6:1 - .J ({Ч 5 ) у-(;5-7
А.К. ХМЕЛЬНИЦКИЙ, В.В. ПОЖИТКОВ Г.А. КОНДРАШКОВА
ДИАГНОСТИКА И НАДЕЖНОСТЬ АвтомАтизировАнныIx...
61 downloads
184 Views
5MB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
6:1 - .J ({Ч 5 ) у-(;5-7
А.К. ХМЕЛЬНИЦКИЙ, В.В. ПОЖИТКОВ Г.А. КОНДРАШКОВА
ДИАГНОСТИКА И НАДЕЖНОСТЬ АвтомАтизировАнныIx СИСТЕМ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Часть
Санкт
2
- Петербург 2005
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный техиологический университет растительных полимеров
А.К Хмельницкий, В.В. Пожитков, Г.А. Кондрашкова
ДИАГНОСТИКА И НАДЕЖНОСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
Учебное пособие Часть
2
Санкт- Петербург
2005
ББК
32. 965 я 7
Х657
УДК
519.24 (075)
хмпльпицкий А , К, пожитков В.В ., концгхшковх Г.А. Диагностика и надежность автоматизированных систем: Учебное пос об ие! ГОУВ ПО СlIбгrу Р й, Сй б,
2005.
Часть
2. 74
с.: и л .
29.
Настоя щая ч аст ь учебного пособия посвяще на основным расчетам надежности сист ем . Предназначается для с тудентов специальн ости «А вто
матизация технологичес ких проц ессов и произ волств» вс ех форм
обуче
ния по дисциплине «Диагностика и надежность автоматизированных систем» ,
Рецензенты: профессор Санкт-Петербургского госу дарстве нно го
гического
институт
те х н и ч е ск и х наук
(технического
теХНОЛi)
универси тета),
доктор
Русинов Л.А.;
п рофессор Санкт-Петербургской академии холода и п и щевых техноло гий, доктор техн ическ их наук
Ре ком е ндо в ано
к
изда нию
Белюбаш В. А .
Редакционно -и зда тел ьским
со вето м
университета в качестве учебного пособи я.
ББК
©
32. 965
я
7
ГО У ВIl О С анкг- Петербургский государств енный технологическ и й у н и верситет растител ьн ых
полимеров,
2005 ©
Х мел ьн ицкий Артур Константинови ч Пож итк о в Влад имир В асильевич
Кондрашкова Галина Анатольевна,
2005
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
P(t) -
вероятность безотказной работы системы в течение времени
t;
p(t) - вероятность безотказной работы элемента в течение времени t;
t;
Q(t) -
вероятность отказа системы в течение времени
q(t)
вероятность отказа элемента в течение времени
Н
числа ОДНОТИПНЫХ элементов;
No
t;
первоначальное число объектов ;
-
число отказавших систем за время
R(t) -
t;
Pe(t) - вероятность бессбойной работы сист·емы в течение времени t; вероятность сбоев в
Qc(t)-
Rc (t) -
ЧИСЛО
систем,
у
работе которых
системы
в
течение времени
произошел сбой за время
вероятность восстановления в течение времени
5(t) -
число изделий, поставленных на восстановление ;
NB
Ч.ИСЛО изделий, время заданного времени
л( t)
-:-
восстановления
которых
t;
среднее чи сло объектов, исправно работающих в интервале дt;
Араб
-
ин тенсивность отказов при рабочем режиме;
л..ЮМ
-
интенсивность отказов при номинальном режиме;
a(t) -
oo(t) -
частота отказов в течение времени
t;
средняя частота отказов в течение времени
t;
Л(t) -суммериая частота отказов в течение времени
з l1 (t)
средняя интенсивность отказов в течение времени
тср - среднее время безотказной работы; 1ср
-
N-
число узлов и деталей ;
-
t;
- частота восстановле.ния в течение времени t;
A,;p(t)-
у
было меньше
t;
интенсивность отказов за период времени
Ncp(t) -
t;
t;
NO II -
t;
средняя наработка на отказ;
процентная наработка;
3
t;
•
тхс - средний срок сохраняемости; ~ - интенсивность отказов при хранении; РО
- значен ие вероятности безотказной работы
элементов
в
момент
поступление на производетво;
Р"
значение вероятности безотказной работы элементов к моменту их
-
использования;
!J
интенсивность ремонта системы;
тk
среднее время контроля ;
-
тn Ту
-
К"
-
среднее время поиска дефекта; среднее временя устранения дефекта; коэффициент готовности; время безотказной работы системы;
tp -
t, - . время
восстановления , Т.е . время, затрачен ное на профилантику
и ремонт системы;
М,р.н
-
среднее числоисправных комплектов;
М
-
общее число компл ектов. системы ;
Kor'
- коэффициент оп еративн ой гото вности;
К,
-
К,
-
коэ ф фи ц ие нт профил актик и ;
W
'-
э фф е кти вность про филакти ки :
коэффициент вынужден ного простая ;
N нnф - ЧИСЛО отказов не профилактируемой системы;
. . .: ЧИСЛО
;Nп~
отказов про фил актируемой си стемы;
тпф - н аработка на отказ проф илактируе м о й с истемы;
тНl1ф Т.
