Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка и исследование неасимптотических моделей надежности сложных технических систем с учетом процессов старения и деградации их элементной базы

Диссертация: Разработка и исследование неасимптотических моделей надежности сложных технических систем с учетом процессов старения и деградации их элементной базы
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработана модель учета неоднородности потоков случайных событий, которая не имеет аналогов в литературе. Выведены базовые зависимости основных характеристик теории надежности для неоднородных потоков отказа и восстановления. Разработка общей модели учета неоднородности потоков отказа и восстановления. Получение зависимостей для основных характеристик надежности. Формулирование принципов… Читать ещё >

Разработка и исследование неасимптотических моделей надежности сложных технических систем с учетом процессов старения и деградации их элементной базы (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВОПРОСОВ СТАРЕНИЯ И ДЕГРАДАЦИИ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
    • 1. 1. Современное состояние работ по проблеме оценки характеристик надежности сложных систем
    • 1. 2. Программы исследований по оценке влияния старения и продления срока службы на надежность, безопасность и экономическую эффективность на примере АС
    • 1. 3. Закономерности деградации конструкционных материалов оборудования сложных технических систем
      • 1. 3. 1. Классификация механизмов деградации конструкционных материалов
      • 1. 3. 2. Модели деградации конструкционных материалов оборудования СТС на субмикроскопическом и микроскопическом уровнях
      • 1. 3. 3. Закономерности коррозионных повреждений оборудования СТС
      • 1. 3. 4. Модели эрозионного повреждения оборудования СТС
      • 1. 3. 5. Закономерности роста усталостных трещин в конструкционных материалах оборудования СТС
      • 1. 3. 6. Закономерности теплового старения конструкционных материалах оборудования СТС
      • 1. 3. 7. Закономерности износа оборудования СТС
    • 1. 4. Математические макромодели оценивания состояния оборудования СТС
      • 1. 4. 1. Построения математической макромодели оценивания степени подверженности старению оборудования СТС на основе данных о параметре потока отказов
      • 1. 4. 2. Математическая модель деградации и учета неполноты восстановления после регенераций комплекта элементов

Общая характеристика работы.

Актуальность темы

В настоящее время применение методов и моделей теории надежности в различных направлениях науки и техники очень разнообразно. В отраслевых публикациях широко распространена идея об управлении сроком службы технологическими объектами соответствующих отраслей. Учитывая тот факт, что материально-техническая база промышленности и топливно-энергетического комплекса в России была заложена в 70-х и 80-х годах, зачастую требуется обоснование надежности и безопасности дальнейшей эксплуатации в промышленных целях различных отраслевых объектов. Кроме того, что вероятностный анализ надежности и безопасности — задача глубокого изучения объекта исследования, она сопряжена с разработкой комплексных моделей учета разнообразных факторов, влияющих на надежную и безопасную эксплуатацию. К этим факторам относятся: деградация физических характеристик элементной базы со временем из-за воздействия окружающей (зачастую агрессивной) среды и повышенных эксплуатационных нагрузок, влияние технического обслуживания подсистем на надежность системы в целом и т. д. К настоящему времени разработано недостаточное количество физико-химических моделей, описывающих процессы, протекающие в материалах, подверженных воздействию окружающей среды. Эти модели описывают: коррозионные и эрозионные процессы, закономерности роста усталостных трещин, закономерности тепловой диффузии, закономерности износа и т. п. Однако на практике большую актуальность приобретают вероятностно-статистические методики оценок характеристик надежности, по которым принимаются решения о целесообразности эксплуатации, как некоторой подсистемы, так и всей системы в целом. Также эти характеристики позволяют решать задачи экономической целесообразности и строить модели профилактического обслуживания. Таким образом, очевидна необходимость разработки математических моделей и методов, позволяющих на основе эксплуатационных данных учитывать в процессах функционирования явления старения и приработки.

Цель работы.

