可靠性工程34系统可靠性分析yjg课件.ppt
可靠性工程34系统可靠性分析yjg,1,第三章 系统的可靠性分析,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,2,系统的组成,系统：是为了完成某一特定功能，由若干个彼此有联系而且又能相互协调工作的单元组成的综合体。 系统和单元的含义均为相对而言。 系统按可否修复可分为：不可修复系统和可修复系统。 分析中的假设,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,3,系统可靠性框图,为了表示系统与单元功能间的逻辑关系，用方框表示单元功能，每一个方框表示一个单元，方框之间用短线联接起来表示单元功能系统功能之间的关系，这就是系统可靠性框图，或称系统逻辑框图、系统功能图。 建立系统可靠性框图：要从功能上研究系统类型、分析系统的功能及其失效模式，而不能从结构上判断系统类型。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,4,EXAMPLE,下图所示是一个流体系统工程结构图，从结构上看是由管道及其上装2个阀门串联而成。试确定系统类型。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,5,解：,要确定系统类型，要从分析系统的功能及其失效模式着手。 若功能是液体流通,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,6,当两个阀的功能是截流,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,7,系统类型,根据单元在系统中所处的状态及其对系统的影响，系统可分为如下类型：,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,8,不可修复系统的可靠性分析,串联系统 并联系统 混联系统 贮备系统 表决系统,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,9,串联不可修复系统,定义： 系统中任何一个单元失效，系统就失效，或者系统中每个单元都正常工作，系统才能完成其规定的功能，则称该系统为串联系统。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,10,串联不可修复系统的可靠度,单元的寿命为，其可靠度为,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,11,串联不可修复系统,串联系统可靠度:,串联系统失效率:,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,12,串联不可修复系统,串联系统可靠度为,若单元寿命服从常参数指数分布：,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,13,串联不可修复系统,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,14,串联不可修复系统的可靠度特征,串联系统的可靠度低于系统中任一单元的可靠度。 串联系统的故障率大于系统中任一单元的故障率。 若串联系统的各个单元寿命服从指数分布，则系统寿命也服从指数分布。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,15,EXAMPLE,已知某串联系统由两个服从指数分布的单元组成，两单元的故障率分别为 ， ，工作时间 ，试求该系统的可靠度、故障率和平均寿命。,解：因为两单元服从指数分布，所以 该系统的1000小时故障率为 ，可靠度为0.94176，平均寿命为1666.67h。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,16,并联不可修复系统,只有当所有单元都失效，系统才丧失其规定功能，或者只要有一个单元正常工作，系统就能完成其规定的功能，这种系统称为并联系统。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,17,并联不可修复系统,系统的累积失效概率为：,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,18,并联不可修复系统,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,19,并联不可修复系统,假定单元的寿命服从指数分布:,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,20,并联不可修复系统,若各单元的失效率均为:,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,21,并联不可修复系统的特点,并联系统的失效概率低于各单元的失效概率； 并联系统的平均寿命高于各单元的平均寿命； 并联系统的可靠度大于单元可靠度的最大值； 并联系统的各单元服从指数寿命分布，该系统不再服从指数寿命分布； 随着单元数的增加，系统的可靠度增大，系统的平均寿命也随之增加，但随着单元数目的增加，新增加单元对系统可靠性及寿命提高的贡献变得越来越小。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,22,EXAMPLE,已知某并联系统由两个服从指数分布的单元组成，两个单元的故障率分别为 ， 工作时间 ，试求系统的故障率、平均寿命和可靠度。,解：系统的平均寿命 工作时间t=1000h时系统的可靠度 工作时间t=1000h时系统的故障率,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,24,混联不可修复系统,一般混联系统 串并联系统 并串联系统,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,25,一般混联不可修复系统,某混联系统的可靠性框图：,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,26,一般混联系统,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,27,一般混联不可修复系统,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,28,串并联不可修复系统,串并联系统，即由一部分单元先串联组成一个子系统，再由这些子系统组成一个并联系统。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,29,串并联不可修复系统,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,30,并串联不可修复系统,并串联系统由一部分单元先并联组成一个子系统，再由这些子系统组成一个串联系统。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,31,EXAMPLE,如果在m=n=5的串并联系统与并串联系统中，单元可靠度均为 ，试分别求出这两个系统的可靠度。,解：对于串并联系统: 对于并串联系统:,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,32,表决不可修复系统,组成系统的n个单元中，至少有r个单元正常工作系统才能正常工作，大于n-r个单元失效，系统就失效，这样的系统称为r/n表决系统。 串联系统是n/n表决系统，并联系统是1/n表决系统。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,33,表决不可修复系统,r/n 系统的失效概率服从二项分布 如果各单元寿命均服从指数分布，则:,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,34,表决不可修复系统,系统的平均寿命为 机械系统、电路系统和自动控制系统等常采用最简单的2/3表决系统。即三个单元中至少有两个单元正常工作，系统就正常工作。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,35,表决不可修复系统,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,36,表决不可修复系统(2/3),若三个单元相互独立， 系统可靠度为：,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,37,表决不可修复系统(2/3),若各个单元均服从指数分布，且失效率均为 则2/3表决系统的可靠度为,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,38,EXAMPLE,某 3/6 表决系统，各单元寿命均服从指数分布，失效率均为 ,如果工作时间t=7200h，求系统的可靠度及平均寿命.,解：由题意可得单元的可靠度为: 所以系统的可靠度为:,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,39,EXAMPLE（Continued),可靠性工程34系统可靠性分析yjg,40,EXAMPLE,一个平时能提供最大电力为6KW，而特殊需要时要求提供12KW电力的电站，可以按以下三种方案配置发电机：12 KW一台，或6KW两台，或4KW三台。设三种发电机的可靠性均相等并相互独立。试比较三个方案的可靠性。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,41,解：设一台发电机的可靠度为R0,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,42,贮备(旁联)系统,冷储备：贮备单元在贮备期内失效率为零； 热储备：贮备单元在贮备期内也可能失效。,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,43,转换开关完全可靠的冷贮备,系统可靠度 系统的平均寿命为 因工作单元相互独立，且有时间差。系统的寿命分布的概率密度 是n+1个单元寿命分布概率密度 的卷积，即,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,44,如果系统只有2个单元，1个是工作单元，另一个是备用单元，均为指数分布，失效率分别为 和 ，则,转换开关完全可靠的冷贮备,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,45,如果,转换开关完全可靠的冷贮备,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,46,如果n个单元均服从失效率为 的指数分布:,转换开关完全可靠的冷贮备,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,47,EXAMPLE,试比较均由两个相同的单元组成的串联系统、并联系统、转换装置完全可靠冷储备系统的可靠度。假定单元寿命服从指数分布，故障率为 ，单元可靠为 。,解：串联系统： 并联系统： 冷贮备系统：,可靠性工程34系统可靠性分析yjg,48,热储备,系统的可靠度为 : 系统的平均寿命为:,
