Реферат: Расчет структурной надежности системы
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОУ ВПО «Российский химико-технологический
университет имени Д.И. Менделеева»
Новомосковский институт (филиал)
Кафедра
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Предмет «Надежность, эргономика, качество АСОИУ»
РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ
«РАСЧЕТ СТРУКТУРНОЙ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ»
Вариант 15
Студент: Акименко Д.В.
Группа: АС-06-2
Преподаватель: Прохоров В. С.
Новомосковск, 2010
Задание
По структурной схеме надежности технической системы в соответствии с вариантом задания, требуемому значению вероятности безотказной работы системы /> и значениям интенсивностей отказов ее элементов /> 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.
№ варианта
γ, %
Интенсивность отказов элементов, λ·10¯⁶, ч¯¹
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
15
90
0,1
1
1
1
1
0,5
0,5
0,5
2
2
0,5
0,2
0,2
1
1
/>
Элементы 2,3,4,5 объединяем в квазиэлемент А.
/>
/>
Поскольку />, то данная формула может быть упрощена и будет иметь вид:
/>
Элементы 12, 13 соединены последовательно, поэтому можем объединить их в квазиэлемент B
/>
Элементы 14, 15 соединены параллельно, поэтому мы можем объединить их в квазиэлемент С
/>
/>
Поскольку />, то данная формула может быть упрощена и будет иметь вид:
/>
Элементы 1 и Aсоединены последовательно, поэтому мы можем объединить их в квазиэлемент D, а элементы 6,7,9,11 и Bобразуют мостиковую систему, которую можно заменить квазиэлементом E
/>
Таким образом,
/>
/>
Элементы E, 10 объединяем в квазиэлемент F
/>
/>
Элементы 8, Cобъединяем в квазиэлемент G
/>
Элементы Fи Gобъединяем в квазиэлемент H
/>
/>
Элементы D и H
/>
Так как по условию все элементы системы работают в периоде нормальной эксплуатации, то вероятность безотказной работы элементов с 1 по 14 подчиняются экспоненциальному закону:
/>
/>
По графику находим для γ=90% (Р/> = 0.9) γ- процентную наработку системы Тγ =0,5275*10/> ч.
По условиям задания повышенная γ — процентная наработка системы />=1.5•T/>. = 1.5•0,5275•10/> = 0,79125•10/> ч.
Расчет показывает, что при t=0,79125•10/>ч для элементов преобразованной схемы pD=0,841377, pH = 0,96722. Следовательно, из двух последовательно соединенных элементов минимальное значение вероятности безотказной работы имеет элемент D(последовательное соединение 1 и А) и именно увеличение его надежности даст максимальное увеличение надежности системы в целом.
Для того, чтобы при />= 0,79125•10/> ч система в целом имела вероятность безотказной работы Рg=0.9, необходимо, чтобы элемент Dимел вероятность безотказной работы
/>
Элемент Dсостоит из элементов 1, A. Используя формулу
/>
/>
/>
Поскольку = 0,635358
Так как по условиям задания все элементы работают в периоде нормальной эксплуатации и подчиняются экспоненциальному закону, то для элементов 4 — 8 при t=0,79125•10/> находим
/>
Таким образом, для увеличения g — процентной наработки системы необходимо увеличить надежность элементов 2, 3, 4, 5 и снизить интенсивность их отказов с 1 до 0.573228×10/> />, т.е. в 1.745 раза.
/>
Второй способ
Используем постоянно включенный резерв. Подключаем параллельно дополнительные элементы:
/>
Система с резервированием
При этом увеличивается вероятность безотказной работы квазиэлемента A. Новые значения рассчитаны в Excel.
При этом вероятность безотказной работы системы вырастет с 0,813796 до 0,886504
.
/>
/>
/>
Вывод
Анализ зависимостей вероятности безотказной работы системы от времени (наработки) показывает, что второй способ повышения надежности системы (структурное резервирование) предпочтительнее первого, так как в период наработки до 0.5275 *10/> ч часов вероятность безотказной работы системы при структурном резервировании выше, нежели при замене элементов.