НАЛАДКА ПРИБОРОВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

Физическая сущность надежности

Технические характеристики прибора или системы автоматизации определяют возможности аппаратуры, которые могут быть использо­ваны при ее эксплуатации. В процессе эксплуатации эти характерис­тики должны сохраняться. Способность любого изделия, в том числе приборов и средств автоматизации, сохранять свои характеристики в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени назы­вается надежностью (ГОСТ 13377—75).

Являясь одной из составляющих качества изделия или выполнен­ной работы, надежность имеет по сравнению с иными качественными характеристиками существенную особенность. Так, большинство ха­рактеристик изделия, в данном случае прибора, не связаны друг с другом. Например, прибор может быть точным, но иметь низкую ско­рость записи, быстродействие прибора требуемое, а условия измере­ния нарушены и т. д. Надежность же прибора неразрывно связана со всеми его характеристиками и характеризует проявление всех по­казателей его качества при использовании. Если прибор часто выхо­дит из строя или изменяются какие-то его характеристики, то даже при отличных отдельных характеристиках прибор нельзя назвать на­дежным.

Любое изделие всегда находится в одном из двух состояний — рабо­тоспособном или неработоспособном. Переход из одного состояния в другое может происходить постепенно или скачком (внезапно). Ка­чество изображения телевизора может постепенно ухудшаться до тех пор, пока оно не станет неприемлемым для восприятия. Тот же теле­визор может выити из строя мгновенно в момент нормального приема изображения без видимых на первый взгляд причин.

Постепенный выход из строя изделий обусловливается, как пра­вило, двумя основными факторами — износом и старением. Износ связан с выполнением механической или электрической работы и при­сущ всем изделиям в любых условиях. Как бы точно не были выпол­нены кинематические звенья лентопротяжного механизма, в процессе работы неизбежны стирание, нарушение первоначальной формы зуб­чатых пар и скручивание валов. Механический износ проявляется в изменении формы и поверхности изделия. Электрический износ свя­зан с физико-химическим воздействием электрического тока на детали. Количественно износ может быть определен заранее, так как обус­ловлен объемом работы, выполненным деталью или изделием (напри­мер, пробег автопокрышки 50 тыс. км).

Старение изделия проявляется во времени независимо от выполняе­мой изделием работы и обусловлено воздействием времени. Старение иызывает в изделиях необратимые физико-химические изменения. Так, независимо от того, работали или находились на складе гальва­нические элементы, через определенный срок они теряют работоспо­собность. Потеря работоспособности прибора в результате воздейст­вия износа или старения не очевидна и, как правило, может быть уста­новлена при периодической или внеочередных поверках аппаратуры.

Переход в нерабочее состояние скачком очевиден. Причинами та­кого перехода являются концентрация нагрузок (механических или электрических) выше допустимых для элемента или всей системы, наличие скрытых производственных дефектов и механические повреж­дения элементов систем (пробой питающего кабеля, разрушение изо­ляции проводки). Как правило, в этих случаях прибор разрушается или полностью теряет свои основные свойства.

Причины скачкообразных переходов в неработоспособное состоя­ние в отличие от постепенных часто не могут быть заранее определены экспериментально. Подобные переходы носят случайный характер. Однако глубокое изучение физических причин потери надежности позволяет науке все большее число причин, считавшихся ранее слу­чайными, прогнозировать и устранять путем применения новых тех­нологий, изменения условий работы механизмов и приборов, совер­шенствования их конструкций.

Очевидно, что надежность изделия, прибора, системы зависит от надежности отдельных деталей, элементов, вспомогательных узлов, из которых собрано изделие. При рассмотрении надежности систем автоматизации считают, что все деталь, из которых состоит преобразо­ватель (линия, вторичный прибор, регулятор), включены последова­тельно, т. е. выход из строя любой детали или элемента приводит к выходу из строя всей системы. Чем большее число отдельных элемен­тов использовано для создания системы (сложная система), тем ниже будет ее надежность.

Особенность надежностной качественной и количественной оцен­ки изделий заключается в том, что надежность нельзя измерить. Слу­чайный характер многих факторов, влияющих на надежность изделий и приборов, и определяет основу математического аппарата теории надежности — теорию вероятностей.

Для систем автоматизации важное значение надежность приобре­тает по следующим объективным причинам:

сокращение числа обслуживающего персонала технологических процессов и аппаратов за счет создания автоматизированных и автома­тических систем управления;

разработка и внедрение новых интенсифицированных и сложных комплексов технологических процессов, для которых физиологиче­ские качества человека — быстрота принятия решения — становятся тормозом к внедрению;

разработка и внедрение усложненных систем управления на базе информационных и управляющих вычислительных машин.