МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Оборудование химическое.
Номенклатура показателей и методы оценки надёжности

РД 2660.005-91

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель председателя           

правление машиностроительного

концерна «Химнефтемаш»          

________________С. Г. Смирнов

«___» _________________1991 г.

Дата введения 01.01.92

ЛИСТ УТВЕРЖДЕНИЯ

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

Методические указания.
Оборудование химическое. Номенклатура
показателей и методы оценки надёжности.

РД 26.260.005-91

Начальник научно-технического

отдела машиностроительного

концерна "Химнефтемаш"                                                               С.П. Коновалов

Ведущий специалист                                                                         И.А. Свешников

Заместитель директора

НИИхиммаша                                                                                     В.А. Заваров

Начальник отдела

стандартизации                                                                                 Ю.Б. Якимович

Начальник отдела                                                                              Е.Н. Гальперин

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

Дата введения 01.01.92.

Настоящий руководящий документ устанавливает требования к нормированию, обеспечению и подтверждению надёжности, которые необходимо учитывать при разработке, изготовлении и подконтрольной эксплуатации химического оборудования. В руководящем документе конкретизированы требования ГОСТ 27.003, ГОСТ 27.410 и ГОСТ 15.001 применительно к особенностям химического оборудования.

Общие понятия и определения показателей надёжности оборудования, используемые в РД, приведены в справочном приложении 1.

1. НОРМИРОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ

1.1. Требования к надёжности включают в следующие документы:

технические задания (ТЗ) на разработку или модернизацию изделий;

технические условия (TУ) на изготовление опытной и серийной продукции;

стандарты общих технических требований (ОТТ), общих технических условий (ОТУ) и ТУ.

В паспортах, формулярах инструкциях и другой эксплуатационной документации требования по надёжности (показатели надёжности) указывают по согласованию между заказчиком (потребителем) и разработчиком (изготовителем) в качестве справочных. Требования по надёжности могут включаться в договоры на разработку и поставку изделий.

1.2. Номенклатура основных показателей надёжности, характеризующих эффективность химического оборудования; приведена в таблице 1.

1.3. Для изделий общего назначения при отсутствии специальных требований заказчика нормируют следующие показатели надёжности: Т_р, Т_сл, К_ти.

По требованию заказчика дополнительно нормируют Т_о или Т_в.

Для изделий, не подлежащих капитальному ремонту, показатель Т_р не нормируют.

1.4. Для изделий, у которых наступление предельного состояния может привести к большим экономическим потерям, к нарушению требований безопасности или экологии вместо показателей Т_р и (или) Т_сл нормируют Т_рн и Т_сл.н., либо Т_рγ и Т_сл.γ.

По истечении назначенного ресурса (срока службы) использование изделия по назначению должно быть приостановлено для проведения технического освидетельствования или прекращено.

1.5 Показатель Т_γ нормируют при наличии специальных требований заказчика для изделий, отказы которых приводят к нарушению безопасности (экологии) или большим убыткам.

1.6. Показатели Т_вγ и Т_в нормируют при наличии специальных требований заказчика для изделий, входящих без резерва в состав технологических систем, не допускающих выключение изделия на период, больший нормированного.

Таблица 1

Номенклатура нормируемых показателей надёжности

Примечание. Определение показателей приведено в справочном приложении 1.

1.7. Показатели сохраняемости нормируют для изделий, подвергаемых хранению и (или) транспортированию, если при этом возможно ухудшение технических характеристик изделия, например, вследствие старения резинотехнических изделий и т.п.

1.8. Показатели по пп. 1.4. - 1.7. могут нормироваться как для изделия в целом, так и для составных частей. Пример: назначенный полный ресурс ротора - 40000 ч (нормируют для центробежных сепараторов типа СДС 531 с целью предотвращения их усталостного разрушения).

1.9. В стандартах технических условий, а также в ТУ требования к надёжности приводят:

- в разделе «Технические требования» - показатели надёжности и критерии отказов и предельных состояний (КОПС) оборудования, применительно к которым установлены показатели;

- в разделе «Приемка» - виды и периодичность испытаний на надёжность, исходные данные для контроля показателей надёжности (число изделий, выбираемых для наблюдений, продолжительность испытаний, риска поставщика и потребителя, решающее правило);

- в разделе "Методы контроля (испытаний, анализа, измерений, определений)» - методы подтверждения показателей надёжности, требования к обработке, оформлению и оценке результатов;

- в разделе «Указаний по эксплуатации (применению)» - характеристику системы технического обслуживания и ремонта, условий и режимов эксплуатации, в которых должно быть обеспечено выполнение требований к надёжности.

1.10. Характеристику системы технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) рекомендуется приводить в виде структуры ТО и Р (приведенной в табл.2) и необходимых указаний по организации ремонта и технического обслуживания.

Таблица 2

Структура ТО и Р сепаратора СДС 531К-01

1.11. Нормы (численные значения) показателей надёжности, включаемые в нормативно-техническую и конструкторскую документацию, должны:

быть обоснованы технико-экономическими расчетами;

обеспечивать выполнение изделиями своих функций в заданные сроки и с регламентированными требованиями к их качеству;

соответствовать требованиям заказчика (при условии их выполнимости).

