Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические предпосылки создания высокорентабельных ВЭУ 8
1.1. Актуальность проблемы и необходимость ее решения 8
1.2. Эффективность применения ВЭУ и станций на их основе для электроснабжения объектов 14
1.3. Анализ ветрового потенциала РФ, стран СНГ и Западной Европы 20
1.4. Мировой уровень развития ветроэнергетики и основные технические характеристики ВЭУ ведущих мировых производителей ; 41
1.5. Современные концепции создания высокоэффективных ВЭУ 55
ГЛАВА 2. Анализ и разработка конструкторско-техноло-гических решений ВЭУ 61
2.1. Силовые нагрузки и основные технические требования, предъявляемые к современным ВЭУ 61
2.2. Разработка конструкций башен ВЭУ с учетом гидродинамики их взаимодействия с ветроколесом 65
2.3. Прочность и жесткость конструкций башен класса мощности 30...250 кВт 85
ГЛАВА 3. Разработка технологических процессов произ водства и эксплуатации высокорентабельных ВЭУ .. 117
3.1. Комплексный подход к разработке ВЭУ и обеспечению ее качества 117
3.2. Генеральная технология создания ВЭУ 120
3.3. Технологические процессы изготовления конструкций башен с использованием стандартных трубных заготовок 124
3.4. Обеспечение надежности разработанных конструкций и технологических процессов 144
3.4.1. Конструкторские и технологические решения для обеспечения заданной надежности 144
3.4.2. Двухуровневые требования надежности 158
3.4.3. Учет влияния эксплуатационных факторов (ЭФ) на надежность 166
3.4.4. Контроль за обеспечением при серийном
изготовлении доработанных изделий 173
3.4.5. Повышение точности и достоверности оценок показа телей надежности 183
ГЛАВА 4. Перспективы развития ветроэнергетики. использование вэу в качестве основного источника энергосбережения 186
4.1. Применение ВЭУ для энергоснабжения населенных и промышленных областей 186
4.2. Этап реализации Астраханской проблемы 188
4.3. Применение ВЭУ для энергоснабжения Ценрального промышленного района. Московская область 194
4.4. Применение ВЭУ для электроснабжения удаленных и труднодоступных районов 205
Приложение 1. Требования к сертификации ВЭУ 210
Приложение 2. Технико-экономические показатели проектируе мого ВДЭС-1 216
Выводы по работе 220
Литература
- Анализ ветрового потенциала РФ, стран СНГ и Западной Европы
- Разработка конструкций башен ВЭУ с учетом гидродинамики их взаимодействия с ветроколесом
- Технологические процессы изготовления конструкций башен с использованием стандартных трубных заготовок
- Применение ВЭУ для энергоснабжения Ценрального промышленного района. Московская область
Введение к работе
В середине 80-х годов в СССР была принята «Энергетическая программа СССР», в которой отмечалось, что в стране наметилось исчерпание извлекаемых и удобных запасов нефти. Дальнейший рост производства энергии в ближайшие 20...30 лет должен обеспечиваться в основном за счет угля, в том числе низкосортного, и все более - ядерного топлива. Далее предположительно можно надеяться на технологический прорыв в области освоения энергии термоядерного синтеза и на освоение возобновляемых источников энергии. Необходимость в смене ориентации в структуре энергобаланса страны признается многими специалистами и экспертами, однако, практическая реализация откладывается до лучших времен.
В мае 1995 г. Президент РФ подписал Указ «Об основных направлениях энергетической политики и структурной перестройки топливоэнергетики Российской Федерации на период до 2010г.». Этим Указом утверждена разработанная под руководством Минтопэнерго программа «Энергетическая стратегия России» - преемница Энергетической программы СССР. В новой программе энергетика преимущественно ориентирована на использование газа, за счет форсированной добычи которого предполагается переструктуировать остальную топливную промышленность.
Планы освоения возобновляемых источников энергии в новой программе практически не представлены. Между тем по прогнозам экспертов компании «ШЕЛЛ» (предсказавшей нефтяной кризис 1973 г.) нетрадиционные возобновляемые источники энергии (солнечная, ветро-, гидро- и биоэнергетика), будут доминировать в мировом производстве энергии к 2050г. Наибольшим энергетическим потенциалом обладает ветроэнергетика.
