Качество и надежность криогенных систем

Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана 
И.К. Буткевич 
КАЧЕСТВО И НАДЕЖНОСТЬ 
КРИОГЕННЫХ СИСТЕМ 
 
Рекомендовано редсоветом МГТУ им. Н.Э. Баумана 
в качестве учебного пособия 
М о с к в а 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2 0 0 7 

УДК 533.5(075.8) 
ББК 31.77 
Б93 
Рецензенты: К.О. Кешишев, Н.А. Лавров 
Буткевич И.К.  
Б93 
Качество и надежность криогенных систем: Учеб. пособие. 
– М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. – 52 с.: ил.  
ISBN 978-5-7038-2949-3 
Рассмотрены основные понятия и определения, номенклатура 
показателей качества, причины снижения качества и надежности, а 
также пути обеспечения высоких показателей качнства изделий 
криогенной техники. 
Для студентов старших курсов. 
Ил. 6. Табл. 9. Библиогр. 16 назв. 
                                                                                               УДК 533.5(075.8) 
                                                                                       ББК 31.77 
Учебное издание 
Игорь Константинович Буткевич 
Качество и надежность криогенных систем 
Редактор О.М. Королева 
Корректор Л.И. Малютина 
Компьютерная верстка А.Ю. Ураловой 
Подписано в печать 18.04.2007. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. 
Печ. л. 3,25. Усл. печ. л. 3,02. Уч.-изд. л. 2,85. 
Тираж 100 экз. Изд. № 52. Заказ 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. 
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5. 
ISBN 978-5-7038-2949-3 
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007 

 
ВВЕДЕНИЕ 
Предмет курса – качество и надежность криогенных систем. 
Расширение сфер применения криогенной техники, а также необходимость обеспечения конкурентоспособности криогенных установок и систем на внутреннем и внешнем рынке требуют повышения 
качества и надежности изделий криогенного машиностроения. 
Приведем некоторые примеры использования криогенных 
систем. 
Криогенные системы применяются в крупномасштабных физических и энергетических экспериментальных установках, например, таких, как «Токамак-15», «УНК-3000», «ИТЭР» и др. 
Стоимость одного эксперимента на этих установках колеблется 
от сотен тысяч до десятков миллионов рублей, а длительность 
непрерывной кампании составляет от 2 до 8 тыс. ч. Низкое качество и ненадежность криогенного оборудования – это срыв тщательно подготовленного эксперимента, а следовательно, и увеличение срока окупаемости многомиллионного оборудования  
физических (энергетических) установок. 
Криогенное оборудование используется в оборонной и космической промышленности. Очевидно, что не надо объяснять, к чему 
может привести отказ или снижение производительности криогенного оборудования систем заправки криогенным топливом ракетных комплексов различного назначения, не говоря уже о необходимом уровне надежности бортовых криогенных систем. 
Применение криогенной техники в других отраслях, таких, как 
металлургия, химия, энергетика, рудодобыча, медицина (и др.), 
также немыслимо без высокого уровня качества и надежности 
криогенных установок и систем. 
Цель работы – ознакомление будущих инженеров с основными 
понятиями качества и надежности, используемыми в криогенной 
технике. 
 
3

 
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 
Под качеством изделия понимается совокупность свойств изделия, обусловливающих его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением. Например, для 
стационарной криогенной установки большой производительности 
это может быть производительность при минимальных затратах, 
для транспортной криогенной установки – производительность 
при минимальных массогабаритных характеристиках, для медицинского криостата – минимальная испаряемость при максимальной простоте обслуживания и т. д. 
С другой стороны, под качеством изделия можно понимать его 
конкурентоспособность на внутреннем и международном рынках. 
Технический уровень изделия – относительная характеристика качества, основанная на сопоставлении значений показателей, 
характеристик технического совершенства оцениваемого изделия 
с соответствующими базовыми значениями, определяемыми, как 
правило, для некоторых аналогичных изделий, называемых аналогами. 
Научная область, в рамках которой исследуется проблема количественной оценки качества изделия, получила название квалиметрии. Квалиметрия подразделяется на теоретическую и прикладную. Прикладная квалиметрия разрабатывает методы количественной оценки качества, учитывающие специфику конкретных 
видов продукции. 
2. НОМЕНКЛАТУРА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА  
И ПОРЯДОК ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ 
Номенклатура показателей качества групп однородной продукции, согласно РД 50-64-84, содержит 10 групп: назначение, надежность, технологичность, экологичность, транспортабельность, 
безопасность, стандартизация и унификация, эргономичность, эстетичность и патентно-правовые. Каждая группа описывается со 
4

