Эксплуатационное обслуживание и расчет надежности импульсного блока питания

 

Рисунок 2.1 – Внешние факторы, снижающие надежность объектов при их эксплуатации

 

Рабочие воздействия могут возникать в условиях тяжелого температурного режима, тяжелого ударно-вибрационного режима, агрессивной химической среды, ядерной радиации и т.д.

Надежность всех технических объектов сильно зависит от температурного режима их работы. Тепло к техническому объекту может поступать двумя путями: извне – от внешних по отношению к рассматриваемому устройству источников тепла и изнутри – от внутренних источников тепла (например, из-за нагревания элементов электронных схем). Нормальный температурный режим обеспечивается тремя способами: сведением к минимуму выделения тепла, защитой наиболее чувствительных элементов, эффективное удаление выделяемого тепла.

Сведение к минимуму выделения тепла в электронной аппаратуре означает одновременно повышение электрической эффективности схемы.

Защита наиболее чувствительных элементов состоит в предельном уменьшении возможностей теплообмена между активными элементами, рассеивающими тепло при работе, и элементами, чувствительными к температуре. Изоляция термически пассивных элементов от активных может быть осуществлена несколькими способами:

– пассивные элементы как можно дальше размещаются от активных;

– между термически активными и пассивными элементами помещаются экраны и перегородки;

– при наличии локализованного выделения тепла используют непосредственную теплопередачу от активных элементов за пределы корпуса с помощью термических отводов и т.п.

Удаление выделяемого тепла обеспечивается: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Особенно вредно сочетание тяжелого температурного режима с ударами и вибрациями.

Ударно-вибрационный режим, динамические нагрузки могут возникать при транспортировке аппаратуры, а также непосредственно при эксплуатации информационной системы. На железнодорожном транспорте многие системы функционируют в условиях вибраций и ударов. К ним относятся различного рода измерительные вагоны-лаборатории, осуществляющие сбор, обработку, хранение и выдачу информации о состоянии протяженных устройств железнодорожного транспорта, таких как путь и контактная сеть. При этом аппаратура информационной системы испытывает такие динамические нагрузки:

– сильные удары в начале и (или) конце движения, при резком торможении, при маневрировании железнодорожных вагонов;

– при транспортировке на самолетах аппаратура испытывает сильные нагрузки во время взлета и посадки и т.п.;

– умеренные или сильные периодические удары в процессе движения, возникающие в железнодорожных вагонах с плохой амортизацией или при транспортировке на автомобилях по плохой дороге и т.п.;

– вибрацию в определенном диапазоне частот, характерную для всех транспортируемых устройств.

Защита аппаратуры от динамических воздействий осуществляется с помощью амортизаторов. Различают жесткие (противоударные) и мягкие (противовибрационные) амортизаторы.

В противоударных амортизаторах применяются работающие на сжатие упругие материалы (резина). Противоударные амортизаторы рассчитываются так, чтобы собственная частота объектов с этими амортизаторами была выше частоты возбуждающих колебаний.

В противовибрационных амортизаторах упругий материал работает на сдвиг. Собственная частота устройства с такими амортизаторами должна быть ниже частоты возбуждающих колебаний.

Существенное влияние на надежность электронной аппаратуры оказывает ядерная радиация. Элементы этой аппаратуры могут неудовлетворительно работать в поле радиации либо из-за непосредственного влияния поля, либо вследствие изнашивания элемента в поле, либо по обеим причинам. Радиация может создавать такие условия, при которых повреждения будут вызываться другими причинами. Например, конденсатор может повредиться при нагревании, если усилилась утечка вследствие радиации.

Вредное влияние климата может быть вызвано высокой или низкой температурой воздуха, повышенной влажностью воздуха, наличием различных примесей в нем.

Среди биологических факторов наибольшее значение имеет действие грибка (плесени), насекомых и грызунов.

Иногда резкое увеличение интенсивности отказов вызывается сочетанием двух внешних воздействий, каждое из которых по отдельности оказывает небольшое влияние на надежность объекта или системы.

 

2.2 Комплекс  организационно-технических мероприятий  при техобслуживании

 

Техническое обслуживание – комплекс операций по поддержанию работоспособности или исправности технических объектов (систем) при использовании по назначению, ожидании, хранении, транспортировании элементов.

Техническое обслуживание включает в себя целый комплекс оргтехмероприятий:

– заправочно-снаряжательные операции – проводятся при подготовке к применению;

– контроль состояния;

– профилактические работы и осмотры – проводятся для повышения надежности и долговечности объектов;

– ремонты – проводятся для восстановления работоспособного состояния технических объектов.

Контроль состояния технического объекта (системы) по целевому назначению можно подразделить на:

– контроль функционирования (без количественной оценки);

– контроль работоспособности (количественный);

– диагностический контроль;

– прогнозирующий контроль;

– профилактический контроль (обнаружение и замена элементов с параметрами, близкими к предельным).

По анализу параметров различают:

– выборочный контроль;

– последовательный контроль.

По времени выполнения:

– непрерывный контроль (в процессе работы объекта);

– циклический контроль (в процессе работы объекта);

– периодический контроль (в течение срока эксплуатации).

По виду контроля различают:

– динамический контроль (контроль выходных характеристик объекта без разрыва обратных связей);

– статический контроль (контроль объекта по отдельным параметрам).

По степени автоматизации контроль можно подразделить на:

– ручной;

– автоматизированный;

– автоматический.

По организации контроль делится на:

– программный;

– схемный (с помощью встроенного в объект оборудования);

– дистанционный;

– централизованный.

