ADNOTARE. Sunt luate în considerare conceptele de „resursă atribuită” și „durata de serviciu atribuită a echipamentului”. Se discută relația dintre acești indicatori și starea tehnică a echipamentului.
CUVINTE CHEIE: resursă parc, resursă atribuită, durata de viață alocată, resursă individuală, stare tehnică, diagnosticare tehnică.
Mentine
Mulți oameni asociază cauza principală a dezastrului de la unitatea hidraulică nr. 2 a CHE Sayano-Shushenskaya din august 2009 cu un grad ridicat de uzură a echipamentului. Argumentul principal îl reprezintă datele privind epuizarea duratei de viață desemnate a acestei unități hidraulice în noiembrie 2009. Cu alte cuvinte, accidentul s-a produs cu trei luni înainte de atingerea acestei perioade. Această afirmație nu pare de necontestat, mai ales că rotorul temporar al turbinei hidraulice (unitatea sa cea mai critică și deteriorată) a fost înlocuit cu unul standard pe GA b 2 în noiembrie 1986. Pentru a înțelege acest cablu, este necesar să se întocmească încă o dată. consultați termenii referitori la fiabilitatea indicatorilor echipamentului și amintiți-vă istoricul scopului acestor caracteristici.
Ce este „resursa atribuită” și „durata de viață alocată”
Conform GOST 27.002-89, resursa atribuită este înțeleasă ca „timpul total de funcționare, la atingerea căruia funcționarea obiectului trebuie oprită, indiferent de starea sa tehnică”, iar conceptul de „durată de viață desemnată” este „ durata calendaristică de funcționare, la atingerea căreia funcționarea obiectului trebuie oprită indiferent de starea sa tehnică.”
Ambele definiții sunt destul de categorice și nu permit interpretări diferite, dacă nu pentru nota dată în același standard: „Notă. La expirarea resursei alocate (durata de viață...), obiectul trebuie scos din serviciu și trebuie luată o decizie conform prevederilor documentației tehnice și de reglementare relevante - trimiterea acestuia pentru reparație, dezafectare, distrugere, verificare și stabilirea unei noi perioade atribuite etc."
Se pare că durata de viață a echipamentului nu se încheie atunci când resursa desemnată (durata de viață) este epuizată. Este exact ceea ce se implementează în practică atât în țara noastră, cât și în străinătate. Economia rusă nu este pregătită astăzi să dezafecteze echipamentele energetice care și-au epuizat resursele desemnate sau durata de viață.
Dar asta nu înseamnă că centralele electrice ale țării ar trebui să opereze echipamente care nu îndeplinesc cerințele de siguranță și fiabilitate. Extinderea resursei (durata de viata) a echipamentelor, cladirilor si structurilor dincolo de cea desemnata trebuie justificata si documentata corespunzator.
Ar trebui explicate definițiile resursei alocate și ale duratei de serviciu atribuite.
În ciuda asemănării dintre definițiile acestor termeni, aceștia sunt fundamental diferiți unul de celălalt. Resursa, de regulă, este atribuită elementelor echipamentelor care funcționează la temperaturi de 450°C și peste, adică. în condițiile proceselor de fluaj și transformări structurale active care au loc în metal, conducând la atingerea inevitabilă a stării limită a metalului și pierderea stării de funcționare a echipamentului. Proiectantul echipamentului selectează dimensiunea standard a pieselor, materialele și condițiile de funcționare pentru resursa alocată. Durata de viață a echipamentului poate fi calculată și prevăzută.
Durata de viață alocată este selectată din motive economice și este interpretată ca perioada de acumulare a cheltuielilor de amortizare suficientă pentru a înlocui echipamentele învechite cu altele noi. Adesea, aceleași standarde de proiectare de rezistență sunt utilizate pentru echipamente cu durate de viață desemnate diferite. Se presupune că echipamentul trebuie utilizat cel puțin pentru durata de viață prevăzută. Când durata de viață alocată este epuizată și echipamentul este într-o stare satisfăcătoare, se atribuie o nouă perioadă, care este justificată de experiența în exploatare și se garantează că nu va duce la defecțiunea echipamentului până la următoarea revizuire. Este incorect să se ceară organizației care operează echipamentele și organizațiilor de experți care efectuează diagnostice tehnice să calculeze și să justifice durata de viață reziduală a elementelor cu temperatură scăzută ale centralelor electrice, deoarece este imposibil să se calculeze corect durata de viață reziduală pentru aceste părți.
Atribuirea unei durate de viață nu exclude apariția proceselor de uzură la temperatură scăzută care duc la defecțiuni anterioare ale echipamentelor, cum ar fi coroziunea, eroziunea etc. Dacă riscul de defecțiune timpurie a echipamentului nu poate fi eliminat structural, i se atribuie statutul de echipament purtabil. Pentru astfel de echipamente, procedura de monitorizare și înlocuire este descrisă în mod specific în documentele de reglementare.
Pentru echipamentele centralei termice, durata de viață a elementelor cu temperatură ridicată și durata de viață a altor piese sunt atribuite separat. Astfel, GOST 27625-88 afirmă:
„2.1.4. Durata de viață totală desemnată a unității de alimentare și a echipamentelor sale principale fabricate înainte de 1991 este de cel puțin 30 de ani, echipamentele fabricate începând cu 1991 este de 40 de ani, cu excepția elementelor de echipamente portabile, a căror listă și durată de viață sunt stabilite în standarde sau tehnice. condiţii pentru un anumit tip de echipament.
2.1.5. Resursa totală alocată componentelor echipamentului unității de alimentare care funcționează la temperaturi de 450°C și peste este de cel puțin 200.000 de ore, cu excepția elementelor portabile, a căror listă și durată de viață sunt stabilite în standardele sau specificațiile tehnice pentru un anumit tip de echipament.”