ответствующими показателями, любой из которых может быть 
рассмотрен и в экономическом аспекте. Раньше существовал отдельный экономический показатель, однако впоследствии от него 
отказались. 
Многие показатели качества изделия меняются в процессе эксплуатации, и их следует относить к динамическим, в частности и 
надежность. 
Следует отметить, что существуют группы показателей, которые характеризуют пригодность изделия выполнять свои 
функции в комплексе: с другими видами машин – это технологичность, стандартизация, унификация и транспортабельность; с 
человеком – эргономичность, эстетичность, безопасность, патентно-правовые показатели; с окружающей средой – экологичность. 
Показатели качества изделия объединяют в группы по следующим признакам: функциональным, ресурсосберегающим и 
природоохранным. 
Существует группа показателей назначения и надежности, которые характеризуют изделия вне зависимости от других систем. 
Функциональные показатели выражают способность изделия 
выполнять установленные функции в соответствии с основным 
назначением, т. е. обеспечивать необходимый полезный эффект. 
Они определяют, в частности, соответствие конструкции изделия 
его функциональному назначению, срок функционирования до его 
физического износа или морального старения, соответствие физиологическим возможностям человека и его психологической и 
нравственной подготовленности к работе с изделием, а также необходимость автоматизации рабочих процессов. 
Ресурсосберегающие показатели характеризуют свойства изделия, предопределяющие уровень затрат при создании и применении изделия, а также ресурсы для формирования, обеспечения и 
реализации его качества. Эта группа выражает экономическую 
сущность изделия (например, трудоемкость при изготовлении, 
энергоемкость и пр.).  
Природоохранные показатели определяют свойства изделия, 
связанные с воздействием на человека и на окружающую среду 
как в процессе производства изделия, так и в процессе его эксплуатации. 
Показатели бывают: единичные, комплексные и интегральные. 
Единичные показатели характеризуют одно из свойств изделия 
 
5

(производительность, КПД и пр.). Комплексные показатели определяют ограниченную совокупность взаимосвязанных свойств 
(материалоемкость, коэффициент технического использования, 
удельная человекоемкость при эксплуатации). Интегральный показатель характеризует качество изделия в целом с позиций его 
эффективности и выражается отношением суммарного полезного 
эффекта от эксплуатации изделия к суммарным затратам на его 
создание и применение 
Номенклатура показателей качества должна быть минимальной, 
но достаточной для проведения соответствующих работ по формированию, обеспечению и поддержанию качества изделия на современном научно-техническом уровне. 
Проблема оценки технического уровня изделия заключается в 
способах его сравнения с существующими образцами мирового 
уровня в тех часто встречающихся случаях, когда по некоторым 
показателям оно не имеет преимуществ, а по некоторым превосходит аналоги. Отсюда – необходимость в появлении обобщенного 
показателя качества изделия. 
3. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ 
Наиболее полно международный опыт обеспечения качества 
отражен в стандартах 9000, которые выпущены Международной 
организацией по стандартизации (ИСО) в 1987 г.  
Согласно стандартам ИСО система управления качеством 
влияет на все этапы жизненного цикла изделия: 
• маркетинг, поиск и изучение рынка; 
• разработку технических требований, проектирование продукции; 
• материально-техническое снабжение; 
• подготовку и разработку производственных процессов; 
• производство; 
• контроль, проведение испытаний и обследований; 
• упаковку и хранение; 
• реализацию и распределение продукции; 
• монтаж и эксплуатацию; 
• техническую помощь и обслуживание; 
• утилизацию после использования. 
Согласно стандарту ИСО 9000 цель системы управления качеством изделий – достижение и поддержание качества изделия на 
уровне, обеспечивающем постоянное удовлетворение установлен 
6