CH状态相关系统 ppt课件

1、5.6 5.6 三态设备三态设备三态设备是指既有三态设备是指既有开路开路和和短路短路故障模式又有故障模式又有正常正常工作工作状态的部件，例如二极管、电路以及流量开关。状态的部件，例如二极管、电路以及流量开关。对于三态设备，冗余既可能增加也可能减少系统的可对于三态设备，冗余既可能增加也可能减少系统的可靠度。靠度。分析三态系统，两个假设前提：分析三态系统，两个假设前提： 故障模式互斥，即只有其中一个故障模式可以故障模式互斥，即只有其中一个故障模式可以出现出现 组成系统的所有部件相互独立组成系统的所有部件相互独立5.6.1 5.6.1 串联结构串联结构12定义两个故障事件：定义两个故障事件：E1=两

2、个开关都短路两个开关都短路E2=至少一个开关开路至少一个开关开路令令Q表示系统发生故障的概率，则表示系统发生故障的概率，则1212PrPrPrQEEEE令令 =部件部件i发生开路故障的概率发生开路故障的概率 =部件部件i发生短路故障的概率发生短路故障的概率oiqsiq121212ssooooQq qqqq q1212111oossRQqqq q 推广到推广到n个部件系统个部件系统111nnoisiiiRqq系统可靠度是不发生开路故障的概率减去发生短路故障的概率。系统可靠度是不发生开路故障的概率减去发生短路故障的概率。5.6.2 5.6.2 并联结构并联结构定义两个故障事件：定义两个故障事件：E

3、1=两个开关都开路两个开关都开路E2=至少一个开关短路至少一个开关短路令令Q表示系统发生故障的概率，则表示系统发生故障的概率，则1212PrPrPrQEEEE121212oossssq qqqq q1212111ssooRQqqq q 推广到推广到n个部件系统个部件系统111nnsioiiiRqq12系统可靠度是不发生短路故障的概率减去发生开路故障的概率。系统可靠度是不发生短路故障的概率减去发生开路故障的概率。5.6.2 5.6.2 并联结构并联结构例例5.12 某机械阀有某机械阀有5%的概率不能闭合（开路故障），有的概率不能闭合（开路故障），有10%的概率不能打开（短路故障）。计算系统可靠度

4、的概率不能打开（短路故障）。计算系统可靠度：（：（1）3个阀个阀串联；（串联；（2）3个阀并联。个阀并联。解：解： 对于串联系统，有对于串联系统，有 对于并联系统，有对于并联系统，有331 0.050.100.856375R 331 0.100.050.728875R 5.6.3 5.6.3 低层级冗余低层级冗余11111mmnnLoisiiiRqq5.6.4 5.6.4 高层级冗余高层级冗余11111nnmmHsioiiiRqq5.6.3 5.6.3 高层级冗余高层级冗余例例5.13 对某一有如下所示对某一有如下所示3部件组成的冗余系统，系统中冗余部件组成的冗余系统，系统中冗余部件的个数为，

5、即部件的个数为，即m=3，n=2。求部件组成低层级冗余和高层级。求部件组成低层级冗余和高层级冗余的可靠度。冗余的可靠度。部件部件qsqo10.150.0520.100.0630.200.010.9748LR 0.9806HR对于三态设备，低层级冗余的可靠度不一定比高对于三态设备，低层级冗余的可靠度不一定比高层级的冗余高。层级的冗余高。6.1 马尔可夫分析马尔可夫分析6.2 均分负载系统均分负载系统6.3 备用系统备用系统当部件故障在某种程度上相关时，则需要运用更深入当部件故障在某种程度上相关时，则需要运用更深入的分析方法，如的分析方法，如马尔可夫分析马尔可夫分析。马尔可夫方法用于分析系统处于各

6、个可能状态的概率。马尔可夫方法用于分析系统处于各个可能状态的概率。系统转移概率与系统的历史状态无关系统转移概率与系统的历史状态无关1324若以并联方式连接若以并联方式连接状态状态4导致系统故障导致系统故障若以串联方式连接若以串联方式连接状态状态2,3,4导致系统故障导致系统故障 1SRtP t 123PRtP tP tP t假设每个部件的故障率为假设每个部件的故障率为i12341122 111121P ttP ttP ttP t 221122P ttP ttP ttP t 332113P ttP ttP ttP t 442233P ttP ttP ttP t 111121P ttP ttP t

