Содержание к диссертации
Введение
глава 1. Аналитический обзор научных работ в области надежности оборудования систем судовых дизельных установок 11
1.1. Общая характеристика состояния вопроса надежности 11
1.2. Оценка технического состояния и прогнозирование его изменения 13
1.3. Аналитический обзор научных работ, посвященных надежности насосов 19
1.4. Постановка задачи исследования 24
Глава 2. Объект исследования, методы, методика оценки функциональной надежности, ее прогнозирования и обработки статистических данных 28
2.1. Обоснование выбора объекта исследования 28
2.2. «Жизненный» цикл и терминология надежности 32
2.3. Методы оценки функциональной надежности 35
2.4. Методика оценки характеристик функциональной надежности на основе эксплуатационной информации 41
2.5. Потоки отказов и их модели 46
2.6. Методы прогнозирования функциональной надежности 49
2.7. Методы статистической оценки числовых характеристик функциональной надежности 55
2.8. Сравнительный анализ методов обработки статистических данных на основе малого числа наблюдений 58
2.9. Построение эмпирической функции распределения методом прямоугольных вкладов 61
2.10. Выводы по главе 63
Глава 3. Оценка и прогнозирование функциональной надежности насосов систем судовых дизелей на основе экспертно-статистических исследований 64
3.1. Причины отказов насосов 64
3.2. Показатели функциональной надежности насосов систем смазки и охлаждения 72
3.3. Показатели функциональной надежности насосов системы утилизации тепла вторичных энергоресурсов 78
3.4. Критерий оценки потенциального ресурса насосов 84
3.5. Оценка функциональной надежности насосов систем с использованием обобщенного показателя и критериев работоспособности 87
3.6. Прогнозирование функциональной надежности насосов систем на основе вероятностных моделей безотказной работы 94
3.7. Прогнозирование функциональной надежности насосов систем с использованием обобщенных функций 98
3.8. Математические модели прогнозирования безотказной работы насосов систем 102
3.9. Выводы по главе 114
ГЛАВА 4. Обеспечение надежности насосов систем судовых дизелей на различных стадиях «жизненного» цикла 115
4.1. Обеспечение надежности на этапах проектирования и технологического изготовления 115
4.2. Обеспечение надежности на стадии эксплуатации 117
4.3. Оценка технического состояния на основе нормативной базы диагностических показателей 121
4.4. Обоснование выбора стратегии технического состояния и ремонта 127
4.5. Мониторинг отказов при эксплуатации 131
4.6. Основные направления повышения функциональной надежности насосов 133
4.7. Выводы по главе 141
Заключение 142
Список использованных источников 144
Список опубликованных работ автора по разделам диссертации 159
- Оценка технического состояния и прогнозирование его изменения
- «Жизненный» цикл и терминология надежности
- Показатели функциональной надежности насосов систем смазки и охлаждения
- Обеспечение надежности на стадии эксплуатации
Оценка технического состояния и прогнозирование его изменения
Одним из важных требований, предъявляемых к ОС, является обеспечение его высокой надежности. В связи с этим существенное значение имеет совершенствование его ТЭ за счет систематизации методов проверки работоспособности, поиска дефектов, разработки диагностических моделей (ДМ) и их анализа, измерительной аппаратуры, методов идентификации и диагностирования, технологии диагностирования и обработки диагностических сигналов [77, 78, 80, 81, 95, 96, 112, 113, 131, 167]. Применительно к ОС ДМ включает два вида: неисправностей для оценки технического состояния (ТС) и поиска; развития неисправностей для прогнозирования ТС и определения остаточного ресурса. Применение ТД к ОС дает возможность [44]: осуществить ТО и ремонт по фактическому ТС, что приводит к сокращению трудоемкости ТО и потребности в ЗИП; предусмотреть функции высококвалифицированного советчика механику по ведению работы и проведения своевременного ТО; сократить аварийность по техническим причинам в результате своевременного обнаружения неисправностей, а в случае их возникновения и предотвратить более серьезные последствия. Спектр возможных ТС рекомендуется разделить на ряд областей (категорий), основанных на использовании норм (предельных значений ДП). Каждая область ТС отделяется одна от другой разделяющим слоем [12], толщина которого должна быть в пределах точности определения параметра. В связи с тем, что при нормировании ТС разделяющий слой задается линией, то ее целесообразно проводить по его верхней границе. Исходя из этого задача ТД (в общем виде) дифференцируется в зависимости от наиболее существенных свойств ОС, обеспечивающих его устойчивое функционирование и закономерностей изменений этих свойств. В конечном итоге решение всех отдельно взятых задач связано с оценкой возможных видов ТС, в которых может находиться ОС в процессе его ТЭ. Выявление вида связи элементов системы позволяет: дифференцировать ее на ряд уровней с одинаковой природой; найти форму проявления через измеренные параметры; определить характер изменения; сформулировать задачу ТД, свойственную подсистеме одного уровня. Реализация системного подхода применительно к судовой ЭУ в целом рассмотрена в работе [112]. Она в зависимости от уровня анализа подразделяется на три типа взаимосвязанных подсистем, разделяющихся между собой элементным составом и межэлементными связями. Использование системного метода в сочетании со статистической обработкой данных ТЭ позволяет определить элементы, лимитирующие надежность, ресурс и эффективность СДУ, и выбрать уровни ее структурного анализа.
