Основные понятия и показатели надежности

Важнейшим свойством систем управления ЭП является надежность.

Надежностью называется свойство устройства выполнять необходимые функции, сохраняя в течении заданного промежутка времени значения эксплуатационных показателей в требуемых пределах. Если все параметры устройства соответствуют требованиям документации, такое состояние называют работоспособным, а событие, состоящее в нарушении работоспособности, — отказом.

Различают внезапные и постепенные отказы.

Внезапные отказы возникают в результате скачкообразного изменения эксплуатационных параметров элемента или устройства. Они являются результатом скрытых недостатков технологии производства или скрытых изменений параметров, накапливающихся в процессе эксплуатации при ударах, вибрациях и т.д. (обрыв провода, короткое замыкание, пробой полупроводникового прибора).

Постепенные отказы характеризуются постепенными, плавными изменениями во времени параметров элементов или устройств, вызванными необратимыми процессами старения, износа, а также нарушением условий регулировки.

Надежность проявляется через безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость:

- Безотказность — свойство системы (элемента) непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени.

- Долговечность — свойство системы (элемента) сохранять работоспособность до наступления предельного состояния с перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Предельное состояние может устанавливаться по изменениям параметров, условиям безопасности, экономическим показателям, необходимости капитального ремонта и т.д.

- Ремонтопригодность — свойство системы (элемента), заключающееся в приспособлении ее к предупреждению, обнаружению и устранению отказов путем проведения технического обслуживания и ремонта.

- Сохраняемость — свойство системы (элемента) непрерывно сохранять исправное, работоспособное состояние в течение всего времени хранения.

Количественные характеристики надежности — вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, средняя наработка до отказа (среднее время безотказной работы) и др.

Вероятность безотказной работы Р(t) — вероятность того, что в заданном интервале времени t не возникает отказ. При испытании или эксплуатации изделий вероятность безотказной работы определяется следующей статистической оценкой:

где N₀ — число изделий в начале испытаний;

n(t) — число изделий, вышедших из строя за время t,

t — время, для которого определяется вероятность безотказной работы.

Интенсивностью отказовназывается отношение числа изделий, отказавших в единицу времени, к среднему числу и продолжающих исправно работать:

где n(Dt) — число изделий, отказавших в интервале от t - D t/2 до t + Dt/2; — среднее число изделий, исправно работающих в интервале D t;

N_i, N_i+i — число исправно работающих изделий соответственно в начале и конце интервала. Типичная кривая изменения интенсивности отказов во времени представлена на рис. 2.1. На участке 0 –t₁ (участок приработки) из-за скрытых дефектов интенсивность отказов высока, но с течением времени уменьшается. Для систем управления длительность участка составляет десятки, а иногда сотни часов. Уменьшить его можно за счет предварительной отбраковки и обкатки элементов и блоков.

Рисунок 2.1.Типичная зависимость интенсивности отказов аппаратуры во времени

Участок t₁ — t₂ (участок нормальной эксплуатации) характеризуется примерным постоянством интенсивности отказов. Длительность участка — тысячи и десятки тысяч часов.

На участке t >t₂ врезультате износа и старения интенсивность отказов начинает возрастать.

При достижении t₂ дальнейшая эксплуатация системы нецелесообразна.

При постоянной интенсивности отказов l(t)=l вероятность безотказной работы P(t) = е^-lt.

Средняя наработка до отказа (среднее время безотказной работы) при постоянной интенсивности отказов Тср =1/l.