Реферат: Расчёт структурной надежности системы
Федеральное агентство по образованию РФ
ГОУ ВПО «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева»
Новомосковский институт (филиал)
Кафедра «ВТИТ»
Предмет «Надежность, эргономика, качество АСОИУ»
«РАСЧЕТ СТРУКТУРНОЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ»
Новомосковск, 2009 год
Исходные данные
По структурной схеме надежности технической системы в соответствии с вариантом задания, требуемому значению вероятности безотказной работы системы />и значениям интенсивностей отказов ее элементов />(табл. 6.1) требуется:
1. Построить график изменения вероятности безотказной работы системы от времени наработки в диапазоне снижения вероятности до уровня 0.1 – 0.2.
2. Определить />– процентную наработку технической системы.
3. Обеспечить увеличение />– процентной наработки не менее чем в 1.5 раза за счет:
а) повышения надежности элементов;
б) структурного резервирования элементов системы.
Все элементы системы работают в режиме нормальной эксплуатации (простейший поток отказов). Резервирование отдельных элементов или групп элементов осуществляется идентичными по надежности резервными элементами или группами элементов. Переключатели при резервировании считаются идеальными.
На схемах обведенные пунктиром m элементов являются функционально необходимыми из n параллельных ветвей.
/>
№
,
Интенсивности отказов элементов, , x10-6 1/ч
вар.
%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
4
50
.1
0,5
1
0,5
1
0,1
-
1. Элементы 2 и 3, 4 и 5, 8 и 9, 10 и 11 попарно образуют параллельное соединение, заменяем их соответственно элементами A, B, C, D. Т.к. элементы равны, то для них используется одна формула. />
/>
2. Элементы 6 и 7, 12 и 13 попарно образуют параллельное соединение, заменяем их соответственно элементами E, F. Т.к. элементы равны, то для них используется одна формула. />
/>
3. Элементы A, B, C, Dи Eобразуют мостиковую систему, которую можно заменить квазиэлементом G. Для расчета вероятности безотказной работы воспользуемся методом разложения относительно особого элемента, в качестве которого выберем элемент E. Тогда
/>
/>
4. Полученные элементы образуют последовательное соединение, которое заменим на элемент E.
/>
5. Таблица 1.
/>
/>
6. График 1
/>
P вероятность безотказной работы исходной системы
P`– вероятность безотказной работы системы с повышенной надежностью
P``– вероятность безотказной работы системы со структурным резервированием
По графику находим время, где вероятность безотказной работы исходной системы равна 50%, это 93093,1 ч.
7. Увеличение надежности элементов
Для того чтобы система при />ч система в целом имела вероятность безотказной работы />, необходимо увеличить надежность слабых элементов.
--PAGE_BREAK--Увеличим надежность элементов 1 и 14 до 0,95
/>
Соответственно />
Далее увеличим надежность элементов Fи Eдо 0,6
/>
/>
Далее методом подбора в Excel, используя известные даные о значениях элементов Gи E, найдем значение элементов A, B, C, Dи из них – 2,3,4,5,8,9,10,11.
Также в Excelнайдем новые значения элементов 6,7,12,13 используя информацию о элементах Eи F.
Т.к. по условию все элементы работают в периоде нормальной эксплуатации и подчиняются экспотенциальному закону, то
Элемент
l i,
x10–6 ч 1
1`, 14`
0,03673261
6`, 7`, 12`, 13`
0,71678135
2`, 3`, 4`, 5`, 8`, 9`, 10`, 11`
0,387416497
8. Резервирование
Вначале зарезирвируем элементы 1 и 14
/>
1=15=14=16
При таком резервировании надежность системы в момент времени 93093,1 ч, будет равна 35%
Зарезирвируем элементы 12 и 13
/>
12=13=17=18
Резервирование этих элементов привело к к увеличению надежности системы в момент времени 93093,1 ч до 54%, что достаточно.
Выводы
По графику видно, что оба метода увеличения времени наработки системы до 50% позволили добиться нужного результата. Однако у метода резервирования надежность выше, к тому же с точки зрения технической реализации системы этот метод предпочтительнее, т. к. не всегда технически возможно увеличить надежность элемента.