Материал: Надежность технических систем

В общем случае невозможно применением только одного метода резервирования добиться высокой надежности автоматической системы. Высокая надежность системы может быть обеспечена только в результате комбинированного применения методов резервирования. Одним из направлений создания высоконадежных автоматических систем на основе комбинированных методов резервирования является применение самонастраивающихся и самоорганизующихся систем. При помощи постоянного резервирования можно обеспечить функционирование системы с вероятностью, весьма близкой к единице. Однако при отказах резервных элементов в значительной степени могут измениться выходные параметры, при этом отклонения параметров могут быть такими, что, несмотря на отсутствие отказа системы, она не удовлетворяет предъявляемым требованиям. Комбинированное применение постоянного резервирования и метода самонастройки параметров при отказе резервных элементов позволяет избежать недостатков, присущих только постоянному резервированию. Еще большие возможности повышения надежности могут представиться в результате применения самоорганизующихся систем, в которых при отказах отдельных элементов или изменении внешних условий изменяется структура системы, перераспределяются функции между ее отдельными элементами.

Одним из наиболее важных средств обеспечения высокой безотказности системы на стадии эксплуатации является строгое соблюдение условий технологических процессов.

Соблюдение установленных технологических процессов должно начинаться с входного контроля материалов и изделий, применяемых в системе, обеспечении при необходимости качественной замены материалов.

Наряду с производственным контролем безотказность сложных систем может быть существенно повышена, особенно для начального периода эксплуатации, проведением тренировочных испытаний системы (приработки) в производственных условиях. Это позволяет устранить большинство производственных и скрытых отказов, если приработка системы проходит при больших, по сравнению с номинальными, нагрузками.

Правильная организация эксплуатации системы является одним из решающих факторов обеспечения высокой надежности. Большое значение имеет и своевременное проведение профилактических мероприятий, позволяющих предупредить появление отказов системы в рабочий период времени. Одним из современных методов профилактики является прогнозирование отказов, позволяющее своевременно заменить так называемые критические элементы и тем самым исключить их отказы. Естественно, что полностью исключить отказы в рабочий период не удается, поэтому необходимо проектировать систему и правила ее эксплуатации таким образом, чтобы обеспечить минимальное время восстановления отказавшей системы. В этой связи большое значение имеет разработка схем автоматической проверки и обнаружения отказов (системы диагностирования), а также, если это возможно, и схем самовосстановления отказов. Из эксплуатационных факторов важная роль в поддержании высокой надежности автоматических систем принадлежит обслуживающему персоналу, его технической подготовке, опыту и другим качествам.

Таким образом, высокая надежность автоматических систем может быть обеспечена только комплексом методов, применяемых на всех фазах создания и эксплуатации системы.

Глава 2. Расчетная часть

.1 Расчет структурной схемы надёжности

На рис. 1. представлена структурная схема установки ЭЛОУ АВТ.

Рис 1. Структурная схема установки ЭЛОУ АВТ.

На рис. 2 . представлена преобразованная структурная схема установки ЭЛОУ АВТ.

Рис 2. Преобразованная структурная схема установки ЭЛОУ АВТ.

Параметры системы:

Таблица 1

Расчётные формулы :

=e- λ* t - вероятность безотказно работы одного элемента;

Pa=Pn*Pm - вероятность безотказной работы последовательно соединенных элементов;

Pa=1-(1-Pn)*(1-Pm) - вероятность безотказной работы параллельно соединённых элементов,

где λ - наработка; P, Pa, Pn, Pm - вероятность безотказной работы; t - время;

Расчёт надёжности элементов при t= 0.1*106:

P1=e-0.4*0.1 = 0.975;=e-0.3*0.1 = 0.975;=e-0.5*0.1 = 0.99;=e-0.2*0.1 = 0.99;=e-0.5*0.1 = 0.998;=e-0.3*0.1 = 0.904;=e-0.7*0.1 = 0.904;=e-0.7*0.1 = 0.904;=e-0.1*0.1 = 0.990;=e-0.5*0.1 = 0.951;=e-1*0.1 = 0.951;=e-1*0.1 = 0.951;=e-1*0.1 = 0.932;=e-0.4*0.1 = 0.970;=e-0.4*0.1 = 0.960;=e-0.3*0.1 = 0.980;=e-0.5*0.1 = 0.951;=e-0.1*0.1 = 0.980;=e-0.7*0.1 = 0.980.

