима только к восстанавливаемым
объектам.
Время (продолжительность) ремонта (repair time): время, затрачиваемое
на выполнение ремонта объекта. Время ремонта исключает время на
технические и организационные простои, а также время на обеспечение
материальными ресурсами, см. также ГОСТ Р 27.101-2021, статья 32.
Время восстановления (restoration time): время, затрачиваемое
непосредственно на выполнение операций по восстановлению объекта.
27

28. Техническое обслуживание объекта

1.
Система технического обслуживания и ремонта (maintenance system): Система
включающая в себя совокупность документации, персонала, организационных и
технических действий, необходимых для поддержания и восстановления
работоспособного состояния объекта.
2.
Техническое обслуживание (ТО) (maintenance): комплекс организационных
мероприятий и технических операций, направленных на поддержание
работоспособности (исправности) объекта и снижение вероятности его отказов при
использовании по назначению, при хранении и транспортировании. Основные
виды ТО:
плановое
ТО
(другие
отраслевые
названия:
профилактическое,
регламентированное) - техническое обслуживание, выполнение которого
осуществляется в соответствии с требованиями документации;
внеплановое
ТО
(другие
отраслевые
названия:
корректирующее,
нерегламентированное) - техническое обслуживание, выполнение которого
осуществляется по техническому состоянию объекта без предварительного
назначения.
3. Техническое обслуживание включает регламентированные в конструкторской
(проектной) и (или) эксплуатационной документации операции по поддержанию
работоспособного и исправного состояния. В техническое обслуживание входят
28
контроль технического состояния, очистка, смазка и т. п.

29. Техническое обслуживание объекта

1.
Мониторинг технического состояния (condition monitoring): составная
часть технического обслуживания, представляющая собой наблюдение за
объектом с целью получения информации о его техническом состоянии и
рабочих параметрах. Мониторинг может проводиться в процессе работы
объекта непрерывно или через запланированные интервалы времени. На
основе данных мониторинга осуществляется контроль технического
состояния и оценка остаточного ресурса объекта.
2.
Обслуживаемый объект (serviced item): объект, для которого техническое
обслуживание предусмотрено документацией.
3.
Необслуживаемый объект (non serviced item): объект, для которого
техническое обслуживание не предусмотрено документацией.
29

30. Восстановление объекта

1.
Восстановление (restoration): процесс и событие, заключающиеся в
переходе объекта из неработоспособного состояния в работоспособное
состояние. Восстановление как процесс характеризуется операциями и
продолжительностью времени от момента возникновения отказа до
момента
восстановления
работоспособного
состояния
объекта.
Восстановление как событие характеризуется моментом восстановления
работоспособного состояния объекта после отказа.
2.
Восстановление включает в себя идентификацию отказа (определение
его места и вида), наладку или замену отказавшего элемента,
регулирование и контроль технического состояния элементов объекта и
заключительную операцию контроля работоспособности объекта в целом.
30

31. Восстановление объекта

1.
Восстанавливаемый объект (restorable item): объект, восстановление
работоспособного состояния которого в рассматриваемой ситуации
предусмотрено технической и конструкторской документацией.
2.
Невосстанавливаемый
объект
(non-restorable
item):
объект,
восстановление работоспособного состояния которого в рассматриваемой
ситуации
не
предусмотрено
технической
и
конструкторской
документацией.
3.
Самовосстановление
вмешательства извне.
(self-recovery):
восстановление
объекта
31
без

32. Ремонт объекта

1.
Ремонт (repair): комплекс технических операций и организационных действий по
восстановлению исправного или работоспособного состояния объекта и
восстановлению ресурса объекта или его составных частей.
2.
В процессе ремонта осуществляется перевод объекта из предельного
состояния в работоспособное состояние, при котором происходит восстановление
ресурса объекта в целом. В ремонт могут входить разборка, поиск дефектов,
замена или восстановление отдельных блоков, деталей и сборочных единиц,
сборка и т.д. Содержание отдельных операций ремонта может совпадать с
содержанием операций технического обслуживания.
3.
Ремонт включает локализацию, диагностирование, устранение неисправности и
контроль функционирования. Ремонты подразделяют на плановые и внеплановые.
Плановый ремонт выполняется по плану в соответствии с требованиями
документации. Плановые ремонты по объёму выполняемых работ, трудоёмкости и
периодичности проведения подразделяют на текущие, средние и капитальные.
Внеплановый ремонт - не предусмотрен планом, они могут быть обусловлены
отказом объекта, появлениями повреждений (неисправностей),
нарушением
правил технической эксплуатации. Внеплановые ремонты подразделяют на
аварийно-восстановительные и ремонты по состоянию объекта.
32

33. Техническое обслуживание, восстановление и ремонт

1.
Ремонтопригодный объект (repairable item): объект, ремонт которого
предусмотрен документацией и возможен в заданных условиях.
2.
Неремонтопригодный объект (non-repairable item): объект, ремонт
которого не предусмотрен документацией.
3.
Замена (substitution): процедура поддержания или
восстановления
работоспособности объекта путем установки запасной части вместо
отказавшего или изношенного элемента объекта.
4.
Запасная часть (spare part): отдельный узел, устройство или элемент,
предназначенные для замены изношенных, неисправных или отказавших
составных частей объекта с целью поддержания или восстановления его
работоспособного состояния.
5.
Запасные части, инструменты и принадлежности, ЗИП (spare parts,
tools and accessories (SPTA) ): совокупность запасов материальных средств,
сформированная в зависимости от назначения и особенностей
использования объекта и предназначенная для (SPTA) обеспечения его
функционирования, технического обслуживания и ремонта.
33

34. Техническое обслуживание, восстановление и ремонт

1.
Комплект ЗИП (maintenance package (SPTA package)): набор запасных
частей, инструментов, принадлежностей и расходных материалов,
необходимых для обеспечения функционирования, технического
обслуживания и ремонта объекта. Примечание:
Комплект ЗИП формируют в соответствии с требованиями документации,
с учетом назначения и особенностей использования объекта;
Все виды комплектов ЗИП условно делятся на основные и специальные, а
в зависимости от состава, назначения и размещения - на одиночные,
групповые и ремонтные.
2. Система ЗИП (SPTA system): совокупность комплектов ЗИП разных видов
и уровней иерархии, необходимых для поддержания и восстановления
работоспособности объекта или совокупности объектов. Примечание:
Систему ЗИП формируют в соответствии с требованиями документации, с
учетом назначения и особенностей использования объектов.
Существуют двухуровневые и многоуровневые системы ЗИП. На каждом
уровне структуры системы ЗИП могут быть использованы различные
34
стратегии пополнения.

35. Благодарю за внимание!

35