Вопрос 1. Перечислить основные показатели надежности

Надежность – это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования (ГОСТ 13377-75).

В это определение входят три основных составляющих:
• выполнение заданных функций;
• время их выполнения;
• условия эксплуатации.
Рассмотрим эти составляющие подробнее.

Что касается выполнения заданных функций, то здесь необходимо сказать о двух понятиях тесно связанных с теорией и практикой надежности: работоспособность и исправность.

Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации.

Неверно отождествлять работоспособность и исправность потому, что исправность – это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям технической документации.

Вторым важнейшим элементом, входящим в понятие надежности, является время. Это – естественно, так как физическая сущность надежности состоит в том, что изделие должно сохранять свои технические характеристики во времени.

Сравним для примера две технические системы:

Очевидно, что система 1 более надежна, чем система 2, так как при одинаковых значениях времени t всегда справедливо соотношение:
P₁ (t) > P₂ (t).
Если же рассматривать произвольные промежутки времени для каждой системы, то можно прийти к ложному выводу (см. рисунок).

Третьим элементом в определении надежности являются условия эксплуатации. Для технических систем, работающих в разных условиях, время до появления первого отказа может оказаться различным.

В термин «надежность» интуитивно вкладывается широкий смысл, включающий большой диапазон качеств без конкретного выделения их свойств и количественной оценки. Однако при определении надежности какого-либо конкретного объекта или технической системы, возникает необходимость раскрыть те свойства и понятия, которые включает в себя комплексный показатель «надежность». Например, для оборудования электростанций к числу таких понятий относятся – безотказность, ремонтопригодность, долговечность, в определенной степени зависящие от его качества, живучести и безопасности.

Качество – совокупность свойств, определяющих степень пригодности технического устройства для использования по назначению.

Качество зависит от способа его использования. Например, если паротурбинный блок, спроектированный для несения базовых нагрузок, использовать в маневренном режиме, то подобная эксплуатация окажет существенное влияние на его состояние и как результат на его надежность и живучесть.

Живучесть – это способность технического устройства противостоять крупным возмущениям, исключающая процесс развития аварий и поломку оборудования.

Безопасность – это свойство технического устройства, которое предполагает исключение возможности возникновения ситуаций, опасных для людей и окружающей среды.

При рассмотрении вопросов надежности функционирования сложных систем используется понятие – устойчивость в связи с отказами отдельных элементов системы.

В отдельных случаях может применяться понятие сохранности.

Сохранность – это свойство оборудования находиться в исправном состоянии в процессе хранения.

Как и надежность, сохранность есть свойство изделия сохранять свои технические характеристики в определенных пределах. Если полагать, что хранение есть неотъемлемая часть эксплуатации, то понятие сохранности отождествляется с понятием надежности в специфических условиях – условиях хранения.

Этот параметр достаточно сложен, и оценить его одной лишь характеристикой не представляется возможным. Критериями сохранности могут быть все критерии надежности.

Особенностью сохранности является преобладание постоянных отказов из-за ухудшения характеристик элементов вследствие их старения.

Сохранность является важным техническим понятием и вместе с понятием надежности определяет надежность оборудования в их различных состояниях. Это тем более важно, что большое количество оборудования имеет сроки хранения, сравнимые или даже большие, чем сроки работы.

Надежная работа технических систем зависит от очень большого числа различных по своей природе факторов.

Надежность функционирования паротурбинного энергоблока определяет:
• совершенство конструкции;
• качество использованных материалов;
• технология изготовления;
• технология транспортировки и монтажа;
• условия обслуживания и эксплуатации;
• качество используемого топлива и др.

Создание и использование новых, постоянно усложняющихся энергетических установок требует обеспечения высокой их надежности. Для решения этих вопросов создана теория надежности, получившая в последние годы широкое распространение.

Создан математический аппарат теории надежности, используемый на практике при решении многих задач, возникающих в практике сооружения и эксплуатации энергетических установок и систем.

В число основных понятий теории надежности входят:
• система;
• элемент;
• объект.

Формулировка этих понятий соответствует философскому представлению о целом и части. Технические объекты, рассматриваемые в теории надежности, представляют в виде систем – совокупностей взаимодействующих и функционально взаимосвязанных частей, называемых элементами. Система предназначена для выполнения заданной целостной программы. Элементами называют отдельные части системы? способные самостоятельно выполнять определенные задачи.