Обоснование норм надёжности должно проводиться с целью определения численных значений показателей надёжности, обеспечивающих в заданных условиях эксплуатации максимальную эффективность; которая характеризуется соотношением полезного эффекта от эксплуатации изделия (в натуральном или стоимостном выражении) и суммарных затрат на его изготовление и эксплуатацию.

1.12. Кроме основных нормируемых показателей надёжности, приведенных в табл.1, по согласованию между заказчиками и разработчиком (изготовителем) допускается нормировать другие показатели надёжности из числа приведенных в ГОСТ 27.003. Значения нормируемых показателей надёжности учитывают при назначении цены объекта (изделия) гарантийного срока и гарантийной наработки.

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ ПО ОБЕСПЕЧЕНИИ НАДЁЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ

2.1. Требования к уровню надёжности оборудования устанавливаются на стадии разработки технического задания. На производство должны ставиться изделия показатели надёжности которых подтверждены результатами испытании, расчетами или другими материалами в соответствии ГОСТ 15.001.

Рекомендуемым порядок выполнения работ по обеспечению надёжности оборудования изложен в Р 50-109-09.

2.2. При отработке на надёжность должно обеспечиваться соблюдение следующих основных требований.

2.2.1. Составные части должны удовлетворять условию равнонадёжности, т.е. их показатели надёжности должны быть равны и кратны соответствующим показателям надёжности оборудования до списания до капитального или текущего ремонта.

Выбор комплектующих должен проводиться в соответствии со схемой.

2.2.2. Периодичность и объемы технического обслуживания и ремонта должны быть взаимоувязаны с нормативами надёжности и направлены на их обеспечение при использовании техники по назначению.

2.2.3. Заданный уровень показателей надёжности должен быть обеспечен таким комплектом запасных частей, который позволяет сохранять работоспособное состояние изделия путем замены отказавших элементов на месте эксплуатации без срыва сроков выполнения регламентированного объема работ.

2.2.4. При разработке изделий должно предусматриваться введение технико-экономически обоснованных величин резервирования, в том числе структурного функционального, нагрузочного и временного.

2.2.5 Надёжность элементов машин и конструкций должна подтверждаться расчетами на прочность и износостойкость на стадии технического задания или технического проекта.

2.2.6. В технологической документации должен быть предусмотрен 100%-й контроль параметров технологических процессов оказывающих решающее влияние на надёжность изделии.

2.2.7. Одновременно с разработкой изделий должна проводиться разработка методов и средств технического диагностирования. Техническая диагностика позволяет на 30-50% увеличивать фактический срок службы большинства машин и оборудования.

В рабочей документации должен быть предусмотрен контроль параметров; определяющих надёжность изделий (замер вибрации корпусов; температуры подшипников и т.п.).

2.2.8. Обязательным завершающим этапом всех испытаний должна быть разработка планов устранения выявленных дефектов.

2.2.9. При разработке и реализации мероприятий по повышению надёжности следует исходить из того; что потери от низкой надёжности при эксплуатации до 10 раз больше затрат на их предупреждение.

3. МЕТОДЫ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ

3.1 Общие требования

Подтверждение (контроль) нормируемых показателей надёжности должно включать:

- получение и математическую обработку исходных данных;

- сопоставление достигнутого уровня надёжности изделий с требованиями нормативно-технической и (или) конструкторской документации и принятия решения о соответствии или несоответствии показателей надёжности изделия или совокупности изделий установленным требованиям

- анализ причин и последствий отказов с целью разработки мероприятий по повышению надёжности изделий.

В зависимости от способа получения исходных данных методы подтверждения показателей надёжности подразделяют на расчетные, экспериментальные и расчетно-экспериментальные.

Расчётные методы основаны на вычислении показателей надёжности по справочным данным о надёжности составных частей с учётом функциональной структуры изделия и видов разрушения, по данным о надёжности изделий аналогов, по результатам экспертной оценки надёжности, по данным о свойствах материалов, элементов изделий и нагрузок на них, механизме отказа и по другой информации об изделии, имеющейся к моменту оценки надёжности.

Экспериментальные методы основаны на использовании статистических данных, получаемых при испытаниях изделий на надёжность, или данных опытной или подконтрольной эксплуатации.

Расчетно-экспериментальные методы основаны на вычислении показателей по исходным данным, определяемым экспериментальными методами. Исходными данными для расчетно-экспериментального метода подтверждения надёжности изделий является:

информация о надёжности изделия, имеющаяся к моменту оценки надёжности (результаты предшествующих испытаний, данные эксплуатации, технических обслуживаний и ремонтов и т.д.);

экспериментальные оценки показателей надёжности составных частей изделий, полученные при их автономных испытаниях или при испытаниях в составе изделия;

экспериментальные оценки параметров нагрузки и прочности (износостойкости) изделия и его составных частей, используемых для расчета показателей надёжности на основе моделей «нагрузка-прочность», «нагрузка-изнашивание»;

экспериментальные данные об изменении параметров, характеризующих работоспособное состояние изделий, используемые для прогнозирования их надёжности на заданное время (заданную наработку);

показатели надёжности составных частей, содержащиеся в технических условиях на эти изделия и т.п.

