НАДІЙНІСТЬ АСОІУ
7.4. Надійність системи, що відновлюється, при різних способах резервування елементів
При вирішенні завдань забезпечення надійності складних систем, що складаються з низки ланок, коли кожна ланка може мати свою, відмінну від сусідніх, схему включення резерву, процедура розрахунків багаторазово ускладнюється.
У системах електропостачання завдання ускладнюється від того, що в кожній з ланок, наприклад, у трансформаторній підстанції, застосовуються секційні вимикачі, що утворюють "місткові" схеми. В результаті реальна система має таку структуру з'єднання або взаємодії елементів, яка не може бути зведена ні до паралельно-послідовної, ні до послідовно-паралельної схеми. Методи оцінки різних показників надійності складної системи дуже специфічні і суто аналітичний розрахунок на основі ймовірнісних моделей, викладених вище, практично неприйнятний.
Для вирішення завдань надійності у складних системах використовуються такі методи як логіко-імовірнісний розрахунок за допомогою дерева відмов, таблично-логічний метод розрахунку, експертно-факторний аналіз надійності [8, 9, 10, 11, 21].
8. АНАЛІЗ ПОКАЗНИКІВ НАДІЙНОСТІ ЗА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИМИ ДАНИМИ
У попередніх розділах проводилася оцінка надійності об'єктів (систем), виходячи з того, що вихідні показники надійності елементів, що становлять систему, відомі. Тим часом, як зазначалося, надійність закладається під час проектування, забезпечується під час виготовлення і підтримується експлуатації. На кожному з етапів життєвого циклу об'єкта необхідно оцінювати його фактичну надійність, для цього потрібні експериментальні дані. В експлуатації персонал має в своєму розпорядженні паспортні вихідні показники надійності елементів, що становлять об'єкт (систему). Длятого, щоб оцінити фактичну довговічність, безвідмовність, ремонтопридатність та порівняти їх з параметрами заводу-виробника необхідні дані, отримані в умовах експлуатації. p align="justify"> Важливим джерелом інформації про надійність є система збору даних про роботу об'єктів в процесі експлуатації.
8.1. Документація для збирання первинної інформації
Для забезпечення єдності вихідних даних про надійність первинна інформація про відмову, відповідно до існуючої нормативно-технічної документації, має містити певні інформаційні ознаки: дату виникнення відмови чи несправності; загальне напрацювання об'єкта з початку його експлуатації до моменту встановлення відмови (визначення несправності); зовнішні ознаки та характер появи відмови чи несправності; умови експлуатації та вид роботи, за яких було виявлено відмову або встановлено несправність; спосіб усунення несправності; вжиті чи рекомендовані заходи щодо запобігання виникненню відмов чи несправностей [3, 18]. Збір інформації та заповнення первинної документації про надійність проводяться у звичайних умовах обслуговуючим персоналом, а за досвідченої та підконтрольної експлуатації - або черговим персоналом, або представниками служби (групи) надійності, організованої спеціально для збору інформації про надійність [18].
Основними видами документації під час збору первинної інформації про відмови елементів системи є журнали, формуляри, картки. Ужурналахфіксується інформація про надійність усіх елементів підконтрольної системи.Формуляриведуться на кожен об'єкт (пристрій). Їх перевага полягає в тому, що вони містять всю інформацію про роботу пристрою з моменту встановлення (наприклад, силового трансформатора).Карткиє найбільш оперативною формою інформації. Вони заповнюються при кожній відмові. Інформація, відбита у картках, найкраще підготовлена її автоматичної обробки на ЕОМ [3, 18, 19].
Якщо збір інформації ведеться спеціально виділеним для цього ланцюга обслуговуючим персоналом або представниками служби (групи) надійності, контроль та запис даних про умови роботи, наслідки відмов провадиться представниками цієї служби. Решта документації ведеться обслуговуючим персоналом.
