Блоки и агрегаты системы автоматического управления, регулирования, защиты, контроля и диагностики газотурбинной энергоустановки ГТА-6РМ

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

«СТАР»

Блоки и агрегаты системы автоматического

управления, регулирования, защиты, контроля и диагностики газотурбинной энергоустановки

ГТА-6РМ: БУД-6РМ, БУГ-6РМ, БУШ-96,

ДГ-90ГП1М, КА-30ГР, АИК-25Р

Расчёт показателей надёжности

Отчёт № 7-2003

г. ПЕРМЬ

2003 год

Содержание

1.Цель расчёта и состав САУ ГТА

2.Требования по надёжности

3. Определение показателей надёжности

3.1 Определение средней наработки на отказ аварийной защиты

3.2 Определение средней наработки на ложное срабатывание аварийной защиты

3.3 Определение средней наработки на отказ функции управления

3.4 Определение средней наработки на отказ функции регулирования

3.5 Определение средней наработки на отказ функции сигнализации -

3.6 Определение средней наработки на отказ информационных функции

3.7 Определение показателя ремонтопригодности

4. Выводы

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ А.Определение интенсивностей отказов элементов и узлов блоков и агрегатов САУ

ПРИЛОЖЕНИ Б.Основные формулы и определение интенсивности отказов по оценке показателей надёжности

ПРИЛОЖЕНИЕ В.Экспертные оценки Кпп- коэффициента полноты проверки

1.Цель расчёта и состав САУ ГТА

Целью расчётов является определение ожидаемых показателей надёжности САУ ГТА-6РМ.

В состав САУ ГТА-6РМ входят:

-БУД-6РМ (8Т1.001.013), состоящий из плат 5088, 5600, 5300, АСВК, ПНВИ, ши М21, UFI, мультиплексоров UNIO 96-5, модулей ADAM 4520, источников питания ZX-500, ZX-200-4620, NAN40-7617 и UPS, модулей ввода дискретных сигналов «70G» и «73G» и опторазвязок «DEK-OE»,а также блока защиты двигателя БЗД-96-60 8Т3.035.021-01 (модификация с дополнениями по 6 РМ);

-БУГ-6РМ (8Т1.001.014), состоящий из платы 5066, ADAM 4520, UNIO 96_5, расширителя каналов 5554, источников питания ZX-200-96РА и УИП 8Т5.129.042, модулей «736» и опторазвязок «DEK-OE», и «EMG-OV».

-БУШ-96 (8т2.559.012), состоящий из платы управления ДВШ и ВИП(8т5.129.028), блока питания (8Т3.211.011) и модуля усилителей ДВШ;

-агрегатная часть САУ: ДГ-90ГП1М (3251.000-01), КА-30ГР (3261.000-01), АИК-25Р(3288.000-03).

2.Требования по надёжности

Средняя наработка на отказ аварийной защиты - не менее 100000г.

Средняя наработка на ложное срабатывание аварийной защиты - не менее 50000г.

Средняя наработка на отказ функции управления - не менее 250000г.

Средняя наработка на отказ функции регулирования - не менее 25000г.

Средняя наработка на отказ информационной функции - не менее 2000г.

Среднее время восстановления работоспособного состояния:

-электронных блоков - не более 60 мин,

-агрегатной части САУ - не более 120 мин.

3. Определение показателей надёжности

3.1 Определение средней наработки на отказ аварийной защиты

Согласно критерию отказа, несрабатывание аварийной защиты произойдет в случае, когда не выполняется аварийный останов (АО) ГТА вследствие отсутствия выходных команд управления исполнительными механизмами, формируемых системой при наличии любого из сигналов с признаками аварийной ситуации.

Выходные команды управления для выполнения процедуры АО формируются системой при отказе цепи управления ОГК-1, а также при следующих входных сигналах, имеющих признаки аварийной ситуации:

а) по блоку БУД-6 РМ

- аналоговые сигналы: nтк1, nтк2, nст1, nст2, Тт1-12, Тт2-12, Ртг вх , Тк , Vрк , Vкзо

- дискретные сигналы: Vавар , БУШ норм , АО (от кнопки), АО БЗД, Рм вх мин , АО ГТД АСУ,

- информационные сигналы по КИО: h м тг , nтк2, nст1, Защита ТГ, допуск на программу ВНА;

б) по блоку БЗД-96-60: аналоговые сигналы nтк1, nст1.

Наименование сигналов дано согласно перечню № 439-В6-01-011ТБ.

Анализ сигналов показывает, что формирование АО осуществляется как непосредственно аппаратурой САУ, так и внешними устройствами (ГТД АСУ, ПУ).

В случае формирования АО непосредственно аппаратурой САУ несрабатывание защиты может произойти, если исправный центральный процессор платы 5066 (ЦП), получив сигналы с признаками аварийной ситуации, выдает команды управления для выполнения процедуры АО, которые затем блокируются неконтролируемыми отказами тех устройств, которые задействованы в цепи прохождения и выдачи управляющих команд: Откр КПВ, Откр 30В, Прикр ВНА, Закр ОГК1, Откл Q1БУД, Откл Q1БУГ.

Для этого случая на рисунке 1(схема а) представлена логическая структурная схема для оценки показателя Тав. защ. . Как видно, схема представляет параллельно-последовательное соединение (в смысле надежности) входящих в неё устройств:

а) Логическая структурная схема для оценки Тав. защ. (по БУД-6РМ, БУГ-6РМ, К-30ГР, АИК-25Р).

- параллельное соединение - в цепях прохождения сигнала ОтклQ1,т. к. пропуск аварии может произойти только при одновременных отказах в блоках БУД-6РМ и БУГ-6РМ;

-последовательное соединение - для остальных устройств, одиночные отказы которых могут привести к пропуску аварии.

Дополнительно в САУ предусмотрена защита двигателя при достижении параметрами nтк1, nст1, nст2 предельных значений. В этом случае блок БЗД-96-60 должен сформировать сигнал АО и выдать управляющуюкоманду на закрытие ОГК-1. Блокировка управляющей коианлы может произойти при неконртолируемых отказах устройств, указанных в логической структурной схеме «б»(см. рисунок1).

