Разработка и обеспечение надежности систем автоматического управления

Введение

К современной радиоэлектронной аппаратуре предъявляются многогранные технические требования. Поэтому для реализации сложных систем автоматического управления (САУ) необходимо применять десятки и сотни тысяч различных элементов. Сложность аппаратуры отрицательно сказывается на её надёжности, в то время как характер выполняемых современной аппаратурой функций требует именно высокой надежности.

Исходные данные, которыми располагает проектировщик систем, весьма ограничены. Обычно это результаты кратковременных испытаний новых узлов в лабораторных условиях, а также статистические данные о надежности подобных средств в условиях эксплуатации, часто отличающихся от тех, для которых предназначается разрабатываемая система.

Исследования по теории надежности САУ должны быть подчинены одной цели - разработке действительных методов повышения и сохранения надежности при проектировании, изготовлении и эксплуатации. Эта большая и сложная задача требует своего решения на всех этапах проектирования сложной системы.

Одним из самых сложных вопросов в теории надежности является задание целесообразных или хотя бы оправданных количественных требований по надежности на аппаратуру и системы различного назначения. Норму надежности можно считать обоснованной, если она целесообразна или оптимальна в некотором смысле. Повышение надежности, как и улучшение прочих характеристик, связано тем или иным образом с увеличением затрат на производство, поэтому обоснованное задание требований по надежности подразумевает рациональное распределение затрат между компонентами системы. Как и во всех областях человеческой деятельности, где возникают неформальные задачи, решения принимают на основании интуиции специалистов, подкрепленной анализом существующего уровня качественных характеристик. На начальном этапе проектирования САУ основная задача - выбор структуры и определение алгоритмов функционирования. Этот вопрос первоначально решается конструкторами на основании большого опыта. Найти однозначный ответ затруднительно, так как всегда существует несколько альтернативных вариантов построения системы. Таким образом, необходим выбор оптимальной системы путем последовательного сравнения различных вариантов.

После формирования системы и обеспечения решения всех поставленных задач переходят с созданию достаточно простой и адекватной модели надежности, которая зависит от точности и достоверности исходных данных. Недостаточность исходной статистики не может служить отказом для проведения оценок различных показателей надежности и эффективности функционирования системы. Большинство расчетов на этом этапе носит лишь относительный характер. Важно подчеркнуть, что неточность исходных данных приводит к отклонению результатов для всех рассматриваемых вариантов построения системы в одну сторону. Поэтому получаемая информация позволяет выбирать наиболее целесообразный вариант построения системы в смысле близости к оптимальному.

В процессе проектировании сложных систем одно из основных условий принятия решений - системный подход при рассмотрении характеристик, включая и показатели надежности. Это связано с тем, что требования, предъявляемые к САУ, являются противоречивыми. Это приводит к тому, что конструктор должен искать компромиссные решения с использованием системного подхода и, сравнивая различные варианты проекта, рассматривать определенные задачи и цели на более высоком уровне, перед тем как принять решение в задачах на низких уровнях. Системный подход не приводит к построению единой математической модели для всей системы в целом с учетом всех особенностей. Суть системного подхода в создании нескольких достаточно простых и обозримых моделей всей системы, позволяющих определить влияние различных параметров системы и внешних воздействий на общие показатели эффективности функционирования. Важной чертой системного анализа является то, что он позволяет правильно определить важность отдельных вопросов и найти взаимосвязь отдельных характеристик. При этом удается установить влияние параметров надежности на функционирование системы и выявить задачу оценки надежности САУ. Как только задачи или определенные требования установлены на уровне всей системы, они могут быть реализованы и для более низких уровней. Первоначальное планирование должно включать в себя рассмотрение последних отказов и продолжительность вынужденного простоя определенных подсистем. Как только перечислены возможные последствия надежности, можно сравнить различные варианты проекта.

Основная задача теории надежности на этапе технического проектирования - помочь разработчику принять обоснованные решения, касающиеся выбора структуры системы, необходимости использования вводимой избыточности, построения оптимальной системы контроля и др. Более строго теория надежности призвана решить следующую двойную задачу: при заданных характеристиках системы создать систему с минимальной “стоимостью”, причем характеристика “надежность” включена в прочие характеристики; при заданной стоимости добиться максимальной надежности системы. Решение подобных задач оптимизации чрезвычайно важно, так как оно в соответствии с глубиной модели дает достаточно доказательную и обоснованную информацию.

1.Система автоматического управления газотурбинной электростанции

1.1Постановка задачи

На этапе технического проектирования необходимо принять обоснованные решения, касающиеся выбора структуры системы, необходимости использования вводимой избыточности, построения оптимальной системы контроля и др. Различные структуры САУ характеризуются как начальными показателями надежности, так и потенциальными возможностями их увеличения. В данной работе дадим оценку надежности проектируемой системы автоматического управления газотурбинной электростанции на 2,5 МВт (САУ ГТЭС-2,5) и оценим варианты её повышения.

Повышение надежности, как и улучшение прочих характеристик, связано тем или иным образом с увеличением затрат, поэтому вариант предложенный для реализации должен иметь минимальную стоимость вводимых дороботок. Введение новых элементов или изменение структуры недолжно негативно повлиять на качество управления системы.

Проведение расчетов надежности весьма полезно даже при полном отсутствии исходной статистики, ввиду того, что это позволяет производить оценку сравниваемых вариантов систем. В случае же, когда невозможно подтвердить расчетную надежность, что имеет место для высоконадежных, современных систем, расчеты также необходимы. Они дают единственную более или менее достоверную информацию об уровне надежности системы.

 

.2Назначение элементов САУ ГТЭС-2,5

Газотурбинная электростанция ГТЭС-2,5 с водогрейным котлом-утилизатором служит для производства одновременно электрической и тепловой энергии. САУ ГТЭС является системой автоматического управления, регулирования, защиты, контроля и диагностики для газотурбинной энергоустановки. [11]

САУ ГТЭС предназначена для:

·   автоматического и ручного управления;

·   автоматического регулирования заданных режимов;

·   защиты систем ГТЭС-2,5 при аварийных ситуациях;

·   контроля параметров, сигнализации отклонений их от нормы и индикации положения исполнительных органов (ИО);

·   диагностики и тестирования систем ГТЭС-2,5.

САУ ГТЭС выполняет следующие функции:

·   встроенного контроля;

·   управления;

·   информационные функции;

·   функции точной синхронизации.

Система встроенного контроля (СВК) включает программные и аппаратные средства и решает следующие задачи:

·   обнаруживает отказы в устройствах, входящих в САУ ГТЭС;

·   парирует обнаруженные отказы в каналах измерения параметров регулирования, в каналах управления исполнительными механизмами (ИМами), в вычислителе и в каналах информационного взаимодействия БУС-БУД, БУС-ПУ, БУД-ПИ;

·   восстанавливает работоспособное состояние контролируемых элементов САУ, если ранее СВК идентифицировало их состояние как "отказ".

·   локализации места отказа.

При включении питания должны проводиться следующие проверки:

- аппаратуры САУ;

датчиков в части контроля целостности линий связи;

исполнительных механизмов в части контроля линий связи, целостности обмоток, наличия электропитания, исправности по времени срабатывания;

каналов ввода дискретных сигналов по контрольным точкам;

выходных устройств путём срабатывания выходных реле.

Контроль аппаратуры САУ ГТЭС должен определять место неисправности с точностью до сменного модуля.

Функция управления включает следующие задачи:

. Генерирование режимов работы ГТЭС;

. Предпусковая подготовка;

. Холодная прокрутка двигателя;

. Рабочий режим;

. Аварийный режим.

Информационные функции САУ заключаются в решении следующих задач:

·   индикация текущего состояния техпроцесса;

·   сигнализация отклонений, срабатываний блокировок и аварийных защит;

·   выдачи рекомендаций обслуживающему персоналу в нестандартных условиях;

·   вычисления косвенных параметров, технико-экономических показателей, параметров диагностики, параметров координации и оптимизации техпроцесса, расхода топлива, энергии, загрузки технологического оборудования;

·   архивация данных значений технологических параметров, срабатываний исполнительных механизмов, действий обслуживающего персонала, команд от смежных систем автоматики, детальной ретроспективы пред- и послеаварийных событий;

·   регистрация данных с выводом на магнитные носители и твёрдые копии.

Функция точной синхронизации САУ ГТЭС выполняет автоматическую синхронизацию с электросетью.

1.2.1Блок БУС-98

Блок управления турбогенератором и станционным оборудованием БУС-98 (БУС) предназначен для управления:

генератором, включая системы возбуждения, синхронизации и регулировки температуры;

высоковольтным оборудованием генератора и сети;

оборудованием станции, включая комплектное воздухоочиститель-ное устройство (КВОУ), утилизационный теплообменник (УТО), низковольтное коммутационное устройство (НКУ);

оборудованием системы кондиционирования, контроля загазован-ности и вентиляции отсеков станции.

С помощью блока осуществляется контроль работоспособности турбогенератора и станционного оборудования.

Регулировка коэффициентов и изменение констант в алгоритмах управления и контроля производится с помощью пульта управления ПУ-98.

С помощью программного обеспечения Ultraloqic производится калибровка измерительных каналов БУС.

1.2.2Блок БУД-98

Блок управления газотурбинным двигателем (БУД) предназначен:

- для управления, контроля, диагностики и защиты ГТД во всех режимах его работы;

управления маслосистемой ГТЭС, системами подготовки топлива и запуска ГТД;

управления валоповоротным устройством;

виброконтроля ГТЭС.

Программное обеспечение представлено информацией, записанной в схемах запоминающих устройств аппаратуры блока. Регулировка коэффициентов и изменение констант в алгоритмах управления и контроля производится с помощью пульта управления ПУ-98.

1.2.3Блок защиты двигателя БЗД-96-60

Блок защиты двигателя (БЗД) - предназначен для защиты двигателя от раскрутки. При достижении любого из контролируемых параметров предельно допустимых значений выдает сигнал аварийного останова АО. Контролируемыми параметрами для БЗД служат частота вращения газогенератора, свободной турбины и температура газа за турбиной газогенератора. Газогенератор и свободная турбина входят в состав двигателя. Блок смонтирован в шкафу БУД.

1.2.4Блок БУШ-96

Блок управления шаговым двигателем (БУШ) предназначен для управления шаговым двигателем дозатора газа ДГЭ-2,5 по командам БУД. Описание и правила эксплуатации блока приведены в Руководстве по технической эксплуатации БУШ-96 8Т2.559.012 РЭ.

1.2.5Дозатор газа ДГЭ-2,5

Дозатор газа ДГЭ-2,5 (ДГ) предназначен для управления расходом топливного газа, подаваемого в камеру сгорания ГТД и формирования сигнала обратной связи по положению дозирующего элемента.

1.2.6Пульт управления ПУ-98

Пульт управления (ПУ) реализованный на базе IBM PC подключается к каналу RS-422 информационного обмена с БУС и предназначен для

управления и отображения информации о состоянии САУ;

обеспечения проведения эксплуатационных проверок аппаратуры САУ;

введения регулировок и констант алгоритмов БУД и БУС.

ПУ может располагаться на удалении до 200 м от БУС и БУД.

1.2.7Пульт технологический ПТ-САУ

Пульт технологический, реализованный на базе Notebook, подключается к каналу RS-485 информационного обмена с БУД и предназначен для отображения информации о состоянии ГТД, состоянии САУ, записи и чтения регулировок, обеспечения калибровки измерительных каналов. ПТ САУ может располагаться на удалении до 200 м от БУД.

1.2.8Панель резервного управления ПРУ-98

Панель резервного управления предназначена для останова ГТЭС в аварийных ситуациях путем формирования дискретного сигнала «Аварийный Останов» и передачи его в БУД.

1.3Расчет надежности системы

Надежность закладывается при проектировании и конструировании, реализуется при изготовлении и расходуется при эксплуатации. И на каждом из этих этапов жизни объектов на них действуют специфические факторы. [1]

Произведем расчет структурной надежности системы. Цель расчета определение ожидаемых показателей надежности САУ ГТЭС-2,5 на соответствие их величинам, заданным в ТЗ № В 277-98-218ТЗ.

На этапе проектирования расчет надежности производится с целью прогнозирования ожидаемой надежности проектируемого объекта. Такое прогнозирование необходимо для обоснования предлагаемого проекта объекта, а также для решения организационно - технических вопросов: количества запасных частей; периодичности и объема профилактики; выбора оптимального варианта структуры; обоснование требований к надежности элементов системы.

При расчете структурной надежности осуществляется определение значений показателей надежности, обусловленное надежностью его элементов и разветвлённостью связей между элементами.

1.3.1Методика расчета надежности

Под вероятностью безотказной работы (ВБР) понимают ситемы понимается вероятность того, что в пределах заданной наработкиотказ объекта не возникнет. ВБР является основной количественной характеристикойбезотказности системы.

, .

Статистически ВБР равна

, (3.1)

где N₀ - число объектов в начале испытаний;

n_i- число объектов, которые вышли из строя в интервале времени ∆t_i;

t - время, для которого определяется вероятность исправной работы;

∆t_i - принятая продолжительность интервала времени наблюдения;

N(t) - число объектов, исправно работающих в интервале [0, t].

Функция вероятность отказа предвтавляет собой интегральную фукцию распределения случайной величины.

Q(t) = 1 - P(t) = F(t)

Статистически вероятность отказа равна

.

Под временем безотказной работы понимается математическое ожидание времени исправной работы:

.

Практически среднее время исправной работы однотипных объектов определяется по формуле:

,

где t_k - время исправной работы k-го элемента.

Пусть Т - время непрерывной исправной работы от начала до конца; t - время, в течение которого надо определить вероятность исправности работы изделия P(t). Вероятность того, что за время t произойдет хотя бы один отказ:

Q(t) = F(t)

Вероятность того, что за время t не произойдет отказа:

P(t) = 1 - Q(t) = 1 - F(t), ’(t) = dF(t)/dt.

Следовательно, среднее время работы есть математическое ожидание случайной величины:

.

Интегрирование по частям:

с учетом , дает выражение:

. (3.2)

Число элементов, которые будут работать непрерывно к моменту t определяется из формулы (3.1):

N(t) = N₀ P(t). (3.3)

Число отказавших элементов в отрезке времени от t-∆t/2 до t+∆t/2 определяется как разность

n(t)= N(t) - N(t+∆t) = N0*[P(t)-P(t+∆t)]. (3.4)

Отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу изделий, продолжающих исправно работать, есть интенсивность отказов (ч^-1):

l (t) = n(t)/[N(t)∆t]. (3.5)(t)=0,5(N_k-1 + N_k),

где N_k-1(t) - число исправных элементов в начале интервала времени ∆t;

N_k(t) - число исправно работающих элементов в конце интервала ∆t.

Таким образом, интенсивность отказов показывает, какая часть элементов выходит из строя в единицу времени по отношению к среднему числу исправно работающих элементов.

Подставляя в (3.5) формулы (3.3) и (3.4), получаем выражение интенсивности в следующем виде:

l (t) = -dP/[P(t)dt]. (3.6)

Интегрируя обе части (3.6) в интервале от 0 до t, получаем:

,

или

. (3.7)

Среднюю наработку на отказ можно вычислить через интенсивность отказов. Подставив в выражение (3.2) значение (3.7), получим

.

Характерная кривая интенсивности отказов элементов показана на рис. 2.1, из которого видно, что кривая изменения интенсивности отказов имеет три участка: период приработки (0 - t₁), период нормальной эксплуатации (t₁ - t₂), период интенсивного износа и старения (t₂ и далее).

Рис. 2.1 Интенсивность отказов.

Произведем расчет при нормальной эксплуатации ситемы (t)=const, то (3.7) представляет собой экспоненциальный закон надежности. По этому закону вероятность исправной работы элементов, обладающих интенсивностью отказов l, убывает со временем по экспоненциальной кривой. Такую кривую называют функцией надежности.

Если l (t) равна постоянной величине, то:

.

Тогда выражение (3.7) принимает вид:

.

Формулы для вычисления надежности элемента справедливы, если условия эксплуатации строго определены и соответствуют условиям, в которых получена характеристика l.

