Методы обеспечения надежности объектов

Сложные объекты, а также отдельные входящие в них блоки, узлы, элементы выполняют возлагаемые на них функции только в том случае, если они сохраняют работоспособность в течение заданного интервала времени в определенных условиях эксплуатации, т.е. имеют необходимую безотказность.

Для обеспечения и поддержания в процессе эксплуатации требуемой безотказности объектов необходимо предпринимать специальные меры, а именно:

· упрощение структурных схем отдельных устройств и объекта в целом;

· применение высоконадежных элементов;

· снижение нагрузки элементов и стабилизация условий эксплуатации объектов;

· применение резервирования.

Путем реализации первого метода безотказность объекта не может быть повышена значительно. Это объясняется тем, что простота схем не может быть больше определенного уровня, так как объектом и его устройствами должны быть решены вполне определенные задачи.

Повышение надежности элементов, входящих в состав объекта, ведет к значительному усложнению технологии и соответственно к пропорциональному повышению их стоимости. Поэтому применение высоконадежных элементов может оказаться экономически нецелесообразным.

Как показывают экспериментальные данные, интенсивность отказов элементов можно уменьшить на один - два порядка за счет снижения нагрузки. Однако в настоящее время элементы практически во всех схемах работают с достаточно малыми нагрузками. Как правило, коэффициент нагрузки элементов не превышает 0,5 … 0,8, а в ответственных устройствах он доведен до 0,1 … 0,3. Дальнейшее снижение коэффициента нагрузки нецелесообразно из-за увеличения весовых и геометрических характеристик объекта.

Для обеспечения заданного уровня надежности объектов широко применяют различные методы резервирования, однако возможности этих методов ограничены. Резервирование предполагает увеличение весовых и геометрических характеристик объектов, что не всегда может быть осуществлено.

Указанные методы обеспечения заданного уровня надежности объектов направлены на реализацию лишь одной из составляющих надежности, а именно на обеспечение их безотказности. Но надежность объекта может быть обеспечена и за счет своевременного проведения профилактических мероприятий путем замены отказавших блоков, настройки и регулировки его узлов. Для реализации этих мероприятий необходимо иметь информацию о техническом состоянии объекта, которая может быть получена лишь только в результате контроля или технического диагностирования объектов.

Указанные мероприятия обеспечивают повышение коэффициента готовности

путем сокращения времени восстановления

за счет уменьшения времени обнаружения отказа (Т _ОБН), поиска места отказа (Т _ПМО) и устранения последствий отказа (Т _УПО).

В случае обнаружения отказов соответствующие блоки объекта заменяются заведомо работоспособными, что ведет к увеличению вероятности безотказной работы объекта. Изменение вероятности безотказной работы при наличии и отсутствии контроля условно показано на рис. 3.35.

Если объект не контролируется в процессе эксплуатации, то изменение Р (t) происходит по экспоненциальному закону (кривая 1):

.

При проведении контроля с периодичностью Т _П и продолжительностью происходит увеличение вероятности безотказной работы. Степень увеличения определяется глубиной контроля, т.е. полнотой выявления отказов. В идеальном случае контроля вероятность безотказной работы равна начальной величине Р _О (кривая 2). Прирост вероятности в этом случае - . На практике не удается выявить и устранить все дефекты объекта, поэтому (кривая 3). Прирост вероятности в этом случае . Но время эксплуатации объекта до момента достижения Р (t) допустимой величины Р _Д в случае проведения контроля Т _ЭК превышает соответствующее время без проведения контроля (Т _ЭН < Т _ЭК).

Итак, организованный соответствующим образом контроль позволяет повысить надежность объекта, поэтому требуемый уровень его надежности может быть достигнут реализацией прямых методов повышения надежности совместно с его контролем и последующим устранением отказов.

Контрольные вопросы к главе 3

1. Назвать допущения, принимаемые при расчете надежности сложного объекта.

2. Какова последовательность расчета надежности сложного объекта?

3. Дать определение структурной схемы надежности объекта.

4. Определить различия между конструктивной (монтажной) и структурной схемами надежности объекта.

5. Как рассчитывается надежность объекта с последовательным соединением элементов?

6. Как рассчитывается надежность объекта с параллельным соединением элементов?

7. Составить структурную схему надежности объекта, условие безотказности которого имеет следующий вид: объект безотказен, если безотказны первый, второй и третий, а также четвертый или пятый элементы. Рассчитать надежность объекта, полагая вероятность безотказной работы каждого элемента равной 0,9. Ответ: 0,722.

8. Пояснить методику расчета надежности мостиковых структур.

9. Пояснить методику расчета надежности избирательных схем.

10. Дать методику проведения определительных испытаний.