Проблема использования энергии ветра в наши дни приобрела большую актуальность. Век дешевой энергии в России подошел к концу и использование средств нетрадиционной энергетики будет постоянно становиться более
экономически целесообразным. Во всяком случае это относится к потребителям
J в удаленных и сельских районах, из которых Россия в основном и состоит.
_ В условиях жесткого рынка энергоносителей - а Россия будет неуклонно
приближаться к мировым стандартам этого рынка - альтернативная энергетика
может представлять для конкретного потребителя и инвестора значительный
интерес. Вопреки расхожему мнению альтернативная энергетика не является
даровой. Инвестиции в расчете на единицу мощности в ветроэнергетике
примерно соответствуют показателям ТЭС и ГЭС.
По данным Научно-инженерного Центра экологического
приборостроения и технологий (НИИЦЭПТ) стоимость киловатта
установленной мощности от ВЭУ оценивается в 2000...3000 $ США/кВт. Эти
цифры согласуются с зарубежными данными, по которым стоимость первых
j, ВЭУ была в пределах 1500...3000 $/кВт. Но по мере увеличения масштабов их
производства и использования стоимость уменьшилась до 1000...2000 $/кВт,
хотя для особо мощных ВЭУ и ВЭУ малой мощности стоимость достигает
3000...4000 $/кВт.
Практически капиталоемкость ВЭУ сопоставима с капиталоемкостью тепловых (1150...1470 $/кВт) атомных (1500...2500 $/кВт) и гидравлических (1150...3450 $/кВт) электростанций. По оценке экспертов в перспективе, по мере развития ветроэнергетики и при использовании новых технологий и материалов, можно ожидать уменьшение стоимости ВЭУ до 500...700 $/кВт вырабатываемой мощности. Решающим фактором эффективности становятся климатические условия, определяющие количество вырабатываемой энергии.
Однако, в районах, где нет никакой энергосети, а топливо привозится
t издалека, вопрос об эффективности не стоит, как не стоит он и в случаях, когда
электросеть не в состоянии обеспечить нужды, превышающие потребности
холодильника и телевизора, или электросеть постоянно выходит из строя.
$ Так например, сельское население России составляет примерно 45 млн.
человек (30% от общего населения), из которых 20 млн. не могут быть
обеспечены требуемым энергоснабжением по централизованным электросетям
J ни технически, ни экономически. Их потребности сегодня покрываются в
_ среднем на 70% поставками предприятий топливно-энергетического комплекса
* (ТЭК) и самозаготовками (до 10%). Остальные потребности просто не
реализуются.
Есть и другие факторы, которые в ближайшие годы будут вынуждать к
расширению Российского рынка средств нетрадиционной энергетики. Это
наличие огромных пространств со слабой энергетической инфраструктурой или
полным отсутствием таковой (север, степи, отдаленные районы Сибири и
Дальнего Востока) при интенсивной деятельности в этих районах (добыча
нефти, золота и других полезных ископаемых, сельское хозяйство, рыбные и
охотничьи промыслы, военное присутствие).
Таким образом, энергоснабжение целого ряда регионов страны
превратилось в крупную государственную проблему.
В этом отношении российские условия уникально благоприятны для
нетрадиционной энергетики. Однако, по уровню использования нетрадиционных источников энергии (ветроэнергетики) Россия в настоящее время занимает 67-е место в мире. Их удельный вес в энергобалансе страны оценивается примерно в 0,03%.
Мировой рынок оборудования возобновляемой энергетики достиг в 1992 году 40 млрд. $ и стал одним из самых динамичных (период удвоения менее 15 лет), однако, доля России в нем все еще близка к нулю.
Повышение мировых цен на органическое топливо, трудности в
обеспечении надежного топливно-энергетического снабжения удаленных
tрайонов, а также обострившиеся экономические проблемы с одной стороны и
значительные достижения в области энергетического оборудования и
строительной техник с другой, привели к рентабельности малых установок
# возобновляемой энергии. В совокупности все эти факторы обусловили
перспективы их широкого применения для обеспечения электроэнергией изолированных от энергосистем потребителей.
