Владимир Ушаков – Радиационные приборы. Эксплуатация (страница 3)

Эксплуатационную надежность приборов по критерию безотказности принято характеризовать рядом статистических параметров, основными из которых являются вероятность безотказной работы и средняя наработка до отказа.

Исходной величиной для определения этих параметров является распределение плотности вероятности отказов во времени. Это распределение находится по данным опытной длительной эксплуатации достаточно больших партий одинаковых приборов, в ходе которой определяются моменты выхода их из строя. Если в первый момент времени обычно работоспособны все 100% приборов, то через какое-то время (оно может быть и сколь угодно большим) все приборы выйдут из строя. Вероятность безотказной работы прибора определяется как возможность того, что его отказ наступит только по истечении заданного времени.

Второй показатель безотказности – средняя наработка до отказа – определяется величиной математического ожидания времени до появления первого отказа прибора.

Этот показатель называют также средним сроком службы прибора.

В период нормальной эксплуатации средняя частота отказов равна интенсивности отказов.

Долговечность характеризует общий срок эксплуатации прибора. Под долговечностью прибора понимается его свойство сохранять работоспособность при установленной системе ТО и ремонтов до наступления предельного состояния, когда дальнейшая эксплуатация прибора должна быть прекращена. Предельное состояние наступает тогда, когда установленная система ТО и ремонтов не обеспечивает поддержание метрологических параметров на требуемом уровне. Причиной наступления предельного состояния могут быть неустранимые нарушения требований безопасности, уход метрологических параметров за допустимые пределы, резкое снижение эффективности эксплуатации. Долговечность количественно оценивается техническим ресурсом, который оговаривается в технической документации. Ресурс может выражаться в годах, часах, числе включений и т. д. Различают следующие разновидности ресурса: полный, доремонтный (до капитального или среднего ремонта), использованный, остаточный.

Фактическая календарная продолжительность эксплуатации прибора до физического, морального износа или до списания называется сроком его службы. Практический срок службы обычно меньше долговечности прибора. Физический износ возникает из-за нарушения правил эксплуатации прибора, необратимом выходе из строя его элементов и т. п. Моральный износ определяется техническим прогрессом, появлением новых, более современных элементов, изделий и приборов в целом. Для аппаратуры, измеряющей ИИ, период морального износа не превышает десяти лет.

Сохраняемость – свойство прибора сохранять исправное и работоспособное состояние в течение (и после) срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации.

В качестве показателей сохранности применяются: вероятность безотказного хранения в течение заданного времени, интенсивность отказов при хранении и среднее время безотказного хранения прибора. Наиболее часто пользуются таким показателем, как среднее время безотказного хранения. Это показатель для приборов, которые при хранении не подвергаются профилактическим мероприятиям.

Ремонтопригодность — свойство прибора, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, отысканию и устранению причин и последствий отказов путем проведения ТО и ремонта. Ремонтопригодность прибора характеризуется затратами труда, времени и средств на поддержание и восстановление его работоспособности.

Для обеспечения требуемого уровня ремонтопригодности и облегчения ремонта используются специальные конструкционные и организационные меры:

– блоки и узлы приборов выполняются взаимозаменяемыми; при этом объем дополнительных регулировок должен быть, по возможности, минимальным;

– заранее облегчается возможность доступа к элементам, деталям и узлам, имеющим наибольшую вероятность выхода из строя (наибольшую интенсивность отказов); для настройки и проверки исправности прибора после ремонта используется стандартная измерительная аппаратура или устройства, входящие в состав прибора;

– выделяются и маркируются контрольные точки электрической схемы, позволяющие проверить работоспособность отдельных узлов и частей прибора;

– в состав прибора включаются контрольные ИИИ для проверки работоспособности прибора вместе с детекторным блоком или генераторы импульсных сигналов для проверки исправности электрических цепей прибора (полностью или части);

– опознавательные надписи узлов прибора и обозначение элементов при его монтаже выполняются такими же, как на принципиальной электрической схеме;

– на выдвижных блоках прибора предусматриваются ручки, облегчающие извлечение блоков из кожуха;

– в комплект прибора включаются соединительные кабели такой длины, которая бы позволяла работать с отдельными блоками, извлеченными из общей стойки (кожуха) прибора;

– для ремонта в комплект поставки входит запасное имущество (ЗИП);

– в инструкции по эксплуатации прибора указывается перечень типовых неисправностей и методов их устранения и другие подобные меры.