Метод подтверждения надёжности изделий выбирают с учетом:

стадии разработки, постановки на производство, серийного производства или эксплуатации и вытекающих из них задач контроля надёжности;

номенклатуры и заданных значений показателей надёжности;

предполагаемого вида закона распределения наработки до отказа (между отказами) и (или) до предельного состояния;

требований к точности и достоверности подтверждения показателей надёжности;

особенностей конструкции и функционирования;

характеристики предполагаемых условий эксплуатации;

возможности выделения необходимого числа образцов для испытаний на надёжность;

технических возможностей и мощности испытательной базы;

ограничений по продолжительности и стойкости испытаний на надёжность условий и режимов эксплуатации.

Выбор метода подтверждения показателей надёжности на стадии разработки, постановки на производство и серийного производства приведен в таблице 3.

Таблица 3

ВЫБОР МЕТОДОВ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕМ НАДЁЖНОСТИ ИЗДЕЛИЯ

Условные обозначения:

«+» - метод применяют;

«х» - применение метода допускается;

«-» - метод не применяется.

Для серийно выпускаемых изделий решение о соответствии или несоответствии заданным требованиям к надёжности испытанных опытных (головных) образцов распространяют на всю совокупность изделий.

Под совокупностью изделий понимают изделия, на которые распространяют результаты испытаний:

при приемочных, типовых, квалификационных испытаниях - планируемый объём выпуска изделий по данной документации;

при периодических испытаниях - партия изделий, выпущенных за определенный календарный период;

при приемно-сдаточных испытаниях - принимаемые изделия.

Оценку соответствия изделия (совокупности изделий) заданным требованиям по надёжности проводят по результатам расчета или контрольных или определительных испытаний на надёжность, включаемых в программу предварительных, приемочных, типовых, квалификационных, периодических: приемо-сдаточных и др. видов испытаний или проводимых самостоятельно.

3.2. Расчетные методы подтверждения показателей надёжности

Расчетные методы применяют на стадиях разработки технического задания, эскизного, технического и рабочего проектирования с целью:

определения возможности обеспечения требуемых значений показателей надёжности, при выбранном варианте конструкторского и (или) технологического решения, условий эксплуатации и установленных ограничений на массу, размеры и стоимость изделий;

обоснования оптимального в части надёжности варианта конструкторского и (или) технологического исполнения изделий и прогнозирования значений показателей надёжности;

установление требований к надёжности составных частей, определение возможности применения серийно выпускаемых составных частей и материалов;

определение задач экспериментальной отработки изделий.

Расчетные методы допускается также применять по согласованию с потребителем (заказчиком), для контроля соответствия требованиям к надёжности высоконадёжных, уникальных и (или) дорогостоящих изделий при решении вопроса о постановке их на производство и сдаче в эксплуатацию, если имеются технико-экономические обоснования невозможности или нецелесообразности применения экспериментальных и расчетно-экспериментальных методов.

Расчет рекомендуется выполнять в соответствии с рекомендациями раздела 4; при этом должны быть определены:

расчетная схема надёжности изделия;

характеристика предполагаемых условий эксплуатации, в том числе, типовые режимы работы изделия, номенклатура, продолжительность и интенсивность внешних воздействующих факторов, порядок проведения контроля функционирования, технического обслуживания и ремонтов;

номенклатура рассчитываемых показателей надёжности и требований к точности расчетов;

исходные данные для расчёта с указанием источника их получения;

предполагаемый вид закона распределения наработки до отказа (между отказами) и до предельного состояния, продолжительности восстановления и т.п. как для изделия, так и для его составных частей, при необходимости.

В результате расчета должны быть приведены:

расчетная схема надёжности изделия;

расчетные значения нормируемых показателей надёжности;

выводы о соответствии расчетных показателей надёжности заданным;

выводы о принципиальной возможности достижения требуемого уровня надёжности для принятого варианта конструкторского решения и возможности перехода к следующей стадии разработки;

задачи отработки изделия на следующей стадии разработки для обеспечения требуемого уровня надёжности.

Результаты расчета оформляют в виде разделов пояснительной записки к техническому проекту или в виде самостоятельных документов, в которые следует включать распечатки результатов расчета на ЭВМ.

3.3. Экспериментальные методы подтверждения показателей надёжности.

Экспериментальные методы являются основными для подтверждения показателей надёжности.

Испытания на надёжность опытных образцов изделий проводят в составе предварительных и (или) приемочных испытаний.

Испытания проводят по ускоренному методу, если определены:

принцип и метод ускоренных испытаний;

расчетные формулы и (или) коэффициенты, позволяющие пересчитать оценки показателей надёжности по результатам ускоренных испытаний на оценки показателей надёжности в условиях нормальных испытаний.

