UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W POZNANIU

WYDZIAŁ MELIORACJI I INŻYNIERII ŚRODOWISKA

KATEDRA INŻYNIERII WODNEJ I SANITARNEJ

NIEZAWODNOŚC SYSTEMÓW INŻYNIERSKICH

PROJEKT 3

KLAUDIA KARTAWIK, GR. IW

INŻYNIERIA ŚRODOWISKA, ROK II, MGR

ROK AKADEM. 2013/14

TERMIN ODDANIA 08.01.2014 r

1. Przedstawienie tematu:

   1. Zagrożenia bezpieczeństwa:

1. Zagrożenia bezpieczeństwa: na skutek występującego w systemie uszkodzenia może wystąpić szereg uszkodzeń wtórnych albo mogą wystąpić inne procesy towarzyszące uszkodzeniu.

2. Zagrożenie bezpieczeństwa obiektów współpracujących: na skutek uszkodzenia danego obiektu może wystąpić bezpośrednie lub pośrednie zagrożenie obiektów z nim współpracujących.

3. Zagrożenie bezpieczeństwa środowiska: na skutek uszkodzenia obiektu może wystąpić bezpośrednio lub pośrednio.

4. Zagrożenie życia ludzkiego: na skutek uszkodzenia obiektu występuje poważne uszkodzenie ciała lub utrata życia ludzkiego.

   1. Struktura niezawodnościowa systemu (obiektu złożonego) określona jest jeżeli niezawodność elementów wyznacza jednoznacznie niezawodność systemu. Przedstawia zatem sposób wzajemnych powiązań elementów określających zależność uszkodzeń systemu od uszkodzeń jego elementów. Strukturę niezawodnościową opisuje tzw. funkcja strukturalna systemu.

   2. Strukturę niezawodności złożonych systemów technicznych można analizować różnymi metodami. Najczęściej korzysta się ze schematu blokowego i zapisu algorytmicznego.

Można założyć, że każdy element systemu może być w jednym z dwóch możliwych stanów: w stanie zdatności i w stanie niezdatności.

X_i (i = 1,2, … n)

φ(x) = φ(x₁,x₂, … x_n)

φ = 0 - system niezdatny

φ = 1 - system zdatny

2. Struktury niezawodnościowe obiektów:

1. Struktura szeregowa – do sprawności systemu konieczna jest sprawność wszystkich elementów (bloków) np. ogniw łańcucha.

$\text{Rs}\left( t \right) = \prod_{i = 1}^{n}R_{i}$

R_AB = R₁ • R₂

2. Struktura równoległa – do sprawności systemu wystarczy sprawność jednego dowolnego elementu, uszkodzenie następuje z chwilą uszkodzenia wszystkich elementów (bloków) systemu.

$R_{S}(t) = 1 - \prod_{i = 1}^{n}\left( 1 - R_{i} \right)$

R_AB = 1 − (1−R₁) • (1−R₂)

2. Struktura mieszana (szeregowo – równoległa) – otrzymuje się przez szeregowe połączenie ze sobą wielu podsystemów o strukturze równoległej.

3. Struktura mieszana (równoległo – szeregowa) – charakteryzuje się równoległym połączeniem kilku podsystemów o strukturze szeregowej.

4. Struktura złożona.

1. Obliczenie funkcji niezawodnościowej dla odżelaziacza i odmanganiacza.

Struktura niezawodnościowa obiektu inżynierskiego przedstawionego w projekcie to struktura mieszana (równoległo – szeregowa).

Struktura ta charakteryzuje się równoległym połączeniem kilku podsystemów o strukturze szeregowej.

$R_{s(t)} = 1 - \prod_{j = 1}^{n}{\lbrack 1 - \ \prod_{i = 1}^{u}\left( 1 - R_{\text{ij}}\left( t \right) \right)\rbrack}\ $

Dane do projektu na podstawie niezawodności i godzin bezawaryjnej pracy:

• Pompa I stopnia 95,4% = 0,954

• Aerator 98,9% = 0,989

• Odżelaziacz 1 984/1000 h = 0,984

• Odżelaziacz 2 898/1000 h = 0,898

• Odżelaziacz 3 915/1000 h = 0,915

• Odżelaziacz 4 920/1000 h = 0,920

• Odmanganiacz 1 955/1000 h = 0,955

• Odmanganiacz 2 910/1000 h = 0,910

• Odmanganiacz 3 980/1000 h = 0,980

• Odmanganiacz 4 984/1000 h = 0,984

• Chlorator 98,6% = 0,986

• Zbiornik wyrównawczy 99,9% = 0,999

• Pompy II stopnia 97,6% = 0,976

1. Obliczenia niezawodności obiektu inżynierskiego z wykorzystaniem struktury niezawodnościowej:

R_FeMn1 = R_Fe • R_Mn

R_FeMn1 = 0, 984 • 0, 955 =  0, 940

R_FeMn2 = 0, 898 • 0, 910 =  0, 817

R_FeMn3 = 0, 915 • 0, 980 = 0, 897

R_FeMn4 = 0, 920 • 0, 984 = 0, 905

R_{FeMn1 − 3} = 1 − (1−R_FeMn1) • (1−R_FeMn2) • (1−R_FeMn3) • (1−R_FeMn4)

R_{FeMn1 − 3} = 1 − (1−0,940) • (1−0,817) • (1−0,897) • (1−0,905) = 1 − 0, 06 • 0, 183 • 0, 103 • 0, 095 = 0, 999

R = R_PI • R_A • R_{FeMn1 − 4} • R_Ch • R_Zw • R_PII

R = 0, 954 • 0, 989 • 0, 999 • 0, 986 • 0, 999 • 0, 976 = 0, 906

1. Wskazanie urządzenia powodującego zmniejszenie niezawodności obiektu inżynierskiego.

Urządzenia, które powodują zmniejszenie niezawodności obiektu inżynierskiego to odżelaziacz 2 , odżelaziacz 3 i odmanganiacz 2. W celu zwiększenia niezawodności obiektu można wymienić urządzenia na nowe (o większej niezawodności) lub wyposażyć stację w dodatkowy odżelaziacz, który będzie urządzeniem zastępczym podczas awarii.

1. Zaproponowane rozwiązanie ,które zwiększy niezawodność obiektu inżynierskiego.

Rozwiązaniem, które mogło by zwiększyć niezawodność całego obiektu jest wymiana tych trzech najbardziej zawodnych urządzeń. Jednak niezawodność całego systemu jest na bardzo wysokim poziomie i zmiana będzie minimalna.