Создание системы ТД для конкретного механизма (например, насоса) включает в себя понятие и разработку экономически и технически обоснованных решений по материально - техническому, информационному и математическому обеспечениям. При функциональном ТД обоснованием для принятия решений может служить его математическая модель. Для решения задачи в такой постановке применительно к насосам целесообразно использовать понятия об их главной и второстепенной функциях. Главная определяет функциональное назначение насоса в составе системы, обслуживающей, например, ГД (дизель). В качестве ее может быть реализовано поддержание подачи (Q) в определенных пределах при заданных условиях. Второстепенные (тепловыделение, акустическая активность, пульсация давления в трактах, герметичность), являются производными от главной, зависят от входных параметров и условий установки насоса в составе системы. Математическая модель, служащая основой функционального диагностирования насоса, представляется зависимостью: Q = f(XbX2,...Xn;YbY2, ...,Yn), (1.1) где Xi - главные функции системы и сборочных единиц насоса; Y; - входные параметры (давление на входе и выходе, температура перекачиваемой среды). На входной параметр насоса кроме его ТС могут оказывать существенное влияние и условия работы системы. Кроме того, изменение входных параметров, задаваемых внешними условиями (например, всасывающая магистраль) в значительной степени влияет на характеристики насоса. Исходя из этого, рекомендуется подбирать апробированные на практике средства для осуществления указанных параметров. Главная функция насоса во многом определяется его элементным составом и ТС узлов. Исходя из степени влияния они разделяются на две группы. К первой относятся узлы, износ которых оказывает незначительное влияние на подачу насоса (в основном уплотнение). Малая доля утечек среды от подачи насосов через уплотнения позволяет производить диагностирование их ТС независимо от диагностирования ТС других узлов. При этом в качестве ДП принимается величина утечки, а количественной оценкой ТС узла - степень износа, равная отношению величины утечки к ее допустимому значению. Вторую группу составляют узлы, изношенность которых в значительной степени влияет на основную функцию насоса (например, клапаны). Износ этих элементов приводит к уменьшению подачи как результат утечек среды. Изношенность узлов этой группы оказывает влияние и на другие функции насоса (например, акустические параметры или параметры пульсации давления в гидравлических линиях). Таким образом, основной причиной, определяющей главную функцию насоса, является износ его узлов и отдельных деталей. Износ оказывает влияние на изменение во времени СП насоса. Зависимость здесь такова: S = V Т, где V - скорость износа; Т - наработка; S - количественное выражение СП.
Она может быть использована в качестве модели при прогнозировании и расчете остаточного ресурса. При практической реализации математической модели с учетом указанных факторов диагностирование рекомендуется проводить по трем уровням: посистемное (правильное или неправильное функционирование системы, в которой работает насос); функционирование и работоспособность насоса; поузловое (определение работоспособности и ТС однотипных узлов насоса). Такие модели определяют номенклатуру ДП и средств измерений, необходимых для проведения диагностирования. На их основе разрабатываются алгоритмы и средства диагностирования. Реализация такой модели дает возможность: определить параметрические характеристики насосов систем СДУ в зависимости от степени изношенности узлов, перечень СП и ДП; установить зависимость между ними для расчета остаточного ресурса. Для их получения возможны два пути: проведение испытаний, базирующихся на организации дефектов детали насоса и системы методом имитации; использование опыта ТЭ (или статистических исследований надежности). Согласно Правил классификации и постройки морских судов Российского морского Регистра судоходства для оценки ТС механизмов и оборудования (МиО) судов рекомендуется использовать три категории ТС: А - состояние МиО после изготовления (постройки судна) или ремонта при вводе в ТЭ; В - состояние МиО во время нормальной ТЭ; С -состояние МиО, при котором оно требует проведения ТО и ремонта. Нормы определяют верхние границы категорий А и В.
