Вопросы для подготовки к экзамену

1. Термины и определения в теории надежности.

2. Что понимается под определением «надежность»?

3. Объекты; свойства; состояния; события

4. Объект, система, элемент?

5. Основные понятия: свойства, состояния, события.

6. По каким признакам классифицируются отказы?

7. Внезапные и постепенные отказы?

8. Классификационные признаки отказов.

9. Основные показатели надежности.

10. Единичные и комплексные показатели надежности.

11. Восстанавливаемые и невосстанавливаемые объекты.

12. Мостиковая структура.

13. Мостиковая структура с приближенным методом преобразования треугольника в звезду и обратно.

14.Виды резервирования. Резервирование замещением. Поэлементное резервирование. Кратность резервирования.

15.Надежность систем с параллельным, последовательным соединением.

16.Смешанное соединение элементов. (Метод свертки)

17Надежность резервируемых, нерезервируемых и автоматизируемых сетей систем электроснабжения.

18.Расчет надежности при постоянном общем резервировании.

19. .Математические модели надежности надежности при исследовании систем электроснабжения.

20. Расчет показателей надежности с учетом преднамеренных отключений элементов.

21. Преднамеренные отключения при последовательном и параллельном соединении элементов.

22..Ущерб от снижения надежности электроснабжения.

23. Математические модели надежности сложных схем электроснабжения на основе метода минимальных путей и сечений.

24. Математические модели на основе метода Марковских случайных процессов.

25. Влияние надежности коммутационной аппаратуры и устройств релейной защиты и автоматики на надежность схем.

26. Прямой и дополнительный ущербы.

27. Выбор оптимальных вариантов электроснабжения с учетом надежности.

28. Средняя наработка на отказ и её функция распределения. Графическая иллюстрация.

29. Ущерб предприятия от снижения надежности электроснабжения

30. Степень тяжести ущерба от времени нарушения.

31. Экономический эффект от повышения надежности.

1234 Основные термины в теории надёжности

Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в заданных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции.

Объект – предмет определенного целевого назначения. В зависимости от цели исследования предметом изучения в теории надежности могут быть неделимые объекты – элементы и совокупности взаимосвязанных объектов – системы.

Система − совокупность совместно действующих элементов с определенными связями, предназначенная для выполнения определенных функций.

Отказ − это событие, состоящее в нарушении работоспособного состояния объекта, когда один или несколько параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции, выходит за заданные пределы.

Элемент − составная часть системы, которая имеет самостоятельную характеристику надежности, используемую при расчетах и выполняющую определенную частную функцию в интересах сложного объекта, который по отношению к элементу представляет собой систему.

Свойства:

Надежность – свойство СЭС выполнять заданные функции в заданном объеме при определенных условиях функционирования.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Она свойственна системе в любом из возможных режимов ее эксплуатации.

Показатели безотказности: вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа, гамма-процентная наработка до отказа, средняя наработка на отказ, интенсивность отказов, параметр потока отказов.

Долговечность − свойство объекта сохранять работоспособное состояние при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Показатели долговечности: средний ресурс, гамма-процентный ресурс, средний срок службы.

Ремонтопригодность − свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта. Показатели ремонтопригодности: вероятность восстановления работоспособного состояния, среднее время восстановления работоспособного состояния.

Сохраняемость − свойство объекта непрерывно сохранять свои свойства безотказности, восстанавливаемости, долговечности в течение и после хранения и (или) транспортирования. Указанные важнейшие свойства надежности характеризуют определенные технические состояния объекта. Показатели сохраняемости: средний срок сохраняемости, гамма-процентный срок сохраняемости.

Живучесть – свойство объекта продолжать нормальное функционирование с допустимыми показателями эффективности при непрогнозируемых воздействиях.

Состояния:

исправное состояние − это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

неисправное состояние – это состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

работоспособное состояние − это состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

неработоспособное состояние − это состояние объекта, при котором значения хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

предельное состояние − это состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Событие − переход объекта из одного технического состояния в другое.

№5

Свойства-Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его пребывания может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, а также сочетание этих свойств. Объекты, работающие сезонно должны кроме безотказности иметь высшие показатели ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости

Состояния-??

Событие − переход объекта из одного технического состояния в другое.

№6

Классификация отказов

1. Характер изменения выходного параметра объекта до момента возникновения отказа. По этому признаку различают следующие виды отказов:

- внезапные отказы;

- постепенные (износные) отказы;

- сложные отказы.

2. Возможность последующего использования объекта после возникновения отказа. По этому признаку различают:

- полные отказы;

- частичные отказы.

3. Связь между отказами объекта. По этому признаку различают:

- независимые отказы;

- зависимые отказы.

4. Устойчивость состояния неработоспособности. По этому признаку различают:

- устойчивые отказы;

- самоустраняющиеся отказы;

- сбои;

- перемежающиеся отказы.

5. Наличие внешних проявлений отказа. По этому признаку различают:

- явные отказы;

- скрытые отказы.

6. Причина возникновения отказа. По этому признаку различают:

- конструктивные отказы;

- производственные отказы;

- эксплуатационные отказы;

- деградационные отказы.

7. Природа происхождения отказа. По этому признаку различают:

- естественные отказы;

- искусственные отказы.

8. Время возникновения отказа. По этому признаку различают:

- отказы при испытаниях;

- приработочные отказы;

- отказы периода нормальной эксплуатации;

- отказы последнего периода эксплуатации.

9. Возможность устранения отказа. По этому признаку различают:

- устранимые отказы;

- неустранимые отказы.

10. Критичность отказа (уровень прямых и косвенных потерь, трудоемкость восстановления). По этому признаку различают:

- критические отказы;

- некритические отказы (существенные и несущественные).

