Надежность судовых технических средств в рыбной промышленности

Под действием внешней среды и рабочих нагрузок во время эксплуатации происходит постепенное ухудшение качества судовых технических средств (СТС) и судна в целом. Этот неизбежный процесс старения вызывает необходимость выполнять техническое обслуживание (ТО) и ремонты судовРемонт рыболовных судов и СТС, предусматривая для этой цели соответствующие затраты времени, трудовых и финансовых средств.

Судовые технические средства – основные понятия

Судовые технические средства – технические устройства, установки, машины, механизмы, агрегаты и другое оборудование судна, обеспечивающие его работоспособность и эксплуатацию в соответствии с назначением.

Под ремонтом понимается комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности изделия, восстановление ресурса изделий и их составных частей (ГОСТ 18322—81). В отличие от ремонта техническое обслуживание — это комплекс операций по поддержанию исправности или работоспособности изделия при эксплуатации.

Таким образом, ремонты и техническое обслуживаниеТехническое обслуживание насос-форсунок должны выполняться с целью обеспечения надежности судов и их элементов. Основные термины и определения по надежности устанавливаются ГОСТ 27.002—83.

Надежностью называется свойство объекта (судна, машины и др.) сохранять во времени и в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.

Надежность не может быть однозначно оценена каким-либо одним показателем, так как является сложным понятием, включающим такие характеристики, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Под безотказностью понимается свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или наработки.

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

Ремонтопригодность — это свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений, а также поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения ТО и ремонтов.

Сохраняемость — это способность объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности при хранении или транспортировке.

Выбор номенклатуры нормируемых показателей надежности каждой группы является особой проблемой для поставщиков судового оборудования и проектных организаций Минрыбхоза. Ее решение не может быть одинаковым для всех судовых элементов, так как они по разному влияют на работоспособность судна в целом. ОСТ 15-163—78 предусмотрена классификация судового оборудования на пять групп, для каждой из которых рекомендована вполне определенная номенклатура показателей надежности. Ограничимся рассмотрением номенклатуры показателей надежности судового оборудования, предназначенного для работы в условиях системы ППР.

Для количественной оценки безотказности судового оборудования ОСТ 15-163—78 и ОСТ 15-277—79 предусматривают такие показатели как наработка на отказ и коэффициент готовности (комплексный показатель), а безотказность их элементов может оцениваться с помощью вероятности безотказной работы.

Предлагается к прочтению: Обслуживание системы дренажа масла из сальников штоков

Для определения этих показателей на флоте рыбной промышленности действует система сбора информации об отказах судового оборудования. При этом под отказом понимается событие, заключающееся в потере работоспособности объекта и вызывающее его внеплановые простои (ОСТ 15-163—78). Отказ не следует путать с повреждением (потенциальным отказом), которое означает обнаружение дефектов при осмотре деталей машины во время планового ремонта.

Сбор и систематизация сведений об отказах на судах осуществляется службами надежности бассейновых центральных проектно-конструкторских и технологических бюро (ЦПКТБ) при участии судовых экипажей, которые составляют донесения об отказах судовых технических средств. В этих донесениях фиксируются число отказов и время простоя для основных судовых машин за каждый рейс в период от начала эксплуатации до первого капитального ремонта. На основании обработки полученных донесений бассейновые ЦПКТБ составляют ежегодные отчеты с показателями безотказности судового оборудования, которые направляются в головную организацию Минрыбхоза — Гипрорыбфлот. Полученные материалы служат основой для принятия совместных с поставщиками судов решений по вопросам повышения надежности судового оборудования.

Рассмотрим основные показатели безотказности.

Наработка на отказ t₀ характеризует среднее время между отказами объекта, определяемое путем деления суммарной наработки всех подконтрольных объектов t_сум на суммарное число отказов n_сум за время наблюдения,

$t_0=t_{сум}/n_{сум}.$

Коэффициент готовности K_г необходим для оценки потерь времени на устранение отказов в эксплуатации. Для этого следует определять t₀ — среднее время восстановления объекта по данным о его суммарном простое из-за отказов t_сум.

${\tau }_0={\tau }_{сум}/n_{сум}.$

Тогда

${К}_{г}=\frac{1}{1+({\tau }_0/t_0)}.$

Высокий уровень безотказности характеризуется t₀ > 780 … 800 ч и K_г > 0,997, а низкий — t₀ < 300 ч и K_г < 0,99.
Вероятность безотказной работы детали P(t) должна определяться за время t_н, которое равно плановой наработке детали до первого осмотра. В этом случае необходимо использовать экспоненциальный закон распределения вероятностей, и тогда

$P\left(t\right)=exp [–t_{н}/t_0].$

Допустимое значение P(t) зависит от назначения детали и колеблется от 0,9 до 0,999.

Долговечность судового оборудования и их элементов обычно оценивается ресурсами или сроками службы.

Ресурс — это наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Срок службы — это календарная продолжительность эксплуатации от ее начала или восстановления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Показатель «ресурс» применяется для объектов, у которых ведется учет наработки и которые стареют в основном при работе. К таким объектам относятся двигатели внутреннего сгоранияКлассификация и маркировка ДВС, так как они изнашиваются вследствие взаимного перемещения деталей.

