2.6.3 Расчет надежностных характеристик блока защиты двигателя бзд-03.

2.6.3.1 Расчет времени наработки на отказ сигнала «закрыть ск»

Исходные данные по значениям интенсивности выхода из строя модулей, используемых для построения блока БЗД-03, приведены таблице 3. Информация о значениях интенсивности выхода из строя импортных модулей получена из факсов фирм реализующих, данную продукцию в России.

Таблица 3. Значения интенсивностей отказа

Наименование импортного элемента	Значение э106, ч-1
Плата UNIO 96-5	10.0
Плата ЦП 5066	6.2
Блок питания 7124	0.8333
Преобразователь GrayHill типа 73L-ITCK, 70L-IDCG, 70L-II420, 70L-ODC	0.8542
Объединительная плата TBI-16L	0.276
Клемма WAGO 281-907, 281-901, 281-611	0,0013
Вставка плавкая SI FORM С 5A DIN 72 581	0.067
Комплект для монтажа с гибкой шиной МК-30	0.0564

Расчет кабелей связи для передачи сигналов (информации) между блоками, устройствами, модулями проведен следующим образом:

кабель состоит из низкочастотных соединителей (типа IDC, MSTB, DB9F, MOLEX 6, PHU-6) и токопроводящих жил, заключенных в ленточных кабелях.

При расчете -характеристик импортных ленточных кабелей задаемся интенсивностью отказов проводов, формирующих жилы в ленточных кабелях, не хуже, чем э для монтажных низковольтных проводов отечественного производства типа МПО, МС 16-13 и.т.п.

Расчет проведен по математической модели:

э = бКtКэL ,

где б –базовое значение интенсивности отказов (для провода МС 16-13 б=0.0810^-9, ч^-1);

Кэ = 1.

Kt – температурный коэффициент (влияние коэффициента Kt не учитывается в случае применения провода МС 16-13, т.к. этот провод обладает повышенной теплоемкостью, а применяется при температуре ниже 100^оС);

L – суммарная длина провода в кабеле, м ( для L<3м зависимостью э от длины L пренебрегают).

Отсюда для ленточного кабеля (количество жил 26) интенсивность отказов равна:

э = 0.08 * 10^-9 ч^-1 * 26

э = 0.0021 10^-6, ч^-1 (для 26 жил).

Для кабеля с количеством жил 2:

э = 0.08 * 10^-9 ч^-1 * 2

э = 0.0016 10^-9, ч^-1 (для 2 жил).

Исходные данные для расчета и значения интенсивности отказов соединителей приведены в таблице 4.

Таблица 4. Значения интенсивностей отказов соединителей.

Тип элемента	Тип отечественного изделия-аналога	Исходные данные	э10-6, ч-1
Низко-частотные сое-динители: типа IDC и MOLEX.	Низкочастотный соединитель для печатного монтажа типа CHП 58.	математическая модель для расчета э соединителей: э =б Кр Ккк Ккс Кэ Кпр, где б= 0.00112 10-6ч1; Кэ=1; Кпр=1; коэффициент, зависящий от сочленений-расчленений, Ккс=0.32; коэффициент режима выбран равным Кр=0.88 (для температуры перегрева контактов tп30оС); значение Ккк зависит от количества задействованных контактов при числе контактов 3 Ккк = 1,55 при числе контактов 26 Ккк = 5,11	Для соединителя ICD -26FS: 0,0016 Для сое-динителя MOLEX-3: 0.0005

Интенсивность выхода из строя всего кабеля в целом:

э = э _кабеля + э _{соединителя}

Для 26 жильного ленточного кабеля:

э = 0.0021 10^-6 + 0,001610^-6*2 = 0,0053 *10^-6 ч^-1.

Для 2 жильного кабеля:

э = 0.0016 10^-9 + 0,000510^-6 = 0,0005 *10^-6 ч^-1.

Интенсивность отказов платы УФИ э = 0.6789.

Определение средней наработки на отказ сигнала “закрыть СК”:

анализ электрической принципиальной схемы блока БЗД-03 показывает, что к невыдаче сигнала “закрыть СК” могут привести отказы следующих элементов:

• отказ клемм, используемых для подключения сигналов от термопар (ТТзап1, ТТзап2), сигнала от датчика давления (Рг), сигналов от датчиков частоты вращения (Nст1,Nст2,Nгг1,Nгг2). Отказ клемм используемых для присоединения проводов питания. Отказ клемм используемых для вывода сигнала “закрыть СК”. Отказ клемм используемых для электрического питания датчика давления.