-
-
Кн .о -
наработка на отказ не проф илактируем о й системы; среднее время восстановле ния ; от н ос ительный коэффициент отказов ;
Ке.э
-
коэффициент стоимости э кс плу атаци и;
Сс.э
-
стоимость э кс плуатац и и системы в
4
течение
одного года;
Сс.и - СТоимость изготовления системы; СЭ
-
затраты на запасн ые детали;
ер
-
затраты на ремонт;
Сnp - затраты на профилактику;
Срп - затраты иа содержание ремонтного персонала; ~.p
затраты на другие эксплуатационные расходы;
-
СУ - системы управления;
кrш
- количественные показалели надежности ;
Эоош (t) - частота отказов систем при общем резервировании; ~ (О
-
интенсивность отказов любой из т+ I систем;
Лоощ(t) - интенсивность отказов систем при общем резервировании ;
1.; (t)
- интенсивность отказов i-ой системы;
Роощ(t)
-
вероятность безотказной работы системы с общим резервиро~нием;
Qо6щ(t) :'" вероятность отказов системы с общим резервированием; N iH •
ис правно
--
-
--- - -
- --
N", где N o - число
~
N, - R(!),
( 17)
элементов исправно работающих в
начальный
момент времени, то получим следующее выражение:
1'(t)
=
- N, [ P(t + lIt) - P(t)] N o [ 1 - R(t)
N,
При достаточно большом
J lIt
(18)
No :
R(t)
1 -
1.
No Тогда можно запис ать выражение
(16) в следующем
(19) виде:
- [ P(t + Ы) - P(t)]
1'(t) =
(20)
P(t) lIt При
lIt -- О получим:
1 (t) =
-
lim
[ P(t + lIt) - P(t)]
(21)
,. ~,
P(t) lIt Вероятность безотказной работы и интенсивность отказов связаны следующим выражением :
Р(!) Выражеи ие
= е-" .
представляет
(22)
(22) собой
э кс п он ен циальное
распределение . Основные виды распределений вероятностей , применяе мые в теории надежности, предетавлены в Приложении Если
си стема
состоит
из
s
групп
1.
эл ем ентов
надежностью внугри группы И известны число элементов группе
и
значения
интенсивность
интеНСИВНОСТИ
отказов
такой
отказов системы
22
эле м е нтов для
с
одинаковой
Ns Лs.
периода
в каждой то
общая
нормальной
эксплуатации определяется путем простого суммирования про изведений
N,л,: Л=
N,A, + N,A, + ... + N,л, .
(23)
Типичная кривая изменения интенсивности отказов аппаратуры во времени представлена на рис .
из рис.
6
6.
видно, что время от О до tl
интенсивность отказов резко
уменьш ается . Это вызвано тем, что на дан н ом участке времени выходят из строя
элем енты
с
внугренними
де фе ктами .
Этот участо к
называется
периода." приработки Э.1е.неnmОI1. На
участке
большин ства
времени
от
элементо в есть
до
(1
величин а
интенси вность
(2
отказов для
п остоя нная , т.е. Л(t l , {2)
=const.
Этот участок называется периодом нормальной работы элементов , Рост
кри вой
интенсивности
отказов
по
истечении
времени t2
можно объяснить . механич ес ким или электрическим износом элементов.
Этот участок называется периода." старения.
Рис .
6. Типичная
кривая изменения опасности
отказов аппаратуры во врем ени
в качестве показателя безотказности невосстан авливаемых систем
чаше
всего применяется интенсивность отказо в
J..{t) . Объя сняется это
рядом причин. Прежде всего , необходим о при н ять во вни мание , что н а
23
участке нормальной эксплу атаци и любой элемент можно рассматривать как
« н естарею щий» ,
поскольку
здесь с достаточной для
анализа точностью справедливо соотношение Л(/)::;:)~::;: п олу ч е нн ы е
опытные
элементов
могут
Ориентировочные
данные
быть
по
интенсивности
использованы
значения
для
ряда
отказов
справочные
наиболее
режимов
работы
поэтому
const,
различных
материалы.
распространенных
элементов радиоэлектронной системы приведены 8 табл .
как правило, приведены
инженерного
1.
Эти данные ,
для стандартных (номинальных) условий и .
эле м енто в .
При
проектных
оценках
надежности
конструктору необходимо либо обеспечивать эт и условия и режимы, либо пересчитывать
исходные
эксплуатационных
заключается
и
физика
интенсивности
электрических
надежности:
нагрузок
чем
выше
с
учетом
на
элементы .
нагрузки,
реальных
тем
В
этом
быстрее
расходуется ресурс элементов в силу повышения активности изменений
физико-химически х. свойств
материалов.
Таким
образом,
для
любого
эл ем е н та в зависимости от ре~льных условий его работы в схеме системы на уч астке нормальной эксплуатации справедливо соотношение :
Лrаб = ~o\lal a2 . .. a r\O где а " а2 .. зn
- поправочные эксплуатационные коэффициенты,
учитывающие: -темпер атур н ы е нагрузки;
- злектрические нагрузки (по току, напряжению, мощности в зави с им ости от типа элемента); -условия экс плуатации ;
-механические нагрузки (вибрации, удары) ; -радиаци о н н ы е воздействия; -влияние влажности;
24
(24)
- вл и я н и е изменения давл е ния ;
Примеры изменений указанных коэ ффици ентов представлены н а н о м о грам м ах (Прилож е ние
2. ри с . 1- 6.). Таблица
1
Ориентировоч н ые значения интенси вн остей отказов тип элемента
Значение
Постеп енн ы й
Вн ез ап н ы й
и нте н с ивности
отказ,
отказ,
Тра нзистор
0, 3х 3х
ЭВ П
10 -