Понятия терминологии эксплуатационных свойств

Понятия терминологии эксплуатационных свойств

 

Задачами эксплуатации КИП и СА являются: организация и проведение различных мероприятий, обеспечивающих использование приборов и средств автоматизации по их назначению, подготовку к использованию, поддержание исправного состояния и продление ресурса аппаратуры, изделий, систем автоматики.

Классификация основных мероприятий при эксплуатации КИП и СА приведена на рисунке 2.1. Все мероприятия разделены на три группы: использование по назначению, техническое обслуживание и ремонт.

Рисунок 2.1 – Задачи эксплуатации и их классификация

 

При использовании по назначению изделие (объект) может находиться
либо под воздействием сигнала (электрического, механического, пневматического), либо при отсутствии такового (транспортировка, хранение, ожидание и т.п.).

В процессе использования объекта по назначению он может переводиться из одного состояния в другое.

Степень соответствия объекта (системы) стоящим перед ним задачам определяют эффективностью, т. е. приспособленностью объекта (системы) к выполнению стоящих перед ним задач.

Техническая эксплуатация (ТЭ) – это комплекс мероприятий, направленных на использование изделий (КИП и СА) по назначению, поддержание их в исправном состоянии и продление их ресурса.

Работы по обеспечению исправности и работоспособности объектов и систем, продлению их ресурса относятся к техническому обслуживанию (ТО).

Техническим обслуживанием называют комплекс работ для поддержания исправности или только работоспособность объекта при подготовке и использованию по назначению, при хранении и транспортировке (ГОСТ 18322-83).

Состояние работоспособности включает в себя:

- функционирование, т.е. выполнение в данный момент заданных функций в соответствии с установленными требованиями;

- ожидание, т.е. невыполнение в данный момент установленных функций объекта, но соответствие им всех требований ТУ и его готовность к использованию в любой момент.

Состояние неработоспособности появляется в результате возникновения отказа. Оно характеризуется тем, что изделие в данный момент не соответствует хотя бы одному из требований к основным параметрам. Возврат изделия (объекта) в работоспособное состояние осуществляется ремонтом.

Ремонт – режим эксплуатации, в результате которого устраняется отказ.

Для поддержания объекта (изделия, системы) на требуемом уровне надежности проводится профилактика.

Профилактика – режим эксплуатации, в результате которого надежность объекта достигает установленного уровня (возможно первоначального).

Между состоянием и режимом эксплуатации существует определенная зависимость, т.е. определенному состоянию эксплуатации соответствует определенный режим. Для каждого из этих состояний и режимов существуют свои показатели надежности.

Для состояния работоспособности – среднее время наработки на отказ.

Для состояния неработоспособности – среднее время хранения и среднее время восстановления.

Техническое состояние работоспособности объектов, как правило, оценивается контрольными испытаниями. В процессе испытания сопоставляются истинные значения технических параметров исследуемого объекта с их номинальными значениями при учете допусков. На этой основе делается заключение о техническом состоянии объекта. Он считается исправным, если все его параметры соответствуют установленным нормам.

Мероприятия по контролю технического состояния объектов выполняются на всех фазах технической эксплуатации: использование по назначению, ТО и ремонта. Контролировать состояние оборудования можно внешним осмотром, инструментальной проверкой выходных параметров с помощью лабораторно-измерительных средств общего или специального назначения.

Одной из фаз эксплуатации является ремонт объекта. В зависимости от степени износа и старения, характера неисправностей, от сложности и объема работ, необходимых для приведения КИП и СА в исправное состояние, ремонт подразделяется на плановый и внеплановый, текущий, средний, капитальный, обезличенный и необезличенный.

Плановый ремонт предусматривается в нормативной документации (НТД) и производится в плановые сроки.

Внеплановый – оговаривается в НТД, но осуществляется по мере необходимости.

Текущий ремонт производится для гарантированного обеспечения работоспособности объекта и состоит в замене и восстановлении ресурса объекта с заменой или восстановлением его частей и их регулировкой. Производится ремонтным предприятием.