В случае формирования АО внешними устройствами к несрабатыванию защиты могут привести не только неконтролируемые отказы устройств, указанных на рис. 1, но и неконтролируемые отказы по информационным каналам связи, по источнику питания, по ЦП и по плате АСКВ (платы ЦП и АСКВ соединены параллельно, т. к. пропуск аварии по вине этих плат может произойти только при их одновременных отказах).

Для этого случая нет необходимости приводить логическую структурную схему (в смысле надёжности), т.к. она имеетнезначительные отличия от схемы на рисунке1.

. В общем случае показатель Тав. защ. Определяется как величина, обратная интенсивности отказов устройств лав. защ. , приводящих к несрабатыванию защиты

Расчётные значения лав. защ. приведены в приложении Б (см. раздел Б.1)

Тогда для случая несрабатывания защиты при АО, формируемом непосредственно аппаратурой САУ,

В Тз задано значение показателя - 100000ч. , не менее.

Таким образом, требование Тз по этому показателю выполняется.

Рассмотрение несрабатывания защиты для частного случая (превышение, nтк, nст ) сводится к вычислению вероятности совместного появления отказов устройств, указанных в схемах а) и б) на рисунке1.

Поскольку вероятность совместного появления событий равна произведению вероятностей появления каждого события в отдельности, то эта вероятность равна

Q(t)=( лав. защ х t) x(лав. защ х t).

Для t=1час Q(1)=6х10.

Тем самым, каждое отказное состояние, приводящее к превышению nтк, nст , без парирования отказа, т.е.к несрабатыванию защиты, оценивается вероятностью порядка - 10 10.По меркам оценки особых ситуаций, например, для неназемных САУ ГТД, такая ситуация оказывается практически невозможной.

3.2 Определение средней наработки на ложное срабатывание аварийной защиты

Согласно критерию отказа под ложным срабатыванием понимается выдача любой команды управления, формируемой САУ ГТА в режиме АО, при отсутствии аварийной ситуации.

Отсутствие аварийной ситуации означает, что центральные процессоры блоков САУ исправны (следовательно, исправны источники питания САУ), а информация, воспринимаемая САУ, не обладает признаками аварийной ситуации. Следовательно, появление ложного срабатывания аварийной защиты может быть только из-за отказов во внутренних целях и устройствах САУ.

К ложным срабатываниям не могут быть отнесены контролируемые отказы, которые обнаруживаются и парируются СВК через процедуру АО. Следовательно, ложные срабатывания АО определяются только неконтролируемыми отказами тех устройств САУ, которые по логике работы СВК не парируются переходом в режим АО, но могут привести к аварийной остановке. Это параметрические отказы в измерительных каналах и в каналах управления положением исполнительных механизмов (ИМов).

Дублированные параметры обрабатываются блоком БУД-6РМ таким образом , что при допусковом и при перекрёстном контроле каналов измерения переходы в режим АО возможны только при двойных отказах параметров.

Тогда для одиночных отказов логическая структурная схема устройств представляет их последовательное соединение (в смысле надежности ). Сама схема нами не приведена в виду простоты её выполнения.

Показатель безотказности определяется по формуле:

Расчётное значение интенсивности отказов лложн.АО приведено в приложении Б (см. раздел Б.2)

В Тз задано значение показателя - 50000ч. Не менее.

Таким образом, требование Тз по этому показателю выполняется.

3.3 Определение средней наработки на отказ функции управления

Согласно критерию отказа под отказом функции управления понимается невыдача предусмотренной алгоритмом управления команды, поступающей к ИМу, либо формирование ложного управляющего воздействия.

Невыдача предусмотренной команды произойдёт из-за неконтролируемых отказов тех устройств, которые блокируют функцию управления.

Формирование ложного управляющего воздействия произойдёт в случае отказа устройств, которые по логике работы СКВ охвачены контролем.

При расчёте показателя Тфун. упр. не будут рассматриваться функции управления, которые обусловлены выполнением режима АО, т.к.если невыдача какой-либо команды приводит к несрабатыванию защиты при АО (при условии, что выдача команды должна приводить к АО согласно алгоритму управления) и если ложное управляемое воздействие приводит к АО, то эти случаи были учтены ранее (см. выше подразделы 3.1. и 3.2).

САУ согласно Тз функционально управляет режимами газотурбинного двигателя (ГТД) и турбогенератора (ТГ).

а) блоком БУД-6РМ для управления ГТД:

Вкл АЗ, Разбл ЭС, Включ ЭС, форс ОГК1, форс ОГК2, Откр ОГК2, Откр ЭЛ 3, Закр ЭЛ 3, Iум, Вкл Пит РЧТиН, Откл Пит РЧТиН, Вкл ПНМД, Вкл АВОМ1Д, Вкл АВОМ2Д, Бл ИМБУГ;

б) блоком БУГ-6РМ для управления ТГ:

Откр330, Закр330,Вкл ВПО1, Вкл ВПО2, Вкл.нагр ТГ, ВклАС, Вклюнагр.мас ТГ, Вкл ПМН ТГ, Вкл АВОМ1 ТГ, Вкл АВОМ2 ТГ, ВIИМ, Вкл СО1, Упр Стат, Вкл Возб, Вкл АРВ, Вкл РРВ, Меньше АРВ, Больше АРВ, Блок Q1, Уст РРВ, Откл Возб, Авар Откл Возб.

При отказе любого из этих каналов управления происходит отказ функции управления. Поэтому логическая структурная схема устройств, отказы которых приводят к невыполнению функции управления представляет последовательное соединение (в смысле надёжности) входящих в неё устройств (схема не приводится в виду простоты исполнения).

Показатель безотказности определяется по формуле

Расчётные значения интенсивностей отказов лфун. упр. Приведены в приложении Б (см. раздел Б.3).

Тогда для случая невыдачи предусмотренной алгоритмом управления команды:

Для случая формирования ложного управляющего воздействия:

В Тз задано значение показателя - 25000ч., не менее.

