ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ РАБОТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ - Надежность систем автоматизации
Автоматические системы, а также их отдельные элементы при эксплуатации находятся под воздействием различных факто-ров, которые будем называть нагрузками. Характерной особен-ностью электронных автоматических систем по сравнению с меха-ническими системами является большое разнообразие нагрузок, воздействующих на систему.
По физической природе нагрузки можно разделить на следующие основные классы:
- 1) механические нагрузки -- вибрации, удар, постоянно дейст-вующие ускорения; 2) климатические нагрузки -- температура, влажность и влага, атмосферное давление, солнечная радиация, пыль, песок; 3) электрические нагрузки -- ток, напряжение, рассеиваемая мощность; 4) радиоактивные нагрузки -- поток нейтронов, гамма-лучей
Механические нагрузки воздействуют на автоматические си-стемы, работающие на подвижных объектах: летательных аппара-тах, электровозах, кораблях и др. Кроме того, механические на-грузки возникают при транспортировке, а также при эксплуатации оборудования.
В результате воздействия механических нагрузок отказы авто-матических систем имеют следующий характер:
- 1) смещение скользящих и вращающихся деталей и узлов; 2) обрыв элементов; 3) разрушение паек; 4) разрушение нитей накала ламп; 5) стук контактов; 6) короткое замыкание близко расположенных проводников и деталей; 7) размыкание нормально-замкнутых контактов; 8) замыкание нормально-разомкнутых контактов; 9) повреждение обмоток трансформаторов; 10) разрушение элементов конструкции.
Климатические нагрузки, воздействующие на автоматические системы, зависят от географического места, в котором работает система, а также от условий работы системы (стационарные, поле-вые и т. д.).
В результате воздействия климатических нагрузок отказы автоматических систем имеют следующий характер
- 1) изменение значений электрических констант (R, L, С И т. д.); 2) размягчение изоляции; 3) снижение эластичности изоляции; 4) уменьшение поверхностного и объемного сопротивлений изоляции вплоть до коротких замыканий вследствие образования льда; 5) замерзание движущихся частей; 6) размыкание и замыкание контактов вследствие коробления; 7) изменение прочности конструкционных элементов; 8) потеря смазочных свойств, а следовательно, чрезмерный механический износ подвижных частей вследствие попадания пыли и песка; 9) короткие замыкания вследствие ухудшения изоляционных характеристик воздуха с изменением высоты.
Так же, как и в случае механических нагрузок, климатические нагрузки в отдельных местах системы могут в значительной сте-пени отличаться от их значений в окружающей атмосфере.
Электрические нагрузки обычно определяются для элементов и реже для узлов. Величина электрической нагрузки зависит от принципиальной электрической схемы и конструкции системы. Электрическая нагрузка определяет режим работы элемента. Для большинства электрических элементов устанавливается номи-нальное значение электрической нагрузки.
Характерными отказами автоматических систем вследствие воздействия электрических нагрузок являются:
- 1) обрыв элементов в результате перегорания; 2) короткое замыкание элементов в результате пробоя.
Величина электрических нагрузок в значительной степени за-висит от режима работы системы. В установившемся режиме работы действительное значение нагрузки близко к ее расчетному значе-нию, всегда меньшему, чем номинальное значение, поэтому обычно коэффициент нагрузки меньше единицы. В переходных режимах величина нагрузки может в несколько раз превышать расчетное значение, тогда коэффициент нагрузки становится большим еди-ницы. Это обстоятельство характерно для моментов времени вклю-чения и выключения автоматической системы. В этом случае обычно появляется большее число отказов, чем при работе в установившемся режиме.
Радиоактивное излучение имеет место в случае применения автоматических систем в установках, использующих термоядерные двигатели. Наибольшее влияние на электронные системы оказывают нейтроны и гамма-лучи. При оценке влияния термоядерного излучения на эле-менты автоматических систем в первую очередь определяется ха-рактер влияния радиации, а затем уже допустимая доза радиации.
Краткое рассмотрение условий работы автоматических систем показывает, что они работают под воздействием сложного ком-плекса нагрузок. Кроме того, задача аналитического описания на-грузок усложняется также и тем, что некоторые из них характери-зуются несколькими параметрами. Например, вибрации характери-зуются частотой и амплитудой вибраций. Задачу можно упростить при предположении, что для каждого из элементов можно выделить одну или несколько главных нагрузок. С этой точки зрения целесо-образно классифицировать нагрузки не по их физической природе, а по их влиянию на систему или ее отдельные элементы.
Выделим три класса нагрузок:
- 1) Нагрузки-напряжения; 2) Нагрузки-катализаторы; 3) Пассивные нагрузки.
Нагрузки-напряжения связаны с созданием в элементах или системе напряжений. К ним отнесем механические нагрузки -- виб-рации, удар, ускорения и электрические нагрузки -- ток, напряже-ние, рассеиваемую мощность. Таким образом, нагрузки-напряже-ния вызывают разрушение элементов системы в том случае, если они превышают допустимые значения.
