Файл: Основы технической эксплуатации ЭЦВМ..pdf

8-6. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭЦВМ НА ЭТАПЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Наряду с организационными мероприятиями, направ­ ленными на повышение надежности ЭЦВМ на этапе их эксплуатации, можно указать на целый ряд методов технического характера, позволяющих улучшить качество функционироваиия вычислительных машин.

Одним из существенных методов .повышения надеж­ ности на этапе эксплуатации является снижение времени проведения профилактических работ, текущего ремонта и контроля технического состояния ЭЦВМ. Этого можно добиться за счет разработки и широкого внедрения диа­ гностических тестов, которые позволяют снизить время поиска мест неисправностей; повышения квалификации обслуживающего персонала с учетом опыта предшеству­ ющей эксплуатации; создания специальных рабочих мест, приспособлений и инструмента, облегчающих ра­ боту обслуживающего персонала; улучшения обеспече­ ния эксплуатации.

Повышению надежности ЭЦВМ способствует также использование накопленных в период предшествующей эксплуатации статистических данных об отказах и неис­ правностях машины.

Наличие подобной статистики позволяет, во-первых, сократить время восстановления ЭЦВМ за счет создания перечня наиболее часто встречающихся неисправностей с описанием их внешних проявлений, во-вторых, учесть недостатки в работе ЭЦВМ, имевшие место в период, предшествующий эксплуатации, а следовательно, более эффективно организовать техническое обслуживание ма­ шины и, наконец, подготовить предложения по модерни­ зации находящихся в эксплуатации и вновь проектируе­ мых машин с целью повышения их надежности.

Знание обслуживающим персоналом причин выхода из строя наиболее употребляемых в ЭЦВМ таких эле­ ментов, как транзисторы, полупроводниковые диоды, ре­ зисторы, конденсаторы, реле, разъемы и т. д., могут по­ мочь быстро и грамотно проанализировать возникшую неисправность, что в конечном итоге также будет способ­ ствовать повышению надежности вычислительных машин. Приведем характерные признаки и причины отказов на-> иболее употребляемых в ЭЦВМ элементов.

Высокочастотные переключающие транзисторы выхо-* дят из строи главным образом вследствие пробоя, кото*

320

рый случается при кратковременном перенапряжении, возникающем три переходных процессах (включение, выключение и др.). При пробое высокая п л о т н о с т ь тока может необратимо изменить характеристики транзисто­ ра. В случаях больших токовых перегрузок внутренние выводы транзистора оказываются отпаянными от внеш­ них, а на концах образуются чуть заметные шарики припоя.

Мощныетранзисторы чаще всего отказывают по при­ чине ухода их параметров из-за тепловых перегрузок. Увеличение температуры приводит к увеличению собствен­ ной проводимости полупроводника, а следовательно, к увеличению обратного тока через коллекторный р-п-пе­ реход. Повышение температуры транзистора может про­ исходить по причине потери теплового контакта с радиа­ тором охлаждения.

Отказы большинства точечно-контактных полупро­ водниковых диодов обусловлены внутренними обрывами или замыканиями из-за механического смещения кон­ тактного острия относительно центра кристалла. Это происходит за счет механических перегрузок (вибрации, случайного удара и т. д.), в результате чего возрастает, обратная проводимость диода. В диодах со стеклянным корпусом из-за различия температурных коэффициентов объемного расширения материала (стекла и эпоксидно­ го покрытия) могут возникать трещины.

Значительная часть отказов резисторов (до 50%) происходит вследствие обрывов или нарушения контак­ тов в местах, соединяющих токопроводящий слой с вы­ водами резистора. В случае нарушения токопроводящего слоя из-за кратковременных перегрузок (вследствие коротких замыканий) на лакокрасочном покрытии .могут наблюдаться потемнения, отслоение эмали, растрескива­ ние или наличие чешуи.

Большинство отказов потенциометров вызывается на­ рушением контактов из-за выгорания токопроводящего слоя, износа (деформации) контактных элементов или загрязнения контактных элементов и токопроводящего слоя.

Практика эксплуатации ЭЦВМ показывает, что наи­ более характерные отказы конденсаторов происходят из-за пробоя диэлектрика и обрыва выводов (до 80% всех отказов). Электролитическим конденсатором прису­ щи постепенные отказы, которые проявляются в виде

321

уменьшения емкости с течением времени. Интенсивность отказов конденсаторов возрастает с увеличением темпе­ ратуры окружающей среды.

Причинами большинства отказов реле являются обгоранне и эрозия поверхности контактов (за счет индук­ тивной нагрузки), обрыва или короткого замыкания в обмотках реле. Если реле не герметизировано, то при­ чиной отказа может быть коррозия контактов.

