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 Ii 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 nNR как отношение минимального ресурса Т1-R для вероятности разрушения Pf =1-R к максимально вероятной наработке tR. Используя логарифмические координаты, определяем индекс безопасности как логарифм гарантированного ресурса (рис. 2.3):
|
|
где nO и nΣ – 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 βR=lgT1-R. График функции безопасности βR(t) представляет прямую с наклоном под 450. Для оценки ТС путем контроля величины βR нужно знать ФРД и коэффициент вариации наработки vt. В момент контроля ti, отложив по оси абсцисс величину lg(ti+uR∙vt), по графику βR(t) получаем текущее значение индекса безопасности. Его уменьшение прямо пропорционально гарантированной наработке.
Под влиянием воздействий ремонтно-технического обслуживания ход графика βR(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 βR(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 βR(t) отражается как учащение и снижение амплитуды скачков.
|
|
Теоретически, можно предположить, что при сплошном мониторинге нагружения линия βR(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 rR=10- βR.
При βR=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 vlgT). Практически, используя контроль индекса безопасности βR, величина r достигает 90%.
Рис. 2.4. Схема формирования индекса безопасности βR по распределениям наработки tΣ(uR) и срока службы lgT(-uR) для допустимой безопасности [R] с квантилем u[R] в момент контроля ti (t0 – исходное состояние) путями уточнения (а) и достоверности (б) ресурса, восстановления безопасности заменой, где время timax соответствует максимальному использованию ресурса
Таким образом, информация о работе оборудования становится, наравне с материальными ресурсами, реальным фактором производства, влияющим на его эффективность.