合理设计安全仪表功能回路的冗余架构

安全仪表功能(SIF)回路的冗余架构应满足安全和误停车率的要求。结合安全完整性等级(SIL)验证工作的经验,对影响SIF冗余架构设计的标准及各种规定的强制约束和影响SIF回路冗余架构设计的因素,如:安全失效因子、平均失效率及误停车率、共因失效及检验测试时间间隔、仪表测量及制造原理、仪表故障模式对架构降级的约束等,进行了工程分析,给出了合理的冗余架构设计原则。合理的冗余架构设计,应当兼顾SIF回路中的各个部件,并非冗余仪表越多越好,也并非越少越好,在经济条件允许的前提下,合理性是在满足安全及减少误停车率之间平衡的结果。

民机机载电子系统共模失效定量分析研究

随着民机机载电子系统的综合化发展,多冗余备份设计使得共模失效带来的安全风险愈加显著。当前民机安全性分析技术普遍依赖工程经验,仅对共模失效进行定性分析。本文将α因子与故障树分析方法相结合,对共模失效进行量化。提出共模组划分参考准则,并对机载系统的安全性分析流程进行扩展,将共模失效问题的量化分析方法纳入安全性分析体系,为民机系统安全性分析的深化应用提供支撑。

基于贝叶斯网络的CTCS-3级列控系统车载子系统可靠性评估

根据CTCS-3级列控系统车载子系统的功能结构构建其故障树,将故障树转换为贝叶斯网络;考虑维修性、共因失效和多故障模式等因素,分别建立基于贝叶斯网络的二状态(考虑正常运行和系统故障2种故障模式)和三状态(考虑正常运行、系统故常和降级运行3种故障模式)车载子系统可靠性评估模型;计算二状态和三状态情况下车载子系统的可用度,对车载子系统的可靠性进行评估。结果表明:利用贝叶斯网络的反向推理和正向推理便于查找车载子系统的薄弱环节;若不考虑车载子系统冗余结构中的共因失效,则得到的可靠性指标会偏于乐观;二状态和三状态情况下车载子系统的可用度分别为99.999 2%和99.997 7%,可见,减少车载子系统运行时的故障降级切换,可提高其运行时的可靠性。

压水堆核电厂仪表控制与计算机化的发展概况

阐述了当今世界压水堆核电站（ＰＷＲ）仪表与控制及自动化设备的发展概况；描述了模拟仪表与控制所存在的缺陷和问题；重点论述了当代先进核电站数字化仪表控制、保护系统与先进主控制室的性能和对计算机化仪表控制提出的要求。

锚杆抗滑桩与普通抗滑桩加固黄土滑坡的对比试验研究

通过开展3组不同桩锚结构(普通抗滑桩、锚杆抗滑桩)加固黄土滑坡的模型试验,测得不同桩锚模型的土体抗力、桩身弯矩及锚杆的应变,对不同结构形式的锚杆抗滑桩的受力形式、内力分布及破坏模式进行对比分析。结果表明:黄土滑坡防治中,锚杆抗滑桩受力结构呈"S"曲线状,桩顶位移平顺延续,土体抗力及桩身弯矩分布更均匀;增加桩顶锚杆排数,可以增大抗滑力;普通抗滑桩的破坏模式主要为塑性单铰破坏,锚杆抗滑桩主要为塑性单铰(或双铰)破坏,锚杆主要为弯剪-滑移破坏,桩周土主要为土拱塑性破坏。研究结果可为黄土滑坡防治中锚杆抗滑桩的设计理论提供技术支撑。

3D打印结构柱偏压性能试验研究

进行了6根3D打印结构柱和3根普通钢筋混凝土柱的偏压试验,分析了3D打印结构柱在不同偏心荷载作用下的破坏特征、挠度与承载力,并与普通钢筋混凝土柱进行对比.试验表明:3D打印结构柱与普通钢筋混凝土柱的破坏模式类似,但承载力降低10%~20%;跨中最大挠度随着偏心距的增大其增幅略微增大.所得试验结果可为3D打印结构柱的实际应用提供依据.

