1, 2 – Секции водоводов; а, б - задвижки; а – секционирующие задвижки.

Резервирование – постоянное с нагруженным резервом. Применим метод структурной декомпозиции и эквивалентирования. Для этого предварительно составим структурно-логические схемы водоводов с одной перемычкой (рис. 3. 4).

Рис. 3. 4. Структурно-логические схемы водоводов с одной перемычкой.

а, б, в – стадии преобразования структурно-логической схемы.

Из справочной литературы [2] выбираем значения интенсивности отказов задвижек λ_А,Б=0,6·10^-4ч^-1 и их интенсивности восстановления µ_А,Б=4·10^-2ч^-1.

Определим коэффициент готовности трубопроводов и задвижек по формуле (2.15):

Поскольку соединение элементов в каждой секции – последовательное, то коэффициент готовности каждой секции определим по формуле (3.5) или (3.6):

Блок 1-1, как и блок 2-2, представляет собой два параллельно соединенных элемента (секции), значит, для определения коэффициента готовности блока 1-1 и блока 2-2 воспользуемся формулой (3. 14):

Из рис. 3. 4 в) видно, что система состоит из двух последовательно соединенных блоков 1-1 и 2-2, поэтому для определения коэффициента готовности системы применим формулу (3. 5) или (3. 6):

Система водоснабжения относится к 1-ой категории надежности. Нормативный коэффициент готовности для 1-ой категории надежности составляет К_г(норм)=0,997515. Очевидно, что данная система из 2-х линий водоводов с одной перемычкой обладает достаточной надежностью, т. к. К_г>К_г(норм) (0,99955>0,997515).

Задача 3.12. Оцените степень соответствия каждой из трех предложенных схем (рис. 3.5) требованиям, которые предъявляются к бесперебойности водоснабжения потребителей 3-й категории надежности. Общий подаваемый системой расход – 1 м³/с. Расход каждого потребителя – 0,2 м³/с.

Рис. 3. 5. Расчетные схемы магистральных линий водовода.

Задача 3.13. Оцените возможность сокращения обслуживающего персонала с 18 чел. по штату до группы из одного мастера и четырех слесарей и механиков с сохранением требований, предъявляемых к водопроводным сооружениям 2-й категории надежности. Данная группа из пяти человек должна периодически один раз в месяц вскрывать помещение станции для выполнения профилактических и одновременно ремонтных работ. Между осмотрами станция должна эксплуатироваться с помощью автоматизированной системы управления. Насосное оборудование должно обеспечивать подачу расхода 600м³/ч при напоре 20м.вод.ст. Станция оборудована четырьмя рабочими и одним резервным насосами типа 6К-8.

Решение: Построим расчетную схему для оценки надежности насосной станции (рис. 3.6).

Рис. 3. 6. Расчетная схема насосной станции.

1 И 6 - напорный и всасывающий трубопроводы; 2 и 5 - задвижки; 3 - обратный клапан; 4 - насос.

Из справочной литературы [2] выбираем значение интенсивности отказов насоса типа 6К-8, равную - 2·10^-4 1/ч; трубопроводов в пределах станции – 10^-7 1/ч; задвижек - 4-10^-5 1/ч; обратного клапана - 10^-5 1/ч. Определим вероятность безотказной подачи расчетного расхода воды станцией в течение месяца автоматизированной работы. При условии, что оборудование резервировано способом замещения, она составит:

(здесь ч^-1).

Найденное значение Р(t) свидетельствуют о том, что в течение месяца могут быть аварийные состояния. Оценим их продолжительность, чтобы сопоставить с требованиями норм.

Первое аварийное состояние может возникнуть, когда из-за неисправностей отключены системой автоматики одновременно два насоса, а станция подает потребителю лишь часть расхода, равную 0,75q_расч. Средняя продолжительность пребывания станции в течение месяца в этом состоянии составит:

Подобное аварийное состояние допускается, согласно требованиям СНиП 2.04.02-84 [5], в течение 10 сут. При последующих аварийных состояниях расход станции снижается ниже допустимого уровня обеспеченности (равного 0,7q_расч), поэтому они могут быть отнесены к отказным. Средняя продолжительность пребывания станции в течение месяца в отказных состояниях равна:

Найденное значение t_2,3 превышает уровень, нормированный для сооружений 2-ой категории надежности, поэтому необходимо обосновать дополнительные меры по повышению надежности работы станции, если переводят ее на автоматизированный режим эксплуатации. Подобными мерами могут быть подбор более надежных насосов, сокращение числа рабочих агрегатов, применение напорно-регулирующих устройств, облегчающих режим работы оборудования, увеличение числа резервных агрегатов и др. Рассмотрим, например, увеличение числа резервных насосов на станции до двух. При этом вероятность безотказной подачи расчетного расхода возрастет до:

Подобный уровень бесперебойности подачи расчетного расхода станцией гарантирует снижение перерывов в подаче воды до продолжительности, нормированной СНиП 2.04.02-84 [5]. В этом можно убедиться, определив среднюю продолжительность пребывания станции в течение месяца в отказных состояниях. Для рассматриваемого варианта компоновки станции она снижается до:

Задача 3.14. Система состоит из 10 равнонадежных элементов, средняя наработка до первого отказа Т_ср элемента равна 1000ч. Предполагается, что справедлив экспоненциальный закон надежности для элементов системы и основная и резервная системы равнонадежны. Необходимо найти среднюю наработку до первого отказа Т_ср.с системы, а также частоту отказов а_с(t) и интенсивность отказов в момент времени t=50ч в следующих случаях:

а) нерезервированной системы;

б) дублированной системы при постоянно включенном резерве;

в) дублированной системы при включении резерва по способу замещения.

Задача 3.15. При наблюдении за работой трех экземпляров однотипной аппаратуры было зафиксировано по первому экземпляру - 6 отказов, по второму и третьему - 11 и 8 отказов, соответственно. Наработка первого экземпляра составила 180 часов, второго - 320 часов и третьего - 240 часов. Определите наработку на отказ.

Задача 3.16.Система состоит из 5 приборов, причем отказ любого одного из них ведет к отказу системы. Известно, что первый прибор отказал 34 раза в течение 950 часов работы, второй - 24 раза в течение 960 часов работы, а остальные приборы в течение 210 часов работы отказали 4 раза. Требуется определить наработку на отказ системы в целом, если справедлив экспоненциальный закон надежности для каждого из приборов.

Задача 3.17. Структурно-логическая схема устройства приведена на рис. 3. 7. Предполагается, что последствие отказов отсутствует и все элементы расчета равнонадежны. Интенсивность отказов элемента λ = 1,35·10^-31/ч. Требуется определить наработку до первого отказа резервированного устройства.

Рис. 3. 7. Структурно-логическая схема устройства.

Задача 3.18. Система электроснабжения насосной станции состоит из четырех генераторов, номинальная мощность каждого из которых W=18 кВт. Безаварийная работа еще возможна, если система электроснабжения может обеспечить потребителя мощностью 30 кВт. Необходимо определить вероятность безотказной работы системы электроснабжения в течение времени t=600ч, если интенсивность отказов каждого из генераторов λ=0,15·10³1/ч. Необходимо также найти среднюю наработку до первого отказа системы электроснабжения.