В этой связи целью настоящей диссертации являлось исследование ветроэнергетических установок, предназначенных для работы в низкоскоростных ветропотоках, разработка конструкторско-технологических решений и технологии индустриального строительства ВЭУ. Таким образом, актуальность данной работы в научном плане определяется необходимостью разработки: единого подхода к проектированию типоряда ВЭУ для обеспечения ее работы в низкоскоростных ветропотоках во всех районах континентальной части; методики разделки трубы для получения сегментов башни по безотходной технологии; методики и программы расчета прочности стыков башни и башни в целом; принципа построения фундаментов для обеспечения безопасности работы ВЭУ в сейсмоактивных регионах с воздействием большой активности.
Анализ ветрового потенциала РФ, стран СНГ и Западной Европы
Климат Европы определяется рядом факторов, из которых основными являются следующие: положение большей части территории Европы в умеренных широтах со свойственным им радиационным режимом и преобладанием устойчивого западно-восточного переноса воздуха, наличие к западу от Европы Атлантического океана с мощным теплым течением Гольфстрим, проходящим вдоль северо-западных берегов Европы, а на юге -Средиземного моря, оказывающего существенное влияние на климат южных районов Европы и особенности рельефа.
На климат восточных районов Европы оказывают влияние Азиатский материк и Арктика, особенно в зимнее время, Северные районы Европы в течение всего года находятся в зоне интенсивной циклонической деятельности, что существенно влияет на режим температуры, осадков и облачности.
Зимой над северной половиной Европы располагается юго-восточная периферия Исландской депрессии, над южными и частично центральными районами Европы давление относительно повышенное. Указанные особенности барического поля обеспечивают над большей частью территории Европы преобладание устойчивых юго-западных ветров, переносящих влажный теплый воздух с Атлантического океана в глубь континента. На юго-востоке Европы и на востоке Средиземного моря преобладают ветры северных румбов.
Летом на большую часть территории Европы распространяется отрог азорского антициклона, над северными районами Европы располагается размытая область пониженного давления. Над большей частью территории Европы в это время года преобладают ветры с переходом на юге Европы и над Средиземным морем к северо-западным и северным ветрам. К северу от 60 с.ш. преобладают ветры северных румбов.
Характерной особенностью термического режима Европы в зимнее время является наличие существенных температурных различий между ее западными и восточными районами. В западных районах, находящихся под сильным воздействием Атлантического океана, средняя температура зимних месяцев имеет положительные значения. Так, средняя месячная температура января на западном побережье Скандинавии на 60 с.ш. составляет 1С, повышаясь к югу до 12С на побережье Пиренейского полуострова. В восточных районах, где влияние Азиатского материка и Арктики более значительно, средняя температура зимних месяцев отрицательная, порядка -5С в умеренных широтах и -10С на севере.
Наиболее низкая средняя температура наблюдается во внутренних районах Скандинавии. В этих районах она составляет -15С.
Летом, благодаря значительной трансформации воздушных масс, поступающих на территорию Европы с Атлантического океана и из Арктического бассейна, термические контрасты между западными и восточными районами сглаживаются и распределение температуры приближается к широтному. Существенные отклонения от широтного распределения температуры наблюдается в горных областях.
Барическое поле над Европой, также как и над всем Северным полушарием, определяется в основном наличием двух барических образований - околополярной депрессии и субтропического пояса повышенного давления.
Зимой во всей тропосфере и нижней стратосфере до высот 20 км. изобарические поверхности наклонены с юга на север. Так, средние высоты изобарических поверхностей в январе понижаются от о. Мальта до Тромсе (Северная Норвегия): с 1,46 до 1,29 км (850 мб); с 5,57 до 5,18 км (500 мб); с 11,75 до 11,09 км (200 мб); с 16,13 до 15,30 км (100 мб).
