ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Надежность – это способность объекта (схемы) исполнять заданные функции на протяжении времени, обусловленные требованиями эксплуатации. Если на стадии проектировании не учесть надежность, то в реальных условиях разработанная схема управления может быть неработоспособной.

Вопрос надежности работы отдельных элементов регламентируется ГОСТ 27.002-83 «Надежность в техники, термины и определении».

Основное понятие в теории надежности отказ – это потеря работоспособности (полная или частичная), нарушение нормальной работы объекта (схемы), следствии чего его характеристики не удовлетворяют требований, которые перед ним ставятся.

Соответственно ГОСТ 27.002-83 понятие надежности может включать:

– безотказность – способность объекта сохранять работоспособность на протяжении определенного промежутка времени;

– долговечность – способность объекта сохранять работоспособность до граничного состояния при существующей системе технического обслуживания;

– ремонтопригодность – приспособления изготовления до предупреждения и выявления причин отключения и отказов, поломок их устранение путем проведения ТО и ТР;

– сохранность – способность изготовления быть исправным и работоспособным во время сохранения, транспортировки и ремонта.

К численным показателям надежности относятся: вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, наработки на отказ, средний термин службы, средний термин сохранения и др.

Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает. Вероятность безотказной работы определяем для каждого электрооборудования по формуле:

,

Где: k – коэффициент, который учитывает воздействия окружающей среды на работу электрооборудования и средств автоматизации; для с/х производства k = 10;

– общая интенсивность отказов, год-1, находим по Таблице 1.21 [1].

– время эксплуатации, для которого определяется вероятность безотказной работы, находим по таблице 1.20 [1].

Вероятность безотказной работы для автоматического выключателя:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,99.

Вероятность безотказной работы для магнитного пускателя:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,74.

Вероятность безотказной работы для теплового реле:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,87.

Вероятность безотказной работы для плавкого предохранителя:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,84.

Вероятность безотказной работы для терморегулятора:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,001.

Вероятность безотказной работы для реле защиты:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,93.

Вероятность безотказной работы для реле давления:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,22.

Вероятность безотказной работы для трансформатора 220/12:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,22.

Вероятность безотказной работы для переключателей:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,76.

Вероятность безотказной работы для сигнальных ламп:

P(t) = = 2,72-0,0066 ≈ 0,002.

Интенсивность отказов установки зависит от действия механичных сил на электрооборудования и от размещения каждого элемента схемы. Коэффициент, который учитывает механические воздействия, выбирают с таблицы 1.22 [1].

На интенсивность отказов также влияет температура и влажность окружающей среды, при которых работает элемент схемы или установка в целом. Коэффициент температуры, который зависит от влажности и температуры, при которых работают элементы схемы, выбирают с таблицы 1.23 [1].

Интенсивность отказов для каждого вида элементов определяем по формуле, учитывая коэффициент нагрузки и температуры, при которых данное электрооборудование используется.

λ = kλ0,

Где: λ0 – интенсивность отказов в нормальных условиях, год-1 (таблица 1.21 [1]);

K – поправочный коэффициент, который учитывает коэффициент нагрузки и температуры.

K = kHkT,

Где: kH – коэффициент нагрузки, который зависит от условий, при которых работает элемент схемы, выбираем с таблицы 1.22 [1];

KT – коэффициент температуры, который зависит от температуры и влажности, в которых находится элемент схемы, выбираем с таблицы 1.23[1];

Определим интенсивность отказов для автоматического выключателя:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 0,22 = 0,29;

Определим интенсивность отказов для магнитного пускателя:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 10 = 13,4;

Определим интенсивность отказов для теплового реле:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 0,4 = 0,54;

Определим интенсивность отказов для плавкого предохранителя:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 0,6 = 0,80;

Определим интенсивность отказов для терморегулятора:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 23 = 30,82;

Определим интенсивность отказов для реле защиты:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 0,25 = 0,34;

Определим интенсивность отказов для реле давления:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 5 = 6,7;

Определим интенсивность отказов для трансформатора 220/12:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 5 = 6,7;

Определим интенсивность отказов для переключателей:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 0,92 = 1,23;

Определим интенсивность отказов для сигнальных ламп:

K = 1,07 ∙ 1,25 ≈ 1,34,

λ = 1,34 ∙ 20 = 26,8.

Вероятность отказов – величина по значению противоположна P(t). При этом: P(t) + q(t) = 1, откуда q(t) = 1 – P(t).

Вероятность отказа для автоматического выключателя:

Q(t) = 1 – 0,99 = 0,01;

Вероятность отказа для магнитного пускателя:

Q(t) = 1 – 0,74 = 0,26;

Вероятность отказа для теплового реле:

Q(t) = 1 – 0,87 = 0,13;

Вероятность отказа для плавкого предохранителя:

Q(t) = 1 – 0,84 = 0,16;

Вероятность отказа для терморегулятора:

Q(t) = 1 – 0,001 = 0,999;

Вероятность отказа для реле защиты:

Q(t) = 1 – 0,93 = 0,07;

Вероятность отказа для реле давления:

Q(t) = 1 – 0,22 = 0,78;

Вероятность отказа трансформатора 220/12:

Q(t) = 1 – 0,22 = 0,78;

Вероятность отказа для переключателей:

Q(t) = 1 – 0,76 = 0,24;

Вероятность отказа для сигнальных ламп:

Q(t) = 1 – 0,002 =0,998.

Таким образом, выяснилось, что наиболее вероятным может быть отказ электронного терморегулятора и сигнальных ламп. Это объясняется сложностью его конструкции и схемы. Т. к. в данном случае выбран современный терморегулятор, интенсивность отказов может значительно снизится. Данных по интенсивности отказов указанного устройства не имеется. Ресурс сигнальных ламп невелик, поэтому необходимо всегда иметь в резерве несколько штук.