Автоматизація неруйнівного контролю на складних технологічних об'єктах

Вступ 2

1. Роль і місце методів неруйнівного контролю для забезпечення надійності та довговічності складних систем з високою ціною відмови 4

1.1 Проблеми виявлення дефектів та характеристики методів НК 4

1.2 Ефективність комплексного застосування методів НК 11

1.3 Індустріалізація застосування методів НК. 12

2. Методологічні аспекти забезпечення безпеки складних технічних об'єктів в умовах обмежених ресурсів 16

2.1 Основи забезпечення безпеки складних об'єктів і управління обмеженими ресурсами 19

2.1.1. Критичність систем 19

2.1.2 Аналіз даних по критичних елементів 24

2.1.3 Механізми виявлення різних дефектів 25

2.1.4 Планування відновлення критичних елементів 26

2.2 Забезпечення безпечної експлуатації АЕС в умовах обмежених ресурсів 28

2.2.1 Аварії й інциденти, пов'язані з пошкодженням металу основного обладнання на АЕС 29

2.2.2 Причини аварій з руйнуванням трубопроводів та заходи щодо їх запобігання 30

2.2.3 Методологія експлуатаційного контролю на основі концепції ризику. Основні положення 32

2.2.4 Ранжування сегментів трубопроводів 37

2.2.5 Оцінка частот пошкодження трубопроводів 38

2.2.6 Аналіз структурної надійності 39

2.2.7 Аналіз експлуатаційних даних для трубопроводів 40

2.2.8 Основні механізми деградації трубопроводів 42

2.2.9 Досвід застосування RI-ISI 44

3. Моделювання централізованої системи забезпечення безпеки складних технологічних об'єктів 46

3.1. Опис програмного комплексу Eclipse TG2 48

Висновок 52

Література 54

Введення

Економічна ефективність складних технічних систем (комплексів),таких як:

. космічні системи (космічні апарати, стартові і ракетні комплекси);

. літальні апарати (літаки різних типів і призначення);

. енергетичні системи (ядерні енергетичні установки АЕС та системи їх енергозабезпечення, ТЕС);

. підприємства нафтогазової промисловості (системи магістральних трубопроводів, перекачування нафти і газу);

. великі військові об'єкти

і т.д., за весь період їх експлуатації, безпосередньо залежить від значень їхпоточної надійності і довговічності показників (технічного ресурсу, термінуслужби).

Проблема забезпечення максимально можливого терміну служби, "уповільнення"старіння таких систем, їх продовження термінів експлуатації, в умовах жорсткообмежених коштів (фінансових можливостей, технічних, людськихресурсів тощо), є однією з найактуальніших проблем для вчених,економістів і технічних фахівців різних країн. Наслідкивиникнення відмов, несправностей чи дефектів у таких системах можутьприводити до наслідків аж до трагічних: глобальних катастроф,ураження навколишнього середовища, людських жертв, великих фінансових таматеріальних втрат. Так, витрати на проведення заходів знеруйнівного контролю (НК) і пов'язаних з ним робіт під час експлуатації
АЕС становлять не менш 50% всіх витрат, пов'язаних з експлуатацією станції
[1], при втратах близько 675000 доларів США у разі простою одного блоку
1000 МВт (ел) протягом ефективних діб. Категоричність вимоггромадськості про необхідність виключення техногенних катастроф, яківідбуваються з частотою 600-700 на рік зі збитком для навколишнього середовища, робитьпроблему безпеки систем ще більш актуальною.

Дослідження в даному напрямку неможливі без використаннясистемного підходу, обліку різних заходів та вирішення завдань, якіможуть привести до поліпшення стану систем, гарантувати прийнятнунадійність і продовження їх періоду експлуатації з урахуванням економічнихкритеріїв і обмежень.

Для систем з високою ціною відмови дуже важливим є і людськийфактор, який часто відіграє визначальну роль при проведенні НК. Підвищеннярівня освіти персоналу дозволяє підвищити як достовірність контролю,так і істотно впливати на надійність системи в цілому.

