научная статья по теме МОДЕЛИ РАСЧЕТА ПОКАЗАГСЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ДАТЧИКОВ И ВЫХОДНЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ Энергетика

Текст научной статьи на тему «МОДЕЛИ РАСЧЕТА ПОКАЗАГСЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ДАТЧИКОВ И ВЫХОДНЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ»

11. Прангишвияи И.В., Ггряев П.П., Тертышный Г.Г.. Макси-менко В.В.. Мологин A.B., Летит Е.А., Мулдашев Э.Р. Спектроскопия радиоволновых излучений локализованных фотонов: выход на квантово-нелокальнме биоинформационные процессы // Датчики и Системы. 2000. .4:9.

12. Мулдашев Э.Р. Комбинированная транспла)ггация глаза. Министерство здравоохранения Российской Федерации, Всероссийский Центр Глазной и Пластической Хирургии. «Аллоплаит», 2(Х>0.

Ивери Варлаиович Прангишвили - доктор техн. наук, акад. АН Грузии, директор IffIУ РАН;

Петр Петрович Гаряев - доктор бит. наук, акад. Российской академии медико-технических наук (РАМТН). ст. научн. сотр. ИПУ РАН;

Георгий Георгиевич Терпшиный - канд. техн. наук, зав. сек-тораи ИПУ РАН;

Алексей Вячеславович Маюгин — аспирант fff/У РАН; Екатерина Александровна Леонова - инженер ИПУ РАН; Эрнст Рифгсвнович Мулдашев - доктор мед. наук, директор Всероссийского центра глазной и пластической хирургии глаза Министерства здравоохранения Российской Федерации. Я (095) 335-1Н-06, 253-21-70, 466-33-89; E-mail gariaev@aJia.ru

УДК 621.019.4

МОДЕЛИ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ДАТЧИКОВ И ВЫХОДНЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Н. Л. Шавмкнн, В. II. Петрухин

Рассмотрены основные положения методики оценки показателей безотказности технических средств систем управления (на примере некоторых видов датчиков) и исполнительных устройств (на примере электрических машин разных классов). Методика основана на расчете показателей интенсивности отказов - X с учетом влияния конструкции, режимов и условий работы. Приведен пример расчета.

Б любой системе управления тем или иным технологическим процессом можно всегда выделить три главных составляющих, а именно: устройства получения и первичной переработки информации о состоянии объекта и параметрах окружающей среды (к которым, в частности, относятся датчики), устройства переработки информации по заданным алгоритмам и программам и исполнительные устройства. Обеспечение заданною уровня надежности (в частности, безотказности) как для каждой из составляющих, так и для системы в целом является условием необходимым и для особо ответственных систем эти требования очень высоки. Не вдаваясь в дальнейшие подробности по выбору (назначению) показателей безотказности, отметим, что одним из важнейших этапов является предварительный расчет (оценка) этих показателей, базирующаяся на тех или иных методиках и справочных данных. От точности таких оценок во многом зависит принятие решения по способам обеспечения надежности и, как следствие, плата за эти решения.

Если для электронных и электромагнитных комплектующих, из которых в основном состоит центральная часть систем управления, методы и необходимая база для оценки показателей безотказности давно отработаны и хорошо известны [1],то для датчиков и исполнительных механизмов единого подхода к оценке показателей безот-

казности пока нет. Для датчиков это объясняется, с одной стороны, большим конструктивным разнообразием и меньшим объемом информации, с другой стороны. Поэтому оценивать безотказность датчиков в зависимости от их типономиналов можно одним из нижеприведенных способов.

1. «Поэлементно», т.е. датчик рассматривается как система и его интенсивность отказов Л определяется как сумма интенсивностей отказов отдельных деталей с учетом соответствующих поправочных коэффициентов.

2. По среднему значению 1 для данного класса датчиков и соответствующих поправочных коэффициентов.

3. По интенсивности отказов для данного типоиоми-нала датчика (если таковое известно).

Значения поправочных коэффициентов для деталей датчиков, классов датчиков и отдельных типономиналов приведены в методике [1).

В качестве примера рассмотрим базовые значения показателей безотказности Хй для некоторых деталей датчиков, типов датчиков и классов датчиков.

В табл. 1-7 приведены средние значения интенсивностей отказов для основных типов чувствительных элементов датчиков.

8

Sensors & Systems • №1, 2001

Таблица 1

Таблица б

Контакты датчиков

• ! Тип контакта V)06, 1/ч •

Контакт разрывной механических и пиевмо реле (материал - благородные мста.!лы) 0.1

