Раздел 5 Расчёт надёжности систем без учёта восстановления Расчёт надёжности системы – это определение её показателей надёжности по известным показателям надёжности элементов.

5.1 Основные этапы расчёта надежности

Расчёт надежности как восстанавливаемых, так и невосстанавливаемых систем складывается из следующих этапов:

• определение критериев, видов отказа системы и состава рассчитываемых показателей надежности;

• составление структурной схемы, основанной на анализе функционирования системы, учёте резервирования, восстановления, контроля исправности элементов и др.;

• выбор метода расчёта надежности с учетом принятых моделей описания процессов функционирования и восстановления;

• получение в общем виде математической модели, связывающей определяемые показатели надежности с характеристиками элементов;

• подбор данных по показателям надёжности элементов;

• выполнение расчёта и анализ полученных результатов.

Содержание перечисленных этапов в значительной мере за­висит от особенностей функционирования системы и рассчитываемых пока­зателей надежности.

5.2 Способы соединения элементов и составление структурной схемы системы

Каждый элемент анализируемой системы изображается в виде геометрической фи­гуры, чаще всего прямоугольника. Прямоугольники соединяют линиями та­ким образом, чтобы полученная структурная схема отображала условия рабо­тоспособности системы.

Элементы системы могут соеди­няться последовательно (рис. 5.1, а) или параллельно (рис. 5.1, 6) .

б)

Рис. 5.1 Соединение элементов системы:

а – последовательное (основное); б – параллельное (резервное)

Если отказ одного элемента вызывает отказ всей системы, то элемент соединяют последовательно. Если отказ системы возникает при отказе всех или части однотипных элементов, то такие элементы сое­диняют параллельно. Последовательное соединение элементов называют основным, а параллельное – резервным.

Структурная схема для расчёта надёжности в общем случае существенно отличается от функциональной схемы.

Структурная схема для расчета надежности – это графическое отображение элементов системы, позволяющее однозначно определить со­стояние системы (работоспособное или неработоспособное) по состоянию (работоспособное или неработоспособное) её эле­ментов.

Основным достоинством структурных схем является их высокая наглядность. Недостатком – далеко не полная информация о функционировании системы. Структурные схемы не несут в себе информации: ремонтируемая или неремонтируемая система, резервирование осуществлено равнонадежными элементами или нет, какова дисциплина обслуживания системы, если она ремонтируемая (количество ремонтных бригад, приоритетность обслуживания).

С учётом этих и ряда других недостатков, можно сделать вывод о необходимости дополнительных описаний условий работоспособности системы, которые позволят произвести полный анализ системы по критериям надёжности.

Пример. На рис. 5.2 и 5.3 представлены упрощенная функциональная и струк­турные схемы автоматической системы регулирования (АСР) уровня жидкости в ёмкости. Датчики расхода жидкости и уровня в ёмкости на структур­ной схеме включены последовательно, поскольку отказ любого из устройств, как и отказ регулятора Р, приводит к отказу всей АСР. Регулирующие органы РО с ис­полнительными механизмами ИМ могут находиться в основном (рис. 5.3, а) или резервном (рис. 5.3, б) соединении в зави­симости от того, способна ли функционировать система с одним исполнительным устройством или нет. Если для поддержания постоянства уровня достаточно регулирования подачи вещества только по одной нитке, что обычно имеет место, то исполни­тельные механизмы с регулирующими органами соединяются на структурной схеме параллельно, как показано на рис. 5.3, б, в противном случае их включают последовательно (рис. 5.3, а).

Рис. 5.3 Структурные схемы (а, б) АСР уровня