Необезличенным называется ремонт, когда выполнение восстановительных операций производится с учетом принадлежности элементов (деталей и сборочных единиц) определенному экземпляру данного вида объекта.

При обезличенном ремонте восстановительные операции производятся без учета принадлежности восстанавливаемых элементов к определенному экземпляру.

Таким образом, процесс ТЭ КИП и СА содержит комплекс различных мероприятий. Качество их выполнения прямым образом влияет на эксплуатационные свойства объектов.

Под эксплуатационными свойствами (ЭС) КИП и СА понимают: их безотказность, сохраняемость, долговечность, ремонтопригодность, степень готовности к выполнению основных функций и приспособленность к ТО, проявляемыми в конкретных условиях эксплуатации.

Показатели ЭС объектов СА должны удовлетворять следующим требованиям:

1. возможность максимального учета факторов, определяющих ЭС объектов СА;

2. возможность задания числом и использование при технических расчетах;

3. возможность задания эксплуатационного показателя в качестве тех. параметра или получение его из тех. задания на проектируемый объект;

4. возможность удобства и быстроты экспериментальной проверки показателя в процессе эксплуатации или специальных испытаний;

5. согласованность с понятиями и определением надежности;

6. возможность применения в любом объекте СА;

Для количественной оценки эксплуатационных свойств СА применяют соответствующие показатели.

 

Пример 3.1

 

Рисунок 3.6 – Структурная схема изделия А.

 

Имеется схема, представленная на рисунке 3.6. Интенсивности отказов элементов: λ₁=0,1 ч^-1; λ₂=0,2 ч^-1; λ₃=0,2 ч^-1; λ₄=0,5 ч^-1. Время измерения в точках схемы: τ₁=5 мин.; τ₂=8 мин.; τ₃=12 мин.; τ₄=18 мин. Требуется составить оптимальную схему программы поиска неисправности при условии, что один из элементов изделия А отказал.

Определяются условные вероятности отказов. Для метода последовательных поэлементных проверок условные вероятности отказов q по значению соответствуют λ. Тогда q₁=0,1; q₂=0,2; q₃=0,2; q₄=0,5. Определяют частные: τ₁/q₁=50; τ₂/q₂=40; τ₃/q₃=60; τ₄/q₄=36;

Согласно (3.1) первое измерение необходимо производить на выходе четвертого (IV) элемента. Если сигнал нужного вида на выходе элемента IV, то следует продолжать поиск и очередные измерения производить на выходе второго (II) элемента и т.д.

Для аналитического представления процесса поиска неисправности, как правило, применяют его графическое изображение в виде программы поиска неисправностей. Условное обозначение элемента производят в виде прямоугольника, а измерение в виде круга внутри с номерами элемента, за которым производится измерение. Тогда программа поиска неисправности будет представлена ветвящейся схемой, состоящей из кружков с двумя выходами, обозначающих результат измерения (есть нужный сигнал или нет – “да” или ”нет”) и оканчивающейся прямоугольниками, обозначающими неисправный элемент.

Программа поиска для примера 3.1 приведена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Программа поиска неисправностей в изделии А

 

Среднее время поиска неисправностей по программе вычисляется по формуле (3.6). Тогда:

Т_ПН=q₁(τ₄+τ₂+τ₁)+q₂(τ₄+τ₂)+q₃(τ₄+τ₂+τ₁)+q₄τ₄=0.1(18+8+5)+0.2(18+6)+0.2(18+8+5)+0.5*18=23.5 мин.

 

Пример 3.2.

Имеется схема, представленная на рисунке 3.8. Интенсивности отказов элементов: λ₁=0,56*10^-4 ч^-1; λ₂=0,48*10^-4 ч^-1; λ₃=0,26*10^-4 ч^-1; λ₄=0,2*10^-4 ч^-1; λ₅=0,32*10^-4 ч^-1; λ₆=0,18*10^-4 ч^-1. Время измерения во всех точках одинаково и составляет 2 мин. Требуется составить оптимальную программу поиска неисправности при условии, что один из элементов отказал.

