Файл: Смирнов, О. Р. Надежность судовых энергетических установок.pdf

верной t-ro элемента системы. Тогда среднюю стоимость процедуры проверки можно представить в виде

f(Sn)= I j M [xj, t=i

где п — число элементов в системе.

Требуется определить такую последовательность проверок, ко­ торая обеспечит минимум стоимости последних.

Проблема организации профилактических мероприятий является одной из важнейших в теории надежности, поскольку целесообраз­ ные по времени и объему профилактические работы позволяют не только повысить надежность оборудования, но и снизить эксплуата­ ционные расходы, заводские ремонтные затраты.

Общая постановка задачи здесь выглядит следующим образом: осуществляются два вида восстановительных работ — профилакти­ ческие и восстановление после отказа. Проведение профилактики планируется через случайное время Т г. Продолжительность про­ филактики'— также случайная величина со средним Т 2. При отказе системы осуществляется восстановление со средней длительностью Т 3. С каждой из величин Т ъ Т 2 и Т 3 связаны определенные затраты. Требуется определить эти величины таким образом, чтобы обеспе­ чить минимум математического ожидания суммарных затрат при обеспечении заданного уровня вероятности безотказной работы, коэффициента готовности и т. п.

Здесь можно указать также целый ряд работ, например [14, 18, 51, 60], посвященных анализу оптимальных задач теории надеж­ ности — оптимальному включению резервных элементов и распреде­ лению заданной надежности системы по элементам; вопросам учета ограниченности ресурсов, определения оптимальных сроков службы, количества запасных частей и т. д. Однако практически все доста­ точно многочисленные работы по вопросам оптимизации характери­ стик надёжности либо имеют общетеоретический характер, либо посвящены электронному оборудованию. Что же касается судовых энергетических установок, то применительно к особенностям их эксплуатации рассматриваемые задачи до настоящего времени до­ статочно полно не решены.

§22. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ СБОРА И ОБРАБОТКИ СТАТИСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ

ОБ ОТКАЗАХ И ВОССТАНОВЛЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ СЭУ. ИСПЫТАНИЯ НА НАДЕЖНОСТЬ. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОТКАЗОВ

Целью сбора статистических данных об отказах и восстановлении работоспособности элементов систем и установок является подго­ товка информации, необходимой для получения характеристик на­ дежности этих элементов. В свою очередь характеристики надежности элементов являются основанием для оценки и расчета надежности отдельных систем и СЭУ в целом. От точности, достоверности и

247

объема информации зависят все последующие расчеты, а следова­ тельно, и выводы о надежности систем и установок на режимах их эксплуатации. Система сбора, обработки информации и планирова­ ние наблюдений должны соответствовать ГОСТ 17510—72.

СЭУ имеют ряд особенностей, связанных с условиями морской эксплуатации, которые рассмотрены в первой главе. Эти особенности необходимо учитывать при сборе статистических данных об отказах и восстановлении элементов этих установок.

Обработке подвергают следующую информацию (ее заносят в за­ ранее подготовленные карты, разработанные с учетом особенностей обслёДуОД9Й установки, системы, элемента и возможности бы­

строй обработки Полученных сведений):

—начало эксплуатации установки (системы, судна) с целью определения времени наработки элементов на момент обследования;

—наименование отказавшего элемента (его заводской номер)

ичисло элементов подобного типа в обследуемой установке (системе);

—категорию отказа в соответствии с приведенной классифика­ цией и причины, вызвавшие отказ; режимы установки, на которых преимущественно работает отказавший элемент;

—влияние отказа на работоспособность установки (системы)

(повлек ли за собой отказ остановку судна и, если повлек, то про­

долж ительность стоянки);

время обнаружения отказа и обстоятельства, при которых он обнаружен; это необходимо для определения времени наработки элемента до отказа;

—число отказов данного элемента за период эксплуатации установки (системы);

—время начала восстановления отказа и продолжительность

восстановления и время ожидания ремонта;

—кем проведено восстановление (в процессе эксплуатации судна или на заводе) и трудоемкость восстановления;

—количество запасных частей, израсходованных при восста­

новлении, что необходимо для определения потребности на судне в тех или иных запасных частях.

Кроме перечисленных сведений, следует внести и дополнительные, которые позволяют раскрыть физические причины отказов и воз­ можности их предупреждения в последующей эксплуатации.

Источниками информации могут служить:

—вахтенные журналы, рейсовые донесения механиков, донесе­ ния инспекций Регистра, ремонтные ведомости, акты обследований аварий и другие документы;

—специально разработанные формуляры (карточки) по вопро­ сам надежности установок, заполняемые механиками судов по ре­ зультатам эксплуатации, для служб надежности пароходств, заводов, конструкторских бюро и других организаций, собирающих сведения

онадежности установок и их элементов;

—непосредственные беседы с личным составом, обслуживающим

установки, и обследование установок в процессе эксплуатации судов и во время ремонта;

2 4 8

— результаты специальных испытаний на надежность отдельных видов оборудования СЭУ.

