Учебное пособие: Автоматизация технологических процессов и производств

Как известно, автоматическая система представляет собой комплекс отдельных приборов, не связанных между собой на заводе-изгото­вителе сборочными и монтажными операциями, но имеющих общее эксплуатационное назначение. Систему в целом можно представить рядом более простых подсистем.

Безотказность автоматической системы может служить лишь общей характеристикой системы, не позволяющей проследить влия­ние безотказности отдельных ее частей на безотказность автоматиче­ской системы в целом. Для того чтобы иметь возможность прово­дить такой анализ, введем понятия элемента и системы.

Эле­мент - составная часть системы, имеющая определенное назначение и выполняю­щая требуемые функции и которая рассматривается без дальнейшего разделения как единое целое.

Система – совокупность элементов, взаимодействующих между собой в процессе выполнения заданных функций.

Понятия «система» и «элемент» выражены одно через другое и условны: то, что является системой для одних задач, для других принимается элементом в зависимости от целей изучения, требуемой точности, уровня знаний о надежности и т.д. Даже такая сложная система, как АСУ ТП, может рассматриваться как элемент более сложной системы управления предприятием.

Разделение автоматической системы на элементы зависит от решения конкретной задачи при оценке ее надежности. После того как система или прибор разделены на элементы, в качестве основной характеристики элемента, при анализе надежности, можно считать его безотказность. Это позволяет в большинстве случаев при оценке безотказности прибора практически непосредственно не интересоваться функциональными характеристиками элемен­тов, их конструктивным оформлением и т. д.

Для определения безотказности элементов справед­ливо равенство (2.1). При получении расчетных формул можно пользоваться как характеристикой безотказности, так и ее противоположной вели­чиной - вероятностью отказа . В зависимости отконкретной задачи та или другая характеристика является более удобной. Иногда при получении расчетных формул, а также при оценке степени улучшения системы, приборов или элементов наиболее удобной характеристикой является величина, противоположная безотказности — вероятность отказа.

Например. Пусть безотказность усилительного тракта системы Р₀ =0,99. В результате применения дублирования тракта его безотказность возросла и стала равной Р=0,9999. Необходимо оценить степень улучшения безотказности усилительного тракта.

Степень увеличения безотказности будем оценивать коэффи­циентом р, представляющим отношение безотказности усовершен­ствованной схемы к безотказности первоначальной схемы, а сте­пень уменьшения вероятности отказа — коэффициентом S_p , пред­ставляющим отношение соответствующих вероятностей отказа S_P = P / P ₀ =0,9999/0,99=1,01.

Тогда в первом случае если воспользоваться коэффициентом Sp , то безотказность прибора увеличивается в 1,01 раза или на 1%, что, на первый взгляд, может показаться не очень существенным, хотя в действи­тельности безотказность прибора повышается значительно.

Если же воспользоваться коэффициентом S ( S = Q / Q ₀ =1*10^-4 /1*10^-2 =1*10^-2 ) то вероятность отказа усовершенствованной схемы по сравнению с первоначальной схемой уменьшается в 100 раз.

Такая оценка степени улучше­ния системы является более удобной и наглядной, несмотря на то, что она отражает одну и ту же объективную сущность изменения качества системы.

Наряду с методами оценки безотказности автоматических си­стем по выходным параметрам системы, можно также применять методы оценки безотказности системы по ее входным воздейст­виям, которыми в частном случае являются возмущения или на­грузки, характеризующие условия эксплуатации.

Восстанавливаемость – свойство системы, заключающееся в ее приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению причин возникновения отказов, а также поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов .

Восстановлением называется событие, заключающееся в переходе системы из неработоспособного состояния в работоспособное, вследствие не только корректировки, настройки, ремонта, но и вследствие замены отказавшего оборудования или элемента на работоспособный. Соответственно, к невосстанавливаемым относят системы, восстановление которых непосредственно после отказа считается нецелесообразным или невозможным, а к восстанавливаемым – системы в которых производится восстановление непосредственно после отказа.

Одна и та же система в различных условиях применения может быть отнесена к невосстанавливаемым (например, если она расположена в необслуживаемом помещении, куда запрещен доступ персонала во время работы технологического агрегата) и к восстанавливаемым, если персонал сразу же после отказа может начать восстановление.

Восстанавливаемость автоматиче­ской системы является характеристикой ее качества, поэтому восстанавливаемость можно определить как свойство системы, позволяющее обслуживающему персоналу определенной квалификации восстановить систему при заданных окружающих условиях.

Под количественным значением восстанавливаемости системы понимается вероятность того, что параметры ее будут восста­новлены до требуемых значений за данный интервал времени обслуживающим персоналом определенной квалификации при за­данных окружающих условиях.

Низкая восстанавливаемость автоматиче­ских систем даже при сравнительно приемлемых характеристиках безотказности приводит к значительным расходам на эксплуата­цию систем.

Восстанавливаемость систем в значитель­ной степени влияет на готовность системы к выполнению заданных ей функций, что имеет важное значение при подготовке системы к началу рабочего цикла или смены, в системах автоматической блокировки и др.

Восстановление системы может быть двух типов:

- профилакти­ческое,

- корректирующее.

Профилактическое, или плановое вос­становление, предупреждает отказы или неправильное функциони­рование системы настройкой, регулировкой, а также чисткой, смаз­кой системы и т. п. Профилактическое восстановление с целью предупреждения отказов системы при работе включает также за­мену узлов или деталей системы, которые имеют критические зна­чения параметров.

Корректирующее, или неплановое восстановление, требуется при отказах системы. При этом регулируют параметры системы или заменяют детали вследствие их отказа, или в результате недо­пустимого изменения параметров системы в рабочий период.

Восстанавливаемость и не восстанавливаемость представляют противоположные события, поэтому, как и в случае безотказности системы, основное уравнение восстанавливаемости имеет вид

Рв + Qb =1 (1.3)

где Рв - восстанавливаемость;

Qb - не восстанавливаемость системы.

Восстанавливаемость системы определяется двумя группами основных факторов.