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船舶电站可靠性建模及故障树分析法研究

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创新点摘要

摘要

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 可靠性工程研究现状

1.2.1 国外可靠性工程的发展概况

1.2.2 我国可靠性工程的发展概况

1.3 可靠性技术理论研究现状

1.3.1 静态可靠性技术理论研究现状

1.3.2 动态可靠性技术理论研究现状

1.4 我国船舶电站可靠·l生技术的研究现状

1.5 课题研究内容

第2章 电气系统可靠性工程研究基础

2.1 不维修系统的可靠性特征量

2.1.1 可靠性

2.1.2 失效率

2.1.3 可靠性特性曲线

2.1.4 可靠度和不可靠度以及平均无故障工作时间

2.1.5 可靠度和失效率以及平均寿命之间的相互关系

2.2 可修系统可靠性特征量

2.2.1 维修性

2.2.2 可用性和可用度

2.3 本章小结

第3章 船舶电站不维修系统可靠性建模

3.1 建立系统可靠性模型的主要步骤

3.2 建立系统可靠性模型的基本准则

3.3 串联系统的可靠性框图与数学模型

3.4 并联系统的可靠性框图与数学模型

3.5 表决系统

3.5.1 2/3(G)表决系统

3.5.2 (n-1)/n(G)表决系统

3.5.3 k/n(G)表决系统

3.6 储备系统

3.6.1 冷储备系统

3.6.2 暖储备系统

3.7 船舶电站不维修系统可靠性预计与建模

3.7.1 船舶电站不维修系统可靠性预计

3.7.2 船舶电站可靠性预计实例

3.7.3 保护单元失效率预计加权系数法

3.7.4 船舶电站不维修系统可靠性建模应用实例

3.8 本章小结

第4章 船舶电站可修系统可靠性建模

4.1 马尔可夫过程分析法

4.2 可修系统可靠性与维修性模型

4.2.1 单部件可修系统可用度数学模型

4.2.2 单部件可修系统可靠度数学模型

4.2.3 两并联一备用可修系统可用度数学模型

4.2.4 两并联一备用可修系统可靠度数学模型

4.2.5 一运行两备用可修系统可用度数学模型

4.2.6 一运行两备用可修系统可靠度数学模型

4.3 基于马尔可夫过程的船舶电站可修系统可靠性建模应用实例

4.3.1 船舶电站储备冗余系统可靠性数学建模

4.3.2 船舶电站航行工况可用度数学建模

4.3.3 船舶电站航行工况可靠度数学模型

4.4 本章小结

第5章 故障树分析法的研究与应用

5.1 故障树分析法的特点及步骤

5.1.1 故障树分析法的特点

5.1.2 故障树分析法的步骤

5.2 部件故障类型

5.3 故障树常用符号说明

5.3.1 事件符号

5.3.2 逻辑门符号

5.3.3 转移符号

5.4 确定顶事件与边界条件

5.4.1 确定顶事件

5.4.2 确定边界条件

5.5 建树基本规则与原则

5.5.1 建树基本规则

5.5.2 启发性的指导原则

5.5.3 建树补充规则及技巧

5.6 故障树简化

5.7 故障树分析

5.7.1 故障树的定性分析

5.7.2 故障树的定量分析

5.8 船舶电站故障树的建立及应用

5.8.1 船舶电站故障树的建立

5.8.2 船舶电站故障树的应用

5.9 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间公开发表论文

致谢

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摘要

在综合分析可靠性工程基本原理的基础上,以典型船舶电站自动控制系统为对象,结合其运行特点,采用多种可靠性分析方法,完成了船舶电站不维修系统的可靠性建模、船舶电站可修系统的可靠性建模,对船舶电站故障树分析法及其工程应用进行了系统的研究。本文主要研究内容包括以下几个方面:
  1.完成基于元器件计数法、元器件应力分析法的船舶电站自动控制系统的可靠性预计。在确定出元件、部件的失效率的基础上,预计出船舶电站自动控制系统各单元、各分系统的失效率,最后预计出船舶电站自动控制系统的失效率。
  2.结合船舶电站自动控制系统工程实际,提出船舶电站保护单元在可靠性建模及可靠性预计中的特殊处理方法,计算结果表明采用这一有效方法预计船舶电站的可靠性更加科学、准确。
  3.建立船舶电站在不同工况下的可靠性框图以及相应的数学模型。在此基础上,计算出船舶电站在不同工况下的可靠度、系统平均无故障工作时间。按不同工况求解船舶电站可靠性模型的方法更加符合船舶电站的实际运行模型。
  4.为解决一般电气冗余系统的可靠性、特别是维修性计算问题,运用基于动态可靠性技术理论中的马尔可夫过程数学模型,对一般电气冗余可修系统可用度和可靠度进行数学建模,推导出冗余可修系统可用度和可靠度的表达式,并且给出了求解复杂系统稳态可用度的简单方法,最后将上述的数学建模应用到船舶电站控制系统,给出了船舶电站工程应用实例。
  5.针对船舶电站大型复杂控制系统普遍存在的维修、管理难题,将静态可靠性技术理论中的故障树分析法应用于船舶电站,创建了船舶电站的故障树,编写出用户程序,完成对船舶电站故障树的定性、定量分析,最后编写出供现场维修、管理人员使用的实用树、故障查找流程图等船舶电站维修、保养指南。

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