系统可靠性设计PPT学习教案

1、会计学1第1页/共56页第2页/共56页第3页/共56页l 例如，为了获得足够的电容量，常将三个电例如，为了获得足够的电容量，常将三个电器并联。假定选定失效模式是电容短路，则器并联。假定选定失效模式是电容短路，则其中任何一个电容器短路都可使系统失败。其中任何一个电容器短路都可使系统失败。l 因此，该系统的原理图是并联，而逻辑因此，该系统的原理图是并联，而逻辑图应是串联的。图应是串联的。c1c2c3c1c2c3可靠性框图可靠性框图第4页/共56页l 系统可靠度为系统可靠度为l l 可靠性串联系统中，可靠性最差的单元对系统的可可靠性串联系统中，可靠性最差的单元对系统的可靠性影响最大。靠性影响最大。

2、 niinininstRtRtRtRtRttPttPttPttPttttttPtR1212121)()()()()()(第5页/共56页第6页/共56页第7页/共56页第8页/共56页第9页/共56页随着单元数量的增加和单元可靠度的减小，串联随着单元数量的增加和单元可靠度的减小，串联系统的可靠度将迅速降低。系统的可靠度将迅速降低。niisRR1在设计时，为提高串联系统的可靠性，可从下列三方面考虑：在设计时，为提高串联系统的可靠性，可从下列三方面考虑：(a) (a) 尽可能减少串联单元数目尽可能减少串联单元数目(b) (b) 提高单元可靠性，降低其故障率提高单元可靠性，降低其故障率(c) (c)

3、 缩短工作时间缩短工作时间第10页/共56页2 2、并联系统可靠性预测、并联系统可靠性预测l 当一个系统的单元中只要有一个单元正常工作，该系统当一个系统的单元中只要有一个单元正常工作，该系统就能正常工作，只有全部单元均失效时系统才失效，这就能正常工作，只有全部单元均失效时系统才失效，这种系统称为并联系统，或称为工作冗余系统种系统称为并联系统，或称为工作冗余系统niisRR1)1 (1 niinsRRRRF1211111第11页/共56页第12页/共56页第13页/共56页第14页/共56页第15页/共56页 !1! 3! 21)(132nttttetRnts第16页/共56页第17页/共56页

4、A系统正常，A11单元正常，A22单元正常 211 1121121212111110011112011212ttt tttttttttsAAAAP AARttdF teedtRteeedteee第18页/共56页非工作贮备的优点是能大大提高系统的可靠度。非工作贮备的优点是能大大提高系统的可靠度。其缺点是：其缺点是：（1 1）由于增加了故障监测与转换装置而提高了系统的）由于增加了故障监测与转换装置而提高了系统的复复杂度杂度；（2 2）要求故障监测与转换装置的可靠度非常高，否则贮）要求故障监测与转换装置的可靠度非常高，否则贮备带来的好处会被严重削弱。备带来的好处会被严重削弱。 第19页/共56页例

5、：某两台发电机构成旁联模型，发电机故障率例：某两台发电机构成旁联模型，发电机故障率 -1-1 ，切换开关成功概率，求运行，切换开关成功概率，求运行100100小时的可靠度。小时的可靠度。解：解： R R( (t t)=)=e e0.0010.001100100若两台发动机并联，系统可靠度若两台发动机并联，系统可靠度 R R( (t t)=2)=2e e- -tt- -e e-2-2tt=2=2e e-0.001-0.001100100- -e e-2-20.0010.001100100若希望旁联可靠度大于并联若希望旁联可靠度大于并联 ，则，则 e e- -tt(1+(1+P Ps stt) 2

6、) 2e e- -tt- -e e-2-2t t 因此，要求切换开关成功概率因此，要求切换开关成功概率P Ps s (1-(1-e e-0.001-0.001100100第20页/共56页l 特例：特例：1/n1/n串联系统串联系统l n/nn/n并联系统并联系统nriiniinmStRtRCRtR)(1)()(第21页/共56页第22页/共56页第23页/共56页tttttseeeeetR32322333)1 (23)(p其可靠性数学模型为其可靠性数学模型为（表决器可靠度为（表决器可靠度为1 1，组成单元的故障率均为常值，组成单元的故障率均为常值 ）：第24页/共56页第25页/共56页第2

7、6页/共56页第27页/共56页第28页/共56页第29页/共56页第30页/共56页第31页/共56页第32页/共56页第33页/共56页nsininiisRRRRR/11因此单元的可靠度为：第34页/共56页nsiinisRRRRR/11111应分配为：故单元的可靠度对于并联系统：3)3)串并联系统可靠度分配串并联系统可靠度分配可先将串并联系统简化为可先将串并联系统简化为”等效串联系统等效串联系统”和和”等等效单元效单元”, ,再给同级等效单元分配以相同的可靠度再给同级等效单元分配以相同的可靠度. .第35页/共56页列，则有值按由小到大的次序排将各单元的可靠度预测再分配。为此，先靠度并按

