 |
 |
 |
 |
Неработоспособный ВПН может быть заменен на исправны непосредственно после возникновения отказа или во время per ламентированного технического обслуживания. В обоих случая замена ВПН возможна без выключения СВЭП, что позволяет pea лизовать РЭА с высокой надежностью.
При проектировании СВЭП с заданными показателями надеж ности необходимо определить:
а) оптимальную выходную мощность одного ВПН (Р) и ми нимально необходимое число источников (п);
б) кратность резервирования или необходимое число резерв ных ВПН (к);
в) периодичность проведения восстановительных работ во вре мя регламентированного технического обслуживания (тр.т.о).
Рассмотрим влияние данных факторов на среднюю наработк на отказ (То) СВЭП. В условиях полностью ограниченного вое становления (одновременно не может быть отремонтировано бо лее одного ВПН), проводимого на ходу сразу же после обнаруже ния отказа, непрерывного, полного и достоверного контроля рабо тоспособности ВПН значение То определяется выражением:
Ток =Т+
n(n + j)
(2.1
где Т-наработка на отказ одного ВПН; Тв - продолжительност восстановления на ходу; п = Рсвэп/Р; Рсвэп -номинальная выходная мощность СВЭП.
Наработка на отказ нерезервированной СВЭП определяете выражением:
То,к=о = Т/п. (2.2
Так как T==f(P), тс, следозательно, То тоже зависит от Р Анализ различных ВПН, выполненных на элементной базе npi мерно одной степени интеграции, показал, что их наработка н отказ при увеличении Р от 100 до 1000 Вт уменьшается (рис. 2.1) Нижняя граница области значений Т отражает достигнутый уро вень надежности ВПН как у нас в стране, так и за рубежом Верхняя граница является прогнозируемой, ее расчет основан н тенденции увеличения надежности комплектующих элементов ближайшие 5-10 лет.
Зависимости То(Р) для СВЭП с различными выходными мощ ностями при нескольких значениях кратности резервировани ВПН рассчитаны по формулам (2.1, 2.2). Результаты расчета по казаны на рис. 2.2 (Рсвэп=10 кВт - рис. 2.2,а, Р(.д=1 кВт- рис. 2.2,6).
Графики наглядно свидетельствуют о том, что наработка на отказ СВЭП в первую очередь определяется кратностью резервирования ВПН. Как следует из формулы (2.1), каждый вновь вводимый ВПН увеличивает То примерно в Т/тв (п + к) раз, что может составить и составляет (рис. 2.2) несколько порядков.
W"
Wff 250 m 550 700 S50 Р,Вт
Рис. 2 1. Область зависимостей наработки на отказ от выходной мощности ВПН:
/-3 -области значений То для к=1, 2, 3
т т 700 р,вт а)
100 Ш 700 Р, Вт
Рис. 2.2. Области То(Р):
а) Рсвэп = 10 Вт; б) Рзэп =
= 1 кВт:
1-S - области значений То для к= = 1, 2, Ъ; 4, 5 - зависимости (пунктир) прн к=2 и к=3 без контроля работоспособности
Зависимость наработки на отказ СВЭП от номинальной вы-.одной мощности ВПН является слабой (по сравнению с зави--мостью от к). Экстремум функции To = f(P) наблюдается в ок-оестностях Р=500 Вт.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что при проекти-оовании СВЭП в первую очередь необходимо определить крат--jocTb резервирования ВПН, обеспечивающую требуемое То, а -(зтем уже приступить к выбору конкретного значения Р.
Как указывалось выше, формула (2.1) применима для СВЭП, контроль работоспособности ВПН которой является полным, до-:товерным и непрерывным. Рассмотрим, что будет с То СВЭП, гели этот контроль не будет таким или его вообще нет. В последнем случае возможно появление состояния необнаруженного отказа ВПН, причем к-Ы таких отказов приводит к отказу СВЭП. Если допустить общепринятое предположение о том, что ремонт лолностью восстанавливает закон надежности избыточной системы, то наработка на отказ СВЭП может быть определена из выражений:
To.k=JR(t)dt,
R(t)=2 с1+к{г(1)Ч1-г(1)"+М},
(2.3)
(2.4)
r(t) = exp(-t/T), (2.5)
где R(t), г(t) - вероятности безотказной работы СВЭП и ВПН соответственно.
Расчеты, проведенные по формулам (2.3-2.5), показывают, !то введение в СВЭП к резервных ВПН при отсутствии контроля их работоспособности увеличивает То неизбыточной системы всего
лишь примерно в (к+1) раз (см. кривые 4, 5 на рис. 2.2). Из этого можно сделать вывод о том, что наличие контроля работоспособности резервируемых элементов системы (в данном случае. ВПН) является обязательным условием построения высоконадежных СВЭП.
2.3. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ СВЭП
Устройства контроля (УК) работоспособности параллельно включенных в систему ВПН можно сделать такими, что вероятность их безотказной работы будет близка к единице. Для этого можно осуществить резервирование УК и (или) организовать контроль устройств контроля. Рассмотрим вариант формирования периодического контроля работоспособности УК [18]. Такой контроль с использованием специального стендового оборудования можно выполнять на ходу, что допустимо, так как отключение УК не приводит к отказу СВЭП, либо во время регламентированного технического обслуживания. В обоих случаях необходимо определить периодичность проверок (тпр).
Предположим, что в стационарном процессе эксплуатации коэффициент готовности УК равен Кг. С учетом того, что Кг может быть определен как для времени, в течение которого УК находится в работоспособном состоянии, эта доля времени за некоторьГ календарный период составляет Кг-100%. Продолжительность неработоспособного состояния УК (состояния необнаруженного отказа и ремонта, если он делается на ходу) за этот же период составит (1-Кг)-100 %.
Таким образом, в течение Кг-100 % времени контроль работо способности СВЭП будет идеальным, а в течение (1--Кг)-100% его нет. В первом случае То = То,к, а во втором То = То,к. Результирующая наработка на отказ СВЭП (То) может быть определена как средневзвешенное То,к и То.к;
Т„ =-lojcjo-2.6
То, к ~ Кг (TqIj - Tq д)
В к ачестве примера на рис. 2.3 представлены графики зависимости То от Кг.
Выход в насыщение кривых 1 vi 2 (соответственно при к=1 и к = 2) свидетельствует об отсутствии влияния на То дальнейшего роста Кг- На этих участках наработка на отказ СВЭП достигает своих предельных значений, соответствующих полному и достоверному контролю.
Примечательно, что при малых значениях Кг высокая кратность резервирования перестает играть решающую роль в увеличении То. Так, при Кг<0,999 (рис. 2.3) to,k=i~To,k=2. Данные графики позволяют определить требуемую наработку на отказ 32
0 1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53