1. Роль і місце методів неруйнівного контролю для забезпечення надійності та довговічності складних систем з високою ціною відмови

1.1 Проблеми виявлення дефектів та характеристики методів НК

При проведенні моніторингу технічного стану (ТС) складних системі агрегатів однією з найбільш актуальних є завдання об'єктивногосвоєчасного виявлення дефектів різної природи та організаціяконтролю за розвитком дефектів через старіння елементів при експлуатації.

Одним із шляхів запобігання небажаних наслідків відексплуатації виробів з дефектами є систематичне використанняметодів НК [1-4]. Дефектом, згідно з нормативно-технічної документації
(НДТ) (ГОСТ 17-102), називається кожне окреме невідповідність продукціївимогам. Однак у практиці застосування засобів неруйнівного контролюнемає повної відповідності поняття "дефект" визначення по ГОСТ. Зазвичай піддефектом розуміють відхилення параметра від вимог проектно -конструкторської документації, виявлену засобами неруйнівногоконтролю. Зв'язок такого поняття з визначенням за ГОСТ встановлюється шляхомподілу дефектів на допустимі вимогам НТД і неприпустимі.

Узагальнюючи, тут і далі під дефектом будемо розуміти фізичнепрояв зміни характеристик об'єкта контролю з параметрами,перевищують нормативні вимоги. За походженням дефекти підрозділяютьна виробничо-технологічні, що виникають у процесі проектування івиготовлення виробу, його монтажу і установки, і експлуатаційні,виникають після деякого напрацювання вироби в результаті процесівдеградації, а також в результаті неправильної експлуатації і ремонтів.

Надалі, кажучи про дефекти, що виявляються засобами і методами НК,будемо мати на увазі експлуатаційні та виробничо-технологічнідефекти, не виявлені при виготовленні та здачі систем в експлуатацію.

Так, наприклад, (в залежності від об'єкта) вся сукупність об'єктів ісистем може бути розбита на групи, для яких характерні однотипнідефекти:

- силові металоконструкції (стріли вантажопідйомних машин,установників, що несуть формені конструкції, силові елементи агрегатівобслуговування);

- судини, теплообмінні апарати, трубопроводи (судини і ємності,влагомасло-віддільники і холодильники компресорних установок, теплообмінніапарати, камери нейтралізації, магістралі газів і рідин та ін);

- механізми та машинне устаткування (гідроприводу, редуктори, насоси,компресори, вентилятори та приводні електродвигуни, дизельні електростанції);

- трубопроводи, корпуси систем під тиском, парогенератори, системирідко-постачання;

- контрольно-вимірювальні прилади (КВП) і автоматика, обладнаннясистем управління;

- кабельне обладнання (силові кабелі, вимірювальні кабелі, кабелісистем управління, кабелі зв'язку);

- електронне обладнання;

- обладнання електропостачання (трансформатори, комутаційнаапаратура);

- об'єкти, які містять радіоактивні речовини, активність якихвизначається без руйнування вихідних матриць;

- конструкції будівельних споруд.

Розглянемо деякі найбільш характерні дефекти наведених систем.

Для силових металоконструкцій характерні ливарні дефекти (рихлота,пористість, лікваціонние зони, дендритні Ліквація, зональна Ліквація,подусадочная Ліквація, газові бульбашки або раковини, піщані і шлаковіраковини), металеві та неметалеві включення, утяжіни, полон, спаї,гарячі, холодні і термічні тріщини); дефекти Прокачаний і кованогометалу (тріщини, флок, волосовіни, розшарування, внутрішні розриви,рванина, захід сонця і Заков, полон); дефекти зварних з'єднань (тріщини внаплавленого металі, холодні тріщини, мікротріщини у шві, надриви,тріщини, що утворюються при термообробці, рихтувальні тріщини, непровари,пори і раковини, шлакові включення), дефекти, що виникають при обробцідеталей (гартівні і шліфувальні тріщини, надриви); дефекти, що виникаютьпри експлуатації виробів (втомних тріщин, корозійні ушкодження,тріщини, що утворюються в результаті одноразово доданих високихмеханічних напруг, механічні пошкодження поверхні).

