Анализ надёжности и резервирование технической системы

Понятие и сущность системы со структурным резервированием. Классификация и разновидности. Описание особенностей каждого из разновидностей. Определение вероятности работоспособного состояния объекта. Уровень надежности объекта резервирования, его расчет.
Краткое сожержание материала:

2

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра: «Электроснабжение железнодорожного транспорта»

Дисциплина: «Основы теории надёжности»

Курсовая работа

«Анализ надёжности и резервирование

технической системы»

Вариант-079

Выполнил:

студент группы ЭНС-04-2

Иванов А. К.

Проверил:

канд. техн. наук, доцент

Герасимов Л. Н.

Иркутск 2008

Введение

В сложных технических устройствах без резервирования никогда не удается достичь высокой надежности, даже используя элементы с высокими показателями безотказности.

Система со структурным резервированием - это система с избыточностью элементов, т. е. с резервными составляющими, избыточными по отношению к минимально необходимой (основной) структуре и выполняющими те же функции, что и основные элементы. В системах с резервированием работоспособность обеспечивается до тех пор, пока для замены отказавших основных элементов имеются в наличии резервные.

По способу включения резервных элементов резервирование подразделяют на два вида:

· активное (ненагруженное) - резервные элементы вводятся в работу только после отказа основных элементов;

· пассивное (нагруженное) - резервные элементы функционируют наравне с основными (постоянно включены в работу). Этот вид резервирования достаточно широко распространен, т.к. обеспечивает самый высокий коэффициент оперативной готовности.

Кратко остановимся на расчете надежности систем с ограничением по нагрузке. Если условия функционирования таковы, что для работоспособности системы необходимо, чтобы по меньшей мере r элементов из n были работоспособны, то число необходимых рабочих элементов равно r, резервных - (n - r). Отказ системы наступает при условии отказа (n - r + 1) элементов. Число r, в общем случае, зависит от многих факторов, но в большинстве расчетов надежности требуется обеспечить пропускную (или нагрузочную) способность системы в заданном режиме эксплуатации. При этом отказы можно считать независимыми только тогда, когда при изменении числа находящихся в работе элементов не наблюдается перегрузки, влияющей на возможность возникновения отказа.

Задание на расчёт

Для заданной основной схемы электротехнического объекта следует:

· Определить вероятность работоспособного состояния объекта (ВБР) для расчетного уровня нагрузки и построить зависимость данного показателя надежности от нагрузки.

· Обеспечить заданный уровень надежности объекта резервированием его слабых звеньев с учетом требований минимальной избыточности и стоимости резервирования.

В результате расчета должна быть получена схема объекта с резервированием, обеспечивающим нормативный уровень надежности для заданной расчетной нагрузки при минимальных затратах на реконструкцию исходной схемы.

Состав исходных данных:

· Ns - номер схемы системы электроснабжения (основная система);

· [A,B,C] - множество типов элементов;

· Z_i - пропускная способность или производительность элементов;

· р_i - вероятность работоспособного состояния (коэффициенты готовности) элементов (три типа);

· c_i - удельная стоимость элементов (три типа);

· Z_max - максимальный уровень нагрузки (в условных единицах) ;

· Z_н - заданный расчетный уровень нагрузки;

· P ^норм - требуемый (нормативный) уровень надежности объекта.

Любой тип определяется своими параметрами, так, обозначение A(Z_i, р_i, c_i ) полностью описывает характеристики элемента типа A.

Удельные стоимостные характеристики и коэффициенты готовности элементов зависят от их показателя надежности (p_i) - чем выше надежность и пропускная способность элемента, тем выше его стоимость.

При определении зависимости надежности электроснабжения от уровня нагрузки следует рассмотреть ряд значений нагрузки от 0 до Z_max с шагом примерно в 10% - 15% от Z_max . При этом нагрузка в Z_н единиц, выбираемая при проектировании в пределах 50% Z_max < Z_н < Z_max , считается основной расчетной нагрузкой, для которой должен быть обеспечен требуемый (нормативный) уровень надежности объекта.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Схема установки представлена на рис. 1.

Рис. 1.

Вероятности работоспособного состояния (коэффициенты готовности) p_i и пропускной способности (производительности) Z_i элементов установки приведены в таблице 1.

Таблица 1

Основная система
Номер и обозначение элемента xi	х1	х2	х3	х4	х5	х6
Тип элемента	В	В	A	С	В	В
Вероятность работоспособного состояния pi	0.9	0.9	0.9	0.95	0.9	0.9
Пропускная способность Zi	40	60	70	90	40	60

Расчетная нагрузка установки: Z_н = 70 ед., максимальная - Z_max = 160 ед. Нормативный показатель надежности установки принят равным P ^норм = 0.98.

Для резервирования схемы предлагается использовать элементы типа А, В или С; их параметры даны в таблице 2.

Таблица 2

Данные элементов резервирования

Тип резервного элемента	A	A	A	В	В	В	C	C	C
Вероятность работоспособного состояния pi	0.85	0.90	0.98	0.8	0.85	0.9	0.85	0.95	0.97
Пропускная способность Zi	50	70	90	60	70	100	50	80	110
Удельная стоимость... Другие файлы: Надежность технической системы Закономерности распределения отказов технических устройств, причины и модели их возникновения. Связь надежности со всеми этапами "жизненного цикла" те... Расчет структурной надежности системы Структурная схема надежности технической системы. Вероятность безотказной работы системы, ее график. Метод разложения относительно особого элемента. П... Расчёт и оценка надёжности электрических сетей Методика расчета надёжности схемы внутреннего электроснабжения насосной станции несколькими способами. Показатели надёжности элементов сети. Нахождени... Расчет структурногй надежности системы Все элементы системы работают в режиме нормальной эксплуатации (простейший поток отказов). Резервирование отдельных элементов или групп элементов осущ... Надежность информационных систем Рассмотрены основные понятия теории надёжности, показатели надёжности и аналитические зависимости между ними, вопросы надёжности программного и аппара...