При постепенных отказах

Концепция приемлемого (допустимого) риска, на которой базируется теория безопасности промышленных объектов, предусматривает поэтапное переназначение сроков службы: от проектного – к исходному, и далее – к остаточным ресурсам. Принципиально важным является положение, что остаточный ресурс должен определяться более высокой научно-методической точностью, чем проектный и исходный [11]. Идентификация модели деградации технического состояния механической системы позволяет уточнить остаточный ресурс и тем самым повысить безопасность эксплуатации.

Система обслуживания по техническому состоянию базируется на концепции приемлемого риска. Для определенного элемента механической системы, на основании допускаемой в отрасли величины потерь за время эксплуатации в виде приемлемого риска [ρ] и интенсивности потерь от отказа данного элемента I_i с размерностью [ущерб/ авария], показывающей значимость элемента, устанавливается требуемый уровень безопасности:

Этот уровень можно и непосредственно назначить как необходимую ВБР, или же находить из оптимальных рисков и сроков эксплуатации. При оценке ВБР посредством сравнения пары «наработка t - ресурс Т» информативный смысл имеет гарантированный запас долговечности n_NR как отношение минимального ресурса Т_1-R для вероятности разрушения P_f =1-R к максимально вероятной наработке t_R. Используя логарифмические координаты, определяем индекс безопасности как логарифм гарантированного ресурса (рис. 2.3):

где n_O и n_Σ – число циклов нагружений, соответствующее ресурсу T и наработке t;

и - коэффициенты вариации, соответственно, ресурса и наработки.

Рис. 2.3. Схема оценки показателей безопасности при контроле технического состояния в моменты и по функциям индекса безопасности 1 и распределения срока службы 2.

В начале эксплуатации, когда наработка t₀=0, индекс безопасности максимален и равен β_R=lgT_1-R. График функции безопасности β_R(t) представляет прямую с наклоном под 45⁰. Для оценки ТС путем контроля величины β_R нужно знать ФРД и коэффициент вариации наработки v_t. В момент контроля t_i, отложив по оси абсцисс величину lg(t_i+u_R∙v_t), по графику β_R(t) получаем текущее значение индекса безопасности. Его уменьшение прямо пропорционально гарантированной наработке.

Под влиянием воздействий ремонтно-технического обслуживания ход графика β_R(t) скачкообразно изменяется (рис. 2.4). Видно, что при поэтапной переоценке ресурса за счет его уточнения и достоверизации (рис.2.4, а, в) снижение функции безопасности β_R(t) происходит не столь интенсивно, как при предупредительной замене элемента (рис.2.4, б). Для базовых и ответственных элементов механической системы переоценка ресурса (контроль ТС), очевидно, дешевле, чем их замена. Установлено, что с уменьшением интервала между контролями уменьшается вариация интенсивности деградационного процесса [12], что на графике β_R(t) отражается как учащение и снижение амплитуды скачков.

Теоретически, можно предположить, что при сплошном мониторинге нагружения линия β_R(t) будет возрастать.

На практике поддержание безопасности осуществляется, прежде всего, посредством контроля ее индекса. Для замедления процесса потери работоспособности, в котором имеется реальный и квазиреальный (детерминированный и статистический) компонент, ремонт и диагностика выступают наравне. Однако, при втором способе выше степень выработки ресурса, которая обратно пропорциональна гарантированному запасу долговечности и определяется через индекс безопасности как r_R=10^{- β}_R.

При β_R=0 элемент механической системы следует снимать с эксплуатации. После этого остается невыработанной некоторая «рискованная» часть ресурса. При этом степень его выработки определяется посредством ФРД:

Степень выработки среднего ресурса будет выше, если снижать уровень безопасности [R] и увеличивать срок службы (при этом уменьшается величина v_lgT). Практически, используя контроль индекса безопасности β_R, величина r достигает 90%.

Рис. 2.4. Схема формирования индекса безопасности β_R по распределениям наработки t_Σ(u_R) и срока службы lgT(-u_R) для допустимой безопасности [R] с квантилем u_[R] в момент контроля t_i (t₀ – исходное состояние) путями уточнения (а) и достоверности (б) ресурса, восстановления безопасности заменой, где время t_imax соответствует максимальному использованию ресурса

Таким образом, информация о работе оборудования становится, наравне с материальными ресурсами, реальным фактором производства, влияющим на его эффективность.