Как следует из приведенных данных, горизонтальный барический градиент по мере увеличения высоты возрастает. Область пониженного давления, расположенная в районе Средиземного моря, прослеживается до высот 1,5...2 км. Летом изобарические поверхности над Европой до высот 15... 17 км (100 мб), так же как и зимой, наклонены с юга на север. Так, средние высоты изобарических поверхностей в поле понижают от о. Мальты до Тромсе):
с 1,54 до 1,42 км (850 мб); с 5,88 до 5,56 км (500 мб); с 12,38 до 11,86 км (200 мб); с 16,71 до 16,49 км (100 мб).
Однако, горизонтальный барический градиент летом значительно меньше, чем зимой. Кроме того, он возрастает с высотой лишь до уровня изобаричсекой поверхности 200 мб, на поверхности 100 мб он имеет уже небольшие значения.
Изогипсы на картах барической топографии в тропосфере летом имеют направление близкое к широтному.
Отрог Азерского антициклона, распространяющийся у поверхности земли на южную половину Европы, прослеживается над территорией Европы до высот 1,5...2 км.
Наиболее низкое положение изобарические поверхности занимают зимой на севере Европы и достигают минимальных значений высот изобарических поверхностей 850, 500, 200 и 100 мб достигали в этом районе значений 0,9; 4,8; 10,6 и 14,8 км. соответственно. За этот же период максимальные высоты изобарических поверхностей в нижней тропосфере до 3 км. имели близкие значения над всей территорией Европы независимо от времени года. Выше 3 км. в тропосфере и в нижней стратосфере изобарические поверхности достигали наибольшей высоты летом над юго-западными районами Европы и Средиземноморья. Максимальные высоты изобарических поверхностей 500, 200 и 100 мб имели в этих районах значения 6,0; 12,7 и 17 км соответственно.
Разработка конструкций башен ВЭУ с учетом гидродинамики их взаимодействия с ветроколесом
При работе ветроколеса, установленного перед башней или за башней, в классических вариантах ВЭУ одним из наиболее отрицательных факторов, определяющих структуру и уровни действующих нагрузок, а соответственно и техническое решение ВЭУ является то, что лопасть ветроколеса при вращении испытывает возмущение от "близости" башни, вызванное изменением жесткости столба между лопастью и башней (колесо перед башней), или воздействием вихря в вихревом следе башни (колесо за башней), приложенное практически по всей длине лопасти.
Это вызывает увеличение нагрузок, действующих на лопасть и ветроколесо, примерно в три раза по отношению к нагрузкам от невозмущенного потока [12, 24]. В результате увеличенные динамические нагрузки действуют на вал ветроколеса, опорно-поворотное устройство, башню и создают повышенный уровень вибронагрузок, передаваемых на фундамент и в грунт.
Анализ конструкций башен ВЭУ и других длинномерных конструкций строительных сооружений, которые могут быть применены для использования в качестве башен ВЭУ, показал, что в настоящее время не существует какого-либо одного оптимального технического решения башни ВЭУ, в котором вопросы прочности и долговечности, взаимодействия с ветроколесом, минимизации динамических нагрузок, вибрации и шума были бы взаимно увязаны для достижения оптимального результата. Эти вопросы рассматриваются в отдельных технических решениях, однако систематизированный подход в этом вопросе отсутствует.
Рассмотрим в качестве примера некоторые типовые технические решения сооружений, которые могут быть применены в качестве башен ВЭУ и на их примере проанализируем общие недостатки, принципиально присущие известным типам конструкций.
Например, в известном техническом решении конструкции водонапорной башни, включающей ствол из стоек с жестко прикрепленными к ним поперечными связями, ограждающие элементы, установленные в промежутках между наружными боковыми гранямии стоек, стойки выполнены с переменным поперечным сечением, равномерно уменьшающимся по высоте башни от ее основания к верхней части, при этом поперечные связи закреплены к стойкам у их внутренней боковой грани.
Эта башня имеет недостатки, общие для данного класса конструкций и которые могут быть систематизированы следующим образом: наличие элементов разнотипных по конструкции, прочностным качествам, в виде силовых стоек и образующих стенки ограждающих элементов не позволяет оптимально распределить нагрузку между конструктивными элементами и ограничивает несущую способность такой конструкции к сложным нагрузкам типа изгиб с кручением; башня трудоемка в изготовлении за счет неоптимального использования материала в конструкции; при использовании башни в составе с другими близ расположенными сооружениями и механизмами, например, ветроколесом ВЭУ, имеют место повышенные нагрузки на ветроколесо и высокий уровень шумов в звуковом и инфразвуковом диапазонах.