Эксплуатационные интенсивности отказов lэ электрорадио изделий (ЭРИ) рассчитаны по математическим моделям следующего вида:

или

,

где  - базовая интенсивность отказов типа (группы) ЭРИ, приведенная к номинальной электрической нагрузке при температуре окружающей среды t= 25^оС;

 - базовая интенсивность отказов типа (группы) ЭРИ для усредненных режимов применения в аппаратуре группы 1.1;

К_Р - коэффициент режима, учитывающий изменение  в зависимости от электрической нагрузки и (или) температуры окружающей среды (ОС);

К_i - коэффициенты, учитывающие изменения lэ в зависимости от различных факторов;- число учитываемых факторов.

Коэффициенты К_i разделены на две группы:

) коэффициенты общие для всех типов изделий, характеризует режимы и условия их применения, уровень качества производства.

) включается в модели конкретных типов ЭРИ и характеризует конструкционные, функциональные и технологические особенности.

Общие коэффициенты моделей:

Кпр (коэффициент приемки) - отражает уровни качества изготовления изделий с приемкой 5 и с приемкой. Для изделий с приемкой 5 принято значение Кпр=1;

Кэ (Коэффициент эксплуатации) - показывает во сколько раз условия эксплуатации в требуемой аппаратуре жестче чем в аппаратуре гр. 1.1. (для этой группы Кэ=1);

Кр (Кт) (коэффициент режима) - величина электрической нагрузки и температура ОС

Ка (коэффициент качества) - производства аппаратуры. Уровень требований к разработке и изготовлению.

Ку (коэффициент роста надежности) - предполагаемое снижение интенсивности отказов за счет проведения мероприятий по повышению надежности.

Кии (коэффициент ионизирующих излучений) - степень жесткости внешних ионизирующих излучений.

Интегральные микросхемы (ИС):

Кст - сложность ИС и температура ОС

Кv - снижение электрической нагрузки по напряжению;

Ккорп - тип корпуса;

Кис - степень освоенности технологий пр-ва.

Полупроводниковые приборы:

Кф - функциональное назначение прибора;

Кд.н - максимально допустимая нагрузка по мощности рассеяния;

Кs1 - отношение рабочего напряжения к максимально-допустимому по ТУ;

Кf - частота и мощность в импульсе СВЧ транзистора.

Конденсаторы:

Кс- величина емкости;

Кпс - величина последовательно включенного с оксидно-полупроводниковым конденсатором активного сопротивления.

Резисторы:

Кr - величина оммиченского сопротивления;

Км - величина номинальной мощности;

Кs1 - отношение рабочего напряжения к максимально допустимому по ТУ;

Ксл - количество элементов в схеме для резисторных микросхем;

Кстаб - точность изготовления (допуск);

Корп - вид корпуса резисторных микросхем;

Кис - степень освоенности технологий изготовления.

Коммутационные изделия:

Ккк - количество задействованных контактов;

Кf - количество коммутаций в час.

Соединители:

Ккк - количество задействованных контактов

Ккс - количество сочленений - расчленений в течении всего времени эксплуатации.

Расчетные значения lэ ЭРИ, находящихся на платах, сведены в таблицу 1. Исходные данные по составу микросборок разработки ОАО «СТАР», входящих в состав плат ПНВИ, УФИ и платы вывода БЗД-96-60, и их интенсивности отказов сведены в таблицу 2.

1.3 Состав элементов, входящих в блоки САУ

Блок управления двигателем БУД - 98 , состоит из:

1 объединительных плат МРВ-24, включающих

2 входные аналоговые преобразователи (73GITR, 73GII020, 73GIV5, 73GIV10, 73GII420,73GII5000, 73GITCK);

3 модули входных и выходных дискретных сигналов (70GIDC5B, 70GODC5B);

4 выходные аналоговые преобразователи (73GOI420);

2) плат - переходников STB-26, включающих

5 опторазвязки для входных дискретных сигналов (DEK-OE- 24 DC);

6 опторазвязки для выходных дискретных сигналов (EMG 17-OV -5DC);

3) каркаса 5208 - RМ, включающего

7 плату 5066 (центральный процессор ЦП);

8 два мультиплексора UNIO 96-5;

9 аппаратную часть встроенного контроля АСВК - 98 (плата 8Т5.104.207);

10  плата 5600 (ввод - вывод дискретных сигналов ДС);

11  плату 5300 (управление датчика ДБСКТ - УБСКТ, плата 8Т5.104.191);

12  преобразователь напряжения во временной интервал ПНВИ (плата 8Т5.104.185);

4) двух усилителей - формирователей импульсов УФИ (платы 8Т5.129.034);

) источников электропитания:

13  напряжением 5в, 12в (Z x 200 - 4620);

14  напряжением 24в (Z x 550);

15  бесперебойного электропитания напряжением ~ 220в (UPS);

6) двух конвертеров ADAM 4520 для информационного обмена " БУД-98 - БУС-98" и

" БУД -98 - ПИ-98 ";

) платы реле, включающей

16  пять реле с фиксацией (типа WAGO 286 - 571);

17  реле с двумя переключающими контактами (типа WAGO 286 - 386);

18  три реле РЭН 33 средней мощности.

Блок защиты двигателя БЗД - 96 - 60, состоит из:

19  платы 5066 (центральный процессор ЦП);

20  мультиплексора UNIO 96 - 5;

21  усилителя - формирователя импульсов UFI (плата 8Т5.104.213 - 01);

22  источника питания 5124 (вариант: 5112);

23  модуля 8Т5.104.217 с аналоговым преобразователем 73GITCK;

24  платы вывода дискретных сигналов (плата 8Т5.129.033)

Блок управления шаговым двигателем дозатора газа БУШ - 96, состоящий из:

25  платы управления ДВШ и ВИП (плата 8Т5.129.028);

26  модуля усилителей ДВШ (плата 8Т5.129.029);

27  блока питания (блок 8Т3.211.011), включающего

28  плату АТ (плата 8Т5.104.194).

29  преобразователь напряжения (плата 8Т5.087.030).

Блок управления станцией БУС - 98, состоящий из:

) объединительных плат МРВ-24, включающих

30  входные аналоговые преобразователи (73GII020, 73GITCK, 73GIVAC120, 73GITR100,73GIV100M, 73GIV5);

31  модули входных и выходных дискретных сигналов (70GIDC5, 70GODC5);

32  выходные аналоговые преобразователи (73GOI020);

2) плат - переходников STB-26, включающих

33  опторазвязки для входных дискретных сигналов (DEK - OE - 23OAC );

34  опторазвязки для выходных дискретных сигналов ( EMG 17-OV-5DC );

3) каркаса 5208 - RM, включающего

35  плату 5066 (центральный процессор ЦП);

36  мультиплексор UNIO 96-5;

37  две платы 5600 (ввод - вывод дискретных сигналов DC);

38  аппаратную часть встроенного контроля АСВК-98 (плата 8Т5.104.207);

4) источников электропитания:

39  напряжением 5в, 12в (Z x 200 - 4620);

40  напряжением 24в (Z x 550);

41  бесперебойного электропитания напряжением ~ 220 В (UPS);

5) двух конвертеров ADAM 4520 для информационного обмена "БУС -98 - БУД-98", "БУС-98 - ПУ-98".

В состав агрегатной части САУ ГТЭС входит дозатор газа разработки ОАО "СТАР" ДГЭ-2,5, включающий:

1.  узел дозирующей иглы (ДИ);

2.  узел управления ДИ;

3.  узел разгрузки ДИ.

Исходные данные для расчета

Эксплуатационные характеристики интенсивностей отказов э рассчитаны в соответствии с методиками, приведенными в cправочниках по надежности [1, 2] для САУ группы 1.1. (неподвижные наземные стационарные системы). Для этих расчетов были приняты следующие исходные данные:

температура окружающей элементы среды +45^оС - на платах, +50^оС - на микросборках (с учетом требований ТЗ на САУ, п.3.4.2, и рекомендаций отчета ОАО "СТАР " № 172 - 93 [ 3 ];

коэффициенты электрических нагрузок Кн, используемые при определении коэффициентов режима Кр, - в соответствии с отчетом № 172 - 93 [3].

          Перечень ЭРИ отечественного производства, применяемых на устройствах (блоках, платах) САУ, а также расчетные данные по эксплуатационным интенсивностям отказов э приведены в Приложении 1 , в таблицах 1 и 2 .        

Интенсивности отказов э для плат и кабелей фирмы Octagon Systems, изделий фирм Gray Hill, Advantech, Lan Automatic и тактовой кнопки импортного производства расcчитаны на основании информации, приведенной в факсах ООО "Prosoft", ЗАО "Система - Сервис" и ООО "Торговый дом Бурый медведь".

Поскольку данные по надежности остальных ЭРИ импортного производства недоступны, расчет эксплуатационных интенсивностей э этих ЭРИ проведен по -характеристикам конкретных или средне-групповых отечественных аналогов, исходя из того, что э импортных ЭРИ не хуже, чем э соответствующих отечественных аналогов. Перечень плат, модулей и ЭРИ импортного производства, а также расчетные данные по э, приведены в приложении 1, в таблице 3.

В соответствии с информацией, приведенной в перечнях элементов блоков и плат САУ ГТЭС (8Т5.104.185 ПЭЗ, 8Т5.104.207 ПЭЗ, 8Т5104.213-01 ПЭЗ, 8Т5.104.217 ПЭЗ, 8Т5.129.033 ПЭЗ, 8Т5.129.034 ПЭЗ, 8Т5.087.030 ПЭЗ, 8Т5.104.194 ПЭЗ, 8Т5.129.028 ПЭЗ, 8Т5.129.029 ПЭЗ , 8Т5.211.011 ПЭЗ), были определены суммарные интенсивности отказов соответствующих плат. Результаты расчета сведены в Приложение 1, в таблицу 4.

Значение интенсивности отказов дозатора газа ДГЭ-2,5 определено на основании -характеристик элементов, приведенных в отчете ОАО " СТАР " № 34-83 [4] и отчете ЦИАМ [5].Перечень узлов и элементов дозатора газа ДГЭ-2,5, значения их интенсивностей отказов приведены в приложении 2.

Значения интенсивностей отказов электрических линий связи представлены в приложении 3. Значения вспомогательных величин для оценки показателей безотказности сведеныв приложения 4 (таблица 2).

Оценка значений Кпп для плат, модулей и т.д. проведена экспертным путем. Технология экспертной оценки не приводится, т. к. она известна из литературы [9] и стандартизирована [10]. Величины Кпп для контролируемых устройств приведены в приложении 4 (таблица1).

Согласно В277-98-218 ТЗ заданы следующие показатели безотказности:

1)   средняя наработка на несрабатывание аварийной защиты - не менее 100 000 ч.;

2)   средняя наработка на ложное срабатывание аварийной защиты - не менее 50 000 ч.;

3)   средняя наработка на отказ функции управления - не менее 25 000 ч.;

4)   средняя наработка на отказ функции регулирования - не менее 25 000 ча.;

5)   средняя наработка на отказ функции сигнализации - не менее 2 000 ч.

При оценке показателей безотказности учтены следующие критерии отказов:

"несрабатывание аварийной защиты" - отсутствие выходной команды управления, формируемой системой в режиме "Аварийный останов" (АО);

"ложное срабатывание аварийной защиты" - выдача любой команды управления, формируемой САУ ГТЭС в режиме АО, при отсутствии аварийной ситуации;

"невыполнение функции управления" -невыдача предусмотренной алгоритмом управления команды или формирование ложного управляющего воздействия;

"невыполнение функции регулирования" -нарушение процесса поддержания параметров технологического оборудования;

"невыполнение функции сигнализации" - понимается невыдача аварийных и предупредительных сигналов при выходе контролируемого параметра за пределы уставки на средства сигнализации (монитор, табло и т.д.).

Определение показателей безотказности

Определение средней наработки на отказ аварийной защиты - Тнесраб.защ.

Согласно критерию отказа, несрабатывание защиты (или отказ аварийной защиты) произойдет в случае, если не будет выполнен аварийный останов (АО) ГТЭС вследствие отсутствия выходной команды управления, формируемой системой в режиме АО при наличии любого аварийного сигнала.

          В соответствии с основными алгоритмами управления, контроля и защиты ГТЭС режим АО выполняется при наличии следующих аварийных сигналов, (наименование сигналов соответствует "Базовому перечню входных и выходных сигналов аппаратуры лидерного образца САУ ГТЭС-2,5"): Рмвх, tмвх, tмред, tмт, tмк, 13Т, 15Т, Тт1, Тт2, ВНАприкр, nгтд1, nгтд2 , ди1, ди2, АОБУС, АОБУД, АО1БЗД*, АОБПА, АОПРУ, АОК, МТЗ, ДТЗ, 2З, 1З, ЗОМ, Jмакс, 2,5М1V3, 2,5М4V5, 2,5М6V2.

АО формируется при наличии признаков аварийной ситуации, как внешними устройствами, так и непосредственно аппаратурой САУ. После получения любого из этих сигналов САУ формирует команды на выполнение процедуры АО.

·        блоком БУД-98 - снимается команда с отсечных газовых клапанов (ОГК) и с управления шаговым двигателем, Откл. РЧТН, Откл. Возб, Откр КВЭ1, Откр КВЭ2, Вкл НПМ, Откл Q1;

·        блоком БУС-98 - АО БУС (снимается команда с ОГК), Откл РЧТН, Откл Возб, Откр КВЭ1, Откр КВЭ2, Вкл НПМ, Откл Q1, Закр 330, Закр ЗУТ1, Откр ЗУТ2, Закр ЗОГ1, ОткрЗОГ2.

Следовательно, необходимые команды для выполнения процедуры АО дублируются каналами в БУД-98 и в БУС-98 (таких команд - семь).

Для случая формирования сигнала АО непосредственно аппаратурой САУ несрабатывание защиты произойдет при невыполнении процедуры АО, т.е. при одновременных отказах в блоках БУД и БУС следующих устройств (рис.2.2):

) обеих плат АСВК, коммутирующих для выполнения процедуры АО необходимые дублированные сигналы, или

) платы UNIO № 2 (в БУД) и плат UNIO и 5600 (в БУС). Для этих плат входными сигналами являются сигналы, скоммутированные АСВК, а выходные сигналы характеризуются значением напряжения Uвхода, необходимого для срабатывания устройства гальванической развязки, или

) устройств гальванической развязки 70GODC5B, EMG 17-OV-5DC, передающих команды процедуры АО к ИМам.

Для случая формирования сигнала АО внешними устройствами несрабатывание защиты произойдет при отказах в линиях связи внешних устройств с аппаратурой САУ, при отказах в центральных процессорах БУД и БУС (рис. 2.3).

Рис. 2.2 Логическая схема несрабатывания защиты при АО, формируемом непосредственно аппаратурой САУ.

Рис. 2.3 Логическая схема несрабатывания защиты при АО, формируемом внешними устройствами.

l_{несраб.защ.(1)} = l_{АСВК(БУД)}*(1-Кпп)* l_{АСВК(БУС)}*(1-Кпп)+ l_UNIO№2*(1-Кпп)*К_UNIO№2^вых* [l_5600(1)*(1-Кпп)*К_DC1^вых+l_UNIO*(1-Кпп)*К_UNIO^вых]+[7*l_{70GODC(БУД)}*(1-Кпп)*К_отказ^парам+4*l_EMG(БУД)*(1-Кпп)*К_отказ^парам] * [ 7*l_{70GODC(БУC)}*(1-Кпп)*К_отказ^парам+4*l_EMG(БУC)* (1-Кпп)*К_отказ^парам]+ l_{лин.связи(БУC)}*l_{лин.связи(БУД)},

l_{несраб.защ.(2)} = l_{внешн.ли.св.}+ l_ЦП(БУД)*(1-Кпп) + l_ЦП(БУС)*(1-Кпп) +l_реле*(1-Кпп)*К_отказ^парам,

где (1-Кпп) - доля неконтролируемых отказов элементов устройств, которые блокируют сигнал АО. Отказы контролируемых элементов парируются СВК либо путем команды на прекращение запуска - на режиме автоматического запуска (в этом случае пропуска аварии не произойдет), либо путем формирования команды АО - на основных режимах;

К_DC(UNIO)^вых - доля интенсивности отказов тех элементов платы 5600 (DC) или UNIO, которые задействованы в обработке и управлении выходными сигналами, по сравнению с интенсивностью отказов всех элементов платы (или с общим количеством входных и выходных сигналов платы). Расчетные значения коэффициентов приведены в Приложении 4.

К_отказ^парам. - доля параметрических отказов от общего числа отказов устройства. Для устройств гальванической развязки получено значение К_отказ^парам.= 0.38 (см.Приложение 4), для реле К_отказ^парам.= 0.32 (см.[1]).

