1.3.Порядок выполнения

1. Подготовка к работе. Получить у преподавателя задание, вклю­чающее: схему исследуемого объекта, требуемую наработку, рассматрива­емый показатель надежности, условие отказа. Например, для судовой электроэнергетической системы (рисунок 1.1) необходимо определить веро­ятность безотказной работы P(t) за время t = 5000 ч.

Рисунок 1.1

Кроме элементов, обозначенных на схеме (Г1, Г2 - генераторные агрегаты, AI А5 - автоматические выключатели, РШ1 и РШ2 - местные распределительные щиты), на надежность системы оказывают влияние отказы шинопроводов, кабелей, фидеров, аппаратуры управления и др.

Условие отказа для рассматриваемой схемы формулируется как от­сутствие необходимой мощности на сборных шинах или на распредели­тельных щитах. Для систем управления это условие формулируется как невыполнение заданной функции с требуемым качеством.

2. Выбор элементов, учитываемых при расчете надежности. Чем больше элементов схемы учтено при расчете, тем он точнее. Однако, как видно из таблицы 1.1, значения интенсивности отказов элементов (напри­мер, синхронных генераторов и кабелей) намного отличается. Поэтому элементы, безотказность которых существенно выше, чем у остальных, обычно из схемы расчета безотказности исключают, т.е. считают их абсолютно надежными. Таким образом, в рассматриваемом примере при расчете надежности будем учитывать только элементы, имеющие буквенно-цифровые обозначения.

3. Определение последовательно и параллельно включенных элемен­тов с точки зрения надежности. Для некоторых элементов вид соединения не зависит от условий работы схемы, т.е. от ее режима. Действительно, при любом режиме работы (см.рисунок 1.1) элементы Г1 и A1 включены последовательно, так как при отказе одного из них (любого) энергия от генераторного агрегата не будет подаваться на сборные шины. Последовательно друг с другом включены элементы А4 и РЩ1, так как при отказе хотя бы одного из них группа потребителей 1 не получит энергию от сборных шин электростанции. Аналогично рассуждая, установим, что последовательно друг с другом соединены элементы Г2 и А2, А5 и РЩ2.

4.Преобразование схемы. Для упрощения дальнейших рассуждений объединим последовательно включенные элементы Г1 и A1 в один укруп­ненный элемент, который обозначим ГА1. Аналогично, элементы Г2 и А2 объединим в элемент ГА2, А4 и РЩ1 - в элемент П1, А5 и РЩ2 - в П2. Очевидно, интенсивность отказов укрупненных элементов равна сумме интенсивностей отказов вошедших в него последовательно включенных элементов:

С учетом этих преобразования схема принимает вид, представленный на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2

5.Формулировка условий работоспособности. Рассмотрим теперь вопрос о включения элементов схемы. Ответить на него нельзя без учета режима работы системы. При этом будем считать, что мощности генераторных агрегатов равны: , также равны мощности двух групп нагрузок: .

Пусть в рассматриваемом режиме требуется обеспечить электро­энергией только первую группу потребителей, причем . В этом случае, с точки зрения надежности, рассматриваемая схема имеет вид, показанный на рисунке 1.3, т.е.элементы ГА2 и A3 включены последовательно, а ГА1 подключен параллельно им. При этом параллельное и последо­вательное соединения в смысле надежности совпадают с аналогичными понятиями в электротехнике.

Рисунок 1.3

Однако, если , то обеспечение потребителей электроэнергией возможно только при одновременной работе обоих генераторных агрегатов. В этом случае все элементы системы включены, с точки зрения надежности, последовательно (рисунок 1.4), так как отказ любого одного из них приводит к отказу всей системы, хотя электрическая схема, очевидно не меняется. Этот пример иллюстрирует нетривиальность вопроса определения схемы включения элементов с точки зрения надежности.

Рисунок 1.4

6. Повышение надежности системы. Методы повышения надежности были рассмотрены в 1.2. Там же было отмечено, что эти методы имеют различную эффективность. Задача данного раздела работы состоит в исследовании эффективности различных способов повышения надежности. Это исследование проводится, например, следующим образом. Задаваясь различными значениям интенсивности отказов ( ), наработки ( ) и кратности резервирования ( )_, вычислить значения вероятности безотказной работы объекта при различных сочетаниях варьируемых параметров. Проанализировать, как зависит эффективность резервирования от п при различных значениях λ и Т.

Блок-схема выполнения работы представлена на рисунке 1.5

Рисунок 1.5