Таким образом, требование по этому показателю выполняются.

3.4 Определение средней наработки на отказ функции регулирования

Согласно критерию отказа, под отказом функции регулирования понимается нарушение процесса поддержания параметров технологического оборудования.

Выполнение функций регулирования предусматривает использование:

а) каналов измерения параметров

-по ГТД : nтк1, nтк2, nст1, nст2, Тт1-12, Тт2-12,бDU ,бВНА , Тк , Твх ;

-по ГГ : 1Т, 3Т, 5Т, 8Т, 9Т, 13Т, 15Т ,Р ,Q ,UV, Приб Fутс, Уб Fутс ;

б) программных средств регулирования: ЦП (БУД), ЦП (БУГ);

в) каналов регулирования параметров: БУШупр , БУШв/н , БУШ4/8 ,

Упр ВНА

Одиночные отказы дублированных параметров nтк1, nтк2, nст1, nст2, Тт1-12, Тт2-12 не приводят к отказу функций регулирования по этим параметрам, двойные отказы - приводят к невыполнению функции регулирования.

Поскольку невыполнение остальных функций регулирования произойдёт в случае отказа любой из этих функций, поэтому логическая структурная схема для этого случая представляет параллельно-последовательное соединение (в смысле надёжности) входящих в неё устройств. (см. рис. 2.)

Расчётное значение интенсивности отказов лфун. рег. Приведено в приложение Б (см. раздел Б.4.).

Тогда

В Тз задано значение показателя - 25000ч., не менее.

Таким образом, требование Тз по этому показателю выполняется.

3.5 Определение средней наработки на отказ функции сигнализации

Согласно критерию отказа невыполнение функции сигнализации произойдет при невыдачи предупредительного и аварийного сигналов в случае выхода контролируемого параметра за пределы уставки на средства сигнализации.

Для формирования этих сообщений по информационным каналам используются:

а) каналы измерения

1) аналоговые по БУД-6РМ - nтк1, nтк1, nст1, nст2, ТТ1-12, ТТ2-12,Тмвх, Тмвых, Тмзоквд, Тмтвд, Тмзост, Ртгвх, Ртгфт, Рмвх, hмгтд, Vрк, V кзо (для этого задествованы две платы UFI, два модуля 73GITCK с двумя резисторными сборками UKK 5TG\8Т5.638.001, пять модулей 73GITR100, шесть модулей по току 73G II020);

2) аналоговые по БУГ-6РМ - 1Т, 2Т, 3Т, 4Т, 5Т, 6Т, 12Т, 13Т, 14Т, 15Т, hмтг (задействованы 10 модулей 73G ITR100 с резисторными сборками VIOK 3D/PE/8Т5.638.010, один модуль по току 73G II020);

3) дискретные по БУД-6РМ - Vавар, Vпред, Рмфгомакс, БЗДисправен, ПитБУД, СтуржВО, СтружЗОквд (задествованы опторазвязки клеммы: три DEK OE 24DC/48DC/100 и одна DEK OE 230AC/48/DC/100, две релейные опторазвязки DEK-REL-24-1);

4) дискретные по БУГ-6РМ - ВОП1вкл, ВОП2вкл, БПКоткр, ЗЗОоткр, ЗЗОзакр, ПМНТГвкл, Рмфвыс, Гот СУ, АРВнеиспр, Пробой диода, Qвкл, Qвкл2, Защита ТГ, НеиспрРЗА, Круруч/откл, ПитЭПвкл, РмвхТГмин, ИсчезIрот, ПерегрIрот (задействованы опторазвязки- клеммы: 16 DEK OE 230AC/48/DC/100, три DEK OE 24DC/48DC/100), НО от БУД - по каналу информационного обмена;

б) платы UNIO96-5 №1 и №2, DC (5600), ЦП (5066), два ADAM 4520, два узла Comport - в БУД-6РМ;

в) платы UNIO96-5 №1 и №2, ЦП (5066), расширитель каналов 5554, четыре ADAM 4520, четыре узла Comport - БУГ-6РМ;

г) линии связи.

Логическая стуктурная схема для расчета показателя безотказности Тфун.сигн. представляет параллельно-последовательное соединение (в смысле надежности) входящих в нее устройств:

-Параллельное соединение - в цепях прохождения сигнала «Температура железо-медь», в цепях прохождения сигнала «Температура медь-медь», в цепях прохождения сигналов «Вентилятор отсоса пыли 1 КВОУ (и 2 КВОУ) включен», т.к. несрабатывание функции сигнализации может произойти только при отказе всех трех датчиков «Температура железо-медь», всех трех датчиков «Температура медь-медь», двух вентиляторов отсоса пыли;

-Последовательное соединение - для остальных устройств, отказы которых могут привести к несрабатыванию функции сигнализации.

(Схема не приводится, т.к. ее построение сводится к аналогичному построению, приведенному ранее).

Показатель безотказности определяется по формуле

Расчетное значение для приведено в приложение Б (см. раздел Б.5) ч.

В ТЗ задано значение показателя - 2000 ч., не менее. Таким образом, требование ТЗ по этому показателю выполняется.

3.6 Определение средней наработки на отказ информационных функции

согласно критерию отказа невыполнения информационной функции может произойти в случаи потери любого канала информационного обмена БУД-БУГ, БУД-ПУ, БУГ-АСУ ТП, БУГ-РЗА, БУГ-БУКД (выход за пределы метрологических характеристик с учетом влияющих факторов или прекращение сбора, отработки или передачи информации).

Информационный взаимообмен между указанной аппаратурой организован с использованием интерфейсов последовательной передачи данных RS-232/Rs-422 со скоростью обмена 38,4 кБод, т.е. 2400 слов/с (длина каждого параметра два байта).

согласно протоколу информационного обмена при передаче пакетами по 128 байт контролируется формат посылки на отсутствие искажений и целостность линии связи на отсутствие внезапных отказов. Контроль осуществляется центральным процессором, для защиты о ошибок используется избыточные коды (к 126 информационным байтам добавляются два проверочных). Описание данной процедуры сводится к тому, что искажения хотя бы одного символа выявляется на каждый запрос контрольной суммой. Тогда при совпадение вычисленной и контрольной сумм пакет передается без ошибок. При таком методе один из 256 пакетов может содержать ошибки даже при правильной контрольной сумме.