Подставляя значения l_i и коэффициентов в формулы для определения l_{несраб.защ.(1)} и l_{несраб.защ.(2)}, получаем:

l_{несраб.защ.(1)} = 5.2477*10^-6*(1-0.5)* 5.2477*10^-6*(1-0.5)+ 10*10^-6*(1-0.72)*0.81* [0.674*10^-6*(1-0.53)*0.29+ 10*10^-6*(1-0.72)*0.22]+[7*4*10^-6*(1-0.43)*0.38++4*0.18*10^-6*(1-0.35)*0.38] * [ 7*4*10^-6*(1-0.37)*0.38+4*0.18*10^-6*(1-0.35)*0.38]+ 0.03*10^-6*0.03*10^-6= 51.4443*10^-12 ч^-1;

l_{несраб.защ.(2)} = 0.67026*10^-6_.+ 6.2*10^-6*(1-0.73) + 6.2*10^-6*(1-0.73) +5*0.0042*10^-6*(10.42)*0.32 = 4.02221*10^-6 ч^-1.

Средняя наработка на отказ аварийной защиты для случая несрабатывания защиты при АО, формируемом непосредственно аппаратурой САУ, равна

Т_{несраб.защ(1)}=1/l_{несраб.защ(1)} =1/(51.4 10^-12)=19600* 10⁶ ч.

Средняя наработка на отказ аварийной защиты для случая несрабатывания защиты при АО, формируемом внешними устройствами, равна

Т_{несраб.защ(2)}=1/l_{несраб.защ(2)} =1/(4.02221 *10^-6)=248 620 ч.

Следует отметить, что для параметров nгтд (или nтк) и Тт в САУ ГТЭС предусмотрена дополнительная защита при достижении этими параметрами определенных предельных значений. Тогда блок защиты двигателя БЗД-96-60 должен сформировать сигнал АО и выдать управляющую команду на закрытие ОГК (рис. 2.4).

Рис.2.4 Логическая структурная схема прохождения сигнала АО отБЗД.

Sl_{i невыд.АО} = l_UFI*(1-Кпп)+ l_ввода*(1-Кпп) *К_отказ^парам. + l_UNIO*(1-Кпп)*К_UNIO^загр+l₅₁₂₄*(1-Кпп) +l_цп*(1-Кпп)+l_{преобр.DSI}*(1-Кпп) +l_блокАО*(1-Кпп) +l_{преобр.DSО}*(1-Кпп)+l_{лин.связи},

где l_ввода - интенсивность отказов платы ввода 8Т5.104.217 (включая 73GITCK);

l_UFI - интенсивность отказов платы UFI 8Т5.104.213-01;

К_UNIO^загр - доля загрузки платы UNIO по адресации от всего объема для адресации платы. Полагая, что фактическая загрузка платы UNIO по адресации составляет не более 20%, принимаем К_UNIO^загр= 0.2.

Подставляя значения l_i и коэффициентов в формулу для определения Sl_{i невыд.АО}, получаем:

Sl_{i невыд.АО} = 1.4146*10^-6*(1-0.6)+ 4.0594*10^-6*(1-0.68) *0.38^. + 10*10^-6*(1-0.72)*0.2+ 0.8333*10^-6*(1-0.56) +6.2*10^-6*(1-0.73)+ 0.057*10^-6*(1-0.3) +0.0206*10^-6*(1-0.3) +0.0138*10^-6*(1-0.36) +0.0137*10^-6 = 3.7369*10^-6 ч^-1.

Т_{невыд.АО}^БЗД=1/(Sl_{iневыд.АО})=1/3.7369 *10^-6=267600 ч.

Определение средней наработки на ложное срабатывание - Т_АО^ложн

Согласно критерию отказа, под ложным срабатыванием понимается выдача любой команды управления, формируемой системой в режиме АО, при отсутствии аварийной ситуации. Отсутствие аварийной ситуации означает, что центральные процессоры 5066 в блоках БУД, БУС и БЗД исправны, а информация, воспринимаемая ими от датчиков, сигнализаторов, ИМов и пультов ПИ и ПУ, не обладает признаками аварийной ситуации. Поэтому ложный сигнал АО может быть следствием отказов во внутренних каналах аппаратуры САУ.

Уточняя понятие ложного срабатывания АО, полагаем, что к ложным АО могут привести неконтролируемые отказы тех устройств САУ, которые в соответствии с логикой работы СВК не парируются переходом в режим АО, но могут привести к АО. Перчислим их.

1)   в измерительных каналах БУД

1 шесть аналоговых модулей 73GITR100 (параметры tмвх, tмред, tмт, tмк, 13Т, 15Т);

2 два аналоговых модуля 73GITCK (параметры Тт1, Тт2);

3 аналоговый модуль 73GIIO20 (параметр Рм вх);

4 опторазвязка DEK-OE-24DC (параметр ВНАприкр);

5 плата УФИ (параметры nгтд1, nгтд2);

6 плата ПНВИ (параметры aДИ1, aДИ2).

2) в измерительных каналах БУС:

7 шесть опторазвязок DEK-OE-230AC (сигналы МТЗ, ДТЗ, 2З, 1З, ЗОМ, Iмакс);

8 три опторазвязки DEK-OE-24DC (сигналы 2.5М1V3, 2.5M4V5, 2.5M6V2);

3.) в каналах управления положением ИМов, обеспечивающих выполнение процедуры АО:

9 два дискретных модуля 70GODC5B в каждом блоке БУД и БУС (команды ОткрКВЭ1, ОткрКВЭ2);

10  три опторазвязки EMG 17-OV-5DC в каждом блоке БУД и БУС и три дискретных модуля 70GODC5B в БУД (команды ОтклQ1, ОтклВозб., ВклНПМ).

Логическая структурная схема устройств представляет их последовательное соединение ( в смысле надежности).

Sl_{i ложн..АО} = 6*l_73GITR100*(1-Кпп) *К_отказ^парам + 2*l_73GTICK*(1-Кпп) *К_отказ^парам + l_73GIIO20* (1-Кпп)* К_отказ^парам + l_DEK-24DC*(1-Кпп)* К_отказ^парам +l_УФИ*(1-Кпп)+l_ПНВИ*(1-Кпп) +6*l_DEK-230AC*(1-Кпп)*К_отказ^парам+ 3*l_DEK-24DC*(1-Кпп)*К_отказ^парам+2*l_70GODC5*(1-Кпп)*К_отказ^парам+ 2*l_70GODC5*(1-Кпп)*К_отказ^парам + 6*l_EMG*(1-Кпп)*К_отказ^парам+3*l_70GODC5*(1-Кпп)*К_отказ^парам = 6*4*10^-6*(1-0.68) *0.38 + 2*4*10^-6*(1-0.68) *0.38 + 4*10^-6*(1-0.68)* 0.38 + 0.18*10^-6* (1-0.35)* 0.38 +0.6789*10^-6*(1-0.6)+ 2.6654*10^-6*(1-0.57) +6*0.19*10^-6*(1-0.35)*0.38+ 3*0.18*10^-6*(1-0.33)*0.38+2*4*10^-6*(1-0.43)*0.38+ 2*4*10^-6*(1-0.37)*0.38 + 6*0.18*10^-6*(1-0.35)*0.38+3*4*10^-6*(1-0.43)*0.38 = 12.766*10^-6 ч^-1.

Т_АО^ложн=1/(Sl_{i ложн.АО})=1/12.766*10^-6=78 330 ч.

Определение средней наработки на отказ функций управления - Тфунк.упр.

Согласно критерию отказа, невыполнение функции управления произойдет при невыдаче предусмотренной алгоритмом управления команды или формировании ложного управляющего воздействия. Невыдача предусмотренной команды произойдет вследствие неконтролируемых отказов элементов тех устройств, которые блокируют функцию управления. При отказах контролируемых элементов невыдачи предусмотренной команды управления не произойдет. Доля неконтролируемых отказов определяется коэффициентом (1 - Кпп).

Формирование ложного управляющего воздействия произойдет в случае отказов элементов, которые в соответствии с логикой работы СВК охвачены контролем. При этом доля контролируемых (обнаруживаемых) отказов определяется коэффициентом Кпп.

САУ ГТЭС в соответствии с ТЗ функционально управляет режимами газотурбинного двигателя (ГТД) и режимами турбогенератора (ТГ). Формирование управляющего воздействия на ГТД обеспечивает БУД-98, а на ТГ - БУС-98.

При этом будем рассматривать те случаи нарушения качества управления (в виде невыдачи предусмотренной команды или выдачи ложного воздействия), которые происходят без выполнения АО.

Управление режимами ГТД осуществляется в виде управляющих команд блока БУД-98 на исполнительные органы (ИМы). Такими командами являются:

1)   на режиме запуска - Вкл.ПНМ1, ВклПНМ2, Iум1, Iум2, Iум3, ОткрПОК, ВклЗажиг., Вкл.220СПВ, ВклОснпит, ВклРезпит;

2)   на режиме автоматической работы (основной режим) - ВклВОМ1, ВклВОМ2, ВклКДМ, БУШ Гупр,БУШ Гв-н.

Вывод этих команд из БУД обеспечивается дискретными и аналоговыми модулями 70GODC5B, 73GOI420, EMG 17-OV-5DC/240АС.

Управление режимами ТГ осуществляется управляющими командами из БУС на Имы. Такими командами являются:

1)   на режиме запуска - ВклЭНОД, ВклЭНОГ, ВклОбогрКВОУ, ВклОснПит, ВклРезпит.;

2)   на режиме автоматической работы (основной режим) - ОткрЗЗО, ВклВОП, ОткрЗУТ1, ЗакрЗУТ2, ОткрВУТ, ЗакрВУТ, ВклВООД1, ВклВООД2, ОткрВхУТО, ОткрВыхУТО, ЗакрВхУТО, ЗакрВыхУТО, ВклSF01, ОтклSF01, ВклSF02, ОтклSF02, ВклQ1, БлокQ1, ВклУТС, УпрСтат, ВклВозб, ВклАРВ, МеньшеАРВ, БольшеАРВ, АварОтклВоз, Уст1.

Вывод этих команд из БУС обеспечивается выходными модулями: 70GODC5B, EMG 17-OV-5DC/240АС, EMG 17-OV-5DC/220DС.

При отказе любого из каналов управления ИМами произойдет отказ функции управления режимом ГТД или режимом ТГ. Поэтому логическая структурная схема устройств, отказы которых приводят к невыполнению функции управления, представляет последовательное соединение (в смысле надежности) входящих в нее элементов.

а) для случая управления режимом запуска ГТД:

Sl_{i упр.зап.}^гтд = l_UNIO№1*(1-Кпп) *К_UNIO№1^вых + 3*l_73GOI*(1-Кпп) *К_отказ^парам + l₅₆₀₀*(1Кпп)* *К_DC^вых + 2*l_EMG*(1-Кпп)* К_отказ^парам +l_UNIO№2*(1-Кпп) *К_UNIO№2^вых +5*l_70GODC5*(1-Кпп)* *К_отказ^парам +l_реле*(1-Кпп)*К_отказ^парам+ l_цп*(1-Кпп)+l_ZX550*(1-Кпп)+ l_ZX220*(1-Кпп) + l_{лин.связи}= 10*10^-6 *(1-0.72) *0.08 + 3*4*10^-6 *(1-0.68) *0.38 + 0.674*10^-6 *(1-0.55)* 0.32 + 2*0.18*10^-6* *(1-0.35)* 0.38 + 10*10^-6 *(1-0.72) *0.81 +5* 4*10^-6 *(1-0.43) *0.38 + 0.0036*10^-6 *(1-0.42)*0.32+ 6.2*10^-6 *(1-0.73)+ 2.5*10^-6 *(1-0.66)+ 2.2*10^-6 *(1-0.66) + +0.0036*10^-6 = 11.7455*10^-6 ч^-1;

б) для случая невыдачи команды при управлении режимом запуска ТГ:

Sl_{i упр.зап.}^тг = l_UNIO*(1-Кпп) *К_UNIO^вых + 2*l_70GODC5*(1-Кпп) *К_отказ^парам + l₅₆₀₀*(1-Кпп)* К_DC1^вых + 3*l_{EMG 17-OV}*(1-Кпп)* К_отказ^парам +l_цп *(1-Кпп) +l_ZX200*(1-Кпп) +l_UPS*(1-Кпп) +l_{лин.связи}=10*10^-6 *(1-0.72) *0.22 + 2* 4*10^-6 *(1-0.37) *0.38 + 0.674*10^-6 *(1-0.53)* 0.29 + 3* 0.18*10^-6 *(1-0.35)* 0.38 + 6.2*10^-6 *(1-0.73) + 2.2*10^-6 *(1-0.66) + 2.1502*10^-6 *(1-0.33) + +0.01099*10^-6 = 6.6301*10^-6 ч^-1;

в) для случая невыдачи команды при управлении основными режимами ГТД:

Sl_{i упр.осн.реж..}^гтд = l_UNIO№2*(1-Кпп) *К_UNIO№2^вых + 2*l_70GODC5*(1-Кпп) *К_отказ^парам + l₅₆₀₀* (1-Кпп)* К_DC^вых + 3*l_{EMG 17-OV}*(1-Кпп)* К_отказ^парам +l_цп *(1-Кпп) +l_ZX200*(1-Кпп)+ +l_ZX550*1-Кпп) +l_{БУШ”упр”,”в-н”}*(1-Кпп) +l_3ДВШ*(1-Кпп) + l_{лин.связи}.

где l_{БУШ”упр”,”в-н} - интенсивность отказов блока БУШ-96 по функциям “управление” и “вперед-назад”. Для управления шаговым двигателем 3ДВШ100-1.6 БУШ выдает восемь управляющих функций к дозатору газа ДГЭ-2,5.

Потеря функции управления шаговым двигателем произойдет согласно логике работы СВК в случае последовательных отказов двух рядом возникающих выходных сигналов.

Как известно, вероятность невыдачи одного сигнала из восьми равна Р₁=1/8 , а вероятность не появления следующего сигнала из оставшихся семи Р₂=2/7 , при условии нахождения второго отказавшего сигнала рядом с ранее отказавшим (два благоприятных случая - перед отказавшим или за отказавшим ранее).

l_{БУШ «упр», «в-н»} = (l_{плата упр.ДВШ} + l_{плата усилДВШ})* Р₁* Р₂ = (1.9645*10^-6 + 3.5784*10^-6)* 1/8* 2/7 = 0.198*10^-6 ч^-1;

Sl_{i упр.осн.реж..}^гтд = 10*10^-6 *(1-0.72) *0.81 + 2* 4*10^-6 *(1-0.43) *0.38 + 0.674*10^-6 *(1-.55)* 0.32 + 3* 0.18*10^-6 *(1-0.35)* 0.38 + 6.2*10^-6 *(1-0.73) + 2.5*10^-6 *(1-0.66) +2.2*10^-6 * (1-0.66) + 0.198*10^-6 + 0.005*10^-6 *(1-0.45) + 0.4754*10^-6 = 8.1795*10^-6 ч^-1.

г) для случая невыдачи команды при управлении основным режимом ТГ:

Sl_{i упр.осн.реж..}^тг = l₅₆₀₀*(1-Кпп) *К_D1^вых + l₅₆₀₀*(1-Кпп) *К_D2^вых + l_UNIO*(1-Кпп)* К_UNIO^вых+ +2*l_70GODC5*(1-Кпп)* К_отказ^парам +24*l_EMG *(1-Кпп)* К_отказ^парам +l_РЭН33*(1-Кпп)*К_отказ^парам+ +l_цп*(1-Кпп) +l_ZX200*(1-Кпп) +l_UPS*(1-Кпп)+ l_{лин.связи} = 0.674*10^-6 *(1-0.53) *0.29 + 0.674*(1-0.53) *0.33 + 10*10^-6 *(1-0.72)* 0.22 + 2* 4*10^-6 * (1-0.37)* 0.38 +24* 0.18*10^-6 *(1-0.35)* 0.38 + 0.0036*(1-0.42)* 0.32 + 6.2*10^-6 *(1-0.73) + 2.2*10^-6 *(1-0.66) + 2.1502*10^-6 *(1-0.33)+ 0.02021*10^-6 = 7.6781*10^-6 ч^-1.

Для случая невыдачи команды при управлении режимом запуска ГТЭС:

Sl_{i упр.зап}= Sl_{i упр.зап}^гтд + Sl_{i упр.зап}^тг = 11.7455 *10^-6+ 6.6301 *10^-6=18.3756 *10^-6 ч^-1.

