Расчет структурной надежности системы

8

Государственное общеобразовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Российский химико-технологический университет

Им. Д.И.Менделеева

Новомосковский институт

Предмет «Надежность, эргономика и качество АСОиУ»

Расчетное задание

«Расчет структурной надежности системы»

Студент: Скобляков П.Е.

Преподаватель: Прохоров В.С.

Выполнение: ____________

Защита: ____________

Новомосковск 2009

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 19

Выполнение

1. Элементы 2 , 3, 4 и 5 образуют соединение “2 из 4”, которое заменяем элементом A. Так как, то для определения вероятности безотказной работы элемента A можно воспользоваться комбинированным методом:

2. Элементы 7, 8, 9 и 10 соединены параллельно. Заменяем их элементом B

3. Элементы 13 и 14 соединены последовательно. Заменяем их элементом С. .

4. Элементы 12, C, и 15 соединены параллельно. Заменяем их элементом D

5. Элементы 1, A, 6, B, 11 и D соединены последовательно. Заменяем их элементом E. .

Таблица 1

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 123986,798ч.

Увеличение надежности элементов

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

По таблице видно, что у элементов 1, 6, B, 11 и D надежность достаточно высока. Поэтому необходимо увеличивать надежность элемента А за счет элементов 2,3,4,5 одновременно. . Из формулы видно, что надежность элемента A должна быть не ниже 0,656821393. Уменьшив отказоустойчивость элементов 2,3,4,5 с 10 до 5,9, получаем надежность элемента A=0,658746258? А следовательно P`=0,501465288 что достаточно.

Резервирование

Исходя из данных таблицы 1 видно, что необходимо резервировать элемент А. Т.к. элемент А это система «2 из 4» можно резервировать ее до систем «2 из 6(8,10 и т.д.)», либо сделать несколько систем «2 из 4». Остановимся на последнем варианте.

Зарезервируем элемент. А

Это резервирование увеличило надежность системы до 42%

Зарезервируем элемент. А еще раз, до 3 систем «2 из 4»

Это резервирование увеличило надежность системы до 53 % что достаточно.

Выводы:

По графику видно, что метод резервирования на временном участке 40% показывает лучшие результаты, и его реализация технически проще и скорее всего дешевле. Однако в конкретном случае при структурном резервировании размер схемы сильно увеличился, что заставляет сделать вывод, что в данном случае увеличение надежности элементов предпочтительнее.