Допускается отдельно не проводить испытания на надёжность, а совмещать их с подконтрольной эксплуатацией, если необходимая продолжительность испытаний на надёжность не позволяет завершить их в сроки, установленные для предварительных и (или) приемочных испытаний, a проведение ускоренных испытаний на надёжность невозможно по техническим причинам.

Испытания на надёжность (подконтрольную эксплуатацию) приводят по программам и методикам, утверждённым в установленном порядке. Методика оценки показателей надёжности по результатам эксплуатационных наблюдений (испытаний), изложена в РД 26-11-21.

Для изделий индивидуального производства допускается выносить решение о соответствии изделия требованиям по надёжности соответственно на основании:

результатов выполненных расчетов и экспериментальных исследований, подтверждающих возможность достижения заданных требований к надёжности;

программы обеспечения надёжности и мероприятий, предусмотренных в программе для данной стадии разработки;

предварительных результатов испытаний и данных о надёжности их составных частей и других материалов.

Испытания на надёжность серийного химического оборудования, как правило, проводят в составе периодических испытаний или выделяют в самостоятельно проводимые наблюдения при подконтрольной эксплуатации.

Контроль показателей надёжности осуществляют по методике, содержащейся в технических условиях (в разделах «Методы испытаний» и «Правила приемки») или по отдельным методикам, согласованным, и утвержденным в установленном порядке.

В методике проведения контрольных испытаний (наблюдений) на надёжность должны быть включены:

периодичность проведения испытаний;

метод и планы испытаний;

число испытуемых изделий;

правила отбора изделий в выборку для испытаний;

режимы испытаний;

перечень контролируемых параметров и периодичность их проверки;

перечень необходимого испытательного и контрольного измерительного оборудования;

порядок учета и статистического анализа отказов (предельных состояний);

порядок выявления причин отказов;

порядок проведения технического обслуживания и ремонта испытуемых изделий.

Планирование минимального объема наблюдений, достаточного для оценок показателей надёжности с заданной точностью и достоверностью, и оценку показателей надёжности следует осуществлять в соответствии с РД 50-690.

Методы контроля, правила разработки и оформления программы и методик испытаний на надёжность приведены в ГОСТ 27.410.

3.4. Расчетно-экспериментальные методы подтверждения показателей надёжности.

Расчетно-экспериментальные методы применяют на стадиях разработки, постановки на производство и производства, если по техническим, экономическим или организационным причинам невозможно принять для этой цели экспериментальные методы, например:

для оценки надёжности изделий, размеры и особенности функционирования которых или требования безопасности не позволяют испытывать их в полном составе;

для оценки надёжности изделий индивидуального производства.

Расчетно-экспериментальные методы также применяют во всех случаях, когда это позволяет существенно сократить необходимый объем испытаний (например, для резервированных систем, при наличии априорной информации о надёжности изделий и т.п.).

Применение расчетно-экспериментальных методов должно быть обосновано и согласовано с потребителем (заказчиком).

Требования к методикам испытаний изложены в ГОСТ 27.410.

4. РАСЧЕТЫ НАДЁЖНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

4.1. Расчеты надёжности на стадии проектирования выполняются с целью обеспечения соответствия предъявляемых требований к показателям надёжности сборочных единиц и деталей требованиям к показателям надёжности изделия в целом.

4.2. Расчет надёжности оборудования при проектировании производится в следующем порядке:

при разработке технического задания на проектирование оборудования выполняются расчеты по обоснованию требований к показателям надёжности сборочных единиц (узлов) и оборудования в целом

при техническом проектировании выполняются расчеты по обоснованию требований к ресурсным показателям деталей и корректируются требования к показателям надёжности оборудования и сборочных единиц;

при рабочем проектировании выполняются расчеты по обеспечению требований к ресурсам деталей по критериям их прочности и корректируются требования к показателям надёжности оборудования и его сборочных единиц.

4.3. Расчетное обеспечение требований к показателям надёжности деталей, сборочных единиц и оборудования в целом производится с целью корректировки значений нормируемых показателей надёжности и разработки мер по техническому и технологическому обеспечению надёжности оборудования, а также с целью подготовки исходной информации для расчета объемов производства запасных частей. Технико-экономическое обоснование показателей надёжности оборудования, функционирующего в составе химико-технологических производств, рекомендуется выполнять по РД 26-11-18.

4.4. Результаты расчета надёжности на стадии изготовления изделия должны быть подтверждены экспериментально (на стендах или в эксплуатации).

4.5. Расчету надёжности должен предшествовать анализ конструкции изделия и условий его эксплуатации.

При анализе определяются элементы (сборочные единицы, детали), приводящие к отказу изделия, и взаимосвязь отказывающих элементов. Выявляются факторы, приводящие к разрушению элементов изделия, соответствующий им характер проявления разрушения (постепенный или внезапный) и возможность наблюдения за разрушением (или его проявлением). Наличие последнего обстоятельства даёт возможность предупреждать отказы путем своевременного проведения ремонта (технического обслуживания) и являются основой при определении системы планово-предупредительных ремонтов и технического обслуживания.