Профилактическое техническое обслуживание – техническое обслуживание, выполняемое через определенные временные интервалы или в соответствии с заранее установленными критериями и направленное на своевременное предупреждение возможности появления отказа или ухудшения функционирования технического объекта.

Профилактическое обслуживание предусматривает:

– периодический контроль состояния объекта (системы);

– выполнение работ по обеспечению надежности функционирования объекта;

– проверку работоспособности оборудования в соответствии с технологическими картами.

Технический объект может находиться в одном из трех возможных состояний.

Нормальное состояние – состояние, при котором параметры качества функционирования и показатели режима и условий работы объекта находятся в пределах установленных допусков.

Поврежденное состояние – состояние, при котором параметры качества объекта вышли за пределы установленных допусков (в результате нарушения режима работы элементов или наличия неисправностей в них), а возможность частичного использования объекта имеется.

Аварийное состояние – состояние, при котором выбранные для контроля параметры качества объекта вышли за установленные пределы в результате нарушения режима или условий работы объекта или наличия неисправностей, приводящих к отказу объекта и невозможности его использования.

Ремонт – комплекс работ для поддержания и восстановления исправности или работоспособности системы. Существуют следующие виды ремонта:

плановый ремонт – ремонт, предусмотренный в нормативной документации и осуществляемый в плановом порядке;

неплановый ремонт – ремонт, выполнение которого оговорено в нормативной документации, но осуществляемый в неплановом порядке;

текущий ремонт – ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности, состоящий в замене и (или) восстановлении отдельных элементов;

капитальный ремонт – ремонт, осуществляемый для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановления ресурса системы с заменой и восстановлением любых ее частей, включая базовые, и их регулировкой;

аварийно-восстановительные работы – работы, проводимые с целью оперативного перехода технического объекта из состояния «авария» в состояние «норма».

Ремонт, как правило, включает в себя следующие операции:

– локализацию неисправности (обнаружение характера и места неисправности);

– замену или восстановление отказавшего элемента;

– настройку и регулировку объекта;

– окончательный контроль работоспособности.

 

2.3 Неисправности  блоков питания

 

О неисправности блока питания можно судить по многим признакам. Например, сообщения об ошибках четности часто свидетельствуют о неполадках в блоке питания. Это может показаться странным, поскольку подобные сообщения должны появляться при неисправностях ОЗУ. Однако связь в данном случае очевидна: микросхемы памяти получают напряжение от блока питания, и, если это напряжение не соответствует определенным требованиям, происходят сбои. Нужен некоторый опыт, чтобы достоверно определить, когда причина этих сбоев состоит в неправильном функционировании самих микросхем памяти, а когда скрыта в блоке питания. Еще один критерий оценки – повторяемость ошибки. Если сообщения об ошибках четности появляются часто и адрес ячейки памяти всегда один и тот же, то подозрение должно пасть, в первую очередь, на саму память. Но если ошибки хаотичны или адрес ячейки памяти все время изменяется, то причина, скорее всего, кроется в блоке питания. Ниже перечислены проблемы, возникающие при неисправности блока питания.

– Любые ошибки и зависания при включении компьютера.

– Спонтанная перезагрузка или периодические зависания во время обычной работы.

– Хаотичные ошибки четности или другие ошибки памяти.

– Одновременная остановка жесткого диска и вентилятора (нет напряжения +12В).

– Перегрев компьютера из-за выхода из строя вентилятора.

– Перезапуск компьютера из-за малейшего снижения напряжения в сети.

– Удары электрическим током во время прикосновения к корпусу компьютера или к разъемам.

– Небольшие статические разряды, нарушающие работу системы.

Практически любые сбои в работе компьютера могут быть вызваны неисправностью блока питания. Есть, конечно, и более очевидные признаки, например:

– компьютер вообще не работает (не работает вентилятор, на дисплее нет курсора);

– появился дым;

– на распределительном щитке сгорел сетевой предохранитель.

Если есть подозрения, что неисправен блок питания, необходимо выполнить описанные ниже действия.

1. Проверить качество розетки, сетевого кабеля и разъемов.

2. Проверить правильность и надежность подключения разъемов питания к системной плате и накопителям.

3. С помощью приборов проверить напряжение на упомянутых разъемах.

4. Проверить другое установленное оборудование – платы расширения, устройства резервного копирования и т.д. Извлекая по одному устройству найти причину неисправности.

Поскольку во время проведения этих измерений некоторые периодически возникающие неисправности иногда остаются незамеченными, полезно иметь запасной блок питания, сетевой кабель и дополнительные разъемы питания для более длительных проверок. Если после установки исправного запасного устройства симптомы неисправности исчезают, можно считать, что их причина установлена.

 

 

2.4 Перегрузка  блока питания

 

Недостаточно мощный блок питания может ограничить возможности расширения компьютера. Многие компьютеры выпускаются с довольно мощными блоками питания, которые рассчитаны на то, что в будущем в систему будут установлены новые (дополнительные) узлы. Однако в некоторых компьютерах блоки питания имеют настолько низкую мощность, что попытки установить в них мало-мальски приемлемый набор дополнительных модулей заранее обречены на провал.

Это особенно характерно для портативных компьютеров, в которых определяющим фактором для блока питания являются его размеры. Установка дополнительных устройств во многие старые компьютеры также весьма проблематична из-за недостаточно мощного блока питания. Его мощность должна соответствовать энергетической потребности сразу всех компонентов компьютера.