Для судин, теплообмінних апаратів, трубопроводів характернівиробничо-технологічні й експлуатаційні дефекти, аналогічносиловим металоконструкцій. Крім цього для даної групи устаткуванняхарактерні негерметичності з'єднань, що призводять до витоку робочих середовищ,зменшення прохідних перетинів у результаті відкладень на стінках продуктівкорозії і накипу. Найважливішим параметром, що визначає довговічність інадійність експлуатації нафтогазових труб різних діаметрів, єтовщина антикорозійного тришарового поліетиленового покриття.

Для механізмів і машинного обладнання характерні зношення і поломкадеталей, пошкодження ущільнень, що супроводжуються витоком робочихрідин, місцевим аномальним нагрівом частин обладнання, стороннімшумом, підвищеною вібрацією.

Для КВП і автоматики, обладнання систем управління характерні вихідз ладу окремих блоків і приладів, порушення електричного контакту,зменшення опору і пробою ізоляції.

Для кабельного обладнання характерні зменшення опоруізоляції, старіння ізоляції, обрив жил кабелю, займання ізоляції та ін

Для електронного устаткування характерні вихід з ладу блоків іокремих елементів.

Для обладнання електропостачання характерні залипання контактів,вихід з ладу кінцевих вимикачів та приводів міжсекційних вимикачів.

Для конструкцій будівельних споруд характерні такі дефекти, яктріщини, раковини, несплошності бетону, дефекти армування бетону,руйнування фундаментів і підстав і т.д.

Для об'єктів з радіоактивними речовинами під дефектами можна розумітирівні активності, що перевищують допустимі норми. Таким чином, для кожноїз груп устаткування можна скласти перелік методів НК та перелікприладів та технологій їх застосування для реалізації цих методів.

Вибір методу НК повинен бути заснований крім апріорного знання прохарактер дефекту на таких факторах, як:

- умови роботи виробу;

- форма і розміри виробу;

- фізичні властивості матеріалу деталей вироби;

- умови контролю та наявність підходів до перевіряється об'єкту;

- технічні умови на вироби, що містять кількісні критерії неприпустимість дефектів і часто нормуючий застосування методів контролю на конкретному виробі;

-- чутливість методів.

Достовірність результатів визначається чутливістю методів НК,виявленням і повторюваністю результатів і заснована на ретельнійкалібрування.

Чутливість методу контролю є важливою його характеристикою.
У табл. 1 наведена чутливість для різних методів визначеннянесплошностей в матеріалі виробів. Аналітичний вигляд кривої виявляємостідефектів наведено в [1]:

(1)

де Х0 - граничний найменший розмір виявляється дефекту, якийзалежить від чутливості методу контролю; X - константа. Імовірністьпропуску дефекту з урахуванням помилок оператора визначається як:

(2)

де е та у - постійні, f = 0.005 експериментально отримана величина.

Таблиця 1.

Чутливість методів неруйнівного контролю при визначеннінесплошностей в металі

| Метод | Мінімальні розміри виявляються несплошностей, мкм |
| | Ширина | Глибина | Протяжність |
| | Розкриття | | |
| Візуально-оптичний | 5 ... 100 | - | 100 |
| Кольоровий | 1 ... 2 | 10 ... 30 | 100 ... 300 |
| Люмінесцентний | 1 ... 2 | 10 ... 30 | 100 ... 300 |
| Магнітопорошковий | 1 | 10 ... 50 | 30 |
| Вихорострумові | 0,5 ... 1 | 150 ... 200 | 600 ... 2000 |
| Ультразвуковий | 1 ... 30 | - | - |
| Радіографічний | 100 | 2 ... 3% товщини | - |
| | | Вироби | |

