Курсач НТС (Автосохраненный). Курсовая работа по дисциплине Надежность технических систем и техногенный риск на тему Оценка безотказности сложной технической системы с использованием метода структурных схем

• Название: Курсовая работа по дисциплине Надежность технических систем и техногенный риск на тему Оценка безотказности сложной технической системы с использованием метода структурных схем
• Дата: 29.11.2020
• Размер: 156.95 Kb.
• Имя файла: Курсач НТС (Автосохраненный).docx
• Тип: Курсовая; #154907

Федеральное агентство по рыболовству

ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический

университет»

Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота

Транспортный факультет

Секция «Защита в чрезвычайных ситуациях»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Надежность технических систем и техногенный риск»

на тему

«Оценка безотказности сложной

технической системы с использованием

метода структурных схем»

Пояснительная записка

(БР.БГАРФ.20.03.01.ТБ-4б.20.ПЗ)

Разработал студент гр. ТБ-31	___________	/С.А. Колесников/	25.11.2020
Проверил профессор	___________	/С.И. Клячин/	25.11.2020
Заведующий Секцией «ЗвЧС»	___________	/Ю.Е. Тихов/	25.11.2020

Калининград – 2020

Содержание

Содержание 2

Реферат 3

Введение 4

1. Составление структурной схемы сложной технической системы для оценки безотказности 5

1.1 Метод структурных схем 5

1.2 Составление структурной схемы СПГ 5

2. Оценка безотказности станции подачи газа как сложной технической системы 6

2.1 Расчёт безотказности СПГ на конец отопительного сезона 6

2.2 Повышение безотказности СПГ резервированием 8

2.3 Оценка безотказности НС как восстанавливаемой технической системы с простейшим потоком отказов 9

Заключение 11

Список использованных источников 12

Реферат

Курсовая работа содержит 10 с. пояснительной записки, 1 приложение, 4 источника.

БЕЗОТКАЗНОСТЬ, МЕТОД СТРУКТУРНЫХ СХЕМ, ОЦЕНКА, СТАНЦИЯ ПОДАЧИ ГАЗА, СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ, БЛОК ПОДКАЧИВАЮЩИХ НАСОСОВ, БЛОК ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, КОНДЕНСАТОСБОРОНИК С ПРЕДОХРАНИТЕЛЕМ

Объект исследования – станция подачи газа.

Предмет исследования – оценить безотказность сложной технической системы.

Цель работы – оценить безотказность сложной технической системы с использованием метода структурных схем.

В результате проведённого исследования технической системы в виде станции подачи газа, была составлена структурная схема и рассчитана вероятность безотказной работы всей станции.

Были определены элементы, являющимися «слабыми» и даны рекомендации по повышению их безотказности.

Полученные в курсовой работе результаты исследований могут быть применены для поддержания требуемого уровня надёжности и расчёта показателей надёжности технических систем подобной системе, рассмотренной в данной работе

Введение

Характерной особенностью современного развития техники является широкое внедрение сил и средств автоматики и телемеханики, вызванное переходом на автоматизированное и автоматическое управление различными технологическими и производственными процессами. В условиях современной экономики автоматизация является одним из основных направлений технического прогресса и, конечно, улучшение эффективности невозможно без повышения надёжности технических средств.

Надежность – свойство объекта сохранять во времени и установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах в условиях применения, технического обслуживания, ремонтов. Хранения и транспортирования.

Цель этой курсовой работы заключается в оценке безотказности сложной технической системы с использованием метода структурных схем.

Для достижения данной цели требуется выполнить следующие задачи:

1. 
   составить структурную схему для расчёта безотказности СПГ
   
2. 
   рассчитать вероятность безотказной работы станции
   
3. 
   выявить «слабые» элементы и дать рекомендации по повышению безотказности станции до заданного параметра
   
4. 
   оценить риск остановки НС
   

1. Составление структурной схемы сложной технической системы для оценки безотказности

1.1 Метод структурных схем

Любая техническая система представляет собой комплекс элементов. Вполне естественно, что при анализе и расчёте её надёжности целесообразно использование системного подхода. Любой элемент системы рассматривается как составная часть более сложной системы и оценивается влияние его безотказности на эффективность функционирования всей системы в целом. Тогда безотказность системы будет зависеть, главным образом, от трёх факторов:

1. 
   надежности элементов, входящих в состав системы;
   
2. 
   характера соединения элементов;
   
3. 
   времени работы (наработки) элементов на данном этапе.
   

Учёт второго фактора при расчёте надежности технических систем осуществляется применением метода структурных схем. Такой метод является самым простым и заключается в том, что реальная система отображается структурной схемой событий безотказной работы элементов (диаграммой безотказной работы).

1.2 Составление структурной схемы СПГ

Станция подачи газа (СПГ) получает газ от федерального газопровода низкого давления и обеспечивает газом высокого давления котельные города. см. Приложение 1. СПГ состоит из двух больших подсистем: системы электропитания и управления (СЭУ) и насосной станции (НС). Непосредственно подачу газа осуществляет НС, а ее работой управляет СЭУ. СЭУ имеет систему электропитания (СЭП) и блок управления (ЭБУ). СЭП обеспечивает электропитанием всю станцию. Основной источник питания (ОИП) – городская электросеть. В случае срыва электропитания операторы станции запускают запасной источник питания (ЗИП) – один из трёх дизельных генераторов (ДГ). Однако, ДГ может не запуститься. Поэтому на станции несколько ДГ. В это время аварийное питание обеспечивает бесперебойный источник питания (БИП) на основе аккумуляторных батарей. НС имеет блок электрических подкачивающих насосов (БПН), блок насосов высокого давления (БНВ), конденсатосборник с предохранительным выключателем (КСП). БПН состоит из насосов двух типов: одного большого (ПНБ) и двух малых (ПНМ). БНВ состоит из трёх одинаковых насосов НВ. Структурную схему СПГ см. Приложение 1.

