Параметрические методы обеспечения надежности

Надежность систем управления существенно зависит от условий и режимов эксплуатации. Действительно, приводимые в справочниках интенсивностей отказов значения элементов определены для номинальных, как правило, лабораторных, условий испытаний и не учитывают влияния различных дестабилизирующих факторов, действующих на систему. В общем случае для расчетного определения надежности необходимо знать иное значение интенсивности отказов, которое является функцией многих перемен­ных

,

где — интенсивность отказов, определенная; при номиналь пература, атмосферное давление, уровень нагрузки, режим работы и т. п.ном режиме и номинальных условиях; — эксплуатационные факторы: тем

Величину X определяют исходя из общих условий эксплуатации тех или иных систем. Коэффициент сложности условий эксплуатации

, (5. 1. 1)

где — среднее значение интенсивности отказов элементов, работающих в системе.

Очевидно, что величина , определенная согласно равенству (5. 1. 1), будет иметь весьма ориентировочный характер. Если учесть при этом, что значения , приводимые в справочниках, также даются в интервале , то расчет надежности по вероятностным критериям имеет весьма недостоверный характер.

1. Для повышения достоверности обычно стремятся к учету факторов, влияющих на величину в реальных условиях эксплуатации. Так, для учета нагрузки элементов системы используют коэффициенты нагрузки вида

,

где и — соответственно рабочее и номинальное значения параметров. Например, для резисторов , где и — мощности, рассеиваемые в резисторе соответственно в рабочем и номинальном режимах; для конденсаторов , где и — напряжения на конденсаторе соответственно в рабочем и номинальном режимах. Если для однопараметрических элементов определение относительно просто, то для многопараметрических элементов (например, транзисторов, тиристоров и т. п.) это связано с серьезными трудностями. Как правило, зависимость от коэффициентов нагрузки является нелинейной и может быть аппроксимирована полиномом п-й степени

,

где , — коэффициенты полинома, зависящие от типа элемента.

2. Влияние цикличности работы на надежность исследовано недостаточно. Обычно для оценки ее влияния используют эмпирическую зависимость вида

где и — значения интенсивностей отказов соответственно при

циклической и непрерывной работе; — коэффициент цикличности; — число циклов включено — выключено за 1 ч работы.

С ростом числа циклов растут коэффициент цикличности и, следовательно, интенсивность отказов. Для оценки влияния режима включено — выключено используется также соотношение

,

где и — величины интенсивностей отказов соответственно при непрерывном нахождений в рабочем (включенном) и нерабочем (выключенном) режимах; и — время нахождения соответственно в рабочем и нерабочем режимах.

Как следует из изложенного, интенсивность отказов, а следовательно, и надежность систем управления в существенной степени зависят от режимов и условии эксплуатации. Указанное обстоятельство позволило разработать параметрические (режимные) методы обеспечения надежности, сущность которых сводится к созданию щадящих (облегченных) режимов работы элементов, приборов, блоков и системы в целом.

С этой целью создается система ограничений, при которой рабочие режимы элементов в реальных условиях эксплуатации никогда не приближаются к предельно допустимым. Обеспечиваемые при этом запасы по режимам регламентируются коэффициентами запасов, обычно лежащими в пределах 0,5—0,7. Здесь прежде всего следует обращать внимание на электрические, тепловые и механические нагрузки.

Очевидно, что с целью создания «равнопрочной» по надежности системы управления при проектировании необходимо основное внимание уделять менее надежным элементам, принимая меры по обеспечению их безотказной работы.