Контакт скользящий (материал - б.та-городные металлы) 1.0

Контакт скользящий роликовый (благородные металлы) 0.1

Контакгная пара реохорд - щетка 1.5

Контактная пара ргуть - твердый металл 0.05

Таблица 2

Тензочувствительные элементы

Тип элемента V106, 1/ч

Тснзоэлементы фольговые, прямоугольные 5.0

Тснзоэлементы фольговые, мембранные 8.0

Тснзоэлементы кремниевые монокристалличсские 8.0

Тензоэлементы полупроводниковые напыленные 2.0

Таблица 3

Элементы Холла

Технология изготовления элемента Хо-106, 1/ч

Элементы прессованные 5.0

Элементы сплошные 8.0

Элементы напыленные 8.0

Таблица 4 Сн.тьфоны и трубчатые пружины

Тип элемента Хо-106, 1/ч

Сильфоны 2.0

Трубчатая пружина одновитковая 0.5

Трубчатая пружина винтовая 1.0

Трубчатая пружина S - образная бесшовная 2.0

Трубчатая пружина S - образная сварная 3.0

Трубчатая пружина прямая манометрическая 2.0

Таблица 5 Сердечники магнитоупругих датчиков

Тип сердечника Хо-106, 1/ч

Сердечники тороидальные 0.5

Сердечники прямоугольные 1.5

Крыльчатки датчиков расхода

Вид крыльчатки Ао-106,1/ч

Крыльчатка, закрепленная на двух опорах 12.0

Крыльчатка безопорная радиальная 9.0

Крыльчатка безопорная спиральная 7.5

Таблица 7 Мембраны

Тин мембраны Хс-106,1/ч

Мембрана мягкая резиновая 4.0

Мембрана мягкая полотняная 3.0

Мембрана гофрированная резиновая 4.0

Мембрана с гофром резиновая 4.0

Мембрана с юфром полотняная 2.0

Мембрана плоская с жестким центром 8.0

Мембрана плоская с гофром и жестким центром 6.0

Мембрана манжетная 4.0

Мембрана металлическая хлопающая 1.0

В качестве примера в табл. 8 приведены средние значения Х0 для некоторых серий датчиков температуры.

Таблица 8

Тип термоирсобразоватсля VI О6,1/ч

Тсрмопрсобразователн ТСМ и ТХЛ 7.0

Тсрмонреобразоватсли ТХК 10.0

Тсрмопрсобразователн 'ГСП 6.0

Терм о преобразователи ТГ1Г1 и ТГ1Р 20.0

В табл. 9 приведены средние значения Х0для некоторых серий датчиков давления типа «Сапфир», где ДЛ, ДИ, ДИВ, ДЦ - датчики давления.

Таблица 9

Серия Модель Хо-106, 1/ч

22 ДА 2020,2030, 2040...2060. 2061 7.0... 12.0

22 ДИ 2110...2171 7.0... 13.0

22 ДИВ 2310,2320...2350.2351 8.0...9.0

22 ДД - Ех 2410. 2420...2450,2451 9.0... 14.0

Датчики и Системы • №1, 2001

9

Более подробно показатели безотказности датчиков, чувствительных и других кон струю 1шнь1х элемент ов, а также поправочные коэффициенты, учитывающие особенности применения этих изделий, приведены в меюдиках [1,3].

Другим малоисследованным до настоящего времени является способ определения показателей безотказности исполнительных устройств систем управления. В качестве таковых наиболее распространены многообразные электрические аппараты и электрические машины различной мощности. Метен)расчета показателей надежности исполнительных устройств в настоящей работе рассматривается фактически впервые. В качестве примера оценим показатели безотказности электрических машин, которые наиболее часто используются в качестве исполни тельных устройств.

Сложность решения данной задачи в отличие от оценки показателей безотказности изделий электронной техники обьясняется существенно меньшим объемом информации о числе отказов электрических машин (ЭМ) и их причинах. Ныла предпринята попытка провести оценку безотказности ЭМ поэлементно. Этот метод позволяет как бы увеличить полученную информацию. Прежде он широко использовался при расчете показателен безотказности интегральных схем [1,2]. Однако, как выяснилось, при анализе информации, полученной при подконтрольной эксплуатации, этот метод в силу больших различий в конструкциях и условиях работы ЭМ дает большие ошибки. Поэтому пришлось прибегнуть к традиционному методу - сбора и обработки информации, относящейся к каждому классу ЭМ отдельно, и на данном основании создавать модели расчета и находить поправочные коэффициенты. В результате благодаря накопленной информации удалось разработать метод оценки показателей безотказности ЭМ широкого диапазона классов, мощности и т.д. Методика построена по тому же принципу, что расчет, предложенный в работах [1,2]. Такая форма Организации оправдала себя в течение многих лет применения и отличается удобством и простотой. Модели расчета для ЭМ имеют вид: А. - Х0а1 агсгА а5 для ЭМ в рабочем состоянии, А. ~ А.., а{ а1 аА д5 для ЭМ в нерабочем состоянии (режим хранения).

Расшифровка назначения коэффициентов а 1 приведена в табл. 10.

Таблица ¡0

Коэффициент а, определяют из соотношения а~ Ки К[} Кп Я"|$, где коэффициенты 1<ч отражают влияние различных внешних факторов на безотказность. Они перечислены в табл.11.

Таблица II

Факторы Коэффициенты

Удары К и

Вибрации Ки

Климат, помещение К и

Качество обслуживания Ки

Качество изготовления Кк

Коэффициент а2 определяют как произведение коэффициентов Я",.. Набор коэффициент ов индивидуален для каждого класса машин. Назначение коэффициентов приведено в табл. 12.

Таблица 12

Факторы, влияющие па безотказность Коэффициент

Условия работы, качество изготовления и обслуживания, степень защиты «I

Электрическая нагрузка, температура окружающей среды, способ пуска и торможения, число реверсов аг

Соотношение ннтенсивностей отказов при работе и хранении «3

Соотношение видов отказов (короткое замыкание/обрыв) «4

Диапазоны мощности, скорости вращения и рабочего напряжения

Класс ЭМ Коэффициент Фактор

ЭМ переменного тока (синхронные и асинхронные) К21 Температура *, ко-эффициен г нагрузки

Кп Длительность работы

Кп Способ пуска

Ки Способ торможения

К* Способ охлаждения

ЭМ постоянного тока всех видов возбуждения К» Температура коэффициент нагрузки

К» Длительность работы

Кгх Способ пуска

Кгд Способ торможения

К^ Способ охлаждения

Шаговые двигатели и сельсины Кг, Температура*, коэффициент нагрузки

К2 г Длительность работы

Кг* Способ охлаждения

Вращающиеся трансформаторы К» Температура *, коэффициент нагрузки

Кгг Длительность работы

Кг, Способ охлаждения

К>/,

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Энергетика»