Розрахункові методи визначення безвідмовності та функційної безпечності
Показники функційної безпечності й безвідмовності визначають розрахунковим методом на підставі довідкових даних надійності комплектувальних виробів, що належать до складу об’єкта, і відповідних розрахункових формул. Вимоги безвідмовності і функційної безпечності визначають за Технічним завданням на розроблення технічних засобів з урахуванням ДСТУ 4178 [2].
Для розрахунку необхідно визначити працездатний, непрацездатний, захисний, безпечний і небезпечний стан, а також захисну та небезпечну відмову заданого об’єкта. Наприклад, захисний стан – неможливість увімкнення електродвигуна залізничної стрілки при необхідності її переведення, поява заборонного сигналу на світлофорі замість дозвільного; небезпечний стан - несанкціоноване увімкнення електродвигуна залізничної стрілки; поява зеленого або жовтого вогню на світлофорі замість червоного.
Розрахунок проводиться на базі принципової або структурної схеми об’єкта, специфікації його елементів. Для розрахунків використовують показники експлуатаційної надійності і функційної безпечності елементів об’єкта. Розрахунок зазначених показників виконують за такими етапами:
а) визначення або одержання від підприємств-виробників (замовника) значень інтенсивностей захисних і небезпечних відмов елементів, що входять до об’єкта;
б) визначення умов експлуатації та режимів функціонування елементів об’єкта;
в) розрахунок експлуатаційних інтенсивностей захисних і небезпечних відмов елементів об’єкта.
Значення інтенсивностей відмов елементів об’єкта одержують від підприємств-виробників або визначають за довідниками надійності комплектувальних виробів, наприклад, за довідником [5]. Значення інтенсивностей небезпечних відмов елементів також одержують шляхом проведення спеціальних статистичних випробувань або за результатами їхньої експлуатації. Якщо достовірних даних із розподілу небезпечних і захисних відмов в елементах об’єкта немає, тоді інтенсивності небезпечних відмов приймають рівними інтенсивностям відмов, наведеним у технічній документації або довідниках із надійності комплектувальних елементів.
З урахуванням реальних умов експлуатації та електричних навантажень експлуатаційну інтенсивність відмов елементів визначають так:
(3.1)
де lо – інтенсивність відмов елементів, що відповідає температурі навколишнього середовища 250С і номінальному електричному навантаженню;
N – число чинників, які впливають на експлуатаційну надійність елемента;
Кi – поправочні коефіцієнти, які враховують вплив різних чинників на експлуатаційну надійність елемента.
Інтенсивності відмов i–елементів lоі та поправочні коефіцієнти Кi, які наведені нижче, визначають за довідником [5], або іншими довідковими даними.
Інтенсивність відмов інтегральних мікросхем визначають за формулою
lе = lоi Ке Кн , (3.2)
де lоi – інтенсивність відмов i – мікросхеми при температурі 250С та номінальному електричному навантаженні;
Ке – коефіцієнт, який враховує умови експлуатації (для об’єктів, які експлуатуються на рухомому складі залізниць Ке = 2,5; для інших умов експлуатації на залізничному транспорті Ке = 2,0);
Кн – коефіцієнт навантаження.
Коефіцієнт навантаження для мікросхем дорівнює
де n – кількість навантажених на мікросхему входів;
Квих – коефіцієнт розгалуження по виходу мікросхеми, що навантажується.
Інтенсивність відмов інтегральних мікросхем, для яких відсутні дані з їх надійності, визначають за формулою
lе = lос.г Ксл Ке , (3.3)
де lос.г – інтенсивність відмов групи мікросхем;
Ке – коефіцієнт, який враховує умови експлуатації (для об’єктів, які експлуатуються на рухомому складі залізниць Ке = 2,5; для інших умов експлуатації на залізничному транспорті Ке = 2,0);
Ксл – коефіцієнт складності інтегральних мікросхем, який враховує кількість в них елементів.