7、tP t 11121P ttP tP tt 111210limtP ttP tP tt 1dP tdt 121tP te 121tP te 1222ttP tee 1213ttP tee 41231P tP tP tP t 121tSRtP te 1212123tttPRtP tP tP teee如果一个部件发生故障，且该故障部件的负荷会转移如果一个部件发生故障，且该故障部件的负荷会转移到另一个部件上，那么额外增加的负荷将到另一个部件上，那么额外增加的负荷将导致另一个导致另一个部件的故障率增加部件的故障率增加。12341122部件相关部件相关 1121dP tP tdt 21 122dP tP

8、 tP tdt 32113dP tP tP tdt 1121dP tP tdt 21 122dP tP tP tdt 32113dP tP tP tdt 121tP te 12212122ttP tee 12123121ttP tee 22123221211222tttPRP tP tP teeeMTTF1212, 令例例6.1 两台发电机发电，当其中一台发电机发生故障后，另一两台发电机发电，当其中一台发电机发生故障后，另一台能够继续供电，然而，增加的负荷将导致另一台发电机故障台能够继续供电，然而，增加的负荷将导致另一台发电机故障率增高。如果率增高。如果=0.01次次/天，天，+=0.10次次

9、/天，求系统能够正常工天，求系统能够正常工作作10天的可靠度以及系统的天的可靠度以及系统的MTTF。 2 0.010.102 0.012 0.012 0.01-0.10tttR teee 0.210.22 0.01100.93142 0.01-0.10Reee10.0211600.020.08 0.100.20MTTF天备用（冷储备）系统的可靠性比热储备系统的可靠性高。备用（冷储备）系统的可靠性比热储备系统的可靠性高。12341122表示备用单元处表示备用单元处于备用状态时发于备用状态时发生故障生故障 1121dP tP tdt 21 122dP tP tP tdt 32113dP tP tP

10、 tdt 1121dP tP tdt 21 122dP tP tP tdt 32113dP tP tP tdt 121tP te 12212122ttP tee 1213ttP tee 12121123122tttR tP tP tP teee112121MTTF如果备用单元没有发生故障，则令如果备用单元没有发生故障，则令20 121112tttR teee1211MTTF如果如果 ，则，则122, tttR teee 11MTTF例例6.2 某主发电机工作状态时的故障率为某主发电机工作状态时的故障率为0.01次次/天，另一备用天，另一备用发电机处于备用状态时的故障率是发电机处于备用状态时的故

11、障率是0.001次次/天，处于联机状态天，处于联机状态时的故障率为时的故障率为0.10次次/天。求系统能够正常工作天。求系统能够正常工作30天的可靠度天的可靠度以及系统的以及系统的MTTF。 0.010.10.0110.010.010.001 0.1tttR teee300.8162R10.01109.090.010.1 0.010.001MTTF 天例例6.3 备用系统由两个相同部件组成，故障率备用系统由两个相同部件组成，故障率=0.002次次/h，-=0.0001次次/h。求可靠度要求值为。求可靠度要求值为0.95时的系统设计寿命。时的系统设计寿命。 0.0020.0020.00210.0

12、020.95=0.0001tttR teee1000.9822000.9351500.9611750.9491730.950RRRRR当转换装置将备用系统转为联机系统时，备用系统以当转换装置将备用系统转为联机系统时，备用系统以概率概率p发生转换故障。发生转换故障。123411p1221p 1121dP tP tdt 21 1221dP tpP tP tdt 32113dP tP tP tdt 121211221tttpR teee 1121dP tP tdt 21 1221dP tpP tP tdt 32113dP tP tP tdt 121tP te 1213ttP tee 122121221ttpP tee例例6.5 某主发电机工作状态时的故障率为某主发电机工作状态时的故障率为0.01次次/天，另一备用天，另一备用