Имеющийся опыт показывает, что получение статистических данных об отказах и восстановлении элементов СЭУ путем непосред­ ственного обследования по единой методике позволяет собрать не­ обходимую информацию, наиболее правильно отражающую состоя­ ние установок.

Так как СЭУ комплектуются из изделий, поставляемых многими предприятиями и ведомствами, то получаемая информация должна позволять делать выводы о надежности отдельных видов обору­ дования для сообщения поставщикам и возможности в случае необходимости проведения срочных мероприятий для доведения надежности изделий до необходимого уровня. Эффективность исполь­ зования указанной информации зависит также от организации обрат­ ной связи между поставщиками оборудования, проектными органи­ зациями и пароходствами.

В связи с большим потоком информации регистрационные карты (формуляры) должны предусматривать возможность автоматиче­ ской обработки получаемых сведений. Однако при этом каждый отказ, имеющий существенное влияние на работоспособность уста­ новки, не должен быть потерян в этом потоке. Для быстрой обра­ ботки и выделения отказов, по которым необходимо провести меро­ приятия для их устранения, пользуются методом кодирования отказов. Для кодирования можно использовать числа, буквенные обозначения и т. п. Например, в системе COFEC [79] сбора и обра­ ботки данных по надежности для кодирования отказов используются шестизначные числа. Первые две цифры кода обозначают вид отказа (например, в соответствии с приведенной классификацией отказов), следующие две цифры указывают причину отказа, а последние две цифры — какие приняты меры по устранению отказа. Таким образом, шестизначный цифровой код может охватить 99 различных видов отказов, описать столько же причин, вызвавших этот отказ, и столько же мероприятий по восстановлению. Более чем двухлетний опыт применения систем COFEC для анализа отказов и восстановле­ ния многих серийных изделий показал их эффективность в повышении надежности изделий на всех стадиях проектирования и изготов­ ления.

В качестве другого примера сбора и обработки данных по отка­ зам укажем на группу по обеспечению надежности судов торгового флота ФРГ, организованную по рекомендации германского Ллойда в Фленсбурге [107]. Одной из задач этой группы является определе­ ние характеристик надежности СЭУ на основании информации об отказах и ремонтах на большом числе судов. Для удобства обработки статистических данных ЭУ разделена на ряд узлов и элементов. К узлам отнесены: главные и вспомогательные двигатели, трубопро­ воды, цистерны и др. К элементам отнесено оборудование, из которого состоят вспомогательные установки. Например, холодильная уста­ новка разделена на холодильник, испаритель, систему регулирова­ ния и управления, трубопроводы, арматуру и т. п.

Статистические данные об отказах и восстановлении собираются на основании заполнения стандартных формуляров и периодиче­ ского обследования судов специалистами группы и личных бесед

собслуживающим персоналом.

Втечение года указанная группа собрала данные по 12 000 отка­ зам на 176 судах различного назначения, принадлежащих девят­ надцати судоходным компаниям. Данные по отказам были перене­ сены на перфокарты и обработаны на ЭВМ с учетом указанной раз­ бивки на узлы и элементы.

Анализ полученных результатов показал, что причинами наи­ большего числа отказов являлись несовершенство процессов проекти­ рования, ошибки в эксплуатации, коррозия и эрозия, негерметичность, загрязнения, кавитация и др.

Указанные причины отказов подтверждают целесообразность предпочтительного использования экспоненциального закона при расчете характеристик надежности.

Наименее надежными элементами обследованных ЭУ оказались:

— главные двигатели (дизели) — 4208 отказов, или 33,7% об­ щего числа отказов;

Далее в порядке повышения надежности следуют компрессоры, сепараторы, теплообменные аппараты, движители и другие элементы.

Данные о времени восстановления элементов СЭУ силами команды

Суда транспортного флота строятся обычно сериями, состоящими из 10—20 единиц, а иногда и большего числа. По мере строительства серии в конструкцию отдельных элементов оборудования вносят изменения, учитывающие результаты эксплуатации ранее построен­ ных судов. В связи с этим при сборе статистических данных следует получить информацию с возможно большего числа судов одной серии различного года постройки. Это позволит проследить динамику изменения надежности с учетом периода приработки элементов и внесенных изменений.

На рис. 61 в качестве примера показана диаграмма наблюдений за отказами по объектам 1—9 (судам, СЭУ). За начало координат принято время начала эксплуатации. Для наглядности на диаграмму можно нанести типичные для обследуемых объектов отказы. В нашем случае рассматриваются дизельные ЭУ. Как видно, наиболее дли­ тельные наблюдения велись за объектом 7 (в течение 30 тыс. ч). В конце периода наблюдения (перед ремонтом) видна концентрация отказов главных двигателей и систем забортной воды. По объектам 1 И 2_видно, что интенсивность отказов главных двигателей в периоде приработки больше, чем в последующее время. Отказы систем за­ бортной воды в начальный период эксплуатации наблюдаются сравни­ тельно редко. Подобным образом могут быть рассмотрены также отказы других элементов.

250