Інтенсивність відмов випрямних, універсальних та імпульсних діодів, діодних зборок визначають за такою формулою
lе = lоi Кр Кф Кд.н Кз1 Ке , (3.4)
де Кр – коефіцієнт режиму, який залежить від електричного навантаження й температури;
Кф – коефіцієнт, який враховує функціональний режим приладу (лінійний, перемикальний, випрямний та ін.);
Кд.н – коефіцієнт, який залежить від величини максимально допустимого за технічними умовами (ТУ) навантаження по потужності розсіювання (струму);
Кз1 – коефіцієнт, який залежить від величини відношення робочої напруги до максимально допустимої напруги за ТУ;
Ке – коефіцієнт, який залежить від умов експлуатації.
Інтенсивність відмов стабілітронів і діодів надвисокочастотних визначають за такою формулою
lе = lоi Кр Ке . (3.5)
Інтенсивність відмов транзисторів біполярних, транзисторних зборок (крім потужних та надвисокочастотних) дорівнює
lе = lоi Кр Кд.н Кз1 Ке. (3.6)
Інтенсивність відмов польових транзисторів і тиристорів визначають відповідно за такими формулами:
lе = lоi Кр Кф Ке; (3.7)
lе = lоi Кр Кд.н Ке. (3.8)
Значення коефіцієнтів режиму Кр визначають за таблицями довідкових даних у залежності від температури й коефіцієнта електричного навантаження Кел.
Для діодів і діодних зборок
де Iпр.ср.роб – робочий прямий середній струм;
Iпр.ср.мах – максимально допустимий за ТУ прямий середній струм.
Для стабілітронів
де Iст.роб і Iст.мах – робочий та максимально допустимий струми стабілізації
Nbsp; або
де Рроб і Рмах – робоча і максимально допустима потужності розсіювання.
Для тиристорів
де Iср. роб і Iср.max. – робочий та максимально допустимий за ТУ середні струми.
Інтенсивності відмов випромінювальних діодів, оптронів і оптоелектронних мікросхем визначають за такою формулою:
lе = lоi Кр Ке, (3.9)
де Кр – коефіцієнт режиму, який залежить від коефіцієнта електричного навантаження Кел і температури;
Ке – коефіцієнт, який залежить від умов експлуатації.
Коефіцієнт електричного навантаження визначають так, як і для діодів.
Інтенсивність відмов конденсаторів визначають за формулою
lе = lоi Кс Кр Ке , (3.10)
де Кс – коефіцієнт, який залежить від величини номінальної ємності.
Коефіцієнт режиму Кр визначають у залежності від температури і коефіцієнта навантаження Кн, який обчислюють за
таким виразом:
де Uроб і Uн – робоча та номінальна напруги на конденсаторі.
Інтенсивність відмов резисторів визначають за такою формулою:
lе = lоi Кr Кm Кр Ке, (3.11)
де Кr – коефіцієнт, який залежить від величини номінального опору;
Кm – коефіцієнт, який залежить від величини номінальної потужності для металодіелектричних резисторів (для інших Кm = 1,0).
Коефіцієнт режиму Кр визначають у залежності від температури й коефіцієнта електричного навантаження Кн, який обчислюють у такий спосіб:
де Р і Рн – робоча й номінальна потужності резистора.
Коефіцієнт Кm = 0,7 при потужності резисторів 0,062 – 0,5 Вт; Кm = 1 при потужності 1,0 – 2,0 Вт.
Інтенсивність відмов перемикачів і тумблерів визначають за формулою
lе = lоi Кр Ккк Ке , (3.12)
де Ккк – коефіцієнт, який залежить від кількості задіяних контактів.
Коефіцієнт режиму Кр визначають у залежності від коефіцієнта електричного навантаження Кел, який дорівнює
де I та Iн– робочий та максимально допустимий струми за ТУ.
Інтенсивність відмов запобіжників визначають за формулою
lе = lоi Кt Ке (3.13)
де Кt – коефіцієнт режиму, який залежить від температури навколишнього середовища.
Інтенсивність відмов трансформаторів і дроселів визначають за такою формулою:
де Кt і Кt.ср – коефіцієнти режиму, які відповідають температурі навколишнього середовища і середній температурі експлуатації трансформаторів 500 С.
Показники безвідмовності та функційної безпечності елементів є основою для розрахунку відповідних показників для пристроїв та систем, які визначаються двома основними методами [7]:
1) за розрахунково–логічними схемами безвідмовності та функційної безпечності;
2) за графами станів об’єктів.
Дата добавления: 2016-06-13; просмотров: 740;