1036

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Макаров П.В.

НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы)

для обучающихся по дисциплине «Надежность технических систем и техногенный риск» по направлению подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность профиль Безопасность технологических процессов и производств

Нижний Новгород

2016

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

П.В. Макаров

НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы)

для обучающихся по дисциплине «Надежность технических систем и техногенный риск» по направлению подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность профиль Безопасность технологических процессов и производств

Нижний Новгород

2016

2

УДК 504.05:614.8(075.8)

Макаров П.В. / Надежность технических систем и техногенный риск [Электронный ресурс]: учеб.- метод. пос. / П.В. Макаров; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 15 с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW).

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Надежность технических систем и техногенный риск» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в усвоении лекций, в подготовке к практическим занятиям

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Надежность технических систем и техногенный риск» по направлению подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность, профиль Безопасность технологических процессов и производств.

Учебно-методическое пособие ориентировано на обучение в соответствии с календарным учебным графиком и учебным планом по основной профессиональной образовательной программе направления 20.03.01 Техносферная безопасность, профиль Безопасность технологических процессов и производств, утверждённым решением учёного совета ННГАСУ от 02.09.2016 г., протокол № 1.

3

Оглавление

4

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Основными целями освоения учебной дисциплины «Надежность технических систем и техногенный риск» являются:

−овладение способностью прогнозировать, оценивать, устранять причины отказов технических систем и обеспечивать надежность их функционирования, анализировать показатели надежность и риски связанные с разработкой и эксплуатацией современного промышленного оборудования.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

−основные принципы анализа и моделирования надежности технических систем и определения приемлемого риска;

−основные виды механизмов, методы исследования и расчета их кинетических и динамических характеристик;

−методы расчета на прочность и жесткость типовых элементов различных систем и конструкций;

−критерии и характеристики зон распространения опасностей, виды опасностей.

Уметь:

−идентифицировать основные опасности среды обитания человека, оценивать риск их реализации, выбирать методы защиты от опасностей и способы обеспечения комфортных условий жизнедеятельности;

−проводить расчеты надежности и работоспособности основных видов механизмов;

−применять методы расчета и конструирования деталей и узлов механизмов проводить расчеты деталей машин по критериям работоспособности и надежности;

−применять методики определения границ опасных зон;

Владеть:

−методами математического моделирования надежности и безопасности работы отдельных звеньев реальных технических систем и технических объектов в целом;

−методиками расчета качественных и количественных характеристик опасных зон.

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность ориентироваться в новом предметном поле надежности технических систем.

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Основные понятия и определения надежности

Проблема обеспечения надежности и развитие научно-технического прогресса. Надежность и эффективность - важнейшие показатели технического прогресса. Надежность как комплексное свойство объекта (машины, аппарата, системы). Критерии и признаки обнаружения отказов оборудования и технологических схем. Причины возникновения отказов. Классификация и характеристика отказов.

2. Показатели надежности объектов

5

Общие сведения о показателях надежности. Выбор и назначение показателей надежности. Долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Вероятность безотказной работы. Вероятность отказа. Гамма-процентный ресурс. Коэффициент готовности. Коэффициент технического использования. Срок службы. Срок гарантии. Плотность вероятности. Алгоритмы и вычислительные методы определений основных характеристик надежности.

3. Методы повышения надежности объектов

Общая характеристика методов повышения надежности. Виды и способы резервирования. Структурное резервирование. Временное резервирование. Информационное, функциональное и нагрузочное резервирование. Способы структурного резервирования и виды резерва. Показатели надежности и свойства способов структурного резервирования. Постоянно включенный резерв. Резервирование замешением. Расчёт показателей надежности невосстанавливамых простых ХТС. Расчет показателей надежности резервированных ХТС. Свойства способов структурного резервирования. Техникоэкономическая целесообразность резервирования. Оптимальное резервирование.Метод уменьшения интенсивности отказов. Метод уменьшения среднего времени восстановления.

4. Организационно-технические и технологические способы повышения надежности объектов

Общая характеристика способов обеспечения и повышения надежности. Методы контроля показателей надежности. Техническая диагностика. Техническое обслуживание. Методы оптимизации технического обслуживания. Технологические способы повышения надежности. Комплексные испытания на надежность. Расчеты экономической эффективности повышение надежности.

5. Методология анализа и оптимизации надежности.

Системный подход к исследованию и оптимизации надежности производств. Символические и топологические модели надежности. Методы и алгоритмы расчета показателей надежности. Методы оптимизации надежности.

6. Риск как количественная мера опасности

Опасность. Риск. Классификация рисков. Трактовки риска как количественной меры опасности.

ление вероятности первичного (непосредственного) ущерба. Расчет размеров зон вероятного поражения. Оценка вторичного ущерба.