Выбор системы и образующих ее элементов – весьма произволен. Любая система при расширенной постановке задачи станет частью более крупной системы, а каждый элемент можно разбить на части, которые в свою очередь станут его элементами.

Таким образом, разделение оборудования на системы и элементы зависит от того иерархического уровня, на котором осуществляется решение поставленной задачи.

ГОСТ объединяет понятия система и элемент общим термином «объект».

Объектом называется какое-либо устройство системы или ее элемента, принятое для изучения определенных его свойств вне всяких связей с другими элементами.

В процессе эксплуатации системы или ее элемента могут иметь место случаи, когда происходит частичная или полная потеря их функциональных свойств. Такая потеря работоспособности в теории надежности называется отказом. Отказ в теории надежности является одним из центральных понятий.

Отказом называется любое событие, состоящее в нарушении или прекращении работоспособного состояния объекта.

Отказы бывают:
1) – зависимые,
– независимые;
2) – внезапные,
– постепенные;
3) – окончательные,
– частичные.

Если отказ одного элемента не приводит к отказу других, то он называется независимым. Отказ, появившийся в результате отказа других элементов, называется зависимым.

Внезапные отказы возникают неожиданно, без видимых признаков их приближения. Постепенные отказы вызываются износом или старением материала, длительным воздействием повышенных нагрузок, приводящих к ухудшению характеристик при сохранении работоспособности.

Окончательными (полными) называются отказы, при которых система становится неработоспособной или параметры выходят за допустимые пределы до момента устранения отказа. Частичные отказы приводят к срабатыванию предупредительной аварийной сигнализации и к необходимости частичного снижения рабочих параметров.

Среди отказов особое место занимают отказы или их совокупности, приводящие объект в предельное состояние, после достижения которого его дальнейшее использование по назначению недопустимо или нецелесообразно.

Вопрос 2 Объяснить понятие системы с параллельно-последовательным соединением элементов.
Последовательное и параллельное соединения в электротехнике — два основных способа соединения элементов электрической цепи. При последовательном соединении все элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла. При параллельном соединении все входящие в цепь элементы объединены двумя узлами и не имеют связей с другими узлами, если это не противоречит условию.

При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова. При этом общее напряжение в цепи равно сумме напряжений на концах каждого из проводников.

При параллельном соединении падение напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов. При этом величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включённых проводников.

Вопрос 3. Привести определение сложной технической системы
При моделированиисложных технических систем применяют уравнения Лагранжа второго рода. Их можно использовать при построении математических моделей объектов любой физической природы, если они рассматриваются как системы с сосредоточенными параметрами. При этом никаких ограничений на структуру и физические свойства объекта не накладывается.  [31]

При декомпозициисложной технической системы выделяется несколько иерархических уровней, обусловленных различной степенью абстрагирования при описании ее и физических свойств. Система расчленяется на отдельные части-блоки, процесс проектирования подразделяется на стадии и этапы. Различают уровневую, блочную и этапную декомпозиции, сочетание которых приводит к иерархической структуре системы автоматизированного проектирования. Каждый компонент этой структуры воплощается в соответствующем маршруте проектирования, в котором реализуется принцип локальной оптимизации.  [32]

Анализ развитиянаиболее сложных технических систем позволяет сделать вывод о все более глубоком проникновении ЭВМ в их структуру. Вычислительные машины становятся неотъемлемой, а зачастую и основной частью таких систем. Прежде всего это относится к сложным радиоэлектронным системам. Среди них различные автоматические системы, в том числе системы автоматической коммутации ( электронные АТС), системы радиосвязи, радиотелеметрические системы, системы радиолокации и радионавигации, различные системы управления.  [33]

Одними изнаиболее сложных технических систем, созданных в настоящее время человеком, являются радиоэлектронные системы л устройства, служащие для передачи и преобразования информации.  [34]

ПТУ представляетсобой сложную техническую систему, а следовательно, ее оптимизация должна основываться на методах системного подхода. В настоящее время известно два метода системного подхода к исследованию теплоэнергетических установок.  [35]

Автомобиль представляетсобой сложную техническую систему. С точки зрения оценки состояния системы и проявления ее свойств различают параметры структурные и выходные ( см. разд.  [36]