4.6. Расчет надёжности системы автоматизации (СА) должен проводиться отдельно и включаться в расчет надёжности изделия, т.е. СА должна рассматриваться как элемент изделия.

4.7. Исходными данными для расчета надёжности функционирования разрабатываемого изделия являются:

показатели надёжности элементов (сборочных единиц, деталей) аналога, эксплуатируемого в сходных условиях;

техническая характеристика разрабатываемого изделия, оговоренная в конструкторской документации.

4.8. Для расчета надёжности и эффективности функционирования на основании конструктивной схемы изделия и критериев его отказа следует составлять структурную схему расчета надёжности, состоящую из последовательно соединённых элементов - сборочных единиц (деталей), выход из строя каждой из которых приводит к отказу изделия.

4.9. Расчёт рекомендуется выполнять в следующем порядке:

определение показателей безотказности;

определение показателей долговечности;

определение показателей ремонтопригодности;

определение комплексных показателей.

Все свойства надёжности изделия (безотказность, долговечность и ремонтопригодность) взаимосвязаны, поэтому изменение одних показателей влечёт за собой изменение других, о чем при выполнении расчета необходимо иметь ясное представление.

4.10. Определение показателей безотказности.

В качестве исходных данных для расчёта безотказности разрабатываемого изделия следует использовать значения наработки на отказ (средней наработки до отказа) элементов изделия - аналога или другого изделия в сходных условиях эксплуатации, а также показатели безотказности комплектующих изделий, включённых в техническую документацию (ТУ, стандарты).

При изменении масштаба элемента по сравнению с элементом аналогичного назначения и конструктивного исполнения определение средней наработки до отказа элемента может быть выполнено с использованием масштабного пересчёта по формуле:

, ч                                                        (1)

где T_ia - средняя наработка до отказа i - того элемента аналога, ч;

М - масштаб элемента определяемый по табл. 4.1;

b - параметр, определяемый в зависимости от коэффициента вариации наработки до отказа V.

Таблица 4.1

Определение величины масштаба элемента.

При отсутствии данных об отказах элементов, но известном распределении ресурса для таких элементов (это возможно при известных закономерностях изнашивания элементов), среднюю наработку до отказа элемента (T_i) за период эксплуатации изделия между ремонтами, Т_р, во время которых производится его замена или восстановление, следует определять по формуле:

T_i=T_p/{ln[1/P(T_p)]}, ч                                                       (2)

где Р(Т_р) - вероятность безотказной работы элемента за наработку Т_р.

Формула (2) дает нижнюю оценку T_i, т.е. с некоторым запасом.

При отсутствии данных об элементах их средняя наработка до отказа может быть определена ориентировочно по справочным данным.

Для учета рассеяния значений показателей надёжности результаты расчета могут быть представлены в виде доверительных интервалов (в соответствии с РД 50-690). В этом случае рекомендуется значение доверительной вероятности принимать равным 0,8 для всех рассматриваемых вариантов разрабатываемого изделия.

При наличии информации о законах распределения ресурсов элементов расчёт безотказности и долговечности можно выполнить более точно, используя методы, изложенные в справочниках по надёжности.

4.11 Определение показателей долговечности.

Оценка долговечности изделия должна включать в себя определение ресурса до текущего, среднего и капитального ремонта, срока службы до списания и составление структуры ремонтного цикла.

За ремонтный цикл рекомендуется принимать ресурс до капитального ремонта, в течение которого планировать проведение текущих (средних) ремонтов. Численные значения ресурсов до плановых ремонтов следует определить на основании анализа структур ППР действующих аналогов.

Значение ресурса между текущими ремонтами следует определять по гамма-процентному ресурсу наименее долговечного быстроизнашиваемого элемента. Периодичность текущих, ремонтов следует назначать кратной месячной наработке (при непрерывной эксплуатации 720 ч.) или (для малонадёжных элементов) суточной наработке (24 ч.).

Значение ресурса до капитального ремонта изделия следует определять по гамма-процентному ресурсу наименее долговечного базового элемента. К базовым элементам относят основные части изделия, предназначенные для его компоновки и установки составных частей.

При наличии в изделии элементов с ресурсом значительно большим чем ресурс быстроизнашиваемых элементов, но меньшим гамма-процентного ресурса базовых элементов в ремонтный цикл следует включать средние ремонты с периодичностью, равной гамма-процентному ресурсу указанных элементов.

Нормируемое значение показателя долговечности «средний полный срок службы» должно соответствовать нормам амортизационных отчислений и быть кратным среднему ресурсу до капитального ремонта.

Полный срок службы (до списания) оборудования следует определять по минимуму удельных суммарных затрат при его эксплуатации или (при отсутствии достаточных данных) по формуле:

Т_сл=[T_pк(d+1)]/8640, лет,                                            (3)

где d - целесообразное число капитальных ремонтов; для химического оборудования равно 1 - 5; количество капитальных ремонтов должно быть обосновано и назначено с учетом условий эксплуатации и системы ППР.

Для периодически работающих изделий в формулу (3) необходимо вводить коэффициент, учитывающий планируемые простои изделия.