1. Разработка численных методов учета деградации за счет неполноты восстановления. Нахождение способов оценивания параметров деградации и увеличения времени восстановления на основе анализа физических принципов функционирования объектов.

2. Разработка общей модели учета неоднородности потоков отказа и восстановления. Получение зависимостей для основных характеристик надежности. Формулирование принципов постановки задачи оптимизации для разработанной модели.

3. Разработка программного обеспечения для расчета характеристик надежности на основе данных о структуре исследуемого объекта, параметров восстановления и отказоустойчивости элементной базы.

Научная новизна работы.

• Впервые получено выражение для коэффициента готовности модели учета деградации за счет неполноты восстановления в условиях марковости случайных процессов. Предложены способы оценивания параметров деградации и увеличения времени восстановления.

• Разработана модель учета неоднородности потоков случайных событий, которая не имеет аналогов в литературе. Выведены базовые зависимости основных характеристик теории надежности для неоднородных потоков отказа и восстановления.

• Разработана не имеющая аналогов программная система расчета показателей надежности на основе статистической информации об отказах элементов и информации о режимах технического обслуживания.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные теоретические модели доведены до инженерных методик с соответствующей программной реализацией. Программная реализация представлена в виде программного комплекса, рассчитанного на квалифицированного инженера.

Разработанные методы и программное обеспечение применялись при решении задачи вероятностного анализа безопасности первого уровня Билибинской АЭС и оценки их реального уровня надежности.

На защиту выносятся;

1. Классификация моделей процессов, которые учитывают факторы, влияющие на старение оборудования.

2. Результаты исследования модели учета деградации за счет неполного восстановления комплекта элементов системы после отказа.

3. Модели анализа характеристик надежности в условиях неоднородности потоков отказов и восстановлений.

4. Инженерные методики расчета характеристик надежности элементов и систем энергоблоков АЭС с учетом факторов старения и деградации.

5. Программная система расчета характеристик надежности составных систем по статистическим данным об отказах и информации о режимах обслуживания.

6. Результаты практического исследования надежности подсистем СУЗ Билибинской АЭС, элементов СУЗ Курской АЭС, критического стенда «БАРС-6».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа изложена на 129 страницах, в том числе основного текста на 119 страницах. Работа содержит 36 рисунков, 4 таблицы и список литературы из 81 наименования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Приведем основные результаты, полученные в диссертации:

1. Разработан метод численного расчета характеристик надежности по математической модели надежности, учитывающей линейный тренд случайных процессов отказа и восстановления. Предложены способы численного оценивания коэффициентов деградации и увеличения времени регенерации для модели линейного тренда.

2. Разработана обобщающая модель учета неоднородности потока отказов. Введено понятие приведенного коэффициента готовности, на базе которого предложена схема постановки задачи оптимизации.

3. Разработан метод получения численной оценки закона распределения для обобщенной модели учета неоднородности потока отказов. На практическом примере рассмотрено его применение.