Застосування кожного з методів в кожному конкретному випадкухарактеризується ймовірністю виявлення дефектів. На ймовірність виявленнядефектів впливають чутливість методу, а також умови проведенняпроцедури контролю. Визначення ймовірності виявлення дефектів єдосить складним завданням, яке ще більше ускладнюється, якщо дляпідвищення достовірності визначення дефектів доводиться комбінуватиметоди контролю. Комбінування методів має на увазі не тількивикористання декількох методів, але і чергування їх у певнійпослідовності (технології). Разом з тим, вартість застосування методуконтролю або їх сукупності повинна бути якомога нижче. Такимчином, вибір стратегії застосування методів контролю грунтується напрагненні, з одного боку, підвищити ймовірність виявлення дефектів і, зіншого боку, знизити різні техніко-економічні витрати напроведення контролю.

Наприклад, імовірність виявлення дефектів у зварних з'єднанняхнаведена в табл.2 [5]. Частота виявлення дефектів різного типудетально наведена в роботі [1]. Як зазначається в [1] на АЕС у Росіївикористовують норми дефектів для виготовлення. Тому обсяги ремонту на АЕС у
10 і більше разів перевищують необхідний рівень для забезпечення безпечноїексплуатації. Введення на діючих АЕС економічно обгрунтованих іоптимальних норм дефектів дозволить скоротити в 10 і більше разів трудовитратиі раціонально перерозподілити кошти для підвищення безпеки тапродовження залишкового ресурсу.

Таблиця 2

Відносна Виявлення дефектів зварювання різними методамидефектоскопії у% від загального числа дефектів

| Метод контролю | Поверхневі | Неметалічні | Раковини | непровари |
| | Тріщини | | | |
| | | Включення | | |
| | | | | За | у |
| | | | | Скосам | докорінно |
| | | | | | Шва |
| Просвічування | | | | | |
| рентгенівське | 2 | 100 | 100 | 65 | 65 |
| Просвічування | | | | | |
| гамма-променями | 0 | 85 | 90 | 28 | 30 |
| Ультразвуковий | 10 | 45 | 85 | 95 | 45 |
| Магнітопорошковий | 98 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Капілярний | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| (кольоровий) | | | | | |

Однак, незважаючи на значні успіхи в розвитку методів НК ізастосовуються заходи з контролю ТЗ різних систем, окремі дефектизалишаються не виявленими і стають причинами і результатами аварійнихситуацій і великих катастроф. Так, методи і засоби НК, які застосовуються настадіях виробництва і передексплуатаційних контролю на АЕС, далекі віддосконалості і в результаті їх застосування не виявляється значне числодефектів технологічної природи [1].

1.2 Ефективність комплексного застосування методів НК

Об'єктивний аналіз застосування різних методів привів додоцільності застосування комплексних систем контролю, які використовуютьрізні по фізичній природі методи дослідження, що, у свою чергу,дозволить виключити недоліки одного методу, взаємодоповнюючи методи іреалізувати тим самим принцип "надмірності" для підвищення надійностіконтролю систем і агрегатів.

Різні методи НК характеризується різними значеннями техніко -економічних параметрів: чутливість, умовами застосування, типамиконтрольованих об'єктів і т.д. Тому при формуванні комплексу методів
НК різної фізичної природи виникає проблема оптимізації складукомплексу з урахуванням критеріїв їх ефективності і витрат ресурсів.

Комплексне використання найбільш чутливих методів не означає,що показники достовірності будуть відповідно найбільшими, а в своючергу, облік першочерговості технічних показників може призвести досуперечностей з економічними критеріями, такими як трудовитрати,вартість, час контролю і т.д., що, у свою чергу, може призвести дотому, що обраний комплекс методів НК може виявитися з економічноюточки зору неефективним.

