Понятие надежности

Глава 1. Отказы и повреждения в работе оборудования ТЭС и АЭС

В данной главе рассматривается понятие надежности, классификация отказов основного и вспомогательного теплоэнергетического оборудования, причины, приводящие к возникновению отказов, некоторые возможные последствия отказов.

Для успешного освоения данного материала необходимо владение знаниями о конструктивных особенностях основного и вспомогательного оборудования ТЭС и АЭС.

Целями изучения главы является приобретение профессиональных понятий, знаний, умений и навыков. В результате изучения данной главы студент

будет знать:

1. Понятия надежности, безотказности, ремонтопригодности, долговечности оборудования;

2. Классификацию отказов,

3. Причины отказов элементов котлов;

4. Последствия отказов элементов котлов;

5. Причины отказов энергоблоков;

6. Вероятность распределения отказов котельного оборудования;

7. Вероятность отказов поверхностей нагрева;

8. Распределение отказов элементов турбин;

9. Возможные отказы ЯРУ;

10. Последствия отказов ЯРУ;

11. Распределение вероятности отказов арматуры;

12. Возможные неисправности арматуры;

13. Причины отказов в АСР.

будет уметь:

14. Определять показатели надежности;

15. Классифицировать отказы по группам;

16. Выявлять причины отказов элементов котлов;

17. Определять последствия отказов элементов котлов;

18. Прогнозировать вероятность отказов энергоблоков;

19. Выявлять причины отказов котельного оборудования;

20. Определять последствия отказов котельного оборудования;

21. Выявлять причины отказов поверхностей нагрева;

22. Определять последствия отказов поверхностей нагрева;

23. Выявлять причины отказов элементов турбин;

24. Определять последствия отказов элементов турбин;

25. Классифицировать отказы ЯРУ;

26. Анализировать склонность арматуры к отказам;

27. Определять вероятность отказов в АСР.

сформирует навыки:

28. Расчетов показателей надежности;

29. Классификации отказов по группам;

30. Выявления причин отказов;

31. Определения последствий отказов элементов котлов;

32. Выявления причин отказов энергоблоков;

33. Анализа котельного оборудования на его склонность к отказам;

34. Анализа поверхностей нагрева на их склонность к отказам;

35. Анализа элементов турбин на их склонность к отказам;

36. Выявления причин отказов ЯРУ;

37. Выявления причин отказов арматуры;

38. Прогнозирования последствий отказов в АСР.

будет пониматьспециальные термины:

надежность, отказ, авария, акт расследования, бланк–вопросник, повреждение, ремонт.

Глава состоит из семи параграфов.

В разделе дается определение надежности, безотказности, ремонтопригодности, долговечности. Имеются формулы для определения показателей надежности.

Одна из ключевых проблем современной энергетики заключается в обеспечении надежности элементов энергетического оборудования. В первую очередь это обусловлено высокими режимными параметрами (температура, давление) работы оборудования. Аварийная ситуация в работе мощного оборудования ТЭС и АЭС сопровождается крупными затратами на восстановление этого оборудования, наносит ущерб потребителям энергии. В связи с этим, надежность теплоэнергетического оборудования является главной его технической характеристикой. Высокая надежность создаваемого энергооборудования должна обеспечиваться прежде всего качеством проектирования и совершенством технологии изготовления. Однако, поскольку теплоэнергетические установки и агрегаты представляют собой крупногабаритные малосерийные или штучные технические изделия, они во многих случаях не проходят контрольной общей сборки и испытаний на заводах–изготовителях. В связи с этим требуется уделять внимание качеству сборки на монтажных площадках.

Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования (ГОСТ 27.002-89).

К таким свойствам относятся безотказность, ремонтопригодность, долговечность оборудования, зависящие от качества, живучести и безопасности.

Безотказность – свойство объекта сохранять свою работоспособность в течение какого-либо периода времени. Если в рассматриваемом интервале времени вероятность появления отказа близка или равна нулю, то такой объект считается безотказным. В одних случаях важно, чтобы была максимальная длительность безотказной работы, в других – чтобы максимальной была вероятность безотказной работы в течение заданного промежутка времени.

Ремонтопригодность – возможность и целесообразность восстановления работы какого-либо элемента системы. Ремонтопригодность элемента зависит от величины затрат труда, времени и средств на его восстановление по сравнению с заменой вышедшего из строя элемента новым.

Долговечность – определяется появлением такого износа и старения, устранение которых является либо невозможным, либо нецелесообразным. Такое состояние принято называть предельным. Для конкретных объектов долговечность задается либо в виде календарной продолжительности срока службы, либо числом циклов работы. Наработка до предельного состояния называется полным ресурсом.

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

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.

Надежная работа технических устройств зависит от очень большого числа факторов. В решении вопросов надежности используется теория надежности, получившая широкое развитие и распространение. Создан математический аппарат теории надежности, используемый при решении многих задач, возникающих в практике сооружения и эксплуатации энергетических установок. Этот аппарат служит надежным инструментом в инженерной деятельности, так как решения, принимаемые только на основе опыта и интуиции и не подтвержденные соответствующими расчетами, могут приводить к серьезным ошибкам.

В число основных понятий теории надежности входят:

система – это единый комплекс, включающий в себя функционально взаимосвязанные элементы. Система предназначена для выполнения заданной целостной программы;

элемент – отдельные части системы, способные самостоятельно выполнять определенные задачи. Каждый элемент может состоять из целого ряда других “подэлементов”, по отношению к которым он выступает уже как система.

В процессе эксплуатации системы или ее элемента могут иметь место случаи, когда происходит частичная или полная потеря их функциональных свойств – отказ.

Наработка на отказ – время работы элемента или системы от начала эксплуатации до первого отказа (или между двумя соседними отказами).

Существуют следующие показатели надежности, адаптированные для инженерных расчетов:

1. Среднее время безотказной работы системы из n–элементов:

, (1.1)

2. Среднее время восстановления:

, (1.2)

3. Вероятность безотказной работы системы на промежутке времени t:

, (1.3)

4. Коэффициент оперативной готовности (характеризует способность системы, находящейся в резерве, начать работу в течении времени τ):

, (1.4)

В формулах (1.1) – (1.4) используются следующие данные:

1. Интенсивность отказов () – вероятность отказа объекта в единицу времени, где Т_о – время наработки на отказ (таблица 1.1).

2. Интенсивность восстановления () – вероятность восстановления в единицу времени, где Т_в– время восстановления (таблица 1.1).

Таблица 1.1 Примерные статистические данные по времени наработки на отказ Т_о и времени восстановления Т_в некоторых элементов

Элемент	Т_о	Т_в
Котлоагрегат
Турбина
Питательный насос
Дутьевой вентилятор
Дымосос
Теплообменник
ПНД
ПВД