Нагрузки-катализаторы сами по себе практически не вызывают напряжений в элементе или системе и, следовательно, без нагру-зок-напряжений они не приводят к отказам. Однако нагрузки-катализаторы изменяют прочность материалов или ухудшают фи-зические, химические и электрические параметры. К этой группе нагрузок отнесем климатические нагрузки: температуру, влаж-ность, атмосферное давление, солнечную радиацию. Действительно, повышенные температуры изменяют, например, прочность мате-риалов на разрыв; влажность изменяет электрическую прочность изоляционных материалов и т. д. В дополнение к климатическим нагрузкам можно иногда отнести и накопленное время работы системы или число циклов работы системы. Очевидно, что это мо-жет быть сделано в тех случаях, когда время работы изменяет прочностные характеристики элементов или системы в целом.
К, пассивным нагрузкам следует отнести такие условия работы системы и элементов, которые сами по себе не вызывают напря-жений в элементах системы и не изменяют ее способности противо-стоять нагрузке, например воздействие пыли, песка, а также био-логических факторов. Эти нагрузки в основном определяют выбор соответствующих материалов и конструктивных форм элементов и систем.
В большинстве случаев нагрузки являются случайными функ-циями времени, т. е. представляют случайный процесс.
В наиболее простейших случаях можно не учитывать корреля-ционных связей между различными типами нагрузок, т. е. считать нагрузки статистически независимыми. Кроме того, если измене-ние нагрузок во времени является стационарным случайным процес-сом, можно в качестве количественных характеристик нагрузок использовать распределения нагрузок как случайных величин.
Представляет интерес оценка, как возможных значений нагрузок, так и их максимальных значений. Для определения плотности вероятности нагрузок по известным реализациям случайного процесса (в случае стационарного про-цесса достаточно знать одну реализацию в течение длительного времени) необходимо разделить общее время наблюдения на до-статочно малые интервалы и определить нагрузку в каждом интер-вале.
Рис. 6.1. Плотности вероятности нагрузки и плот-ности ее максимальных значений.
Таким образом может быть построена функция плотности ве-роятности нагрузки и плотность вероятности максимальных значений нагрузки в резуль-тате фиксирования в течение продолжительного отрезка времени максимальных нагрузок. Взаимное расположение указанных плот-ностей вероятностей показано на рис. 6.1.
Использование для расчетов надежности автоматических си-стем, плотностей вероятности нагрузок Ni(Z) и (Zmax), соответ-ствует условию приложения к системе статических нагрузок.
Рекомендуемая литература для дополнительного чтения:
- 1. Надежность АСУ. Учеб. пособие для ВУЗов. / под ред. Я. А. Хетагурова. - М.: Высшая школа, 1979. - 287 с. 2. Курочкин Ю. А. Надежность и диагностирование цифровых устройств и систем. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 240 с. 3. Северцев Н. А. Надежность систем в эксплуатации и отработке. Учебник для ВУЗов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 140 с.
Похожие статьи
-
При создании и эксплуатации автоматических систем необхо-димо стремиться обеспечить заданную, а иногда и максимальную надежность системы при...
-
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАДЕЖНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ - Надежность систем автоматизации
Для оценки поведения автоматической системы в эксплуата-ционных условиях используется понятие надежности системы. При эксплуатации автоматическая система...
-
ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ - Надежность систем автоматизации
Анализ надежности автоматических систем и ее состав-ляющих может быть разделен на две задачи: статическую и дина-мическую. Надежность системы (при...
-
ПРИНЦИПЫ ОПИСАНИЯ НАДЕЖНОСТИ АСУ ТП. ОТКАЗЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ - Надежность систем автоматизации
Автоматизированную систему управления, как и любую сложную систему, целесообразно рассматривать как совокупность элементов с определенной взаимосвязью...
-
По структурной схеме системы, приведенной на Рис. 6.1., составим математическую модель проектируемой системы для дальнейшего моделирования, которая...
-
НАДЕЖНОСТЬ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АСУТП - Надежность систем автоматизации
Одной из основных частей АСУ ТП является программное обеспечение (ПО), представляющее собой совокупность взаимосвязанных и автономных программ, описаний,...
-
ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ СИСТЕМ - Надежность систем автоматизации
После каждого отказа восстанавливаемой системы следует ее восстановление, проводимое заменой отказавшего элемента на идентичный работоспособный или...
-
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ. - Надежность систем автоматизации
Если в результате проектирования нерезервированной системы не удается обеспечить требуемую безотказность, можно применять следующие методы повышения...
-
Система автоматического управления это - комплекс устройств, предназначенных для автоматического изменения одного или нескольких параметров объекта...
