Лекция 15. Системы с защитой.

Для повышения надёжности системы кроме изученных уже нами вариантов – исключения из эксплуатации периодов приработки и повышенного износа, замены оборудования на новое, резервирования, применения накопительных ёмкостей, ремонтно-профилактических работ, применяются также специальные защиты.

Защита – это специальная система, которая делает невозможной аварию технологической системы. Например, если под отказом системы понимают взрыв парового котла, то предохранительный клапан делает такую аварию невозможной (если он исправен). К аналогичным системам относятся молниеотводы, системы пожаротушения, предохранители в электрических цепях и т.д. Все эти системы при собственной исправности практически полностью исключают некоторые виды отказов.

В первом приближении можно считать, что при исправности защиты вероятность аварии равна нулю. Q_с=0.

В этом случае вероятность отказа равна вероятности того, что защита окажется неисправной в аварийной ситуации, т.е. должны совпасть два независимых случайных события: создание аварийной ситуации и отказ защиты. Согласно закону произведения вероятностей

Q_с=Q_ав.соб. Q_защ.

Например, при работе котла, по статистике предприятия, один раз в два года возникают ситуации, приводящие к резкому повышению давления в системе и создающие опасность взрыва. Тогда

=1/=0,5 год^-1

Тогда Q_ав.соб=exp(-0,5t), где t-время эксплуатации. Вероятность отказа защиты пусть будет равна постоянной величине 10^-8. Тогда Q_с=exp(-0,5t) 10^-8.

Лекция 16. Учёт человеческого фактора при анализе надёжности систем. Ошибки оператора.

Человек в ряде случаев является действующим лицом в технологических системах и может рассматриваться как самостоятельный базовый элемент. Очень часто отказы систем происходят в результате действия человеческого фактора. (Примеры из жизни).

Расчёт вероятности отказа систем в результате человеческих действий является сложной задачей. Рассмотрим эту задачу при некоторых условиях:

1). Будем рассматривать только ненамеренные, случайные ошибки (исключаем случаи саботажа, диверсий, террора и т.д.).

2). Исключим случай принятия неправильного решения (например, выключатель повёрнут не в ту сторону не ошибочно, а в результате неверной оценки ситуации).

3). Будем рассматривать ошибку оператора как случайное событие независимое от других базовых отказов.

Тогда оператора можно рассматривать как технический элемент системы и применять для описания его отказов тот же математический аппарат, что и для других отказов.

Для повышения надёжности оператора исключают период приработки – стажировка под руководством опытного работника. Установлено, что в рядовых ситуациях интенсивность отказов у опытного работника равна примерно 10^-4, однако вероятность отказа возрастает в нестандартных ситуациях. Применяется специальная тренировка.

Вероятность отказов возрастает в зависимости от времени непрерывной работы оператора по экспоненциальному закону, поэтому, задавшись определённой величиной вероятности безотказной работы, можно рассчитать график перерывов и продолжительность смен. Можно предусмотреть резервирование (спаренное управление в самолётах, резерв исполнителей при выполнении боевых заданий и т.д.).

При оценке надёжности оператора следует учитывать психологический фактор.

В целом же можно сказать, что учёт ошибок оператора является сложной самостоятельной задачей и надёжность автоматических систем при обычных ситуациях выше, чем систем с оператором.

Лекция 17. Изучение отдельных случаев и примеров. Применение основ теории надёжности в курсовом и дипломном проектировании.

Пример 1. Система состоит из последовательно соединённых насоса и вентиля, коэффициенты надёжности которых 0,98 и 0,95. Строим дерево отказов для системы. Вероятность безотказной работы системы:

Р=0,98*0,95=0,931

Вероятность отказа системы – сумма вероятности отказа насоса и вероятности отказа вентиля при условии, что насос работает:

Q=0,02+0,98*0,05=0,069

Т.к. эти события образуют полную группу событий, то сумма их вероятностей равна 1. Величину Q можно также найти просто вычитая из 1 величину Р.

Пример 2. Элементы системы из примера 1 вначале эксплуатационного периода имеют заданные в примере показатели надёжности, но по мере эксплуатации эти показатели ухудшаются. Из таблицы, приведенной в лекции 6, возьмём значения интенсивности отказов. Например, для насоса ЭЦВ =1,2510^-4час^-1 ,а для задвижки=0,1510^-4 час^-1. Предполагая экспоненциальную зависимость рассчитаем коэффициент надёжности элементов и системы в целом через 1000 часов работы без ремонтов и профилактики.

Пример 3. Повысить надёжность системы из примера 1 можно различными методами.

1. Рассчитать, как изменится надёжность системы, если по истечении 1000 часов работы мы произвели замену насоса на новый.

2. Рассчитать, как изменится надёжность системы, если мы в ходе эксплуатации регулярно проводим ремонтно-профилактические работы. Нормативные показатели интенсивности ремонтов  взять из таблицы в лекции 6. Отдельно рассчитать варианты, когда профилактике подвергаются только насос, или только задвижка, или оба элемента системы.

3. Рассчитать надёжность системы в случае ненагруженного резервирования насоса или задвижки.

4. Рассчитать надёжность системы в случае нагруженного резервирования, предусмотрев установку резервной задвижки. Расчёт выполнить по схеме с голосованием (1 из 2).