Загальна характеристика резервованих систем

Резервуванням називається введення надлишкової кількості елементів для підвищення надійності функціонування cитеми, пристрою тощо. За реакцією системи на відмову резервуванї може бути активним і пасивним. При активному резервувані усунення відмови супроводжується перемиканням в системі, зміною конфігурації схем, тобто об'єкт активно реагує на відмову. Пасивине резервування не супроводжується ні перемиканням, ні іншими активними діями над об'єктом, тобто надлишкові резервні елементи, блоки чи системи самостійно починають виконувати функції аварійних. Отже, якщо при активному резервуванні система реагує на наслідок (пройшла відмова і потрібно її ліквідувати), то при пасивному резервуванні система побудована так, що вона чинитиме опір самій появі відмови.

Слід відзначити, що резервування потребує значних матеріальних затрат, а тому воно може бути використане, якщо вичерпані всі інші засоби підвищення надійності (оптимізація схемних рішень, зниження навантажень, як електричних, так і механічних, захист від впливу навколишнього середовища ті інше).

Загальна класифікація резервних систем показана на рис.4.1

Як видно з наведеної класифікації, активне резервуванні складається з трьох способів. Ці способи відрізняються станом навантаження резервних елементів, блоків, систем до появи відмов основних. Це означає, що навантажений резерв передбачає

Рис. 4.1. Класифікація резервованих систем.

перебування резервних елементів під повним навантаженням і вони вводяться в систему замість аварійних за допомогою спеціальних пристроїв, які умовно будемо називати перемикачами.

При полегшеному резерві резервні елементи перебувають в «розігрітому» стані, їх навантаження неповне. Прикладом може служити резервна турбіна на електростанції, яка, обертаючись, виробляє енергію тільки для власних потреб.

Ненавантажений резерв передбачає перебування резервних елементів без навантаження, і тільки при заміні їх замість аварійних вони отримують навантаження.

Пасивне резервування також передбачає три способи реалізації. Розрізняються ці способи за навантаженням резервних і основних елементів після заміни аварійних елементів резервними.

Постійне навантаження передбачає незмінність навантаження всіх елементів, які залишилися працездатними. Прикладом може служити резервний блок логічного керування системою імпульсно-фазового керування тиристорним перетворювачем.

а) загальне пасивне резервування г). розділене активне резервування

 

 

б) загальне активне резервування д). загальне пасивне резервування з

дробовою кратністю

 

в), розділене пасивне резервування

 

е). загальне активне резервування з

дробовою кратністю

 

є)..ковзальне резервування (активне) ж). розділене пасивне резервування

з дробовою кратністю

 

 

з).розділене активне резервування з дробовою кратністю

Рис. 4.2. Логічні схеми резервованих систем.

Таке резервування ще називають автономним. Перерозподіл навантаження означає, що після відмови будь-якого елемента відбувається перерозподіл навантаження між працездатними елементами. Система надалі виконує свої функції, хоча її елементи, як основні, так і резервні, будуть більш навантажені, ніж напередодні першої відмови. Прикладами такого резервування може бути резервована система живлення електродвигуна постійного струму (система кількох генераторів, що працюють на спільні шини).

Резервування за навантаженням означає, що позитивний ефект підвищення надійності системи досягається завдяки розвантаженню елементів внаслідок введення резервних, які беруть частину навантаження на себе. Тому час експлуатації такої системи зростає, хоча відмова будь-якого одного елемента спричиняє відмову системи в цілому. Прикладом може служити електричне послідовне з'єднання двигунів постійного струму, які запускають один виробничий механізм.

Розглянемо найбільш характерні логічні схеми резервованих систем.

Логічні схеми резервування, які наведені на рис.4.2 наочно показують суть того чи іншого способу резервування з тією чи іншою кратністю. Слід сказати тільки, що розуміють під кратністю рєзервування. Кратність резервування r— це відношення кількості резервних елементів (блоків, систем) до кількості основних

r = (4.1)

де l — кількість логічно паралельно з'єднаних елементів; h- кількість елементів, необхідних для справної роботи системи. Якщо r — ціле число, то кажуть, що спостерігається ціла краті Дробове значення цього числа відповідає дробовій кратної випадку, коли r = 1, резервування називають дублюванням.

На рис. 4.2 не показано резервування за схемою вибору.При такому резервуванні передбачається підвищення надійності і дачі інформації. Це досягається завдяки одночасній передачі самої інформації по декількох трактах. Кількість трактів пер є непарною. Правдивою вважається та інформація, яка повторюється більшою кількістю схем.

На схемах рис. 4.2 перемикальні пристрої (перемикачі) при активному резервуванні позначені стрілками. Допускається в розрахункових логічних схемах також позначення перемикача у вигляді ромба з літерою «П» в середині.

 

При розрахунках надійності резервованих систем часто поряд з традиційними показниками надійності користуються функцією резервування R(Q₀), яка є функціональною залежністю ймовірності відмови R резервованої системи від початкової ймовірності відмови Q₀ нерезервованої системи.