темы не обеспечивают стабильности часто-

•Ты питающего напряжения.

Необходимым качеством питающего на-

"пряжения обладают системы бесперебойного питания с использованием устройств по-

стоянного тока. Возможны самые разнооб-

тельных устройств, питающихся от разных трансформаторов. При снижении напряжения на одном трансформаторе нагрузка мгновенно переходит на другой. Основным недостатком схемы является двойная мощность выпрямительных устройств, каждое

WlaxoBuK

двигатель Генератор

К нагрузке

Рис. 2-5. Мотор-генераторная установка переменного тока с маховиком.

разные системы бесперебойного питания, основанные на дублировании, буферизации или переключении источников питания.

На рис. 2-6 показана щироко используемая структура системы, Ь которой питание нагрузки осуществляется от синхронного генератора, приводимого во вращение

двигатель Генератор постоянного переменного тона тока

Рис. 2-6. Схема установки бесперебойного питания с вращающимся преобразователем и аккумуляторной батареей.

двигателем постоянного тока, подключенным к основной сети. При исчезновении напряжения в основной сети питание двигателя обеспечивается буферной аккумуляторной батареей, работающей в режиме постоянного подзаряда. Предусмотрена также возможность питания нагрузки непосредственно от основной сети. Заменив в этой структуре вращающийся преобразователь тиристорным инвертором, получим статический агрегат бесперебойного питания. Такого типа агрегаты получают все большее распространение.

.На рис. 2-7 по!«аз0ня схема обеспечения бесперебойности питания, основанная на „принципе, параллельной, работы выпрями-

SSOB

Ст трансфер-матора1

SBOB От трансформатора 2

- Инвертор

К нагрузке

Рис. 2-7. Схема устройства бесперебойного питания с параллельной работой выпрямительных устройств.

из которых должно обеспечивать всю необходимую нагрузку.

При наличии высокочастотного тиристорного переключателя, реагирующего на изменение напряжения сети, может быть реализована схема, представленная на рис. 2-8. Нормально питание от основной сети про-

Аккумуля-торная батарея

Статический- переключатель

К нагрузке

двигатель постоянного тока

Генератор переменного тока

Рис. 2-8. Схема устройства бесперебойного питания с использованием статического переключателя.

ходит через переключатель на нагрузку и синхронный генератор, который работает в двигательном режиме, вращает машину постоянного тока, приводя ее в генераторный режим и обеспечивая подзаряд аккумуляторной батареи. При исчезновении напряжения в основной сети переключатель подключает нагрузку к синхронному генератору, приводимому во вращение двигатели постоянного тока от аккумуляторной батареи.

2-14. НАДЕЖНОСТЬ АСУ ТП

Надежность АСУ ТП определяется как способность системы вьшолнять заданные функции, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей, установленных в заданных пределах при заданных условиях эксплуатации.

При установлении требований к уровню надежности АСУ, ТП учитывают следующие

обстоятельства. Возможное многообразие оценок надежности конкретной АСУ ТП определяется тем, что АСУ ТП являются многофункциональными системами, в состав которых входит большое число технических средств и оперативный персонал: в выполнении какой-либо функции могут использоваться несколько технических средств н участвовать оперативный персонал; одно и то же техническое средство может использоваться в выполнении нескольких функций. АСУ ТП являются восстанавливаемыми и обслуживаемыми системами, рассчитанными на длительное функционирование. АСУ ТП обладают аппаратурной, информационной, временной н функциональной избыточностью, поэтому надежность АСУ ТП в целом может быть выше надежности отдельных устройств системы. Наличие оперативного персонала может как увеличивать общую надежность выполнения заданных функций, когда персонал является резервным звеном управления, так и уменьшать общую надежность АСУ ТП, когда оперативный персонал является необходимым звеном в цени управления. Надежность АСУ ТП зависит от особенностей программ и алгоритмов, реализуемых техническими средствами и (или) оперативным персоналом. Надежность АСУ ТП зависит от организации технической эксплуатации системы. Уровень надежности АСУ ТП в значительной мере определяет экономическую эффективность системы. В результате снижения надежности АСУ ТП возрастают потерн от отказов, а повышение надежности требует увеличения затрат на эксплуатацию и (или) стоимости системы.

Функции АСУ ТП, для которых устанавливают показатели надежности, задаются как выполнение некоторых действий (функции первого вида) или как достижение некоторого результата, выраженного в удельных (за единицу времени) технических или экономических показателях (функ-щт второго вида). Примерами функции первого вида могут служить сбор и регистрация информации о технологическом процессе, защита технологического агрегата от аварии. Функциями второго вида, например, являются поддержание выпуска продукции на уровне не ниже заданного, обеспечение удельного дохода не ниже планируемого. Перечень и онисание функций, но отношению к которым устанавливают требования к надежности, определяют в техническом задании на АСУ ТП.

Отказом функции, учитываемым прн оценке надежности АСУ ТП, является полная потеря способности системы выполнять эту функцию или нарушение хотя бы одного из требований, предъявляемых к качеству выполнения функции, возникающее при заданных условиях эксплуатации АСУ ТП н нормально функционирующем технологическом объекте управления. Отказом АСУ ТП в целом (подсистемы АСУ ТП) является отказ совокупности функций, реализуемой АСУ ТП в целом (подсистемой АСУ ТП).

Требования, предъявляемые к надежности АСУ ТП, должны включать требования к безотказности и ремонтопригодности, которые устанавливают для. от дельных функций АСУ ТП, АСУ ТП в целом или подсистем АСУ ТП.

