Файл: Казацкер, А. А. Надежность систем автоматизации в пищевой промышленности.pdf

ГЛ А В А 4

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОЦЕНОК ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ

Для систем, так же как и для средств автоматизации, суще­ ствуют априорные и апостериорные (экспериментальные) мето­ ды получения оценок показателей надежности.

Как указывалось в главе 2, для оценки систем автоматиче­ ского регулирования следует использовать две группы показа­ телей надежности. Первая группа— общие показатели надеж­ ности. Они учитывают внезапные отказы типа «поломок», при­ водящие к остановке, выключению САР либо к переводу систе­ мы в режим ручного (дистанционного) управления впредь довосстановления работоспособности системы. Вторая группа— специальные показатели безотказности САР. Они учитывают самовосстанавливающиеся отказы типа «сбоев», приводящие- к снижению эффективности продолжающей функционировать системы.

Для оценки систем автоматической защиты принят один по­

стью безотказной работы канала автоматической защиты P(t). Поскольку однозначно принимается Кг ^3= 0,99 (см. главу 5),. оценке подлежит величина показателя P(t), относящегося так­ же к группе общих показателей надежности.

Для оценки систем автоматического контроля и сигнализа­ ции необходимо в основном использовать показатели, относя­ щиеся к группе общих, — наработка на отказ Т и среднее вре­ мя восстановления Тв.

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ АПРИОРНЫХ ОЦЕНОК

При априорных методах получения оценок общих по­ казателей надежности САУ используется изложенный в главе 3 элементный метод расчета. В качестве элементов расчета в нем выступают изделия, составляющие систему (приборы, средства автоматизации), показатели надежности которых могут быть взяты из приложений.

Если оцениваются показатели надежности автоматического управляющего устройства системы, то показатели надежности объекта автоматизации не учитываются. Если рассчитываются технические характеристики системы в целом, то объект авто­ матизации (каким обычно является технологическое оборудова­ ние) рассматривается как изделие, входящее в систему. Методы

66

получения оценок показателей надежности технологического оборудования здесь не рассматриваются [50, 69].

В приложениях приведены оценки показателей надежности (наработка на отказ и среднее время восстановления) систем автоматического контроля и одноконтурных систем автоматиче­ ского регулирования, используемых в ряде отраслей пищевой промышленности. Оценки получены расчетным путем по мето­ дике, изложенной в главе 3. Исходные данные для расчета взя­ ты из приложений.

Априорные методы получения оценок специальных показате­ лей безотказности САР могут быть в настоящее время рассмот­ рены только для автоматических систем стабилизации (непози­ ционных) [51].

Из выражений (35) и (36) видно, что для получения априор­

ной оценки (Од,га необходимо получить значения ау, ту и N0■дин.

Величина ау может быть получена по известным характеристи­ кам возмущающих воздействий и элементов системы [52, 53]. В качестве ту следует, очевидно, брать номинальное значение регулируемого параметра. Значением Л/0.дИн можно задаться. Обычно оно колеблется в пределах 1—3 1/ч.

Для_ априорной оценки соСТа т вместо оу следует брать

где п определяется путем деления значений необхо-

уу п

димой наработки t на время усреднения. Величину N0. мож­ но принять равной 0,1 N0.mm.

Таким образом, априорные методы получения показателей безотказности автоматических систем стабилизации весьма при­ ближенные, нуждаются в обязательном экспериментальном уточ­ нении и могут быть использованы только для сравнительных расчетов на ранних стадиях разработки систем.

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОЦЕНОК

Экспериментальные методы (организация, планиро­ вание и обработка данных) определения общих показателей надежности для систем автоматизации не отличаются от мето­ дов, применяемых для средств и приборов автоматизации.

Для экспериментального определения специальных показа­ телей безотказности САР (стабилизации) технологических про­ цессов в условиях нормальной эксплуатации в лаборатории на­ дежности института «Пищепромавтоматика» была разработана методика, которая используется с 1970 г. Методика содержит общие правила обработки исходной информации о динамиче­ ских и статических отказах в период испытаний и правила вы­ числения количественных характеристик специальных показа­ телей безотказности САР (параметров потоков соответствую­ щих видов отказов).

Исходная информация содержит запись процессов изменения во времени определяющего параметра в автоматическом режи­ ме функционирования; запись комментариев к указанному про­ цессу. Комментарии к записи процесса должны содержать дату и время начала и конца записи реализации, время появления и исчезновения возмущений, не предусмотренных техническим заданием на образец; дату, время смены уставок (заданий) '.определяющего параметра, величины уставок и другие сведе­ ния, позволяющие судить о работоспособности опытного образ­ ца. Обработка исходной информации заключается в проверке однородности ее для каждой реализации в отдельности, упоря­ дочении информации, проверенной на однородность, формиро­ вании выборок однородной информации и представлении инфор­ мации в табличной форме (для каждой выборки в отдельности).

Проверка однородности исходной информации сводится к исключению из записи случайного процесса изменений регули­ руемого параметра части информации, соответствующей работе в режимах, не предусмотренных в техническом задании. Опера­ ция упорядочения заключается в объединении оставшихся после проверки однородности «кусков» информации отдельных реали­ заций. Упорядоченная однородная информация разбивается на выборки, каждая из которых должна содержать информацию, отражающую функционирование системы в одном из допусти­ мых по техническому заданию режимов (на одной' из уставок, на одном из возможных видов сырья и т. п.). Операция пред­ ставления информации в табличной форме заключается в со­ ставлении для каждой выборки в отдельности таблицы значений регулируемого параметра в хронологическом порядке их полу­ чения.

Количественные характеристики специальных показателей безотказности САР вычисляются раздельно для каждой выбор­

ту регулируемого параметра, 1/ч. Оценка величины М0-дин выполняется путем подсчета числа переходов значений регу­ лируемого параметра через линию среднего. Полученное чис­ ло переходов делится на длительность выборки в часах.

АдИН.Н= т у УдОП. н"> Асии. В= Удои. В СЯу,

68

*/доп.н<в) — нижнее (верхнее) допустимое значение регулируемого параметра; Ддин.н(в) — нижняя (верхняя) часть поля динамического допуска относитель­

но величины ту\

оу — оценка среднего квадратического отклонения регулируемого пара­ метра (в единицах регулируемого параметра).

tfiy — среднее значение регулируемого параметра (для рассматриваемой вы­ борки).

2 *

Рассмотрим последовательность вычисления количественных характеристик специальных показателей безотказности САР для случая допусков группы 16.

здесь Ф(и) — интегральная функция Лапласа.

(59