Istoricul apariției termenilor resursă parc și resursă individuală
Potrivit resursei parcului, se înțelege: „producția de elemente de echipamente termice de același tip în proiectare, calități de oțel și condiții de exploatare, în cadrul cărora se asigură funcționarea fără probleme a acestora în conformitate cu cerințele actualei reglementări. documentație." O resursă individuală este „resursa alocată de componente și elemente specifice, stabilită experimental și ținând cont de dimensiunile reale, starea metalului și condițiile de funcționare”.
La crearea unităților de putere de 150 - 300 MW, resursa alocată elementelor lor de înaltă temperatură a fost de 100 de mii de ore. Producția de unități principale a abordat această resursă până la sfârșitul anilor 70 ai secolului trecut. Având în vedere nivelul de utilizare al întreprinderilor de inginerie energetică care exista la acea vreme, nu a fost posibil să se implementeze un program de înlocuire pe scară largă a echipamentelor care ajunseseră la resursa desemnată. Prin urmare, din inițiativa, în primul rând, a fabricilor de producție de turbine, a fost exprimată dorința de a crește resursa alocată a unităților de putere. Pentru a rezolva această problemă, la instrucțiunile a trei ministere (ministerele energiei, energiei electrice și ingineriei grele), s-au format mai multe comisii interdepartamentale, care au organizat o serie de proiecte de cercetare cuprinzătoare. În cadrul acestei lucrări, a fost analizată experiența de funcționare a unităților de putere, a fost examinat metalul pe termen lung al elementelor de echipamente critice și au fost dezvoltate metode și mijloace de monitorizare a metalelor și diagnosticare tehnică. Echipe specializate au efectuat control selectiv al acestor elemente la centralele electrice. Rezultatul lucrărilor comisiilor interdepartamentale a fost decizia de a crește resursa alocată unităților de energie, mai întâi la 170 mii de ore, iar apoi la 220 - 270 mii de ore. Pentru a distinge noua resursă alocată de resursa atribuită în timpul proiectării hardware, a fost numită resursă parc. S-a luat o decizie puternică de a echivala resursa unității de putere cu resursa unei turbine cu abur, iar resursa acesteia, la rândul său, cu resursa rotoarelor de înaltă temperatură. Se crede că înlocuirea acestei părți cele mai critice și costisitoare a turbinei și a blocului face neprofitabilă și nepractică continuarea duratei de viață a componentelor și părților rămase ale blocului. În același timp, alte elemente de temperatură ridicată ale cazanelor, turbinelor și conductelor de abur pot avea propria lor resursă de flotă care nu coincide cu resursa parcului unității de alimentare. Dacă aceste elemente își epuizează mai devreme durata de viață, ele trebuie înlocuite, iar funcționarea unității va continua.
Conceptul de resursă de parc se referă numai la elementele cu temperatură ridicată ale echipamentelor termomecanice ale centralelor termice.
Doi factori au făcut posibilă dublarea resursei alocate unităților de putere:
Abordarea de proiectare existentă anterior pentru calculele rezistenței a fost excesiv de conservatoare;
În 1971, din cauza deteriorării masive a conductelor suprafețelor de încălzire ale cazanelor cu abur, temperatura aburului viu și a aburului de reîncălzire fierbinte a fost redusă de la 565 la 545°C. Pentru clasa de oțeluri utilizate în ingineria energiei termice, o scădere a temperaturii cu 20 ° este echivalentă cu o creștere de aproximativ patru ori a duratei de viață reziduală a metalului elementelor de temperatură înaltă.
Ulterior (la mijlocul anilor '80), s-a făcut o încercare similară de creștere a resursei alocate în raport cu blocurile de 500 - 800 MW. Dar pentru aceste unități de putere, pe baza rezultatelor unei analize cuprinzătoare, valoarea resursei parcului a fost lăsată la nivelul de 100 de mii de ore, deoarece aceste unități au fost deja proiectate inițial pentru o resursă de 100 de mii de ore la o temperatură de funcționare de 540°C, iar standardele pentru calculele de rezistență până la acel moment au fost actualizate.
Pentru a fi corect, trebuie remarcat faptul că nu toate elementele echipamentelor unității de putere aveau o resursă a flotei care a depășit resursa alocată inițial de 100 de mii de ore. Pentru unele dimensiuni standard ale conductelor de abur, durata de viață a coturilor, conform rezultatelor analizei, a fost de 70-90 de mii de ore.
Până în anii 90, timpul de funcționare al unităților principale se apropia de valorile resurselor parcului, dar relevanța prelungirii duratei de viață a acestora a rămas. A doua etapă a campaniei de prelungire a duratei de viață a echipamentelor instalate a fost asociată cu introducerea conceptului de resursă individuală. Valorile resurselor parcului sunt stabilite pe baza celei mai nefavorabile combinații de indicatori care caracterizează funcționarea echipamentului și proprietățile metalice ale elementelor critice. Când luați în considerare posibilitatea de a prelungi durata de viață a unui echipament specific, de regulă, există rezerve suplimentare care vă permit să atribuiți o durată de viață suplimentară fără a reduce indicatorii de fiabilitate. Pe baza experienței VTI, se prevede că resursa individuală a elementelor critice ale echipamentelor termomecanice va depăși resursa parcului în medie de o dată și jumătate. Datorită factorului de incertitudine atunci când se atribuie o resursă de echipament individual, nu este permisă extinderea simultană a resursei acesteia (durata de viață) cu mai mult de 50 de mii de ore. sau 8 ani. Prin urmare, pe durata de viață a echipamentului, sunt posibile mai multe proceduri de prelungire a resursei (durata de viață).