Для реалізації різних методів НК розроблені різні прилади:дефектоскопи, тепловізори для різних дефектів (тріщин,негерметичності), електронне обладнання (для знаходження ослабленняелектричних контактів), механічне обладнання, яке маєрізні техніко-економічні характеристики і технології використаннядля різних типів дефектів та ін

З аналізу наявних характеристик випливає необхідність вирішеннязавдання вибору складу (комплексу) методів НК як завдання в оптимізаційноїпостановці.

Комплексне застосування методів НК для діагностики і виявленнядефектів в агрегатах і системах направлено на забезпечення збільшенняефективності і достовірності контролю, продовження працездатності іресурсу.

Завдання формування комплексу різних методів НК для виявленнясукупності можливих (найбільш небезпечних дефектів) у системі може бутисформувалиулірована як оптимізаційна багаторівнева однокрітеріальним
(багатокритеріальна) задача дискретного програмування [7].

Рішення завдання - оптимальне поєднання різних методів НК,застосування яких найбільш ефективно при експлуатації та аналізі ресурсудорогих систем.

Актуальними при проведенні НК є також задачі оптимальногорозподілу обсягів контролю на всіх етапах життєвого циклу об'єкта,оптимізації місць і параметрів контролю, планування технічногообслуговування системи з урахуванням економічних показників.

1.3 Індустріалізація застосування методів НК.

Вдосконалення досвіду в галузі системного аналізу, розвиток науково -методичної бази та накопичення статистичної інформації дозволили підійтидо формулювання й обгрунтування концепції "абсолютної надійності"відповідальних систем, яка базується на результатах використанняімовірнісних методів аналізу безпеки і міцності, аналізу критичностіі оптимального резервування, вдосконалення і широкого застосуванняметодів НК, автоматизованих систем НК, кількісного обліку впливу НКна міцність і довговічність систем, комп'ютерному аналізірезультатів розрахунків і вимірювань.

Великі обсяги проведення робіт з виявлення дефектів у системах ікатастрофічні наслідки, які можуть бути причиною неякісногойого проведення, ставлять завдання по індустріалізації застосування методів НК звикористанням математичних моделей, методів і сучасних інформаційнихтехнологій для організації моніторингу при експлуатації систем.

Індустріалізація застосування методів НК та організації робіт навідповідальних об'єктах та системах вимагають великих матеріальних і тимчасовихвитрат, які можна порівняти з усіма іншими витратами на експлуатацію об'єкта.

При проведенні моніторингу, дослідження систем (елементів) ізастосування методів НК з метою продовження ресурсу важливими є дані,одержувані в результаті вирішення завдань:

- прогнозування ймовірності безвідмовної роботи (ВБР) елементів ісистем. Прогнозування може здійснюється окремо з поступовим іраптовим відмов, з використанням моделей поліноміальною регресії,моделей аналізу цензурували вибірок;

- складання (або використання готової) узагальненої структурної схеминадійності системи і її вузлів і елементів. Узагальнена структурна схеманадійності може містити крім основних і резервних елементів, елементизі складу ЗІПа. Структурна схема надійності являє собою такусукупність функціонально подібних основних і резервних елементів, відмоваяких викликає непереборний відмову всієї системи;

- формування критеріїв граничного стану для системи. Граничнимстаном елемента є його непереборний відмову. Відмова елементунеустранім, якщо, наприклад, вичерпаний резерв і ЗІП. Непереборний відмоваелемента, який викликає відмова системи, означає перехід системи в їїграничний стан;

- прогнозування залишкового ресурсу вузлів і системи в цілому.
Показники залишкового ресурсу визначаються за емпіричної залежності ВБРвузла (по відношенню до анулювання відмов) від напрацювання. Залишковий ресурссистеми може прогнозувати двома способами: за результуючоїзалежно ВБР системи від напрацювання, що розраховується на основі аналогічнихфункцій вузлів, або за залишковим ресурсу найбільш "слабкого" в сенсідовговічності вузла. В якості кількісних оцінок показниківзалишкового ресурсу використовуються середній і гамма-процентний залишковіресурси.

