Надежности электрических аппаратов

Характер и степень влияния используемых методов и средств диагностирования на повышение надежности ЭА необходимо рас­сматривать с учетом выбираемой компоновки узлов и устройств системы диагностирования.

Организация взаимодействия элементов системы диагности­рования предполагает прежде всего изучение условий эксплуата­ции и использования ЭА (как объекта) и аппаратуры диагностирования и определение множества состояний, в которых могут находиться элементы системы диагностирования. Это взаимодей­ствие характеризуется принятым способом оценки работоспособ­ности, методом поиска дефектов, а также функциональными и конструктивными особенностями системы диагностирования.

Поскольку наибольший выигрыш в надежности в каждом кон­кретном случае имеет свой оптимум, то необходимо выбрать кри­терий, по которому осуществляется оптимизация, — это коэффи­циент готовности, наиболее полно характеризующий надежность восстанавливаемых систем при использовании тех или иных ме­тодов и средств диагностирования.

Существует довольно много способов размещения аппаратуры диагностирования на объектах. Например:

1) полностью встроенная система диагностирования, при ко­торой все элементы диагностирования (датчики, коммутирующие и оконечные устройства) размещены непосредственно в объекте;

2) полностью автономная система диагностирования, для ко­торой, как следует из самого определения, характерна полная ав­тономность всех узлов аппаратуры диагностирования (АД);

3) промежуточные, компромиссные варианты размещения ап­паратуры диагностирования на объекте.

Рассмотрим методику, по которой оценивается степень влия­ния различных схем взаимодействия элементов диагностирования, широко используемую в практике исследования и проектирова­ния систем диагностирования. При этом ограничимся конкретны­ми тремя вариантами а, б и в, приведенными на рис. 17.1.

Схемы, построенные по вариантам а и б, являются полностью встроенными и полностью автономными системами. Вариант в представляет собой схему, в которой основная часть средств диаг­ностирования (коммутирующие устройства, устройства обработ­ки информации и индикации) автономна, а датчики-преобразова­тели непосредственно находятся в системе диагностирования.

 

Для комплекса «ЭА — средства технического диагностирова­ния» могут рассматриваться следующие режимы: рабочий режим (Р); режим проверки объекта (П); режим проверки системы диаг­ностирования (ПСД). В каждом из режимов рассмотрим следующие несовместные состояния, образующие полную группу событий: Н ₀— исправен комплекс; Н₁ — неисправен ЭА; Н₂ — неисправна центральная часть системы диагностирования; Н₃ — неисправны встроенные датчики-преобразователи.

Введем обозначения для интенсивностей переходов из одного состояния в другое: λ — средняя интенсивность отказов ЭА; λ ₁ — средняя интенсивность отказов центральной части системы диаг­ностирования; λ ₂— средняя интенсивность отказов встроенных датчиков-преобразователей; v — средняя интенсивность контро­ля; η — средняя интенсивность цикла диагностирования; ε — сред­няя интенсивность цикла проверки системы диагностирования; μ — средняя интенсивность восстановления неисправного ЭА; μ₁ — средняя интенсивность восстановления центральной части систе­мы диагностирования; μ₂ — средняя интенсивность восстановле­ния датчиков-преобразователей.

Под интенсивностью перехода системы из состояния в состоя­ние понимается условная плотность вероятности того, что этот переход произойдет в момент времени t, предшествовавший мо­менту времени нахождения системы в первом состоянии.

С учетом принятых обозначений модель, соответствующая ва­риантам а и б (см. рис. 17.1), может быть отображена графами, представленными на рис. 17.2 а, б, а модель, соответствующая ва­рианту в, — графом на рис. 17.2 в.

По графам состояний составляется система дифференциальных уравнений, связывающих вероятности нахождения системы ди­агностирования в каждом из множества состояний, и находится коэффициент готовности ЭА.

При установившемся процессе для графа, представленного на рис. 17.2 в, получим систему уравнений

 

 

В уравнениях (17.26) коэффициенты

(17.27)

определяются выражениями

(17.28)

С помощью этих уравнений оказывается возможным в зависи­мости от характеристик процессов диагностирования и способа взаимодействия элементов системы диагностирования определить, насколько увеличивается коэффициент готовности ЭА при исполь­зовании системы диагностирования.

