Redundanța în sistemele tehnice
În multe cazuri, sistemele și dispozitivele tehnice impune cerințe foarte stricte cu privire la fiabilitatea.
Unele dispozitive nu pot fi oprite din cauza pericolului pentru persoanele care lucrează pe aceste dispozitive sau cu ajutorul acestor dispozitive. De exemplu, sistemul de alimentare cu aer și desecare în mine. Opriți alimentarea cu aer sau sisteme de drenaj se confruntă cu mari sacrificii și, prin urmare, inadmisibil.
Alte dispozitive nepractic, opri sau preveni stagnează din cauza daune economice mari. Acestea includ o parte din sistemul de alimentare cu energie, avioane (avioane, elicoptere, etc.), și altele.
Alții trebuie să fie autoprotejat dispozitiv pentru o perioadă de timp prestabilită considerente (militare) de apărare. Acestea includ cele mai multe tipuri de echipamente militare.
Toate cele de mai sus ne face să căutăm modalități de a îmbunătăți fiabilitatea și durabilitatea dispozitivului la un nivel predeterminat.
O astfel de modalitate este de elemente redundante, sisteme și piese, în general. REZUMAT redundanță este că un element (sistem bloc) îmbinate prin unul sau mai multe elemente de rezervă (redundante) (sisteme blocuri), care sunt conectate ca eșec apariție localizare pe teren și îndeplini funcția.
Backup este una dintre principalele metode de îmbunătățire a fiabilității dispozitivelor tehnice, ceea ce permite, cel puțin în teorie, crește fiabilitatea produsului până la un nivel arbitrar de mare.
Setul de elemente primare și de grup de rezervă redundante se numește.
În funcție de starea componentei de rezervă sau a dispozitivului înainte de includerea lor în muncă, există trei tipuri de prevederi.
1. rezervă încărcată. elementelor superflue sunt în același mod ca element principal, fiabilitatea lor este independentă de punctul în care acestea sunt unite în spațiul principal.
De exemplu: număr de axe suplimentare de conducere sunt motorul de atunci când acestea sunt în mod constant la locul de muncă, roțile din spate duble și altele.
2. Standby. elementelor superflue sunt oprite și în momentul includerii acestora în stare de funcționare.
pompe de urgență în mine, parașuta de rezervă, transformatoare de urgență, compresoare, etc. Exemplu:
3. rezervă ușoară. elementelor superflue sunt într-o taxă de lumină până la includerea lor în locul solului. În timp ce așteaptă, ei pot refuza, dar mai puțin probabil decât elementele de bază.
Exemple: controale duplicate pentru mașini de formare (automobile, avioane, etc.); arcuri suplimentare (podressorniki) în autovehicule etc.
Ușoare de rezervă este cel mai comun tip de rezervă, și de rezervă încărcate și descărcate extremele sale.
Acest capitol discută despre unele dintre întrebările matematice și modelul procesului de backup.
Din motive de comoditate, vom vorbi despre elementele de rezervare, înțelegerea „elementul“ termenul și element este doar o parte a sistemului, și puterea, și chiar întregul sistem.
Sub nici o recuperare de grup de rezervă redundant se referă la determinarea caracteristicilor de fiabilitate în următoarele condiții:
a) după elementul de defecțiune nu este restabilită;
b) înlocuirea de rezervă de celule principale se realizează instantaneu;
c) eșecul sistemului va veni atunci când ultimul element eșuează din grupul de rezervă.
Luați în considerare, pe baza presupozițiile de mai sus, diferite tipuri de redundanță.
a. Încărcat de rezervă. În cazul elementului încărcat alternativ de așteptare funcționează în același mod ca bază pentru a activa în schimb, și după încorporarea acestuia. În practică, acest lucru nu se realizează de obicei, dar trebuie să specifice acest lucru, astfel încât să nu complice concluziile. În acest caz, considerăm că fiabilitatea elementului nu depinde, moment în care elementul de rezervă este operațional.
Să grup de rezervă constă dintr-un element principal - 1 (Figura 4.1.) Și rezervă-1 p. Vom nota cu
fiabilitatea elementelor corespunzătoare și unreliability acestora prin
Eroarea relativă în formula va fi de ordinul
Dacă lt <<1, то можно пользоваться совсем простой приближенной формулой
Magnitudinea Qn (t) se calculează în distribuția normală. Aici, aceste calcule nu sunt date.
In cele mai multe cazuri, amplitudinea Qn (t) în formă închisă nu poate fi calculată. Prin urmare, principalul interes în vederea asimilării unor metode aproximative pentru evaluarea fiabilității în aceste cazuri. Acestea sunt destul de bine dezvoltate, dar în această lucrare nu sunt date.
în. Ușoare de rezervă. În multe cazuri, dezavantajoase pentru a utiliza o rezervă încărcat din cauza câștig insuficient în fiabilitate. Cu toate acestea, se întâmplă, de asemenea, că este imposibil să se aplice de rezervă neîncărcat, datorită faptului că unele elemente după timpul finit necesare pentru a atinge performanțele sale la valorile de lucru - „încălzire“ (de exemplu, motoare cu combustie internă).
