Заняття 3.1 Шляхи та методи підвищення надійності.

1. Фактори, що впливають на надійність.

2. Види резервування. Класифікація способів структурного резервування.

3. Загальна методика оцінки надійності резервованих систем без відновлення.

4. Методика оцінки надійності резервованих систем з відновленням.

1. Фактори, що впливають на надійність

У процесі експлуатації об'єкти РЕТ піддаються дії реальних факторів, що впливають на надійність апаратури. До таких факторів належать: кліматичний вплив, старіння матеріалів, циклічність режимів роботи, механічні навантаження, режими зберігання, конструктивно-виробничі фактори, вплив обслуговуючого особового складу.

Розглянемо докладно особливості впливу на апаратуру кожного із цих факторів.

1.1. Кліматичний вплив

До кліматичних факторів впливу належать: температура, вологість і атмосферний тиск повітря, рівень сонячної радіації, хімічний склад домішок у повітрі й характер біологічного середовища.

Температура елементів визначається температурою навколишнього середовища, потужністю, що виділяється в самих елементах, і умовами їхнього теплообміну із навколишнім середовищем. Надійність матеріалів і елементів у значній мірі залежить від температури і характеру її зміни. Оскільки більшість фізико-хімічних процесів у матеріалах термоактивовані, то швидкість протікання цих процесів експонентно залежить від температури.

Механічні характеристики більшості матеріалів і сплавів при підвищенні температури погіршуються: падає значення модуля пружності, знижується поріг міцності. Однак ці явища стають помітними при відносно високих температурах (200...500°C). Зниження температури до -60°C практично мало позначається на механічних характеристиках більшості металів, що застосовуються. Основний вплив на надійність елементів чинить зміна температури, внаслідок чого вони можуть змінювати свої розміри, що приводить до механічного руйнування вузлів елементів, а також зміни їх електричних і магнітних властивостей.

Температурні впливи позначаються на властивостях діелектриків. При підвищенні температури спостерігається погіршення механічних характеристик: знижується опір вигинанню і стиску, у меншій мірі - опір на розтягання і зріз. Важливе значення має коефіцієнт лінійного розширення діелектриків, що входять у структуру елементів. У більшості пластмас він приблизно на порядок більший, ніж у металів. Тому в місцях з'єднання металів і діелектриків при зміні температури можуть з'являтися механічні напруги або зазори, що порушують герметичність елемента.

Підвищення температури приводить також до зміни електричних властивостей діелектриків: зростають діелектричні втрати, падає опір ізоляції, змінюється діелектрична проникливість. У неполярних діелектриків електричні властивості змінюються набагато менше, ніж у полярних.

Від тиску повітря залежить його діелектрична проникливість і пробивна напруга. При зниженні тиску охолоджувальна здатність повітря зменшується, теплообмін елементів з навколишнім середовищем погіршується і температура їх підвищується. Крім того, збільшується ймовірність пробоїв і іскрінь між зовнішніми виводами електровакуумних і напівпровідникових приладів. Для багатьох вітчизняних елементів допускається зниження тиску до 5 мм.рт.ст. (6,7 кПа).

Виникнення розрядів в апаратурі приводить до появи озону і азотних сполук, які при наявності вологи утворюють азотну кислоту. Це сприяє корозії металів і пошкодженню діелектриків.

Істотно впливає на елементи апаратури волога. Частіше волога з'являється на поверхні елементів у вигляді тонкої плівки. Молекули води є полярними диполями. Абсолютно чистої води в природі не існує. Вона містить іони, вуглекислі солі кальцію і магнію, сульфати кальцію і магнію, вуглекислі солі заліза, хлористий натрій і т.д. Крім того, до складу води входять органічні і неорганічні частки, а також розчинені гази повітря. Розчини цих сполук у воді можуть вступати в хімічні реакції з різними речовинами, що змінює параметри матеріалів і може призвести до відмови елементів.

Підвищена температура в значній мірі збільшує вплив вологи на параметри діелектриків. Погіршуються фізико-хімічні властивості і прискорюються процеси старіння. Теплоізоляційні властивості діелектриків при цьому погіршуються, оскільки коефіцієнт теплопровідності води в 25 разів більший коефіцієнта теплопровідності повітря, а при проникненні води в діелектрик відбувається витиснення з нього повітря.

У приземних шарах тропосфери на елементи впливають аерозолі (пил), концентрація яких з висотою зменшується за експоненційним законом. Неорганічний пил становить від 65 до 75 відсотків всіх аерозолів. До складу неорганічного пилу входять кварц, польовий шпат, слюда, а в містах - сажа і смоли (до 40%). Органічний пил містить спори рослин, плісняві грибки, бактерії. Особливість органічного пилу полягає в тому, що при наявності вологи він може служити поживним середовищем для плісняви.

Пліснява являє собою грибкові утворення, які в процесі розвитку виділяють різні кислоти, що називаються метаболітами. Ці виділення призводять до корозії металів і розкладають ізоляційні матеріали. Крім того, пліснява має високу гігроскопічність і поглинає вологу з атмосфери, у результаті чого поверхня елементів пристроїв покривається водяною плівкою. Найбільше пліснява руйнує органічні діелектрики.

Із впливом інших біологічних факторів у практиці експлуатації доводиться зустрічатися рідше. Однак під час перевезення, зберігання та робіт в польових умовах відзначаються випадки впливу на апаратуру комах і гризунів. Поява комах і їхніх гнізд у штепсельних роз’ємах з’єднувальних кабелів, у відкритих з’єднувальних коробках призводить до порушення контактів, короткого замикання.