В этом случае доля необнаруженных отказов составляет одну необнаруженную ошибку на количество бит, равное

nб= nпак х nбайт х nбит = 256 х 128х8= 2,62х105 бит,

где nпак= 256 - количество пакетов;

nбайт= 128 - количество байт в пакете;

nбит= 8 - количество бит в байте.

Тогда вероятность обнаружения ошибки в информационном канале, гаратируемая при выполнении требований протокола информационного взаимодействия, равна

,

где = вероятность обнаружения ошибки, равная доле обнаружения отказов от общего числа бит, участвующих в передаче данных.

Описанная выше процедура защиты от ошибок при передаче информации разработана для всех каналов взаимообмена, кроме каналов БУГ-БУКД и БУГ-АСУ ТП. Согласно проколу информационного взаимообмену с аппаратурой блока управления камерой дожигания и верхнего уровня, т.е. БУГ-БУКД и БУГ-АСУ ТП применен специальный протокол алгоритм контрольной суммы, повышающий защиту от ошибок.

Таким образом, передача недостоверной информации по всем значениям параметров любого канала взаимообмена практически исключена (за счет достаточно высокой защиты от ошибок).

потеря информационной функции может произойти вследствие прекращения сбор, обработки или передачи информации в случае отказов устройства Comport в ЦП, отказов в логическом контролере ADAM 4520 и внезапных отказов (обрывов, короткое замыкание) в линиях связи.

Для этого случая логическая структурная схема, используемая для расчета показателя безотказности Тфун.инф., представляет собой последовательное соединение (в смысле надежности) входящих в нее устройств.

Показатель безотказности определяется по формуле

Расчетное значение для приведено в приложение Б (см. раздел Б.6).

Тогда ч.

В ТЗ задано значение показателя - 2000ч., не менее. Таким образом, требование ТЗ по этому показателю выполняется.

3.7 Определение показателя ремонтопригодности

Определение среднего времени восстановления работоспособного состояния tв для электронных блоков.

Согласно ТЗ время восстановления tв задано без учета времени доставки отказавших модулей и т..д и з состава ЗИП. Тогда под средним временем восстановления понимается среднее значение времени, затрачиваемое на поиск (tпоиск) и устранения (tустр) одного устойчивого отказа в заданных условиях эксплуатации:

tв=tпоиск+ tустр

Время поиска начинается с момента начала определения характера и места отказа после появления сообщения об отказе. При поиске используется руководство по технической эксплуатации, где в разделе «локализация и устранение неисправностей» указаны возможные причины появления сигнала об отказе и порядок проверки наличия этих причин. Исходя из опыта эксплуатации САУ ГТУ,ГТА и ГПА и учитывая работу по обслуживанию блоков САУ квалифицированным персоналом, прошедшим специальное обучение по эксплуатации и ремонту САУ, максимальное время поиска определено равным величине tпоиск=10минут, не более.

Максимальное время по устранению отказа tустр обычно не превышает 30 минут, что подтверждает опыт эксплуатации. Отсюда tв?10+30=40 минут. На этапах установившейся эксплуатации время tпосик будет уменьшаться за счет накопления опыта.

В ТЗ этот показатель задан для электронных блоков равным tв=60 минут, не более. Таким образом, требования ТЗ для электронных блоков выполняется.

Определение показателя tв для агрегатной части САУ (ДГ-90ГП1М, КА-30ГР, АИК-25Р).

Расчетные значения времени восстановления tв для каждого агрегата определены в приложении Б (см. раздел Б.7)

Из расчетов следует, что лимитирующее для данной САУ значение tв получено для АИК-25Р и равно 2ч.

В ТЗ на агрегаты задано 120минут. Таким образом, требование ТЗ для агрегатной части САУ выполняется.

4. Выводы

По заданным показателям надежности требованиям ТЗ на САУ ГТА-6/8РМ выполняются.

Наименование показателя надежности	Значение по ТЗ	Расчетное значение
Средняя наработка на отказ типа «несрабатывание защиты» (отказ аварийной защиты), ч	?100 000	115 800
Средняя наработка на отказ типа «ложное срабатывание аварийной защиты» (ложный АО), ч	?50 000	54 700
Средняя наработка на отказ функции управления, ч Невыдача управляющей команды Ложное управляющее воздействие	?25 000	46 360 45 380
Средняя наработка на отказ функции регулирования, ч	?25 000	51 810
Средняя наработка на отказ функции сигнализации, ч	?2 000	4 340
Средняя наработка на отказ информационной функции, ч	? 2 000	9 860
Среднее время восстановления работоспособного состояния, мин для электронных блоков для агрегатной части САУ	?60 ?120	40 120

Список литературы

Автоматизированный справочник Надежность электрорадиоизделий (РНИИ «Электронстандарт», 22 ЦНИИИ МО), изд.12.

Справочник Надежность изделий электронной техники для устройств народно-хозяйственного назначения (ВНИИ «Электронстандарт»), т.1 изд6.

Автоамтизированная система по расчету надежности ЭРИ зарубежного производства, АСРН-1 (РНИИ «Электронстандарт»), изд1.

Расчет показателей надежностей САУ ГТУ-2,5.

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

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

Отчет №153-94. Расчет показателей надежностей ЭСУД ГТУ ПС-90ГП1.

Отчет №11-88. Расчет показателей безотказности САУ-90.

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

Инструкция И4.4.04.01-2000 «Порядок определения показателей ремонтопригодности для условий эксплуатации».

Приложение А

отказ аварийный информационный наработка

Определение интенсивностей отказов элементов и узлов блоков и агрегатов САУ.

А.1 Определение эксплутационных интенсивностей отказов э элктрорадиоизделий (ЭРИ) отечественного производства произведено в соответствии с методическими указаниями по расчету надежности ЭРИ, изложенными в справочниках по надежности [1;2].