 

 

Рисунок 3.8 – Структурная схема изделия Б

 

Для сокращения времени поиска неисправности используется метод последовательной погрупповой проверки, т.е. измерение реакции на контрольный сигнал производится в точке схемы, которая делит предполагаемую неисправную схему по вероятности (интенсивности) пополам.

Отсюда условная вероятность отказов соответствует значению интенсивности с коэффициентом 0,5 (половинной величине).

Тогда условные вероятности отказов: q₁=0,28; q₂=0,24; q₃=0,13; q₄=0,10; q₅=0,16; q₆=0,09.

Схема состоит из последовательно соединенных элементов. Можно использовать один контрольный сигнал, подаваемый на вход первого элемента. В этом случае первое измерение необходимо производить после второго элемента, ибо q₁+;q₂=0,52, ближе всего к делению схемы по вероятности пополам. Если нужного сигнала нет после второго элемента, то делается вывод о неисправности первого или второго элемента и измерение производится после первого элемента. Если после второго элемента есть нужный сигнал, то делается вывод о неисправности правой части схемы, которая по вероятности лучше всего делится пополам в точке измерения после четвертого элемента и т.д.

Программа поиска неисправности в этой схеме приведена на рисунке 3.9.

 

 

 

Рисунок 3.9 – Программа поиска неисправностей в изделии Б.

 

Среднее время поиска неисправности по программе:

Т_П.Н.=0,28(2+2)+0,24(2+2)+0,13(2+2+2)+0,20(2+2+2)+0,16(2+2+2)+0,9(2+2+2)=5,56 мин.

 

3.2.5 При поиске неисправностей, кроме выбора метода и программы поиска неисправности объекта (системы), необходимо выбрать методику (способы) проверки исправности отдельных элементов. Наиболее распространенные способы проверок исправности элементов:

- внешний осмотр;

- контрольные переключения и регулировки;

- промежуточные измерения;

- замена;

- сравнение;

- характерные неисправности;

- изоляция блока или каскада, узла;

- тест – сигналы.

Внешний осмотр обычно подразумевает использование зрения и слуха. Они позволяют контролировать состояние монтажа СА, кабелей, отдельных элементов, печатных плат и т.п., а также проверять работу ряда агрегатов, реже на слух.

Преимущество этого вида проверок в простоте.

Недостаток – возможности определения неисправного элемента ограничены. Неисправность может быть определена только при явно выраженных внешних признаках: изменение цвета элемента под воздействием температуры, искрения, появление дыма и запаха от горения изоляции проводов и т.д. Такие признаки возникают редко. Кроме того, на практике часто встречаются взаимозависимые отказы, поэтому даже если внешним осмотром обнаружен неисправный элемент, необходимо провести дополнительные проверки для выявления истинных причин отказа (например, при выходе из строя предохранителя, перегоревшую нить которого видно “на глаз”).

Способ контрольных переключений и регулировок требует оценки внешних признаков неисправностей путем анализа схем и использованием органов переключения, регулировок, текущего контроля (сигнальные лампочки, встроенные приборы, автоматы защиты и т.п.). При этом определяется неисправный узел, блок или тракт схемы объекта (системы), т.е. совокупность элементов, выполняющих определенную функцию объекта (преобразовательный, индикаторный блоки, блок защиты или коммутации, передающий тракт и т.д.).

Достоинство способа в быстроте и простоте проверки предположения о состоянии участков схемы объекта.

Недостаток – ограниченность, т.к. позволяет определить участки, а не конкретное место повреждения.

Способ промежуточных измерений является наиболее распространенным и основным для электрических и электронных устройств. Параметры системы, блока, узла или элемента определяются с помощью ручной портативной или автоматизированной встроенной контрольно – измерительной аппаратуры (КИА) или специальных измерительных устройств, систем автоматического контроля.

При этом измеряются режимы питания, параметры линий связи, проводятся измерения в контрольных точках. Быстроту отыскания неисправности в немалой мере обеспечивает умение обслуживающего персонала грамотно проводить измерения. Полученные значения параметров сравнивают с их значениями из технической документации, с таблицами режимов данного изделия.

