Оценка показателей безотказности узла РЭУ (стр. 3 из 4)

4. Обоснование метода резервирования для функционального узла РЭУ

Резервирование – это введение в структуру устройства дополнительного числа элементов, цепей.

Как упоминалось ранее, по способу подключения существует несколько видов резервирования: постоянное, замещением, скользящее.

При резервировании замещением основной элемент в случае его отказа отключается от электрической схемы, и вместо него подключается один из резервных элементов. Для подключения резервного элемента используется переключающее устройство. Такие устройства могут работать в автоматическом режиме либо быть ручными.

Основной характеристикой резервирования замещением является кратность резерва, выражаемая несокращенной дробью и определяемая отношением

(4.1)

где r — количество резервных элементов, способных замещать

основные элементы данного типа; r = m - n

(см. рис.5.24);

п — количество основных элементов, резервируемых резервными элементами.

Рис. 4.1 – Примеры оценки кратности резерва

Примеры оценки кратности резерва понятны из рис. 4.1.

Из рис.5.34 видно, что дробь, описывающую кратность резерва, нельзя сокращать, так как будет потеряна информация о характеристиках резервирования.

При резервировании замещением резервные элементы до вступления их в работу могут находиться в одном из трех режимов нагружения:

а) нагруженном режим. Резерв находится в таком же электрическом режиме, как и основной элемент, и его ресурс вырабатывается одновременно с ресурсом основного элемента, точно так же, как и при постоянном резервировании;

б) облегченный режим.

Ресурс резервных элементов начинает расходоваться с момента включения всего устройства в работу, однако интенсивность расхода ресурса резервных элементов до момента включения их вместо отказавших (время t) значительно ниже, чем в обычных рабочихI условиях;

в) ненагруженный режим.

Условия, в которых находится резерв, настолько легче рабочих, что практически резервные элементы начинают расходовать свой ресурс только с момента включения их в работу вместо отказавших.

Основные достоинства резервирования замещением
резервируемой аппаратуры:

1) больший выигрыш в надежности по сравнению с постоянным резервированием (в случаях ненагруженного и облегченного резерва);

2) отсутствие необходимости дополнительной регулировки в случае замещения основного элемента резервным, так как основной и резервный элементы одинаковы.

Основные недостатки резервирования замещением:

1) сложность технической реализации и связанное с этим увеличение массы, габаритов и стоимости всего резервируемого РЭУ;

2) перерыв в работе в случае замещения отказавшего элемента;

3) необходимость иметь переключающее устройство высокой надежности. Для обеспечения этого иногда приходится резервировать сами переключающие устройства, обычно используя постоянное резервирование. На практике считается, что надежность переключающего устройства должна быть, по меньшей мере, на порядок выше надежности резервируемого элемента.

На практике резервирование замещением обычно используют на уровне комплектующих элементов и каскадов блока. В данном курсовом проекте воспользуемся резервированием отдельных каскадов в составе функционального блока РЭУ.

Постоянное резервирование – это такое резервирование, при котором резервные элементы участвуют в функционировании ТС наравне с основными. При этом основные и резервные элементы могут иметь общий вход и общий выход, в частности, гальваническую связь по входу и выходу, а могут быть и автономными, т.е. не иметь такой связи. При постоянном резервировании в случае отказа основного элемента не требуется специальных переключательных устройств, вводящих в действие резервный элемент, поскольку он вводится в действие одновременно с основным.

Основными достоинствами постоянного резервирования являются: простота технической реализация и отсутствие даже кратковременного перерыва в работе в случае отказа элементов резервируемого узла.

Основные недостатки постоянного резервирования:

- меньший выигрыш в надежности по сравнению с резервированием замещением;

- изменение электрического режима работы элементов резервируемого узла при отказе хотя бы одного из элементов;

- отказ резервируемого узла в целом при коротком замыкании одного из элементов в случае параллельного способа соединения элементов в узле;

- отказ резервируемого узла в целом при обрыве одного из элементов в случае последовательного соединения элементов в узле.

На практике постоянное резервирование обычно выполняется на уровне комплектующих элементов и каскадов.

Для оценки постоянного резервирования условно разобьём схему электрическую принципиальную, приведённую в Приложении 1, на отдельные блоки исходя из их функционального назначения в устройстве. В итоге получаем 6 блоков, которые выполняют отдельные функции в устройстве.

Схема разбиения устройства на блоки:

1 2 3 4 5 6

Определим количество резервных элементов для каждого блока. Для этого требуется рассчитать вероятность безотказной работы каждого блока. Резервирование будем проводить до тех, пока вероятность безотказной работы не станет удовлетворительной. Минимально допустимое значение должно составлять приблизительно 0,91.

Необходимые данные для расчёта вероятности безотказной работы возьмём из таблиц 1 и 2 во втором пункте проекта, используя тот же принцип расчета, но уже для каждого отдельно выделенного блока.

Для расчета вероятности безотказной работы используем следующую формулу:

В данной формуле

– вероятность безотказной работы отдельного блока;

m – число резервных элементов.

Все полученные результаты представим в виде таблицы 5.

Таблица 5 – Вероятность безотказной работы каждого блока

№ блока	Интенсивность отказов блока	Наработка на отказ	Вероятность безотказной работы
1	10,79		0,62
2	6,46		0,68
3	3,85		0,71
4	3,19		0,75
5	1,46		0,79
6	4,28		0,7

Выясним, сколько резервирований необходимо провести для каждого блока. Результат для каждого отдельно взятого блока представим в виде таблиц, в которых укажем шаг резервирования и вероятность безотказной работы данного блока на данном шаге.

m	P(t)
1	0,68
2	0,89
3	0,97

Для блока №1: Для блока №2:

m	P(t)
1	0,62
2	0,86
3	0,95

Для блока №3: Для блока №4:

m	P(t)
1	0,71
2	0,92
m	P(t)
1	0,75
2	0,94

Для блока №5: