3.1 Расчет надежности эл-х сис-м автом-го управ-я и сигнализации.

3.1.1Осн-е св-ва и показатели надежности.

Надежность − свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого интервала времени (наработки).

Уже при проектировании САУ закладываются основы будущей надежности системы, которая далее обеспечивается при ее изготовлении и поддерживается в процессе эксплуатации.

С точки зрения надежности любая система автоматического управления состоит из совокупности связанных между собой устройств управления и сигнализации (контроля и регулирования), обеспечивающих работу всего технологического процесса.

Под устройством подразумевается совокупность определенным образом связанных элементов, предназначенных для управления одной единицей технологического оборудования.

Под элементом понимается каждое покупное изделие, на которое имеется ТУ, ГОСТ, ОСТ и т.д., паспорт или же свое самостоятельное значение показателя надежности. Элементы не подлежат ремонту, а заменяются на исправные. Элементами являются: резистор, конденсатор, диод, кнопка, реле (бывает обмотка и контакт − как отдельные элементы), лампы, предохранитель, амперметр, потенциометр и т.п.

В случае, когда с точки зрения надежности безразлично идет ли речь об элементе, устройстве или системе используется термин изделие.

При проектировании САУ необходимо обеспечить получение высоких показателей безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости в процессе эксплуатации системы.

3.1.2 Показ-ли надежности, доминирующие факторы, выбор показателей надежности для САУ.

Наиболее распространенным является

а) λ(t) − интенсивность отказов − вероятность отказа неремонтируемого изделия (элемента) в единицу времени после данного момента времени при условии, что отказ до этого момента не возник. Она определяется опытным путем, поэтому является объективным показателем.

Интенсивность отказов определяется:

[1/час],

где N (∆t) − число отказавших элементов за время ∆t; N (∆t) − число элементов, оставшихся работоспособными к началу интервала времени ∆t; ∆t − рассматриваемый интервал времени.

Для элементов электрических схем управления, сигнализации и питания изменение λ во времени имеет следующий вид:

Область Ι – период приработки изделий (элемента) т.е. дефектные элементы выгорают, и остаются элементы, не имеющие больших отклонений от нормы. (для разных элементов различен → от 10 до 1000ч. Обычно проводится заводом – изготовителем)

Область ΙΙ ((t) = const) – период гарантийной наработки элемента (период эксплуатации), т.е. отсутствие отказов вызванных давлениями износа и старения элементов.

Область ΙΙΙ – период износа и старения.

б) Другой важный показатель надежности:

- средняя наработка до первого отказа (ремонтируемые). Средняя наработка до отказа (неремонтируемые).

Получается из опытов по формуле:

[τ],

где - средняя наработка до отказаi – го элемента;

N – число испытуемых элементов (формула точнее, чем больше N).

Интенсивность  и наработка связаны следующей формулой:

[τ].

в) Вероятность безотказной работы P(τ) – т.е. вероятность того, что отказ произойдет после того, как элемент проработал заданный интервал времени.

Все показатели, т.е. λ, T_cp и P связаны между собой:

(*)

_.

т.к. имеем случай λ(t) = const, то справедлив экспоненциальный закон распределения времени безотказной работы, т.е. формула (*) примет вид:

_,т.к _,

то

]

Выбор показателя надежности для проектируемой САУ очень зависит от доминирующего фактора при определении последствий отказа системы. Доминирующими факторами при проектировании САУ могут быть:

а) наличие самого отказа независимо от длительности простоя → показатель: средняя наработка на отказ T_ср → (пример: системы, у которых стоимость потерь из-за простоя мала по сравнению с затратами на ликвидацию самого отказа (Чернобыль);

б) выполнение или невыполнение функций в заданном объеме → показатель: вероятность безотказной работы за цикл работы Р → (пример: ????? при отказе во время работы происходит потеря результатов предшествующей работы [лабораторный стенд, компьютеры] );

в) наличие факта простоя → показатель: вероятность безотказной работы с учетом восстановления P_вост. → (пример: системы, в которых потери от простоя значительно превышают затраты на восстановление самого отказа).

Все эти показатели (T_ср, Р, P_вост.) в зависимости от доминирующего фактора могут быть использованы в различных сочетаниях.

Перечень показателей надежности САУ с указанием их величин задается при разработке технологической части проекта. Основной принцип выбора этих величин → min необходимых затрат на изготовление (С_изгот) и эксплуатацию (С_экспл) изделия.

−затраты суммарные;

−затраты на изготовление изделия;

−затраты на эксплуатацию.