Для случая невыдачи команды при управлении основным режимом ГТЭС:

Sl_{i упр.осн.реж.}= Sl_{i упр.осн.реж.}^гтд + Sl_{i упр.осн.реж}^тг = 8.1795*10^-6+ 7.6781*10^-6=15.8576 *10^-6 ч^-1.

Отсюда Т_{функ.упр}=54420ч. - при управлении запуском и Т_{функ.упр} = 63060 ч. - при управлении основным режимом. В целом по функциям управления ГТЭС для случая невыдачи команды Т_{функ.упр} = 1/34.2332 *10^-6 = 29210 ч.

Рассмотрим невыполнение функции управления для случая формирования ложного управляющего воздействия. Как установлено выше, к этому виду отказа могут привести отказы контролируемых элементов в устройствах САУ, т.е. при исправных центральных процессорах БУД и БУС.

а) для случаев ложного управляющего воздействия на режиме запуска ГТД и на режиме запуска ТГ:

Sl_{i упр.зап.(ложн.)}^гтд = l_UNIO№1*Кпп * К_UNIO№1^вых + 3*l_73GOI420*Кпп* К_{обрыв,КЗ} + l₅₆₀₀*Кпп *К_DС^вых + +2*l_EMG *Кпп* К_{обрыв,КЗ} + l_UNIO№2*Кпп * К_UNIO№2^вых + 5*l_70GODC5*Кпп * К_{обрыв,КЗ}+ +l_РЭН33*Кпп* *К_{обрыв,КЗ} + l_{лин.связи} = 10*10^-6 *0.72 * 0.08 + 3*4*10^-6 *0.68* 0.62 + 0.674*10^-6 *0.55*0.32 + 2* 0.18*10^-6 *0.35* 0.62 + 10*10^-6 *0.72 * 0.81 + 5* 4*10^-6 *0.43 * 0.62 + 0.0036*10^-6 *0.42* 0 + 0.01105*10^-6 =17.007*10^-6 ч^-1.

Sl_{i упр.зап.(ложн.)}^тг = l_UNIO*Кпп * К_UNIO^вых + 2*l_70GODC5*Кпп * К_{обрыв,КЗ} + l₅₆₀₀*Кпп *К_DС1^вых + +3*l_EMG *Кпп* К_{обрыв,КЗ} + l_{лин.связи} = 10*10^-6 *0.72 * 0.22 + 2* 4*10^-6 *0.37 * 0.62 + 0.674*10^-6 *0.53 *0.29+ 3* 0.18*10^-6* *0.35* 0.62 + 0.01099*10^-6 = 3.6510*10^-6 ч^-1.

б) для случаев ложного управляющего воздействия на основном режиме ГТД и на основном режиме ТГ:

Sl_{i упр.осн.реж.(ложн.)}^гтд = l_UNIO№2*Кпп * К_UNIO№2^вых + 2*l_70GODC5*Кпп * К_{обрыв,КЗ} + l₅₆₀₀*Кпп* *К_DС^вых + 3*l_EMG *Кпп* К_{обрыв,КЗ} + l_{БУШ”упр”,”в-н”} *Кпп +l_{лин.связи} = 10*10^-6 *0.72 * 0.81 + 2* 4*10^-6 *0.43 * 0.62 + 0.674*10^-6 *0.55 *0.32 + 3* 0.18*10^-6* *0.35* 0.62 + 0.094*10^-6 + 0.4754*10^-6 = 8.77*10^-6 ч^-1.

Sl_{i упр.осн.реж.(ложн.)}^тг = l₅₆₀₀*Кпп *К_DС1^вых +l₅₆₀₀*Кпп *К_DС2^вых +l_UNIO*Кпп * К_UNIO^вых + +2*l_70GODC5*Кпп * К_{обрыв,КЗ} + 24*l_EMG17-OV *Кпп* К_{обрыв,КЗ} +l_РЭН33*Кпп* К_{обрыв,КЗ} +l_{лин.связи} = 0.674*10^-6 *0.53 *0.29 + 0.674*10^-6 *0.53 *0.33 + 10*10^-6 *0.72 * 0.22 + 2* 4*10^-6 *0.37* 0.62 + 24* 0.18*10^-6 *0.35* 0.62 + 0.0036*10^-6 *0.42* 0 + 0.02021*10^-6 = 4.5983*10^-6 ч^-1.

Тогда:

Т_{функ.упр}^ложн=1/(Sl_i ^ложн_{.упр.зап.})=1/20.658 *10^-6=48 410 ч. (на режиме запуска);

Т_{функ.упр}^ложн=1/(Sl_i ^ложн_{.упр.осн.реж.})=1/13.2683 *10^-6=75 370 ч. (на основном режиме);

В целом:

Т_{функ.упр}^ложн=1/33.9263 *10^-6=29 480 ч.

Определение средней наработки на отказ функций регулирования - Тфунк.рег.

Согласно критерию отказа, невыполнение функций регулирования произойдет из-за нарушения процесса поддержания параметров технологического оборудования.

Выполнение функций регулирования предусматривает использование:

1)   каналов измерения параметров от первичных измерительных преобразователей (ПИП) - входные аналоговые сигналы к БУД-98 (n_гтд1, n_гтд2, Т_т1, Т_т2, Т_вх1, Т_вх2, t_тг, 13Т, 15Т, Р_кф, Р_вх, Р_к, a_ди1, a_ди2, Р_тгпд) и к БУС-98 (1Т, 3Т, 5Т, 8Т, 9Т, a_зог1, a_зог2);

2)   центрального процессора 5066 в БУД-98 и в БУС-98 (программные средства регулирования - ПЗУ, ОЗУ, таймер);

3)   каналов регулирования параметров по ГТД и ТГ (выходные дискретные сигналы: РазблЭС1, ВклЭС1, РазблЭС2, ВклЭС2, РазблЭС3, ВклЭС3, ОткрЗОГ1, ЗакрЗОГ2, ВклQ1, ВклВозб, ВклАРВ, МеньшеАРВ, БольшеАРВ).

Для расчета были использованы те функции регулирования, отказ которых происходит без выполнения АО.

При рассмотрении каналов измерения параметров резервированными датчиками, в которых основные и дублированные устройства - однотипные, а, следовательно, и параметры основных и дублированных каналов - одинаковые, логика работы СВК предусматривает замещение значения параметра, получаемого по отказавшему каналу измерения, значением, получаемым по одноименному дублирующему каналу (n_гтд1, n_гтд2, a_ди1, a_ди2, Т_т1, Т_т2).

Тем самым, к невыполнению функций регулирования не приводят одиночные отказы в каналах измерения этих параметров, а приводят двойные отказы, выявляемые согласно логике работы СВК путем перекрестного контроля.

К невыполнению функций регулирования также не приводят одиночные отказы в каналах измерения следующих параметров:

– Твх1, Твх2, tтг, Рвх ( согласно логике работы СВК при отказе указанного параметра происходит замещение его значения номинальным значением, соответственно, Твх=288 К, tтг=20^оС, Рвх=1.033 кг/см² ). К невыполнению функций регулирования приводит двойной отказ по параметрам Твх1, Твх2, выявленный путем перекрестного контроля;

–        Рт гпд (согласно логике работы СВК производится коррекция контура расхода топливного газа по Рт гпд = 2.4Мпа).

По каналам измерения параметров aзог1, aзог2 логикой работы СВК предусмотрен контроль каналов на обрыв и КЗ, при обнаружении отказа на запуске - запуск блокируется, а на работающем изделии - осуществляется нормальный останов.

Поскольку невыполнение функций регулирования ГТЭС произойдет в случае отказа любой из функций регулирования, поэтому логическая структурная схема устройств, отказы которых могут привести к невыполнению функций регулирования, представляет последовательное соединение ( в смысле надежности) входящих в нее устройств.

а) Sl_{i одиноч.} = l_UNIO№1*(1-Кпп) *К_UNIO№1^вх + 4*l_73GI*(1-Кпп) *К_отказ^парам + 2*l_цп *(1-Кпп) *К_рег + l₅₆₀₀*(1-Кпп)* К_DC^вых + 6* l_70GODC5*(1-Кпп)* К_отказ^парам + l_UNIO*(1-Кпп)* *К_UNIO^вх + 5*l_73GIITR*(1-Кпп)* К_отказ^парам + l₅₆₀₀*(1-Кпп)* К_DC1^вых + l₅₆₀₀*(1-Кпп)* К_DC2^вых + 7*l_EMG17-OV* *(1-Кпп) *К_отказ^парам + 2* l_73GIV5*(1-Кпп)* К_отказ^парам + l_{лин.связи}.

где К_рег - доля объема ПЗУ.ОЗУ и таймера , задействованных в процессе регулирования, от всего объема функциональных устройств центрального процессора; принимаем К_рег= 0.5.

Sl_{i одиноч.} = 10*10^-6*(1-0.72) *0.92 + 4* 4*10^-6*(1-0.68) *0.38 + 2* 6.2*10^-6*(1-0.73) * 0.5 + +0.674*10^-6*(1-0.55)* 0.32 + 6* 4*10^-6*(1-0.43)* 0.38 + 10*10^-6*(1-0.72) *0.78 + 5* 4*10^-6* (1-0.7)* 0.38 + 0.674*10^-6*(1-0.53)* 0.29 + 0.674*10^-6*(1-0.53)* 0.33 + 7* 0.18*10^-6*(1-0.35) * 0.38 + 2* 4*10^-6*(1-0.55)* 0.38 + 0.03394*10^-6 = 17.8646*10^-6 ч^-1.

б) Оценка значения Sli дв.отк.

Суммарная интенсивность двойных отказов Sli дв.отк. учитывает интенсивности отказов каналов измерения параметров nгтд, Тт, Твх и aди при одновременных отказах основного и дублирующего каналов по каждому параметру.

В каналы измерения параметров в составе САУ входят:

1)   по n_гтд: двухканальная плата УФИ (8Т5.129.034) с каналом «А1» - для параметра n_гтд1 и с каналом «А2» - для параметра n_гтд2. Входным устройством для обоих каналов служит плата UNIO 96-5 №2, которая в формуле при рассмотрении одиночных отказов не была задействована;

2)   по Тт: аналоговый модуль 73GITCK с предохранителем UKK-5TG для каждого канала Тт1 и Тт2. Входным устройством для обоих каналов служит плата UNIO 96-5 №1, интенсивность отказов которой была учтена в формуле при рассмотрении одиночных отказов;

3)   по Твх: аналоговый модуль 73GITR100 с предохранителем VI0K-1.5 для каждого канала Твх1 и Твх2. Входным устройством для обоих каналов служит плата UNIO 96-5 №1;

4)   по a_ди : плата преобразования напряжений во временной интервал ПНВИ (8Т5.104.185) и плата 5300(УБСКТ), аппаратно не разделенные по каналам a_ди1 и a_ди2 . Поэтому двойной отказ по обоим каналам может произойти при отказах в ПНВИ или в 5300.

Поскольку одновременные отказы в обоих каналах УФИ или в обоих модулях 73GITCK или в обоих модулях 73GITR100 являются для каждого параметра n_гтд, Тт, Твх независимыми событиями, то вероятность двойного отказа этих каналов измерения равна произведению вероятности отказов основного канала на вероятность отказов дублирующего канала (на 1 час работы).

Рис. 2.5 Логическая структурная схема устройств, двойные отказы которых приводят к невыполнению функций регулирования.

Для приведенной схемы имеем:

Sl_{i двойн.} = (l_{УФИ”А1”}*l_{УФИ”А2”})+ l_UNIO№2*(1-Кпп) *К_UNIO№2^вх + [l_73GITCK*(1-Кпп)* *К_отказ^парам + l_UKK * К_{перегор}^{при Iн}] * [l_73GITCK*(1-Кпп) *К_отказ^парам + l_UKK* К_{перегор}^{при Iн}] + +[l_73GITR100*(1-Кпп) * *К_отказ^парам + l_VIOK * К_{перегор}^{при Iн}] *[l_73GITR100*(1-Кпп) *К_отказ^парам + l_VIOK * К_{перегор}^{при Iн}] +l_ПНВИ *(1-Кпп) + l₅₃₀₀*(1-Кпп) + l_{лин.связи},

где К_{перегор}^{при Iн} - коэффициент, учитывающий долю внезапного перегорания плавкой вставки при номинальном токе от всех видов отказов. Принимаем значение К_{перегор}^{при Iн}= 0.9, по аналогии с отечественными предохранителями [1]. Подставляя значения l_i и коэффициентов в уравнение, получаем: Sl_{i двойн.} = (0.33945*10^-6*0.33945*10^-6)+ 10*10^-6*(1-0.72) *0.19 + [4*10^-6 *(1-0.68)* *0.38+ 0.067*10^-6* 0.9] * [4*10^-6*(1-0.68) *0.38 + 0.067*10^-6 *0.9] + [4*10^-6*(1-0.68)* *0.38 + 0.067*10^-6* 0.9] *[4*10^-6*(1-0.68) *0.38 + 0.067* *10^-6* 0.9] + 2.6654*10^-6*(1-0.57) + 0.8879*10^-6*(1-0.6) +0.02524*10^-6 = =2.8946*10^-6 ч^-1.

Т_{функ.рег.}=1/(Sl_{i одиноч.})=1/17.8646* 10^-6=56 000 ч.

По ТЗ на САУ задано 25000 ч., не менее. Требование ТЗ по заданному показателю выполняется.

Оценка влияния на величину показателя Т_{функ.рег.} двойных отказов измерительных каналов датчиков nгтд, Тт, Твх и aди проведена по формуле:

Sl_{i ф.рег.} = Sl_{i одиноч} + Sl_{i двойн.}

Т_{функ.рег.}=1/(17.8646 *10^-6+ 2.8946 *10^-6)=48 170 ч. (с учетом двойных отказов).

Определение средней наработки на отказ функций сигнализации - Тфунк.сигн.

Согласно критерию отказа, невыполнение функции сигнализации произойдет при невыдаче предупредительного и аварийного сигнала на средства сигнализации (монитор, табло и т.д.).

В соответствии с ТЗ на САУ формирование сообщений выполняется по введению ВПУ в зацепление и по превышению заданных значений следующих параметров: nтк, tтг, tмвх, tм ред, tмт, tмк, 13Т, 15Т, tмбд, DРт фг,Рт гпд, DРмф.

Для выполнения функций сигнализации используются:

1)   каналы измерения параметров (входные аналоговые сигналы перечисленных выше параметров в БУД-98);

2)   канал входного дискретного сигнала «ВПУ включ» в БУД-98;

3)   центральный процессор 5066, платы UNIO №1 и №2, ADAM и узел Comport в БУД-98;

4)   центральный процессор 5066, узел Comport, ADAM (две штуки) в БУС-98;

5)   линии связи.

Логическая структурная схема для расчета показателя безотказности Т_{функ.сигн.} представляет последовательное соединение (в смысле надежности) входящих в нее устройств.

Sl_i = 6*l_73GIIO20+ 8*l_73GITR100 + 6*l_VIOK + l_УФИ +l_{DEK OE-24DC} + l_UNIO№1 * К_UNIO№1^вх + +l_UNIO№2 *К_UNIO№2^вх + l₅₆₀₀*К_DC^вх + l₅₀₆₆^буд * К_нк + l₅₀₆₆^бус*К_нк + 3*l_ADAM + 2*l_comport + +l_{лин.связи}=6* 4*10^-6+ 8* 4*10^-6+ 6* 0.067*10^-6+ 0.6789*10^-6+ 0.18*10^-6+ 10*10^-6* 0.92 + 10*10^-6* *0.19 + +0.674*10^-6*0.68 + 6.2*10^-6* 0.27 + 6.2*10^-6*0.27 + 3* 16.9*10^-6+ 2* 0.00069*10^-6+ 0.70213*10^-6= 122.5707*10^-6 ч^-1.

Отсюда

Т_{функ.сигн.}= 1/122.5707 *10^-6=8160 ч. ( по ТЗ задано 2000 ч.)

Выводы

По заданным показателям безотказности требования В277-98-218 ТЗ на разработку системы автоматического управления, регулирования, защиты, контроля и диагностики ГТЭС-2.5 выполняются. Расчетные данные сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 Результаты расчета средней наработки на отказ.

