Жизненный цикл изделий и типичный вид изменения интенсивности отказов во времени. – Богомолов

 

Понятие «Жизненный Цикл Изделия» (ЖЦИ) включает в себя все стадии жизни изделия – от изучения рынка перед проектированием до утилизации изделия после использования. Компьютерная поддержка этапов ЖЦИ становится возможной благодаря созданию и поддержке единой базы данных о продукте (изделии) (рис. 1.1). Специалисты по развитию промышленности уже давно предвидели, что процессы разработки, подготовки производства, изготовления, маркетинга и продажи, эксплуатации и поддержки подчиняются одним естественным законам и могут быть формализованы в явном виде. То есть, они

могут объективно рассчитываться и оптимизироваться. Технически эта возможность сдерживалась дефицитом возможностей компьютеров и средств коммуникаций. На организационном и научном уровне были достаточно хорошо описаны лишь некоторые из процессов, а их системная интеграция имела столько же видов и форм, сколько самих компаний производителей. Когда ситуация на рынке заставила их реформировать свой бизнес, потребовались новые технологии ведения бизнеса на более

высоком уровне.

Рис 1.1

Показатели безотказности

Эти показатели являются количественными характеристиками законов распределения случайного времени безотказной работы прибора или случайного числа отказов за определенное время или наработки.Наиболее общей характеристикой случайного времени работы (наработки) прибора до появления отказа является вероятность безотказной работы Р(t) - вероятность того, что в заданный интервал времени (заданное число циклов повторного функционирования и т.п.) и при заданных режимах и условиях эксплуатации не произойдет отказа:

, (109)

где F(t) - интегральная; f(t) - дифференциальная(плотность вероятности) функции распределения случайного времени (наработки) прибора до первого отказа.

Если функция распределения случайного значения времени t до первого отказа подчиняется экспоненциальному закону (этап приработки), то вероятность определится следующим выражением:

, (110)

где - параметр распределения; t _ср - среднее значение времени (средняя наработка) работы прибора до отказа; - плотность вероятности экспоненциального распределения.

Для нормального закона распределения F(t) (этап старения) вероятность будет:

, (111)

где s _t - среднее квадратическое отклонение случайного времени (наработки) прибора до первого отказа.

Статистическая вероятность безотказной работы может быть вычислена по формуле:

(112)

где N ₀ - число приборов в начале эксплуатации (испытания); n _i - число приборов, отказавших в i -том интервале времени; m = t / D t - число интервалов; t - время эксплуатации; D t - продолжительность интервала времени; - статистическая вероятность отказа прибора.

Чем больше N ₀ и меньше D t, тем ближе статистическая вероятность безотказной работы к теоретической.

На рис. 108 показаны типичные изменения вероятности безотказной работы (кривая 1) и вероятности отказа (кривая 2) прибора во времени.

Рис.108. Графики изменения вероятности отказа и безотказной работы

 

Другим нормируемым показателем безотказности является среднее время безотказной работы t _ср (средняя наработка до отказа), - ожидаемое время исправной работы прибора до появления первого отказа:

, (113)

где t _cpi = (t _i - t _i-1) /2; t _i-1, t _i - значения времени в начале и в конце i -го интервала; t_j - время работы (наработки) до первого отказа j -того прибора.

Важными характеристиками безотказности являются также частота и интенсивность отказов.

Частотой отказов (плотностью распределения времени работы прибора до отказа) по статистической информации называют отношение числа приборов, отказавших в единицу времени (n (t)/ D t) к числу приборов в начале эксплуатации (испытания) N₀ при условии, что отказавшие приборы не восстанавливаются и не заменяются:

, (114)

где n(t) - число приборов, отказавших за время t; n (D t) - число приборов, отказавших в интервал времени D t.

На рис. 109,а представлен статистический график (гистограмма) частоты отказов.