• отказ предохранителя на клемме WAGO 281-611.

• отказ модулей-преобразователей 73L-ITCK (используется для ввода сигналов от термопар), 70L-II420 (используется для ввода сигнала от датчика давления), 70L-ODC (используется для выдачи дискретного сигнала “закрыть СК”).

• отказ объединительной платы TBI-16L.

• отказ плат УФИ 8Т5.104.227.

• отказ модуля ввода-вывода UNIO 96-5.

• отказ процессорного модуля 5066.

• отказ диода VD2 на плате ИП/АСВК.

• отказ источников питания (блока питания 7124, источника питания платы ИП/АСВК)

• отказ ленточных кабелей соединяющих блоки между собой.

• отказ гибкой шины.

Выдача сигнала “закрыть СК” параллельно с центральным вычислителем и модулем UNIO 96-5 производится модулем ИП/АСВК. Также модуль ИП/АСВК обеспечивает выдачу сигнала “закрыть СК” при падении нормы питания более чем на 10%.

Схема невыдачи сигнала “закрыть СК” приведена на рисунке 5.

Рисунок 5. Схема невыдачи сигнала "закрыть СК"

С учетом опыта эксплуатации модулей используемых для построения блока вводится корректирующий коэффициент Ккор. Данный коэффициент используется для корректировки показателей безотказности модулей. Проведена экспертная оценка Ккор. Сведения по экспертным оценкам сведены в таблицу 5.

Таблица 5. Экспертная оценка коэффициента Кпп

Наименование устройства	Экспертная оценка Кпп						Среднее значение Кпп
	№1	№2	№3	№4	№5	№6
Модуль 5066	0.5	0.2	0.6	0.2	0.1	0.1	0.3
Модуль UNIO	0.5	0.1	0.2	0.2	0.5	0.1	0.3
БП 7124	0.8	0.5	0.1	0.3	0.2	0.4	0.4
Модули -преобразователи	0.9	0.5	0.8	0.6	0.7	0.7	0.7
Модуль УФИ	0.6	0.5	0.2	0.2	0.4	0.5	0.4
АСВК	0.9	0.5	0.1	0.5	0.1	0.9	0.5
Источник питания ИП/АСВК	1	0.5	0.4	0.2	0.1	0.8	0,5

Для учета доли загрузки модуля UNIO вводится коэффициент К_UNIO^загр. К_UNIO^загр – доля загрузки платы UNIO по адресации от всего объема для адресации платы. Полагая, что фактическая загрузка платы UNIO по адресации составляет не более 60%, принимаем К_UNIO^загр= 0.6.

Таким образом, интенсивность отказов типа невыдача сигнала “закрыть СК” равна:

_ЗСК = _WAGO*2 + _73L-II420 *(1-Кпп) + _WAGO*4 + _73L-ITCK *(1-Кпп)+ _TBI-16L +  _{ленточного кабеля 26 жил} + _WAGO*8 + _УФИ*2*(1-Кпп) +  _{ленточного кабеля 26 жил} + (_UNIO *(1-Кпп)* К_UNIO^загр +  _МК-30 + ₅₀₆₆ * (1-Кпп) + _SM4001 + _БП7124 * (1-Кпп)) * _АСВК *(1-Кпп) +  _{блока питания ИП/АСВК} *(1-Кпп) +  _{ленточного кабеля 2 жилы} + _{SI FORM} + _WAGO*2 + _70L-ODC * (1-Кпп) + _WAGO*2 + _WAGO*2

_ЗСК = (0.0013*2 + 0.8542*0.7 + 0.0013*4 + 0.8542*(1-0.3) + 0.276 + 0.0037 + 0.0013*8 + 0.6789*2*0.4 + 0.0037 + (10.0*0.3*0,6 + 0.0564 + 6.2*0.3 + 0.0029 + 0.8333*0.4) * 0.4494*0.5 + 1.2467*0.5 + 0.0005 + 0.067 + 0.0013*2 + 0,8542*0.7 + 0.0013*2 + 0.0013 *2) * 10^-6 = 3,9385*10^-6 ч^-1

Время наработки на отказ сигнала “закрыть СК” определяется как величина обратная интенсивности отказа.

T = 1 / _ЗСК

T = 1/3.9385 * 10^-6 = 253907 ч.