Резервирование систем

Системы с позиции надежности могут быть последовательными, параллельными и комбинированными.

В последовательных системах потеря работоспособности любого технического объекта приводит к отказу всей системы.

В системах с параллельным соединением технических объектов отказ одного из них не приводит к отказу всей системы. Например, трехэкскалаторный подъем на станциях метро.

К параллельным системам относятся так называемые системы с резервированием. В это понятие включается структурное резервирование, которое достигается введением в систему резервных элементов, избыточных по отношению к структуре с минимально необходимым по функциональному назначению числом элементов (или агрегатов). При этом различают постоянное резервирование с нагруженным резервом, когда резервный элемент работает наряду с основным и принимает на себя функции основного при отказе последнего. Существуют системы с ненагруженным резервом, когда резервный элемент (агрегат) не участвует в нормальном рабочем процессе, включаясь лишь при отказе основного элемента (агрегата). Наконец, различают резервирование с резервом, работающим в облегченном режиме.

Простейшая зарезервированная система постоянного резервирования показана на рис. 2.

Рис. 4.4 Схема резервирования

Если вероятность отказа i-го элемента P_i(t), то вероятность отказа всех элементов (основных и резервных) определяется по теореме умножения вероятностей (как вероятность проявления совместно независимых событий)

P_отк (t) = P_1отк (t) × P_2отк (t) … × P_{n отк} (t) = .

Вероятность безотказной работы будет: P(t) = 1 – P_отк (t).

При одинаковых элементах F₁(t) = F_i(t), i = 2,…,n

P(t) = 1 – F_iⁿ(t).

В системах с последовательным соединением (блоков) вероятность безотказной работы определяется по теореме умножения вероятностей как произведение вероятности элементов (блоков):

P = P_а (t) × P_b (t).

При резервировании замещением резервные элементы (блоки) включаются только при отказе основных. Подключение резервных элементов (блоков) может осуществляться либо оператором по сигналам приборов, свидетельствующим о режиме функционирования системы, либо автоматически. В теории надежности доказывается, что поэлементное резервирование более эффективно, чем общее, а резервирование замещением при совершенно надежном подключении эффективнее, чем постоянное.

Вопросы для самопроверки

1. Определите понятие «надежность»?

2. Определите понятие «показатель надежности».

3. В каких пределах может изменяться вероятность безотказной работы?

4. Что такое гамма-процентная наработка до отказа?

5. Как можно определить плотность распределения отказов?

6. Как рассчитать интенсивность отказов?

7. Как определить вероятность восстановления объекта.

8. Назовите основной показатель долговечности изделия.

9. Назовите одну из основных причин появления отказов.

10. Как оценить вероятность безотказной работы системы с резервированием?