6

8. Прогнозирование техногенного риска для совокупности технологических объектов

Необходимость разработки экономических механизмов регулировании техногенного риска. Внедрение экономических механизмов регулирования техногенного риска. Представление степени техногенной опасности через риск социально-экономического ущерба. Аварийная подготовленность, аварийное реагирование. Оценка экологического риска и управление экологическим риском.

1.3 Порядок освоения материала

Материал дисциплины изучается в соответствии с порядком, определённым в следующей таблице:

7

2. Методические указания по подготовке к лекциям

2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях

Лекция является главным звеном дидактического цикла обучения. Ее цель — формирование основы для последующего усвоения учебного материала. В ходе лекции преподаватель в устной форме, а также с помощью презентаций передает обучаемым знания по основным, фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.

Назначение лекции состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике.

Личное общение на лекции преподавателя со студентами предоставляет большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей.

При подготовке к лекционным занятиям студенты должны ознакомиться с презентаций, предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме, что способствует повышению эффективности лекционных занятий.

2.2Общие рекомендации при работе с конспектом лекций

Входе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Конспект помогает внимательно слушать, лучше запоминать в процессе осмысленного записывания, обеспечивает наличие опорных материалов при подготовке к семинару, зачету, экзамену.

Полезно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений.

Вслучае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает в большинстве случаев неусвоенность материала дисциплины.

2.3Общие рекомендации по изучению материала лекций

Раздел 1. Основные понятия и определения надежности — 1 лекция.

Цель: вызвать интерес к изучению курса, сформировать представление об надежности систем как науке и практики.

На лекциях рассматриваются проблемы обеспечения надежности и развитие научно-технического прогресса. Разбираются основные виды отказов технологического оборудования и причины, приводящие к этим отказам. Классифицируются критерии и признаки обнаружения отказов оборудования и технологических схем. Из этого можно вывести главное, на что направлено внимание при изучении надежности технических систем.

Раздел 2. Показатели надежности объектов — 1 лекция.

Цель: изучить критерии и методы определения основных характеристик надежности.

8

Даются критерии выбора и назначение показателей надежности. Разбираются понятия долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, вероятность безотказной работы, вероятность отказа, коэффициент готовности, коэффициент технического использования, срок службы, срок гарантии. Рассматриваются алгоритмы и вычислительные методы определений основных характеристик надежности.

2.4 Контрольные вопросы Контрольные вопросы к разделу 1: Основные понятия и определения надежности

1.Признаки отказа оборудования.

2.Основные причины отказов оборудования.

3.Классификация отказов оборудования.

4.Лимитирующие факторы обеспечения надежности технических систем.

5.Дефекты, повреждения, отказы.

6.Виды испытания на надежность.

Контрольные вопросы к разделу 2: Показатели надежности объектов

1.Показатели безотказности

2.Показатели долговечности.

3.Показатели сохраняемости.

4.Показатели ремонтопригодности.

5.Комплексные показатели надежности.

6.Статистический аппарат оценки надежности.

Контрольные вопросы к разделу 3: Методы повышения надежности объектов

1.Виды и способы резервирования.

2.Структурное резервирование.

3.Временное резервирование.

4.Информационное, функциональное и нагрузочное резервирование.

5.Показатели надежности и свойства способов структурного резервирования.

6.Расчёт показателей надежности невосстанавливамых систем.

9

3. Методические указания по подготовке к практическим занятиям

3.1Общие рекомендации по подготовке к практическим занятиям

Входе подготовки к практическим занятиям необходимо изучать основную литературу, знакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях: журналах, газетах и т.д. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы.

Всоответствии с этими рекомендациями и подготовкой полезно дорабатывать свои конспекты лекции, делая в нем соответствующие записи из литературы, рекомендованной преподавателем и предусмотренной учебной программой. Целесообразно также подготовить тезисы для возможного выступлений по всем учебным вопросам, выносимым на практическое занятие.

При подготовке к занятиям можно также подготовить краткие конспекты по вопросам темы. Очень эффективным приемом является составление схем и презентаций.

Готовясь к докладу или реферативному сообщению, желательно обращаться за методической помощью к преподавателю. Составить план-конспект своего выступления. Продумать примеры с целью обеспечения тесной связи изучаемой теории с реальной жизнью. Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы базируется на соблюдении настоящих рекомендаций и изучении рекомендованной литературы. Студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при написании курсовых и дипломных работ.

3.2Примеры задач для практических занятий

Задачи для раздела 3.

1. Определить вероятность безотказной работы системы при Р1= Р2= Р3=0,9; Р4= Р5=0,9; Р6=

Р7=0,7.

2. Применяя логико-вероятностный метод определить вероятность безотказной работы си-

стем при Р1=0,93; Р2=0,90; Р3=0,91; Р4=0,89; Р5=0,83.

3. Схема расчета надежности изделия приведена на рисунке. Найти вероятность безотказной работы изделия, если известны вероятности отказов элементов.

10