Наименование показателя	Расчетное значение	Значение по ТЗ
Средняя наработка на отказ типа «несрабатывание аварийной защиты» (в режиме АО), ч	248 620	³100 000
Средняя наработка на отказ типа «ложное срабатывание АО», ч	78 330	³50 000
Средняя наработка на отказ типа «невыполнение функций управления», ч.: случай не выдачи предусмотренной алгоритмом команды; случай формирования ложного воздействия.	29 210   29 480	³25 000
Средняя наработка на отказ типа «невыполнение функций регулирования», ч	49 340	³25 000
Средняя наработка на отказ типа «невыполнение информационной функции», ч	19 470	³2 000
Средняя наработка на отказ типа «невыполнение функций сигнализации», ч	8 160	³2 000

По заданным показателям средней наработки на отказ требования частных ТЗ (ТУ) на блоки БУД-98 (8Т1.001.005ТЗ), БУС-98 (8Т1.001.006ТЗ), БЗД-96-60 (8Т1.001.003ТЗ), БУШ-96 (8Т2.559.012ТУ) выполняются.

.4 Повышение надежности

На основании результатов, полученных в предыдущем разделе была поставлена задача, увеличить надежность системы при выполнении функции управления. Для исследования был выбран канал управления ГТД, так как он является основным каналом для САУ, и наиболее ответственным в плане безопасности.

Резервирование канала управления ДГ

Для повышения надежности продублируем весь канал регулирования ДГ. Резерв будет работать в ненагруженном режиме - это предполагает, что у элементов резерва не изменяются вероятностно-временные характеристики. При выводе ниже перечисленных формул мы допускали, что переключающие устройства действуют безотказно. Однако надежность этих переключающих устройств легче учесть, рассматривая их как самостоятельные элементы, включенные последовательно с соответствующими резервными элементами. Общее резервирование замещением - это динамическое резервирование, при котором функции основного канала передаются резервному только после отказа основного. Включение резерва замещением обладает следующими преимуществами:

·      не нарушает режима работы основного канала;

·        сохраняет в большой степени надежность резервных элементов, так как при работе основного канала они находятся в нерабочем состоянии.

Вероятность при таком виде резервировании будет считаться по формуле,

,

,

где p₁ и q₁ - надёжность и ненадёжность резервного канала в рабочем режиме.

При равнонадежных каналах управления и экспоненциальном законе надежности

 (3.1)

Как видно из (3.1), вероятность исправной работы не подчинена экспоненциальному закону, поэтому нельзя среднее время исправной работы определять из выражения . [5] В этом случае среднее время

Для построения графа состояния канала и системы уравнений описывающей её воспользуемся методикой изложенной в [3].

Для системы с восстановлением при резервировании замещением всего канала выделим следующие состояния (рис.3.1):

0.       Все элементы канала исправны.

1.       Вышел из строя элемент основного канала, система переключилась на резервный.

.         Вышел из строя элемент резервного канала, отказ канала.

Рис 3.1 Граф состояний дублированного канала.

Серым цветом на графе выделено неработоспособное состояние канала, символом m обозначается интенсивность восстановления, являющееся обратной величиной от среднего времени восстановления.

Граф состояний дублированного канала (см. рис.3.1) описывается системой уравнений

 (3.2)

Дополняется система уравнений нормирующим условием:

.

При решении системы воспользуемся преобразованием Лапласа. В качестве начальных условий можно воспользоваться значениями Р₀(0)=1, Р₁(0)= Р₂(0)=0.

 (3.3)

Нестационарный коэффициент готовности

Решив систему относительно Ф_i(z) и применив затем обратное преобразование Лапласа можно найти вероятности Р_i(t) и нестационарный коэффициент готовности K(t).

,

где .

Рис.3.2 Коэффициент готовности дублированного канала.

Вероятности состояний быстро достигают постоянного значения (рис 3.2), что характерно для установившегося режима работы. Система дифференциальных уравнений (3.2) становится системой алгебраических уравнений, так как в этом случае dP_i(t)/dt=0.

 (3.4)

Решение системы (3.4) позволяет определить установившейся значение коэффициента готовности.

На основании системы уравнений (3.2) можно также определить среднюю наработку на отказ:

.

Следовательно, чтобы найти среднюю наработку, достаточно решить систему уравнений (3.3) при Z=0, Т=P(z). Перепишем систему уравнений, заменяя Р_i(z) на Т_i, с учетом того, что состояние 2 - состояние отказа. В результате Р₄(z)=Т₄=0, а также исчезает строка, соответствующая Р^’(t),

 Û ;

 ,

Средняя наработка на отказ всей системы Т=Т₀+Т₁

 

=5168 тыс.час.

 

Резервирование БУШ

Продублируем наиболее ненадежный элемент канала (БУШ-96). Резервный блок будет работать в облегчённом режиме, поскольку ему необходимо отслеживать поступающие сигналы. В этом случае, как и при нагруженном резерве, отказ резервного элемента может наступить и до включения в работу. Поэтому вероятность безотказной работы резервного элемента можно определить как:

,

где  - надёжность резервного элемента в облегчённом режиме;

 - надёжность резервного элемента в рабочем режиме при условии, что до включения в работу он, будучи в резерве, не откажет к моменту t.

,

.

При экспоненциальном законе надёжности

=99675,28

Для системы с восстановлением при резервировании одного блока выделим следующие состояния:

3.       Все элементы канала исправны.

4.       Вышел из строя основной блок, все остальные элементы исправны.

.         Неисправен резервный блок, все остальные элементы исправны.

.         Отказали оба блока БУШ, отказ канала.

.         Вышел из строя не резервируемый элемент, отказ канала.

Рис. 3.3 Граф переходов состояния канала при резервировании БУШ.

Резервирование с помощью “облегченного” резерва. [4]

Система уравнений дополняется нормирующим условием:

.

Определим среднюю наработку системы на отказ:

 Û

, , .

Окончательно получаем выражение

,328·10^-6 ч^-1, ₀ (8,9111+2,2452*0,3+1,082*0,1)·10^-6=9,6928·10^-6 ч^-1, =0,2 ч^-1, _к=0,01 ч^-1. При подстановке значении в формулу получим Т=164399 ч^-1, что в 2,7 раза выше наработки на отказ без резервирования и в 1,6 раза без учета восстановления.

Найдем коэффициент готовности. [4]

 (3.5)

Заменим одно уравнение в системе нормировочным выражением

Тогда коэффициент готовности находим по формуле (3.5), подставляя исходные данные.

 = 0,9984

 

Модернизация БУШ

Повысим надежность конструктивным методом. Самый ненадежный элемент канала сделаем более надежным. Повышать надежность БУШ-96 будем, используя более надежные элементы и применением новых технических решений. Структура канала при этом не изменится.

Рис. 3.4 Граф состояний при неизменной структуре канала.

Состояние 0 - все элементы исправны, 1 - отказ канала. Система дифференциальных уравнений записывается в виде:

Нормирующее условие .

После решения с применение преобразования Лапласа выражение для вероятности безотказной работы в виде

.

Повышать вероятность безотказной работы будем за счет обоих коэффициентов. Применением более надежных элементов повысим l, а введением дополнительного контроля снизим время восстановления.

По статистике отказов из-за скачков напряжения в питающей сети часто выходит из строя блок питания БУШ. Заменим источники питания производимые на предприятии на покупные более надежные POWER-ONE.

Серия модулей Convert Select представляет собой семейство монтируемых на DIN-рейку преобразователей переменного тока в постоянный с коррекцией коэффициента мощности.

LWN 2880-6R преобразователь переменного тока в постоянный с коррекцией коэффициента мощности, диапазон входного напряжения ~85…264 В, 2 электрически изолированных и независимо стабилизированных выхода, каждый из которых обеспечивает 48 В/2,5 А при напряжении ~230 В на входе. Имеет R-вход для регулирования выходного напряжения на втором выходе.

Входное напряжение подается через входной плавкий предохранитель 6,3А, фильтр и выпрямитель на силовой трансформатор. Широкополосный выходной фильтр с очень малой входной ёмкостью фактически не создает пускового тока. Входной подавитель помех от переходных процессов в сети, защищает преобразователь от пиков и выбросов высокого напряжения, а защитное отключение при превышении и снижении границ входного диапазона напряжения и ограничение входного тока предохраняет преобразователь от работы в нежелательных условиях эксплуатации (рис 3.5).

Ток вторичной обмотки силового трансформатора подается через выпрямительный диод в выходной накопительный электролитический конденсатор большой ёмкости и на эффективный выходной фильтр, обеспечивающий необходимое время удержания выходного напряжения а также низкие пульсации и помехи на выходе.

Выходное напряжение и ток измеряются и подаются по цепи обратной связи на схему управления первичной цепи через оптрон. Второй контур регулирования отслеживает выходное напряжение. Он отключает преобразователь в случае отказа в схеме управления первичной цепи предотвращая превышение выходным напряжением уровня SELV=60В. Встроенные температурные датчики следят за максимальной внутренней температурой преобразователя. Если температура превысит пороговое значение 125 °С, преобразователь снижает выходную мощность до тех пор, пока температура не возвратится ниже порогового.

Вход R позволяет осуществить внешнюю регулировку выходного напряжения в диапазоне от 60 до 110% номинального выходного напряжения. Регулировка может выполнятся с помощью резистора, подключаемого к одной из выходных клемм, или внешним источником напряжения в диапазоне 1…2,75 В.

Рис. 3.5 Преобразователь LWN 250 Вт.

При работе от постоянного тока, встроенный мостовой выпрямитель обеспечивает защиту от обратной полярности напряжения на входе.

Преобразователь обеспечивает полную выходную мощность до входного напряжения ~99 В с линейным снижением выходной мощности до 80%Р_{ВЫХ. НОМ} при входном напряжении ~85 В при температуре окружающей среды 25 °С.

Среднее время безотказной работы 522000 часов.

Второй блок питания выбираем с опцией S, выключение. Эта опция позволяет понижать выходную мощность блока до уровня менее 1 Вт с помощью логического сигнала, подаваемого между AUX и V₀-.

Заменим несколько микросхем одной ПЛИС с введением кнтроля обрыва обмоток двигателя.

Применение БИС/СБИС и исключение из схемы МИС СИС существенно улучшает параметры аппаратуры (стоимость, быстродействие надежность,экономичность по потребляемой энергии и др.). В тоже время на пути реализациисхем в виде БИС/СБИС могут возникать большие экономические трудности, посколькуразработка БИС/СБИС чрезвучайно дорога и требует больших затрат времени. Такие затраты могут оправдатся только при больших тирожах выпуска микросхем. Противоречие между желательностью и возможностями применения БИС/СБИС в специализированных устройствах и системах вызвало к жизни концепцию программируемых структур.

 

Выводы

В настоящее время резервирование является одним из самых распространенных способов повышения характеристик надежности технических систем. Однако этот метод ведет к усложнению систем, увеличению их массы и стоимости.

Первый вариант резервирования имеет очень высокую наработку на отказ и вероятность безотказной работы. Отрицательной стороной этого варианта является удорожание канала примерно в 2 раза и усложнение структуры. В нашем случае такое большое повышение времени безотказной работы не столь необходимо.

Резервирование одного только БУШ достаточно выгодный вариант. Среднее время наработки на отказ блока увеличивается в 2,7 раза. При этом варианте возникает изменения структуры канала, повышается число ремонтируемых блоков и естественно стоимость системы.

Самым лучшим вариантом является модернизация БУШ. Экономически выгоден, так как требует наименьшее количество затрат. Структура канала остается неизменной, поэтому установка нового блока не потребует особого подхода.

Литература

1. Острейковский В.А. Теория надежности: Учеб для вузов. М.: Высшая школа, 2003. 463 с.

. Белоусов В.В. Локальные системы управления. Надёжность локальных систем. Пермский государственный технический университет. Пермь: 2000. 97с.

. Надёжность технических систем. 2-е издание. Под ред. Е.В. Сугака и Н.В. Василенко. Красноярск: МГП Раско, 2000. 608с.

. Надёжность технических систем: Справочник. Под ред. И.А. Ушакова. М.: Радио и Связь, 1985. 608 с.

. Надежность автоматизированных систем управления. Под ред. Я.А. Хетагурова. М.: Высшая школа, 1979. 287 с.

. www.eletech.spb.ru (www.power-one.com)

2. Оценка экономической целесообразности внедряемого устройства

2.1Определение затрат, связанных с разработкой БУШ ДГ

Определение затрат на проводимые проектные работы осуществляется путем составления калькуляции плановой себестоимости разработки. В калькуляцию плановой себестоимости входят следующие статьи затрат:

. основная заработная плата;

. единый социальный налог (ЕСН);

. стоимость машинного времени;

. атраты на электроэнергию;

. лицензионное ПО;

. прочие прямые расходы;

1) Для определения заработной платы основных рабочих мы разбили весь процесс проектирования на основные этапы, при этом мы должны знать количество потраченного времени на каждом этапе. Весь процесс проектирования занимает 16 недель, трудоемкость составиляет 33 чел./нед. При расчете затрат на разработку мы должны определить заработную плату конструктора при условии что его оклад составляет 6000 рублей. Тогда за 1 час руб, а за 1 неделю руб.

Заработная плата:руб

) Премия: руб

) ЕСН: руб

) Произведем амортизацию компьютеров, на которых производилось проектирование. Для этого нам необходимо знать количество машино-часов t_мч, затраченных на каждом этапе проектирования. Для этого используем рис. 4.3, поскольку каждый конструктор при разработке используется компьютером.

При работах (0-1), (1-2), (1-3), (2-3), (7-8) (табл. 4.11)компьютер используется на 50%.

t_мч= машино-недель

Таким образом на весь процесс проектирования ушло 27 машино-недель. Кроме того необходимо знать срок эксплуатации компьютера. Согласно плану данные компьютеры планируется эксплуатировать 7 лет. Стоимость компьютера составляет 20000 рублей. Тогда за 1 год амортизационные отчисления составят 2857,14 руб., за 1 неделю - 54,95рубля, т.е. на амортизацию компьютеров необходимо

 руб.

) Так же нам необходимо рассчитать затраты на электроэнергию.

Потребляемая мощность компьютера 300 Вт/час.

Стоимость 1 кВт составляет 3 рубля.

Затраты на электроэнергию в час 3 руб./кВт× 0,3 кВт = 0,9 руб./час., в неделю получим 0,9× 40 =36 руб.

Тогда получим затраты на электроэнергию -  руб.

) К статье «Лицензионное ПО» относятся расходы на приобретение средств разработки. Поскольку отдел существует давно, и не раз разрабатывал подобные проекты, программное обеспечение уже куплено и никаких отчислений не требует.

) На статью «Прочие прямые расходы» относятся расходы на приобретение и подготовку материалов научно-технической информации, за использование средств Internet, телефонной и радиосвязи и другие расходы, необходимые при разработке. Затраты определяются на основе статистической информации в процентах к суммарным расходам всех предыдущих статей (5-10%). Таким образом, прочие расходы

Прочие прямые расходы: (47137,2+23568,6+25383,38+1483,52+972+0) 0,05 = 4118,11 руб.

Таблица 4.1 Калькуляция плановой себестоимости разработки платы.

№	Статьи затрат	Сумма, руб.
1	Основная заработная плата разработчика
2	Премия
3	Единый социальный налог
4	Стоимость машинного времени (амортизация ЭВМ)
5	Затраты на электроэнергию
6	Лицензионное ПО	0,00
№	Статьи затрат	Сумма, руб.
7	Прочие прямые расходы (5% от п.1-5)	4927,23
8	Итого:	103471,9

 

Расчет себестоимости изготовления платы

1) Материальные затраты складываются из затрат на комплектующие элементы и затрат на вспомогательные материалы.

В таблице 4.2 приведены расходы на сырье и основные материалы, использованные для изготовления БУШ ДГ.

Таблица 4.2 Сырьё и материалы.