4.12. Определение показателей ремонтопригодности

Определение среднего времени восстановления после отказа Т_в должно осуществляться по формуле:

,                                               (4)

где Т_вi - среднее время восстановления элемента взятое по результатам эксплуатации аналога или определено расчетным путем.

Для определения цели и содержания каждого из плановых ремонтов следует использовать рекомендации ГОСТ 18322 и «Системы технического обслуживания и ремонта оборудования предприятий химической промышленности».

Продолжительность простоя в каждом из плановых ремонтов следует принимать по данным эксплуатации аналога, или дополнительным расчетом, исходя из допущения, что ремонты выполняются одной бригадой последовательным методом по группам сборочных единиц.

Продолжительность текущего ремонта должна определяться по времени, необходимому для замены (ремонта) элементов, лимитирующих безотказность изделия.

Продолжительность среднего ремонта должна определяться по времени, необходимому для замены (ремонта) элементов, имеющих ресурс, равный периодичности средних ремонтов.

Продолжительность капитального ремонта должна определяться временем, необходимым на восстановление базовых элементов.

В дополнение к основному должно учитываться время, затрачиваемое на удаление продуктов переработки, подготовительные операции, разборку изделия и последующую после ремонта сборку, регулировку и испытание.

Техническое обслуживание изделия, осуществляемое без остановки изделия, в расчёте надёжности не учитывается. При необходимости остановки продолжительность простоя должна определяться аналогично продолжительности простоя в плановом ремонте.

Данные о структуре ремонтных циклов и продолжительности простоя в плановых ремонтах следует представлять в форме таблицы.

Определение комплексных показателей надёжности осуществляется по формулам (5) и (6).

Коэффициент готовности:

К_г=Т_о/(Т_о+Т_в),                                                    (5)

Коэффициент технического использования:

К_ти=[(8640-t_n)/8640]·К_г,                                              (6)

где t_n - суммарная продолжительность технического обслуживания и плановых ремонтов в год.

4.13. Практическое использование результатов расчета.

Результаты расчета используют для обоснования численных значений показателей надёжности при выборе варианта конструктивно-схемного решения изделия, а также в качестве исходных данных для расчета технико-экономических показателей и при оценке уровня качества.

Значения показателей надёжности определяемые в результате расчёта должны быть включены в нормативно-технические документы пo п. 1.1. a также в расчетно-пояснительную записку (раздел расчета надёжности).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ПОКАЗАТЕЛИ НАДЁЖНОСТИ

1.1. Общие понятия

Для эффективного использования техники необходимо обеспечить не только высокие начальные значения технических параметров изделий, но и сохранение этих параметров в процессе эксплуатации. Свойство изделия (объекта) сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, определяет его надёжность.

Основные понятия и показатели надёжности приведены в ГОСТ 27.002.

В каждый определенный момент времени объект находится в одном из следующих состоянии:

работоспособном, неработоспособном;

предельном.

Объект работоспособен, если значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической документации.

При несоблюдении этих условии - объект относят к неработоспособным.

Предельным называется такое состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, то-есть когда возникает необходимость в его капитальном ремонте или в списании.

Таким образом, предельное состояние влечёт за собой временное или окончательное прекращение применения объекта по назначению. Переход объекта из работоспособного в неработоспособное состояние происходит после наступления отказа, а переход в предельное состояние после исчерпания ресурса.

Критерии отказов и предельных состояний устанавливаются индивидуально для каждого вида объектов.

Надёжность состоит из сочетания свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности; сохраняемости.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени (наработки).

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих его способность выполнять требуемые функции в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособности путем технического обслуживания и ремонта.

1.2. Показатели надёжности

Показатели надёжности - количественные характеристики одного или нескольких свойств, составляющих надёжность объекта.

Показатели надёжности, значения которых регламентированы в нормативно-технической документации, называются нормируемыми показателями надёжности.

Безотказность химического оборудования характеризуется средней наработкой на отказ и гамма - процентной наработкой до отказа.

Средняя наработка на отказ определяется отношением суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки, то-есть это среднее арифметическое значение наработок между отказами объекта.

Опыт эксплуатации объектов массового производства показывает, что наработка между отказами имеет значительный статистический разброс. Аналогичный разброс имеют ресурс, срок службы и срок сохраняемости. Этот разброс может служить характеристикой стабильности технологического процесса, уровня технологической дисциплины, а также качества материалов и комплектующих изделий.

Разброс можно уменьшить, а значения показателей надёжности увеличить путем экспериментальной отработки, изделия до передачи в эксплуатацию. Этот подход осуществляют для особо ответственных объектов. Целесообразность такого подхода должна каждый раз подтверждаться технико-экономическим анализом. Величина средней наработки на отказ во многих случаях непосредственно зависит от частоты плановых технических обслуживаний и ремонтов. Поэтому увеличивая частоту плановых ремонтов можно достичь повышения наработки на отказа однако при этом снижается К_ти.

Вот почему показатели надёжности должны приводиться совместно с показателями системы ТО и Р.

Гамма-процентная наработка до отказа - это наработка, в течение которой отказ объекта не возникнет с вероятностью γ, выраженной в процентах.