În raport cu condițiile moderne, cea mai actualizată procedură de prelungire a duratei de viață este descrisă în standardul organizațional STO „7330282.27.100.001-2007”. Responsabilitatea organizării procedurii de prelungire a duratei de viață a echipamentelor de putere instalate revine șefului organizație de exploatare.În diagnosticarea tehnică a elementelor critice ale echipamentului ar trebui să fie implicată o organizație specializată sau calificată.Pe baza rezultatelor diagnosticului tehnic, luând în considerare evaluarea fezabilității operațiunii ulterioare, decizia de a prelungi durata de viață individuală a echipamentului este realizat de proprietarul echipamentului.Organul executiv federal autorizat în domeniul siguranței industriale aprobă încheierea unei organizații specializate sau experte, dacă obiectul aparține echipamentelor care funcționează sub presiune excesivă, sau la temperaturi peste 115° C.
În cazuri excepționale, chiar și atunci când starea metalului se apropie de limită, durata de viață a echipamentului poate fi prelungită prin utilizarea unor tehnologii de reparații adecvate sau prin impunerea de restricții asupra modurilor de funcționare ale acestuia. Dintre tehnologiile de reparație, cea mai răspândită este tratamentul termic de recuperare (RHT) al conductelor de abur. Într-un număr de cazuri, după OMC, este posibilă realocarea unei resurse la conducta de abur egală ca valoare cu resursa parcului.
Relația dintre starea tehnică a echipamentului și timpul de funcționare și durata de viață a acestuia
Starea tehnică a echipamentelor poate fi evaluată atât din punct de vedere al fiabilității, cât și al eficienței operaționale.
Există opinia că resursa fizică a echipamentelor instalate la instalațiile de energie electrică a fost epuizată și, uitați-vă, distrugerea în masă și defecțiunile vor începe mâine. De fapt, resursa (durata de viață) a echipamentului poate fi prelungită pe termen nelimitat, dar cu condiția ca echipamentul să fie supus diagnosticării tehnice în timp util și de înaltă calitate, iar elementele sale care și-au epuizat resursele fizice (limită) să fie reparate sau înlocuite cu promptitudine. Nu dispozitivele tehnice în sine au o resursă limitativă, ci elementele și piesele lor foarte încărcate. De exemplu, nu este un cazan cu abur care are o resursă limitativă în ceea ce privește fiabilitatea, ci elementele sale, cum ar fi conductele de suprafață de încălzire, colectoarele, tamburul și conductele de derivație. Adesea, pe durata de viață a cazanului, elementele sale frecvent deteriorate sunt înlocuite de mai multe ori.
Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că este recomandabil să folosiți echipamentul de putere pentru o perioadă de timp. Pe măsură ce echipamentul îmbătrânește, costurile reparației și întreținerii acestuia vor crește inevitabil. În condițiile frânării creșterii tarifelor la energia electrică și termică, începând de la un anumit punct, va fi neprofitabilă operarea echipamentelor care funcționează de mult timp. Acest moment trebuie identificat cu uzura fizică a echipamentului.
După cum sa menționat mai sus, nu numai indicatorii de fiabilitate caracterizează starea tehnică a echipamentului. Pe măsură ce echipamentul îmbătrânește, indicatorii săi tehnici, care reflectă eficiența centralei electrice, se vor deteriora inevitabil. La repararea echipamentelor termomecanice, o cantitate mare de muncă este asociată cu refacerea golurilor, reducerea aspirației etc. Cerința de a menține performanța tehnică la un nivel acceptabil va duce, de asemenea, la o creștere a costurilor de reparație pe măsură ce echipamentul îmbătrânește. Deoarece eficiența de funcționare a centralelor electrice nu se încadrează în categoria de siguranță, decizia privind nivelul acceptabil de eficiență a echipamentului este luată de proprietarul său în mod independent, fără participarea autorităților federale.
Evaluarea stării tehnice pentru ambii indicatori depinde în mod direct de calitatea diagnosticului tehnic al echipamentelor, și anume, de metodele și instrumentele de diagnosticare utilizate, de calificările experților și de înțelegerea acestora asupra proceselor reale care conduc la epuizarea resurselor. În raport cu majoritatea elementelor echipamentelor termomecanice ale centralelor termice, experiența acumulată de-a lungul multor decenii ne permite să formulăm domeniul necesar și suficient de monitorizare a metalelor și alte tipuri de diagnosticare, excluzând defecțiunile în masă a echipamentelor. Pentru unele elemente de echipament, procesele care au loc în metal nu au fost încă suficient studiate. De exemplu, din 2003, au început să fie descoperite daune masive la arborii rotoarelor asamblate ale turbinelor cu abur ale pieselor de joasă și medie presiune. Până la un studiu final al naturii acestor avarii și o soluție la această problemă, pentru a preveni distrugerea rotoarelor în timpul funcționării, standardele actuale prevăd inspecția arborilor tuturor tipurilor de rotoare după funcționarea timp de 100 de mii de ore, apoi la fiecare 50 de mii de ore cu scoaterea discurilor montate.
În industria energiei electrice, alături de abordarea descrisă bazată pe studiul proceselor fizice care au loc în timpul funcționării echipamentelor, devine din ce în ce mai răspândită o abordare formalizată care leagă direct starea tehnică a echipamentului cu timpul de funcționare al acestuia. Un exemplu de astfel de metodologie este documentul de reglementare al RAO UES din Rusia, care se bazează pe metodologia Deloitte & Touche utilizată pe scară largă în practica internațională.