Для ефективного вирішення завдань прогнозування ТЗ та залишковогоресурсу систем, підвищення їх довговічності актуальними є:

- вдосконалення приладового контролю, підвищення точності,застосування передових методів контролю технічного стану та методів НК;

- автоматизація збору обробки та зберігання експлуатаційної інформаціїна базі універсальних вимірювальних апаратно-програмних комплексів,розробка та ведення бази даних моніторингу ТЗ систем, розробка формексплуатаційних документів для збору даних, необхідних дляпрогнозування залишкового ресурсу систем, формування переліку критичнихз точки зору надійності елементів досліджуваних систем для контролю;

- детальне опрацювання переліку контрольованих параметрів, місць,методів і технологій вимірювань, приладів для контролю та їх клас точності,періодичність контролю.

Як базовий засоби вимірювання при моніторингу ТЗ необхідновикористовувати апаратно-програмні комплекси по збору і обробцівимірювальної інформації на базі персональних комп'ютерів, які даютьвисоку точність і оперативність вимірів, надають широкіможливості при обробці та зберігання результатів, багатофункціональність,високу мобільність, відносно низьку вартість (у порівнянні із загальноювартістю замінних приладів).

Результати застосування НК можуть бути корисними при обгрунтуванніоптимальних обсягів ремонтно-відновлювальних робіт, що забезпечуютьзаданий (або максимально можливе при виділеному кількості коштів наремонт) продовження технічного ресурсу аналізованих систем.

2. Методологічні аспекти забезпечення безпеки складних технічних об'єктів в умовах обмежених ресурсів

Складні технічні системи в своєму розвитку - від початкової ідеїзамовника і генерального конструктора, до її монтажу, або виведення зексплуатації (списання), проходять ряд етапів: кілька стадій і циклівпроектування, виготовлення дослідних зразків агрегатів і систем,експлуатація в різних режимах і зовнішніх умовах. Неминуче накопиченняінженерних або проектних помилок, технологічних відхилень, шлюбу іфізичних дефектів в елементах конструкцій і систем можуть скорочуватизапланований період нормального функціонування та експлуатації, а такожзнижувати безвідмовність функціонування. Порівняльні оцінки витрат наусунення дефектів, які виявляються на різних стадіяхпроектування, виготовлення і експлуатації системи зростають приблизно вдесять разів при збереженні не виявленого дефекту в системі, при переході зоднієї стадії життєвого циклу в іншу. У роботі [1] відзначаються помилки взвіті з безпеки ядерних реакторів WASH-1400, які виникли наетапі проектування однієї із систем. Помилка була виявлена в деревівідмов, хоча документи з даними графічними матеріалами багаторазовоперевірялися і перевірялися. Багаторічна практика експлуатації складнихсистем показує, що важливим завданням при підтримці об'єктів у станіпрацездатності є організація та проведення технічногообслуговування і різних видів ремонтів (відновлення) елементів систем.
Організація "уповільнення" процесів старіння дорогих систем ізабезпечення їх безпеки вимагає перегляду існуючих методик іпідходів, а також розробки якісно нового підходу - застосування

моделей і методів системного аналізу, процедур прийняття рішень дляефективного планування технічного обслуговування (ТО), виявленнянесправностей і дефектів, планомірної організації замін.

Завжди присутній недолік матеріальних і фінансових ресурсівпривів до необхідності проведення досліджень проблеми підтримкитехнічного ресурсу і безпеки систем з метою виявлення можливихрезервів як технічного, так і організаційного плану, аналізу тавдосконалення не завжди раціональних підходів та планування продовженняресурсів агрегатів і систем.

Основна ідея щодо використання існуючих резервів ресурсних іфінансових можливостей полягає в тому, щоб до оцінювання технічногостану систем, плануванню їх технічного стану, плануваннявідновлення та ремонту елементів і систем, підійти вибірково
(індивідуально), оцінюючи стан окремого елемента, вузла, системи.

