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

плуатации изображена на рис. 1. Такая зависимость характерна

распределения величины наработки до момента отказа спра­

Рис. 2. Характер (последовательность) работы ремонтируемых изде­ лий. Обозначения:

to— момент включения изделия в работу; бот> Чаг< Ifto-r — моменты отказов изделия; бв> Ов’ tЛ’в— моменты восстановления изделия после отказа; —

момент выключения изделия на профилактику; Цкл- - момент включения из­ делия после профилактики.

Показателями безотказности ремонтируемых изделий явля­ ются в основном наработка на отказ, параметр потока отказов, вероятность безотказной работы.

Наработка на отказ Т представляет собой среднее значение наработки ремонтируемого изделия между отказами и имеет размерность наработки (часы, циклы и г. п.).

Параметр потока отказов ш(() — среднее количество отказов ремонтируемого изделия в единицу времени, взятое для рас-

23

сматриваемого момента времени, имеет размерность, обратную размерности наработки.

Для опытного определения показателей надежности ремон­ тируемых изделий проводят наблюдения за испытаниями или эксплуатацией изделий в заданных условиях. При этом опре­ деляют количество rrii(t) отказов каждого /-го из этих изделий до требуемой наработки t.

Среднее число отказов до наработки t

Если для изделия соблюдается зависимость типа изображен­ ной на рис. 1, то после наработки Д, т. е. после окончания пе­ риода приработки, функция Н (t) становится линейной и до наработки tu приобретает такой вид:

где a (t) = м = const.

Статистически для периода от наработки t\ до наработки /г Т определяется следующим образом:

При определении величины t=t%—1\ в единицах времени не учитывается время простоя изделия (плановые выключения, ремонт после отказа и т. п.).

Точная формула

Точная ф орм ула

Как указывалось, при справедливости выражения (15)

Вероятность безотказной работы ремонтируемых изделий определяется так же, как и для перемонтируемых.

Точное выражение для определения P(t)

При справедливости выражения (15)

В технической документации на средства и системы автома­ тизации технологических процессов пищевой промышленности наиболее часто используемым показателем ремонтопригодности является среднее время восстановления. Этот показатель обо­ значает среднее время вынужденного нерегламентированного простоя, вызванного восстановлением работоспособности изде­ лия после отказа; обозначается Тв, имеет размерность — время (обычно часы).

Если на восстановление работоспособности после каждого из отказов было затрачено время t\, t2, ..., tm, то среднее время восстановления

(25>

i=i

Определения и некоторые пояснения к другим показателям ремонтопригодности приведены в ГОСТ 16503—70.

Кроме показателей, характеризующих каждую из составля­ ющих надежности в отдельности, получили распространение комплексные показатели, которые характеризуют изделия не­ сколько шире. Рассмотрим два таких показателя, применяемых в технической документации по автоматизации пищевой про­ мышленности.

25

Коэффициент готовности Кг (безразмерная величина), обозна­ чающий вероятность того, что изделие будет работоспособно в произвольно выбранный момент времени в промежутках между выполнением планового технического обслуживания.

В установившемся режиме эксплуатации (стационарный ре­ жим), когда эксплуатация состоит в чередовании периодов ра­ боты и периодов ремонта после отказов (плановые ремонты не учитываются), коэффициент готовности

где Т и Гв находятся по уравнениям (16) и (25).

Коэффициент технического использования Кт — отношение наработки изделия в единицах времени за некоторый период эксплуатации к сумме этой наработки и времени всех простоев, вызванных техническим обслуживанием и ремонтами за этот же период эксплуатации.

Если в течение рассматриваемого промежутка времени сум­ марная наработка составляет tcум, а суммарные простои на ремонт и техническое обслуживание составляют соответственно tpeu и /обсл, то коэффициент технического использования

Кум

Кт характеризует ту долю времени в общем времени экс­ плуатации изделия, в течение которого изделие полезно функ­ ционировало. Ki представляет собой общую характеристику как качества самого изделия, так и качества его эксплуатации.

УЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ

Если рассматривать все стадии разработки, изготов­ ления и эксплуатации («жизни») изделия, то первым техниче­ ским документом (или одним из первых) является техническое задание на проектирование. В нем формулируются все основные технические требования к изделию, в том числе и к его надеж­ ности.

Разработка задания в методическом отношении являет­ ся наиболее важным этапом проектирования (разработки). Ха­ рактеристики, изложенные в нем, на всех дальнейших стадиях «жизни» изделия служат основными критериями, позволяющи­ ми оценить качество разработки. Выбор тех или иных показа­ телей надежности конкретных изделий, определение количест­ венных значений этих показателей, формулировка критериев от­ каза тесно связаны с остальными техническими характеристи­

26

нами изделия, с его целевым назначением. Все это должно найти отражение в техническом задании. Задание на разра­ ботку системы (средства) автоматизации является, как правило, результатом значительного объема работ. Поэтому дальнейшее изложение вопросов, связанных с выбором показателей надеж­ ности для отдельных типов (классов) средств и систем автома­ тизации пищевой промышленности, проводится применительно к учету характеристик надежности на этапе разработки техни­ ческого задания.

Как показывает опыт, по вопросам надежности в задании должны быть сформулированы показатели надежности, четко указаны признаки (критерии) отказов, необходимая достовер­ ность подтверждения заданных показателей надежности, все сведения, характеризующие условия работы средств автомати­ зации.

В нем должны быть использованы только такие показатели надежности, относительно которых могут быть указаны инже­ нерные методики их определения, а также качественные требо­ вания (рекомендации) по вопросам надежности. Формулировки такого рода требований должны быть четкими, не допускающи­ ми многозначных толкований.

Поскольку формулировки и методика обоснования требова­ ний по надежности зависят от характера технического устройст­ ва, сначала излагаются вопросы, касающиеся требований по надежности и связанных с ними критериев отказов для различ­ ных типов систем и средств автоматизации, затем — более об­ щие вопросы, связанные с необходимой достоверностью под­ тверждения заданных показателей надежности и условий экс­ плуатации.

Требования по надежности, включенные в задание, должны определяться для каждого конкретного случая после проведения тщательного технического и экономического анализа, путем установления технических и экономических связей надежности проектируемой системы с эффективностью решения конечной задачи, путем анализа возможных условий эксплуатации и тех потерь, (ущербов), которые могут принести ненадежность дайной системе, т. е. потерь (ущербов) от отказов.

На основании обобщения известных литературных данных [16, 17] системы автоматического управления по выполняемым ими функциям можно примерно разделить на три основных класса: системы автоматического регулирования (САР); систе­ мы автоматической защиты (САЗ); системы автоматического контроля и сигнализации (САК).

Наибольший вес имеют системы автоматического регулиро­ вания, которые в свою очередь делятся на системы автомати­ ческой стабилизации, системы программного регулирования и следящие системы.

27