Определение э для ЭРИ зарубежного производства произведено в с использованием автоматизированной системы по расчету надежности [3].

Определение э укрупненных устройств зарубежного производства (платы, модули, блоки и т.п.) получены из каталогов OCTAGON-1997, ARTESIN-1998, TEMIC-1996, TRACO-1998, а также по факсам от предприятий PROSOFT и SISTEM-SERVICE и из анализа - характеристик отечественных аналогов [4].

Эксплутационные характеристики э для элементов и узлов агрегатов ДГ -90ГП1М, КА-30ГР, АИК-25Р получены из отчетов [5ч8].

Эксплутационные характеристики э рассчитаны для аппаратуры класса 1.1 (аппаратура стационарных помещений, сооружений) при температуре окружающей элементы среды +45С на платах, +50С на микросборках с учетом требования ТЗ на САУ и рекомендаций отчета [9].

Суммарное значение э плат разработки ОАО «СТАР» получены с учетом коэффициента Котн, который оценивает влияние отказов плат из-за конструктивно-производственных недостатков (для 6-8 годов эксплуатации используется значение Котн=1,45).

А.2 Расчетные значения э сведены в таблицы А.1-А.4

Таблица А.1 Значения э дляЭРИ на платах ЭЧ САУ

Тип элемента, характеристика	эх 106,ч-1		Тип элемента, характеристика	эх 106,ч-1
Резистор, рез. Сборка			DC DL4148 диод	0,00038988
С2-29В, ?1кОм<100 кОм	0,0007		DC BZX55C5V1, стабилитрон	0,00038988
>1Мом	0,0008		SI 9434 D4 , полевой транзистор	0,0126
С2-33, <1кОм	0,0205		S14К420, варистор	0,00247
?1кОм<100 кОм	0,0143		АЛ307БМ, светодиод	0,2094
Б19К-2, рез. Сборка	0,0090		КИПМ01Б-1К, светодиод	0,0272
BOURNS-329	0,04082		L-132 XGD, светодиод	0,0009936
чип,0,1 МОм	0,001088		L-914 GD, светодиод	0,0009936
“>0,1 МОм1МОм	0,0024123		HCTL2631 опторазвязка	0,07344
Конденсатор			МСТ6 опторазвязка	0,07344
К10-17а-300пФ	0,0427		4N35, 4N38A опторазвязка	0.05616
К10-17б-6800пФ	0,0622		Реле, переключатель
К10-47а-0,047мкФ	0,0078		РЭС-80	0,0014
К50-35	0,0722		AS0241	0,1950
К53-18	0,0561		ВДМ1-2	0,0495
К71-7	0,0109		Резонатор
Чип, 0,006мкФ	0,00189		“11059кГц”	0,2975
”0,024мкФ	0,002835		Соединитель (вилка)
Чип танталовый 8,9мкФ	0,0059099		IDC-10MS 8 контактов	0,0001725
”50мкФ	0,0013453		IDC-26MS 4 контакта	0,0001275
Микросхема			IDC-26MS 18 контактов	0,0002775
140 УД6А, 521 CA3 анал	0.0636		IDC-34MS 27 контактов	0,00036
564 ЛЕ5, ЛН2, ТЛ1	0.0230		MKDS2 контакта	0,000105
КР 588 ВА1	0,3600		MC 1,5/3-63 контакта	0,00012
590КН5, КН6, аналог	0,0604		MC 1,5/3-612 контактов	0,0002175
КР1533 ЛА3	0,2100		MSTB 2,5/3 2 контакта	0,000105
AD G 431BN; 78L05AV;	0,2100		Соединитель, клемма
74 HCT 14	0.0190		UKK5 , VIOK	0,010
AT89C2051-PI;	0,1100		UFBK-M	0,090
AT89S8252-PI			WAGO 236-103	0,00015
Полупроводники			WAGO 236-102	0,0001275
2Д510	0,0007		SCSM-20 цанговая	0,00168
2Д522Б	0,0013		2х5 PLD-80	0.00096
КТ351А	0,05786		Кнопка тактовая
КТ898А	0,0154		SW-2
КС 630А, стабилитрон	0,0202
1N4007, диод	0,0003078

Таблица А.2 Значения э для плат, модулей, модульных опторазязок и пр.

Тип устройства	эх 106,ч-1		Тип устройства	эх 106,ч-1
Плата ПНВИ	3,2032		UPS	2,1502
Плата UFI	3,1991		Pilot	0,1944
Плата АСВК	2,1992		70G ODC5; 73G OI 020	4,0
Плата УИП	2,0399		73 GII020, 73G ITR 100	4,0
Плата ШИМ21	2,2194		73G IVAC120; 73 G ITCK	4,0
Плата УФИ (в БЗД)	2,8735		73 G IV5, 73G II5000	4,0
Плата вывода (БЗД)	2,6854		NAN 40-7617 (ИП)	6,6
Плата управления ДВШ, ВИП (в БУШ)	7,7153		DEK OE-24DC/48DC/100	0,18
Плата усилителей ДВШ (в БУШ)	6,9407		DEK OE-230АC/48DC/100	0,19
Плата 5066 (ЦП)	6,2		EMG 17-REL/KSR	0,375
Плата 5300 (УБСКТ)	0,8879		EMG 17-REL/SG	0,375
Плата 5600 (ДС)	0,6		EMG 17OV-5DC/220DC	0,18
Плата 5101 (ИП)	0,8333		EMG12 (8Т5.109.034)	0,19867
Плата 5554 (Com)	1,3		REL 5DC (8Т5.670.005)	0,19867
Плата UNIO 96-5	10,0		TNI 2422 (ИП)	1,0
Модуль ADAM 4520	16,9		TMV 0512D (ИП)	1,0
ZX-200 (ИП)	2,2
ZX-550 (ИП)	2,5

Таблица А.3 Значения э агрегатов ДГ-90ГП1М, КА-30ГР, АИК-25Р.

