Рассмотренные наиболее частые причины ложных остановок газотурбинных агрегатов являются следствием конструктивных особенностей или дефектов отдельных приборов и изделий. Конечно, было бы очень удобно использовать в системе управления приборы и устройства, при конструировании которых учтены все специфические особенности их будущего использования. Однако большинство приборов и средств автоматики предназначено для общепромышленного применения, и замена их специализированными вряд ли реальна и, по всей видимости, экономически нецелесообразна. Поэтому использование описанных выше методов повышения надежности системы в общем случае является неизбежным. Очевидно, что при этом возможность возникновения отказа (ложной остановки) не исключается полностью, лишь уменьшается вероятность этого события.
Отметим также, что отрицательно влияющие конструктивные особенности или дефекты используемой аппаратуры не являются единственной причиной ложных сигналов, последние могут быть следствием случайных отказов элементов, из которых собрана аппаратура. Так, обрыв провода катушки выходного реле прибора «Факел-4» приведет к ложному сигналу «Погас факел».
Рис. VI.2. Структура цепи защиты.
Д — датчик; ИУ — измерительное устройство; У — усилитель; Ус — устройство сравнения; Им — пополнительный механизм.
Схематично цепь защиты агрегата по какому-либо параметру можно изобразить следующим образом (рис. VI.2). Вероятность отсутствия ложных сигналов в течение наработки t обозначим р (ί). Эта величина может быть определена экспериментально на основе статистического материала, а при проектировании — на основе имеющихся данных о надежности элементов, составляющих цепь. Если цепь состоит из к элементов, характеризующихся вероятностью безотказной работы pk, и отказ любого из них равносилен отказу всей цепи (в этом случае говорят, что в надежностном смысле имеет место последовательное соединение элементов), то вероятность безотказной работы цепи равна произведению вероятностей безотказной работы составляющих ее элементов:
Аналогично, если в системе защиты агрегата имеется п цепей защиты, т. е. автоматическая защита осуществляется по п параметрам, если все цепи в надежностном смысле соединены последовательно и каждая из них характеризуется величиной pt (t), то вероятность отсутствия ложных остановок агрегата за время t
Обычно в системах управления газотурбинными агрегатами используется от 10 до 16 цепей защиты, поэтому для того, чтобы обеспечить приемлемое значение р(t), необходимо стремиться к высокой надежности отдельных каналов, т. е. вероятность рi(t) должна быть близка к единице.
Если используемая в цепи защиты аппаратура не обеспечивает требуемого уровня надежности, для его достижения необходимо прибегнуть к резервированию, которое может быть полным или частичным. При полном дублируются все звенья цепи защиты, при частичном — лишь те, надежность которых недостаточна.
Для снижения числа ложных остановок можно дублировать каналы защиты и ставить условие, чтобы остановка происходила только в случае одновременного возникновения сигнала во всех резервирующих друг друга каналах. Если вероятность ложного сигнала в каждой цепи защиты равна qi(t), то вероятность такого сигнала на выходе некоторого числа п взаимно резервирующих друг друга аналогичных цепей равна произведению всех значений q, т. е. [ qi (t))ю Соответственно вероятность отсутствия ложного сигнала
Резервирование может быть постоянным или с замещением. При постоянном резервирующие друг друга цепи включены и действуют все время. Очевидно, что только такой способ может воспрепятствовать прохождению ложных сигналов. Но нетрудно видеть, что этот способ резервирования препятствует прохождению и истинных сигналов. Действительно, если обозначить через рк (t) вероятность безотказной работы каждой из резервирующих друг друга цепей (рк есть вероятность того, что возникший сигнал пройдет через цепь), то вероятность безотказной работы п цепей при описанном способе соединения выходов равна рк (t).
Противоречие, возникающее при стремлении обеспечить для ложного сигнала малую вероятность прохождения, а для истинного — большую, решается при помощи различного рода мажоритарных схем, или схем голосования. Примером использования такого рода схем является фотореле «Факел-4», в котором имеются три идентичных канала, выходные реле которых соединены по схеме два из трех. Сигнал на выходе фотореле возникает при наличии его на выходе любых двух каналов из трех действующих.
Если отвлечься от угрозы возникновения ложных остановок, то можно использовать резервирование с замещением. В этом случае предполагается постоянный или периодический контроль исправности резервируемой цепи и замещение ее резервной в случае выхода из строя. При этом как органы контроля исправности, так и устройства замещения могут' быть автоматическими или ручными. В том случае, если исправность проверяется периодически и неисправный элемент заменяется на исправный оператором, мы имеем, по сути дела, ремонт системы после профилактического осмотра.
Подлинное резервирование, являясь мощным средством повышения надежности системы, обладает в то же время и рядом недостатков. Как и всякая избыточность, резервирование приводит к увеличению затрат, делает систему более громоздкой, требующей большего внимания и ухода при эксплуатации. Значительно экономичнее метод профилактических проверок, также позволяющий существенно влиять на надежность системы по неисправностям типа отказ пуска и несрабатывание. Используем- для характеристики надежности системы коэффициент готовности Кг=Т/(Т + Tв). Рассматриваем отказы, которые могут быть обнаружены и устранены без остановки агрегата, т. е. практически все отказы, кроме вызывающих ложную остановку агрегата.