星载数据管理系统的共模故障分析方法

数据管理系统是低能X射线望远镜进行数据传输和数据处理的关键电路模块,为提高可靠性采用冷贮备冗余设计,但冗余设计会引入由共模故障引起的失效。因此,结合空间应用的环境,在对低能X射线望远镜的数据管理系统的故障树分析的基础上,对其进行共模故障方法的研究。首先,针对数据管理系统进行传统故障树的构建;其次,确定数据管理系统的共模故障分析对象,分析共模故障产生的原因及机理;再次,对数据管理系统进行共模故障定量分析;最后,通过对比考虑共模故障和未考虑共模故障的定量结果,提出改进设计措施。通过对数据管理系统进行共模故障定性和定量分析,找出引起发生共模故障的主要原因,并提出改进措施,提高了星载数据管理系统的可靠性。

基于Markov过程的渲染集群可用性分析

在考虑到多个集群节点存在着CMF(共模失效)情形下研究了系统的可用性。分别提出了由2个集群节点组成的系统在"单步修复"和"整体修复"方案下的CTMC(连续时间Markov链),得出了2种不同方案的优劣比较结论,同时采用SRN(随机回报网)仿真工具进行了验证;并进一步研讨了n(n>2)个集群节点组成系统的情形。

多种失效模式下的机械零件动态可靠性模型

考虑共因失效和随机载荷作用次数对可靠性的影响,建立了零件在多种失效模式下的动态可靠性模型。指出共因失效同样存在于零部件的失效中,运用应力-强度干涉模型和顺序统计量理论建立了多种失效模式下载荷多次作用时的零件可靠性模型以及零件动态可靠性模型。以齿轮的可靠度计算为例,研究了零件可靠度和失效率随时间的变化规律。研究表明,当零件强度不退化或退化不明显时,零件的可靠度随时间逐渐降低,失效率曲线具有浴盆曲线前两个阶段的特征。

基于速度观测的双余度电液舵机系统容错同步控制

考虑飞机电液舵机活塞杆运动速度不易测量的情况,提出一种基于速度观测的容错同步控制策略,解决了双余度电液舵机系统(DREHAS)内泄漏共模故障(IL-CMF)下的位置跟踪控制问题。首先,通过引入2组参考轨迹并对模型进行线性变换,实现舵面位置跟踪与两舵机力输出同步控制解耦;其次,在扩展状态观测器(ESO)中加入故障参数自适应项,设计一种自适应扩展状态观测器(AESO)估计两通道舵机活塞杆速度和扰动,从而克服了故障条件下利用原系统模型设计ESO带来的估计结果不准确问题;最后,基于AESO的估计结果及故障参数在线更新结果,利用反步法设计了一种非线性容错同步控制器。Lyapunov稳定性分析结果表明,该控制方法可确保IL-CMF故障及时变干扰条件下,闭环系统所有信号有界,系统输出满足规定的性能要求。IL-CMF故障及常值干扰条件下,系统跟踪误差渐进收敛于零。仿真实验进一步验证了所提方法的有效性。

三相全桥电路中功率MOS管失效原因分析

文中针对某风扇电机驱动电路高故障率的现象进行研究,并对其中三相全桥电路的失效原因进行分析,通过对失效现象的观察,着重对电路中的功率MOS管的失效原因进行分析。采用示波器观察波形的方法,首先采取对电路进行负载测试,以此来确保电路设计的正确性;然后对电路进行高压测试,模拟失效现象,分析其产生失效的原因。通过实验验证,提出了相应的解决办法,为工程人员提供了一种分析MOS管失效原因的参考方法。该方法适用于工程中大量使用的功率器件失效的疑难分析。最后,分别从硬件电路的设计以及软件的设计上提出了改进的方法。

多孔金属材料失效模式的数理分析

三维网状多孔金属材料已广泛应用于工程领域,本文借助于数理分析,综合介绍了此类材料在常见载荷形式作用下的失效模式,并对相关环节展开探讨。全面分析了该材料在单向压缩、双向压缩和三向压缩等压缩载荷形式下的失效行为,重点讨论了多孔产品在不同压缩载荷形式下的孔棱拉断和剪切断裂破坏模式,以及在三向压缩载荷形式下可能出现的孔棱屈曲失效模式。结果表明:此类材料承受压缩、弯曲、扭转、剪切等载荷时在多数场合将表现出孔棱拉断的破坏模式,但也存在孔棱趋于剪切断裂这一破坏模式的情况。