Т_γ определяют как корень уравнения Р(Т_γ)=γ/100, где Р(Т_γ) - вероятность безотказной работы.

Значения γ обычно задают равными 90; 95; 99% и т.д. При этих значениях вероятность возникновения отказов за период Т составляет 0,1; 0,05; 0,01 и т.д. Задаваемые значения γ для критических отказов должны быть весьма близки к 100%, чтобы сделать критические отказы практически невозможными событиями.

Классификация отказов по критичности (например, по уровню прямых и косвенных потерь, связанных с наступлением отказа, или по трудоемкости восстановления после отказа) устанавливается нормативно-технической и (или) конструкторской документацией по согласованию с заказчиком на основании технико-экономических соображений и соображений безопасности.

Статистические оценки для гамма-процентных показателей могут быть получены на основе статистических данных либо непосредственно, либо после аппроксимации эмпирических функций подходящими аналитическими распределениями.

Средний ресурс до капитального ремонта определяется как математическое ожидание ресурса партии изделий до первого капитального ремонта. Нормирование данного показателя необходимо для планирования ресурсов на ремонты изделий на эксплуатирующих предприятиях.

Величина данного показателя надёжности может совпадать со значением планового ресурса назначенной структуры технического обслуживания и ремонта или превышать его. Во втором случае запас ресурса позволяет снизить затраты на капитальный ремонт, если стоимость ремонта зависит от степени износа оборудования.

Гамма-процентный ресурс до капитального ремонта определяется суммарной наработкой, в течении которой объект не достигнет предельного состояния с вероятностью γ, выраженной в процентах.

Оценку данного показателя осуществляют так же, как и гамма-процентной наработки до отказа.

Назначенный ресурс - суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.

Назначенный полный срок службы - календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния

Назначенный срок хранения - календарная продолжительность хранения, при достижении которой хранение объекта должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

По истечении назначенного ресурса (срока службы, срока хранения) объект должен быть изъят из эксплуатации и должно быть принято решение, предусмотренное соответствующей нормативно-технической документацией - направление в ремонт, списание, уничтожение, проверка и установление нового назначенного срока и т.д.

Гамма-процентный срок сохраняемости - срок сохраняемости, достигаемый объектом с заданной вероятностью, выраженной в процентах. Оценка показателя осуществляется так же, как гамма-процентной наработки до отказа.

Среднее время восстановления - математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта после отказа.

Гамма-процентное время восстановления - время в течение которого восстановление работоспособности объекта будет осуществлено с вероятностью γ, выраженной в процентах.

Коэффициент технического использования - отношение математического ожидания суммарного времени пребывания в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическому ожиданию суммарного времени пребывания объекта в работоспособном состоянии и простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период. То-есть К_ти определяет долю времени нахождения объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации. К_ти является комплексным показателем, т.к. зависит от безотказности объекта и его ремонтопригодности, определяемой продолжительностью простоев объекта в ремонтах и техническом обслуживании.

В тех случаях, когда полезный эффект от функционирования объекта прямопропорционален продолжительности его работы, К_ти является основным показателен эффективности изделия.

1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ КРИТЕРИЕВ ОТКАЗОВ И ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

Отказ - это событие, приводящее к нарушению работоспособного состояния.

В каждом изделии виды отказов различны по виду, причинам происхождения, характеру проявления и другим признакам.

Классификация видов отказов должна производиться в соответствии с РД 50-699-90 при анализе причин отказов, при установлении норм надёжности, при разработке ПОН, а также при разработке конструктивно-технологических мероприятии по повышению надёжности.

Критерии отказа - это совокупность признаков, характеризующих неработоспособное состояние изделия. Критерием предельного состояния является совокупность признаков, при которых использование по назначению должно быть прекращено (или невозможно) и изделие должно направляться в капитальный ремонт или списываться (сниматься с эксплуатации). Для однозначной трактовки неработоспособного и предельного состояния изделия и обеспечения сопоставимости результатов расчета и испытаний на надёжность необходимо в нормативно-технической, конструкторской и эксплуатационной документации одновременно с регламентацией показателей надёжности указывать критерии отказов и предельных состояний.

В технически и экономически обоснованных случаях допускается считать изделия работоспособными в случаях, когда:

происходят отказы элементов, восполняемых из ЗИПа;

отказы устраняются и не приводят к нарушению производственного цикла;

продолжительность устранения причин отказов не превосходит регламентированного значения временной избыточности.