În aceste cazuri, utilizați o rezervă ușoară, a cărei esență este descrisă mai sus.
1. Rezerva Grupul este format din una principală și de rezervă elemente n1.
2. Pk (n) (0-fiabilitatea k elementul inoperant th.
3. Fk (p) (t, t) este probabilitatea condiționată ca k -lea element de (standby) nu reușesc, în timp ce în starea de funcționare la parcela de timp (t, t), cu condiția ca să nu i se refuză să .uchastke ( 0, t), este inoperant.
4. Element de comutare t-punct.
5. Fiecare element redundant este activat în momentul în care acesta din urmă nu (în timp) a elementului precedent. Notăm de t1, t2, t3, ..., tn operațiune de timp aleatorie a principalelor și de rezervă celule.
Evident, la momentul Tk este pornit la starea de funcționare a următoarei (k + l) -RO elementului. Luați în considerare funcția
Q1 (t) -nenadezhnost principal de celule.
Qc (t) - nesiguranței grup de rezervă de bază și (k- 1) element lea (de rezervă).
Qn (t) - lipsa de fiabilitate necesară a grupului standby.
ori aleatoare tc depind unul de altul, de exemplu. Pentru a. Durata de viață a unui back-up depinde de când a intrat în stare de funcționare, și anume, Depinde de momentul ti. Două funcții consecutive Qc (t), și Qc + 1 (t) vor fi legate prin relația următoare
Formula (5.28) urmează:
Deoarece Q1 (t) - lipsa de fiabilitate a elementului de bază cunoscut nouă, atunci această formulă, putem calcula toate caracteristicile secvențial Qc (t). Cu toate acestea, calculul dificil prin faptul că, de obicei, necunoscute funcției p (p) (t1 t). Determinarea experimentală necesită o mare de statistici, t. Pentru a. Funcția depinde de două argumente.
Prin urmare, ca o primă aproximare, se presupune că prezența elementului în ameliorarea stării nu afectează fiabilitatea în funcționare.
Am observat deja că rezervele încărcate și descărcate sunt cazuri speciale ale rezervei facilitat.
Pentru a rezerva de încărcată în notație utilizată mai sus
și latente
Pentru mai multe formule simple presupun că fiabilitatea elementelor din statele active și inactive se supune legii exponențiale și fiabilitatea elementului nu depinde de timpul de staționare în stare de repaus.
Luați în considerare în cazul în care fiabilitatea tuturor elementelor sunt aceleași.
l - rata de eșec al elementului în modul Lite.
L - intensitate eșecuri element în stare de funcționare.
Dacă la un moment dat de timp, am refuzat (k- 1) elementul, unul dintre elementele neotkazavshih este în funcțiune, și (n-k) elementele dintr-un mod ușor. Prin urmare, rata totală eșec este
Procesul în cauză este un caz special al procesului morții, teoria coadă în considerare, și putem aplica toate formulele acestui proces. De la reprezentări ale teoriei nesiguranței așteptare a grupului de așteptare va fi egal
După o serie de transformări și permutări ale următoarei ecuații
Atunci când n mai mici și fiabilitatea elementelor, nu prea aproape de unitate, putem folosi (4.31).
Formula poate fi utilizat în caz de mare fiabilitate:
Mai mult decât atât, eroarea relativă nu depășește
Cel mai frecvent caz este faptul că, atunci când elementele au diferite rată de eșec. Acest caz din cauza complexității descrierii matematice nu este luată în considerare.
4.2. Unele întrebări fundamentale Backup System
a) scala Redundanța.
Atunci când sistemul de rezervare poate rezerva un sistem de elemente separate sau blocuri incluse în sistem sau întregul sistem.
Nivelul la care se face rezervarea, numită redundanța scară.
Cea mai mare parte a sistemului este rezervat în ansamblul său, cu atât mai mare scara de redundanță.
Trebuie remarcat faptul că mai mare amploarea redundanță, sistemul redundant mai puțin fiabile. Această afirmație ne este dat fără dovezi, are o dovadă matematică riguroasă.
b) culisantă rezervei:
Dacă sistemul are un grup de elemente identice, este posibil, în loc de a rezerva fiecărui element uni toate elementele redundante în grupuri și aranja t. N. alunecare rezerva.
Astfel, există un grup de elemente principale și un grup de elemente redundante sunt incluse în locul eșuat. După anularea elementului operațiune este rotită în locul primului element de rezervă din grupul indiferent de ordinea în care sa produs produse bloc eșec nod.
Fără dovezi, observăm că combinația rezervei îmbunătățește întotdeauna fiabilitatea sistemului ca întreg.
Trebuie remarcat faptul că reducerea în scara de redundanță n crearea de alunecare rezervei îngreunate de motive tehnice. Nu este atât de ușor să pună în aplicare.