№ п.п	Наименование	Ед. изм.	Цена за еденицу, руб	Кол-во	Сумма, руб
1	Трубка Ф-4ДМ	м	6	3,64	21,84
2	Трубка 350 ТВ-40	м	10	0,12	1,20
3	СТПЧ-0,062	кг	1038	0,23	238,74
4	Лак УР-231	кг	225	0,35	78,75
5	Припой ПОС-61	кг	205	0,07	14,35
6	Канифоль ПТН-120	кг	120	0,03	3,60
7	Вспом. материал для изгот. плат 7шт.	шт	600	1,00	600,00
8	Провод МГШВ 0,5 Б ТУ16-505.437-82	м	5,80	2,0	11,80
9	Провод МГШВ 0,5 Кр ТУ16-505.437-82	м	5,80	2,0	11,80
10	Провод МГШВ 0,5 С ТУ16-505.437-82	м	6,25	2,0	12,50
11	Провод ЛПМФм 40,35м421,042,00
12	Проволока контровоч.10х18Н9Т 0,5	м	4,15	0,2	0,83
13	Рельс монтажный NS 35/7,5 GELOCKT	м	120	1	120
14	Лист стеклотекстолит 1,5мм	м2	430	0,075	32,25
15	м2	137	0,043	5,89
16	Уголок Д16Т	кг	115	0,246	28,29
17	Лист СТ-1,5	кг	250	0,01	2,5
18	Герметик	кг	12864	0,125	1608,00
19	Стержень текстолит	кг	230	0,137	31,51
20	Трубка радпласт	м	240	1,00	240,00
	Спиртовая смесь	л	63	0,42	26,46
ИТОГО					3132,31

) В таблице 4.4 приведены расходы на комплектующие по блоку.

Таблица 4.4 Комплектующие и полуфабрикаты.

N п/п	ИмяИЭТ	Кол-во	Ед. изм.	Сумма, дол. $	Сумма, руб.
	Гермоввод
1	Гайка BL-16(PG16)	2	шт.	0,300	0,00
2	Гайка BL-21(PG21)	1	шт.	0,180	0,00
3	Гайка BL-9(PG9)	1	шт.	0,100	0,00
4	Гермоввод VG 16-K68(PG16)	2	шт.	3,000	0,00
5	Гермоввод VG 21-K68(PG21)	1	шт.	0,900	0,00
6	Гермоввод VG 9-K68(PG9)	1	шт.	0,456	0,00
	Диоды
7	Диод SF164	1	шт.	0,500	0,00
	Источник питания
8	CM1301-7R(DC/DC 8V/4А)	1	шт.	421,000	0,00
9	LWN 2880-6R (AC/DC 96V/2.5A)	2	шт.	422,000	0,00
	Клеммы и их аксессуары
10	E/UK	3	шт.	1,770	0,00
11	Клемма 280-601	14	шт.	10,500	0,00
12	Клемма 280-607	4	шт.	9,000	0,00
13	Клемма HDFK4 GNYE проход.0707886	1	шт.	0,900	0,00
14	Клемма HDFK4 проход.0707086	14	шт.	12,600	0,00
15	Концевая плата 280-331	2	шт.	0,600	0,00
	Короба перфорированные
16	Короб перфор-ный T1 20х40G(ц.1шт.=2м)	0,5	шт.	1,220	0,00
	Крепежный комплект(Россия)
17	Винт ОСТ1 31521-80 3-10-Ц	1	шт.	0,000	0,35
18	Винт ОСТ1 31528-80 3-10-Ц	3	шт.	0,000	0,35
19	Винт ОСТ1 31528-80 5-12-Ц	10	шт.	0,000	1,18
20	Гайка ОСТ1 33033-80 3-Ц	4	шт.	0,000	0,47
21	Гайка ОСТ1 33033-80 5-Ц	1	шт.	0,000	0,12
22	Гайка ОСТ1 33033-80 8-Ц	4	шт.	0,000	0,47
23	Заглушка 20-1 ОСТ1 10477-72	1	шт.	0,000	1,18
24	Заклепка 2-3-Бп- ОСТ1 34080-80	2	шт.	0,000	1,65
25	Пломба ОСТ1 10067-71	1	шт.	0,000	3,19
26	Шайба ОСТ1 34505-80 0,5-3-6-Ц	4	шт.	0,000	0,47
27	Шайба ОСТ1 34505-80 1-5-10-Ц	10	шт.	0,000	1,18
28	Шайба ОСТ1 34505-80 2-8-18Ц	4	шт.	0,000	0,47
	Маркировочные элементы
29	KLM	2	шт.	1,192	0,00
30	PATG1	1	уп.	40,000	0,00
31	Маркировка 209-566 1-50	1	карт.	1,000	0,00
	Мостики вкладываемые
32	Мостик 280-402	3	шт.	0,573	0,00
	Наконечники
33	AL 0,5-8WH	30	шт.	1,140	0,00
	Разъемы
34	Розетка 2РМДТ 27 Б19 Г5 В1В	1	шт.	0,000	186,44
35	Розетка STV-H11-F/CO	1	шт.	15,500	0,00
	Резисторы, блоки рез-ные, потенциометры
36	С2-33-0,25-100 кОм+-5%-А-Д-В	2	шт.	0,000	4,72
37	С5-35В-25-30 Ом+-5%	2	шт.	0,000	30,68
	Шкафы и элементы шкафов
38	Ключ дверной 60114-363	1	шт.	2,240	0,00
39	Комп-кт кронштейнов 12406-403	1	кмп.	5,830	0,00
40	Корпус 400х300х220 12406-012 (с сальниками)	1	шт.	63,500	0,00	Панель монтажная, оцинков. 12406-812	1	шт.	7,012	0,00
				1023,013	232,92
$ в руб.					30690,39
				с НДС	30923,31

) В таблице 4.5 приведены расходы на комплектующие по платам.

) Рассчитаем заработную плату основных рабочих.

Для расчета основной заработной платы подсчитаем время, которое рабочий затратил на изготовление одного изделия и умножим на стоимость одного нормо-часа.

Этапы производства: 1. Подготовка плат - 4 чел./час.

. Травление дорожек на платах - 16 чел./час.

. Пайка элементов - 112 чел./час.

.Проверка плат - 5 чел./час.

. Сборка блока - 16 чел./час.

. Проверка на стенде - 8 чел./час.

При расчете калькуляции мы должны определить заработную плату основных рабочих за 161 часа при условии что средняя заработная плата составляет 8000 рублей. руб.

) Единый социальный налог руб. из них руб. отчисления на социальное страхование.

Таблица 4.5 Стоимость комплектующих для плат БУШ ДГ

ИТОГО= 7360,76 с НДС

Таблица 4.6 Калькуляция себестоимости БУШ ДГ

№	Наименование статей и расходов	Затраты руб.	Примечание
1	Сырьё и материалы	3132,31
2	Комплектующие на блок	30923,31
3	Комплектующие на платы	7360,76
	Итого материальных затрат	41416,38
4	Зарплата основных рабочих	7666,67
5	Единый социальный налог	2752,33	35,9%
	Из них на соц. страх.	23	0,3%
6	Накладные расходы	38333,35	500% от п.4
7	Себестоимость	90168,73	сумма п.1-6
8	Прибыль	13525,31	15% от п.7
9	НДС	18664,93	18% от п.7+8
10	Отпускная цена	122358,97	п.7+8+9

Приведем для сравнения калькуляцию себестоимости БУШ-96 (табл. 4.7).

Таблица 4.7 Калькуляцию себестоимости БУШ-96

№Наименование статей и расходовЗатраты руб.Примечание
1	Сырьё и материалы	19714,01
2	Комплектующие изделия	15223,69
	Итого материальных затрат	34937,7
3	Зарплата основных рабочих	16428,57
	Трудоемкость	345
	Средняя зарплата	8000
4	Единый социальный налог	5897,86	35,9%
	Из них на соц. страх.	49,28	0,3%
5	Накладные расходы	82142,85	500% от п.3
6	Себестоимость	139406,98	сумма п.1-5
7	Прибыль	20911,05	15% от п.6
8	НДС	28857,25	18% от п.6+7
9	Отпускная цена	189175,27	п.6+7+8

Себестоимость нового блока получилась меньше, но не это побудило на его разработку. Главное достоинство блока заключается в снижении трудоемкости изготовления.

Вместо изготовляемых на предприятии источников питания мы стали использовать покупные фирмы POWER-ONE. Их использование повысило защиту блока при попадании высокого напряжения, теперь при кратковременном попадании в питающую сеть 380В блок сохраняет свою работоспособность. Отпала необходимость изготовления трансформаторов, связанного с большими затратами труда.

Для уменьшения числа микросхем на плате ВИФ их заменили одной ПЛИС, что повысило надежность и дало возможность изменения алгоритма работы по требованию покупателя.

Расчет эффективности инвестиций

Необходимо определить является ли инвестиционный проект эффективным или нет. Сравним результаты, полученные без учета и с учетом дисконтирования. Построить необходимые графики. В качестве единовременных капиталовложений, воспользуемся заемными средствами. Ожидаемые капитальные вложения составляют 300 000 руб. Полученные средства пойдут на разработку блока и изготовление опытного образца. В табл. 4.8 отображены запланированные показатели продаж разработанного блока. Издержки запланируем с учетом повышении цен на 5%. Горизонт расчета зависит от срока службы, от продолжительности создания, от заданных характеристик прибыли, от требований инвестора, зададимся горизонтом в 5 лет.

Таблица 4.8 Запланированные показатели продаж БУШ ДГ

Период расчета	1	2	3	4	5
Объем выпуска в шт	30	40	45	50	60
Цена продажи, без НДС, руб.	103 694,04	108 878,74	114 322,68	120 038,81	126 040,75
Издержки, руб.	90 168,73	94 677,22	99 411,08	104 381,63	109 600,71
Общие доходы и выручка, руб.	3 110 821,20	4 355 149,60	5 144 520,60	6 001 940,50	7 562 445,00
Общие издержки (себестоимость) , руб.	2 705 061,90	3 787 088,80	4 473 498,60	5 219 081,50	6 576 042,60
Валовая прибыль, руб.	405 759,30	568 060,80	671 022,00	782 859,00	986 402,40
Налог на прибыль 24%, руб.	97 382,23	136 334,59	161 045,28	187 886,16	236 736,58
Чистая прибыль, руб.	308 377,07	431 726,21	509 976,72	594 972,84	749 665,82

При решении вопросов об инвестициях необходимо выбрать метод расчета (статический, динамический). Так динамический расчет позволяет учитывать разноценность денег во времени. Дисконтирование требует в расчетах процентной ставки. Если используются собственные заемные средства, то нужно для сравнения брать депозитные ставки. Если кредитные средства, то нужно брать коммерческие ставки банков.

Подсчитаем норму дисконта по следующей формуле:

, (4.1)

где r - ставка рефинансирования ЦБ, %;

i - темп инфляции на текущий год, %;

р - поправка на риск, % (низкий - 3~5%, средний - 8~10%, высокий - 13~15%, очень высокий - 15~20%).

Ставка рефинансирования ЦБ r =20%. Уровень инфляции берем i =12%. Поскольку вложения идут на усовершенствование на базе освоенной техники, то риск минимальный, а следовательно Р =3%.

Тогда по формуле (4.1) получаем расчетную ставку Е = 10,14%.

Дисконтирование денежного потока на шаге t осуществляется путем умножения его значения на коэффициент дисконтирования _m, рассчитываемый по формуле:

,

где t - номер шага расчета (t = 0, 1, 2,...,T); (Т - горизонт расчета).

Сравнение различных проектов и выбор лучшего из них производятся с использованием группы показателей:

чистый дисконтированный доход (ЧДД);

индекс доходности (ИД);

внутренняя норма доходности (ВНД);

срок окупаемости (Ток);

другие показатели (точка безубыточности, норма прибыли и пр.)

Чистый дисконтированный доход (ЧДД) определяется как сумма текущих эффектов за весь расчетный период, приведенная к начальному шагу, или как разница между интегральными результатами и интегральными затратами.

ЧДД для постоянной Е вычисляется по формуле:

,

где Р_t - результаты, достигаемые на t-м шаге расчета;

З_t - затраты, осуществляемые на том же шаге;

К - капиталовложения.

Если ЧДД проекта положителен, то проект является эффективным (при данной Е) и может быть принят. Чем больше ЧДД, тем эффективнее проект. Если ЧДД < 0, то проект неэффективен. Расчет ЧДД приведен в таблице 4.9.

Индекс доходности (ИД) представляет собой отношение суммы приведенных эффектов к величине капиталовложений

, (4.2)

Индекс доходности тесно связан с ЧДД: если ЧДД положителен, то ИД>1, и наоборот. Если ИД>1, то проект эффективен, если ИД<1 - неэффективен.

Таблица 4.9 Дисконтированный доход.

Номер шага	Платежи по инвестициям	Добавчная прибыль от инвестиций	Поток платежей и поступлений	Коэффициент дисконтирования	Текущий дисконтирован-ный доход
0	-500000	0	-300 000	1	-500 000
1		308 377,07	308 377,07	0,91	279 986,44
2		431 726,21	431 726,21	0,82	355 892,04
3		509 976,72	509 976,72	0,75	381 693,83
4		594 972,84	594 972,84	0,68	404 312,21
5		749 665,82	749 665,82	0,62	462 532,60
Итого	-500000	2 594 718,66	2 294 718,66	ЧДД=	1 384 417,11

По формуле (4.2) рассчитываем ИД, он будет равняться

.

Так как ЧДД больше нуля, а ИД больше 1 делаем вывод, что инвестиционный проект эффективен.

Внутренняя норма доходности (ВНД) представляет собой ту норму дисконта (Евн), при которой величина приведенных эффектов равна приведенным капиталовложениям. Или Евн = Е, при которой ЧДД = 0. ВНД определяется в процессе расчета и сравнивается с требуемой инвестором нормой дохода на вкладываемый капитал.

Иными словами Евн (ВНД) является решением уравнения:

.      (4.3)

В случае, когда ВНД равна или больше нормы дохода на капитал, инвестиции в данный проект оправданы. В противном случае инвестиции в данный проект нецелесообразны. Если в результате расчетов получены противоречивые показатели, следует отдавать предпочтение ЧДД.

Рассчитаем ВНД по формуле (4.3), а результат сведем в таблицу 4.10.

Таблица 4.10 Внутренняя норма доходности

Норма дисконта	ЧДД
0,7	58 621,00
0,75	21 455,52
0,78176	0
0,8	-11 635,05
0,85	-41 233,40

По результатам таблицы 4.10 построим график, который изображен на рис. 4.4. Из расчетов получаем, что ЧДД=0 при ставке равной 78,176 %.

В нашем случае, ВНД больше нормы дохода на капитал, следовательно, инвестиции в данный проект оправданы.

Рис.4.4 Внутренняя норма доходности.

Примем инвестиционное решение опираясь на финансовый профиль проекта. Сведем в одну таблицу (табл. 4.11) поток платежей и ТДД, и для наглядности построим график (рис.4.5).

Таблица 4.11 Финансовый профиль проекта.

Номер шага	Поток платежей и поступлений (без дисконтирования)	Поток с нарастающим итогом	Текущий дисконтированный доход	ТДД с нарастающим итогом
0	-500000	-500000	-500000	-500000
1	308 377,07	-191 622,93	279 986,44	-220 013,56
2	431 726,21	240 103,28	355 892,04	135 878,48
3	509 976,72	750 080,00	381 693,83	517 572,30
4	594 972,84	1 345 052,84	404 312,21	921 884,51
5	749 665,82	2 094 718,66	462 532,60	1 384 417,11

Рис. 4.5 Финансовый профиль проекта.

Из графика видно, что проект окупается на пятом месяце второго года без дисконтирования и на седьмом месяце второго года при ставке дисконтирования 10,14%.

Планирование с применением методов СПУ

Планирование и управление комплексом работ представляет собой сложную и, как правило, противоречивую задачу. Оценка временных и стоимостных параметров функционирования системы, осуществляемая в рамках этой задачи, может быть произведена разными методами. Среди существующих хорошо зарекомендовал себя метод сетевого планирования и управления (СПУ).

СПУ является комплектом графических и расчётных методов, организационных мероприятий и контрольных приёмов, обеспечивающих моделирование, анализ и динамическую перестройку плана выполнения сложных проектов и разработок. В основу системы СПУ положена модель, описывающая объект управления в виде сетевого графика. Благодаря этому система получила своё название - система сетевого планирования и управления.

Разработаем план по созданию конструкторской документации на новый БУШ по табл. 4.11.

Таблица 4.11 Перечень работ для выполнения конструкторской документации.