«Жизненный» цикл и терминология надежности
Период от момента начала проектирования объекта исследования (насосов систем СД) и до капитального ремонта (или списания в связи с моральным износом) характеризуется «жизненным» циклом (ЖЦ), состоящим из трех стадий: проектирование; технологическое изготовление; эксплуатация. Основным свойством, характеризующим качество насосов систем СД на протяжении ЖЦ, является надежность. Она закладывается на первоначальной стадии (при проектировании), должна обеспечиваться на второй (технологическое изготовление) и реализовываться на третьей (эксплуатация). По существу на первой стадии осуществляется закладка надежности, на второй она создается, а на третьей расходуется. Отсюда возникает совокупность задач, объединенная общностью цели, заключающаяся в обеспечении надежности насосов систем СД в равной степени на всех стадиях ЖЦ. Ее достижение может быть осуществлено только совместными усилиями конструкторов, технологов, строителей и эксплуатационников. Каждой стадии ЖЦ насосов соответствует определенный уровень надежности, который зависит от влияния специфических факторов. Исходя из этого, и понятие надежности изменяется в пределах ЖЦ. На его первой стадии надежность представляется как гипотетическое свойство пока не существующего насоса, обусловлено конструктивным решением и, в сущности, является «конструкционной» с максимальным, задаваемым конструктором уровнем (Нк0„), исходя из предъявляемых требований. Степень достоверности выполняемых на этой стадии расчетов надежности обусловлена двумя типами задач. Первая состоит в правильности учета при использовании метода расчета реального протекания физических процессов в насосах. Сущность второй заключается в том, насколько точно полученные при реализации этого метода запасы работоспособности насосов соответствуют реальным значениям. Решение этих задач позволяет добиться существенного повышения надежности насосов систем СД. Следует отметить, что основной причиной, тормозящей совершенствование методов расчета, является недостаточность информационно-статистического материала по надежности насосов. Поэтому получение такого материала является актуальным и имеющим практическую значимость. Основной путь решения этой проблемы состоит в обобщении опыта ТЭ и проведении широкомасштабных экспертно-статистических исследований надежности насосов, эксплуатируемых в составе систем СД. При этом может быть использован и метод описания функционирования насосов в составе систем СД моделями случайных процессов.
На второй стадии ЖЦ (технологическое изготовление) решаются две задачи. Одна заключается в сохранении заложенного при проектировании уровня надежности, а другая состоит в повышении его путем совершенствования технологии производства и строгого соблюдения требований нормативной и технологической документации. С терминологической точки зрения надежность насосов на этой стадии ЖЦ целесообразно назвать «технологической». По сравнению с первой стадией она представляет собой уже реальное свойство готового к техническому использованию насоса в составе системы СД.
На третьей стадии ЖЦ основная цель состоит в практической реализации задач, поставленных на первой и второй стадиях. Основная задача сводится к практической реализации достигнутого уровня технологической надежности. Надежность насосов на заключительной стадии их ЖЦ в основном определяется условиями ТЭ. В сущности своей ее целесообразно назвать как «эксплуатационная» надежность. Такая терминология получила широкое распространение при рассмотрении вопросов, связанных с надежностью СТС. С этих позиций стремятся подчеркнуть, что речь идет непосредственно о надежности эксплуатируемого объекта (в данном случае насосов) с соответствующим ее уровнем (Нэкс). Однако исходя из задач, решаемых на различных стадиях ЖЦ (включая и заключительную) применительно к насосам систем СД, может быть использована и другая терминология понятий надежности. Например, при разработке стратегии ТО - это «структурная» и «оперативная» надежность, а при анализе результатов исследований - это дифференцированные понятия надежности (трибологическая, по параметрам прочности и коррозии). В тоже время учитывая, что основным назначением насосов в составе систем является обеспечение (требуемого по условиям ТЭ) нормального функционирования обслуживающих объектов (в данном случае СД), в отличие от термина «эксплуатационная» надежность более целесообразно использовать термин «функциональная» надежность (ФН), как в большей степени отражающей сущность назначения насоса в составе системы с точки зрения взаимной связи с обслуживающим объектом (в данном случае СД).