8.2. Планування випробувань та обробка експериментальних даних
Відповідно до вимог ГОСТ 27.002-83 планування випробувань передбачає низку попередніх умов, що забезпечують ефективність випробувань. Вводяться умовні позначення різних планів у вигляді сукупності трьох символів, перший з яких вказує кількість об'єктів (пристроїв) N, другий - наявність (R) або відсутність (U) заміни (відновлення) об'єктів, що відмовили під час випробувань, третій - тривалість випробувань ( r або Т). Таким чином, для випробувань N об'єктів без заміни тих, хто відмовив, маємо наступні три плани:
(N, U, r) - випробування до r-го відмови, r Ј N;
(N, U, T) – випробування тривалістю Т;
[N, U, (r, T)] - випробування тривалістю, що дорівнює або Т), де - момент r-го відмови, а Т - наперед заданий час, або км пробігу, або число циклів і т.д.
Аналогічно вводяться позначення для планів із заміною (відновленням) пристроїв, що відмовили:
(N, R, r); (N, R, T); [N, R, (r, T)]. У плані (N, R, r) на відміну від (N, U, r) число r може бути більшим, ніж N (де, зокрема, допустимо N = 1). Тут наведено 6 найпоширеніших типів випробувань. ГОСТ 27.001-83 передбачає 16 планів випробувань, девраховані крім названих умов та такі як M - відновлення об'єктів при випробуваннях у разі їх відмов; S - рішення про закінчення випробувань (про приймання або бракування) об'єктів, що відновлюються (ґрунтується на сумарному часі випробувань).
Результати статистичної обробки випробувань суттєво залежать від ймовірнісних моделей, тобто від апріорних (теоретичних) розподілів інтервалів безвідмовної роботи та відновлення. Ці результати можуть призводити до свідомо помилкових висновків, якщо модель не відображає реальних процесів виникнення відмов і механізмів відновлення. Тому до вирішення основних завдань апостеріорного (на основі досвіду) аналізу надійності доцільно спочатку перевірити за допомогою статистичного критерію згоди на відповідність обраного апріорного розподілу емпіричному розподілу, побудованому на підставі даних проведених випробувань.
Вихідними даними (випадковими величинами), що піддаються обробці, є час напрацювання на відмову, час напрацювання на відновлення та кількість відмов однотипних елементів. Після того, як такий матеріал зібраний, його обробка дозволяє встановити закони розподілу показників надійності: можливість безвідмовної роботи, інтенсивність відмов, середній час напрацювання на відмову та ін.
Знання законів розподілу дає можливість визначити решту кількісних показників надійності. Таким чином, основне завдання статистичної обробки полягає у визначенні одного із законів розподілу вихідних випадкових величин. Нерідко вид закону розподілу відомий заздалегідь, до досвіду. Наприклад, як зазначалося вище, для електронної апаратури засобів автоматики та релейного захисту справедливий експоненційний закон розподілу показників надійності. Цепідтверджується численними дослідними даними, одержаними в умовах експлуатації [3, 11, 18, 19].
При визначенні чи підтвердженні закону розподілу доцільний такий порядок: підготовка досвідчених даних; побудова гістограм оцінюваного кількісного показника надійності; апроксимація гістограм теоретичним законом розподілу та визначення його параметрів; перевірка допустимості передбачуваного закону розподілу з урахуванням використання критеріїв згоди [3, 12, 19]. Найчастіше використовується критерій чи критерій Колмогорова. Для отримання досить точних результатів кількість спостережень випадкової величини (відмов) має бути не менше ніж 40-50.
За результатами отриманих у процесі експлуатації даних складаються таблиці, див. 8.1.
- інтервали часу від початку експерименту (t = 0) до відповідного моменту; - Число відмов, зафіксованих за відповідний час, починаючи з початку експерименту; D ti – відрізок часу, наприклад = t2 – t1; D ti = - ti (зазвичай D t1 = D t2 = . = D ti, тобто D ti = const); - Число відмов, зафіксованих на заданому відрізку часу D ti; Nо - кількість однотипних зразків, поставлених на випробування; - Середня кількість зразків, працездатних на відповідному відрізку D ti; - відповідно оцінки ймовірності відмови, щільності розподілу відмов та інтенсивності відмов. За даними табл. 8.1 будуються гістограми шуканого показника надійності, потім гістограми апроксимуються. За видом апроксимації аналізованої кривою можна орієнтовно встановити закон розподілу часу відмов. Для експоненційного закону найбільш показовим є графік l(t). Якщо аналізована залежність виявиться l"const (див. рис. 2.2), то це експоненційний закон.
Експериментальні дані для побудови гістограм законів розподілу