Conform acestei metodologii, uzura fizică a echipamentului este calculată ca raport dintre durata de viață reală și durata de viață prevăzută. Analiza gradului de uzură fizică a echipamentelor se efectuează conform scalei din tabel. 2. Utilizând această metodologie, IT Energy Analytics CJSC a evaluat starea tehnică a echipamentelor de la hidrocentralele din Rusia. Potrivit analizei sale, mai mult de jumătate dintre turbinele hidraulice instalate la centralele hidroelectrice au uzură fizică care depășește 95% (grupa „3” din Tabelul 2). Cu alte cuvinte, acest echipament poate fi folosit doar ca fier vechi. Doar 23% din flota de turbine hidraulice analizate a intrat în grupele eficiente (de la „A” la „D”). În același timp, unitatea hidraulică nr. 2 a CHE Sayano-Shushenskaya, conform acestei evaluări, a fost departe de cea mai proastă poziție.
Această abordare poate servi, desigur, ca un fel de ghid pentru proprietar cu privire la momentul pregătirii pentru înlocuirea echipamentului, dar în niciun caz nu îl scutește de responsabilitatea pentru efectuarea diagnosticării echipamentelor și pentru a răspunde în mod adecvat la rezultatele acestuia.
concluzii
1. Nu epuizarea duratei de viață a echipamentului determină amenințarea la adresa siguranței și fiabilității funcționării acestuia, ci lipsa informațiilor obiective despre starea tehnică a echipamentului.
2. O abordare oficială a evaluării stării tehnice a echipamentelor, bazată pe o comparație între durata de viață reală și cea alocată, nu poate înlocui necesitatea de a efectua diagnosticarea tehnică a obiectelor specifice, ci doar o completează.
Sursa principală a tuturor problemelor noastre este factorul uman, care determină nivelul de siguranță și fiabilitate a echipamentelor în toate etapele ciclului său de viață, inclusiv formarea unei politici tehnice generale în industrie.
Literatură
1. GOST 27.002-89. Fiabilitate în tehnologie. Noțiuni de bază. Termeni și definiții.
2. GOST 27625-88. Blocuri energetice pentru centrale termice. Cerințe de fiabilitate, manevrabilitate și eficiență.
3. RD 10-577-03. Instrucțiuni standard pentru controlul metalelor și extinderea duratei de viață a principalelor elemente ale cazanelor, turbinelor și conductelor centralelor termice. M., FSUE „STC „Securitate industrială”, 2004.
4. STO 17230282.27.100.005-2008. Elemente de bază ale cazanelor, turbinelor și conductelor centralelor termice. Monitorizarea stării metalelor. Norme și cerințe. M., NP „INVEL”, 2009.
5. Tumanovsky A.G., Rezinskikh V.F. Strategie de prelungire a duratei de viață și reechipare tehnică a centralelor termice. „Inginerie termică”, nr. 6, 2001, p. 3-10.
6. STO 17330282.27.100.001 - 2007. Centrale termice. Metode de evaluare a stării echipamentelor de capital. M., NP „INVEL”, 2007.
7. Metodologie și linii directoare pentru evaluarea afacerilor și/sau activelor RAO UES din Rusia și OAO SDC-urilor RAO UES din Rusia, Deloitte&Touche, 2003.
8. Clasamentul uzurii fizice a echipamentelor centralei hidroelectrice. CJSC IT Energy Analytics. M., 2009, p. 49.
Timpul de funcționare normală a oricărui echipament tehnic este limitat de modificări inevitabile ale proprietăților materialelor și pieselor din care sunt fabricate. De aceea, durabilitatea este determinată de durata de viață și de resurse.
Durata de viață este determinată de durata calendaristică de funcționare a echipamentului tehnic de la începutul sau reînnoirea acestuia după repararea la starea limită..
Acestea diferă: - durata medie de viață sau așteptarea matematică a duratei de viață:
Unde t sl i - durata de viață i al TU; f(tsl) – densitatea de distribuție a duratei de viață;
Durata medie de viață înainte de dezafectare Tmier.sl.joint venture– este durata medie de viață de la punerea în funcțiune a echipamentului tehnic până la scoaterea din funcțiune a acestuia;
Procent de viață gamma Tsl.γ este durata de viață în timpul căreia obiectul nu atinge starea limită cu o probabilitate dată γ la sută:
Pe lângă durata de viață, durabilitatea specificației este caracterizată de resursele sale.
Resursa este timpul de funcționare al specificației de la începerea funcționării sau reluarea acesteia după reparație până la apariția stării limită.. Spre deosebire de definiția conceptului durata de viață, concept resursă funcționează nu cu durata calendaristică, ci cu durata totală de funcționare a specificațiilor. Acest timpul de funcționare în cazul general este o valoare aleatorie. Prin urmare, împreună cu Cu conceptele de resursă atribuită, durabilitatea este evaluată prin resursa medie, resursa procentuală gamma și alte tipuri de resurse.
Durata de viață calendaristică și timpul de funcționare al specificațiilor. PR – prevenire; tps– momentul apariţiei stării limită Resursă atribuităRn– acesta este timpul total de funcționare al specificațiilor, la atingerea cărei operaţii trebuie oprită, indiferent starea lui. Resursa medieRmier– așteptarea matematică a resursei.
Unde r– resursă de anumite specificații; f(r) – densitatea de probabilitate a mărimii r.
Gamma- resursă de dobândăRγ – timpul de operare, timp în care specificaţia tehnică nu atinge starea limită cu o probabilitate datăγ la sută.
Resursa de garantie RG este un concept juridic. Această resursă determină momentul în care producătorul acceptă afirmații cu privire la calitatea produselor fabricate. Perioada de garanție coincide cu perioada de rodare.
12. Fiabilitatea software-ului (de către). Fiabilitatea și eșecul software-ului, stabilitatea funcționării software-ului.
Rezolvarea oricărei probleme, îndeplinirea oricărei funcții atribuite unui computer, care funcționează în rețea sau local, este posibilă prin interacțiunea hardware și software. Prin urmare, atunci când se analizează fiabilitatea performanței unui computer a funcțiilor specificate, ar trebui să se ia în considerare un singur set de hardware și software. Prin analogie cu termenii adoptați pentru a desemna indicatorii de fiabilitate ai specificațiilor, sub fiabilitatea software-ului(DE) este înțeleasă proprietatea acestui software de a îndeplini funcții specificate, menţinându-şi caracteristicile în limitele stabilite în anumite condiţii de exploatare.
