Проектирование линий передачи, страница 12

Отказы могут быть внезапными и постепенными. Внезапные отказы возника­ют в результате резкого скачкообразного изменения основных параметров систе­мы под воздействием различных случайных факторов (внутренние дефекты эле­ментов, нарушение рабочих режимов и т. п.), а постепенные отказы характеризу­ются плавным ухудшением параметров в результате изнашивания и старения эле­ментов.

В зависимости от причины возникновения различают отказы:

конструкционный, т. е. отказ, возникающий вследствие ошибок конструктора или несовершенства методов конструирования, нарушений установленных правил и норм проектирования и т. п.;

производственный, т. е. отказ, обусловленный нарушением или несовершенст­вом технологического процесса изготовления аппаратуры систем передачи или комплектующих изделий;

эксплуатационный, т. е. отказ, возникающий вследствие нарушения установ­ленных правил эксплуатации или влияния непредусмотренных внешних воздей­ствий.

В целом надежность можно рассматривать как совокупность трех свойств: безотказности, восстанавливаемости и долговечности,

Безотказность - это свойство системы непрерывно сохранять работоспособ­ность в течение заданного времени в определенных условиях эксплуатации. Она характеризуется закономерностями возникновения отказов.

Под восстанавливаемостью понимают приспособленность системы к обнару­жению и устранению отказов с учетом качества технического обслуживания. Она характеризуется закономерностями устранения отказов.

Долговечность — это свойство системы длительно сохранять работоспособ­ность в определенных условиях, что количественно может характеризоваться про­должительностью периода практического использования системы от начала экс­плуатации до момента технической или экономической нецелесообразности ее дальнейшей эксплуатации (с учетом перерывов для технического обслуживания и ремонта, установленных НТД).

Совокупность технических характеристик, количественным образом определяю­щих свойства системы, характеризующих ее надежность, называется показателями надежности. Для показателей надежности применяются две формы представления: вероятностная и статистическая. Первая более удобна при априорных аналитичес­ких расчетах показателей надежности на этапе ее проектирования, а вторая - при экспериментальных исследованиях или в процессе технической эксплуатации.

В сложных системах, к которым относятся и системы передачи, результирую­щий поток отказов равен сумме потоков отдельных их составляющих. При этом потоки отказов радиотехнических комплексов обычно считают простейшими, т. е. удовлетворяющими условиям:

ординарности — вероятность появления двух и более отказов в один и тот же момент времени пренебрежимо мала;

стационарности - вероятность появления ровно п отказов не зависит от вре­мени, а является функцией длительности интервала и п

отсутствия последействия -для двух непересекающихся интервалов времени ₁ и ₂ число отказов в одном из них не зависит от числа отказов, появивших­ся в другом.

К показателям надежности, характеризующим безотказность, относятся: ве­роятность безотказной работы; частота и интенсивность отказов; среднее время безотказной работы и наработка на отказ. К показателям надежности, характери­зующим восстанавливаемость, относятся: вероятность восстановления; среднее время восстановления; интенсивность восстановления. К показателям надежнос­ти, характеризующим процесс эксплуатационно-технического обслуживания, от­носятся: среднее время восстановления; коэффициенте! использования, готовнос­ти, простоя и др.

Надежность СП обычно оценивается вероятностью безотказной работы р (t) для заданного интервала времени непрерывной работы, средним временем нара­ботки на отказ T_н и коэффициентом готовности К_Т,

Под вероятностью безотказной работы p(t) понимается вероятность того, что за заданный интервал времени О...С не произойдет ни одного отказа, т. е. р (t) = р (T₁ >t)=1- F(t), где T₁[ — случайное время работы системы до наступле­ния отказа; F(t} — функция распределения случайной величины Т₁. Естествен­но, что чем больше заданный промежуток времени, для которого определяется параметр надежности, тем меньше значение р(t) и наоборот. Функция p(t), кото­рую иногда называют функцией надежности, обладает следующими свойствами (рис. 14.5):

p(0) — 1, т. е. полагают, что в начальный момент времени система находится в исправном состоянии;

p(t) является невозрастающей функцией времени, т. е. она либо монотонно убывает, либо на отдельных участках может оставаться постоянной;

p(o) О при t  да, т. е. при возрастании времени работы системы вероят­ность ее безотказной работы уменьшается и в пределе стремится к нулю.

Очевидно, что вероятность отказа системы Q(t) = 1 - р (t) = F (t).

Величина p(t) может быть определена статистическим путем на основе экспе­риментальных данных. Если разделить интервал времени исследования на т рав­ных отрезков _iто вероятность безотказной работы системы будет определяться

как, где N— число исправных элементов, входящих в состав системы в начальный момент t = 0; n_i — число элементов, отказавших в течение

интервала _i. В этом случае вероятность отказа Q(t) = 1 – p(t) = i= l

Интенсивность отказов является одним из наиболее удобных показателей надежности и представляет собой условную плотность вероятности отказа эле­мента в момент времени tпри условии, что до этого момента отказ системы не

произошел, т.е. этот показатель характеризует степень надежности системы в каждый данный момент времени. В соответствии с этим

 где f(f) = - dp (t)/dt — плотность  распределения   времени   безотказной  работы.

Следовательно,

Интенсивность отказов элементов некоторого типа может быть определена статистически на основе экспериментальных исследований следующим образом:

где N(t) — число исправных элементов к моменту t, n(t} — число отказавших эле­ментов к моменту t, n - число отказавших элементов в интервал времени t...(t+t).