• Г |
I |
S |
г |
' ''восст.ср ~ |
|
а/2' |
Здесь |
|
V |
т |
|
|
|
т |
|
|
|
^ |
('восст» |
'восст.ср)2 |
S2 = |
т — ; |
|
|
|
|
|
Вд/2—^--100%-ная точка нормального распределения (при 1—9 = 0,8 в0,1 = 1,28).
Важной характеристикой, связанной с ремонтопригод ностью регулятора, является также время его простоя — время, в течение которого из-за отказа одного из уст ройств регулятора все остальные его устройства отклю чены или же исполнительный механизм находится на ди станционном (ручном) управлении. Во время простоя кроме времени восстановления входит время между мо ментом отказа и началом поиска причины отказа, время ожидания восстановления и время между окончанием восстановления и включением регулятора в эксплуата цию.
Время простоя в большей степени, чем время восста новления, зависит от квалификации обслуживающего персонала, организации эксплуатации (в частности, на личия запасных частей, сменности работы персонала, производящего ремонт).
Оценка среднего времени простоя находится по соот ношению, аналогичному (17-12).
17-3. РАСЧЕТ Н А Д Е Ж Н О С Т И РЕГУЛЯТОРА В С А Р
а) СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НАДЕЖНОСТИ
Определение указанных выше характеристик надежности регуляторов может быть произведено экспериментальным и расчетным путем. Экспериментальное определение за ключается в выборе необходимого количества испытыва емых регуляторов и условий их испытания, фиксации дан ных о наработках, отказах, длительностях восстановле ния и простоя и последующей статистической обработке полученной информации с целью определения характери стик безотказности и ремонтопригодности.
Экспериментальное определение характеристик на дежности регуляторов может быть проведено в лабора торных условиях или в условиях эксплуатации в замк нутой САР.
Лабораторные испытания обычно проводятся при тех же воздействиях (температуре, влажности, вибрации и т. п.) и режимах работы, которые имеют место при ре альной эксплуатации. Иногда с целью быстрейшего на копления статистических данных при лабораторных испытаниях устанавливаются более тяжелые, форсирован ные условия и режим работы по сравнению с эксплуата ционными.
Испытания в условиях эксплуатации проводятся на действующих промышленных агрегатах, благодаря чему удается учесть ряд факторов, влияющих на надежность: температуру, влажность, вибрацию, квалификацию об служивающего персонала, организацию эксплуатации, качество монтажа и т. п. Поэтому полученные характери стики наиболее близки к действительным их значениям при имеющихся условиях эксплуатации.
Для серийных промышленных регуляторов в целом испытания в условиях эксплуатации являются на сегод няшний день основным способом получения информации о надежности.
Расчет надежности регулятора в САР заключается в
определении его характеристик надежности |
по данным |
о надежности устройств, из которых состоит |
регулятор, |
а также по динамическим характеристикам объекта, ре гулятора и свойствам возмущающих воздействий. Дан ные о характеристиках надежности устройств в свою оче редь получаются расчетом или путем эксперимента. Ниже будут приведены экспериментальные характеристики на дежности ряда типовых устройств различных регуляторов (датчиков, исполнительных механизмов, регулирующих приборов и т. п.), которые могут быть использованы для расчета надежности регуляторов. Данные о надежности значительного числа автоматических устройств приведе ны также в [Л. 38].
Ограничением применения расчетного пути определе ния характеристик надежности регуляторов является тот факт, что данные о надежности имеются не для всех уст ройств. Принимаемые при расчетах допущения зачастую значительно снижают точность определения характерис тик надежности.
Методику расчета безотказности регуляторов в САР с целью упрощения рассмотрим при следующих допуще ниях:
1)характеристики регулируемого объекта постоянны;
2)отказы различных устройств регулятора независи мы^ (внезапные и постепенные отказы одних и тех же уст ройств также независимы друг от друга).
При этих допущениях вероятность безотказной рабо ты регулятора за время t
|
|
|
|
^ ( 0 |
= Л , н е з ( 0 Л , о с т ( 0 , |
(17-13) |
где Л ш е з ( 0 |
и Л ю с т ( 0 |
—соответственно |
вероятность без- |
отказной работы регулятора за время |
t по внезапным и |
по постепенным отказам. |
|
|
|
Интенсивность потока отказов регулятора |
определя |
ется соотношением |
|
|
|
|
«внез ( 0 |
|
|
(0 = |
"внез (0 + "пост (О, |
(17-Н) |
где |
и ы |
П О с т ( 0 |
—интенсивность |
потока |
внезапных |
|
И |
|
и постепенных отказов регулятора.
б) РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ПО ВНЕЗАПНЫМ ОТКАЗАМ
Рассмотрим сначала расчет надежности регулятора по внезапным отказам. Промышленные автоматические ре гуляторы обычно конструируются таким образом, что внезапный отказ любого из входящих в их состав уст ройств приводит к внезапному отказу регулятора. Соеди нение элементов изделия, при котором отказ любого из элементов вызывает отказ изделия в целом, в теории на дежности носит название последовательного. Таким об разом, при изучении надежности регулятора по внезап ным отказам можно принять последовательную схему соединения устройств. Предположим, что условия, при которых были получены характеристики надежности уст ройств, идентичны условиям, при которых будет работать рассчитываемый регулятор. Тогда вероятность безотказ ной работы регулятора по внезапным отказам определя ется соотношением
^внез (0 = П р і (0. |
(17-15) |
(=1
где k — число устройств, входящих в регулятор; Pi(t) — вероятность безотказной работы по внезапным первич ным отказам і-го устройства.
Интенсивность потока внезапных отказов регулятора Мвнез(^) связана с интенсивностями потоков внезапных
ПерВИЧНЫХ |
ОТКаЗОВ k ВХОДЯЩИХ В Него |
УСТРОЙСТВ Ui(t) |
(t' = 1, ..., k) |
соотношением |
|
|
"внез (0 = ЕftЩ (0- |
(17-16) |
Вид потока отказов регулятора определяется видом потока отказов устройств и их числом. Чем больше уст ройств входит в регулятор и чем более они сложны, тем больше предпосылок (при постоянных условиях эксплуа тации) для применения модели простейшего потока. Если поток внезапных отказов каждого из устройств простей ший, определяемый выражением (17-6) с интенсивностью щ , то поток внезапных отказов регулятора также про стейший с интенсивностью потока
k
|
|
"внез |
Z j " і • |
|
(17-17) |
|
|
|
1=1 |
|
|
В этом случае |
согласно |
(17-8) |
наработка на отказ |
равна: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
(17-18) |
|
|
ср .внез |
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
Е Uc |
|
|
|
|
г=1 |
|
|
согласно (17-7), |
времена между |
отказами |
регулятора |
распределены по показательному закону |
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
- * |
Z |
и,- |
(17-19) |
|
|
Рвнез (f) ~ |
& |
|
|
|
|
1 |
|
|
Характеристики |
надежности |
устройств |
регулятора |
[например, Pi{t) |
или Ui(t)] |
определяются |
расчетным |
или экспериментальным путем. |
|
|
|
В случае, когда для расчета |
надежности |
регулятора |
используются опытные значения характеристик надеж ности его устройств, в качестве величин Pi(t) и «г в со отношениях (17-15) и (17-17) фигурируют их точечные оценки. Тогда полученные из этих соотношений характе ристики Р В н е з ( 0 и Ывнез также являются точечными оцен ками характеристик надежности регулятора. Для опреде ления доверительных границ величин Р В н е з ( 0 и «внез мо гут быть использованы полученные из опыта данные о
34* 539
доверительных границах соответствующих характеристик надежности входящих в регулятор устройств. Расчет до верительных границ характеристик надежности регулято ра по данным о надежности устройств значительно слож нее, чем расчет точечных оценок этих характеристик; основные принципы такого расчета приведены в [Л. 35].
Применяемые при расчетах характеристики надежно сти устройств были найдены для некоторых определен ных условий работы, в общем случае отличающихся от условий работы, при которых должен производиться рас чет надежности регуляторов. Это отличие можно учесть введением специальных коэффициентов нагрузок kH(Q). Интенсивности потока отказов устройства « 0 при некото рых определенных условиях е 0 и «в при расчетных усло виях 9 связываются соотношением
"е = "<А(е )-
Так для электродвигателей при нагрузке 6 (темпе ратуре)
к |
= |
еа(9-е°>, |
где а — некоторый положительный коэффициент. |
Аналогично вводится |
коэффициент нагрузки и при |
расчете вероятности безотказной работы. Некоторые ко эффициенты нагрузки приведены в [Л. 38]. Интенсивно проводимые в настоящее время исследования физики от казов, связывающие характеристики надежности с ус ловиями работы, дают все больше исходных данных для таких расчетов.
Таким образом, для расчета характеристик безотказ ности регулятора по внезапным отказам при последова тельной схеме соединения входящих в него устройств в предположении применимости модели простейшего по тока для описания безотказности каждого из этих уст ройств необходимо располагать следующими исходными данными:
интенсивностями потока отказов (или наработкой на отказ) каждого из устройств;
условиями работы устройств; коэффициентами нагрузок, учитывающими влияние
условий работы.
Расчет надежности без учета влияния условий рабо ты может рассматриваться как ориентировочный.