Аналіз відомостей (даних про відмови обладнання) з експлуатаціїскладних систем показує, що з плином часу (старінням) частка відмовелементів і агрегатів зростає, що призводить до значного зростання витрат наорганізацію і проведення контролю систем. Виборчий підхід також важливийдля зменшення витрат ресурсів при організації контролю.

Проблема продовження ресурсу старіючих систем з урахуванням критеріюбезпеки є комплексною і полягає у проведенні ряду етапів. Нарис.1 представлена схема взаємозв'язку різних функціональних завдань,які вносять найбільший внесок у забезпечення безпеки складнихоб'єктів.

2.1 Основи забезпечення безпеки складних об'єктів і управління обмеженими ресурсами

2.1.1. Критичність систем

Під час аналізу безпеки складних об'єктів значну увагуприділяється питанням визначення критичності вузлів і агрегатів систем.
Проблема виявлення критичних елементів особливо актуальна при аналізібезпеки систем в умовах обмежених ресурсів. Оскільки системимістять велику кількість елементів, то в умовах жорстко обмеженихресурсів забезпечити підвищення надійності шляхом поліпшення якостіодночасно всіх елементів не представляється можливим.

Проте різні підсистеми, агрегати або системи грають прифункціонування об'єкта далеко не однакову роль і відмови різнихкомпонентів можуть призводити до різних наслідків. Тому необхіднозосередити зусилля на вдосконаленні вузлів, критичних елементів,що грають в забезпеченні безвідмовності найбільш важливу (ключову) роль.

Висновок про можливість ремонту або заміни тільки частини елементів системибез необхідності проведення ремонтів інших елементів базується наметодики аналізу та ранжування найбільш критичних елементів у складісистеми.

Проблема ранжирування елементів системи може вирішуватися різнимиспособами і полягає в цілеспрямованому виявленні критичних елементів,підлягають дослідженню і виявлення дефектів на даному періодівідновлення.

Критичність системи (елементу) є властивість елемента, що відбиваєможливість виникнення відмови і визначає ступінь впливу напрацездатність системи в цілому для даного рангу наслідків.

Критичність не може бути визначена тільки одними властивостямиелементу, а повинна визначатися в рамках всього технічного об'єкта, йогофункціональної структури. Найбільш поширеними показниками,характеризують критичність, є структурна важливість і важливість усенсі надійності [1,2].

Часто в інженерній практиці при аналізі систем різногофункціонального призначення (космічних систем, енергетичних установок,трубопроводів, електричних кабелів і т.д.) критичність розглядаєтьсяяк більш широке поняття - векторне властивість. Виділяються три загальніосновних складових критичності [2]:

1. надійність (безпека);

2. наслідки відмови;

3. можливість зменшення ймовірності виникнення та тяжкості наслідків.

Нехай K = (K1. .., Kj, ... Kj *) (3) -

векторний показник критичності, де Kj -- j-й приватний показник, якийвідображає деяку одну приватну сторону, одну з характеристик об'єкта.
Різні системи можуть характеризуватися різними наборами приватнихпоказників критичності. Ці приватні показники характеризуються яккількісними показниками, так і можуть приймати значення яклінгвістичні змінні.

Набір показників Kj, що належать К, може бути наступним:

. резервування;

. можливість відмови;

. вага наслідків відмови;

. стійкість елемента до впливу зовнішніх несприятливих факторів середовища;

. контрольованість стану елементів в ході експлуатації;

. тривалість присутності ризику внаслідок відмови;

. можливість локалізації відмови та ін

Окремі значення показників критичності визначаються різноманітнимивидами шкал [2]. Приклад приватних показників критичності та їх шкали наведеноу табл.1

Таблиця 3. Окремі показники критичності та лінгвістичні шкалиоцінювання

Операція ранжирування елементів за ступенем критичності можездійснюватися на різних рівнях структурування об'єктів систем,агрегатів та вузлів, частин конструкцій та окремих елементів на основіаналізу морфологічних блоків і структурних взаємозв'язків [З]. Чим більшевага елементу, тим він важливіше для забезпечення безпеки об'єкта.