Fiabilitatea software-ului este determinată de funcționarea fără erori și capacitatea de recuperare. Fiabilitatea software-ului– această proprietate rămâne operațională atunci când este utilizată pentru a procesa informații într-un IS. Fiabilitatea software-ului este probabilitatea funcționării acestuia. fără defecţiuni în anumite condiţii de mediu în timpul unei perioade de observare date. În definiția dată de sub Eșecul software înseamnă o abatere inacceptabilă a caracteristicilor de performanță ale acestui software din cerinte. Anumite condiții de mediu- acesta este un set de date de intrare și starea IS-ului însuși. Perioada de observare specificată corespunde timpului, necesar pentru a efectua pe Calculatorul problemei care se rezolvă.
Fiabilitatea software-ului poate fi caracterizată prin timpul mediu de apariție a defecțiunilor în timpul funcționării programului. Se presupune că hardware-ul computerului este în stare bună. Din punct de vedere al fiabilității, diferența fundamentală dintre software și hardware este că programele nu se uzează și eșecul lor din cauza defecțiunii este imposibil. În consecință, caracteristicile funcționării software-ului depind doar de calitatea acestuia, care este determinată de procesul de dezvoltare. Aceasta înseamnă că fiabilitatea software-ului este determinată de corectitudinea acestuia și depinde de prezența erorilor introduse în timpul creării acestuia. În plus, manifestarea erorilor software se datorează și faptului că, în anumite momente, pot fi primite pentru procesare seturi de date necunoscute anterior, pe care programul nu le poate procesa corect. Prin urmare, datele de intrare influențează într-o anumită măsură funcționarea software-ului.
În unele cazuri se vorbește despre stabilitatea funcționării software-ului. Acest termen se referă la capacitatea software-ului de a limita sau de a rezista consecințelor propriilor erori și influențelor negative ale mediului. Stabilitatea software-ului este de obicei asigurată prin introducerea diferitelor forme de redundanță, permițându-vă să aveți module de program duplicat, programe alternative pentru aceleași sarcini.
dachas, monitorizați procesul de execuție a programului.
Indicatorii de durabilitate caracterizează capacitatea unui produs tehnic de a menține operabilitatea în timp până la apariția unei stări limitative, când își pierde operabilitatea cu un sistem stabilit de întreținere și reparații.
Lista indicatorilor de durabilitate utilizați este următoarea:
T r - resursă medie, adică durata de viață tehnică medie înainte de revizie majoră;
T pγ - resursa procentuală gamma;
T rn - resursă alocată;
T r.u- resursa instalata;
T sl - durata medie de viață;
T sly- durata de viață gamma-procent;
T sl.n- durata de viata atribuita;
T sl.u- durata de viata stabilita;
T sp- durata de viata inainte de scoaterea din functiune a produsului sau durata de viata maxima.
Conceptul de „resursă” caracterizează durabilitatea, pe baza duratei de funcționare a produsului, și „durata de viață” – pe baza timpului calendaristic.
Datele inițiale de calcul a resursei, procedura de calcul și evaluare statistică a acesteia, precum și procedura de adoptare a resursei necesare de produse sunt reglementate de instrucțiunile metodologice MU10-71 „Produse industriale. Definiția unei resurse.” M.: Editura Standarde, 1972.
Deoarece resursa este înțeleasă ca timpul total de funcționare până la starea limită, indicatorii ei sunt determinați folosind formule similare cu formulele MTBF.
Durata medie de viață a produsului - aceasta este așteptarea matematică a resursei sale. Estimarea statistică a resursei medii este:
Unde T r- resursă i-al-lea obiect;
Ν - numarul de produse livrate pentru testare sau punere in functiune.
Resurse procentuale gamma exprimă timpul de funcționare în care un produs cu o probabilitate dată γ procentul nu atinge starea limită. Procentul de viață gamma este principalul indicator de calcul, de exemplu, pentru rulmenți și alte produse. Un avantaj semnificativ al acestui indicator este posibilitatea determinării acestuia înainte de finalizarea testării tuturor probelor. În cele mai multe cazuri, criteriul de resurse 90% este utilizat pentru diverse produse.
Probabilitatea furnizării resurselor T pγ, corespunzător valorii γ /100, se determină prin formula
, (5.21)
Unde T r- timpul de functionare pana la starea limita (resursa);
γ este numărul de produse (%) care nu ating starea limită cu o probabilitate dată.
Valoarea resursei procentuale gamma este determinată folosind curbele de distribuție a resurselor (Fig. 23).
Resursă atribuită- timpul total de functionare, la atingerea caruia trebuie oprita utilizarea produsului in scopul destinat, indiferent de starea sa tehnica.
Figura 9 – Determinarea valorii procentuale a resursei gamma:
AȘi b– curbele de pierdere și, respectiv, de distribuție a resurselor
Sub resursă stabilită , se înțelege ca o valoare justificată din punct de vedere tehnic sau specificată a resursei furnizate de proiectare, tehnologie și condiții de funcționare, în care produsul nu trebuie să atingă starea limită.
Durată de viață medie - așteptarea matematică a duratei de viață. O estimare statistică a duratei medii de viață este determinată de formula: , (5.22)
Unde T sl- durata de viață i-al-lea produs.
Procentul gamma durata de viață reprezinta durata calendaristica de functionare in care produsul nu atinge starea limita cu probabilitate γ, exprimata procentual. Pentru a o calcula, utilizați relația
. (5.23)
Durată de viață desemnată- durata totală calendaristică de funcționare, la atingerea căreia trebuie oprită utilizarea produsului în scopul propus, indiferent de starea sa tehnică.