ДГ-90ГП1М

Наименование узла	Основные элементы, входящие в узел	Значение эх 106,ч-1
		Элемента	Узла
Дозирующая игла (ДИ)	Шток ДИ Сопло Игла	0,11 0,1 0,085	0,295
Узел разгрузки ДИ	Муфта Поршень	0,009 0,15	0,159
Узел управления ДИ	Валик Винт упора- 2шт. 3ДВШ 100-1,6 ДБСКТ-220-1 Шестерня- 5шт. Соединитель 2РМ24Б19Ш	0,22 0,06х2 0,005 1,0 0,11х5 0,0031	1,8981
Корпус	-	-	0,4

Всего2,7521х10-6ч-1

КА-30ГР

Наименование узла	Основные элементы, входящие в узел	Значение эх 106,ч-1
		Элемента	Узла
Масляный насос	Качающий узел Торцевое уплотнение	0,8 0,2	1,0
Перепускной клапан	Золотник-втулка	0,12	0,12
Клапан постоянного давления	Золотник-втулка	0,12	0,12
Узел управления г/цилиндрами КПВ	Золотник управления Дрос. пакет Клапан- «розочка» э/магнит ЭМТ-126: - эч клапана -соединитель 2РМД18	0,12 0,04 0,19 0,25 0,00003	0,60003
Узел управления г/цилиндрами ЗОВ	Золотник управления Дрос. пакет Клапан- «розочка» э/магнит ЭМТ-126: - эч клапана -соединитель 2РМД18	0,12 0,04 0,19 0,25 0,00003	0,60003
Узел регулирования перепуска масла на вход	Винт регулировочный	0,06	0,06
Корпус	-	-	1,26

Всего:3,76006х10-6ч-1

АИК-25Р

Наименование узла	Основные элементы, входящие в узел	Значение эх 106,ч-1
		Элемента	Узла
Узел управления ВНА	Исполнительный золотник управления г/ц ВНА (поршнем) Винт регулировочный (2 шт.) Исполн. мех-м ИМ-21АФ Соединитель 2РМД18 Клапан плоский Дрос. пакет	0,12+0,15 0,06х2 0,7 0,00003 0,1 0,04	1,23
Узел управления г/цилиндрами КПВ	Золотник управления Дрос. пакет Клапан- «розочка» э/магнит ЭМТ-126: - эч клапана -соединитель 2РМГД18	0,12 0,04 0,19 0,25 0,00003	0,60003
Узел управления ускоренным сбросом ВНА	Золотник ускоренного сброса Дрос. пакет э/магнит ЭМТ-126: - эч клапана -соединитель 2РМД18 Клапан- «розочка»	0,12 0,04 0,25 0,00003 0,19	0,60003
Клапан постоянного давления	Золотник-втулка	0,12	0,12
Корпус	-	-	0,6

Всего:2,55006х10-6ч-1

Таблица А.4 Значений э для кабелей, жгутов

Обозначение кабеля (жгута)	Обозначение соединителя	эх 106,ч-1 (для кабеля в целом)
8Т6.751.007	IDC-26FS	0,0241
8Т6.751.007-01	IDC-26FS	0,0241
8Т6.751.008	IDC-10FS	0,0228
8Т6.751.010-01	IDCC-26FS	0,02408
8Т6.751.010-03	IDCC-26FS	0,02408
8Т6.751.010-05	IDCC-26FS	0,02408
8Т6.751.010-07	IDCC-26FS	0,02408
8Т6.751.010-08	IDCC-26FS	0,02408
8Т6.751.010-10	IDCC-26FS	0,02408
8Т6.751.011	IDCC-34FS	0,02472
8Т6.751.012	Розетка IDCC-10FS вилка DI-9F	0,01198
8Т6.703.112	Вилка Omega SNP	0,21571
8Т6.703.113	Вилка Omega MTP	0,63851
8Т6.640.269	MSTB 2,5/16	0,2162
8Т6.640.270	MSTB 2,5/19	0,2162
8Т6.644.935	2РМДТ 27Б19	0,00184

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Основные формулы и определение интенсивности отказов по оценке показателей надёжности.

Б.1.Расчёты по определению интенсивности отказов лав.защ..

Б.1.1 Для случая несрабатывания защиты при АО, формируемом непосредственно аппаратурой САУ (БУД-6РМ, БУГ-6РМ, КА-30ГР,

АИК-25Р)

где лi - интенсивности отказов плат и модулей;

(1-Кпп) - доля неконтролируемых отказов устройств, которые блокируют выдачу команд для АО. Экспертные оценки по Кпп (коэффициенту полноты проверки устройства, определяющему долю обнаружения отказов средствами СВК) приведены в приложении В;

Кзакр - коэффициент, учитывающий долю отказов золотника управления ВНА (КВП, ЗОВ), приводящих к его затиранию в положении «открыто» («закрыто»). Принимаем значение Кзакр равным 0,5, т. к. затирание золотника в положении «открыто» или «закрыто» равновероятно;

Кпарам - доля параметрических отказов от общего числа отказов элемента (устройства). Для модулей с гальванической развязкой получено значение Кпарам =0,38[4], для модуля реле Кпарам=0,32[4],для элементов диодной сборки - в соответствии со справочником [1];

Квых - доля интенсивности отказов тех устройств модуля UNIO 96-5,которые залействованы в обработке и управлении выходными сигналами, от общей интенсивности отказов модуля (или доля количества выходных сигналов к общему количеству входных и выходных сигналов). Для UNIO 96-5№2 получено Квых= 0,27 (в БУД-6РМ) и Квых= 0,37 (в БУГ-6РМ).

Подставляя в формулу (1) значения лi устройств и коэффициентов Кi, получаем:

Б.1.2. Для случая несрабатывания защиты двигателя при превышении nтк, nст (БЗД-96-60).

где Кзагр - коэффициент, определяющий долю загрузки модуля UNIO 96-5 по адресации от всего объёма, предназначенного для адресации. Необходимость введения данного коэффициента возникла в связи с тем что в БЗД 96-60 этот модуль загружен неполностью (из 96 каналов дискретного/частного ввода-вывода с программируемой структурой для управления дискретными и аналоговыми модулями используется частотный ввод для , nтк, nст1, nст2 и управление выводом для закрытия ОТК1 и выдачи сигналов АО БЗД и БЗД исправен). Принимаем Кзагр =0,2, т.к. по экспертной оценке фактическая загрузка платы по адресации составляет 20 %, не более;

Кпарам для расчёта получены для элементов устройств блока БЗД 96-60 в соответствии со справочником [1].