Рис.109. Графики частоты (а) и интенсивности (б) отказов

 

Интенсивностью отказов l (t) называют отношение числа приборов, отказавших в единицу времени, к числу приборов, работоспособных в данный момент (интервал) времени (N_t):

(115)

Эта характеристика показывает, какая часть приборов по отношению к среднему числу исправно работающих выходит из строя из-за отказов в единицу времени (обычно в час).

Типичная кривая изменения интенсивности отказов в единицу времени, характерная для случая внезапных отказов, приведена на рис. 109,б. Здесь выделены три периода интенсивности отказов: начальный период времени от t ₀ до t ₁ (этап приработки - 1), второй период времени от t ₁ до t ₂ (этап нормальной работы - 2) и третий период после времени t ₂ (этап старения - 3).

На начальном периодеинтенсивность отказов приборов выше, чем в нормальный период работы, что объясняется наличием проектно-производственных ошибок и погрешностей, дефектами материалов и покупных (унифицированных) изделий. Продолжительность этого периода конструкторско-технологических отказов зависит от типа прибора, его сложности, количества унифицированных элементов и узлов, условий производства, условий эксплуатации и т.д.

Период нормальной работы характеризуется более высокой и стабильной надежностью. Интенсивность отказов здесь постоянна и обусловлена эксплуатационными факторами: ошибками операторов, скачками напряжений в электрической сети, ухудшением условий и режимов эксплуатации (перегрузки, воздействие внешней среды) и т.д. Продолжительность этого этапа различна для приборов, основанных на различных физических принципах (электронных, оптико-механических, механических, электронно-механических, оптико-электронных) и работающих в различных режимах и условиях. Например, продолжительность этапа нормальной работы механических приборов и узлов существенно меньше подобного этапа работы электронных приборов ([29]^*).

Период старения характеризуется резким возрастанием интенсивности отказов, что вызвано износом отдельных деталей, их коррозией, загрязнением, старением материалов, расходованием ресурса элементов и т.д. Продолжительность данного этапа также зависит от вида приборов, их конструкции, качества используемых материалов, условий и режимов эксплуатации, а также технического обслуживания и профилактических мероприятий.

На рис. 110 и рис. 111 приведены графики характеристик безотказности для экспоненциального и нормального, соответственно, законов распределения случайного времени (наработки) работы прибора между отказами. Заметим, что интенсивность отказов при экспоненциальном распределении является постоянной величиной (согласно (110), l (t)= f(t)/P(t) =1/ t _ср), а при нормальном распределении - монотонно возрастает в функции времени (наработки).

Рис.110. Графики характеристик надежности (экспоненциальный закон распределения времени наработки прибора)

 

Рис.111. Графики характеристик надежности (нормальный закон распределения времени наработки прибора)

 

54 Классификация ремонта. Система планово-предупредительного ремонта. Система ремонта по техническому состоянию. Техника безопасности при ремонте средств автоматизации. – Булушева

 

Ремонт – это комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности оборудования и восстановлению ресурсов оборудования.

В соответствии с особенностями повреждений и износа составных частей оборудования, а также трудоемкостью ремонтных работ настоящей системой предусматривается проведение следующих видов ремонта: текущего (ТР); капитального (К.Р).

Текущий ремонт-это ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности оборудования и состоящий в замене или восстановлении его отдельных узлов и деталей оборудования. Перечень основных работ, выполняемых, как правило, при текущем ремонте, приводится ниже: проведение операций периодического технического обслуживания; замена быстроизнашивающихся деталей и узлов, чистка или замена фильтров (водяных и воздушных); ремонт узлов (запорно-регулирующей арматуры и узлов регулирования тепло-холодоснабжения), противокоррозионных и изоляционных покрытий, окраска; замена набивок сальников и прокладок, ревизия арматуры; проверка на точность работы системы автоматики и приборов КИПиА; ревизия электрооборудования. Типовой перечень работ, подлежащий выполнению при текущем ремонте конкретного вида оборудования, составляется руководителем ремонтного подразделения, утверждается руководителями инженерных служб предприятия и является обязательным приложением к ремонтному журналу.