В соответствии с определением коэффициента готовности как отношения суммы вероятности состояний, соответствующих го­ восстанавливаемой автономной системы, к сумме веро­ятностей всех состояний системы для вариантов а-в на рис. 17.1:

(17.29)

Выражение (17.29) показывает, что коэффициенты готовно­сти являются функциями параметров безотказности, ремонтопри­годности характеристик проведения диагноза. Анализу влияния первых двух групп параметров посвящено значительное число ра­бот [1]. Кроме того, при проектировании систем диагностирова­ния эти параметры чаще всего являются заданными величинами. Рассмотренная методика, таким образом, позволяет решить зада­чу влияния варьируемых параметров системы диагностирования ε, v на коэффициент готовности комплекса при различных способах его построения.

Задача формирования комплекса сводится к определению це­лесообразного способа размещения аппаратуры диагностирования для той или иной части объекта и нахождению оптимального со­отношения объемов контрольных операций, выполняемых вруч­ную, и автоматизированных операций.

Используя принятые выше принципы рационализации проек­тирования, введем в рассмотрение величины: K_Гmin — заданный (допустимый) минимальный коэффициент готовности комплекса; λ_{i доп} — минимальный объем контролируемой системы, допускаю­щий размещение аппаратуры диагностирования по i -му варианту; С _i — издержки (стоимость, объем, габариты и пр.), связанные с ис­пользованием ЗИП при i -м варианте размещения аппаратуры ди­агностирования; С_max — максимальные издержки, связанные с использованием ЗИП.

Исчисление издержек на ЗИП производится в соответствии со способом размещения аппаратуры диагностирования. В связи с этим представляет интерес изменение объема ЗИП при различных вариантах построения комплекса. Встроенные узлы диагностиче­ской аппаратуры обычно увеличивают объем ЗИП контролируе­мого объекта, уменьшая при этом время ее восстановления (уве­личивая К _Г). Переход к варианту полностью автономной системы диагностирования приводит к уменьшению объема ЗИП, но умень­шает при этом коэффициент готовности.

Готовность комплекса в целом при размещении диагности­рующей аппаратуры пятью группами может быть найдена из вы­ражения

(17.30)

в котором P_i — вероятность отсутствия неисправности в i -й группе. Коэффициент готовности каждой из групп находится в соот­ветствии с методикой, изложенной ранее. Полагая

(17.31)

найдем выражение для функции, определяющей рациональность принятого способа формирования каждой из групп:

(17.32)

Для комплекса в целом при N группах

(17.33)

где F_N — целевая функция параметров безотказности.

Наиболее рациональный способ формирования может быть получен с использованием принципа оптимальности. Максималь­ное значение целевой функции находится из рекуррентного соот­ношения

(17.34)

при следующих ограничениях

(17.35)

Оптимизация соотношения ручного и автоматического контро­ля может быть выполнена после получения выражения для коэф­фициента готовности части системы, диагностируемой вруч­ную. Методика определения остается прежней, изменяется лишь набор несовместных состояний, образующих полную груп­пу событий. При известной средней интенсивности ошибок опера­тора, заданной средней интенсивности диагностических циклов дляварьируемой частоты диагностирования могут быть найдены также степень участия операторов в диагностировании в зависи­мости от заданного коэффициента готовности комплекса.

Оптимизация целевой функции, определяющей целесообраз­ный вариант построения комплекса с учетом заданных требований и возможных вариантов размещения диагностирующей аппа­ратуры — процесс трудоемкий. Рассмотренная методика легко формализуется. Расчеты могут быть выполнены на ЭВМ по неслож­ной программе. Программа предусматривает решение всех сфор­мулированных ранее задач по изложенной выше методике. Она состоит из стандартных подпрограмм, часть которых использует­ся в соответствии с вариантами а-в на рис. 17.1. Анализ характе­ра влияния варьируемых параметров системы диагностирования (ε, μ) на коэффициент готовности комплекса при различных спо­собах его построения производится с помощью подпрограммы, реализующей первую часть укрупненного алгоритма.

Данный подход к оценке влияния процедур диагностирования на показатели надежности САУ позволяет также найти условия, при которых система диагностирования имеет максимальную эф­фективность.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Что положено в основу проектирования систем диагностирования?

2. Какие режимы работы характерны для систем диагностики?

3. Что предполагает техническая реализация систем диагностирования?

4. Назовите критерии оптимизации систем диагностирования.

 

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: