МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВО «МТУСИ» Кафедра ИСУиА
ОТЧЕТ-ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПО ЛЕКЦИИ № 4
ЗАПАСНЫЕ ЧАСТИ И ПОКАЗАТЕЛИ НАДЁЖНОСТИ
на примере дублированной схемы FM-передатчика (схема 1+1)
по дисциплине
Диагностика и надёжность автоматизированных систем
Выполнил: студент 4-го курса группы БАП2201 Мягков А.К.
Москва 2026
Введение
Цель работы:
Изучение принципов формирования комплектов запасных частей (ЗЧ) и методов расчета показателей надежности автоматизированных систем управления.
Объект исследования
Радиопередающий комплекс (FM- ретранслятор), состоящий из основного и резервного оборудования.
Задачи:
1)Рассмотреть разновидности комплектов запасных частей;
2)Изучить факторы, влияющие на номенклатуру ЗЧ;
3)Освоить методику расчета показателей надежности (вероятность безотказной работы, средняя наработка);
4)Применить теоретические знания на примере радиотехнического оборудования.
2
Разновидность комплектов запасных частей
Теоретическая часть
Запасные части (ЗЧ) объединяют в комплекты для поддержания работоспособности системы. Выделяют следующие виды комплектов:
>Одиночный комплект предназначен для ТО и ремонта силами эксплуатационного персонала (в объеме эксплуатационной документации);
>Групповой комплект для ремонта
объектов с истекшим сроком гарантии силами ремонтного подразделения; поставляется один раз на группу объектов;
>Ремонтный комплект для ремонтных предприятий;
>Комплект россыпью для пополнения
вышеперечисленных комплектов; > Эксплуатационные материалы: смазки, лаки и т.д.
Практический пример
Для FM-ретранслятора, расположенного на удаленной вышке, формируется одиночный комплект (ЗИП-О), который хранится в шкафу на месте эксплуатации. В него входят наиболее часто заменяемые элементы: предохранители, модули вентиляторов, индикаторные лампы. Это позволяет местному техническому персоналу быстро устранить мелкие неисправности без вызова спецбригады.
3
Номенклатура запасных частей
Теоретическая часть
Номенклатура ЗЧ — это перечень запасных элементов, необходимых для обеспечения эксплуатации.
Факторы, влияющие на состав номенклатуры
>Ресурс заменяемых частей и степень его использования.
>Годовая наработка и межремонтный ресурс.
>Степень старения и износа элементов.
>Внешние воздействия и условия эксплуатации.
>Технологические возможности персонала (квалификация, наличие инструментов).
Практический пример
При формировании номенклатуры ЗИП для мощного усилителя передатчика анализируются:
1)Элементы с ограниченным ресурсом (электролитические конденсаторы, кулеры
— срок службы 3-5 лет).
2)Элементы, подверженные сильному нагреву (выходные транзисторы).
В отличие от стационарных систем, для передатчика в номенклатуру обязательно включаются элементы защиты от перенапряжений (варисторы), так как объект эксплуатируется на открытой местности и подвержен влиянию гроз.
4
Расчет показателей надёжности систем управления (СУ)
Количественная оценка надёжности осуществляется с помощью показателей надежности (ПН).
Показатели могут быть:
>Единичные характеризуют одно свойство (например, только безотказность);
>Комплексные характеризуют
несколько свойств (например, Выбор критериев оценки зависит от: безотказность и ремонтопригодность
— коэффициент готовности).
>Возможности восстановления (восстанавливаемые / / невосстанавливаемые);
>Режима использования (непрерывное, циклическое);
>Структурных свойств
(наличие резерва). |
5 |
Особенности моделирования надежности
Теоретическая часть
Моделирование надежности базируется на стохастическом (вероятностном) подходе, так как отказы — случайные события.
Существует два метода описания
показателей:
> Аналитический
Использование функций распределения (экспоненциальный,
нормальный законы); > Статистический
Обработка результатов испытаний или эксплуатационных данных. Является более точным и служит для формирования исходных данных.
При моделировании учитываются физические представления о деградации (модели отказов) и модели профилактики и восстановления.
Практический пример
Для оценки надёжности нового блока питания |
|
ретранслятора можно воспользоваться аналитической |
|
моделью — собрать справочные данные об |
|
интенсивностях отказов компонентов. После начала |
|
эксплуатации накапливаются статистические данные |
|
(условно, сколько блоков вышло из строя за год), что |
|
позволяет скорректировать модель и уточнить |
|
необходимый запас ЗЧ. |
6 |
Долговечность в соответствии с динамикой возможных состояний систем
Теоретическая часть
Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния.
С точки зрения динамики состояний, долговечность рассматривается как временная деградация свойства безотказности из-за необратимых процессов износа и старения.
Показатели долговечности
>Ресурс — наработка до предельного состояния;
>Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации.
Долговечность имеет более низкий приоритет при оперативном управлении, чем безотказность, так как её меры закладываются на этапе проектирования.
Практический пример
Для антенн радиостанции долговечность определяется коррозией металла и старением кабельной изоляции под воздействием солнца (ультрафиолета). Даже если устройство работает безотказно, по истечении срока службы (например, 15 лет) его необходимо менять планово, так как параметры (КСВ, потери) необратимо ухудшаются.
7
Длительность безотказной работы элемента
Теоретическая часть |
P(t) = P(T ≥ t) — вероятность |
Длительность безотказной работы — это случайная |
того, что время работы до отказа |
величина T (наработка до отказа). |
будет не меньше заданного |
Характеризуется функцией вероятности безотказной |
времени t. |
работы P(t). |
Свойства функции P(t): |
|
|
|
|
|
> Убывающая функция; |
|
> P(0) = 1 — в начале работы |
|
объект исправен; |
|
> P(∞) = 0 — со временем отказ |
|
неизбежен. |
|
|
8
Условная вероятность безотказной работы
Теоретическая часть
Условная вероятность безотказной работы — вероятность того, что элемент, уже проработавший время t1,
будет безотказно работать в течение последующего интервала времени (t2 − t1).
Формула:
Это отношение вероятности безотказной работы за весь период к вероятности работы за уже прошедший период.
Практический пример |
|
Пусть лампа в усилителе мощности проработала |
|
5000 часов. Необходимо оценить вероятность того, |
|
что он проработает ещ` 1000 часов (до 6000 часов). |
|
Если P(5000) = 0,8, а P(6000) = 0,7, |
|
то условная вероятность: |
|
P(5000,6000) = 0,7 / 0,8 = 0,875 = 87,5 %. |
|
Это позволяет планировать замены перед |
|
длительными периодами эксплуатации (например, |
|
перед зимним сезоном). |
9 |
|
Вероятность безотказной работы как количественная характеристика, обладает следующими достоинствами
Достоинства показателя P(t):
1)Учитывает большинство факторов, влияющих на надёжность;
2)Дает наглядное представление об изменении надежности во времени;
3)Используется для расчета стоимости изготовления и эксплуатации;
4)Позволяет выбрать оптимальную структуру системы (расчет надёжности до изготовления);
5)Входит в другие комплексные характеристики.
Недостатки показателя P(t)
1)Неудобна для оценки элементов без старения (экспоненциальный закон);
2)Характеризует надёжность восстанавливаемых систем только до первого отказа.
10