3.2. Виды показателей (параметров) надежности.

Показатели количественно характеризуют надежность объекта. Вид зависимостей для вычисления параметров надежности определяется конфигурацией и условиями эксплуатации системы. Следует различать по этому признаку следующие виды объектов:

- невосстанавливаемые - это объекты, которые в процессе эксплуатации не подлежат ремонту; при отказе такого объекта работа всей системы будет нарушена (например, отказ плотины вызывает отказ системы водоснабжения, электролампочка);

- восстанавливаемыми являются объекты, которые при выполнении своих функций допускают ремонт (автомобили, насосы).

Различают единичные и комплексные показатели надежности. Единичный показатель количественно характеризует только одно свойство надежности объекта (вероятность безотказной работы, наработка на отказ, интенсивность отказов и т.д.).

Комплексные показатели количественно характеризуют не менее двух основных свойств, составляющих надежность (например, безотказность и ремонтопригодность): коэффициент готовности, коэффициент простоя т.д.

3.3. Структуры технических систем и общие принципы повышения надежности.

Технические системы состоят из ряда элементов, соединенных между собой. Элементом считается независимая составная часть, на которые можно разбить систему.

Понятия элемента и системы являются относительными. Например, центробежный насос может рассматриваться как система, состоящая из механической и электрической части, каждая из которых может в свою очередь разбиваться на элементы (детали). В то же время в насосной станции насос является элементом, а в системе водоснабжения элементом может считаться насосная станция. Система может состоять из одинаковых или разных элементов.

Экспериментально, путем испытаний, обычно определяются показатели надежности элементов. А показатели надежности систем вычисляются в зависимости от вида соединения элементов (структуры, конфигурации) в системе. Бывают два вида соединений: последовательное и параллельное.

Последовательное соединение n элементов в систему характеризуется тем, что выход из строя одного любого элемента приводит к выходу из строя всей системы (рис. 3.1).

При параллельном соединении n элементов к отказу системы приведет отказ всех элементов (рис. 3.2).

Систему с параллельным соединением называют также системой со структурным резервированием элементов (резервированной). Возможны также системы с комбинированием обеих видов соединений.

Повышение надежности систем может быть достигнуто двумя путями:

1. Повышение надежности и качества элементов, из которых состоит система. Здесь подразумевается использование более качественных труб, материалов, оборудования, повышение качества строительно-монтажных работ, квалификации обслуживающего персонала. Этот путь наиболее предпочтителен.

2. Резервирование (дублирование) элементов систем. Это позволяет получить систему более надежную, чем надежность составляющих ее элементов.

3.4. Виды резервирования.

Сущность резервирования заключается во введении в систему дополнительных элементов для обеспечения безотказности объекта в целом, при недостаточно надежных элементах. Однако, возможно резервирование и без ввода дополнительных элементов. Например, временное резервирование с использованием резервов времени, функциональное - с использованием способности элементов выполнять дополнительные функции или перераспределять функции. Информационное резервирование связано с использованием резервов информации.

Наиболее распространенные в практике виды резервирования приведены на рисунке 3.3.

При общем резервировании повышение надежности достигается путем резервирования системы в целом, а при раздельном - отдельных элементов системы.

Кратностью резервирования называют отношение числа резервных элементов к числу основных (рабочих), и обозначают m.

Резервирование с целой кратностью означает, что m является целым числом, а с дробной - величина m является дробным несокращенным числом. Например m = 4/2 означает резервирование с дробной кратностью, при котором число резервных элементов равно 4, число основных - 2, а общее число элементов - 6. Если сократить 4/2=2, то это уже означает резервирование с целой кратностью, при котором число резервных элементов равно 2, а число основных - 1, общее число элементов - 3.

По способу включения резервирование бывает:

- постоянное, при котором резервные элементы подключены к основным в течении всего времени работы и находятся в одинаковом с ними режиме;

- замещением, в котором резервные элементы замещают основные после их отказа.

При замещении резервные элементы могут находиться в трех состояниях:

- нагруженный резервный элемент находится в том же режиме, что и основной;

- облегченный - элемент находится в менее нагруженном состоянии;

- ненагруженный - резервный элемент не несет нагрузки до включения.

Временное резервирование осуществляется путем устройства регулирующих емкостей в конце водоводов для создания запаса воды на время ликвидации аварии.