Способ замены заключается в том, что вместо подозреваемого в неисправности элемента (узла, блока и т.п.) устанавливают аналогичный заведомо исправный элемент. После замены проверяют объект (систему) на функционирование. Если при этом параметры системы лежат в пределах нормы, то делается вывод о том, что замененный элемент неисправен. Преимущество данного способа – простота. Но на практике этот способ имеет ограничения, во-первых, из-за отсутствия запасных элементов, во-вторых, из-за необходимости проведения регулировок вследствие недостаточной взаимозаменяемости.

Зависимые отказы могут привести к выходу их строя вновь установленного элемента, поэтому этот вид проверки используют, когда подозреваемый элемент легко съемный и недорогой.

Способ сравнения – режим неисправного участка (узла, блока) объекта или системы сравнивается с режимом однотипного участка исправного объекта. Достоинство способа в отсутствии необходимости знаний абсолютных значений, измеряемых величин и параметров. В то же время этот способ позволяет определять довольно сложные неисправности. Недостаток способа – необходимость запасного (стендового) комплекта оборудования и, как следствие, возможность применения этого способа только в условиях лаборатории.

При способе характерных неисправностей отказ отыскивается на основании известных характерных признаков. Такие неисправности и их признаки представляются в виде таблиц в инструкции по эксплуатации СА.

Таблицы характерных неисправностей обладают рядом недостатков, из которых наиболее существенны следующие:

- таблицы не обеспечивают однозначной связи между признаками отказа и возможными неисправностями: к одному признаку привязываются несколько различных неисправностей и обычно без каких-либо указаний на особенности их появления;

- в таблицах часто отсутствует указания о проведении испытаний, направленных на уточнение причины отказов. Отдельный внешний признак не может указать на конкретную причину отказа, а для ее отыскания необходимо логическое сопоставление целого ряда внешних признаков, включая показания устройств контроля и результаты испытаний;

- действия по поиску отказа, рекомендуемые таблицами, не содержат причинно-следственных связей и не распределяются в порядке их следования, в то время как реальный поиск представляет собой четкую последовательность различных проверок (испытаний).

Тест-сигналы широко применяются в различных вычислительных машинах, в счетно-решающих устройствах. При этой проверке на вход контролируемого устройства подается сигнал с определенными характеристиками. Анализ выходного сигнала позволяет определять место неисправного элемента.

Изоляция блока (узла, участка, каскада) обоснована тем, что в ряде случаев блок или каскад связан большим числом функциональных связей с другими частями объекта. При отказе такого блока трудно определить, где возникла неисправность – в самом блоке или в функционально связанных с ним частях изделия. Отсоединение некоторых функциональных связей позволяет иногда локализовать местонахождение неисправного элемента.

Каждый из рассмотренных частных способов поиска неисправностей имеет существенные ограничения, поэтому в практике ремонта КИП и СА обычно применяют совместно несколько частных способов. Такое совмещение способов позволяет сократить общее время поиска и тем самым способствует его успеху.

 

Понятия терминологии эксплуатационных свойств

 

Задачами эксплуатации КИП и СА являются: организация и проведение различных мероприятий, обеспечивающих использование приборов и средств автоматизации по их назначению, подготовку к использованию, поддержание исправного состояния и продление ресурса аппаратуры, изделий, систем автоматики.

Классификация основных мероприятий при эксплуатации КИП и СА приведена на рисунке 2.1. Все мероприятия разделены на три группы: использование по назначению, техническое обслуживание и ремонт.

Рисунок 2.1 – Задачи эксплуатации и их классификация

 

При использовании по назначению изделие (объект) может находиться
либо под воздействием сигнала (электрического, механического, пневматического), либо при отсутствии такового (транспортировка, хранение, ожидание и т.п.).

В процессе использования объекта по назначению он может переводиться из одного состояния в другое.

Степень соответствия объекта (системы) стоящим перед ним задачам определяют эффективностью, т. е. приспособленностью объекта (системы) к выполнению стоящих перед ним задач.

Техническая эксплуатация (ТЭ) – это комплекс мероприятий, направленных на использование изделий (КИП и СА) по назначению, поддержание их в исправном состоянии и продление их ресурса.