Подставляя в формулу (2) значения лi и Ki устройств, получаем:

Б.1.3.Для случая несрабатывания защиты при АО, формируемом внешними устройствами.

В формулу (1) включаются дополнительно следующие слагаемые:

Длав.защ.= [лцпх(1-Кпп)хласвк (1-Кпп)хКпарам]+ лип zx-550 +2х лип zx-200 х(1-Кпп)+2х хлмодуль.реле х(1-Кпп)хКпарам +лсом 2 х(1-Кпп)+х (1-Кпп)+ л5554 х (1-Кпп)+[ лсом 2 х(1-Кпп)+х (1-Кпп)]х[лсом 1 х(1-Кпп)+х (1-_Кпп)]…………….(3)

Подставляя в формулу (3) значения лi и Ki устройств, получаем:

Длав.защ =5,8441х 10-6 ч-1

Отсюда имеем для этого случая итоговое значение:

Б.2. Расчёты по определению интенсивности отказов лложн АО.

лложн АО = 5х л73G х (1-Кпп)хКпарам +2 лопто ДЕК х (1-Кпп)хКпарам + лсб.диод хКпарам +3 лсб.резист. хКпарам + лDC х (1-Кпп)хКвых +х (1-Кпп)+Квых + л5300 х (1-Кпп)+ лПНВИ х (1-Кпп)хКпарам + лшим х (1-Кпп)хКпарам+ ласвк х (1-Кпп)хКпарам +4 х л70G х (1-Кпп)хКпарам + лэмт х (1-Кпп)+3х лзолотн. хКоткр + лим-21 х (1-Кпп)+ лDБССТ х (1-Кпп)+ х (1-Кпп)+Кзагр + лпреобр.DSI х (1-Кпп) хКпарам + лблок.АО х (1-Кпп)+ лпреобр.DSО х (1-Кпп) хКпарам +[ лупр.ДВШ х (1-Кпп)+ лусил.ДВШ х (1-Кпп)]х (1-Р1хР2)+ ллин.св………………(4)

где л73G - интенсивность отказов модуля входного дискретного сигнала (73GII020, 73G ITCK);

лDC - интенсивность отказов периферийного устройства модуля ввода-вывода сигналов «5600-DC»;

лупр.ДВШ - интенсивность отказов устройства управления 3ДВШ100 (в блоке БУШ-96);

лусил.ДВШ - интенсивность отказов платы усилителей ДВШ (в блоке БУШ_96);

Р1хР2 - вероятность события, связанного с последовательным отказом двух рядом возникающих выходных сигналов, управляющих закрытием ДИ дозатора газа;

Р1 - вероятность невыдачи одного сигнала из восьми выходных сигналов из БУШ-96 к ДГ-90ГП1М, Р1=1/8;

Р2 - вероятность непоявления второго управляющего сигнала из оставшихся семи сигналов в случае его месторасположение непосредственного непосредственно перед или за отказавшим ранее, Р2=2/7.

Подставляем в формулу (4) значения лi и Ki устройств, получаем:

лложн. АО=18,2727х10-6 ч-1.

Б.3 Расчеты по по определению интенсивностей отказов функ.упр.

Б.3.1 Для функции управления БУД-6РМ

а) для случая невыдачи предусмотренной алгоритмом управления команды

б) для случая формирования ложного управляющего воздействия



где Кк3 - доля внезапных отказов;

лин.связ. - интенсивность отказов линий связи (кабелей 8Т6.751.010-05, 8Т6.751.010_11).

Подставляя в формулы (5) и (6) значения i и Кi, получаем:

12,9167х10-6 ч-1 ; 12,5234 х10-6 ч-1.

Б.3.2. Для функции управления БУГ-6РМ:

а) для случая невыдачи предусмотренной алгоритмом управления команды

где ключ - интенсивность отказов устройства 8Т5.129.044 (ключа);

б) для случая формирования ложного управляющего воздействия

Подставляю в формулы (7) и (8) значения i и Кi, получаем:

8,6556х10-6 ч-1 ; 9,5109 х10-6 ч-1.

Б3.3 Интенсивности отказов для САУ по управлению ГТА-6/8РМ

а) для случая невыдачи предусмотренной алгоритм управления команды

;

б) для случая формирования ложного управляющего воздействия

.

Б.4 Расчеты по определению интенсивности отказов фун. рег.

где Крег - доля объема ПЗУ и таймера, задействованных в процессе регулирования, от всего объема функциональных устройств центрального процессора; принимается экспертная оценка Крег=0,5.

Подставляя в формулу (9) значения i и Кi получаем

фун. рег.=19,3002х10-6 ч-1.

Б.5 Расчеты по определению интенсивности отказов фун.сигн.

где Kвх - доля интенсивности отказов тех устройств модулей UNIO-96-5 и DC (5600), которые задействованы в обработке входных сигналов (или доля количества сигналов к общему количеству входных и выходных сигналов). Значения Квх получены для БУД-6РМ: по UNIO 96-5 №1 - Квх=1; по UNIO 96-5 №2 - Квх=0,73; по DC - Квх=0,55. Значения Квх для БУГ-6РМ: по UNIO 96-5 №1 - Квх=0,86, по UNIO 96-5 №2 - Квх=0,63;

VIOK=0,03504х10-6 ч-1;

UKK=0,0108х10-6 ч-1;

DEK 24 DC=0,18х10-6 ч-1;

DEK 230 AC=0,19х10-6 ч-1;

DEK/REL=0,19х10-6 ч-1;

ЛИН. СВЯЗ - интенсивностей отказов кабелей информационных каналов

(одного кабеля =0,01198х10-6 ч-1;);

COMPORT - интенсивность отказов узла Comport в составе ЦП и расширителя каналов «5554» ; COMPORT =0,00018х10-6 ч-1 [3].