Основным показателем ремонтопригодности прибора является время, требующееся для восстановления его работоспособности. Оно называется временем восстановления. Время восстановления слагается из времени, затрачиваемого на поиск отказавшего элемента, времени простоя, чаще всего связанного с отсутствием требующихся запасных деталей, и непосредственного времени ремонта (обычно идущего на замену отказавшего элемента исправным). Основные затраты времени идут на поиск неисправностей. Зависят как от квалификации ремонтного персонала, так и от ремонтопригодности прибора.

Обобщенным оперативным показателем, учитывающим время восстановления и время наработки до отказа, является коэффициент готовности.

Коэффициент готовности – вероятностный показатель того, что в произвольный момент времени прибор будет находиться в исправном состоянии и будет готов к использованию для измерений.

Гарантийный срок эксплуатации

С понятием надежности прибора тесно связан гарантийный срок эксплуатации. Гарантийный срок – время, в течение которого предприятие-изготовитель гарантирует с определенной вероятностью исправную, безотказную работу с сохранением всех технических параметров и характеристик, оговоренных в ТУ. При этом предполагается, что потребитель обеспечивает надлежащую эксплуатацию приборов в соответствии с инструкцией. Если, например, гарантийная вероятность равна 0,8 в течение 500 ч, то это значит, что в среднем 80% приборов (из большого их числа) будут исправно работать не менее 500 часов. Если в течение гарантийного срока прибор все же выйдет из строя, то предприятие-поставщик обязано в короткий срок безвозмездно устранить выявленные дефекты или заменить прибор новым.

На РП установлен минимальный гарантийный срок 12 месяцев. Естественно, с повышением надежности и улучшением качества приборов гарантийный срок увеличивается.

Иногда гарантийный срок выражается не как период времени с момента выпуска прибора заводом, а как гарантированная длительность непрерывной работы (например, гарантийный срок службы прибора 5000 ч).

Гарантийный срок должен определять не время гарантированного бесплатного ремонта, а длительность непрерывной работы (т.е. является характеристикой надежности и качества изделия).

ВЛИЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ПРИБОРЫ

Эксплуатация РП в условиях, параметры которых выходят за допустимые границы, приводит к изменению их технических характеристик (прежде всего, к ухудшению точности) и может явиться причиной полной утраты работоспособности. В зависимости от степени внешних воздействий эти изменения могут носить обратимый временный или необратимый накапливающийся характер. Под действием климатических факторов обычно изменяются электрические параметры элементов электроники. Повышенные механические воздействия могут приводить к нарушению контактов в электрических разъемах, отрыву припаянных элементов, разрушению деталей и конструкции прибора в целом.

Воздействие температуры связано с изменением электрических параметров и характеристик узлов и деталей прибора: конденсаторов, резисторов, переключателей, детекторов излучений, источников питания и др. С изменением температуры меняются электрическое сопротивление резисторов, диэлектрическая проницаемость и емкость конденсаторов, индуктивно-емкостные связи, электропроводимость, прочность материалов и т. п. В результате этих изменений может нарушиться требуемый режим работы электрических узлов и нормальное функционирование прибора. Кроме того, изменение температуры окружающей среды может привести к изменению размеров деталей; из-за различного коэффициента теплового расширения конструкционных материалов или неравномерного нагрева происходит деформация узлов и деталей, их взаимное смещение, что может привести к заклиниванию подвижных частей, их поломка и другим дефектам. Резкие колебания температуры способствуют появлению микротрещин, которые, в свою очередь, изменяют проводимость материала, снижают его защитные свойства.

Особенно чувствительна к температурным перепадам в РП хрупкая конструкция узла сопряжения сцинтиллятора со световодом и ФЭУ в сцинтилляционных детекторах ИИ. Очень сильно зависят от температуры свойства полупроводниковых детекторов, изготовленных на основе германия. Прямо пропорциональна температуре величина электрического тока в ионизационных камерах.