ВХС являетсясложной технической системой, функционирующей в сложной природной, общественной и экономической среде, и имеет особенности, перечисленные в разделе 1.1. Поэтому комплекс математических моделей и их компьютерных реализаций в области водохозяйственной деятельности образует сложную программно-кибернетическую систему.  [37]

Автомобили, являясь сложной технической системой, состоят из ряда подсистем - агрегатов, множества элементов - деталей и характеризуются многими свойствами. Свойства автомобилей и их характеристики являются предметом детального изучения инженеров, работающих не только в области проектирования, производства, но и эксплуатации и ремонта. Хорошее знание свойств автомобилей, умение их оценивать, формировать и поддерживать на требуемом уровне на различных этапах существования автомобилей обеспечивает наиболее эффективное использование автомобилей и более полное удовлетворение потребностей общества в перевозках. При изучении свойств автомобилей необходимо выделять не только эксплуатационные, но и другие свойства, так как все свойства в большей или меньшей степени влияют на качество автомобилей.  [38]

В процессе эксплуатациисложные технические системы теряют частично работоспособность в результате отказов элементов, ухудшается качество функционирования и снижается выходной эффект системы, оцениваемый количеством произведенной продукции или вероятностью выполнения поставленной задачи в течение заданного интервала времени.  [39]

Котлы - этосложные технические системы, в состав которых входит несколько тысяч деталей и узлов, имеющих как групповые, так и индивидуальные технические и технологические признаки. Поэтому их долговечность характеризуется элементными и системными признаками. Системная долговечность определяет ресурс работы котла в целом, элементная - ресурс отдельных узлов и деталей. Оценка ресурса отдельных элементов в большинстве случаев не представляет принципиальных затруднений, хотя может быть продолжительной и трудоемкой. Расчет ресурса котла в целом является сложной задачей, и конечные результаты ее решения имеют условный характер.  [40]

Промысловые нефтепроводы представляютсобой сложные технические системы, разрушение которых приводит к серьезным экономическим и экологическим последствиям. Как и все сложные металлоконструкции, нефтепроводы представляют опасность для обслуживающего персонала, населения, окружающей природы и имеют свои проблемы. Как показывает анализ литературных данных и собственных многолетних наблюдений, проблемы безопасности вытекают из возрастного состава. Например, по протяженности свыпге 30 % трубопроводов Западной Сибири эксплуатируются более 20 лет, 18 % - более 30 лет.  [41]

Магистральные трубопроводы представляютсобой сложные технические системы с восстанавливаемыми и резервируемыми элементами, структурно состоящие из последовательно соединенных звеньев, компрессорных ( КС) или насосных ( НС) станций и линейных участков. При этом звено - управляемая совокупность определенным образом взаимодействующих элементов, рассматриваемых как неделимое целое. Звеньями, например, для магистрального газопровода следует считать КС и линейные участки между соседними КС при однониточном трубопроводе или линейные участки между перемычками при двух - и многониточном варианте. За элементы приняты условные части звеньев.  [42]

Буровые установки представляютсобой сложные технические системы, включающие комплекс машин, механизмов и сооружений. Техническое состояние буровой установки определяется состоянием ее составляющих, в том числе: основных грузоподъемных механизмов ( лебедка, талевая система); металлоконструкций вышки; вспомогательных механизмов для выполнения спуско-подъем-ных операций на буровой площадке и приемных мостках; сосудов систем пневмооборудования установки, работающих под давлением; циркуляционных систем приготовления и подачи буровых растворов; комплекса приводов буровых роторов и другого оборудования.  [43]

Промысловые нефтепроводы представляютсобой сложные технические системы, разрушение которых приводит к серьезным экономическим и экологическим последствиям. Как и все сложные металлоконструкции, нефтепроводы представляют опасность для обслуживающего персонала, населения, окружающей природы и имеют свои проблемы. Как показывает анализ литературных данных и собственных многолетних наблюдений, проблемы безопасности вытекают из возрастного состава. Например, по протяженности свыше 30 % трубопроводов Западной Сибири эксплуатируются более 20 лет, 18 % - более 30 лет.  [44]

Современные автомобили представляютсобой сложные технические системы длительного пользования. В процессе эксплуатации автомобилей происходит необратимое ухудшение рабочих характеристик их элементов - деталей, называемое старением.  [45]