№	Код работ	Работа	Трудоёмкость, чел/недель	Численность исполнителей, чел.	Продолжительность выполнения работ, недель
1	0-1	Разработка технического задания	4	2	2
2	1-2	Проектирование функциональной структуры	1	1	1
3	2-3	Разработка эскиза проекта	2	1	2
4	1-3	Составление технических требований на разработку	1	1	1
5	3-4	8	2	4
6	4-5	Расчет параметров принципиальных схем	2	1	2
7	5-7	Трассировка плат	3	1	3
8	3-6	Написание руководства по эксплуатации	2	2	1
9	6-7	Составление программы испытаний	3	3	1
10	4-7	Оформление конструкторской документации	3	1	3
11	7-8	Согласование и доработка проекта	4	2	2

Расчет продолжительности выполнения работ

Продолжительность выполнения каждой работы (i -j) определяется по формуле

t_(i-j) =(T_(i-j) )/( Ч_(i-j)×Kв ), (4.1)

где T_(i-j) - трудоемкость работы (i-j), чел.-недель;

Ч_(i-j) - численность исполнителей работы (i-j) чел.;

Кв - коэффициент выполнения норм времени (принимается равным 1).

Подставив в формулу (4.1) соответствующие данные по первой работе из табл. 4.1, получим

_(0-1) = (T_(0-1) )/( Ч_(0-1)×Kв )= ( 4 )/( 2×1 ) = 2 недели.

Аналогично производим расчеты по всем остальным работам, результаты заносим в графу “Продолжительность выполнения работ” табл. 4.11.

Построение сетевого графика

Построение сетевого графика осуществляется на основании данных, приведенных в табл. 4.11.

Рис. 4.1 Сетевой график на создание конструкторской документации.

Расчет параметров сетевого графика

Расчет параметров сетевого графика будем проводить методом расчета параметров сетевого графика на самом графике.

Для расчета параметров сетевого графика по этому методу все события (кружки) делятся на четыре сектора (см. рис. 4.1). В верхних секторах проставляют коды событий. В левые секторы в процессе расчета вписывают наиболее ранние сроки свершения событий ( t^р_i ), а в правые - наиболее поздние сроки свершения событий ( tⁿ_i ). В нижних секторах проставляют календарные даты или резервы событий ( R_i ).

Расчет наиболее ранних сроков свершения событий ведется слева направо, начиная с исходного события и заканчивая завершающим событием. Ранний срок свершения исходного события принимается равным нулю ( t^р_i = 0 ). Ранний срок свершения j-го события определяется суммированием продолжительности работы ( t_(i-j)), ведущей к j-му событию, и раннего срока предшествующего ему i-го события [ t^p_j = t^p_i + t_(i-j) ]. Это при условии, если в j-е событие входит одна работа (например, для события № 2 t^p₂ = 1+2 = 3), а если j-му событию предшествует несколько работ, то определяют ранние сроки выполнения каждой работы и из них выбирают максимальный по абсолютной величине и записывают в левом секторе события [ t^р_i = mах t^pо _(i-j) ].

Например, t^po_(6-7)= 6+1 =7; t^po_(5-7)= 11+3 =14; t^po_(4-7)= 9+3 =11. Из этих значений выбирают максимальное - 14 и вписывают в левый сектор события № 7. Аналогично расчет ведется до завершающего события.

Расчет наиболее поздних сроков свершения событий ведется справа налево, начиная с завершающего события и заканчивая исходным. Поздний срок свершения завершающего события принимается равным раннему сроку этого события ( tⁿ_j = t^p_j ). Например, tⁿ₈ = t^p₈ = 16. Это значение записывают в правый сектор события.

Наиболее поздний срок свершения i-го события определяется как разность между сроком последующего j-го события, записанным в правом секторе, и продолжи-тельностью работы, ведущей из i-го события к j-му событию, т.е. tni = tnj - t(i-j). Это значение вписывают в правый сектор i-го события, если из этого события выходит одна работа, а если из i-го события выходит несколько работ, то выбирают минимальное значение и записывают в правый сектор i-го события, это и будет поздним сроком свершения i-го события.

Например, из события № 4 выходят две работы с поздними сроками свершения событий: t^п.н_(4-5)= 11-2 = 9; t^п.н._(4-7)= 14-3 =11. Из двух значений выбирают минимальное, равное 9, и вписывают его в правый сектор события № 4. Аналогично расчет ведется до исходного события.

Резерв времени i-го события определяется непосредственно на сетевом графике вычитанием величины раннего срока свершения i-го события из величины позднего срока свершения i-го события (R_i = tⁿ_i - t^p_i).

Следует отметить, что все события, которые не имеют резервов времени, лежат на критическом пути, однако этого недостаточно, чтобы выделить работы, находящиеся на критическом пути. Для выделения критических работ необходимо, чтобы t^p_j - t^p_i = t_(i-j). Критический путь проходит по работам (0-1), (1-2), (2-3), (3-4), (4-5), (5-7), (7-8).

Оптимизация сетевого графика по параметру "время-ресурсы"

Эта оптимизация производится эвристическим методом. Сначала график оптимизируют по параметру "время", а затем, если он удовлетворяет длительности критического пути, по ресурсам (людским, материальным и др.). По параметру "время" существует несколько способов приведения графика в соответствие с заданными сроками, например, пересмотр топологии сети, сокращение продолжительности работ, лежащих на критическом пути, и др.

В нашем случае t_кр = 16 недель устраивает нас, и график не оптимизируется по параметру "время".

Оптимизация сетевого графика по параметру “людские ресурсы” сводится к расчету численности исполнителей по календарным периодам и приведению ее к заданным ограничениям. Для этого сетевой график наносят на календарную сетку (рис. 4.2, а), при этом работы изображаются стрелками в масштабе времени их свершения по наиболее ранним срокам, а резервы времени работ (частные резервы времени работ второго вида) изображают пунктирными линиями со стрелкой.

После построения графика в масштабе времени над стрелками (работами) проставляют числа исполнителей, которые затем суммируют по календарным периодам, и результаты сравнивают с располагаемой численностью. Под сетевым графиком строят график загрузки людских ресурсов по плановым периодам (рис.4.2, б). Если расчетные числа превышают располагаемую численность исполнителей в каком-либо периоде (в нашем случае располагаемая численность - 4 человек), то начало работ сдвигают на более ранние или более поздние сроки в пределах имеющихся резервов времени выполнения работ с таким расчетом, чтобы сумма людских ресурсов по календарным периодам не превышала наличную численность работников.

а)

б)

Рис 4.2 а) - сетевой график в масштабе времени; б) - загрузка людских ресурсов по плановым периодам.

В нашем случае имеются превышение численности в отдельные плановые периоды (см. рис. 4.2, б). В этой связи было перемещено начало выполнения работы № 6 в пределах имеющихся резервов времени на наиболее поздний срок выполнения работы. График загрузки людских ресурсов после оптимизации представлены на рис.4.3 Приоритет передвижения работ по оси времени отдавался работам с наибольшими резервами времени. Дальнейшее уменьшение числа задействованных людей нецелесообразно в силу специфики выполняемых работ.

Рис.4.3 Загрузки людских ресурсов после оптимизации.

Выводы

Разработка нового блока снизило трудоемкость изготовления. Снизились требования по контролю, поскольку применяемые элементы более надежные элементы. Высвободившуюся рабочую силу можно направить на другие нужды.

Разработка и внедрение блока управления шаговым двигателем являются экономически выгодными. Критерием обосновывающим данное утверждение является положительная величина ЧДД (ЧДД=1 384 417,11 руб.). Анализ результатов эффективности инвестиций показывает, что вложенные средства будут возмещены в 5-ом месяце 2-го года при расчете без дисконтирования и на 7-ом месяце 1-го года при расчете с дисконтированием и ставке дисконтирования 10,14%.

Заключение

В ходе проделанной работы было рассчитано время наработки на отказ системы по различным функциям.

Для повышения надежности системы был выбран канал управления дозатором газа. По проделанным расчетам видно, что наибольшее повышение надежности происходит при резервировании. Вводя избыточность неизменно повышается стоимость системы и затраты на техническое обслуживание. Наилучшим вариантом в нашем случае является увеличение показателей надежности самого ненадежного элемента в канале.

Надежность системы повысили в канале управления дозатором газа.

Список литературы

1. Надежность электрорадиоизделий (Единый справочник РНИИ «Электростандарт»),т.1-2, издание9; т.3, издание 8.

2. Надежность изделий электронной техники для устройств народнохозяйственного назначения (Справочник ВНИИ «Электростандарт»), т.1, издание 6.

3. Отчет № 172-93. Анализ результатов термометрирования и снятия карт режимов для оценки схемной надежности вновь проектируемых электронных агрегатов.

4. Отчет № 34-83. Показатели надежности элементов и узлов агрегатов САР изделий, эксплуатирующихся в МГА.

5. Отчет ЦИАМ. Обоснование и разработка норм на показатели безотказности элементов системы управления ГТД.

6. Отчет № 153-94. Расчет показателей надежности ЭСУД ГТЭС ПС-90 ГП1.

7. Техническая справка № 6-89. Оценка коэффициентов, учитывающих влияние на надежность агрегата отказов по КПН.

8. А.В. Фролов, Г.В. Фролов. Программирование модемов, Москва, ДИАЛОГ-МИФИ, 1993г.

9. Ф.И. Перегудов, Ф.П. Тарасенко. Введение в системный анализ, Москва, Высшая школа, 1989г.

10.ГОСТ 23554.0-79. Система управления качеством продукции. Экспертные методы оценки… Основные положения.

11. Руководство по технической эксплуатации САУ ГТЭС-2,5 8Т0.001.002 РЭ.

. Острейковский В.А. Теория надежности: Учеб для вузов. М.: Высшая школа, 2003. 463 с.

. Белоусов В.В. Локальные системы управления. Надёжность локальных систем. Пермский государственный технический университет. Пермь: 2000. 97с.

. Надёжность технических систем. 2-е издание. Под ред. Е.В. Сугака и Н.В. Василенко. Красноярск: МГП Раско, 2000. 608с.

. Надёжность технических систем: Справочник. Под ред. И.А. Ушакова. М.: Радио и Связь, 1985. 608 с.

. Надежность автоматизированных систем управления. Под ред. Я.А. Хетагурова. М.: Высшая школа, 1979. 287 с.

17. www.eletech.spb.ru (www.power-one.com <#"669561.files/image102.gif">

Таблица 6. Значения интенсивностей отказов импортных изделий, применяемых в ЭЧ САУ ГТЭС

Наименование импортного изделия	Дополнительные сведения			lэ*106, ч-1 импортного изделия
	тип отечественного изделия- аналога	исходные данные по расчетуlэ отечественного аналога
Плата 5066 (ЦП)	-	-		6.2
UN10 96-5	-	-		10.0
Плата 5300	-	-		0.8879
Плата 5600	-	-		0.674
Блок питания ZX200	-	-		2.2
Блок питания ZX550	-	-		2.5
Блок питания 5124	-	-		0.8333
Конвертер ADAM4520	-	-		16.9
Преобразователи Gray Hill (типа 73 GITCK, 73GOI420, 70GIDC, 70GODC и т.п.)	-	-		4.0
Кабели VTC-9F, VTC-9M	-	-		4.5
Тактовая кнопка типа SWT	-	-		1.65
Микросхема MAX 232 EPE	H559ИП11(цифровая)	Количество элементов - 353, lб.с.г.=0.017 *10-6 ч-1;Кст=1.52; Кi=1		0.0258
Микросхема MAX 951 EPА	521СА3 (аналоговая)	Данные по расчету приведены в табл.1 (Приложение 1)		0.0366
Микросхема MAX 1480А	Аналоговая (среднегрупповая)	Для аналоговых М/схем lэтабл.=0.023 *10-6 ч-1(при tокр.ср.=+30оС) Для tокр.ср.=+45оС:  lэ =lэтабл* Кст(+45оС).=0.023* Кст(+35оС) *10-6 *1.59 = 0.0324 *10-6 1.13		0.0324
Микросхема MAX 1490 BEPG	Аналоговая (среднегрупповая)	Для аналоговых М/схем lэтабл.=0.023* 10-6 ч-1(при tокр.ср.=+30оС) Для tокр.ср.=+45оС:  lэ =lэтабл* Кст(+45оС).=0.023* Кст(+30оС) *10-6 *1.59 = 0.0324 *10-6 1.13		0.0324
Микросхема SI 9434 DY	590КН5 (аналоговая)	Данные по расчету приведены в таблице 1 (Приложения 1)		0.0847
Микросхема АТ89С2051-24PI	1806ВМ2(микропроцессор)	Количество элементов - 134636, lб.с.г.=0.017 *10-6 ч-1;Кст=13.65; Ккорп=1; Кv=1; Кис=1; Кэ=1; Кпр=1		0.2320
Резонатор кварцевый 11059 кГц	РК319(4-20 МГц)	lб=0.02 *10-6 ч-1;Кт=1.64; Кэ=1; Кпр=1		0.0328
Резонатор кварцевый 24.0 МГц	РК32(18-30 МГц)	lб=0.034 *10-6 ч-1;Кт=1.47; Кэ=1; Кпр=1		0.05
Оптопреобразователь DEK-OE-24DC	30Т127А, три 2D213A, один светодиод КИПМО1Б	Из таблицы 1 (Приложения 1): lэ”ЗОТ127А”=0.1242 *10-6 ч-1; lэ”КИПМО1Б”=0.0272 *10-6 ч-1; lэ”2D213A”=0.0076 *10-6 ч-1		0.18
Оптопреобразователь DEK-OE-230АC	30Т127А, три 2D213A, один светодиод КИПМО1Б, один резистор, один конденсатор	Из таблицы 1 (Приложения 1): lэ”ЗОТ127А”=0.1242 *10-6 ч-1; lэ”КИПМО1Б”=0.0272 *10-6 ч-1; lэ”2D213A”=0.0076 *10-6 ч-1; lэ”резистор”=0.003 *10-6 ч-1; lэ”конденсатор”=0.006 *10-6 ч-1;		0.19
Оптопреобразователь EMG 17-OV-5DC	-	Полагаем: lэ”EMG”£lэ”DEK-OE-24DC»		0.18
Реле WAGO (типа 286-571, 286-386)	РЭС 80 (два переключающих контакта)	Из таблицы 1 (Приложения 1): lэ =0.0007 *10-6 ч-1;		0.0007
Вставка плавкая SI FORMC Предохранитель VIOK-15; UK5-HESI; UK-6FSI	ВП-1 или ВП-6	lб”ВП-6”=0.03* 10-6 ч-1;Кт=2.23; Кэ=1; Кпр=1		0.067
Чип-конденсатор CO 603 NPO-16B	К10-17…К10-60 (керамические)	lб =0.02 *10-6 ч-1;Кр=0.18; Кэ=1; Кпр=1	Кс=1.2 (6.8нф)	0.0043
			Кс=1.6 (22нф; 33нф; 100нф)	0.0058
			Кс=2.1 (150нф)	0.0076
Чип-конденсатор танталовый	К52 (объемно пористый танталовый)	lб =0.125 *10-6 ч-1;Кр=0.18; Кэ=1; Кпр=1	Кс=0.5 (1мкф)	0.0112
			Кс=0.6 (2мкф)	0.0135
			Кс=0.9 (22мкф)	0.0202
			Кс=1.3 (68нф)	0.0292
Чип-резистор R/C 1206-0,125	Постоянный непроволочный (среднегрупповой)	lб.с.г. =0.04* 10-6 ч-1;Кр=0.45; Км=0.7; Кэ=1; Кпр=1; Кстаб=1	КR=1.0 (R<1кОм)	0.0158
			КR=0.7 (R³1кОм<100кОм)	0.0110
			КR=2.0 (R³100кОм<1МОм)	0.0315
Штеккер ST-K4, ST-BE	СР-50 (соединитель радиочастотный)	lб.с.г. =0.012 *10-6 ч-1; tраб=tо.с.+5оС; Кт=1.6; Кэ=1; Кпр=1; Ккк=1.36 (2 контакта); Ккс=0.32 (n=1-25)		0.0084
Источник бесперебойного питания UPS ( составные части UPS: химический источник тока, транзисторные ключи, трансформатор статических преобразователей, выпрямительные диоды)	Отечественные аналоги составных частей UPS: химический источник тока - щелочной аккумулятор типа НКГК-3С; переключающие транзисторы типа 2Т834А (2шт.); трансформатор статических преобразователей типа ТПр13; выпрямительные диоды типа 2D213A (2шт).	lэ”НКГК-3С”=1.9 *10-6 ч-1 [1,т.Ш]; данные по расчету lэ транзистора 2Т834А приведены в табл.1 Приложения 1: lэ =2*lэ”2Т834А”=2*0.0080*10-6 ч-1; математическая модель для расчета lэ трансформаторов: lэ =lб Кт Кэ Кпр, где  lб= 0.06 *10-6 ч-1;Кэ=1; Кпр=1; для определения Кт найдена температура перегрева tп=18.49оС, соответствующая коэффициенту нагрузки Кн=0.4 и tпТУ=50оС,и найдена температура максимально нагретой точки обмотки tм=tокр.ср.+tп=63.5оС. Отсюда Кт= 3.65 (для tокр.ср.ТУ=85оС); lэ =0.06*10-6* 3.65*1*1=0.219* *10-6 ч-1; 4)данные по расчету lэ диода 2D213А приведены в табл.1 Приложения 1: lэ =2 lэ”2D213А»= 2* 0.0076 *10-6 =  = 0.0152 *10-6 ч-1		2.1502
		lSаналога = S li= 1.9 *10-6 + +0.0160 *10-6+ 0.219 *10-6 + +0.0152* 10-6= 2.1502 *10-6 ч-1
Низкочастотные соединители: а) типа IDS, MSTB, MOLEX и т.д.; б) типа DB9F/	a) низкочастотный соединитель для печатного монтажа типа CHП 58;	а) математическая модель для расчета lэ соединителей: lэ =lб *Кр *Ккк *Ккс* Кэ *Кпр, где  lб= 0.00112* 10-6 ч-1;Кэ=1; Кпр=1; коэффициент, зависящий от сочленений-расчленений, Ккс=0.32 (для реального применения в диапазоне n=1-25); коэффициент режима выбран равным Кр=0.88 (для температуры перегрева контактов tп£30оС); значение Ккк зависит от количества задействованных контактов (см.ниже):		а) 0.00049-0.00161 ( в зависимости от значения Ккк); б) 0.00069-0.00073 ( в зависимости от значения Ккк)
		Кол-во контактов	Ккк
		3 4 6 8 10 12 15 16 18 19 20 21 23 24 27	1.55 1.72 2.02 2.3 2.58 2.86 3.28 3.42 3.71 3.86 4.00 4.16 4.47 4.62 5.11
		б) Математическая модель прежняя: lб=0.00106 *10-6 ч-1;Кпр=1; Кэ=1; Ккс=0.32; Кр=0.88; Ккк=2.3 (для 8 контактов) и Ккк=2.44 (для 9 контактов)
Кабель “3107 Belden»	-	-		0.45
Сетевой фильтр PILOT	Электрический шнур связи типа ШМП ЭВ	Математическая модель для расчета lэ: lэ =lб *Кt *L *Кэ, где  lб= 0.072 *10-6 ч-1;Кэ=1; зависимостью lэ от длины L пренебрегаем, т.к. L<3м; коэффициент Кt=2.7 (для энергии активации Eа=38 кДж/моль).		0.1944