При установлении критериев отказов деталей машин и приборов необходимо учитывать условия их использования, так как одно и то же состояние детали в одних условиях может рассматриваться как работоспособное, в других - как неработоспособное. Так, например, одна и та же величина износа подшипников качения может быть допустимой - для аппаратов с перемешивающими устройствами и недопустимой - для центробежных сепараторов. Кроме того, следует учитывать возможное различие причин их отказов. Так, например, отказы подшипников качения могут происходить вследствие наличия в них скрытых дефектов, попадания в подшипник коррозионной или абразивной среды, плохой их смазки и др. Поэтому при установлении КОПС деталей следует указывать признаки, являющиеся общими для большинства изделий (деталей):

Нарушение цельности деталей (поломка вала, разрушение подшипника, появление трещин в корпусе);

изменение состояния поверхности (появление язв, царапин, сетки трещин и т.п.);

изменение размеров (износ втулок, коррозионное разрушение оболочек и т.п.);

Для комплектующих изделий и узлов достаточно указать КОПС для изделий (узлов) в целом, например, отказ электродвигателя (не уточняя отказавшего элемента: обмоток, ротора, коллектора и т.п.).

Для прочих узлов следует применять признаки внешнего проявления отказов:

повышение температуры;

повышение вибрации, шума;

нарушение герметичности;

заедание или несрабатывание отдельных элементов;

прекращение функционирования.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

Примеры нормирования, показателей надёжности химического оборудования.

1. фильтр вакуумный барабанный БН 20-3,0-lУ-0l.

Средняя наработка на отказ, ч, не менее                                      8000

Средний ресурс до капитального ремонта, ч, не менее             28000

Средний полный срок службы, лет, не менее                                   10

Коэффициент технического использования, не менее                   0,9

Критерии отказов: поломки подшипников, зубчатых колес и шестерен, вала мешалки, ножа, отказы распределительной головки, редукторов, электродвигателей, неустранимые операциями технического обслуживания.

Критерии предельного состояния фильтра: предельный износ зубчатого колеса барабана - поломка или износ зубьев до толщины менее 90% от начальной;

износ подшипников зубчатого колеса до радиального зазора более 0,5 мм;

коррозионно-эрозионный износ стенок корыта или барабана на глубину более 2 мм

2. Cепаратop центробежный СДС 31 К-01

Средняя наработка на отказ, ч, не менее                                         8000

Средний ресурс до капитального ремонта, ч, не менее                 20000

Назначенный полный ресурс ротора, ч,                                          40000

Назначенный полный срок слухбы, лет                                           5

Коэффициент технического использования, не менее                  0,8

Критерии отказов:

сильная вибрация (более 10 мм /с) на чаше на уровне горловой опоры;

превышение тока холостого хода электродвигателя 25 А;

превышение температуры подшипников в масле 70 С;

увеличение времени разгона ротора до рабочего числа оборотов более 5 мин;

контакт орошающихся деталей привода и ротора с неподвижными, сопровождающийся резким шумом;

отказ электродвигателя.

КРИТЕРИИ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

Критерии необходимости среднего ремонта:

биение посадочных поверхностей вала веретена, более 0,04 мм;

равномерный износ бандажа разгонной муфты более 2 мм на сторону или появление на его рабочей поверхности канавок износа глубиной более 1 мм;

наличие цветов побежалости на вал-шестерне;

износ подшипников до радиального зазора более 0,33 мм;

поломка или износ зубьев венца винтовой передачи до толщины менее 90% от номинальной;

износ стаканов подшипников до появления радиального люфта;

износ пружин и других деталей упорного подшипника, обуславливающий уменьшение зазора между напорным диском и крышкой напорной камеры менее 1,5 мм;

износ стакана подшипника горловой опоры под стаканчиками пружины свыше 0,5 мм глубиной.

КРИТЕРИИ НЕОБХОДИМОСТИ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА

(или списания):

износ посадочных мест подшипников в станине;

появление трещин на станине;

эрозионный износ и появление очагов коррозии на ответственных деталях ротора свыше норм, установленных в «Инструкции по обследованию деталей роторов центробежных сепараторов, 37-87»;

деформации крышек сепараторов, вызывающая эксцентриситет напорного диска свыше 1 мм.

3. Реактор специального назначения периодического действия.

Девяностопроцентная наработка до отказа, ч, не менее              8000

Назначенный полный ресурс, циклов                                             9000

Полный девяностопроцентный срок службы, лет не менее         6

Коэффициент технического использования не менее                  0,95

КРИТЕРИИ ОТКАЗА: нарушение герметичности в соединениях.

КРИТЕРИИ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ: исчерпание назначенного ресурса или утонение стенки до 16 мм, появление язв глубиной более 5 мм.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН.

Всесоюзным научно-исследовательским и конструкторским институтом химического машиностроения. - НИИхиммаш.

ИСПОЛНИТЕЛИ:

Р.Г. Маннапов, канд.техн.наук (руководитель темы);

Е.Н. Гальперин, канд.техн.наук; Иванова Н.Г.

2. УТВЕРЖДЕН КОНЦЕРНОМ «ХИМНЕФТЕМАШ» И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ

Листом утверждения

от ________ 91 г

3. ЗАРЕГИСТРИРОВАН НИИхиммашем

4. СВЕДЕНИЯ О СРОКАХ И ПЕРИОДИЧНОСТИ ПРОВЕРКИ ДОКУМЕНТА

Срок первой проверки 1996 г. периодичность проверки 5 лет.

5. ВЗАМЕН РД 26-01-135-81, РД 26-01-143-83

6. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

СОДЕРЖАНИЕ