核电厂控制与保护系统应用软件潜在的功能缺陷与防御措施

分析了核电厂系统功能设计、数字化仪表控制系统中软件系统设计、开发、验证与确认中产生潜在的功能缺陷的原因 ;阐述了缺陷的种类、可能造成的后果与影响 ;论述了如何通过增大核电厂系统的设计裕量、强化纵深防御、采用规范的与成熟的编程、编译与验证技术来防止人因错误与编程的缺陷 。

基于综合限制函数超限的飞行事故虚拟再现系统设计

针对飞行事故再现技术中分析方法的不准确性和不直观性,结合飞参分析与分布式仿真技术,研究了事故再现中的关键分析技术,以决定性参数的综合限制函数超限作为事故最终发生的原因;在此基础上,设计了基于虚拟现实技术的事故仿真系统.该系统可以在定量分析事故发生过程的同时进行飞行状态3D演示;最后对某型低空突防战机副翼位置传感器失效引起的飞行事故进行了仿真分析,从数学层面以高度综合限制函数作为判断事故发生的依据,准确直观地解算并再现了事故发生后的状态变化情况.调查结果表明,左副翼卡滞状况下引起的位置传感器共模故障为事故发生的原因,其中高度限制器对事故的发生起了促进作用.

考虑载荷作用次数的共因失效零部件可靠性模型

研究了共因失效这种失效相关性以及随机载荷作用次数对零部件可靠性的影响,指出共因失效不仅存在于系统中而且也存在于具有多种失效模式的机械零部件中。在不作零部件各失效模式相互独立假设的前提下,直接运用载荷-强度干涉模型和顺序统计量理论建立了多种失效模式下随机载荷多次作用时的零部件可靠性模型。以齿轮的可靠度计算为例,研究了零部件可靠度随载荷作用次数的变化规律。并运用Monte Carlo方法进行了仿真实验,验证了模型的正确性。

电力系统可靠性评估的共模故障模型研究(英文)

共模故障是电力系统可靠性评估中常见的一种故障模式。针对传统共模故障模型的不足,提出了2种新的共模故障模型,即独立模型和容量模型。利用这2种模型,可分别公式化求得系统各个状态和各个容量水平的可靠性指标,结果准确,求解速度快。最后,对3种模型各自的优缺点进行分析和比较,由所提2种模型求得的可靠性指标是准确的,两者在理论上也是等价的,所得结果对电力系统可靠性评估有一定的指导意义。

基于并联原理补偿液压系统可靠性的工程实践

针对某厂步进式加热炉液压系统故障频发的实际情况,进行了液压系统故障原因探明和可靠性分析。由可靠性模型分析的结果可知此系统为串联系统且可靠性较低,指出系统故障原因为油液污染,并对其可靠度进行了仿真。基于并联原理,并考虑了油液污染引起共模故障,拟定了液压系统的改造方案,对液压阀台和液压站能源分别实施了改造。改造后的系统补偿了原液压系统的可靠性,使系统故障基本消除。该液压系统的运行结果表明,改造方案是切实可行的。

空空导弹冗余系统共模失效

为避免空空导弹冗余系统产生共模失效,提高产品可靠性和安全性。在研究共模失效分析方法的基础上,结合空空导弹的研制特点,对某型空空导弹电源组件点火电路冗余系统共模故障进行了定性分析,识别了点火电路中的共模故障,分析了故障原因和耦合因素,并提出了相应的改进措施。

核电厂应急给水系统的设计配置及多样性问题研究

本文从审评遇到的实际问题出发,给出了核电厂应急给水系统多样性设计的相关规定,介绍了各种不同应急给水系统的设计,以及不同配置在多样性问题上的考虑,最后从全厂断电及共模故障的基础上论证了应急给水系统多样性设计的必要性。

风电齿轮箱常见故障及原因分析

根据多年风电齿轮箱制造、检修经验,总结了风电齿轮箱常见故障,并对各种失效形式进行了分析,旨在为风电齿轮箱运维服务人员快速准确判定故障点,并采取相应的处理方法提供技术指导。