4. Разработан комплекс программ, реализующий алгоритмы структурного моделирования и позволяющий получать характеристики надежности систем, использующих пользовательские схемы и структуры данных методом имитационного моделирования.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.А. Старение и прогнозирование ресурса оборудования атомных станций. — М.: Энергоатомиздат, 1994, с. 212.
  2. Н.Б., Кордонский Х. Б. Модели отказов. М., Советское радио, 1966, с. 124.
  3. О.М., Копров С. В., Острейковский В. А. Анализ состояния разработки методов оценки влияния старения на безопасность атомных станций. Научно-технический отчет. Обнинск: ИАТЭ, 1991, с. 12−17.
  4. B.C. Разрушение металлов. М.: Металлургия, 1979, с. 214.
  5. Г. Г. Прикладная механика хрупкого разрушения. Обнинск: ИАТЭ, 1989, с. 210.
  6. В.А. Физико-статистические модели надежности элементов ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 236.
  7. Chandha J. A., Pachner J. Canadian Program on Understanding and Managing Aging Degradation on Nuclear Power Plant Components. Canadian Nuclear Soc. Conf. Ottawa, Canada, June 4−7,1989, p. 133.
  8. Combes J.-P., Noel R. Lifetime of Nuclear Power Plant: an Economic Challenge. Framotome, Symp. 1989, 18 October 1989, p. 97.
  9. В. А. Влияние старения оборудования на срок службы и безопасность атомных станций. Обнинск: Институт Атомной Энергетики, 1992, с. 215
  10. Ю.Проников А. С. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978, с. 217.
  11. П.Куликов И. В. Обоснование математической модели монотонного дрейфа параметров изделий электронной техники. М.: Надежность и контроль качества. Январь 1987, с. 193.
  12. Н. Н., Структура системы управления безопасностью потенциально опасных объектов, Ядерная энергетика, № 2, 1998, с. 7−13.
  13. Н. Б. Учет неполноты восстановления элементов при расчете надежности систем, Изв. Вузов, Приборостроение, 1994, с. 16−23.
  14. Е. И., Саенко Н. В. Погрешности численного решения интегральных уравнений теории надежности, Диагностика и прогнозирование надежности элементов ЯЭУ, сборник научных трудов № 9 кафедры АСУ, Обнинск: 1994, с. 17−24.
  15. Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности: Пер. с англ. М.: Советское радио, 1969, с. 312.
  16. Р., Прошан Ф. Статистическая теория надежности и испытания на безотказность: Пер. с англ. М.: Наука, 1985, с. 292.
  17. Ф., Франкен П. Надежность и техническое обслуживание: Пер. с англ. М.: Радио и Связь, 1988, с. 281.
  18. Н.С. Численные методы (том 1) М.: Наука, 1973. с. 112−147.
  19. Р., Брукшер П. Использование метода Монте-Карло в физических моделях: Пер. с англ. -М: Наука, 1996, с. 112.
  20. Antonov А.V., Volnikov I.S., Dagaev A.V. Application for non-asymptotic models for the NPP systems. // Proceedings of ESREL'99 The Tenth European Conference on Safety and Reliability, Munich-Garching, Germany, September 1999, c.969−974.
  21. A.B., Волников И. С. Дагаев A.B. Применение неасимптотических моделей для анализа надежности систем атомных станций. // Тезисы докладов на международном конгрессе «Энергетика 3000», октябрь 1998, Обнинск, с. 13.
  22. A.B., Волников И. С. Дагаев A.B. Об одном методе определения остаточного ресурса оборудования ЯЭУ. // Тезисы докладов на международном конгрессе «Энергетика 3000», октябрь 1998, Обнинск, с. 15.
  23. И.С. Построение модели надежности сложной системы с учетом неполного восстановления. // Тезисы докладов на межвузовской научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика 97″, сентябрь 1997, МИЭТ Москва, с. 20.
