1.6 Надежность элементов систем автоматики

Надежность систем автоматики —это способность сохранять наиболее существенные свойства на заданном уровне в процессе эксплуатации. Для надежной работы системы необходимо использовать элементы, обладающие хорошими показателями надежности. Этоособенно важно в связи с возрастающим многообразием систем автоматики, применением их для выполнения очень ответственных задач. Но чем сложнее эти системы, чем большее число элементов они содержат, тем больше появляется причин для снижения надежности. Возникает противоречие: чем ответственнее и сложнее задача, выполняемая системой автоматики, тем меньше может оказаться надежность этой системы.

Основными путями преодоления этого противоречия являются следующие:

- повышение надежности элементов автоматики;

- разработка методов создания надежных систем, состоящих из ненадежных элементов;

- разработка систем контроля, предупреждающих и обнаруживающих отказы;

- разработка методов обслуживания сложных систем.

Показатели надежности, по которым оцениваются элементы автоматики.

При оценке надежности используется термин «отказ». Отказами в работе элемента называют как выход из строя, так и изменение его параметров, приводящее к неудовлетворительному выполнению элементов его функций. Отказы, как правило, появляются внезапно, случайно (подчиняются законам, свойственным случайным величинам). Их изучают с помощью математической статистики.

Для количественной оценки надежности элементов автоматики обычно используют следующие показатели:

−Вероятность безотказной работыP(t) в течение заданного отрезка времени: вероятность того, что за время t не произойдет отказа в работе (основной количественная характеристика надежности). Эта величина может находиться в пределах от 0 до 1.

P(0)=1;P(∞)=0;0≤P(t) ≤1

Вероятность безотказной работы элемента автоматики можно определить по результатам испытаний большого количества одинаковых элементов в течение заданного промежутка времени t: P(t) = (N-n)/N,

г де N — общее число испытанных элементов, п— число элементов, вышедших из строя за время испытаний.

Рисунок 1.5 – Зависимость безотказной работы элемента от времени работы

− Интенсивность отказов (t), или λ-характеристика используется для количественной оценки надежности элементов и при расчете надежности системы автоматики, состоящей из нескольких элементов. Величину можно оценить как отношение числа отказавших элементов к числу оставшихся к данному моменту времени работоспособными элементов, взятое за единицу времени (единица измерения интенсивности отказов −число отказов в час)

Рисунок 1.6 –Типичная зависимость интенсивности отказов от времени

На этой кривой (рис. 1.6) можно выделить три характерных участка.

Первый участок (0 до t₁) —период приработки и тренировки(выходят из строя некачественно изготовленные элементы). Обычно это проходит на заводе-изготовителе, дорожащем своей репутацией. Дефектные элементы «выжигают», а не пускают в продажу.

Второй участок (от t₁ до t₂)— это период нормальной эксплуатации элемента, в течение которого интенсивность отказов низкая и примерно постоянная. На этом участке вероятность безотказной работы определяется по формуле P(t) = exp(- t).

Третий участок начинается с момента t₂и характеризуется нарастанием интенсивности отказов, что объясняется старением и износом элементов.

Обычно рекомендуется произвести замену элементов до наступления момента времени t₂.

− Среднее время безотказной работы при постоянной интенсивности отказов определяется очень просто: Tср = 1/ .

На величину интенсивности отказов и соответственно на среднее время безотказной работы очень сильно влияют условия эксплуатации.