Другое техническое решение - длинномерная несущая строительная конструкция типа стойки, опоры ЛЭП [13], включающая тонкие криволинейные листы с закруглением на краях, составляющие сечение равностороннего треугольника, расходящимися от вершины треугольника в противоположные стороны и связанные между собой при помощи дополнительных криволинейных листов с образованием равносторонних тругольников.
Эта башня обладает недостатками, основными из которых является низкая несущая способность в сложных режимах нагружения "изгиб с кручением", характерным для конструкций, удерживающих на себе оборудование, коммуникации и связанных с другими конструкциями, а также при ветровых воздействиях. Конструкция материалоемка, изготовление ее трудоемко. Кроме того, при воздействии башни с ветроколесом в следе за башней имеет место интенсивное вихреобразование, неравномерно выраженная взависимости от направления ветра и создающее высокие уровни нагрузок на ветроколесо и высокие уровни шума при работе ветроколеса - при пересечении лопастью ветроколеса вихревого следа башни. Кроме вопросов чисто "нагрузочных и конструктивных" важное значение имеет вопрос изготовления и технологичность изготовления башен ВЭУ.
Рассмотрим современное состояние с изготовлением существующих конструкций, пригодных для применения в качестве башен ВЭУ.
Например, известна технология изготовления башни ветродвигателя [10]. Она включает в себя поэтапное раздельное изготовление силовых стоек (каркаса) и образующих стенки башни однотипных элементов в виде листов, которые соединяют со стойками (каркасом) и вписывают в поперечном сечении, выполненном в виде правильного многоугольника, в окружность.
Такая технология изготовления имеет ряд недостатков: требует изготовления разнотипных частей - отдельно силовых стоек (каркаса) и отдельно образующих стенки элементов в виде листов; - трудоемка; не позволяет изготовить равнопрочную по направлениям прихода нагрузок, в т.ч. изгибающих и крутящих, от ветра, башню; не позволяет провести изготовление башни без потерь в виде части листов, остающихся после деления исходных листовых заготовок; требует длительных сроков прежде всего из-за необходимости подгонки листовых элементов под стойки (каркас), подрезки по месту, выравнивания, депланации листов при их ярусном расположении; затрудняет изготовление башни в виде усеченной пирамиды; сложна технологически и требует разнотипное оборудование и инструменты для изготовления разнотипных элементов, их установки и соединения;
Технологические процессы изготовления конструкций башен с использованием стандартных трубных заготовок
Генеральная технология - это строгая последовательность операций по сопряжению основных агрегатов ВЭУ между собой для выявления нестыковок во время проведения каждой операции или подтверждению правильности сопряжения.
Основные этапы проверки сопряжений основных агрегатов ВЭУ:
I - проверка сопряжений на заводах-изготовителях элемеентов ВЭУ, состояние которых принимается за исходное. Отправка элементов для последующей интеграции на место испытаний и монтажа на объекте.
II - проверка сопряжений основных агрегатов ВЭУ на комплексном стенде, совместная наработка системы электроснабжения, системы управления и канала выработки механической мощности с работой систем электроснабжения на реальную нагрузку. Отправка гондолы в сборе на место монтажа на объект.
III - сборка и монтаж ВЭУ на объекте, обтяжка ВЭУ после сборки, монтаж технологической системы подъема, подъем ВЭУ бескрановым методом, сборка всего ветроколеса на стапеле и его последующий подъем, монтаж и проверка СУ. Демонтаж технологического оборудования.