Подставляя в формулу (10) значенияI и Кв, получим

фун. сигн.=230,5729х10-6 ч-1

Для сведения: в формулу (10) не вошли устройства, представляющие параллельное соединение (в смысле надежности), т.к. в этом случае интенсивностей отказов этих устройств перемножаются и получаются величины порядка 10-12…10-18, которыми можно пренебречь.

Б.6 Расчеты по определению интенсивностей отказов фун. инф.

Б.7 Расчеты по определению времени восстановления tв для агрегатной части САУ

Расчет проведен в соответствии с методикой, изложенной в инструкции [10].

В качестве исходной величины принято значение времени восстановления tв анал, установленное для агрегата- аналога. По результатам сравнительного анализа разрабатываемого агрегата (ДГ-90ГП1М, КА-30ГР, АИК-25Р) с агрегатом-аналогом (например ЦР-2ВР) принято значение tв анал корректируется по следующей формуле:

tв анал=tпоиск анал х Ккорр (1) + tустр анал х Ккорр (2);(11)

где tпоиск анал - время, затрачиваемое на устранение отказа (определение его места);

tустр анал- время, затрачиваемое на устранение отказа (замена отказавшего агрегата);

Ккорр (1) (2)- коэффициенты, корректирующие значения tпоиск анал и tустр анал в зависимости от степени отличия разрабатываемого агрегата от агрегата-аналога.

При выборе агрегата в качестве аналога учитываем факторы, указанные в инструкции [10] и влияющие на время восстановления отказов: количество отсоединяемых фланцев, трубопроводов (жидкостных, пневматических), штепсельных разъемов, тяг; метод крепления агрегатов; количество регулируемых точек, используемых для проверки работы агрегата после замены.

В качестве аналога выбран агрегат ЦР2ВР (крепление жгутом, шесть жидкостных трубопроводов, один штепсельный разъем, проверка после замены выполняется, имеется четыре регулируемых элемента).

При оценке коэффициента Ккорр (1) учтено, что агрегаты ДГ-90ГП1М, КА-30ГР и АИК-25Р конструктивно и функционально просты. Наличие в САУ системы встроенного контроля и диагностики позволяет обнаруживать, идентифицировать и локализовать отказы до агрегата, блока, датчика практически мгновенно. Поэтому полагаем, что расчетом величина Ккорр(1) =0.

Таким образом, время tв приравнивается ко времени ко времени, затрачиваемому на устранение отказа:

tв=tустр

С учетом методики, приведенный в инструкции [10], получены следующие значения коэффициенты Ккорр(2):

- для ДГ-90ГП1МКкорр(2)=0,4816,

- для КА-ЗОГРКкорр(2)=0,6012,

для АИК-25РКкорр(2)=0,8001.

По агрегату-аналогу в инструкции приведены сведения по времени и трудоемкости восстановлении, выбраны из карточек учета неисправностей, составленных на агрегат эксплуатирующей организациями. Имеем tустр анал=2,5 ч.

Тогда для каждого агрегата получаем значение tв по формуле (11), которая после преобразований имеет вид:

tв=tустр анал х К корр(2).

tв=1,2 чдля ДГ-90ГП1М,

tв=1,5 чдля КА-30ГР,

tв=2,0 чдля АИК-25Р.

Агрегат с наибольшим значением tв (АИК-25Р) является определяющим (лимитирующим) для данной САУ.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Экспертные оценки Кпп- коэффициент полноты проверки

Контролируемое устройство	Кпп		Информационный канал
БУД-6РМ		Модуль ADAM-4520	0,84
Плата 5066 (ЦП)	0,68		Линии связи	0,90
Плата 5600 (DC)	0,55		БЗД-96-60
Плата 5300 (УБСКТ)	0,58		Плата 5066 (ЦП)	0,68
Плата ПНВИ (8Т5.104.228)	0,66		Плата 5124 (ИП)	0,57
Плата АСВК (8Т5.104.207)	0,46		Плата УФИ (8Т5.104.213-01)	0,56
Плата ШИМ21 (8Т5.104.231)	0,83		Плата UNIO 96-5-1	0,69
Плата UFI (8Т5.104.227)	0,50		Преобразователь входных дискретных сигналов (устройство гальв. развязки)	0,28
Плата UNIO 96-5-1 №1, №2	0,69		Преобразователь выходных дискретных сигналов (реле, герконы)	0,36
Модуль 70GODC5	0,41		Узел блокировки «АО» (564ЛА7)	0,26
Модуль 73GII020, 73GII5000, 73GOI420	0,67		БУШ-96
Модуль 73GITR100, 73GIV5	0,67		Плата управления ДВШ и ВИП (8Т5.129.028)	0,53
Модуль 73GITСК	0,67		Плата усилителей ДВШ (8Т5.129.029)	0,49
Модуль DEK OE-24DC (-230AC) DEK-REL-24	0,50		Исполнительные механизмы
Модуль EMG 17 REL/KSR	0,43		ИМ-21АФ (упрв. ВНА)	0,70
Плата реле REL-5DC/230АС (8T5.670.005)	0,57		ЭМТ-126 (ускор. Сброс ВНА)	0,30
ИП: ZX200-4620	0,62		ЭМТ-126 (ЗОВ)	0,75
ИП: ZX550	0,66		ЭМТ-126 (КПВ)	0,75
ИП: NAN 40-7617	0,56		3ДВШ100	0,57
ИП: UPS	0,44
БУГ-6РМ
Плата 5066 (ЦП)	0,66
Плата 5554 (RS232)	0,63
Плата УИП (8Т5.129.042)	0,72
Плата UNIO 96-5-1 №1, №2	0,69
Модуль 70G ODC5	0.37
Модуль 73GII020, 73GOI020	0,67
Модуль 73GITR100, 73GIVAC120	0,73
Модуль DEK OE-24DC (-230AC)	0,50
Модуль EMG 17 OV-5DC EMG 17 REL/KSR	0,33
ИП: ZX200-96РА-С	0,62

Размещено на Allbest.ru