Определение надежности блока и системы, состоящей из ряда элементов.




 

Система – это технический объект, предназначенный для выполнения определенных функций. Отдельные части системы (конструктивно обособленные, как правило) называются элементами. Однако необходимо заметить, что один и тот же объект в зависимости от той задачи, которую хочет решить конструктор (исследователь, проектировщик, разработчик), может рассматриваться как система или как элемент. Например, радиостанция обычно рассматривается как система. Однако она может стать элементом более крупного объекта – радиорелейной линии, рассматриваемой, как система. Следовательно, можно дать еще одно более полное определение элемента. Элемент – это объект, представляющий собой простейшую часть системы, отдельные части которой не представляют самостоятельного интереса в рамках конкретного рассмотрения. При проектировании – система (устройство) должна удовлетворять всем техническим требованиям. Эти требования можно разделить на: - основные, обеспечивающие выполнение заданных функций; - вспомогательные, связанные, с удобством эксплуатации, внешним видом и т.д. В соответствии с этим все элементы системы делят на основные и вспомогательные. Вспомогательные элементы не связаны непосредственно с выполнением заданных функций системы и не влияют на возникновение отказа.

При построении логической структуры технической системы (ТС), предназначенной для исследования надежности, для упрощения расчетов имеет смысл принимать во внимание только основные элементы. С точки зрения теории надежности любой технической объект (система, устройство, элемент) можно охарактеризовать его свойствами, техническим состоянием и приспособленностью к восстановлению после потери работоспособности (рис).

 

При этом важнейшим комплексным свойством ТС является его надежность. Введем основные определения, используемые для расчета надежности ТС. Надежностью называется свойство ТС выполнять заданные функции, сохраняя во времени значение устанавливаемых эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, хранения и транспортировки. Надежность включает в себя следующие свойства: безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность. Безотказность – свойство ТС непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов называется долговечностью.

Сохраняемость – это свойство ТС непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и транспортирования. Сохраняемость характеризуется способностью объекта противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования на его безотказность и долговечность. Продолжительное хранение и транспортирование объектов могут снизить их надежность при последующей работе по сравнению с объектами, которые не подвергаются хранению и транспортировке. Ремонтоспособностью называется свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонта и технического обслуживания. Данное свойство является очень важным, т.к. оно характеризует степень стандартизации и унификации элементов ТС, удобство их размещения с точки зрения доступности для контроля и ремонта, приспособляемость к регулировочным операциям и т.д.

При длительной эксплуатации ТС может достигнуть предельного состояния, при котором ее дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности, при уходе заданных параметров за установленные пределы, или неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой, или необходимости проведения среднего или капитального ремонта. Исходя из возможности дальнейшего использования после отказа и приспособленности к восстановлению

Техническое состояние ТС в данный момент времени характеризуется исправностью или неисправностью, работоспособностью или неработоспособностью, а также предельным состоянием. Исправным состоянием (исправностью) ТС называется такое ее состояние, при котором она соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД). Если ТС не соответствует хотя бы одному из этих требований, то она находится в неисправном состоянии. Если ТС находится в состоянии, при котором она способна выполнить заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией (НТД), то она находится в работоспособном состоянии. Неработоспособным состоянием ТС называется состояние, при котором значение хотя бы одного заданного параметра, характеризующего их лакокрасочное покрытие, способность выполнять заданные функции, не соответствует установленным требованием НТД. Понятие исправности шире понятия работоспособности. Неисправная ТС может быть работоспособной и неработоспособной – все зависит от того, какому требованию НТД не удовлетворяет данная ТС. Так, например, если погнут кожух или шасси, нарушено их лакокрасочное покрытие, повреждена изоляция проводников, однако параметры аппаратуры находятся в пределах нормы, то ТС считается неисправной, но в то же время работоспособной. Исправная ТС всегда работоспособна.

 

При оценке работоспособности система рассматривается как система, состоящая из отдельных элементов. Испытание надежности систем очень сложно и дорого. Поэтому надежность систем вычисляют по надежности отдельных элементов.

Системы без специального резервирования рассматриваются как система из последовательно соединенных элементов (рис. 2).

Рис. 2. Система последовательно соединенных элементов

При таком соединении отказ одного элемента приводит к отказу системы (отказы считаются независимыми). По теореме умножения вероятностей вероятность безотказной работы системы равна произведению вероятности безотказной работы элементов:

  . (11)

При условии равенства надежностей элементов, то есть P1(t)=P2(t)=....Pn(t),

  . (12)

Из зависимости (12) следует, что надежность сложной системы будет уменьшаться, даже если она состоит из достаточно надежных элементов. Например, система состоит из шести элементов с одинаково высокой надежностью Pi=0,99, n=6:

Pc(t)=(0,99)6»0,94.

Выразим вероятность безотказной работы, используя ее зависимость от вероятности отказов, теорию приближенных вычислений. Получим

  . (13)

При q1(t)= q2(t)=... qn(t) получим Pc(t)= 1-nq1(t) и для заданных условий

Pi(t)= 0,99; qi(t)= 0,01; n=6 имеем Pc=1-6·0,01=0,94.

Из приведенного выше следует: если требуется высокая надежность системы, состоящей из многих элементов, то простым повышением надежности ее элементов достичь требуемого качества часто не удается и приходится применять резервирование. Резервирование наиболее широко применяется при конструировании приборов в радиоэлектронной промышленности, когда резервные элементы имеют малые габариты и легко собираются в системы. В машиностроении резервирование может проявляться как при конструировании узлов, так и при решении вопросов организации производства:

· в ответственных узлах используют двойную систему смазки, двойное и тройное уплотнения;

· в станках применяют запасные комплексы специальных инструментов;

· в морских судах силовые установки имеют, как правило, по две машины;

· в пассажирских самолетах применяют 3-4 двигателя и несколько электрических машин. Выход из строя одной или даже нескольких машин, кроме последней, не приводит к аварии самолета;

При постоянном резервировании резервные элементы или цепи подключаются параллельно основным (рис. 3).

Рис 3. Система с резервированием элементов

 

Вероятность отказа всех элементов системы (основных и резервных) по теореме вероятностей равна произведению отказов элементов ее составляющих:

  , (14)

где qi(t) – вероятность отказа i-го элемента.

Тогда вероятность безотказной работы

Pc(t)=1–qc(t),

  при и тогда  
  . (15)
         

Тогда если qc(t)=0,01, n=6, то Pc(t)=1-0,016=0,9999..., то есть надежность значительно повышается.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: