Расчет структурной надежности системы

9

Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУ ВПО Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева

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.

Вариант 18

Выполнение

1. В исходной схеме элементы 3, 4 соединены последовательно. Заменяем их элементом A .

2. Элементы 9 и 7 соединены параллельно. Заменяем их элементом B

3. Элементы 6 и B соединены последовательно. Заменяем их элементом

С. .

4. Элементы 2, A, 5, C и 8 образуют мостиковую систему, которую можно заменить квазиэлементом D. Для расчета вероятности безотказной работы воспользуемся методом разложения относительно особого элемента , в качестве которого выберем элемент E.

5. Элементы 10 , 11, 12 и 13 образуют соединение “2 из 4”, которое заменяем элементом E. Так как, то для определения вероятности безотказной работы элемента E можно воспользоваться комбинированным методом:

6. Элементы 14 и 15 соединены параллельно. Заменяем их элементом F

7. Полученные элементы образуют последовательное соединение, которое заменим на элемент G.

8. Таблица 1

9. 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 60%, это 110736,55ч.

8. Увеличение надежности элементов

Для того чтобы система при ч система в целом имела вероятность безотказной работы , необходимо увеличить надежность наиболее слабых элементов.

Увеличим надежность элемента 1 до , тогда

Элементы F и D в силу их большой надежности - оставим без изменений

Следовательно, надежность элемента E должна быть не ниже . Увеличение надежности элементов 10,11,12,13 до 0,66 приводит к общей надежности системы Е=0,88 что более чем достаточно.

9. Резервирование

Исходя из данных таблицы 1 видно, что необходимо резервировать элементы с низкой надежностью.

Зарезервируем систему «2 из 4», до системы «2 из 7»

Это резервирование увеличило надежность системы до 58%

Зарезервируем элемент 1.

Это резервирование увеличило надежность системы до 60,7 % что достаточно.

Выводы

По графику видно, что оба метода резервирования примерно одинаково увеличивают надежность элементов. Следовательно, в данной схеме рационально использовать любой из способов, однако с точки зрения технической реализации системы, метод структурного резервирования предпочтительнее, т.к. не всегда технически возможно увеличить надежность элемента.