Файл: Смирнов, О. Р. Надежность судовых энергетических установок.pdf

Итак, путем резервирования достигается замена отказов третьей группы менее опасными отказами первой и второй групп. Однако система имеет достаточно высо­ кую вероятность нахождения в состоянии отказа первой группы. Следовательно, нецелесообразно пытаться осуществить повышение надежности по отношению к этим отказам путем усложнения схемы резервирования. Здесь требуется также по­ вышение надежности элементов, входящих в резервированную систему.

§20. НЕКОТОРЫЕ ДРУГИЕ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В СОСТАВЕ СЭУ

Выше рассмотрены наиболее часто встречающиеся в практике схемы резервирования элементов установки. К резервируемому обо­ рудованию СЭУ прежде всего необходимо отнести вспомогательные механизмы. Резервирование главных двигателей осуществляется на транспортных судах реже. Это можно объяснить, в основном, двумя причинами:

—являясь сложным элементом, главный двигатель имеет высо­ кую надежность относительно отказов третьей группы, так как многие его узлы, в свою очередь, имеют резерв по отношению к этим отказам (например, наличие нескольких цилиндров в ДВС). Поэтому использование резервирования, которое, как было показано, повы­ шает надежность только по отношению к отказам третьей группы,

вданном случае не всегда целесообразно;

—резервирование всегда приводит к увеличению массы, габари­ тов и стоимости установки и, если резервируемым элементом яв­ ляется главный двигатель, масса которого может составлять 30—50% от массы установки, то такое увеличение существенно сказывается на массогабаритных показателях установки в целом.

Поэтому для резервирования главных двигателей в СЭУ исполь­ зуется только схема постоянно включенного резерва.

Параллельная работа сложных элементов

Рассмотрим, с точки зрения надежности, параллельную работу на один винт двух главных двигателей. В этом случае при отказе первой или второй группы двигатель продолжает работать некоторое случайное время (например, до прихода судна в порт, где может быть произведен ремонт) и в этот промежуток времени в нем возможно появление новых отказов всех трех групп, в общем случае, с новыми интенсивностями Я,; (i = 1, 2, 3).

Отказами соответствующей группы резервированной системы

вданном случае будут являться:

—отказ первой группы — отказ первой и только первой группы хотя бы одного из двигателей;

—отказ второй группы — отказ второй группы хотя бы одного из двигателей или отказ третьей группы у одного из них и безотказ­ ная работа или отказ первой группы другого;

—отказ третьей группы — отказ третьей группы у обоих рабо­ тающих параллельно двигателей.

230

Характеристики безотказности* Основные количественные харак­ теристики надежности до первого отказа для двух параллельно работающих главных двигателей имеют вид:

— вероятность безотказной работы

— вероятность безотказной работы относительно отказов второй

Зная величины, определяемые равенствами (5.190)—(5.196), можно найти и остальные характеристики надежности резервированной системы до первого отказа, используя указанные выше зависимости между ними.

Характеристики надежности с учетом восстановления* Вероят­ ность застать резервированную систему в момент времени t в со­ стоянии отказа первой группы может быть представлена как ве­ роятность суммы следующих событий:

— в момент времени t один из двигателей находится в исправ­

Вероятность застать резервированную систему в момент вре­ мени t в состоянии отказа второй группы может быть представлена как вероятность суммы следующих событий:

— один из двигателей имеет отказ второй группы, другой — либо исправен, либо находится в состоянии отказа первой или второй группы;

231

— один из двигателей имеет отказ третьей группы, другой — либо исправен, либо находится в состоянии отказа первой или вто­ рой группы.

_ Обозначив вероятность соответствующих событий через Q(CV (t),

Вероятность застать систему в состоянии отказа третьей группы может быть представлена как вероятность события, заключающегося в том, что в момент времени t оба двигателя находятся в состоянии отказа третьей группы.

Таким образом, с учетом изложенного уравнения, описывающие работу системы для рассматриваемого случая можно записать так:

Решая систему (5.199) и используя (5.197) и (5.198), найдем искомые величины.

232

Кроме главного двигателя, сложным элементом установки, ко­ торый практически всегда резервируется, является дизель-генера­ тор. Здесь, кроме рассмотренного случая постоянно включенного резерва, используются как резервирование замещением, так и схемы скользящего резерва.

Схема замещения сложного элемента

Рассмотрим резервирование сложного элемента по схеме замеще­ ния. Работа такой системы может быть организована различным образом, поэтому остановимся на наиболее вероятном случае, когда при отказе любой группы рабочего элемента он восстанавливается и начинает работу такой же резервный элемент. При его отказе пер­ вой или второй группы он продолжает работать с интенсивностями

отказов %i (i = 1, 2, 3), если первый еще не отремонтирован и вос­ станавливается, если его отказ — отказ третьей группы.

Характеристики безотказности. Безотказная работа такой си­ стемы — отсутствие отказов у рабочего элемента за время t. Отказ первой группы — сумма двух событий:

резервного в интервале времени (т, t).

Отказ второй группы — отказ рабочего элемента в момент т < t и отказ второй группы резервного в интервале (т, t).

Отказ третьей группы — отказ рабочего элемента в момент т < t и отказ третьей группы резервного в интервале (т, t).

Таким образом, основные количественные характеристики на­ дежности рассматриваемой системы до первого отказа будут иметь

233