Таблица 7. Значения интенсивностей отказов по платам и блокам

Наименование платы, блока	Значение lэ*10-6, ч-1
ПНВИ (8Т5.104.185)	2.6654
АСВК-98 (8Т5.104.207)	5.2477
UFI (8Т5.104.213-01) (БЗД)	1.4146
БЗД-96-60	25.8608
Ввод (8Т5.104.217) (БЗД)	0.0594
Вывод (8Т5.129.033) (БЗД)	3.2563
УФИ (8Т5.129.034)	0.6789
БУШ-96 (на 6-8 год эксплуатации), ( к окончанию Гос. испытаний)	16.8349
	39,4749
АТ (8Т5.104.194) (БУШ)	0.5566
Преобразователь напряжения (8Т5.087.030) (БУШ)	2.2452
БП (8Т3.211.011) (БУШ) (без платы АТ и без преобразователя напряжения)	1.0820
Управление ДВШ и ВИП (8Т5.129.028) (БУШ)	8.9111
Усилитель ДВШ (8Т5.129.029) (БУШ)	3.5331

Приложение 2

Определение интенсивностей отказов дозатора газа ДГЭ-2,5

В таблице приведены l-характеристики элементов и узлов дозатора газа ДГЭ-2,5

Таблица8

Наименование узла	Основные элементы,входящие в узел	Ссылка на документ	Значение l *10-6,ч-1
			элемента	узла
Дозирующая игла (ДИ)	шток ДИ	[4]	0.11	0.295
	сопло	[5]	0.1
	игла	[4]	0.085
Узел разгрузки ДИ	муфта	[6]	0.009	0.159
	тяга	[4]	0
	поршень	[4]	0.15
Узел управления ДИ	валик	[4]	0.22	1.8981
	сальник	[5]	0
	Винт упора Gгмакс (мин)	[4]	0.06* 2
	3ДВШ100-1.6	[1]	0.005
	ДБСКТ-220-1	[6]	1.0
	шестерня	[4]	0.11* 5
	Соединитель 2РМ24Б19Ш1В1 («Х2»)	[1]	0.0031
			Всего:	2.3521 *10-6,ч-1

Приложение 3

Определение интенсивностей отказов линий связи САУ ГТЭС (кабелей, жгутов и т.п.)

Расчет кабелей связи для передачи сигналов (информации) между блоками, устройствами, модулями проведен следующим образом.

Кабель состоит из низкочастотных соединителей (типа IDC, MSTB, DB9F, MOLEX 6, PHU-6) и токопроводящих жил, заключенных в ленточных кабелях.

При расчете l-характеристик импортных ленточных кабелей задаемся интенсивностью отказов проводов, формирующих жилы в ленточных кабелях, не хуже, чем lэ для монтажных низковольтных проводов отечественного производства типа МПО, МС 16-13 и.т.п.

Расчет проведен по математической модели, приведенной в справочнике [1]:

lэ = lб*Кt*Кэ*L ,

где lб - базовое значение интенсивности отказов (для провода МС 16-13 lб=0.08*10^-9ч^-1);

Kt - температурный коэффициент (влияние коэффициента Kt не учитывается в случае применения провода МС 16-13, т.к. этот провод обладает повышенной теплоемкостью., а применяется при температуре ниже 100^оС [1]);

L - суммарная длина провода в кабеле, м ( для L<3м зависимостью lэ от длины L пренебрегаем [1]).

lэ = 0.0008 *10^-6, ч^-1 (для 10 жил);

lэ = 0.0021 *10^-6, ч^-1 (для 26 жил);

lэ = 0.0027 *10^-6, ч^-1 (для 34 жил).

Значения интенсивностей отказов кабелей в зависимости от числа задействованных контактов (коэффициента Ккк) и от числа жил в ленточном кабеле представлены в таблице.

Таблица 9

Обозначение соединителя	Значение Ккк	Количество жил в ленточном кабеле	Интенсивность отказов lэ* 106, ч-1
			соединителей (по 2 шт.)	ленточного кабеля	кабеля в целом
IDC-10MS	2.3	10	0.00144	0.0008	0.00224
IDC-26MS	1.55	26	0.00098	0.0021	0.00308
IDC-26MS	1.72	26	0.00108	0.0021	0.00318
IDC-26MS	2.02	26	0.00128	0.0021	0.00338
IDC-26MS	2.30	26	0.00144	0.0021	0.00354
IDC-26MS	2.58	26	0.00162	0.0021	0.00372
IDC-26MS	2.86	26	0.00180	0.0021	0.00390
IDC-26MS	3.28	26	0.00206	0.0021	0.00416
IDC-26MS	3.42	26	0.00216	0.0021	0.00426
IDC-26MS	3.71	26	0.00234	0.0021	0.00444
IDC-26MS	3.86	26	0.00244	0.0021	0.00454
IDC-26MS	4.00	26	0.00252	0.0021	0.00462
IDC-26MS	4.16	26	0.00262	0.0021	0.00472
IDC-26MS	4.47	26	0.00282	0.0021	0.00492
IDC-26MS	4.62	26	0.00292	0.0021	0.00502
IDC-34MS	5.11	34	0.00322	0.0027	0.00592

1.       При использовании вместо ленточных кабелей монтажных низковольтных проводов типа МПО, МС 16-13, МГШВ, МГТФ или термоэлектродных проводов типа СФКЭ-ХА получаем следующие значения интенсивностей отказов lэ:

МПО (МГШВ) - 0.2128 *10^-6, ч^-1;

МГТФ - 0.08 *10^-9, ч^-1;

МС 16-13 - 0.08 *10^-9, ч^-1;

СКФЭ-ХА - 1.4 *10^-9, ч^-1.

2.       Для клеммных соединений и обжимок с использованием наконечников рассчитаны следующие интенсивности отказов lэ:

·   Клеммное соединение lэ = 0.015 *10^-8, ч^-1 (на одно соединение);

·   Обжимка с наконечником lэ = 0.0003 *10^-8, ч^-1 (на одно соединение).

 

Приложение 4

Определение вспомогательных величин для расчета показателей безотказности

1. Оценка значений Кпп.

Для определения полноты охвата системой встроенного контроля различных устройств САУ ГТЭС-2.5 проведена экспертная оценка коэффициента полноты проверки Кпп. Сведения по экспертным оценкам сведены в таблицу 1.

. Оценка значений К_DC^вых, К_UNIO^вых, К_DC^вх, К_UNIO^вх.

Коэффициент Квых( Квх) характеризует долю интенсивности отказов тех элементов платы 5600(DC) или UNIO, которые задействованы в обработке и управлении выходными (входными) сигналами, по сравнению с интенсивностью отказов всей платы (или с общим количеством входных и выходных сигналов платы):

К^вых=n_вых/(n_вых+n_вх); К^вх=n_вх/(n_вых+n_вх);

где nвых(вх) - количество выходных (входных) сигналов платы в соответствии с электрическими структурными схемами БУД-98 (8Т1.001.005 Э1) и БУС-98 (8Т1.001.006 Э1).

Расчетные данные представлены в таблице 2.

Таблица 2

Блок	БУД-98			БУС-98
Плата	UNIO №1	UNIO №2	5600	UNIO	56001	56002
nвых	3	17	23	12	26	20
nвх	36	4	48	42	64	41
Квых	0.08	0.81	0.32	0.22	0.29	0.33
Квх	0.92	0.19	0.68	0.78	0.71	0.67

3. Оценка значений К_{обрыв,КЗ} и К_лс

Коэффициент Кобрыв,КЗ характеризует долю отказов типа «обрыв, КЗ» от общего числа отказов устройства. Оценка распределения отказов по видам проведена для импортных модулей с гальваническими развязками (EMG 17-OV- 5DC, DEK OE-24DC, 70GODC5B, 70GIDC5B, 73GITCK и т.п.) в сравнении с отечественными оптопарами типа 30Т127А.

В виду недоступности данных по распределению отказов по видам для импортных модулей, полагаем, что доля наиболее ответственного вида отказов (из-за трудностей, связанных с их контролем) - параметрических отказов для импортных модулей, не выше доли параметрических отказов для отечественных оптопар, т.е. не выше 38% (см. Единый справочник [1]).

Анализ электрических цепей импортных модулей показывает, что нарушение цепи входного напряжения Uвх гальванической развязки типа «обрыв, КЗ, пробой» приводит к невыдаче управляющей команды. Доля этих внезапных отказов может быть принята равной 0.62, не менее (с учетом оценки доли параметрических отказов, проведенной выше, равной 0.38).

Для расчетов полагаем Кобрыв,КЗ=0.62.

Коэффициент Клс характеризует долю ложного воздействия на управляющий орган со стороны гальванической развязки при отсутствии реальной ситуации, приводящей к подключению управляющей команды (Uвх), от общего числа отказов устройства.

Отказы этого типа могут возникнуть в коммутационных цепях устройства (внезапные отказы эпитаксиального транзисторного приемника: КЗ или пробой). Как показано выше, доля внезапных отказов равна 0.62.

Отсюда для случая ложного воздействия со стороны гальванической развязки на управляющий орган используем значение коэффициента, равное Клс=0.62.

Таблица 1. Сведения по экспертной оценке коэффициента Кпп

Наименование устройства	Вид отказа	Экспертная оценка Кпп						Среднее значение Кпп
		№1	№2	№3	№4	№5	№6
БУД-98
Плата 5066		1.0	0.5	0.9	0.8	0.5	0.7	0.73
“ UNIO 96-5 №1		0.99	0.5	0.5	0.9	0.8	0.65	0.72
“ UNIO 96-5 №2		0.99	0.5	0.5	0.9	0.8	0.65	0.72
“ 5600		0.99	0.5	0.5	0.4	0.8	0.1	0.55
“ АСВК-98(8Т5.104.207)		0.9	0.5	0.1	0.5	0.1	0.9	0.5
“ 5300 (УБСКТ)		1.0	0.5	0.5	0.4	0.8	0.4	0.6
“ УФИ (8Т5.129.034)		1.0	0.5	0	0.9	0.5	0.7	0.6
“ ПНВИ (8Т5.104.185)		1.0	0.5	0.5	0.6	0.4	0.4	0.57
Реле WAGO	Обрыв, КЗ	1.0	0.5	0	0.5	0	0.5	0.42
ZX 550 (ИП)		1.0	0.5	0.25	0.9	0.3	1.0	0.66
ZX 200 (ИП)		1.0	0.5	0.25	0.9	0.3	1.0	0.66
UPS (ИП)		1.0	0.5	0.5	0	0	0	0.33
70GODC5B	Обрыв,КЗ	0.9	0.5	0	0.3	0.4	0.5	0.43
70GIDC5B	Обрыв,КЗ	1.0	0.5	0.5	0.2	0	0	0.37
73GITCK, 73GITR100, 73GOI420, 73GII020	Обрыв,КЗ	0.9	0.5	0.5	0.6	0.8	0.8	0.68
DEK-OE-24DC(-230AC)	Обрыв,КЗ	0.9	0.5	0	0.3	0.4	0	0.35
EMG 17-OV-5DC	Обрыв,КЗ	0.9	0.5	0	0.3	0.4	0	0.35
БУС-98
Плата 5066		1.0	0.5	0.9	0.8	0.5	0.7	0.73
“ UNIO 96-5		1.0	0.5	0.5	0.9	0.8	0.65	0.72
“ 5600		1.0	0.5	0.5	0.4	0.8	0	0.53
“ АСВК-98(8Т5.104.207)	0.5	0.1	0.5	0.1	0.9	0.5
ZX 200 (ИП)		1.0	0.5	0.25	0.9	0.3	1.0	0.66
UPS (ИП)		1.0	0.5	0.5	0	0	0	0.33
70GODC5B	Обрыв,КЗ	0.9	0.5	0	0.2	0.4	0.2	0.37
70GIDC5B	Обрыв,КЗ	0.9	0.5	0	0.2	0	0.2	0.30
73GITCK, 73GITR100	Обрыв,КЗ	0.9	0.5	0.5	0.7	0.8	0.8	0.70
73GIV5, 73GIVAC120	Обрыв,КЗ	0.9	0.5	0.5	0.6	0	0.8	0.55
DEK-OE-24DC(-230AC)	Обрыв,КЗ	0.9	0.5	0	0.2	0.4	0	0.33
EMG 17-OV-5DC	Обрыв,КЗ	0.9	0.5	0	0.3	0.4	0	0.35
Информационный канал
ADAM 4520		1.0	0.5	0.95	0.8	1.0	0.7	0.82
Линии связи	Обрыв,КЗ	1.0	0.5	0.95	1.0	1.0	1.0	0.91
БЗД-96-60
Плата 5066		1.0	0.5	0.9	0.8	0.5	0.7	0.73
“ UNIO 96-5		1.0	0.5	0.5	0.9	0.8	0.65	0.72
“ UFI (8Т5.104.213-01)		1.0	0.5	0	0.9	0.5	0.7	0.6
5124 (ИП)		1.0	0.5	0.25	0.3	0.3	1.0	0.56
73GITCK		0.9	0.5	0.5	0.7	0.8	0.65	0.68
Преобразователь входных дискретных сигналов		0.9	0.5	0	0.3	0.1	0	0.30
Преобразователь выходных дискретных сигналов		0.9	0.5	0	0.2	0.4	0.15	0.36
Узел блокировки АО		0.99	0.5	0	0.3	0	0	0.30
БУШ-96
Плата управления ДВШ и ВИП (8Т5.129.028)		1.0	0.6	0.8	0	0.3	0.4	0.52
Плата усилителей ДВШ (8Т5.129.029)		1.0	0.6	0.8	0	0.3	0	0.45
ДГЭ-2,5
3 ДВШ -100-1.6	Обрыв,КЗ	1.0	0.6	0.8	0	0.3	0	0.45
ОГК
ЭМТ-232А	Обрыв,КЗ	0.9	0.95	0.8	0.9	0.5	0	0.68