Капитальный ремонт – это ремонт, выполняемый для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса оборудования с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые. Под базовой частью понимают основную часть оборудования, предназначенную для его компоновки и установки других составных частей. При капитальном ремонте производится частичная, а в случае необходимости, и полная разборка оборудования. В объем капитального ремонта входят следующие основные работы: объем работ текущего ремонта; замена или восстановление всех изношенных деталей и узлов; полная или частичная замена изоляции, запорно-регулирующей арматуры, противокоррозионной защиты; выверка и центровка машины, натяжение ремней вентиляторов; послеремонтные испытания и т.п. Подробный перечень работ, который необходимо выполнить во время капитального ремонта конкретного вида оборудования, устанавливается в ведомости дефектов. Рекомендуется составлять типовую ведомость дефектов на капитальный ремонт каждого вида (или группу одинакового) оборудования.

Система планово-предупредительного ремонта (ППР) оборудования – система технических и организационных мероприятий, направленных на поддержание и (или) восстановление эксплуатационных свойств технологического оборудования и устройств в целом и (или) отдельных единиц оборудования, конструктивных узлов и элементов.

На предприятиях используются различные разновидности систем планово-предупредительных ремонтов (ППР). Основным сходством в их организации является то, что регламентирование ремонтных работ, их периодичности, продолжительности, затрат на эти работы носит плановый характер. Однако, индикаторами для определения сроков выполнения плановых ремонтов служат различные показатели.

Структура ремонтных работ в системе ППР оборудования обуславливается требованиями ГОСТ 18322-78 и ГОСТ 28.001-78

Сущность планово-предупредительного ремонта заключается в том, что все виды ремонта планируются и выполняются в строго установленные ремонтными нормативами сроки.

Перечень оборудования, на которое распространяется метод ремонта по техническому состоянию (послеосмотровый метод), составляется по каждому цеху (производству) начальниками служб эксплуатации совместно с представителями ремонтной службы и утверждается главным инженером (руководителем) предприятия.

Ремонт по техническому состоянию - ремонт, при котором контроль технического состояния выполняется с периодичностью и в объеме, установленными в нормативно-технической документации, а объем и момент начала ремонта определяется техническим состоянием изделия.

Сущность ремонта по техническому состоянию заключается в том, что все виды и сроки ремонта устанавливаются в зависимости от технического состояния оборудования и технологических режимов его работы, определяемого во время проведения периодического ТО, при этом должен быть составлен акт на установление вида и срока ремонта, который является основным документом при составлении годового или месячного графика ремонта.

Техника безопасности при ремонте средств автоматизации

Поверку, регулировку и ремонт всех приборов и средств автоматизации необходимо производить с соблюдением стандартов и технических условий, утвержденных Госстандартом СССР. Аварийное выключение приборов разрешается производить в соответствии со специальной инструкцией.

Поверка и испытание приборов и средств автоматизации в помещениях производств, отнесенных к категориям А, Б, Е. должны осуществляться в условиях, исключающих ценообразование. Работы по регулировке и поверке электрических приборов и коммуникаций к ним одновременно с проведением в этом помещении опасных работ (чистка технологических аппаратов, смена прокладок и т. п.) не допускаются. Все работы с ртутью должны проводиться в соответствии с нормами и требованиями, указанными для ртутных комнат.

Приборы с ртутным заполнением должны снабжаться ловушкой или иметь другие защитные приспособления на случай выброса ртути. При ремонте приборов и средств автоматизации работы с ртутью разрешается производить только в специально оборудованных помещениях. Исполнительные устройства автоматических регуляторов необходимо подвергать гидравлическим испытаниям, как и арматуру аппаратов.

Проверка работоспособности и регулировка схемы автоматических систем управления и отдельных исполнительных устройств должны производиться на рабочем месте и оформляться соответствующей документацией. Результаты осмотров и отметок о регулировке и ремонте приборов и средств автоматизации следует заносить в специальный журнал, который должен находиться в каждом цехе.