Нехай у результаті оцінювання критичності елементів виділено безлічкритичних елементів

E = (ej, j ЄJ), J = (1 ,..., n), (4)

на надійність яких слід звернути особливу увагу при вирішеннізавдання забезпечення безпеки об'єкта.

Формально завдання ранжирування елементів за ступенем критичності зурахуванням одного або сукупністю критеріїв відноситься до класу задачвизначення переваг багатовимірних альтернатив [4, 5, 6]. Її рішення вкожному конкретному випадку залежить від типів систем, обраних приватнихпоказників критичності, експертної інформації і т.д.

2.1.2 Аналіз даних по критичних елементів

Для організації нормативно-технічного забезпечення і супроводуданими критичних елементів на різних етапах відновлення необхідностворення та ведення баз даних про дефекти та їх положеннях, розмірах,результати випробувань та діагностики, проблеми відновлення, структурнихсхемах систем і деревах відмов і т.д. Ці дані є важливими як дляоцінки ймовірності прояву дефектів, так і для більш ретельного їхвивчення. Ведення "информац?? онного паспорта "досліджуваних критичнихелементів з даними про техніко-економічні показники та операції,які виконувалися з елементами на попередніх періодах відновлення,дозволяють реалізувати найбільш раціональні шляхи і способи усуненнядефектів.

На основі аналізу інформаційного паспорта елементу для різнихперіодів відновлення можна говорити: про контроль над розвитком дефекту,порівнювати виявлені дефекти з певними еталонами для їхранжирування, проводити класифікаційний аналіз, приймаючи до увагиаспекти пов'язані з безвідмовністю і ресурсами для системи. Інформаційнийпаспорт елементів це також основа для вибору і побудови принципівконтролю з урахуванням технічних характеристик і економічних показників.

Відсутність експлуатаційних даних і матеріалів діагностики та контролюне дозволяє раціонально організовувати експлуатацію систем таким чином,щоб витрачати технічний ресурс як можна довше, не знижуючи при цьомурівень надійності в цілому.

2.1.3 Механізми виявлення різних дефектів

Проблема раціонального використання технічного ресурсу дляокремих елементів і агрегатів системи ставить завдання дослідження моделейі механізмів деградації елементів систем. Побудова моделей длямоделювання розвитку дефектів різного типу для різних типівелементів (кабелі, труби, двигуни і т.д.) з урахуванням різних зовнішніхумов (навколишнього середовища) і збурень є актуальним завданням.

Відзначимо також завдання вибору методу (інструментів) або комплексуметодів неруйнівного контролю (НК) для проведення діагностикитехнічного стану як окремих елементів, так і їх сукупності зурахуванням техніко-економічних показників. Інженерна практика висуває рядвимог, яким повинні відповідати методи, перш за все, наприклад,можливість візуалізації дефектів, висока виявляемоесть дефектів,чутливість приладів, компактність і практичність обладнання. Длярізних робіт застосовуються як окремі методи НК, так і їх комбінації
(комплекти). Проте їх спільне поєднання (наприклад, візуальний івихрострумовий) дозволяють отримати більш достовірну інформацію про якістьметаловиробів, наприклад, у космосі [3].

У роботах [8, 9, 10, 11] розглянуто роль і місце методів НК длязабезпечення надійності та довговічності систем з високою ціною відмови, атакож розглядаються моделі і способи комплексування різних за своєюприроді і витрат ресурсів методів НК.

2.1.4 Планування відновлення критичних елементів

При вирішенні завдань відновлення актуальними є моделі та методипланування відновлення елементів систем, які враховують можливостіпоєднання окремих операцій ТО, ремонту і технологічних процесів,методи вдосконалення розкладів обслуговування з урахуванням різнихкритеріїв і т.д. Для підготовки ТО критичних елементів необхідно такожпланувати забезпечення їх різного роду ресурсами і розробити моделівитрачання ресу