Основні показники надійності автоматичної системи

Надійність – це властивість об'єкта (схеми) виконувати задані функції протягом часу, обумовлені вимогами експлуатації. Якщо на стадії проектування не врахувати надійність, то в реальних умовах розроблена схема керування може виявитись непрацездатною.

Питання надійності роботи окремих елементів регламентуються ГОСТ 27.002-83 "Надійність у техніці, терміни і визначення".

Основне поняття в теорії надійності відмова – це (повна або часткова) втрата працездатності, порушення нормальної роботи об'єкта (схеми), внаслідок чого його характеристики не задовольняють вимог, які перед ним ставляться. Відмова завжди розглядається як функція неперервна в часі, вона може статись у будь-який момент часу і в той же час відмова – це дискретна величина. Розрізняють відмови трьох видів.

• технологічні (виникають за рахунок невідпрацьованої технології і незадовільного контролю якості в процесі виробництва);

• зношувальні (є наслідком старіння окремих елементів виробу);

• раптові (виникають випадково).

Розрізняють також збій, який через деякий час ліквідується сам по собі. Збій призводить до короткочасного порушення працездатності виробу. Причина збою – неполадки в лінії зв'язку або енергопостачання.

Відповідно до ГОСТ 27.002-83 поняття надійність може включати: безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність, збереженість.

Безвідмовність – властивість об'єкта безперервно зберігати працездатність протягом певного проміжку часу.

Довговічність – властивість об'єкта зберігати працездатність до настання граничного стану при існуючій системі технічного обслуговування.

Ремонтопридатність – пристосування виробу до попередження і виявлення причин виникнення його відмов, поломок і їх усунення шляхом проведення технічного обслуговування і ремонту.

Збереженість – властивість виробу бути справним і працездатним під час зберігання, транспортування і після них.

Використовуються поняття, які характеризують властивості об'єкта (схеми) це: справний і несправний, працездатний і непрацездатний.

Справний стан – це стан, при якому виріб відповідає всім вимогам, що встановлені нормативно-технічною документацією.

Несправний – стан коли виріб не відповідає хоча б одній із вимог.

Працездатний і непрацездатний стан характеризується здатністю і нездатністю виробу виконувати задані функції з збереженням значень, параметрів відповідно до нормативно-технічної документації.

Граничний стан – такий, при якому наступна експлуатація повинна бути припинена через неможливість ліквідувати порушення вимог правил техніки безпеки, відхилення параметрів від норми, а також через необхідність проведення капітального ремонту.

Пошкодження – явище, яке полягає в порушенні справності виробу під дією зовнішніх факторів, які перевищують норми, встановлені в нормативно-технічній документації.

До кількісних показників надійності відносяться: ймовірність безвідмовної роботи, інтенсивність відмов, напрацювання на відмову, середній термін служби, середній термін зберігання та ін.

Таблиця 1.20

Час експлуатації для визначення імовірності безвідмовної роботи

Ймовірність безвідмовної роботи Р(t) – ймовірність того, що в заданому інтервалі часу при заданих режимах і умовах роботи не виникне відмова виробу в роботі:

k – коефійціент, що враховує вплив навколишнього середовища на роботу електрообладнання та засоби автоматизації, для с. г. виробництва k=10;

λ_Σ – загальна інтенсивність відмов , год^-1;

Т_о – час експлуатації, для якого визначається імовірність безвідмовної роботи, знаходимо по таблиці 1.20.

Інтенсивність відмов для кожного виду елементів вибираємо з таблиці 1.21

Інтенсивність відмов установки залежить від дії механічних впливів на електрообладнання і від розміщення кожного елемента схеми. Коефіцієнт який враховує механічні впливи вибираємо з таблиці 1.22.

На інтенсивність відмов також впливає температура та вологість оточуючого середовища при яких працює елемент схеми або установка в цілому. Коефіцієнт температури, який залежить від вологості і температури при яких працюють елементи схеми вибирають з таблиці 1.23.

Інтенсивність відмов для кожного виду елементів визначаємо по формулі враховуючи коефіцієнт навантаження та температури, при яких дане електрообладнання використовується

λ=k λ_о ;

де λ_о – інтенсивність відмов в нормальних умовах, год.^-1 (таблиця1.21);

k – поправочний коефіцієнт, який враховує коефіцієнт навантаження і температури;

Таблиця 1.21

Інтенсивність відмов

к = k_Н k_Т,

де k_Н – коефіцієнт навантаження, який залежить від умов при яких працює елемент схеми, вибираємо з таблиці 1.22;

Таблиця 1.22

Значення коефіцієнта навантаження від умов експлуатації

Таблиця 1.23

Значення коефіцієнта температури від температури і вологості середовища

k_Т – коефіцієнт температури, який залежить від температури і вологості в яких знаходиться елемент схеми, вибираємо з таблиці 1.23.

Всі дані заносимо до таблиці 1.24.

Таблиця 1,24

Зразок таблиці для розрахунку інтенсивності відмов

Ймовірність відмови – величина за значенням протилежна Р(t). При цьому: Р (t) + q (t) = 1, звідки q (t) = 1 - Р (t).

Напрацювання на відмову – величина обернена сумарній інтенсивності відмов

Т =1/ λ_Σ

Напрацювання на відмову з заданою імовірністю визначаємо по формулі:

Т_о = ℓn(р)/λ_Σ ;

Для підвищення надійності установки потрібно зробити резерв малонадійного обладнання в необхідній кількості для того, щоб установка працювала задану кількість часу.