Работы по обеспечению исправности и работоспособности объектов и систем, продлению их ресурса относятся к техническому обслуживанию (ТО).

Техническим обслуживанием называют комплекс работ для поддержания исправности или только работоспособность объекта при подготовке и использованию по назначению, при хранении и транспортировке (ГОСТ 18322-83).

Состояние работоспособности включает в себя:

- функционирование, т.е. выполнение в данный момент заданных функций в соответствии с установленными требованиями;

- ожидание, т.е. невыполнение в данный момент установленных функций объекта, но соответствие им всех требований ТУ и его готовность к использованию в любой момент.

Состояние неработоспособности появляется в результате возникновения отказа. Оно характеризуется тем, что изделие в данный момент не соответствует хотя бы одному из требований к основным параметрам. Возврат изделия (объекта) в работоспособное состояние осуществляется ремонтом.

Ремонт – режим эксплуатации, в результате которого устраняется отказ.

Для поддержания объекта (изделия, системы) на требуемом уровне надежности проводится профилактика.

Профилактика – режим эксплуатации, в результате которого надежность объекта достигает установленного уровня (возможно первоначального).

Между состоянием и режимом эксплуатации существует определенная зависимость, т.е. определенному состоянию эксплуатации соответствует определенный режим. Для каждого из этих состояний и режимов существуют свои показатели надежности.

Для состояния работоспособности – среднее время наработки на отказ.

Для состояния неработоспособности – среднее время хранения и среднее время восстановления.

Техническое состояние работоспособности объектов, как правило, оценивается контрольными испытаниями. В процессе испытания сопоставляются истинные значения технических параметров исследуемого объекта с их номинальными значениями при учете допусков. На этой основе делается заключение о техническом состоянии объекта. Он считается исправным, если все его параметры соответствуют установленным нормам.

Мероприятия по контролю технического состояния объектов выполняются на всех фазах технической эксплуатации: использование по назначению, ТО и ремонта. Контролировать состояние оборудования можно внешним осмотром, инструментальной проверкой выходных параметров с помощью лабораторно-измерительных средств общего или специального назначения.

Одной из фаз эксплуатации является ремонт объекта. В зависимости от степени износа и старения, характера неисправностей, от сложности и объема работ, необходимых для приведения КИП и СА в исправное состояние, ремонт подразделяется на плановый и внеплановый, текущий, средний, капитальный, обезличенный и необезличенный.

Плановый ремонт предусматривается в нормативной документации (НТД) и производится в плановые сроки.

Внеплановый – оговаривается в НТД, но осуществляется по мере необходимости.

Текущий ремонт производится для гарантированного обеспечения работоспособности объекта и состоит в замене и восстановлении ресурса объекта с заменой или восстановлением его частей и их регулировкой. Производится ремонтным предприятием.

Необезличенным называется ремонт, когда выполнение восстановительных операций производится с учетом принадлежности элементов (деталей и сборочных единиц) определенному экземпляру данного вида объекта.

При обезличенном ремонте восстановительные операции производятся без учета принадлежности восстанавливаемых элементов к определенному экземпляру.

Таким образом, процесс ТЭ КИП и СА содержит комплекс различных мероприятий. Качество их выполнения прямым образом влияет на эксплуатационные свойства объектов.

Под эксплуатационными свойствами (ЭС) КИП и СА понимают: их безотказность, сохраняемость, долговечность, ремонтопригодность, степень готовности к выполнению основных функций и приспособленность к ТО, проявляемыми в конкретных условиях эксплуатации.

Показатели ЭС объектов СА должны удовлетворять следующим требованиям:

1. возможность максимального учета факторов, определяющих ЭС объектов СА;

2. возможность задания числом и использование при технических расчетах;

3. возможность задания эксплуатационного показателя в качестве тех. параметра или получение его из тех. задания на проектируемый объект;

4. возможность удобства и быстроты экспериментальной проверки показателя в процессе эксплуатации или специальных испытаний;

5. согласованность с понятиями и определением надежности;

6. возможность применения в любом объекте СА;

Для количественной оценки эксплуатационных свойств СА применяют соответствующие показатели.