  24. А. В., Козин И. О., Дагаев А. В., Волников И. С. Расчет остаточного ресурса подсистем СУЗ Билибинской АЭС. // Сборник статей международной конференции по надежности оборудования ЯЭУ, Будапешт 1997.
  25. И.С., Чепурко В. А. Неоднородный поток отказов и восстановлений. // Сборник научных трудов кафедры АСУ, вып. № 13, Обнинск 2001.
  26. И.М., Антонов A.B., Дагаев A.B., Волников И. С. Анализ показателей надежности и ресурсных характеристик подсистем СУЗ Билибинской АЭС. // ВАБ (тема 204 361 700 361), Концерн „РосЭнергоАтом“, Москва 1997, с.9−34.
  27. Т. Теория ветвящихся процессов: Пер. с англ. // „Мир“, Москва1966, с.43−50.
  28. Е.С., Овчаров JI.A. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. // „Наука“, Москва 1991, с.47−72.
  29. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и Z-преобразованию: Пер. с англ.- М.: „Наука“, 1971. // с.256−288.
  30. Д., Смит В. Теория восстановления: Пер. с англ.- М.: „Сов. радио“, 1967.//с. 245−312.
  31. Д., Хинкли Д., Теоретическая статистика: Пер. с англ.- М.: „Наука“, 1978. // с. 347, с. 381.
  32. . В., Курс теории вероятностей: М.: „Наука“, 1965. // с.308−318.
  33. Е. Ю., Каштанов В. А. Организация обслуживания при ограниченной информации о надежности системы М.: „Сов. радио“, 1975. //с. 3−17, с 88−95.
  34. Е. Ю., Каштанов В. А. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем. М.: „Сов. радио“, 1971. // с. 17−26, с. 31−42.
  35. К. Модели надежности и чувствительности систем. Пер. с немец. -М.: „Мир“, 1979. // с. 10−35, с41−134.
  36. А. И. Надежность ядерных энергетических установок. Основы расчета. М.: „Энергоатомиздат“, 1987, с 237.
  37. И.М., Антонов A.B., Игнатов А, В, Дагаев A.B., Волников И. С. Анализ показателей надежности и ресурсных характеристик подсистем СУЗ Билибинской АЭС. // ВАБ (тема 204 361 700 361), Концерн „РосЭнергоАтом“, Москва 1997, с.9−34
  38. A.B., Волников И. С., Дагаев A.B. и др. Вероятностный анализ безопасности первой очереди Билибинской АЭС, количественный анализ аварийных последовательностей (том 6). // Отчет о НИР, Обнинск ИАТЭ, 1998,-108 с.
  39. Ю. А., Случайные процессы -М.: „Наука“, 1979,13−45 с.
  40. С. Н., Теория вероятностей, изд. 4-е М.: „Гостехиздат“, 1946, 19−27 с.
  41. Е. С., Теория вероятностей, изд. 3-е М.: „Наука“, 1964, 17−35 с.
  42. И.М., Антонов A.B., Волников И. С. и др. Анализ показателей надежности и ресурсных характеристик подсистем СУЗ Билибинской АЭС. // Отчет о НИР (тема 204 361 700 361, № госрегистрации 361−10), ВНИИАЭС, Москва 1997, с.9−34.
  43. A.B., Волников., Дагаев A.B. и др. Вероятностный анализ безопасности первой очереди Билибинской АЭС, представление и анализ результатов (том 7). // Отчет о НИР (тема 204 361 700 361, № госрегистрации 361−117), Обнинск ИАТЭ, 1998,6−61 с.
  44. Надежность в технике. Термины и определения. ГОСТ 27.002.-89. М.: Издательство стандартов, 1990, с. 250.
  45. Г. П. Теория вероятностей и математическая статистика. -Издательство московского университета. 1983, с. 267.
  46. В.А., Шнурков П. В. Оптимальные процедуры проверки при произвольном распределении времени индикации отказов. Основные вопросы теории и практики надежности. -М.: „Советское радио“, 1980, с.139−157.
  47. А. И. Контроль систем с учетом конечного времени обслуживания требований. Надежность ядерных энергетических установок. Сборник научных трудов № 8 кафедры АСУ. Обнинск 1992, с.27−32.
  48. А. И. Вычисление показателей надежности систем с учетом зависимости отказов элементов. Диагностика и прогнозирование надежности элементов ядерных энергетических установок. Сборник научных трудов № 8 кафедры АСУ. Обнинск 1992, с.31−36.