Запуск ВЭУ. Этап I. Проверка сопряжений на заводах-изготовителях элементов ВЭУ. БАШНЯ (рис. 3.2.): - сборка на заводе; - обтяжка, сопряжение с ФОК; - транспортировка на объект к месту монтажа. ФОК: - сборка - обтяжка; - сопряжение с башней; - транспортировка на объект к месту строительства фундамента. ЛОПАСТИ ВЕТРОКОЛЕСА: m З го о к CU 122 - изготовление; - испытания (статические, обтяжка); - сопряжение со ступицей ветроколеса; - транспортировка на объект. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ: - отработка на заводе с эквивалентом изделия; - обтяжка; - транспортировка на объект. СТУПИЦА: - отработка на заводе с эквивалентом лопастей и фланца вала ветроколеса; - отработка на заводе с ситемой поворота лопастей; - транспортировка на комплексный стенд. ТРАНСМИССИЯ С РАМОЙ: - приемо-сдаточные испытания на заводе; - отработка сопряжения с опорно-поворотным устройством; - отработка сопряжения со ступицей и системой поворота лопастей; - отработка сопряжения с гондолой; - транспортировка на комплексный стенд. ОПОРНО-ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО: - приемо-сдаточные испытания на заводе; - отработка сопряжения с трансмиссией; - отработка сопряжения с башней ВЭУ; - отработка сопряжения с гондолой; - транспортировка на комплексный стенд.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ: -приемо-сдаточные испытания на заводе; -тестовая проверка; - транспортировка на комплексный стенд. ГОНДОЛА: - приемосдаточные испытания на заводе; - отработка сопряжения с эквивалентами опорно поворотного устройства и трансмиссии. Этап II. Проверка сопряжений основных агрегатов ВЭУ на комплексном стенде. На комплексный стенд поставляются следующие основные агрегаты и системы ВЭУ: - трансмиссия, смонтированная на раме; - опорно-поворотное устройство; 123 - система силового электроснабжения; - система управления ВЭУ; - кабельная сеть ВЭУ; - гондола.
На комплексном стенде производится следующая работа: сборка опорно-поворотного устройства, трансмисии, ступицы, системы силового электроснабжения, системы управления ВЭУ, кабельной сети ВЭУ; отработка алгоритмов системы управления; отработка работы систем силового электроснабжения, управления и канала выработки механической мощности на имитаторе реальной нагрузки; монтаж гондолы; отправка гондолы в сборе на место монтажа на объекте. Этап III. Монтаж ВЭУ на объекте и сдача ее в эксплуатацию. Исходное состояние объекта к началу монтажа: - фундамент и ФОК смонтированы; - технологическая площадка подготовлена; - технологическое оборудование подготовлено; поставлены башня (3 секции), гондола в сборе, ступица, лопасти ветроколеса. Последовательность монтажа ВЭУ (рис. 3.3): 1. Сборка башни по технологии, схематично изображенной на рис.3.3, А. 2. Монтируется система подъема ВЭУ. 3. Производится обтяжка башни в направлении оси «-Y», как показано на рис. 4. На башню устанавливается гондола в сборе. 6. Производится обтяжка башни в направлении «+Y», как показано на рис.3.3, А7. 124 7. Производится подъем ВЭУ и присоединение ее к ФОКу. 8. Монтируется стапель для сборки ветроколеса. 9. На стапеле производится сборка ветроколеса. 10. Подъем и стыковка ветроколеса к главному валу согласно технологии, изображенной на рис. 3.3, Б.-Г. 11. Монтаж кабельной сети ВЭУ, системы управления, силового электроснабжения, и подсоединение кабельной сети к потребителю. 12. Запуск ВЭУ и вывод на рабочие параметры. 3.3. Технологические процессы изготовления конструкций башен с использованием стандартных трубных заготовок.
В настоящей работе подробно рассмотрена башня как один из основных агрегатов ВЭУ. Башня выполняет следующие функции: опорной конструкции для установки гондолы с ветроколесом на заданной высоте расположения оси вращения ветроколеса; формирования режимов аэродинамического взаимодействия башни и ветроколеса; размещения лестниц для доступа персонала в гондолу; размещения коробов для прокладки силовых кабелей; обеспечение совместно с ФОК заданного уровня стойкости к землетрясению силой до 10 баллов по шкале Рихтера; обеспечения безопасности при обслуживании и при возникновении аварийных ситуаций.