Sub durata de viață specificată
să înțeleagă durata de viață justificată din punct de vedere tehnic și economic oferită de proiect
Figura 10 - Curba tipică de uzură a suprafeței produsului
rucțiune, tehnologie și funcționare, în care produsul nu trebuie să atingă starea limită.
Limitați durata de viață T cn reprezinta durata calendaristica de functionare sau utilizare a produsului pana la scoaterea din functiune si scoaterea din functiune (utilizare). Se determină în același mod în care, de exemplu, se determină durata medie de viață.
Se știe că Principalul motiv pentru scăderea durabilității unui produs este uzura pieselor sale.
Prin uzură este procesul de distrugere treptată a suprafeței materialului pieselor mașinii ca urmare a frecării altor părți, solide sau particule împotriva acestora. Se știe că rezistența la uzură a unui material depinde nu numai de proprietățile acestui material, ci și de multe condiții în care apare frecarea. Aceste condiții (factori) includ: proprietățile corpului conjugat, proprietățile mediului intermediar, temperatura la suprafață etc.
Figura 10 prezintă o curbă tipică a caracteristicilor de uzură în funcție de durata de testare sau de funcționare a produselor
Purtarea este caracterizată de trei perioade:
1. Perioada primar uzura sau perioada de rodare, când are loc o tranziție de la starea inițială a suprafeței de frecare la o stare relativ stabilă. În perioada de rodare, rata de uzură scade în timp, apropiindu-se de o anumită valoare constantă caracteristică perioadei de uzură constantă.
2. Perioada stabil uzura, în condiții constante de funcționare a suprafeței de frecare, se caracterizează printr-o rată constantă de uzură.
3. Perioada accelerat uzura .
Rezultatele testelor de uzură și observațiile de plusuri în timpul funcționării echipamentelor sunt de obicei exprimate în valori relative.
Rezistenta relativa la uzura:
dimensională
unde Δ l e - uzura liniară a standardului,
Δ l m - uzura liniara a materialului produsului testat (proba sau piesa);
greutate
E = Δ G e/Δ G m,
unde Δ G e - uzura greutății standardului,
Δ G m - uzura in greutate a materialului produsului testat (proba sau piesa).
Uzura poate fi evaluată nu numai prin caracteristicile relative ale uzurii liniare, ci și prin modificarea relativă a volumelor standardului și a obiectului de testat.
În practică, rezistența la uzură (uzura) este adesea evaluată în valori absolute, cum ar fi mm/km, mm2/oră etc.
Au fost stabilite trei grupe de factori care influențează tipul și intensitatea uzurii la suprafața pieselor de mașină: 1 - factori care determină efecte mecanice externe asupra suprafeței de frecare; 2 - caracteristicile mediului extern; 3 - factori asociați cu proprietățile corpurilor de frecare.
Factorii specifici grupului dimensional sunt: a) tipul de frecare (rulare, alunecare); b) viteza de mișcare relativă a suprafețelor de frecare; c) mărimea și natura presiunii în timpul frecării.
Principalii factori ai celei de-a doua grupe asociați mediului extern sunt: a) lubrifierea; b) mediu gazos (aer, atmosferă agresivă sau protectoare); c) prezența particulelor abrazive (solide) pe suprafața de frecare.
Pentru a crește durabilitatea mașinilor reparate, a unităților individuale, a conexiunilor, precum și a pieselor prin restaurarea acestora, alegerea unei metode raționale de restaurare și a materialului de acoperire și determinarea consumului de piese de schimb, este foarte important să cunoașteți și să puteți estima valori limită! uzură și alți indicatori de durabilitate.
Conform GOST 27.002-83, durabilitatea este proprietatea unui obiect (piesă, ansamblu, mașină) de a menține o stare de funcționare până când starea limită apare cu un sistem de întreținere și reparare stabilit. La rândul său, o stare operațională este starea unui obiect în care valoarea tuturor parametrilor care caracterizează capacitatea de a îndeplini funcții specificate îndeplinește cerințele documentației de reglementare, tehnice și (sau) de proiectare; stare limită - starea unui obiect în care utilizarea ulterioară a acestuia în scopul propus este inacceptabilă sau nepractică, sau restabilirea stării sale de funcționare sau de funcționare este imposibilă sau impracticabilă. Trebuie avut în vedere faptul că, pentru obiectele nereparabile, starea limită poate fi atinsă nu numai de un obiect inoperabil, ci și de unul operațional, a cărui utilizare se dovedește a fi inacceptabilă conform cerințelor de siguranță, inofensivă. , economie și eficiență. Trecerea unui astfel de obiect nereparabil la starea limită are loc înainte de apariția unei defecțiuni.
Pe de altă parte, obiectul poate deveni inoperabil fără a-și atinge starea limită. Performanța unui astfel de obiect, precum și a unui obiect în stare limitativă, este restabilită prin reparații, în timpul cărora resursa obiectului în ansamblu este restaurată.
Principalii indicatori de evaluare tehnică a durabilității sunt resursele și durata de viață. La caracterizarea indicatorilor, trebuie indicat tipul de acțiune după apariția stării limită a obiectului (de exemplu, resursa medie înainte de o revizie majoră; durata de viață în procente gamma înainte de o reparație medie etc.). În cazul scoaterii definitive din funcțiune a unui obiect din cauza unei stări limitative, indicatorii de durabilitate se numesc: durată de viață medie completă (durată de viață), durata de viață în procente gamma completă (durată de viață), resursă alocată complet (durată de viață). Durata de viață completă include durata tuturor tipurilor de reparații ale instalației. Să luăm în considerare principalii indicatori ai durabilității și varietățile acestora, specificând etapele sau natura funcționării.
