Характеру отказов

По характеру влияния отказов на выполнение общей задачи системы подразделяются на простые и сложные. Необходимость такого определения, возникла в связи с появлением оборудования, включающего в себя некоторую совокупность подсистем с наличием функциональной избыточности. Простая система при отказе одного или нескольких элементов либо полностью прекращает выполнение своих функций, либо продолжает выполнять свои функции в полном объеме, если отказавший элемент резервирован. Таким образом, для простой системы понятие отказа является естественным отображением события, заключающегося в прекращении выполнения системой поставленной задачи. В результате наличия функциональной избыточности сложные системы обладают способностью при отказе отдельных элементов и подсистем продолжать выполнение задачи при некотором снижении характеристик эффективности. Это свойство сложных систем обычно вызывает определенные трудности при формулировании по отношению к ним понятия «отказа системы».

Отказы элементов являются основополагающими данными при анализе причинно - следственных связей. Для точного определения вида, значимости и места нахождения отказа в период эксплуатации оборудования необходимо рассмотреть само понятие «отказ» как событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия, системы или элемента. Отказ сложной системы определяется как событие, обусловленное выходом характеристик эффективности за нижний допустимый предел и связанное с ним частичное или полное невыполнение задачи. Очевидно, что простые системы являются частным случаем сложных, поэтому практически все методы диагностики простых систем могут быть распространены и на сложные, то есть здесь возможно использование принципа суперпозиции.

Отказы никогда не возникают мгновенно - всегда прослеживается некоторый конечный промежуток времени между причиной и следствием. Отказ возникает в случае, если вызвавшая его причина (или причины) не устранена за некоторый промежуток времени, в течение которого возможно предотвращение возникновения опасной ситуации, при условии, что опасность однозначно определена. Поэтому, методы исследования технического состояния агрегатов (техническая диагностика) базируются на поэлементной классификации отказов, которая является основой установления истинной причины выхода из строя оборудования.

Отказы, в соответствии со своей физической природой, могут быть:

- связанные с разрушением деталей и их поверхностей – поломки, различные виды повреждений и износа, коррозия, старение;

- не связанные с разрушениями – недостаточная вязкость масла, облитерация каналов подачи топлива, ослабление соединений, расцентровки, дисбаланс. В соответствии с этим, отказы устраняют заменой деталей или комплектов, регулированием или очисткой.

Известно, что разрушение является неоднородным процессом, приводящим в конечном итоге к уменьшению несущей способности элемента до нуля и разделению материала на отдельные части. При этом высокие напряжения, разрывающие межатомные связи, концентрируются главным образом на границе неоднородностей. Разрывы отдельных связей, в свою очередь, приводят к образованию микротрещин, длина которых обычно локализуется вблизи существующих в материале дефектов или надрезов. Во всех случаях разрушение происходит тогда, когда локальные напряжения превышают адгезионную прочность материала.

По возможности дальнейшего использования изделий отказы различают:

- полные – исключающие возможность работы изделия до их устранения.

- частичные – при наличии которых изделие может использоваться с неполной мощностью или на пониженной скорости.

По характеру возникновения отказы делятся на: внезапные (аварийные) и постепенные (износ, старение, загрязнения), а по свои последствиям отказы могут быть опасными для жизни обслуживающего персонала, тяжелыми и легкими.

При всем своем многообразии в зависимости от вызвавших их причин отказы можно подразделить на три группы:

- первая группа – конструкционные отказы, являющиеся следствием: дефектов конструкции, технологии производства, эксплуатационно-технической документации. Они одинаковы для всех других экземпляров данной системы или же для некоторой группы изделий. При обнаружении отказов этой группы на отдельных экземплярах могут приниматься решения о проведении доработок на остальных экземплярах или же выполнении мероприятий, исключающих появление подобного вида отказов.

- вторая группа – производственные отказы, которые вызваны случайным разбросом или ограниченностью сроков службы комплектующих элементов, случайными неблагоприятными сочетаниями: разбросов параметров отдельных элементов в пределах установленных допусков, режимов работы, условиям эксплуатации и т.д. Характерной особенностью отказов данной группы является то, что они вызываются случайными, зачастую не повторяющимися для разных экземпляров системы причинами. Обнаружение отказов второй группы на каком-либо отдельном экземпляре данной системы не дает оснований делать заключение о ненадежности остальных экземпляров.

- третья группа – неизбежно-эксплуатационные отказы, происходящие в результате износа подвижных сопряжении и рабочих органов под влиянием сил трения или в результате долговременного воздействия циклических и знакопеременных нагрузок. При проектировании практически ни одно подвижное соединение (сопряжение) не проверяют на износостойкость и далеко не всегда используются наиболее эффективные средства снижения износа, учитывающие конкретные условия работы. Разрушения при износе имеют кумулятивный характер и являются результатом последовательного и многократного накопления повреждений. Отказы этой группы могут возникать также вследствие взаимодействия жидкостей и газов с поверхностями твердых тел, когда в процессе трения формируется «третье тело», что существенно изменяет молекулярную составляющую трения. Это взаимодействие может носить характер либо физической адсорбции, либо хемосорбции.

Статистика отказов элементов – основополагающие данные при анализе причинно-следственных связей. Надежность любого другого технического устройства (системы) непрерывно увеличивается, если выявляются и устраняются причины отказов.

Все отказы, вне зависимости от принадлежности к той или иной группе, классифицируются по принципу:

- первичные отказы;

- вторичные отказы;

-  ошибочные команды.

Первичный отказ элемента определяют как нерабочее состояние, причиной которого является сам элемент, и необходимо выполнить некоторый объем ремонтных работ для возвращения его в рабочее состояние. Первичные отказы происходят при входных воздействиях, значения которых находятся в пределах, лежащих в расчетном диапазоне, а причины отказов обусловлены естественной деградацией или старением элементов (например, «появление трещины в корпусной детали в результате естественного старения»).

Вторичный отказ  подобен первичному, за исключением того, что сам элемент не является причиной отказа. Вторичные отказы возникают в результате воздействия на элементы предыдущих или текущих избыточных напряжений, которые могут быть вызваны любым видом нагрузок (или их комплексом) действующих на систему. Примером может служить сигнал «срабатывание системы защиты при повышенной вибрации подшипника», то есть подача сигнала защиты системы при превышении предельных значений функциональных параметров.

Ошибочные команды интерпретируются как элемент, находящийся в нерабочем состоянии из-за неправильного сигнала управления или помехи, при этом, как правило, для возвращения элемента в рабочее состояние ремонт не требуется.