Применение ВЭУ для энергоснабжения Ценрального промышленного района. Московская область
Очевидно, что эти представления должны быть положены в основу деятельности по управлению качеством и надежностью изделий на предприятиях-разработчиках (-изготовителях) в качестве одного из принципов. И исходя из этих представлений деятельность по управлению качеством и надежностью должна осуществляться в рамках системы управления, под которой понимают совокупность управляющих органов и объектов управления, взаимодействующих с помощью материально-технических и информационных средств при управлении качеством и надежностью.
Таким образом, для управления качеством и надежностью создаваемых или дорабатываемых изделий на предприятии должна быть создана система . управления качеством и надежностью. Но прежде чем перейти к рассмотрению путей создания и свойств такой » системы, необходимо остановиться на соотношении понятий «качество» и «надежность», применяемых к техническим объектам.
Под «качеством» технического объекта на современном этапе понимают совокупность свойств, обуславливающих его «пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с его назначением» [11]. Оценивание уровня качества технического объекта осуществляют при помощи системы (набора, номенклатуры) показателей, в которую включают и показатели надежности. «Надежность» же технического объекта в соответствии с [18, 32] « определяют как «свойство объекта, сохранять во времени в установленных 4 пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования». Это определение можно интерпретировать несколько иначе. Например, что «надежность» технического объекта - это его свойство сохранять во времени присущее ему качество, прежде всего его показатели. Именно последние определяют основные функции технического объекта, для выполнения которых он предназначен.
Из приведенных определений, понятий «качество» и «надежность» можно увидеть, что между этими понятиями существует сложное отношение. С одной стороны, надежность характеризует изменчивость качества во времени, с другой - она является составной частью качества технического объекта. Следует также отметить, что определения конкретных понятий «неисправность» и «отказ» технического объекта (изделия), которые в обязательном порядке должны применяться при проведении количественной оценки достигнутых уровней надежности изделий, могут быть сформулированы только через конкретные значения параметров изделия, установленных в нормативно-технической, конструкторской (проектной) и эксплуатационной документации и характеризующих его способность выполнять заданные ему функции. Но совокупность таких параметров как раз и характеризует качество - изделия (т.е. его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с его назначением). Выход значения хотя бы одного из параметров за установленные в указанные в документации пределы представляет собой наступление или неисправности изделия. Изменения значения параметров, характеризующих способность технического объекта выполнять заданные ему функции, естественным образом приводят к изменению значений показателей, характеризующих его надежность. Отсюда можно заключить, что качество является первичным, а надежность -вторичным. Поэтому при решении вопросов управления и особенно обеспечения качеством и надежностью первоначально необходимо установить показатели качества, а уже затем - показатели надежности, которые в последующем следует обеспечить при создании или доработке изделия.
Именно такого принципа следует придерживаться при системе управления качеством и надежностью технических объектов на всех стадиях их жизненного цикла. Исходя из этого принципа взаимосвязь между качеством и надежностью в самом общем виде может быть представлена следующим образом: К = К [Л и,Б ,Эк,М j ,У J Р,ЭР,ЭС,П Э], (1) (th (t)= [77n(t), (t),3K(t),r(t),y(t),fp(t),3p(t),3(t),t], (2) где К - вектор показателей качества, компоненты которого сами являются векторами; Пи, П „(t) - вектора показателей назначения, характеризующие свойства рассматриваемого технического объекта (изделия_, которые обуславливают выполнение им основных функций с целью удовлетворения определенных потребностей в установленных условиях его применения;
В, В (і) - векторы показателей безопасности, характеризующие свойства и особенности технического объекта, обуславливающие безопасность человека при изготовлении, испытаниях и эксплуатации объекта;
Эк, 3K(t) - векторы экологических показателей, описывающие уровни вредных воздействий на окружающую среду при изготовлении, испытаниях и эксплуатации технического объекта;
Н,Н(\), - векторы показателей надежности, определяющие свойства технического объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования; в качестве таких параметров, прежде всего, рассматривают показатели назначения и безопасности, экологические показатели, через которые определяются понятия отказов и неисправностей рассматриваемого типа технического объекта (изделия);