-
Защита и сигнализация, Расчет надежности системы - Производство бумаги
В процессе работы сортирирующего гидроразбивателя в котором проиходит сортировка макулатурной массы. Так как по технологическим требованиям процесс...
-
Принцип работы системы и функциональная схема САР В данной работе рассматривается система автоматического регулир Ования температуры воды в баке. Схема...
-
Изучение частотных характеристик типовых динамических звеньев систем автоматического управления
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТИПОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ САУ Передаточный автоматический система частотный Целью настоящей...
-
Фазовая частотная характеристика определяет запаздывание выходного сигнала по отношению к входному. Найти зависимость фазы от частоты входного...
-
Исследование временных характеристик Для того, чтобы исследовать динамические свойства системы, рассмотрим временные и частотные характеристики системы....
-
Актуальность работы. В технологических процессах производства сливочного масла основным параметром, определяющим качество готового продукта и степень...
-
Для исследования точности рассмотрим реакцию системы на типовое воздействие вида "Ступенька". Данное воздействие является одним из наиболее сложных для...
-
Системы автоматического регулирования, контроля и управления
Функциональные схемы систем автоматического регулирования, контроля и управления Под управлением понимают такую организацию процесса, которая...
-
Основная цель курсовой работы Основной целью курсовой работы является анализ работы судовой энергетической установки при заданных условиях эксплуатации,...
-
Основным направлением предприятия ООО "Атлант Энерго" является производство линейной арматуры для воздушных линий электроснабжения. Данная продукция...
-
Штамп предназначен для серийного производства деталей, усилитель. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ И УСЛОВИЙ РАБОТЫ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Штамп...
-
Введение - Цифровая система автоматического регулирования температуры воды в баке
Проблема автоматизации в различных отраслях народного хозяйства является в настоящее время одной из ключевых и ее решение относится к одному из...
-
В ходе данной работы необходимо установить свойства системы автоматического управления, определить ее временные и частотные характеристики, а также...
-
В процессе выполнения курсовой работы был произведен анализ САР температуры сушильного шкафа. В терминах передаточных функций были описаны все...
-
Оценим склонность к колебаниям и быстродействие системы по виду кривой переходного процесса в при типовом единичном ступенчатом воздействии. В этом...
-
Одной из важнейших задач на этапе проектирования является правильный выбор номенклатуры нормируемых показателей надежности. Необоснованный выбор...
-
ВВЕДЕНИЕ - Расчет надежности технических систем на стадии проектирования (прогнозирующие расчеты)
Целью данной работы является анализ особенностей расчетов надежности технических систем на стадии проектирования (прогнозирующих расчетов). Актуальность...
-
Частотный метод исследования динамических систем является одним из наиболее простых и научных методов, доступных для инженера. Это обусловлено, прежде...
-
Рис. 3.3. Схема замещения фазы асинхронного двигателя Полное сопротивление разветвления: Z R '( S ) = R R '( S ) + j* X R '( S ). Полное сопротивление...
-
Весовые и переходные функции отдельных элементов Разомкнем единичную обратную связь и получим структурную схему разомкнутой системы (рисунок 5): Рисунок...
-
Для обеспечения требуемых статических и динамических параметров определим требуемую структуру системы. Поскольку необходимо регулировать мощность...
-
Наибольшие пусковые ток и момент определяются из условий: I Пуск =(1,5ч2)-I Н =2- I Н =2-37=74 А; М Пуск =с- I Пуск =2,17-74=160,44 Н-м. Ток и момент...
-
Общая характеристика организации работы по охране труда Главная задача охраны труда - проведение мероприятий, обеспечивающих безопасные условия труда и...
-
Алгоритм расчета надежности технических систем на этапе проектирования На этапе проектирования расчет надежности производится с целью прогнозирования...
-
Функциональная схема системы автоматизации приведена на рис. Э1. В дополнение к существующим подсистемам включены следующие: АСК концентрации входящей...
-
Свойства меди Медь - металл красновато-розового цвета, медь менее тугоплавка, чем железо, но имеет большую плотность. Медь обладает хорошей...
-
Общие сведения об изделии Назначение и область применения Барабан дробеметный конвейерный периодического действия предназначен для очистки отливок от...
-
Сопротивление якоря горячее. Ом, Где ф= 75°С - перегрев обмоток двигателя относительно начальной температуры (15°С). Коэффициент полезного действия при...
-
Электростартер получает питание от аккумуляторной батареи - автономного источника электроэнергии ограниченной мощности. Вследствие внутреннего падения...
-
Проверку точности работы дискретного анализатора частотного спектра сигнала в разработанной системе защиты информации выполним путем сравнения модуля...
-
Определение и классификация передаточных функций САУ - Анализ системы автоматического управления
Передаточная функция - один из способов математического описания динамической системы. Используется в основном в теории управления, связи, цифровой...
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ РАБОТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ - Надежность систем автоматизации