Классификация отказов

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Появление отказов во времени связано с определенной закономерностью (рисунок 1).

Рисунок 1 – Интенсивность отказов в процессе эксплуатации изделия

Отказы деталей, узлов в начальный период эксплуатации называются приработочными. В этот период, если позволяют условия, рекомендуется использовать более легкие режимы эксплуатации оборудования. В ответственных случаях период приработки проводят до пуска оборудования в эксплуатацию. При высоком качестве изготовления деталей, малом рассеивании величин сопротивляемости эксплуатационным нагрузкам период приработки не выделяется.

Трудно выделить период приработки и при низком качестве изготовления деталей, жестком эксплуатационном режиме.

После периода приработки наблюдается период нормальной эксплуатации оборудования. В этот период не наблюдается заметного изменения физико-механических или физико-химических свойств деталей, узлов, характеризующих их способность противостоять внешним нагрузкам. Отказы могут наблюдаться только при значительных случайных концентрациях нагрузки. Такие отказы относят к внезапным. Они характеризуются скачкообразным изменением значений одного или нескольких заданных параметров объекта. Для некоторых объектов внезапные отказы являются преобладающими, для других они не характерны. При резко меняющихся условиях эксплуатации, высоких механических, тепловых и др. нагрузках внезапные отказы составляют основную долю. Примерами изделий, работающих в жестком эксплуатационном режиме, являются буровые насосы, забойные двигатели, преобладающие отказы которых в процессе эксплуатации являются внезапными. Нужно отметить, что из-за случайности проявления и отсутствия предварительных симптомов внезапные отказы очень сложно предупредить в процессе эксплуатации. В то же время накопление опыта, статистического материала по эксплуатации изделий, совершенствование конструкции, качества изготовления деталей, выбора соответствующих режимов, установление назначенного ресурса работы позволяет практически полностью исключить внезапные отказы.

Третий период характерен накоплением необратимых изменений в деталях, узлах машин, оборудования. Сопротивляемость внешним нагрузкам резко снижается. Это вызвано усталостным разрушением деталей, их износом, изменением характеристик материалов, увеличением зазоров в трущихся поверхностях и т. д. Отказы проявляются как в виде поломок, так и в виде выхода основных параметров объекта за установленные технической документацией нормативы. В этом периоде в результате износа и старения интенсивность отказов непрерывно возрастает, такие отказы называются постепенными. Эти отказы характеризуются постепенным изменением значений одного или нескольких заданных параметров объекта.

Из-за специфичности конструкции бурового и нефтепромыслового оборудования, режима их работы, назначения отказы их чрезвычайно разнообразны.

Знание отказов оборудования, их причин имеет чрезвычайно важное значение для эффективного проведения технического диагностирования.

Критерии отказов и предельных состояний устанавливают в нормативно-технических документах с целью достоверного определения технического состояния объектов разработчиком, изготовителем и потребителем. Критерии отказов определяют по одному отличительному признаку или совокупности признаков неработоспособного состояния, а критерии предельных состояний – по таким отличительным признакам, на основании которых считают невозможным дальнейшее использование объектов по причинам:

- неустранимого нарушения требований безопасности;

- неустранимого выхода заданных параметров за допустимые пределы;

- неустранимого снижения эффективности эксплуатации;

- необходимости проведения капитального ремонта.

При определении критериев отказов и предельных состояний учитывают:

- вид, назначение и структуру объекта;

- технические требования к объекту;

- принципы функционирования объекта и его составных частей;

- конструкцию объекта;

- свойства применяемых материалов и покрытий;

- условия эксплуатации объекта;

- последствия отказов и предельных состояний;

- виды технических обслуживаний и ремонтов объекта;

- другие факторы, определяющие особенности объекта.

Признаками отказов и предельных состояний объекта являются:

- прекращение (полное или частичное) выполнения объектом заданных функций;

- отклонение заданных показателей качества за пределы установленных норм;

- отказы и предельные состояния составных частей объекта, которые приводят к прекращению (полному или частичному) функционирования объекта или выходу его показателей качества за установленные нормы;

- возникновение процессов, препятствующих функционированию объекта;

- достижение объектом назначенного ресурса или назначенного срока службы;

- технико-экономические факторы.

Лекция №2