1.3 Методы расчета надежности

Под расчетом надежности понимают определение числовых значений показателей надежности по тем или иным исходным данным. Определенные значения показателей позволяют оценить эксплуатационные свойства объекта СА как на этапе проектирования, так и эксплуатации. Это помогает сделать вывод об их соответствии заданным значениям и при необходимости принять меры к повышению надежности.

Как правило, расчет надежности сводится к определению показателе безотказности. Сущность расчета состоит в том, что определяются основные показатели надежности изделия по известным показателям его элементов.

Считая первичные отказы элементов рассматриваемого объекта событиями независимыми, для вероятности безотказной работы всего объекта можно записать

, (1.4)

где p_i – вероятность безотказной работы i-го элемента

Вероятность безотказной работы объекта можно выразить уравнением

, (1.5)

где , λ_i(t) – интенсивность отказа i-го элемента

Так как любой объект КИП и СА состоит из нескольких групп однотипных элементов с примерно одинаковыми показателями безотказности, то для каждой группы из n_i элементов справедливо выражение (1.5), а для всего объекта

, (1.6)

где k – количество групп элементов, образующих данный объект

С учетом выражения 1.5 и 1.6 можно записать

, (1.7)

Анализ полученного выражения позволяет сделать следующие выводы:

• безотказность объекта будет тем ниже, чем больше элементов входит в его состав (больше n и k);

• вероятность безотказной работы объекта будет всегда ниже вероятности безотказной работы самого ненадежного элемента.

Интерес представляет расчет надежности для участка нормальной эксплуатации, где справедлив экспоненциальный закон распределения времени безотказной работы. Для этого случая

, (1.8)

Р азработано значительное количество методов расчета надежности, классификация которых приведена на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 – Классификация методов расчета безотказности

Раздел 2 Показатели эксплуатационных свойств кип и са

2.1 Задачи эксплуатации и ее основные показатели

Задачами эксплуатации КИП и СА являются организация и проведение различных мероприятий, обеспечивающих использование приборов и средств автоматизации по их назначению, подготовку к использованию, поддержание исправного состояния и продление ресурса аппаратуры, изделий, систем автоматики.

Классификация основных мероприятий при эксплуатации КИП и СА приведена на рисунке 2.1. Все мероприятия разделены на три группы: использование по назначению, техническое обслуживание и ремонт.

Рисунок 2.1 – Задачи эксплуатации и их классификация

При использовании по назначению изделие (объект) может находиться либо под воздействием сигнала (электрического, механического, пневматического), либо при отсутствии такового (транспортировка, хранение, ожидание и т.п.).

В процессе использования сигнала по назначению он может переводиться из одного состояния в другое. Степень соответствия данного объекта (системы) стоящим перед ним задачам определяют эффективностью, т.е. приспособленностью объекта (системы) к выполнению стоящих перед ним задач.

Техническая эксплуатация (ТЭ) – это комплекс мероприятий, направленных на использование изделий (КИП и СА) по назначению, поддержание их в исправном состоянии и продление их ресурса.

Работы по обеспечению исправности и работоспособности объектов и систем, продлению их ресурса относятся к техническому обслуживанию (ТО).

Техническим обслуживанием называют комплекс работ для поддержания исправности или только работоспособность объекта при подготовке и использованию по назначению, при хранении и транспортировке (ГОСТ 18322-83).

Состояние работоспособности включает в себя:

• функционирование, т.е. выполнение в данный момент заданных функций в соответствии с установленными требованиями;

• ожидание, т.е. невыполнение в данный момент установленных функций объекта, но соответствие им всех требований ТУ и его готовность к использованию в любой момент.

Состояние неработоспособности появляется в результате возникновения отказа. Оно характеризуется тем, что изделие в данный момент не соответствует хотя бы одному из требований к основным параметрам. Возврат изделия (объекта) в работоспособное состояние осуществляется ремонтом.

Ремонт – режим эксплуатации, в результате которого устраняется отказ.

Для поддержания объекта (изделия, системы) на требуемом уровне надежности проводится профилактика.

Профилактика – режим эксплуатации, в результате которого надежность объекта достигает установленного уровня (возможно первоначального).

Между состоянием и режимом эксплуатации существует определенная зависимость, т.е. определенному состоянию эксплуатации соответствует определенный режим. Для каждого из этих состояний и режимов существуют свои показатели надежности.

Для состояния работоспособности – среднее время наработки на отказ.

Для состояния неработоспособности – среднее время хранения и среднее время восстановления.

Техническое состояние работоспособности объектов, как правило, оценивается контрольными испытаниями. В процессе испытания сопоставляются истинные значения технических параметров исследуемого объекта с их номинальными значениями при учете допусков. На этой основе делается заключение о техническом состоянии объекта. Он считается исправным, если все его параметры соответствуют установленным нормам.

Мероприятия по контролю технического состояния объектов выполняются на всех фазах технической эксплуатации: использование по назначению, ТО и ремонта. Контролировать состояние оборудования можно внешним осмотром, инструментальной проверкой выходных параметров с помощью лабораторно-измерительных средств общего или специального назначения.

Одной из фаз эксплуатации является ремонт объекта. В зависимости от степени износа и старения, характера неисправностей, от сложности и объема работ, необходимых для приведения КИП и СА в исправное состояние, ремонт подразделяется на плановый и внеплановый, текущий, средний, капитальный, обезличенный и необезличенный.

Плановый ремонт предусматривается в нормативной документации (НТД) и производится в плановые сроки.

Внеплановый – оговаривается в НТД, но осуществляется по мере необходимости.

Текущий ремонт производится для гарантированного обеспечения работоспособности объекта и состоит в замене и восстановлении ресурса объекта с заменой или восстановлением его частей и их регулировкой. Производится ремонтным предприятием.

Необезличенным называется ремонт, когда выполнение восстановительных операций производится с учетом принадлежности элементов (деталей и сборочных единиц) определенному экземпляру данного вида объекта.

При обезличенном ремонте восстановительные операции производятся без учета принадлежности восстанавливаемых элементов к определенному экземпляру.

Таким образом, процесс ТЭ КИП и СА содержит комплекс различных мероприятий. Качество их выполнения прямым образом влияет на эксплуатационные свойства объектов.

Под эксплуатационными свойствами (ЭС) КИП и СА понимают: их безотказность, сохраняемость, долговечность, ремонтопригодность, степень готовности к выполнению основных функций и приспособленность к ТО, проявляемыми в конкретных условиях эксплуатации.

Показатели ЭС объектов СА должны удовлетворять следующим требованиям:

• возможность максимального учета факторов, определяющих ЭС объектов СА;

• возможность задания числом и использование при технических расчетах;

• возможность задания эксплуатационного показателя в качестве тех. параметра или получение его из тех. задания на проектируемый объект;

• возможность удобства и быстроты экспериментальной проверки показателя в процессе эксплуатации или специальных испытаний;

• согласованность с понятиями и определением надежности;

• возможность применения в любом объекте СА;

Для количественной оценки эксплуатационных свойств СА применяют соответствующие показатели.