Resursa tehnică este timpul de funcționare al unui obiect de la începerea funcționării acestuia sau reluarea acestuia după un anumit tip de reparație până la trecerea la starea limită.
Durata de viață este durata calendaristică de la începerea funcționării obiectului sau reluarea acestuia după un anumit tip de reparație până la trecerea la starea limită.
Timp de rulare - durata sau volumul de lucru al unui obiect.
Timpul de funcționare al unui obiect poate fi:
1) timpul până la defecțiune - de la începerea funcționării instalației până la apariția primei defecțiuni;
2) timpul dintre defecțiuni - de la sfârșitul restabilirii stării de funcționare a obiectului după o defecțiune și până la apariția următoarei defecțiuni.
O resursă tehnică este o rezervă de timp posibil de funcționare a unui obiect. Se disting următoarele tipuri de resursă tehnică: resursă pre-reparație - timpul de funcționare al unui obiect înainte de prima revizie majoră; durata de viață de revizie - durata de funcționare a unui obiect de la reparația anterioară până la cea ulterioară (numărul resurselor de revizie depinde de numărul de reparații majore); resursă post-reparație - timpul de funcționare de la ultima revizie majoră a unui obiect până la trecerea acestuia la starea limită; resursă completă - timpul de funcționare de la începerea funcționării unui obiect până la trecerea acestuia la starea limită corespunzătoare încetării definitive a funcționării. Tipurile de durată de viață sunt împărțite în același mod ca și resursele.
Resursa medie este așteptarea matematică a resursei. Indicatorii „resursă medie”, „durată de viață medie”, „timp mediu de funcționare” sunt determinați de formulă
unde este timpul mediu până la eșec (resursa medie, durata medie de viață); f(t) - densitatea distribuției timpului până la defecțiune (resurse, durată de viață); F(t) - funcția de distribuție a timpului până la eșec (resurse, durată de viață).
Resursa gamma-procent este timpul de funcționare în care obiectul nu atinge starea limită cu o probabilitate dată γ, exprimată în procente. Resurse procentuale gamma, durata de viață în procente gamma este determinată de următoarea ecuație:
unde t γ este intervalul de timp până la defecțiune (procentul de resursă gamma, durata de viață a procentului de gamma).
La γ = 100%, timpul de funcționare procentual gamma (resursa, durata de viață) se numește timpul de funcționare fără defecțiuni stabilit (resursa stabilită, durata de viață stabilită). La γ=50%, timpul de funcționare procentual gamma (resursa, durata de viață) se numește timpul mediu de funcționare (resursa, durata de viață).
Eșecul este un eveniment constând într-o încălcare a stării de funcționare a unui obiect.
Resursă alocată - durata totală de funcționare a unui obiect, la atingerea căruia utilizarea prevăzută a acestuia trebuie întreruptă.
Resursa atribuită (durata de viață) se stabilește în scopul încetării anticipate forțate a utilizării obiectului în scopul propus, pe baza cerințelor de siguranță sau: analiză economică. În același timp, în funcție de starea tehnică, scopul și caracteristicile de funcționare, obiectul, după ce ajunge la resursa atribuită, poate fi exploatat în continuare, pus în revizie sau scos din funcțiune.
Uzura limită este uzura care corespunde stării limită a produsului de uzură. Principalele semne ale apropierii limitei de uzură sunt o creștere a consumului de combustibil, o scădere a puterii și o scădere a rezistenței pieselor, adică funcționarea ulterioară a produsului devine nesigură din punct de vedere tehnic și imposibil din punct de vedere economic. Când se atinge limita de uzură a pieselor și conexiunilor, durata de viață completă a acestora (Tp) este epuizată și este necesar să se ia măsuri pentru refacerea acesteia.
Uzura admisibilă este uzura la care produsul rămâne operațional, adică atunci când se atinge această uzură, piesele sau conexiunile pot funcționa fără a fi restaurate pentru o altă perioadă întreagă între reparații. Uzura admisă este mai mică decât cea maximă, iar durata de viață reziduală a pieselor nu a fost epuizată.
Conform GOST 13377-75, o resursă este timpul de funcționare al unui obiect de la începutul sau reluarea funcționării până la apariția unei stări limită.
În funcție de modul în care este ales momentul inițial de timp, în ce unități se măsoară durata de funcționare și ce se înțelege prin stare limitativă, conceptul de resursă primește o interpretare diferită.
Orice parametru nedescrescător care caracterizează durata de funcționare a unui obiect poate fi ales ca măsură a duratei. Unitățile de măsurare a resurselor sunt selectate în raport cu fiecare industrie și fiecare clasă de mașini, unități și structuri separat. Din punct de vedere al metodologiei generale, cea mai bună și mai universală unitate rămâne unitatea de timp.
În primul rând, timpul de funcționare al unui obiect tehnic în cazul general include nu numai timpul de funcționare utilă a acestuia, ci și pauzele în care timpul total de funcționare nu crește, DAR! în timpul acestor pauze, obiectul este expus influențelor mediului, sarcinilor etc. Procesul de îmbătrânire a materialelor determină o scădere a resursei totale.
În al doilea rând, resursa alocată este strâns legată de durata de viață alocată, definită ca durata calendaristică de funcționare a unui obiect înainte de scoaterea din funcțiune și măsurată în unități de timp calendaristice. Durata de viață alocată este în mare măsură legată de ritmul progresului științific și tehnologic din industrie. Utilizarea modelelor economice și matematice pentru a justifica resursa alocată necesită măsurarea resursei nu numai în unități de timp de funcționare, ci și în unități de timp calendaristic.
În al treilea rând, în problemele de prognoză a resursei reziduale, funcționarea unui obiect pe segmentul de prognoză este un proces aleatoriu al cărui argument este timpul.
