Надежность бурового оборудования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Северный (Арктический) федеральный  университет»

Машины и оборудование нефтяных и  газовых промыслов

(наименование кафедры)

Белов Максим Андреевич

(фамилия, имя, отчество студента)

Институт

ИНиГ

курс

4

группа

1

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ  РАБОТА

По дисциплине

Надежность бурового и нефтепромыслового

оборудования

На тему

Расчет показателей надежности по

(наименование темы)

статистическим данным

Отметка о зачёте

(дата)

Руководитель

М.В. Теселкин

(должность)

(подпись)

(и.,о., фамилия)

(дата)

Архангельск

2011

 

ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ	4
1 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ПО СТАТИСТИЧЕСКИМ ДАННЫМ	8
2 ОПРЕДЕЛНИЕ СРЕДНЕГО ВРЕМЕНИ  БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ ТУРБОБУРА	12
3 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ ТУРБОБУРА	14
4 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОВЕРКИ СТАТИСТИЧЕСКИХ ГИПОТЕЗ	16
5 ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ  ПЛОТНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЙБУЛЛА ВЫВОД	19  22
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	23

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В соответствии с ГОСТ 27.002-89 "Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения" надежность трактуется, как свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Как видно из определения, надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его пребывания может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или определенное сочетание этих свойств.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять  работоспособное состояние в  течение некоторого времени или  наработки.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное  состояние при установленной  системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в  приспособленности к поддержанию  и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Указанные важнейшие свойства надежности характеризуют  определенные технические состояния  объекта. Различают пять основных видов  технического состояния объектов:

1) исправное состояние. Состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

2) неисправное состояние. Состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

 

3) работоспособное состояние. Состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

4) неработоспособное состояние. Состояние объекта, при котором значения хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

5) предельное состояние. Состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Переход объекта (изделия) из одного вышестоящего технического состояния в нижестоящее обычно происходит вследствие событий: повреждений или отказов. Совокупность фактических состояний объекта, к примеру, электроустановки, и возникающих событий, способствующих переходу в новое состояние, охватывает так называемый жизненный цикл объекта, который протекает во времени и имеет определенные закономерности, изучаемые в теории надежности.

Согласно  ГОСТ 27.002-89 отказ - это событие, заключающееся  в нарушении работоспособного состояния  объекта.

Повреждение - событие, заключающееся в нарушении  исправного состояния объекта при  сохранении работоспособного состояния.

Переход объекта из исправного состояния  в неисправное не связан с отказом.

В теории надежности, как правило, предполагается внезапный отказ, который характеризуется  скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров объекта. На практике приходится анализировать  и другие отказы, к примеру, ресурсный  отказ, в результате которого объект приобретает предельное состояние, или эксплуатационный отказ, возникающий  по причине, связанной с нарушением установленных правил или условий  эксплуатации.

При расчетах и анализе надежности широко используются термины "элемент" и "система". Под элементом понимается часть  сложного объекта, которая имеет  самостоятельную характеристику надежности, используемую при расчетах и выполняющую определенную частную функцию в интересах сложного объекта, который по отношению к элементу представляет собой систему.

Например, изолятор в гирлянде изоляторов выполняет роль элемента, а гирлянда изоляторов - это система. На трансформаторной подстанции выключатели, отделители, разъединители, силовые трансформаторы и т.п. являются элементами, а сама подстанция является системой. Из приведенных примеров видно, что в зависимости от уровня решаемой задачи и степени объединения анализируемых аппаратов и устройств определенный объект может в одном случае быть системой, а в другом - элементом. Так при анализе надежности трансформатора его можно "разложить" на множество элементов: обмотки высокого и низшего напряжения, высоковольтные и низковольтные вводы, магнитопровод, бак трансформатора и т.д. С другой стороны, для трансформаторной подстанции трансформатор удобнее представить как элемент, у которого есть свои характеристики надежности, нормативно-техническая документация, требования к эксплуатации.

В соответствии с ГОСТ 27.002-89 для количественной оценки надежности применяются количественные показатели оценки отдельных ее свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, а также комплексные показатели, характеризующие готовность и эффективность использования технических объектов (в частности, электроустановок).

Эти показатели позволяют проводить расчетно-аналитическую  оценку количественных характеристик  отдельных свойств, при выборе различных схемных и конструктивных вариантов оборудования (объектов) при их разработке, испытаниях и в условиях эксплуатации. Комплексные показатели надежности используются главным образом на этапах испытаний и эксплуатации при оценке и анализе соответствия эксплуатационно-технических характеристик технических объектов (устройств) заданным требованиям.