На основании рассмотренных уровней надежности применительно к различным стадиям ЖЦ при оценке и прогнозировании ФН насосов систем СД рекомендуется использовать понятие «потенциального ресурса» (Ерпот). В этом случае его величина (с использованием правила умножения вероятностей) будет определяться произведением уровней надежности, соответствующих стадиям ЖЦ насоса. При этом могут быть две модели ТЭ (идеальная и реальная). Для идеальной модели ТЭ имеет место равенство: Нкон = Нтех = Нэкс; т.е. Ерпот = 1. Однако в действительности на стадии ТЭ это условие, в силу выше отмеченных обстоятельств, не соблюдается, т.е. имеет место неравенство: Нкон Нтех Нэкс, а следовательно, Ерпот 1- Другими словами, при переходе от первой стадии ко второй уровень надежности насосов снижается на величину ДНці = Нкон - Нтех и, соответственно, от второй к заключительной на величину АНП1И = Нтех - Нэкс Исходя из этого основная задача, связанная с повышением эффективности работы комплекса система - насос - СД, сводится к разработке мероприятий на уровне конструктора, технолога и эксплуатационника по снижению величин ДНці и АНцдц. Максимальное различие уровней надежности имеет место между первой (проектирование) и заключительной (ТЭ) стадией, т.е. ДНіш = Нкон -Нэкс. Величина ДНцп может быть использована в качестве критерия оценки ФН насосов, эксплуатируемых в составе систем СД. Необходимым условием ее снижения является установление тесного взаимодействия между специалистами эксплуатационного профиля и проектных организаций, т.е. должна быть практически реализована схема обратной связи: эксплуатационник - технолог - конструктор. Тогда это позволит решить задачу формулирования требований к вновь разрабатываемым конструкциям и, таким образом, создать насосы с лучшими эксплуатационными качествами по сравнению с существующими и, в конечном итоге, в определенной степени повысить эффективность работы комплекса: система - насос - СД.
Показатели функциональной надежности насосов систем смазки и охлаждения
Работа насосов в составе систем охлаждения в значительной степени определяет теплонапряженность ГД, а изменение параметров работы насосов в составе систем смазки может привести к ухудшению условий смазки ГД с вытекающими отсюда последствиями, выражающимися в увеличении интенсивности изнашивания рабочих поверхностей втулок цилиндров, образовании задиров и нарушении масляного клина в подшипниках. При проведении статистических исследований обработка фактологического материала в виде отказной информации производилась в соответствии с методикой, изложенной во второй главе диссертации.
Полученная зависимость co(t) отражает процесс расходования потенциального ресурса (ПР). Диапазон изменения co(t) разделяется на три зоны с различной интенсивностью отказов: приработки co(t)max; стабилизации потока отказов 00(0"; неустановившегося потока отказов co(t)H. Приработочные отказы являются следствием конструктивных недоработок, нарушения технологии изготовления и монтажа, а также инструкций ТЭ. Крутизна функции co(t) и ее протяженность по наработке зависят от количества деталей с низким уровнем ФН, качества выполнения сборочных операций и ошибок, допускаемых при приведении монтажных работ. Для второй зоны характерны внезапные отказы. В зоне неустановившегося режима преобладают отказы, обусловленные старением (возникновением необратимых физико-химических процессов, протекающих в деталях узлов).
Пределы изменения зависимости co(t) можно разделить на три характерные зоны (три периода ТЭ с различным уровнем ФН), соответствующими приработочному, стабилизированному и неустановившемуся режимам. Первая зона ( со0 оотах сост) находится в интервале наработки t«(0-r-7)10 ч. В этой зоне происходит процесс приработки деталей, сопровождающийся максимальной амплитудой колебаний co(t). Здесь уровень ФН деталей минимален, обусловленный преобладающим влиянием на их отказы технологии изготовления, отклонения от расчетных эксплуатационных режимов и дефектности материала. По существу в этот период происходит выявление деталей с низким уровнем ФН (отсеивание дефектных деталей). Определяющим фактором протяженности этой зоны по наработке являются технологическая дисциплина производства деталей, узла и ВН в целом. Во второй зоне ( сотах сост сон) интенсивность потока отказов стабилизируется, при этом режим приближается к установившемуся. В третьей зоне (t 20 10 ч) интенсивность потока отказов возрастает с соответствующим снижением уровня ФН, обусловленными происходящими в деталях необратимыми физико-химическими процессами (старением).