Calcularea resursei în unități de timp ne permite să punem probleme de prognoză în cea mai generală formă. Aici este posibil să se utilizeze unități de timp atât ale variabilelor independente continue, cât și ale celor discrete, de exemplu, numărul de cicluri.
Momentul inițial în timp în care se calculează resursele și durata de viață în etapa de proiectare și în etapa de funcționare este determinat diferit.
În faza de proiectare, momentul inițial în timp este de obicei considerat a fi momentul în care obiectul este pus în funcțiune sau, mai precis, începutul funcționării sale utile.
Pentru obiectele aflate in functiune, puteti selecta ca punct de plecare momentul ultimei inspectii sau masuri preventive, sau momentul reluarii functionarii dupa o revizie majora. Acesta poate fi, de asemenea, un moment arbitrar în care se pune problema exploatării sale ulterioare.
Conceptul de stare limită corespunzătoare epuizării unei resurse permite, de asemenea, interpretări diferite. În unele cazuri, motivul încetării funcționării este învechirea, în altele - o scădere excesivă a eficienței, ceea ce face ca operarea ulterioară să nu fie fezabilă din punct de vedere economic și, în al treilea rând, o scădere a indicatorilor de siguranță sub nivelul maxim admis.
Nu este întotdeauna posibil să se stabilească semnele exacte și valorile parametrilor la care starea unui obiect ar trebui calificată drept limitativă. În ceea ce privește echipamentul cazanului, baza pentru anularea acestuia este o creștere bruscă a ratei de defecțiuni, a duratei timpului de nefuncționare și a costurilor de reparație, ceea ce face ca exploatarea ulterioară a echipamentului să nu fie fezabilă din punct de vedere economic.
Alegerea resursei alocate și durata de viață alocată (planificată) este o problemă tehnică și economică rezolvată în etapa de elaborare a sarcinii de proiectare. Aceasta ia în considerare starea tehnică actuală și ritmul progresului științific și tehnologic din această industrie, valorile standard acceptate în prezent ale ratelor de eficiență a investițiilor de capital etc.
În faza de proiectare, resursa alocată și durata de viață sunt date valori. Sarcina proiectantului și dezvoltatorilor este să selecteze materialele, formele structurale, dimensiunile și procesele tehnologice, astfel încât să asigure valorile planificate ale indicatorilor pentru obiectul proiectat. În etapa de proiectare, când obiectul nu a fost încă creat, calculul acestuia, inclusiv evaluarea resurselor, se realizează pe baza documentelor de reglementare, care la rândul lor se bazează (explicit sau implicit) pe date statistice privind materialele, impactul și funcționarea. condiţiile unor obiecte similare. Astfel, prognoza resurselor în etapa de proiectare ar trebui să se bazeze pe modele probabilistice.
În raport cu obiectele exploatate, conceptul de resursă poate fi interpretat și în moduri diferite. Conceptul principal aici este resursa reziduală individuală - durata de funcționare dintr-un anumit punct de timp până la atingerea stării limită. În condiții de funcționare bazate pe starea tehnică, perioadele de revizie sunt de asemenea atribuite individual. Prin urmare, se introduce conceptul de resursă individuală până la următoarea reparație medie sau majoră. În mod similar, se introduc termene individuale pentru alte măsuri preventive.
În același timp, prognoza individuală necesită costuri suplimentare pentru instrumentele de diagnosticare tehnică, pentru dispozitivele încorporate și externe care înregistrează nivelul sarcinilor și starea obiectului, pentru crearea de microprocesoare pentru prelucrarea primară a informațiilor, pentru dezvoltarea metode matematice si software care fac posibila obtinerea unor concluzii rezonabile pe baza datelor colectate.informatii.
În prezent, această problemă este o prioritate pentru două grupuri de obiecte.
Prima categorie include avioanele de aviație civilă. Aici au fost utilizați pentru prima dată senzorii pentru a înregistra sarcinile care acționează asupra aeronavei în timpul funcționării, precum și senzorii de viață, care fac posibilă evaluarea daunelor acumulate în structură și, în consecință, a duratei de viață reziduale.
Al doilea grup de obiecte pentru care problema prezicerii resurselor reziduale individuale a devenit relevantă constă din centralele mari. Acestea sunt centrale termice, hidraulice și nucleare, sisteme mari de transport și distribuție a energiei și combustibilului. Fiind obiecte tehnice complexe și critice, acestea conțin componente și ansambluri solicitate, care în caz de accident pot deveni o sursă de pericol sporit pentru oameni și mediu.
O serie de centrale termice, proiectate pentru o durată de viață de 25-30 de ani, și-au epuizat acum durata de viață. Deoarece echipamentele acestor centrale electrice se află într-o stare tehnică satisfăcătoare și continuă să aducă o contribuție semnificativă sectorului energetic al țării, se pune întrebarea cu privire la posibilitatea de funcționare ulterioară fără întreruperi pentru reconstrucția blocurilor și unităților principale. Pentru a lua decizii în cunoștință de cauză este necesar să existe suficiente informații despre sarcina pe elementele principale și cele mai solicitate pe toată perioada anterioară de funcționare, precum și despre evoluția stării tehnice a acestor elemente.
La crearea de noi centrale electrice, printre care centralele nucleare au o importanță deosebită, este necesar să le furnizeze nu numai sisteme de avertizare timpurie pentru defecțiuni, ci și mijloace mai amănunțite pentru diagnosticarea și identificarea stării principalelor lor componente, înregistrarea sarcinilor, prelucrarea informatiilor si stabilirea unei prognoze privind schimbarile in starea tehnica.
Prognoza resurselor este o parte integrantă a teoriei fiabilității. Conceptul de fiabilitate este complex; include o serie de proprietăți ale unui obiect.
