Пр. пр 4. Отчет о практической работе Расчет надежности сложной технологической системы

• Название: Отчет о практической работе Расчет надежности сложной технологической системы
• Дата: 16.01.2022
• Размер: 51.32 Kb.
• Имя файла: пр 4.docx
• Тип: Отчет; #332523

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Технологические машины и оборудование»

Отчет

о практической работе

«Расчет надежности сложной технологической системы»
Студент гр. БМЗз 19-01 Т.И. Уматкулов
Доцент каф. ТМО А.Х. Габбасова

Уфа 2021


Расчет надежности сложной технологической системы
Цель. Повышение надежности сложной технологической системы.
Вариант 18. Отделение классификации




Рисунок 1 - Химико-технологическая схема производства органического продукта
Решение.

1. 
   Составить структурную схему надежности производственной установ- ки на основе чертежа технологической схемы.
   

Чтобы составить подобную структурную схему, надо при обходе струк- турных элементов по рисунку 1 задавать себе каждый раз вопрос: что будет, ес- ли данный элемент откажет?

Если откажет вся система, значит, данный элемент в смысле надежности включен последовательно, а если отказа системы не последовало, то значит, этот элемент включен параллельно.

Будем ставить подобные вопросы к каждому элементу схемы по рисунку 1. Очевидно, элементы 1 и 2 включены последовательно, а насосы 5 и 6 включены параллельно и т.д.



На рисунке 2 представлена структурная схема надежности технологиче- ской системы по рисунку 1. Для удобства составления по схеме (рисунок 2) формулы надежности рекомендуется обозначить резервные элементы.

Рисунок 2 – Структурная схема надежности установки

2. 
   Составить расчетную формулу надежности рассматриваемого химиче- ского производства:
   

- так как машины и аппараты 24, 21, 20,19, 18, 17, 16, 15 соединены в системе как последовательно, то их надежность определяется, как P_i (см. начало формулы (1));

• 
  остальные машины и аппараты имеют то или иное количество n резерв- ных элементов, то их надежность равна [1–(1–P_i)ⁿ] (см. формулу (1)).
  

Р_с = P₂₄·P₁₇·[1–(1–P₂₁²)·(1–P₂₁)²]·[1–(1–P₂₀)·(1–P₂₀)³]·[1–(1–P₁₉²)(1- P₁₉)]·[1–(1–P₁₆) (1–P₁₆)²]· [1–(1–P₁₈)²]

3. 
   Разбить расчетную формулу надежности на блоки
   

И также можно учесть, что P₃ = P₄ ; P₅ = P₆ ; P₁₂ = P₁₃ ; P₁₉ = P₂₀ ; P₂₁ = P₂₂ .
R₁ = P₂₄·P₁₇;

R₂ = [1–(1–P²₂₁ )·(1–P₂₁)²];

R₃ = [1–(1–P₂₀)·(1–P₂₀)³] ;

R₄ = [1–(1–P₁₉²)(1- P₁₉)] ; (2) R₅ = [1–(1–P₁₆) (1–P₁₆)²] ;

R₆ = [1–(1–P₁₈)²].

Причем, выражение (2) можно записать коротко (так как блоки соединены друг с другом последовательно, то для определения надежности системы надежности ее элементов перемножаются)
Р_с = R₁ · R₂ · R₃ · R₄ · R₅ · R₆. (3)
4) Переписать формулы надежности через интенсивности отказов _i

Поскольку предполагается, что имеет место экспоненциальный закон рас- пределения и для каждого i-го элемента системы известны интенсивности отка- зов _i , то их показатели надежности можно выразить через выражение Р(t) = e^-·t, перепишем формулы (2) следующим образом:
_R1=e-(λ24+λ17)·t _;
R₂ = [1–(1–e^-2λ21·t) (1–e^-λ21·t)²] ;

R₃ = [1–(1–e^-λ20·t)⁴] ;

R₄ = [1–(1–e^-2λ19·t) (1–e^-λ19·t)] ; (4)

R₅ = [1–(1–e^-λ16·t)³] ;

R₆ = [1–(1–e^-λ18·t)²] .

5. 
   Расчет надежности системы по блокам
   

Подставим в формулы (4) числовые значения соответствующих единицам оборудования интенсивностей отказов _{i
R1 = 2,73}-(1*10^-4+2*10^-5)·t_;

R2 = [1–(1–2,73^-2·10-4·t)(1-2,73^-2*2*10-4*t )² ] ;

R3 = [1–(1–2,73^-2·10-4·t)⁴] ;

R₄ = [1–(1–2,73^-2*2*10-4·t) (1–2,73^-10-4·t)]; (5)

R5 = [1–(1–2,73^-2·10-4·t)³] ;

R6 = [1–(1–2,73^-2·10-5·t)²].

Результаты расчетов по формулам (5) сведем в таблицу 2.
Таблица 2 – Результаты расчетов

t, ч.	R1	R2	R3	R4	R5	R6	Рс
200	0,976185	0,999540	0,999998	0,99696	0,999939	0,999984	0,972692
600	0,930243	0,990174	0,999834	0,975682	0,998536	0,999856	0,89711
1500	0,834624	0,907285	0,995421	0,882261	0,982396	0,999119	0,652743

6. 
   Построение кривой изменения показателя надежности данной кон- кретной химико-технологической сложной системы во времени (рисунок 3) и определение ресурса t по заданному минимально допустимому уровню P_{min доп.}.
   

Рисунок 3 - Кривая изменения показателя надежности химико-технологической системы во времени

По полученному графику зависимости (см. рисунок 3) по заданному ми- нимально допустимому уровню P_{с min доп} = 0,18 определяем ресурс t = 1470 ч.

5. 
   Анализ результатов Из таблицы 2 видно, что:
   

• 
  самым слабым в смысле надежности является блок R₁(1500) = 0,834624, определяющий надежность целой цепочки последовательно включенных эле- ментов;
  
• 
  далее наиболее низкие значения надежности имеют блоки R₄(1500) = 0,882261 (Автоматические весы ПТМ-1М поз. 19) и R₂(1500) = 0,907285 (Дробилка СМ-431 поз.21).
  

Следовательно, для повышения надежности всей системы Р_с можно повы- сить надежность слабого звена (R₁). Также можно несколько поднять надеж- ность системы, если увеличить значения надежности R₄ и R₂.

5. 
   Предложения по повышению надежности сложной технологической системы
   

Повысить надежность в блоках можно, во-первых, за счет установки более надежных единиц оборудования либо, во-вторых, за счет увеличения резер ва.

Допустим, мы приняли решение о повышении надежности системы за счет установки дополнительного резерва в блоках R₄ и R₂.

Оценим эффективность предложенных мероприятий по повышению надежности с помощью коэффициента модернизации - отношения надежности модернизированной схемы к надежности этой схемы до модернизации

К = ^Рсм , (6)

Р

м

с
где Р_{с м} - надежность модернизированной системы; Р_с - надежность системы до модернизации.

При К_м > 1 модернизация системы приводит к повышению надежности, то есть эффективна.

Найдем К_м при t = 1000 ч. При этом, одинаковые сомножители (т.е. выра- жения для определения надежности блоков оставшихся без изменения при мо- дернизации) в числителе (Р_см) и в знаменателе (Р_с) сократятся. Поэтому

Вывод.

Таким образом, если увеличить число автоматических весов (поз. 19 см. ри- сунок 1) до трех, а также число дробилки (поз. 21. рисунок 1), то надежность системы при эксплуатации t = 1000 ч возрастает на 0,4 %.