В пределах наработки t=(0-bl8)10 ч функция co(t) имеет две зоны. Первая находится в пределах ч«(СМ-7)10 ч и характеризуется максимальной интенсивностью отказов co(t)max, а вторая - в диапазоне tn«(7- 18)10 ч, для нее характерна стабилизация потока отказов co(t)CT. Протяженность этих зон неодинакова, наибольшие размеры по наработке имеет зона стабилизированного потока отказов. Следует отметить, что в пределах этих зон абсолютные значения величин t, co(t)max, co(t)CT и их соотношение применительно к каждому узлу ШН различны. Так, для у плотните л ьного устройства co(t)max при t=const в два раза больше, чем co(t)max для шестерен.
Сравнительный анализ полученных данных показывает, что ШН, выполняющие функции топливных обладают меньшим запасом ФН. Они имеют максимальные значения А Кг и А Кти. Топливные ШН по сравнению с масляными ШН в составе системы работают в худших эксплуатационных условиях в виду более высокой вязкости перекачиваемой среды, наличия в ней серы, смолистых веществ, механических примесей, воды и других компонентов. Произведенные расчеты показателей работоспособности насосов, работающих в составе систем смазки в пределах межремонтного эксплуатационного периода, показали следующие результаты: Тотк=14,7 тыс.ч (TOTKmax=22,2 тыс.ч, T0TKmm= 11,4 тыс.ч, определялись при доверительной вероятности РДов=0,95); P(tM3n)=0,25; H(tM3n)=l,37;T(tM3n)=41,6. 3.3 Показатели функциональной надежности насосов системы утилизации тепла вторичных энергоресурсов.
Среди оборудования, входящего в состав системы утилизации вторичных энергоресурсов (уходящие газы, пресная охлаждающая вода), существенная роль отводится насосам, в значительной степени определяющим ее эксплуатационные качества, особенно это касается ФН, в частности показателей безотказности и ремонтопригодности. Одним из путей создания информационной базы относительно таких показателей является проведение статистических исследований с использованием фактологических данных, полученных в реальных эксплуатационных условиях. Объектом исследования явились насосы, работающие в составе теплоутилизационных (ТУК) и паровых контуров (ПК) и выполняющие различные функции (циркуляционные, конденсатные, охлаждения). Результаты исследований для систем утилизации высокопотенциального тепла СД (уходящие газы) приведены в таблицах 3.9, 3.10, на рисунках 3.14, 3.15, а низкопотенциального тепла (пресная охлаждающая вода) - таблице 3.11,3.12 и рисунках 3.16 - 3.19.
Обеспечение надежности на стадии эксплуатации
На этом этапе ЖЦ насосов систем СД происходит неизбежное расходование запаса надежности, заложенного конструктором на первой стадии. Это обусловлено (как показали проведенные статистические исследования) развитием различных по физическому происхождению процессов в деталях и узлах насосов (износ, коррозия, эрозия, кавитация, механические повреждения). Важным моментом в этот период является интенсивность расходования запаса надежности, определяющая продолжительность межремонтного периода и затраты материальных средств на восстановление работоспособности насоса. Решение задачи в такой постановке осуществляется на основе систематизированной и статистически обобщенной эксплуатационной информации. Основная цель этого этапа ЖЦ состоит в практической реализации задач, поставленных на первых двух этапах. На стадии ТЭ насосов систем СД основная задача сводится к практической реализации достигнутого уровня технологической надежности и, тем не менее, между этой и надежностью, соответствующей этапу ТЭ (ФН) имеет место несоответствие, обусловленное различными факторами, в частности, ошибками обслуживающего персонала, влиянием внешних факторов, неточным учетом режимов использования, например, на этапе проектирования и др. Это свидетельствует о том, что ФН, соответствующая заключительному этапу ЖЦ насосов, в основном определяется условиями их ТЭ. Таким образом, факторами, определяющими ФН насосов при работе в составе систем СД на этапе их ТЭ являются: режимы использования; качество профилактических и ремонтных работ; количество и качество запасных частей и способов их хранения; уровень квалификации обслуживающего персонала; степень совершенства технической и нормативной документации; факторы эргономического характера; качество надзора со стороны контролирующих органов; текущий контроль ТС. Превалирующее значение имеют режимы их использования. Не меньшее значение отводится и текущему контролю ТС как отдельных деталей, узлов, так и насосов в целом, особенно его качество. На настоящий момент (из существующих видов контроля ТС) целесообразно использовать диагностический и прогнозируемый. Их рекомендуется рассматривать как единое целое в предположении, что прогнозирующий является продолжением диагностического, но на более высокой ступени развития. С помощью этих видов контроля ТС представляется возможность выявить неисправности насосов на ранней стадии возникновения и своевременно их устранить, обеспечивая, таким образом, высокий уровень ФН.
