Диагностика технического состояния объектов нефтяных и газовых промыслов

1. Понятия надежности: термины и определения: технический объект, техническая система, элемент технической системы; работоспособное и неработоспособное, исправное и неисправное, предельное состояния; надежность. Свойства надежности: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Отказ и повреждение. Наработка. Критерий предельного состояния.
Объект -  Предмет рассмотрения, на который распространяется терминология по надежности в технике
Элемент - объект, для которого в рамках данного рассмотрения не выделяются составные части
Система - объект, представляющий собой множество взаимосвязанных элементов, рассматриваемых в определенном контексте как единое целое и отделенных от окружающей среды
Работоспособное состояние-  состояние объекта, в котором он способен выполнять требуемые функции
Неработоспособное состояние -  состояние объекта, в котором он не способен выполнять хотя бы одну требуемую функцию по причинам, зависящим от него или из-за профилактического технического обслуживания
Исправное состояние (исправность)- состояние объекта, в котором он соответствует всем требованиям, установленным в документации на него
Неисправное состояние (неисправность) - состояние объекта, в котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных в документации на него
Предельное состояние: Состояние объекта, в котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно
Надежность: Свойство объекта сохранять во времени способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования
Безотказность: Свойство объекта непрерывно сохранять способность выполнять требуемые функции в течение некоторого времени или наработки в заданных режимах и условиях применения
Долговечность: Свойство объекта, заключающееся в его способности выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях использования, технического обслуживания и ремонта до достижения предельного состояния
Ремонтопригодность: Свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению состояния, в котором объект способен выполнять требуемые функции, путем технического обслуживания и ремонта
Сохраняемость: Свойство объекта сохранять способность к выполнению требуемых функций после хранения и (или) транспортирования при заданных сроках и условиях хранения и (или) транспортирования
Отказ: Событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта
Повреждение: Событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния
Критерий предельного состояния: Признак или совокупность признаков предельного состояния объекта, установленные в документации на него
Наработка: Продолжительность или объем работы объекта








2. Классификация отказов машин и оборудования.
Классифицируют отказы машин по ряду признаков:
1) по причине появления (конструктивные, производственные (технологические), эксплуатационные)
Конструктивный отказ возникает в результате несовершенства конструкции объекта: при наличии ошибочных исходных данных для проектирования, ошибок при выборе кинематики механизмов, выполнении прочностных расчетов, неправильном назначении материала детали, технических требований на изготовление отдельных элементов и объекта в целом и т. д.
Желательно мероприятия по устранению конструктивных отказов проводить на более ранних стадиях производства объекта (на этапе разработки конструкторской документации, испытания опытных образцов, изготовления установочной партии изделий в процессе серийного производства).
Производственный отказ - отказ, возникающий в результате несовершенства или нарушения установленного процесса изготовления или ремонта объекта.
Производственные отказы возникают в результате неправильного назначения технологических процессов изготовления или восстановления деталей и сборки объекта или служат следствием нарушения принятой технологии, а также неудовлетворительного качества материала деталей или наносимых на них покрытий, несовершенства технологических методов обработки деталей, применения недостаточно точных измерительных средств, невыполнения технических требований на изготовление и сборку элементов и объекта в целом. Например, для снижения вероятности поломки коленчатого вала двигателя А-41 завод-изготовитель ввел накатку галтелей шеек коленчатого вала.
 
Из общего числа рекламаций по отремонтированным двигателям СМД-62 на выплавление и проворачивание вкладышей коленчатого вала приходится 51,8 % и на его излом — 14 %. Причиной первого отказа считают неплоскостность торцов крышки, в результате которой не обеспечивается нормальный зазор в подшипнике, и плохое сцепление антифрикционного слоя с основным металлом. Причины второго отказа — уменьшение радиуса галтели при шлифовании, несоосность коренных опор, наличие трещин у входных отверстий масляных каналов.
Эксплуатационный отказ - отказ, возникающий в результате нарушения установленных правил и (или) условий эксплуатации объекта.
Эксплуатационные отказы возникают вследствие использования объектов в условиях, для которых они не предназначались, нарушения правил эксплуатации (недопустимые перегрузки, невыполнение правил ТО, несвоевременное проведение регулировок, применение не соответствующих требованиям топливосмазочных материалов, несоблюдение правил транспортировки и хранения). Например, при грубых нарушениях режимов ТО элементов воздушного тракта двигателя КамАЗ-740 наработка до его отказа уменьшается более чем в 2,5 раза. Для полного износа шатунно-поршневой группы достаточно пропустить через систему питания воздухом 120... 150 г абразивной пыли.
 
