CC BY
62
УДК 629.125
М. А. Масуев
Махачкалинский филиал Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета)
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК СРЕДСТВ КОЛЛЕКТИВНОГО СПАСЕНИЯ
В процессе эксплуатации техническое состояние и эксплуатационные качества энергетических установок средств коллективного спасения (ЭУ СКС), вследствие влияния износа, деформации, усталостных и температурных разрушений, коррозии, старения деталей и узлов, непрерывно изменяются. Каждая из этих причин в отдельности или в сочетании с другими может вызвать поломку или повреждение (отказ) ЭУ, способные нарушить ее работоспособность и привести к срыву спасательной операции.
На возникновение отказа детали, узла и ЭУ в целом влияет большое количество и других переменных факторов, таких как материал, из которого изготавливается та или иная деталь, точность и чистота обработки деталей, качество сборки узлов и ЭУ, условия хранения и эксплуатации, природно-климатические условия, качество эксплуатационных материалов, квалификация персонала, обслуживающего ЭУ, и т. д.
Изменение показателей технического состояния изделия за определенный период времени оценивается эксплуатационной надежностью, которая представляет собой свойство изделия сохранять в процессе эксплуатации способность выполнять заложенные функции в определенных пределах при возможных режимах и условиях эксплуатации.
Процессы, происходящие в технике под воздействием большого количества переменных факторов, значения которых неизвестны, невозможно описать жесткой связью функциональной зависимости. Для описания и исследования таких случайных процессов используются вероятностные методы, а характеристикой случайной величины служит вероятность появления изучаемого события.
Наиболее важными показателями оценки эксплуатационной надежности являются: вероятность появления отказа ^(0 за период времени вероятность безотказной работы Р(0; интенсивность (опасность) отказов ЦО, представляющая собой функцию, характеризующую изменение количества отказов, приходящихся на одно работоспособное изделие за единицу времени.
Многочисленные экспериментальные исследования [1-3] показывают, что зависимость интенсивности отказов от продолжительности эксплуатации имеет характерный вид (рис. 1).
Рис. 1. График изменения интенсивности отказов в зависимости от продолжительности эксплуатации
Кривая изменения интенсивности отказов в процессе эксплуатации имеет три ярко выраженных периода, характеризующих техническое состояние изделия (ЭУ).
Первый период (период приработки) характеризуется увеличенной интенсивностью отказов вследствие приработки деталей и узлов. Период приработки занимает незначительный интервал времени по сравнению с общим сроком эксплуатации ЭУ. Продолжительность периода приработки, условия эксплуатации и порядок выполнения профилактических работ на период приработки устанавливаются заводом-изготовителем.
Во втором периоде (периоде установившегося состояния) наблюдается наиболее стабильное техническое состояние механизмов ЭУ с незначительным нарастанием интенсивности отказов. Интенсивность отказов в этот период может быть принята постоянной, т. е. X(t) ~ const.
Третий период (период старения) характеризуется резким нарастанием интенсивности отказов вследствие усталостных разрушений, коррозии, износа и других факторов, что делает невозможной эксплуатацию ЭУ СКС в этот период.
Исходя из изложенного и учитывая, что на ЭУ СКС возложены функции по спасению человеческих жизней, надежность работы ее механизмов необходимо обеспечивать на максимально возможном высоком уровне. Выполнение этого условия невозможно обеспечить при эксплуатации ЭУ в первый период (период приработки) и в третий период (период старения) по указанным ранее причинам.
Для периода приработки этот вопрос может быть решен путем установки на СКС ЭУ только после проведения ее полной приработки. Для этого необходимо разработать нормативные требования по приработке ЭУ СКС на заводе-изготовителе до ее передачи заказчику.
Резкое нарастание опасности отказов и снижение надежности работы ЭУ при реализации спасательной операции в третий период обусловливают необходимость выполнения капитального ремонта ЭУ или снятия (списания) с эксплуатации по завершении второго периода. Таким образом, срок эксплуатации ЭУ СКС не должен превышать срока эксплуатации во втором периоде (периоде установившегося состояния), следовательно, должна нормативно исключаться и возможность ее использования в период старения без капитального ремонта.
Таким образом, основным периодом эксплуатации ЭУ СКС, который подлежит изучению, является период установившейся интенсивности отказов. Закономерность появления отказов при относительно постоянном значении интенсивности отказов в теории надежности описывается с помощью экспоненциального закона
Графики изменения вероятностей безотказной работы в процессе эксплуатации у различных деталей отличаются друг от друга (рис. 2).
F (t) = 1 - eXt.
Pit)
О
О
■f И I ■
Рис. 2. Показатели надежности различных (1, 2,..., п) деталей
t
В процессе эксплуатации вероятность безотказной работы деталей и узлов снижается, и при достижении предельно допустимого уровня (в данном случае для ЭУ СКС - 0,95) выполняется техническое обслуживание (ТО), которое призвано восстановить показатели надежности этих деталей до первоначального уровня за счет профилактических работ, ремонта или замены.
Особенностью ТО для ЭУ СКС является то, что оно проводится без учета фактического состояния параметров надежности отдельных деталей и выполняется при подготовке к проведению плановых учений по реализации спасательной операции - один раз в три месяца (tT0 на рис. 2). При этом может оказаться, что показатели надежности некоторых деталей (детали 1 и 2 на рис. 2) достигают нижнего предела уровня безотказной работы задолго до наступления срока планового обслуживания. Вероятность отказа этих деталей увеличивается до недопустимых значений, а следовательно, повышается опасность отказов ЭУ СКС в целом, что может привести к срыву реализации спасательной операции.
Чтобы избежать такой опасности, необходимо провести эксплуатационные исследования надежности работы отдельных деталей ЭУ. На основании этих исследований деталям, имеющим по параметрам надежности ресурс до ТО ниже срока, установленного по требованиям СОЛАС, должен быть повышен уровень надежности работы за счет использования при их изготовлении более качественных материалов, улучшения конструкции и повышения качества производства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Барзилович Е. Ю., Каштанов В. А. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем: Моногр. - М.: Сов. радио, 1971. - 272 с.
2. Костин А. К., Борисов В. И. Износ и ресурс основных деталей ЦПГ судовых двигателей в эксплуатационных условиях // Двигателестроение. - 1984. - № 7. - С. 43-45.
3. Постников В. И., Поляковский Л. Е., Вилесова Н. Т. Прогнозирование ресурсов двигателей судов на основе контроля их износа // Материалы Всесоюз. конф. / МВТУ им. Н. Э. Баумана. - М., 1970. - 62 с.
Получено 20.12.2006
OPERATIONAL RELIABILITY OF THE POWER PLANTS OF COLLECTIVE RESCUE MEANS
M. A. Masuev
During the process of operation, the technical condition and operational quality of collective rescue means as a result of the influence of wear, deformation, fatigue and thermal destruction, corrosion, ageing of parts constantly have been changing. Each of these reasons separately or in combination with others can cause breakdown or failure of power plant, capable of distorting its serviceability and lead to failure of rescue operation. The proposed procedure for assessing operational reliability of different parts of the propulsion engine enables at the testing stages to define their reliability level with the aim of ensuring failure-free performance during rescue operations.