Степень влияния качества проводимых профилактических и ремонтных работ на ФН насосов определяется рядом факторов, основными из которых являются: квалификация обслуживающего персонала; наличие запасных частей и инструмента; условия ТЭ. Опыт ТЭ показывает, что в возникновении отказов насосов существенное значение имеет человеческий фактор (отказы происходят по вине обслуживающего персонала). Допускаемые ошибки обслуживающего персонала обусловлены недостаточно высоким уровнем квалификации, низким качеством документации по ТЭ и психофизическими особенностями человека.
В обеспечении ФН насосов при работе в составе систем СД определенная роль отводится эргономическим факторам. Анализ инженерно-психологических исследований показывает, что у обслуживающего персонала наблюдаются ошибки (сбои), что предопределяется конструктивными особенностями пультов управления и приборных щитов, параметрами окружающей среды, освещенности и т.п.
Существенное значение имеют запасные части, в части их планирования и определения необходимого объема, который зависит от использованной стратегии профилактического обслуживания: без профилактических замен (нулевая или базовая); групповая замена; замена в зависимости от наработки (индивидуальная). Из этих видов стратегий применительно к насосам (с практической точки зрения) наиболее приемлем последний вариант, предполагающий ведение учета наработки, именуемой «возрастом». При его использовании назначается профилактический «возраст», по достижению которого производится замена детали, узла насоса. Математически эта стратегия описывается совокупностью форм учета наработок и замен. Фактором, определяющим взаимную связь между ФН насосов и объемом ЗИП, является интенсивность отказов, увеличение которой обусловливает рост объема ЗИП. Основой для расчета объема ЗИП служит информация о вероятности безотказной работы, характеризующаяся (в зависимости от вида отказа) различными законами распределения. Комплект ЗИП (независимо от характера отказа и способа восстановления) должен обеспечивать поддержание насоса в работоспособном состоянии в определенном временном интервале с вероятностью не менее заданного значения. Эта величина должна устанавливаться исходя из степени ответственности выполняемых функций насосов в составе систем СД. При формировании одиночного комплекта ЗИП определяющими факторами являются: время ТЭ; вероятность достаточности запасных частей; интенсивность отказов деталей и узлов в зависимости от условий ТЭ и режимов работы; вероятностное количество отказов каждого типа деталей. При этом превалирующие значение имеют два фактора: интенсивность отказов отдельных деталей насосов; вероятностное их количество. Они по существу и определяют достоверность объема ЗИП. Это еще раз подтверждает актуальность получения такой информации путем проведения статистических исследований ФН насосов при работе в составе систем СД.
Одной из задач по обеспечению ФН насосов на заключительной стадии ЖЦ является разработка основ комплектации сменно-запасными частями. Для ее решения определенную роль играет учет отказов, приводящих к замене (или восстановлению) узлов и деталей. При этом первостепенное значение имеет анализ причин и раскрытие физической сущности процессов, приводящих к их отказам. Такая информация является основополагающей при установлении основных параметров ФН и выбора закона распределения времени безотказной работы деталей и узлов. Особую ценность она приобретает в процессе количественной обработки эксплуатационных данных с использованием малых выборок.
Таким образом, для обеспечения заданного уровня ФН насосов при работе в составе систем СД на заключительной стадии их ЖЦ необходимо решение оптимизационной задачи, связанной с выбором показателей долговечности и безотказной работы. Проблема их оптимизации по существу является разновидностью задач оценки моментов замены отдельных деталей и узлов насосов. В более общей постановке она решается с помощью моделей оптимального управления детерминированным (стохастическим) процессом, основанным на принципе максимума (Л.С. Понтрягина) или функциональных уравнений динамического программирования (Р.Белл мана). Модель замены узлов насосов может быть получена путем минимизации прогнозируемых затрат по критерию их приведенных значений за время между заменами.
Одним из важных требований, предъявляемых к насосам систем, является обеспечение высокого уровня их ФН по обслуживанию объектов (в частности, СД). В связи с этим существенное значение приобретает совершенствование их ТЭ за счет систематизации методов проверки работоспособности, поиска дефектов, разработки диагностических моделей и их анализа, измерительной аппаратуры, методов идентификации и диагностирования, технологии диагностирования и обработки диагностических сигналов.
