Раздел 3. Эксплуатационная надежность

Лекция 11. Определение остаточного ресурса оборудования нефтегазопереработки

Продление сроков эксплуатации химико-технологического оборудования является огромным резервом повышения эффективности использования оборудования и экономии материальных ресурсов, но при этом возникает серьезная проблема обеспечения надежности и безопасности производства. Одним из основных аспектов решения этих проблем является разработка методологии оценки остаточного ресурса оборудования.

Задача определения остаточного ресурса эксплуатируемого объекта включает решение таких задач, как:

- оценка текущего состояния и развитие этого состояния в ближайшем будущем;

- оценка вероятностей наступления отказов и прогнозирование аварийных ситуаций;

- оценка риска по отношению к опасным аварийным ситуациям.

На основе этого прогноза устанавливается предельно допустимый срок эксплуатации оборудования или назначается срок очередного контроля состояния исследуемого объекта.

Основой для прогнозирования остаточного ресурса служит следующая информация:

- диагностические данные о состоянии объекта, данные текущего оперативного контроля в процессе эксплуатации;

- данные о нагрузках и условиях воздействия окружающей среды на объект;

- априорная информация об элементах, определяющих ресурс.

Существуют два основных направления определения остаточного ресурса:

- первое, основанное на физических предпосылках. Использование чисто физических методов оценки остаточного ресурса ограничено из-за того, что физические методы, как правило, не учитывают многообразие реальных условий эксплуатации, в связи с этим значения показателей ресурса часто во много раз превышают значения, полученные путем обработки статистических данных;

- второе - вероятностные методы оценки остаточного ресурса. Применение вероятностных методов оценки остаточного ресурса требует получение статистической информации о ресурсе анализируемых объектов, что затруднено как экономически, так и во времени. Кроме того, требуется выполнение условия статистической устойчивости, а это для изделий в единичном исполнении сомнительно.

Наиболее перспективным направлением определения остаточного ресурса является использование физических представлений о ресурсных свойствах с применением вероятностных методов, то есть методы, основанные на совместном их использовании.

Основные понятия и определения

Под остаточным (после времени t_k) ресурсом объекта понимается его наработка начиная с момента t_k до перехода в предельное состояние при установленных режимах применения и условиях эксплуатации.

Если Т - наработка объекта от начала эксплуатации до перехода его в предельное состояние, то остаточный ресурс τ после времени t_k равен τ = Т - t_k, где Т ≥ t_k. Поскольку τ является случайной величиной, то для ее оценки используются следующие числовые характеристики:

- средний остаточный ресурс T(t_k), определяемый как математическое ожидание остаточного ресурса после времени t_k. Средний остаточный ресурс определяется по формуле:

, (11.1)

где t - текущая наработка;

t_k - наработка, начиная с которой определяется остаточный ресурс;

P(t) - вероятность безотказной работы за время t.

- гамма-процентный остаточный ресурс Т_γ(t_к), определяемый как наработка начиная с некоторого момента времени t_k, в течение которого безотказно проработавший объект будет иметь значение условной вероятности безотказной работы:

, (11.2)

где 0 < g < 100.

Гамма-процентный остаточный ресурс Т_γ(t_k) есть корень уравнения P_t(t) = γ (11.2) относительно t = T_γ(t_k) при заданном значении γ.

.

Гамма-процентным ресурсом называется наработка, в течение которой объект не достигает предельного состояния с заданной вероятностью γ (к примеру, если γ=90%, то ресурс называют «девяностопроцентным» ресурсом).

Гамма-процентный остаточный ресурс используется в том случае, когда продлеваемый период эксплуатации определяется по количеству отказов.

Таким образом, можно провести оценку показателей остаточного ресурса: по формулам (11.1) и (11.2), предварительно устанавливая функцию вероятности безотказной работы P(t).