На стадиях  экспериментальной отработки, испытаний  и эксплуатации, как правило, роль показателей надежности выполняют  статистические оценки соответствующих  вероятностных характеристик. В  целях единообразия все показатели надежности, в соответствии с ГОСТ 27.002-89, определяются как вероятностные  характеристики. В данном пособии  отказ объекта рассматривается  как случайное событие, то есть заданная структура объекта и условия его эксплуатации не определяют точно момент и место возникновения отказа. Принятие этой, более распространенной, концепции предопределяет широкое использование теории вероятностей.

Опыт  эксплуатации очень многих электронных  приборов и значительного количества электромеханической аппаратуры показывает, что для них характерны три  вида зависимостей интенсивности отказов от времени (рисунок 1), соответствующих трем периодам жизни этих устройств.

Рисунок 1 - Зависимость интенсивности отказов  от времени

 

Теория  статистических методов нацелена на решение реальных задач. Поэтому  в ней постоянно возникают  новые постановки математических задач  анализа статистических данных, развиваются  и обосновываются новые методы. Обоснование  часто проводится математическими  средствами, то есть путем доказательства теорем. Большую роль играет методологическая составляющая — как именно ставить  задачи, какие предположения принять  с целью дальнейшего математического  изучения. Велика роль современных  информационных технологий, в частности, компьютерного эксперимента.

Актуальной  является задача анализа истории  статистических методов с целью  выявления тенденций развития и  применения их для прогнозирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ПО СТАТИСТИЧЕСКИМ ДАННЫМ

 

Рассмотрим  методику расчета показателей надежности по статистическим данным на примере  исследования показателей эксплуатационной надежности турбобуров, причины аварий с турбобурами следующие:

- турбобуры типа ЗТСШ, турбобуры типа АШ с наклонной линией давления:

1) отвинчивание шпинделя в результате развинчивания верхнего переводника;

2) слом  корпуса турбобура по верхнему  переводнику в зоне резьбы  и выше неё до 1,2 м у всех типов турбобуров;

3) отвинчивание  шпинделя средней секции турбобура  ЗТСШ;

4) слом  вала шпинделя, слом вала турбобура;

5) срыв  резьбы верхнего переводника  турбобура;

6) раскрепление  шпинделя по замковой резьбе.

- турбобуры типа ТСБ5, ТС5Е, Т12РТ, КТД4С, ТС4А, А7НЧС, А9Г, РТБ:

1) срыв  резьбы верхнего переводника  (вырыв из резьбы корпуса) или  переводника, соединяющего корпусы  секционных турбобуров;

2) отвинчивание  роторной гайки и контргайки  вала турбобура;

3) слом  вала турбобура, слом корпуса  турбобура, отвинчивание ниппеля  турбобура, срыв или отвинчивание  резьбового соединения вала турбобура  из резьбы переводника на долоте, отвинчивание турбобура от бурильной  колонны, заклинивание корпуса  турбобура.

Статистической  обработке подвергаются данные об отказах  турбобуров в реальных условиях эксплуатации.

В результате наблюдений за работой турбобуров на буровых установках в течение года получены данные о наработках до отказа (в часах), приведенные в    таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные

Месяц	Наработка на отказ, ч
Январь	23,0; 21; 31,5; 20,5; 12; 8
Февраль	43,5; 22; 31; 30,5; 69
Март	20; 33,5; 71; 114; 35,5; 50,5; 26,5; 49; 14; 23,5; 54; 73,5; 18; 45; 35; 10,5; 27
Апрель	20; 8,5; 45; 55; 37,5; 32; 35; 40; 112; 21; 11; 104,5
Май	25; 45; 91,5; 14; 25; 59,5; 37; 49,5; 14
Июнь	37; 19; 10,5; 44; 24,5; 59; 16; 85,5; 89; 74
Июль	70; 83; 65,5; 31; 15; 104; 47,5; 76,5; 79; 13,5; 7; 29
Август	59; 14; 25,5; 41; 45,5; 74
Сентябрь	49; 42,5; 11; 28; 87; 79,5
Октябрь	10; 105,5; 90; 49; 81
Ноябрь	54; 34; 82,5; 74; 9; 109
Декабрь	14; 49; 67,5; 40; 90; 21