Срок службы учитывается для объектов, стареющих под воздействием внешней среды независимо от выполняемой работы (например, корпуса судна). Ресурсы делятся на три вида:

• средний;
• назначенный;
• гамма-процентный.

На флоте рыбной промышленности при нормировании системы ППР принято использовать назначенные ресурсы до среднего или капитального ремонтов (ОСТ 15-163—78), которые характеризуются суммарной наработкой объекта.

В зависимости от назначения, особенностей эксплуатации и других факторов при достижении назначенного ресурса объект может быть списан, или направлен в средний или капитальный ремонт, или может продолжать эксплуатироваться.

Для нормирования долговечности деталей и сборочных единиц судового оборудования при определении его назначенных ресурсов принято рассчитывать гамма-процентные ресурсы деталей и узлов.

Гамма-процентный ресурс — это наработка, в течение которой объект (деталь) не достигнет своего предельного состояния с вероятностью гамма-процентов.

Рассчитаем показатели долговечности судового оборудования.

Под законом распределения долговечности понимается функция вероятности недостижения предельного состояния y(t). Для оценки долговечности может быть использован закон распределения вероятностей Вейбулла—Гнеденко

$\gamma \left(t\right)=exp [–(t/\alpha {)}^b),$

где:

• t — текущее время (наработка), ч;
• a — параметр масштаба распределения, зависящий от математического ожидания величины t;
• b — параметр формы распределения, зависящий от коэффициента вариации той же величины.

Если в качестве исходных данных использовать наработку t_i до наступления предельно допустимых износов или до обнаружения повреждений, то эти параметры можно определить с помощью математического ожидания

$t_{ср}=\left(\underset{1}{\overset{N}{\sum t_i}}\right)/N$

и коэффициента вариации

$V_t=(1/t_{ср})\sqrt{(\sum _1^N t_i – N{t}_{ср}^2)/(N – 1)},$

где:

• N — объем выборки.

Для того чтобы определить t_i более точно, необходимо осуществить сбор, систематизацию и обработку информации о повреждениях и износах различных видов с помощью ремонтной дефектовочной документации. 

Функции у(t) должны быть установлены для всех основных процессов старения детали: изнашивания, коррозионного разрушения, образования трещин и т. п. Они необходимы для расчета гамма-процентных ресурсов при распределении по закону Вейбулла—Гнеденко:

$t_{\gamma }=\alpha [In (100/\gamma ){]}^{b – 1}.$

При этом для каждого процесса старения выбирается свое значение допустимой вероятности недостижения предельного состояния y (например, при изнашивании y = 80 %, а при образовании трещин 95 %). За назначенный ресурс принимается минимальное значение t_ymin, выбираемое среди t_y для каждого процесса старения. При работе по системе ППР за назначенный ресурс (близкий к минимальной величине t_y следует принимать наработку машины до одного из плановых ремонтов.

Читайте также: Надзор за состоянием судов

К основным показателям ремонтопригодности судового оборудования относятся трудоемкость и продолжительность ремонтов различных видов.

Для общей оценки надежности судов и их элементов используются комплексные показатели и, в частности, коэффициент технического использования

${К}_{Т.И}={Т}_{Э}/({Т}_{З} + {Т}_{Т.О} + {Т}_{РЕМ}),$

где:

• Т_э — продолжительность эксплуатации судна за срок службы до списания;
• Т_т.о и Т_рем — суммарная продолжительность технических обслуживания и ремонтов за тот же срок.

Надежность и качество судового оборудования

Надежность характеризует одну из важнейших сторон качества продукции машиностроения, в том числе и судового оборудования.

Качество — это совокупность свойств, обусловливающих пригодность продукции удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.

Для количественной оценки качества продукции применяются различные показатели. Наряду с надежностью в состав показателей качества входят показатели назначения, экономические, эргономические, технологические, стандартизации и унификации, эстетические, комплексные и др. Показатели качества необходимы в первую очередь для выбора оборудования при создании новых судов. Они также используются для стимулирования совершенствования судовых машин и механизмов путем государственной системы аттестации продукции.

Конкретная номенклатура показателей качества устанавливается в зависимости от назначения продукции с учетом требований потребителя. Например, в документации для судового двигателя необходимо предусматривать показатели назначения (мощность, частоту вращения, габаритные размеры, массу, удельный расход топлива и др.), надежности (назначенные ресурсы до ремонтов, наработку на отказ, коэффициент готовности и др.), эргономические (уровни шума и вибрации), экономические (цена, себестоимость) и др.

Показатели надежности зависят от условий эксплуатации судов, а необходимые для расчета данные о наработке до обнаружения повреждений и отказов собираются в течение всего срока службы. Поэтому одной из важнейших проблем науки и техники является совершенствование расчетных методов прогнозирования надежности. Эта задача успешно решается применительно к судовому оборудованию ОСТ 15-163—78, ОСТ 15-227—79 и ОСТ 15-205—79.