2) по степени влияния на работоспособность (полный, частичный).
При полном отказе элементов исчерпывается их ресурс, поэтому ремонтируемые объекты после полного отказа подлежат капитальному ремонту (полному восстановлению ресурса). Эти отказы часто называют ресурсными.
Частичные отказы не приводят к полному исчерпанию ресурса, работоспособность машины восстанавливается путем технического обслуживания или текущего ремонта. Эти отказы часто называют эксплуатационными.
3) по характеру утраты работоспособности (внезапные, постепенные, перемежающиеся).
Внезапный отказ - отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких заданных параметров объекта.
Внезапные отказы возникают вследствие вполне определенных причин (усталостное разрушение деталей, поломка деталей из-за внутренних дефектов или перегрузок, коробление деталей вследствие местных значительных перегревов и т. д.). Однако установить их заранее, как правило, не удается, и поэтому связанные с этими причинами отказы с точки зрения эксплуатации возникают неожиданно.
Характерные примеры внезапных отказов — аварийные поломки деталей, пробивание прокладки головки блока цилиндров, соскакивание цепей и т. д.
Постепенный отказ возникает в результате постепенного изменения значений одного или нескольких заданных параметров объекта.
Главная причина постепенного отказа — естественное старение и изнашивание (увеличение зазоров, ослабление посадок). К характерным примерам постепенных отказов двигателя относят предельный износ деталей и соединений, повышенный расход масла, низкое давление в смазочной системе, снижение мощности и т. д.
При ТО и ремонтах принимают меры, предупреждающие или увеличивающие наработку до возникновения отказа путем регулировок, замены быстроизнашивающихся деталей и т.д. Например, при соблюдении рекомендуемого давления в шине, своевременной балансировке колес и регулировке их установки можно значительно увеличить наработку до отказа шины.
Перемежающийся отказ - многократно возникающий самоустраняющийся отказ объекта одного и того же характера. Пример: ухудшение параметров двигателя из-за образования нагара в камере сгорания.
4) по внешним признакам (явные, скрытые).
Явный отказ - отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению.
Скрытый отказ - отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении Т0 или специальными методами диагностирования.
5) по взаимосвязи (зависимые, независимые).
Независимый отказ — отказ объекта, не обусловленный отказом другого объекта.
Зависимый отказ — отказ, обусловленный другими отказами.
Независимый отказ элемента вызывается потерей работоспособности именно этого элемента, а не является следствием потери работоспособности другого элемента технической системы. Например, поломка зубца шестерни масляного насоса двигателя из-за попадания в насос постороннего предмета относится к независимому отказу. Но отказ насоса может привести к задиру или выплавлению подшипников коленчатого вала, отказ которых относится к зависимому.
6) по группам сложности (1, 2 и 3 группы) – для тракторов.
Первая группа — отказы, устраняемые ремонтом или заменой деталей, расположенных снаружи сборочных единиц, и агрегатов без разборки последних, а также отказы, устранение которых требует внеочередного проведения ТО-1 и ТО-2
Вторая группа — отказы, устраняемые ремонтом или заменой легкодоступных сборочных единиц и агрегатов (или их деталей), а также отказы, устранение которых требует раскрытия внутренних полостей основных агрегатов без их разборки или внеочередного проведения операций ТО-3;
Третья группа — отказы, для устранения которых необходима разборка основных агрегатов.
Например, прокол шины - отказ первой группы сложности, трещины трубок радиатора охлаждения - отказ второй группы, предельный износ вкладышей коленчатого вала - отказ третьей группы сложности.
7) по природе происхождения - естественные и преднамеренные;
8) по характеру проявления (физический, параметрический /функциональный/);
9) по месту возникновения (двигателя, трансмиссии, различных систем и агрегатов);
10)По месту работы машины: линейные (устраняемые и неустраняемые на линии), вне линии;
11)по времени возникновения (доремонтные, по наработке (с малой наработкой - <2 тыс. км, со средней – 2…15, с большой - > 15.), послеремонтные)
12)по последствиям или затратам (тягчайшие с человеческими жертвами (отказ рулевого управления или тормозов), тяжелые, средние и незначительные (в зависимости от затрат времени и средств на их устранение)).

3. Понятия и положения теории вероятностей, применяемые для оценки надежности машин и оборудования. Событие. Опыт или испытание. Частота, статистическая вероятность, вероятность, События: достоверные, невозможные, случайные; совместные и несовместные; зависимые и независимые; противоположные. Условная вероятность события. Полная группа событий. Сумма и произведение событий. Вероятности суммы и произведения событий. Формула полной вероятности. Формулы Байеса.
Будем называть опытом осуществление определенных условий и действий, при которых наблюдается изучаемое случайное явление. Любая качественная характеристика результата опыта есть событие. События можно разделить на три вида – достоверные, невозможные, случайные.
· достоверное событие - событие, обязательно происходящее в результате опыта
· невозможное событие - событие, заведомо не происходящее в результате опыта
· случайное событие - событие, которое либо происходит, либо не происходит в результате опыта
Случайные события могут быть совместными и несовместными.
События называются совместными, если появление одного из них не исключает появление других событий
События называются несовместными, если появление одного из них исключает появление других событий
Случайные события бывают зависимые и независимые.
Независимые события - появление одного из них не влияет на появление других
Зависимые события - появление одного из них влияет на появление других
Противоположное (дополнительное) событие относительно случайного события А есть событие`А, состоящее в непоявлении А.
Полная группа событий – такая совокупность событий, что в результате опыта обязательно должно произойти хотя бы одно из событий этой совокупности.
Вероятностью события при условии, что событие наступило, или просто условной вероятностью события называют выражение

Выразив P(A) по формуле полной вероятности, выведем формулу
,
которая называется формулой Байеса.

4. Понятие случайной или стохастической величины. Законы распределения вероятностей случайной величины: дискретные и