Расчёт надёжности квазиэлементов при t= 0.1*106:

=(1-(1-P1)(1-P2))(1-(1-P3)(1-P4))= 0.999;

Pb=P5(1-(1-P6)(1-P7)(1-P8) = 0.997;

Pc=P9(1-(1-P10)(1-P11)(1-P12) = 0.990;=1-(1-P13)(1-P14*P15)(1-P16*P17) = 0.999;=1-(1-P18)(1-P19) = 0.999;

Расчёт надёжности всей системы при t = 0.1*106:

системы=Pa*Pb*Pc*Pd*Pe = 0.985.

Результаты расчетов вероятностей безотказной работы всей системы представлены в таблице 2.

.2 Расчетов для системы с увеличенной надежностью элементов

Увеличение надёжности системы в 2 раза путём изменения λ в 9, 10,11 и 12 элементе. Я изменяю λ в этих элементах, так как их надёжность в квазиэлементах мала.

Расчёт надёжности элементов, квазиэлементов и системы при t= 0.1*106 я производил точно так же как и для структурной схемы надёжности - пункт 2.1.

Результаты расчетов вероятностей безотказной работы для системы с увеличенной надежностью элементов представлены в таблице 2.1.

.3 Расчетов для системы со структурным резервированием

Увеличение надёжности системы в 2 раза путём параллельно добавления элементов. Произвёл добавление элементов в квазиэлементы Pb, Pd и Pe, так как эти они обладают малой надёжностью. На рис. 3. представлена схема установки ЭЛОУ АВТ с добавочными элементами.

Рис. 3. Схема установки ЭЛОУ АВТ с добавочными элементами.

Расчёт надёжности элементов при t= 0.1*106 произвёл так же, как и для структурной схемы надёжности - пункт 2.1.

Расчёт надёжности добавочных элементов при t= 0.1*106:

д1=e-0.8*0.1= 0,923;

Pд2=e-0.6*0.1= 0,941;

Pд3=e-3*0.1= 0,740.

Расчёт надёжности квазиэлементов при t= 0.1*106:

=1-(1-P1*P2)*(1-P3*P4) = 0.995;

Pb= 1-(1-P5*P6)*(1-Pд1) = 0.994;

Pc=1-(1-P7)*(1-P8) = 0.995;=1-(1-P9*P10)*(1-Pд2) = 0.995;=1-(1-P11)*(1-P12)*(1-P13)*(1-Pд3) = 0.999;=1-(1-P14*P15)*(1-P16*P17)*(1-P18*P19) = 0.999.

Расчёт надёжности всей системы при t= 0.1*106:

Pсистемы= 0.981.

Результаты расчетов вероятностей безотказной работы для системы со структурным резервированием представлены в таблице 2.2.

Заключение

В данной курсовой работе, я рассчитал надёжность установки ЭЛОУ АВТ. Далее повышал надёжность в 2 раза. Для этого было предложено два способа:

повышение надёжности элементов и уменьшение их отказов;

увеличение надёжности системы с помощью структурного резервирования.

Построил график рис.4., на которых показаны 3 характеристики, которые пересекают прямую γ =0.7.

Анализируя характеристики безотказной работы системы от времени, я могу сделать вывод, что способ повышения надёжности с увеличением надежности элементов предпочтительнее метода повышения надёжности с помощью структурного резервирования, так как в период наработки до 1*106 часов, вероятность безотказной работы системы при увеличении надежности элементов (кривая 2) выше чем при структурном резервировании (кривая 3) рис. 4.

Литература

Интернет, лекции по надёжности.

Графическая часть

Таблица 2. Расчёт надёжности всей системы.

Характеристика безотказной работы всей системы показана на рис. 4. под цифрой 1.

Таблица 2.1. Расчёт для системы с увеличенной надежностью элементов.

Характеристика безотказной работы для системы с увеличенной надежностью элементов показана на рис. 4. под цифрой 2.

Таблица 2.2. Расчёт для системы со структурным резервированием.