2017-12-14
3107
Принцип устранения причин, которые снижают надежность функционирования оборудования, действует на всех стадиях жизненного цикла его существования: проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации. Эксплуатационная надежность оборудования зависит не только от базовой надежности, которая создается на первых трех стадиях, но и от уровня его эксплуатации, системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР). Необходимо отметить, что повышение надежности является не самоцелью, а средством достижения эффективности функционирования оборудования. Теоретически возможно достижение уровня надежности, близкого к единице, но затраты для обеспечения этого показателя могут свести на нет целесообразность его применения.
На рис. 5.3 приведена качественная зависимость уровня надежности и затрат на создание и эксплуатацию оборудования. Из анализа взаимосвязи уровня надежности и всех видов затрат видно, что с увеличением базовой надежности затраты на создание оборудования возрастают.
|
|
|
|
|
|
Рисунок 5.3 – Изменение составляющих общих затрат в зависимости от заданной величины надежности оборудования
Особенно значителен этот рост при величине надежности 0,8 и выше. Поэтому в металлургии для оборудования первой группы надежности гамма-процентный ресурс назначают не выше 95%. Для особо ответственных изделий этот показатель достигает 99,9% (например, для пилотируемой космической техники).
Затраты на ТОиР и модернизацию с увеличением надежности, естественно, уменьшаются. Для иллюстрации влияния модернизации на общие затраты на графике показана кривая без учета модернизации. Судя по общим затратам, оптимальный уровень надежности без модернизации составляет всего 0,7, что не соответствует требованиям металлургического производства.
Модернизация позволяет повысить эксплуатационную надежность оборудования, но суммарные затраты будут выше, чем при использовании оборудования с более высокой базовой надежностью. Минимум общих затрат соответствует оптимальной эксплуатационной надежности 0,8…0,9, что следует считать средней заданной величиной надёжности металлургического оборудования. Обычно этот уровень лежит в пределах 0,8…0,95.
На основе анализа можно сделать важный вывод о том, что общие затраты примерно одинаковы при надёжности, равной 0,7…0,85. Следовательно, экономически выгоднее создавать и применять более надёжное оборудование.
Другими словами, лучше купить более дорогое и надежное оборудование, чем дешевое и ненадежное, которое после ввода в эксплуатацию постоянно нуждается в дорогостоящих ремонтах и модернизации. На рисунке тремя вертикальными линиями (I, II, III) выделены три типа оборудования. Оборудование I имеет низкую надежность и поэтому для её нормального функционирования необходимы значительные затраты на ТОиР и модернизация, при этом общие затраты превосходят затраты на приобретение абсолютно надежного оборудования. Оборудование III характеризуется повышенными требованиями к надежности, т.е. относится к оборудованию первой группы надежности. Оборудование II имеет оптимальные показатели надежности и общих затрат.
|
|
|
Определение оптимальной долговечности оборудования также основано на экономическом подходе. На рис. 5.4 показано изменение себестоимости продукции в зависимости от срока службы. Суммированием всех затрат получают общую зависимость себестоимости продукции от срока службы машины. Она имеет чётко выраженный минимум С min, который соответствует определённому сроку службы. Срок службы машины, при котором достигается наименьшая себестоимость единицы продукции, считают оптимальным сроком Т опт её службы по физическому износу.
Рисунок 5.4 – Взаимосвязь между себестоимостью продукции и сроком службы оборудования
 | |||
|
Работа оборудования в течение более длительного срока приводит к увеличению удельных эксплуатационных затрат за счет более высоких затрат на ТОиР.
При современном уровне производства общие затраты в металлургии на ТОиР оборудования в процессе его эксплуатации достигают 10…15% от общих затрат на производство товарной продукции. Интенсивное использование существующего технологического оборудования, не достаточные темпы его обновления и повышение количества и сложности нового оборудования приводит к абсолютному и относительному росту затрат на ТОиР. Уменьшение относительного и абсолютного роста затрат на ТОиР – экономический аспект теории надежности.
Контрольные вопросы
1) Каковы способы повышения надежности оборудования?
2) Способы повышения надежности при проектировании оборудования?
3) Способы повышения надежности при изготовлении оборудования?
4) Способы повышения надежности при эксплуатации оборудования?
5) Экономическая обоснованность надежности оборудования?
Заключение
В учебнике рассмотрены основы теории надежности, методы расчета надежности элементов и систем технологического оборудования, стратегии восстановления работоспособного состояния оборудования, методы и средства оценки эксплуатационной надежности технологических машин, повышение надежности технологических машин. Из-за ограниченного объема книги не изложены оптимизационные задачи надежности, вопросы моделирования процессов старения, износа сопряжений и др.
Использование теории надежности постоянно расширяется как при разработке новых конструкций технологических машин и оборудования и в процессе их изготовления, так и, особенно, при проведении технического обслуживания и ремонта. В последние годы получены интересные результаты в области исследования поверхностных явлений и процессов изнашивания, разработаны физико-вероятностные модели отказов и методы прогнозирования параметрической надежности машин.
Расширение применения надежности при эксплуатации технологических машин и оборудования связано с развитием информационных технологий, разработкой более эффективных способов оценки и контроля показателей надежности, методов и средств измерения технических параметров, уточнением методик расчета и проектирования и создания более технологичных конструкций оборудования.