В течение времени, необходимого для замены автоматического регулятора, управление или регулирование должны производиться вручную. За приборами и средствами автоматизации, производственной сигнализации и дистанционного управления должен быть установлен постоянный контроль, гарантирующий их безотказную работу. При приеме и сдаче смен необходимо производить осмотр щитов автоматизации, автоматической системы управления технологическими процессами, блокировочных устройств, средств сигнализации с записью об этом в сменном журнале. Регулировку и ремонт приборов и средств автоматизации должны осуществлять только работники службы КИП.

Электрические приборы и средства автоматизации, приборы, устанавливаемые во взрывоопасных помещениях и наружных установках, должны удовлетворять требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

Электрические приборы и средства автоматизации общепромышленного исполнения должны быть изолированы от взрывоопасных помещений. Эти приборы допускается устанавливать только внутри герметичных шкафов, продуваемых воздухом или инертным газом при избыточном давлении в соответствии с требованиями ПУЭ, с учетом выброса газов в атмосферу. Приборы и средства автоматизации, устанавливаемые на открытом воздухе, должны быть защищены от атмосферных влияний. Импульсные линии, разделительные сосуды, связанные с приборами и средствами автоматизации, должны быть заполнены инертной, незастывающей и незамерзающей жидкостью, которая не растворяет измеряемый продукт и не смешивается с ним. Вводы и выводы импульсных трубок и защитных труб с проводами должны производиться через наружные стены, в порядке исключения допускается прокладывать импульсные трубки через внутренние стены, разделяющие помещения управления и взрывоопасные помещения. Импульсные трубки следует заключать в стальные кожухи с уплотнением, а также руководствоваться другими требованиями ПУЭ.

Для пьезометрических приборов в случае, если смесь воздуха с горючими парами жидкости недопустима, воздух должен быть заменен инертным газом. Для пневматических приборов и средств автоматизации должны предусматриваться специальные установки и отдельные сети сжатого воздуха и инертного газа. Разрешается использование сжатого воздуха или азота, поступающих из технологических установок, при этом азот или воздух должен быть осушен, очищен и по качеству и параметрам пригоден для использования при работе приборов и средств автоматизации. Технологические цехи и участки должны быть снабжены устройствами, сигнализирующими о падении давления сжатого воздуха, предназначенного для питания приборов и средств автоматизации. Сети сжатого воздуха для приборов и средств автоматизации должны иметь буферные емкости, обеспечивающие часовой запас сжатого воздуха для работы. Эти требования не распространяются на установки, в которых включение компрессоров осуществляется автоматически по давлению воздуха или газа в ресивере. При отсутствии специальных установок сжатого воздуха для приборов и средств автоматизации и снижении давления в общей сети ниже допустимого сети сжатого воздуха должны автоматически отключаться от всех других сетей посредством обратного клапана или другого автоматического устройства, устанавливаемого перед буфером. Забор воздуха для воздушных компрессоров должен исключать возможность загрязнения его газами и пылью производства.

Все электроприборы и щиты металлоконструкций подлежат заземлению в соответствии с ПУЭ независимо от подаваемого напряжения. Применение ртутных приборов должно быть ограничено. Все цехи взрыво- и пожароопасных производств, а также помещения, где располагаются щиты автоматизации, должны быть оборудованы системой двусторонней производственной громкоговорящей связи (ПГС) или телефонной связью, а взаимозависимые цехи в необходимых случаях - сигнализацией, связывающей между собой агрегаты. Телефонные аппараты или извещатели от них, а также сигнальные кнопки или извещатели для сигнализации, устанавливаемые во взрывоопасных помещениях, допускаются только во взрывозащищенном исполнении. В каждом цехе должен быть предусмотрен журнал для записи мероприятий (опробование, изменение уставок, замена блокировочных приборов, поднятие выпавших блинкеров и снятие сигналов об изменении схемы блокировок), которые проводятся непосредственно на блокировочных устройствах, а также для записи разрешений на включение блокировочных устройств.