Повышение надежности системы

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроники и биомедицинских технологий

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ВЕЛИЧИНЫ ПОКАЗАТЕЛЯ РИСКА

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине «Надежность технических систем и техногенный риск»

Вариант 24

1206.330780.000 ПЗ

Уфа 2016 год

Задание на курсовую работу

По структурной схеме надежности технической системы, минимальному значению вероятности безотказной работы системы g и значениям интенсивности отказов элементов l_iнеобходимо:

1.  Построить график изменения вероятности безотказной работы системы от времени работы (от наработки) Р = P(t).

2.  Определить g-процентный ресурс технической системы.

3. Предложить способы увеличения g-процентного ресурса не менее, чем в 1,5 раза:

а) повышением надежности элементов;

б) структурным резервированием одного или нескольких элементов.

Все элементы системы работают в периоде нормальной эксплуатации. Резервирование отдельных элементов или групп элементов осуществляется идентичными по надежности резервными элементами или группами элементов. Переключатели при резервировании считаются «идеальными».

Содержание

Введение. 4

1 Исходные данные. 5

2 Расчет надежности системы.. 6

3 Повышение надежности системы.. 10

3.2 Второй способ увеличения безотказной работы системы.. 11

Список литературы.. 13

Введение

Выбор метода расчета надежности невосстанавливаемых систем зависит от структуры системы. Обычно различают две группы указанных систем: с простой структурой, сводящейся к последовательно-параллельному соединению элементов (в смысле надежности); со сложной структурой, не сводящейся к последовательно-параллельному соединению элементов (в смысле надежности). В случае сложной структуры расчет проводится точным методом разложения относительно особого элемента, либо приближенными методами минимальных путей и сечений.

Для повышения надежности технических систем и их компонентов применяют структурную избыточность (резервирование). Показателями, определяющими эффективность резервирования, являются величины выигрыша за счет повышения средней наработки до отказа резервированной системы по сравнению с наработкой нерезервированной системы, а также выигрыши за счет повышения вероятности безотказной работы или снижения вероятности отказа.

Основное назначение показателей риска заключается в численном оценивании как возможностей (вероятностей) возникновения чрезвычайно ситуации, так и «тяжести» соответствующих последствий.

Целями выполнения курсовой работы являются приобретение навыков самостоятельной расчета числовых характеристик и вида аппроксимирующей зависимости закона распределения наработки технической системы до отказа по результатам испытаний, надежности невосстанавливаемых систем со сложной структурой, показателей надежности технических систем с различными видами резервирования, показателей риска чрезвычайных ситуаций (ЧС) для технических объектов в связи с влиянием опасных факторов.

Исходные данные

На рисунке 1 представлена исходная схема:

Рисунок 1 – Исходная схема соединения элементов в системе в смысле надежности.

Таблица 1. Исходные данные

Расчет надежности системы

Найдем вероятность отказов элементов схемы. В исходной схеме элементы, 1,2,3,4,5 образуют соединение 3 из 5, заменим элементом А. Элементы 6,7,8,9,10 параллельны, заменим их элементом B. Для определения вероятности безотказной работы элемента А воспользуемся комбинаторным методом:

Преобразованная схема представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Преобразованная схема системы элементов

Рассмотрим две гипотезы:

               элемент 13 работает;

               элемент 13 не работает.

Гипотеза 1 представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Гипотеза 1

Элементы системы 11, 12 и 14, 15 образуют параллельное соединение. Заменим их элементами С и D.

Преобразованная схема представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Преобразованная схема

Для преобразованной схемы вероятность безотказной работы рассчитывается по формуле:

    Гипотеза 2 представлена на рисунке 5

Рисунок 5 – Гипотеза 2

    Элементы системы 11, 14 и 12, 15 образуют последовательное соединение. Заменим их элементами E и F

Преобразованная схема представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Преобразованная схема

Элементы системы E и F образуют параллельное соединение. Заменим их элементом G.

Преобразованная схема представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 – Преобразованная схема

Для преобразованной схемы вероятность безотказной работы рассчитывается по формуле:

    Безотказная работа системы вычисляется по формуле:

Так как по условию все элементы системы работают в периоде нормальной эксплуатации, то вероятность безотказной работы элементов с 1 по 15 (рисунок 1) подчиняются экспоненциальному закону:

 Результаты расчетов вероятностей безотказной работы элементов  1 - 15 исходной схемы в представлены на рисунке 8

Рисунок 8 – Результаты расчетов безотказной работы системы

График вероятности безотказной работы системы в зависимости от времени, представлены на рисунке 9

Рисунок 9 – График вероятности безотказной работы системы

По графику находим для  - процентную наработку системы:

    По условиям задания повышенная γ – процентная наработка системы:

.

Повышение надежности системы

Увеличим вероятность безотказной работы двумя методами:

- повышение надежности элементов;

- структурным резервированием одного или нескольких элементов.