Низкая надежность оборудования, как правило, приводит к увеличению эксплуатационных расходов и времени простоя. Кроме того, при недостаточной надежности внезапные отказы сборочных единиц и деталей из-за нарушений установленной технологии могут привести к тяжелым авариям, затраты на ликвидацию которых весьма велики. Однако повышение надежности связано с усложнением оборудования и повышением его стоимости, поэтому необходимо установить некоторую оптимальную надежность, исходя из критерия минимальной стоимости проектирования, изготовления и эксплуатации оборудования. Проектирование и изготовление высоконадежного оборудования требует дополнительных средств. Однако с увеличением надежности уменьшается число отказов, время вынужденного простоя, необходимое количество запасных частей, что позволяет снизить эксплуатационные расходы. Таким образом, с увеличением надежности оборудования растет стоимость проектирования и изготовления, но уменьшается стоимость эксплуатации. При этом существует некоторая (оптимальная) надежность, при которой суммарная стоимость проектирования, изготовления и эксплуатации минимальна. Такой оптимальный уровень надежности называется нормой надежности.
В табл. 4.9 приведены классы надежности для бурового оборудования и оптимальные значения уровня безотказности, разработанные на основании обобщения статистического материала об отказах оборудования буровых установок для бурения глубоких скважин на нефть и газ.
Требования повышения безотказной работы оборудования, связанные с обеспечением установленной оптимальной надежности, настолько высоки, что удовлетворить этим требованиям, не прибегая к специальным мерам по повышению его надежности, часто не представляется возможным.
Надежность оборудования закладывается при проектировании, реализуется при изготовлении, монтаже и наладке и расходуется при эксплуатации.
Все методы обеспечения надежности оборудования принципиально могут быть сведены к следующим основным:
резервированию;
уменьшению интенсивности отказов элементов системы;
сокращению времени непрерывной работы;
уменьшению времени восстановления;
выбору рациональной периодичности и объема контроля системы.
Реализация указанных методов осуществляется при проектировании, изготовлении и в процессе эксплуатации оборудования. От работы проектировщика в первую очередь зависит как будет работать оборудование в тех или иных условиях эксплуатации. Из этого вовсе не следует, что процесс эксплуатации не влияет на надежность объекта. При эксплуатации обслуживающий персонал может существенным образом изменить надежность систем.
В процессе проектирования используются схемные и конструкционные методы обеспечения надежности систем.
Схемные методы включают:
анализ прототипов;
создание схем с минимально необходимым числом элементов;
применение резервирования;
разработку схем, не допускающих опасных последствий отказов их элементов;
оптимизацию последовательности работы элементов схемы;
предварительный расчет надежности проектируемой схемы.