Постепенные (износные) отказы возникают в результате постепенного протекания того или иного процесса повреждения, прогрессивно ухудшающего выходные параметры объекта

№7

Существуют два основных типа отказов: внезапные и постепенные. Внезапные (случайные) отказы характеризуются скачкообразным изменением параметров, что может быть вызвано обрывами или замыканиями проводников в электрических цепях и т.п.

Постепенные, происходящие в результате износа и старения объекта.

на полные и частичные, обусловленные нарушением работоспособности; на приработочные, обусловленные дефектам проектирования, изготовления, монтажа.

№8 Классификационные признаки отказов

Причина отказа в общем случае может определяться как совокупность явлений, процессов, событий и состояний, обусловивших возникновение отказа системы или какого-либо из ее элементов. Причинами отказа могут быть дефекты, допущенные при проектировании, изготовлении и ремонте, нарушение правил и норм эксплуатации, различного рода повреждения, а также естественные процессы изнашивания и старения.

Дефектом называется каждое отдельное несоответствие объекта требованиям, установленным нормативной документацией. Дефект отражает состояние отличное от отказа. Отказ может быть следствием развития неустраненных повреждений или наличия дефектов: царапин; потертости изоляции; небольших деформаций.

Повреждение − событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния. Переход объекта из исправного состояния в неисправное не связан с отказом.

ГАБЫШЕВ 9. Основные показатели надежности.

Показатели надежности – это количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта. Если показатель надежности характеризует одно из свойств надежности, то он называется единичный, если же несколько свойств – комплексным показателем надежности.

К основным показателям надежности невосстанавливаемых объектов относятся: P(t); Q(t); α(t); λ(t); T_1.

Вероятность безотказной работы P(t) – вероятность того, что в течение рассматриваемого промежутка времени (0, t) в системе или элементе не произойдет отказ.

Статистически P(t) определяется как отношение числа элементов , безотказно проработавших до момента t, к первоначальному числу элементов, поставленных на испытание N₀:

Вероятность появления отказа Q(t) − вероятность того, что в заданном интервале времени (0, t) произойдет отказ.

Поскольку работоспособность и отказ являются состояниями несовместными и противоположными, то их вероятности связаны зависимостью:

Статистическая оценка вероятности отказа Q(t)

Частотой отказов называется отношение числа отказавших элементов системы в единицу времени к числу элементов, первоначально установленных на испытание при условии, что отказавшие элементы не восстанавливаются и не заменяются исправным

Статистическая оценка a(t):

где n(t, t) – число элементов, отказавших в интервале времени от t до t+ t.

Интенсивностью отказов – это есть отношение числа отказавших элементов системы в единицу времени к среднему числу элементов, исправно работающих в данный отрезок времени при условии, что отказавшие элементы не восстанавливаются и не заменяются исправными. Таким образом, представляет собой относительную скорость появления отказа.

Статистическая оценка интенсивности отказов имеет вид:

где  число отказавших элементов в интервале ( );  среднее число исправно работающих элементов в интервале ;  интервал времени;

где N_i − число работоспособных объектов в начале интервала ; − число работоспособных объектов в конце интервала

Наработка до отказа – это наработка объекта от начала эксплуатации до возникновения первого отказа и измеряется в единицах времени. Средней наработкой до отказа (среднее время безотказной работы) называется математическое ожидание наработки объекта до первого отказа T₁

Средняя наработка на отказ объекта (наработка на отказ) определяется как отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к числу отказов, происшедших за суммарную наработку: ,

где − наработка между отказами, ч; − суммарное число отказов за время .

Для статической оценки величины Т применяется формула:

где N₀ − число работоспособных однотипных невосстанавливаемых объектов при t = 0 (в начале испытания); t_i − время безотказной работы i-го элемента.

Для восстанавливаемых объектов единичные показатели:

Параметр потока отказов − математическое ожидание числа отказов, происшедших за единицу времени, начиная с момента t при условии, что все элементы, вышедшие из строя, заменяются работоспособными.

Статистически определяется:

где n(t₁) и n(t₂) − количество отказов объекта, зафиксированных соответственно, по истечении времени t₁ и t₂.

или где − количество отказов по всем объектам за интервал времени ; N₀ − количество однотипных объектов, участвующих в эксперименте (отказавший объект восстанавливается, N₀ = соnst).

Для экспоненциального закона надежности интенсивность и параметр потока отказов не зависят от времени и совпадают, т. е.

Вероятность восстановления S(t) − вероятность того, что отказавший элемент будет восстановлен в течение заданного времени t, т. е. вероятность своевременного завершения ремонта.

Статистически определяется: , где N_B(0) − число элементов, поставленных на восстановление в начальный момент времени t = 0; N_B − число элементов, время восстановления которых оказалось меньше заданного времени t, т. е. восстановленных на интервале (0, t).

Вероятность невосстановления (несвоевременного завершения ремонта) G(t) − вероятность того, что отказавший элемент не будет восстановлен в течение заданного времени t.

Статистически определяется:

Частота восстановления а_В(t) − производная от вероятности восстановления

Интенсивность восстановления μ(t) − условная вероятность восстановления после момента t за единицу времени при условии, что до момента t восстановления элемента не произошло.

Статистически определяется: ;

где N_ср – среднее количество элементов находящихся в невосстановленом состоянии на интервале времени ∆t.

Для экспоненциального распределения времени восстановления при постоянной интенсивности восстановления имеем следующие зависимости:

Среднее время восстановления Т_В представляет собой математическое ожидание времени восстановления и численно соответствует площади под кривой вероятности

невосстановления:

Статистическая оценка величины Т_{В :} где t_i − наработка между i-1 и i-м отказами, ч; n(t) − суммарное число отказов за время t.