  49. А.И. Вычисление коэффициента готовности с учетом общих причин. Диагностика и прогнозирование надежности элементов ядерных энергетических установок. Сборник научных трудов № 6 кафедры АСУ. Обнинск 1990, с. 19−24.
  50. М.Л., Островский Е. И. Численное решение интегральных уравнений теории надежности. Прогнозирование надежности элементов ядерных энергетических установок Сборник научных трудов № 5 кафедры АСУ. Обнинск 1989, с.15−18.
  51. Э., Ито Т. Алгебраическая комбинаторика, схемы отношений. -М.: Мир, 1987, с.25−45.
  52. Н. В., Марон И. А. Вычислительная математика в примерах и задачах М.: „Наука“, 1972, с.67−89.
  53. Е. Ю., Павленко М. И. Некоторые новые результаты в использовании минимаксных подходов для решения задач технического обслуживания. Основные вопросы теории и практики надежности. -М.: „Советское радио“, 1975, с.22−32.
  54. В. Б., Грабовецкий В. П. Оценка надежности нерезервированной и резервированной восстанавливаемой аппаратуры при ограниченном количестве восстановлений. О надежности сложных технических систем. -М.: „Советское радио“, 1966, с. 169.
  55. А. П. Элементы теории надежности для проектирования технических систем. -М.: „Советское радио“, 1967, с. 245.
  56. Н.О. Стандартизация расчетов надежности: расчет безотказности изделий с резервом. Надежность и контроль качества, -М.: Радио и связь, 1987, с. 45−62.
  57. Ю. В., Антонов А. В., Волников И. С. и др. Оценка надежности систем контроля, управления и защиты реактора БАРС-6 стенда Б. // Отчет о НИР (тема 1 970 007 938, № госрегистрации 970−124), Обнинск ИАТЭ, 2000, 34−67с.
  58. А. В., Волников И. С., Дагаев A.B. Метод определения остаточного ресурса оборудования ЯЭУ. CD-ROM издание статей конференции
  59. Надежность и безопасность в ядерной энергетике» (18КЕЬ-98), Япония, Токио, 1998, с.345−351.
  60. М. Л., Киселев А. И., Макаренко Г. И. Интегральные уравнения -М.: Наука, 1976, с.210−212.
  61. В. В., Елизаров А. И. Вероятностные методы управления надежностью АЭС, энергоблоков, и отдельного оборудования на этапе эксплуатации и продление назначенного срока службы. // Доклад ВНИИАЭС, Москва, 1999, с. 126.
  62. В. В. Применение методов марковских графов в задачах распределения требований к надежности. // Технический отчет ВНИИАЭС, Москва, 1997, с. 48.
  63. В. В. Вероятностная оценка надежности оборудования и систем с учетом старения и действующей системы ТоиР. // Технический отчет ВНИИАЭС // Москва, 2000, с. 101.
  64. В. В., Елизаров А. И. Вероятностная оценка надежности оборудования и систем АЭС с учетом старения и действующей системы ТоиР. // Отчет ВНИИАЭС, 1999, с. 125.
  65. Д., Льюис П. Статистический анализ последовательностей событий.// М.:Мир, 1969, с. 231.
  66. И.А., Хасьминский Р. З. Асимптотическая теория оценивания.// М.: Наука, 1979, с. 167.
  67. Э. Теория точечного оценивания.// М.:Наука, 1991, с. 324.12 976.0стрейковский В.А., Таратунин В. В. Защитные системы безопасности энергоблока атомной станции с ВВЭР-1000 и их надежность// Обнинск.: ИАТЭ Обнинск, 1991., с. 84.
  68. Е.Ю., Воскобоев В. Ф. Эксплуатация авиационных систем по состоянию:(Элементы теории). //М.: Транспорт, 1981. 179 с.
  69. ГОСТ 27.003−89. Надежность в технике. Выбор и нормирование показателей надежности.
  70. ГОСТ 27.002−89. Надежность в технике. Термины и определения.
  71. Дж., Элмаграби. М. Исследование операций: // Пер. с англ.: Мир, 1981 Т. 1.С.712.
  72. .А., Ушаков И. А. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики.// М: Советское радио, 1975, с. 462.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!