8、等分配法进行提高低可靠性单元的可容易。因此，可靠度，效果要好一些且提高低可靠性单元的可，值作在分配计算，显然标并按规定的需改进单元的可靠度指求，表示预测值不能满足要度指标若设计规定的系统可靠为：则系统的可靠度预测值元的可靠度预测值为：如果已知串联系统各单sssniisnRRRRRRRRR,.,1321第36页/共56页1/11002111.mmnmiismmnmmsRRRRRmRRRRRRRRR值使并找出令第37页/共56页11/1121.nnmmmnmiismRRRRRRRRR可按下式进行：则单元可靠度的再分配第38页/共56页。，试进行可靠度再分配规定串联系统的可靠度若设计由小到大排列为：

9、个单元的可靠度预测值设串联系统9560. 0.9998. 0,9856. 0,9570. 0,9507. 044321sRRRRR21/143200138. 118965. 0RRRRRRmRss，则设度，并进行再分配。因此需提高单元的可靠不能满足设计指标，预测值解：由于系统的可靠性第39页/共56页9998. 0,9856. 0,9850. 0,9856. 09850. 09570. 09850. 043213022/1430RRRRRRRRRRRms配的结果为：因此，分配有效，再分值因此需要另设第40页/共56页第41页/共56页 niiininiiisnisnitttttsiFFwwwt

10、tttteeeeeisni1i1i1i1i211,.:21亦可表达为：各单元的相对失效概率显然：各单元的相对失效率为或所以系统失效率个单元的预计失效率，第第42页/共56页ididididsdniiisdiidsdniiisdiidsdsdsdsdsdFRtRFFFFwFwRFtRR1exp1ln,11按相对失效概率法：按相对失效率法：别为：效率和容许失效概率分则系统各单元的容许失指标：可求得系统失效率设计标为若系统的可靠度设计指第43页/共56页可靠度各为何值？试问应给各单元分配的靠度为：时系统可要求工作失效概率分别为：元组成，各单元的预计一个串联系统由三个单,980. 020,002. 0

11、,003. 0,005. 0111211sdRhhhh第44页/共56页isdssdtssiiswRRReeRhhs效率）计算各单元的相对失（并重新进行可靠度分配故需提高单元的可靠度因的系统可靠度为：工作由预计失效率所决定的求是否满足系统的设计要）校核（）预计失效率的确定（其计算步骤如下：为各单元分配可靠度，解：可按相对失效率法3,980. 08187. 020201. 012001. 0131第45页/共56页000202. 0001010. 02 . 0000303. 0001010. 03 . 0000505. 0001010. 05 . 05001010. 020980. 0lnln4

12、2 . 0002. 0003. 0005. 0002. 03 . 0002. 0003. 0005. 0003. 05 . 0002. 0003. 0005. 0005. 03322111321333212232111sddsddsddidsdsdsdwwwhtRwww效率）计算各单元的容许失（率）计算系统的容许失效（第46页/共56页满足要求满足要求）检验系统可靠度是否（靠度）计算各单元分配的可（980. 09800053. 099597. 099396. 098995. 0)20(799597. 0)20(99396. 0)20(98995. 0exp)20()20(63211sddddd

13、idRRRtRR第47页/共56页 11113311221211,FFFFFFFFFFFFnFFFFFFnniniinB个相对关系式：则可取计失效概率若已知各并联单元的预第48页/共56页许的失效概率值。单元所容试计算并联子系统中各许失效概率得的容联系统中的等效单元分如果该并联子系统在串。预计失效概率分别为：它们的由三个单元组成，已知如图所示的并联子系统,005. 012. 0,06. 0,04. 0321BFFFF第49页/共56页10. 090. 09024. 03288. 012. 094. 006. 096. 004. 01121332211FRRRIRFRFRFFIi分支：第概率和预

14、计可靠度）求各分支的预计失效（一个等效单元）将并联子系统简化为（，计算预计可靠度效概率）列出各单元的预计失解：（第50页/共56页IIIIIIIIIIIIIIIIBBBIIIBIIIIFFFFFFFFFFFFFRFFFFRRII10. 012. 0005. 0,005. 05988. 0012. 0412. 088. 03，即则若率求各分支的容许失效概效概率单元所分得的总容许失）按并联子系统的等效（计可靠度元的预计失效概率和预）求并联子系统等效单（分支：第第51页/共56页第52页/共56页iNNsiiiisiiETRtRtNETRNi/)(11)()(ln第53页/共56页50402010,85. 0124;90. 0,103; 12196. 0484321，零件数、组件数分别为度？已知它们的问怎样分配它们的可靠重要度为，的工作时间为单元重要度工作时间为元单的重要性为，单元。而单元的可靠度为期间内系统，要求在连续工作