В обоснованных случаях по согласованию между заказчиком и разработчиком допускается устанавливать также показа-

p(t) Период нормальной

Начальный зксплуатации

Перлод износа

p(t) Pit)

Рис. 2-9. Основные показатели надежности оборудования АСУ ТП.

тели долговечности для отдельных подсистем АСУ ТП или для АСУ ТП в целом.

Основные показатели надежности. 1. Основными показателями безотказности АСУ ТП являются: наработка на отказ (в единицах времени) t-й функции системы (Тг); /-Й подсистемы АСУ ТП (T„j); АСУ ТП в целом (7"с), а также вероятность Рг(т) безотказного выполнения t-й функции в течение заданного времени т; вероятность Рц.з (т) безотказной работы /-й подсистемы в течение заданного времени т; вероятность Рс (т) безотказной работы АСУ ТП в целом в течение заданного времени работы (т).

Рисунок 2-9 иллюстрирует основные показатели надежности объектов в процессе эксплуатации. На рис. 2-9, а кривая P(t) показывает вероятность безотказной работы в интервале времени от О до f или, давая статистическое определение, отношение числа исправных одинаковых систем в момент времени t к числу исправных систем в момент времени t - 0. На рис. 2-9, б кривая F(t) = 1-P{t) показывает вероятность отказа объекта в интервале времени от О

до t или, давая статистическое определение,

отношение числа отказавших систем к моменту времени t к числу исправных систем в начальный момент времени t = 0. Кривая рис. 2-9, в иллюстрирует плотность распределения отказов систем F{t), т.е. отношение числа отказов в интервале времени [t, к произведению длительности интервала времени на число исправных систем в начальный момент времени t = 0. Кривая рис. 2-9, г представляет собой кривую интенсивности отказов, которая статически определяется как отношение числа отказов в интервале времени [t, t+At] к произведению числа исправных систем в момент времени t на длительность интервала времени Д. Если плотность распределения отказов характеризует плотность вероятности отказа к моменту времени t, то интенсивность отказов показывает вероятность того, что система, которая еще не отказывала, откажет на следующем интервале времени.

Период работы системы может быть разделен на три части. Начальный (отладочный) период отличается сравнительно высокой интенсивностью отказов, среди которых преобладают внезапные отказы. В период нормальной эксплуатации интенсивность отказов примерно постоянна. В период износа, когда преобладают постепенные отказы, интенсивность отказов возрастает. Начальный период не существенен для потребителя, так как истекает к моменту сдачи системы в эксплуатацию. Наиболее важен период нормальной эксплуатации, характертаующийся интенсивностью отказов %= 1/Т, где Т - среднее время работы между отказами, ч.

При экспоненциальном законе распределения времени до отказа, когда отказы случайно распределены во времени, надежность системы однозначно характеризуется значением Т или Вероятность безотказной работы в интервале времени от О до f определяется по формуле

р {t) = е-" = е

и по истечении среднего времени работы между отказами составляет 0,368.

2. Основными показателями ремонтопригодности АСУ ТП являются среднее время восстановления Гв, которое включает в себя время обнаружения и устранения отказа н может быть установлено для способности АСУ ТП к вьТполнению j-й функции (Гв, г), для работоспособности /-Й подсистемы АСУ ТП (Гвп, з) и для работоспособности АСУ ТП в целом (Гвс), а также вероятность восстановления в течение заданного времени т: способности АСУ ТП к выполнению t-й функции работоспо-

собности /-Й подсистемы АСУ ТП f вп, з (т); работоспособности АСУ ТП в целом

вс(т), .

3. В качестве комплексных показателей,

характеризующих совместно безотказность и ремонтопригодность АСУ ТП, используют: коэффициенты готовности по t-й функции (/Сг, i), /-Й подсистеме {Ктп, j) и АСУ ТП в целом {Ктс); коэффициенты технического использования по i-й функции (Kt, t), /-Й подсистеме {К-т,,) и АСУ ТП в целом (/(тп, с); коэффициенты оперативной готовности по i-й функции {Кот, г), /-Й подснств-ме (/Corn. э). Под коэффициентом готовности подразумевается вероятность того, что объект окажется работоспособным в произвольно выбранный моме.чт сремени в установившемся процессе эксплуатации. Коэффициент готовности определяют как долю времени, в течение которого объект находится в работоспособном состоянии;

Т + Тв

Если необходимо оценить не только безотказность и ремонтопригодность объекта, ио и качество работы ремонтных служб, то при определении коэффициента готовности вместо Гв подставляют среднее время простоя, которое больше времени восстановления на величину продолжительности ожидания ремонта.

Коэффициент технического использования определяется как отношение

Г-Ыв + Го

где Го - среднее время простоя, обусловленное техническим обслуживанием.

Коэффициент оперативной готовности-это вероятность того, что функция (подсистема) АСУ ТП, находясь в режиме ожидания, окажется работоспособной в произвольный момент времени в установившемся (стационарном) процессе эксплуатации, и, начиная с этого времени, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени.

4. Основным показателем долговечности АСУ ТП является средний срок службы /-Й подсистемы (Гсл, з) или АСУ ТП в целом (Гол).

Оценка достигаемой надежности. При определении требований к надежности необходимо учитывать: назначение и функции АСУ ТП и ее подсистем; условия и режим функционирования АСУ ТП; временные особенности работы управляемого объекта (частота поступающих возмущений, продолжительность смены, продолжительность и периодичность плановых остановок технологического процесса для проведения текущих и капитальных ремонтов оборудования и т. п.); надежность технологических объектов, необходимость и возможность ручного управления технологическим объектом; виды и возможные последствия отказов функций (подсистем, АСХ ТП ...в., це.да.м-),;-,„до.сз;1?гнуть1Й. уррв.ень, ,,-