Выводы

Составив структурную схему СПГ можно определить характер соединения элементов (последовательный, параллельно-последовательный).

2. Оценка безотказности станции подачи газа как сложной технической системы

2.1 Расчёт безотказности СПГ на конец отопительного сезона

Исходные данные:

3 ДГ с вероятностями запуска 0,8, 0,7 и 0,6. 27.07.2020 – дата последней аварии на электросетях. =0,0005 1/дн., =0,001 1/дн. В составе БПН 1 ПНБ и 2 ПНМ. Три НВ с =0,0004 1/дн. Дата последнего обслуживания КСП 1 сентября.

Решение:

Рассчитаем вероятность безотказной работы СПГ по формуле:



Вероятность безотказной работы ЭБУ будет равно P_BE, полученное в ПЗ-1:



Формула для расчёта вероятности безотказной работы СЭП:



Рассчитаем вероятность отказа для ОИП, трёх ДГ:













По типу для СЭП рассчитываем и вероятности безотказной работы для других элементов

2.2 Повышение безотказности СПГ резервированием

Исходные данные:

P_эбу = 0,59; P_сэп = 0,9997; P_бпн = 0,91; P_бнв = 0,986; P_ксп = 0,99; P_спг = 0,52; P_спгзад = 0,75.

Решение:

1. 
   Слабый элемент – ЭБУ, подлежащий резервированию.
   
2. 
   Рассчитаем вероятность безотказной работы выбранного элемента, которую требуется достигнуть для обеспечения заданной безотказности всей системы.
   

= = = 0,85

= = 0,85

3. 
   Определим минимальное количество «цепочек».
   

K_min = = 2,05

K_min = 2,05

4. 
   Кратность резервирования равна k= 3/1.
   
5. 
   Проведём перерасчёт P_спг с учётом резервных элементов.
   

=

= = 0,7548

2.3 Оценка безотказности НС как восстанавливаемой технической системы с простейшим потоком отказов

Исходные данные:

НС состоит из БПН и БНВ. БПН состоит из одного ПНБ ( =0,001 1/дн.) и двух ПНМ ( =0,0005 1/дн.). БНВ состоит из 3-х НВ ( =0,0004 1/дн.).

Решение:

Так как вся система состоит из элементов, наработка до отказа которых распределяется по экспоненциальному закону, для которого λ=const, то поток отказов такой системы простейший, а параметр потока можно определить по формуле:




Вероятность возникновения более 10 отказов (k = 11) насосов за год (в период с 1 июля по 15 июня) находим по формуле Пуассона:


Вероятность работы станции без отказов насосов в период новогодних праздников с 1 по 10 января:


Вероятность возникновения отказа двух НВ в период с 1 по 10 января:




Выводы:

Определив безотказность СПГ как сложной технической системы до резервирования ЭБУ и после этого действия с изменённой структурной схемой (см. приложение 2), делается вывод, что она выше требуемой вероятности безотказной работы .

Далее проведя оценку НС как технической системы с простейшим потоком отказов, определилось что усиление ремонтного обслуживания НС не является целесообразным.

Заключение

Цель данной курсовой работы заключалась в оценке безотказности СПГ как технической системы. Курсовая работа состояла из двух основных разделов:

1. 
   В первом производилось построение структурной схемы путем использования метода структурных схем, что позволило определить, в дальнейшем, характер данной технической системы.
   
2. 
   Во втором определялась безотказность СПГ, способы повышения этой безотказности, а именно резервирование ненадёжных элементов, определение безотказности с учётом резервных элементов и проводилась оценка безотказности НС.
   

По данной курсовой работе можно сделать следующие выводы:

• 
  Характер соединения данной технической системы – последовательно-параллельный
  
• 
  Отсутствуют элементы с недостаточной надежностью, и как следствие, вероятность безотказной работы СПГ соответствует заданной вероятности безотказной работы
  
• 
  Проведение мер для усиления ремонтного обслуживания НС не требуется
  

Итоговый вывод таков, оценка безотказности данной технической системы является положительной.

Для повышения надежности системы имеется два основных пути, один из которых был рассмотрен выше, а другой будет описан ниже. Другой путь — это повышение надежности элементов, из которых состоит система. Здесь имеется в виду использование для изготовления труб и оборудования материалов с лучшими показателями (стали с повышенными прочностными характеристиками, более долговечные изоляционные материалы и пр.), повышение требований к качеству конструкций и изготовлению изделий (труб, задвижек, оборудованию газопроводов), повышение качества строительно-монтажных работ и повышение требований к контролю качества строительства. Для повышения надежности газоснабжающих систем используют прежде всего именно этот путь, который реализуют при конструировании, изготовлении и приемке элементов и узлов в эксплуатацию.

Список использованных источников

1. 
   Клячин С.И. Надежность технических систем и техногенный риск. Часть 1. Основные понятия, определения и показатели надёжности. – Калининград: БГАРФ, 2011. – 25 с.
   
2. 
   Клячин С.И. Надежность технических систем и техногенный риск. Часть 2. Оценка надежности и управление техническим состоянием. – Калининград: БГАРФ. 2012. – 52 с.
   
3. 
   Соболин В.Н., Тихов Ю.Е. Порядок разработки выпускных квалификационных работ: учебно-методическое пособие, 2-е изд., испр. и перераб. – Калининград: Изд-во БГАР, 2019
   
4. 
   Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем: – М.: Энергоатомиздат. 1986. – 480 с.
   
5. 
   
   

Приложение А