Вопрос 22 Резервирование и задачи выбора оптимального числа резервных элементов в системе. Повышение надежности элементов физическими методами. Износ элементов технологического оборудования.

Резервирование – универсальный метод обеспечения надёжности, широко применяемый в технике и технологии, впоследствии распространившийся и на другие стороны человеческой жизни.

Резервирование — это метод повышения характеристик надёжности технических устройств, объектов, схем или поддержания их на заданном техзаданием уровне посредством введения избыточности путём включения запасных (резервных) элементов и связей, т.е. дополнительных по сравнению с минимально необходимым для выполнения заданных функций в данных условиях работы.

Применяются четыре основных вида резервирования:

-Аппаратное резервирование (дублирование, введение избыточности)

-Информационное резервирование (методы обнаружения и коррекции ошибок)

-Временное резервирование (методы альтернативной логики)

-Программное резервирование, применение независимых функционально равноценных программ

Резервирование широко применяется на опасных производственных объектах, во многих случаях его необходимость диктуется требованиями промышленной безопасности государственными правилами и стандартами. Некоторые технические устройства изначально в своей конструкции предусматривают резервирование.

Общее резервирование системы

При общем резервировании резервируется вся система в целом. Общее резервирование можно разделить на постоянное резервирование и резервирование замещением, при котором резервные изделия замещают основные только после отказа. При общем постоянном резервировании резервные устройства подключены к основному в течение всего времени работы и находятся в одинаковом с ним режиме работы.

Постоянное резервирование

К преимуществам постоянного общего резервирования относятся:

-относительная простота построения схем;

-отсутствие даже кратковременного перерыва в работе при отказе от одного до m-1 элементов системы;

-отсутствие дополнительных подключаемых элементов, снижающих общую надёжность схемы.

Очевидные недостатки нагруженного резерва — кроме увеличения габаритов и массы системы, повышенный расход энергии, а также то, что резервные элементы «стареют» одновременно с основными элементами системы. В случае общего резервирования системы, требуется полный состав записанных элементов.

Резервирование замещением

При резервировании замещением резервное устройство включается в работу системы при помощи автоматических устройств либо человеком-оператором вручную. При автоматическом включении требуется чрезвычайно высокая надёжность переключающих элементов. При большом количестве и невысокой надёжности этих дополнительных элементов, входящих в резервированную систему, её надёжность может понизиться по сравнению с надёжностью нерезервируемой системы. Кроме того, существует кратковременный перерыв, на время переключения на резервные устройства. При ручной замене отказавших элементов возрастает время переключения, но надежность человека-оператора, производящего переключение, может быть принята в расчётах за единицу.

При использовании нагруженного резерва запасные резервные элементы находятся в том же режиме работы, что и основные элементы (независимо от того, участвуют они в работе схемы или нет) и если при этом основной и резервный элемент идентичны, то интенсивности их отказов совпадают и надёжность основного и резервного устройств одинакова, и поэтому, если не учитывать надёжность автоматических переключающих устройств, характеристики надёжности рассчитываются по тем же формулам, что и для общего постоянного резервирования.

При использовании ненагруженного резерва, запасные резервные элементы до момента их включения в работу системы полностью отключены. В этом случае резервные устройства имеют самую высокую надёжность по сравнению с основными элементами, поэтому общее резервирование замещением с использованием ненагруженного резерва обеспечивают наилучшие показатели надёжности для случая общего резервирования.

Это серое в приниципе можно убрать

Задача выбора оптимального числа резервных элементов определяется:

-важностью объекта

-экономической целесообразностью

Задача оптимального резервирования первого вида состоят в определении требуемого количества резервных элементов, обеспечивающих заданное значение показателя надежности системы при минимальных затратах.

Задача второго вида - определение требуемого количества резервных элементов, обеспечивающих максимум значения показателя надежности системы при величине затрат, не превышающей заданную.

Повышение надежности элементов физическими методами сводится к:

-более качественному изготовлению деталей и компонентов устройств (особенно трущихся деталей)

-надёжному прогнозированию срока службы элементов (к снижению опасных отказов)

-использованию таких элементов, состояние которых можно было бы определить без применения сложных тестов

-возможности замены элементов без выведения устройства из длительной эксплуатации (использование съемных модулей).

Износ элементов технологического оборудования.

Износ таких элементов привычное дело на производствах. Износ происходит с течением времени, чем выше нагрузка на элемент, тем быстрее его износ. Износ в основном происходит на вращающихся, трущихся элементах, т.е. механическим способом. Состояние износа на таких деталях можно определить визуальным способом либо замером.

Электронные компоненты также изнашиваются. У металлических частей происходит так называемое «старение металла», когда элементы теряют присущие им свойства. Электронные компоненты чьё состояние невозможно определить визуально, необходимо снимать и тестировать в лабораториях и на стендах после истечения рекомендуемого срока эксплуатации. После технического осмотра срок службы элемента может быть продлен.