Основным видом отказов разъемов является потеря электрического контакта гнездовой и штыревой частей из-за загрязнения поверхностен, а также по причине ме­ ханического смещения поверхностей контактов относи­ тельно их правильного положения (за счет погнутости штыревой части пли попадания в гнездо разъема грязи, пыли, влаги и т. п.).

Эффективным методом повышения надежности ЭЦВМ является прогнозирование отказов, которое позволяетзаблаговременно произвести ремонт, настройку или регу­ лировку элементов блоков, узлов или устройств машины, предупредив тем самым возникновение отказов.

Как было показано в § 3—4, существуют два метода прогнозирования: инструментальный и статистический.

Инструментальный метод прогнозировании позволяет выявить постепенные отказы и неисправности. Этот ме­ тод осуществляется путем непосредственного контроля (замера) какого-либо прогнозируемого параметра эле­ мента ЭЦВМ. В качестве параметра прогноза выбирает­ ся такой, который характеризует необратимые процессы физико-химических изменений в структуре элемента.

На вычислительной машине прогнозирование неис­ правности производят путем контроля следующих пара­ метров:

1) изменения величины обратного тока или сопротив­ ления для диодов;

2)изменения коэффициента усиления и начального тока коллектора для транзисторов;

3)состояния контактов (их чистота), изменения ве­ личин токов срабатывания и отпускания величины зазо­ ра, степени механического натяжения для реле и пере­ ключателей;

4)изменения выходных сигналов (амплитуды, фор­

мы и частоты следования импульсов) и временного рас­ согласования работы отдельных схем для отдельных модулей и блоков.

322

Рассмотрим методику одного из широко распростра­ ненных в практике способов инструментального прогно­ зирования —-по характеру изменения параметра элемен­ та. Этот способ основан на определении характеристик случайных величии, т. е. является статистическим [Л. 30].

После того как выбран прогнозируемый параметр а для контролируемого элемента ЭЦВМ, должна быть оп-

Рис. 8-3. К объяснению методики определения уровня

прогноза контролируемого параметра элемента ЭЦВМ.

ределена его временная характеристика a = a t(t). Пред­ ставим, что в процессе исследований элемента установ­ лен закон изменения прогнозируемого параметра, т. е. на основании многочисленных опытов построена усред­ ненная кривая aL(t) (рис. 8-3). Каждая эксперименталь­ ная точка (0; 1; 2; 3) представляет собой среднее значе­ ние прогнозируемого параметра в момент времени t. Число точек зависит от характера предполагаемой зави­ симости at(t). При линейной или близкой к ней зависи­ мости можно ограничиться двумя-тремя точками и да­ лее «достраивать» кривую путем экстраполяции (пунк­ тирная линия на рис. 8-3).

На основании данных инструкции по эксплуатации (или с помощью специальных исследований) для данно­ го элемента ЭЦВМ определяем нижнее (или верхнее) критическое значение прогнозируемого параметра пкр. Это значение именуют уровнем отказа.

В .процессе исследования можно устанавливать и разброс значений параметра. Величина разброса опреде-

323

ляется как среднее квадратическое отклонение парамет­ ра в каждой нз экспериментальных точек:

/ ~

где аі — значение прогнозируемого параметра в і-м опы­ те; ät — среднее значение параметра, полученного по ре­ зультатам п опытов после того, как элемент проработал время t.

С учетом разброса можно построить область' измене­

т. е. момент вынужденного восстановления, регулировки, настройки н т. п.

Обычно контроль за прогнозируемым параметром а ведется в процессе выполнения профилактических работ, периодичность Тр проведения которых определяется инструкцией по эксплуатации ЭЦВМ. Для того чтобы за промежуток времени между очередными профнлактиками прогнозируемый параметр не вышел за пределы критического значения ащь определяется момент времени tnp, при котором следует проводить восстановление (пастройку) элемента ЭЦВМ. Это время определится сле­ дующим образом:

Моменту времени Цр будет соответствовать уровень прогноза параметра апр.

• На уровень прогноза контролируемого параметра, а следовательно, и на частоту восстановления элемента значительное влияние может оказывать разброс отдель­ ных измерений. Величина разброса учитывается следую­ щим образом.

При определенной наработке элемента ЭЦВМ вели­ чина, соответствующая ординате точки 5 (at—/Спрстсп), становится равной значению параметра апр. Коэффи­ циент Кпѵ, именуемый коэффициентом прогноза, опреде­ ляет степень уверенности в том, что восстановление эле­ мента будет произведено до того момента времени, при

3 2 4