導航：安全管理網>> 安全論文>> 機械安全論文>>正文

故障安全設計

文檔作者：管楚度		點擊數：	更新時間： 2021年10月10日
下載地址：點擊這里	文件大小： 118.10 KB 共3頁	文檔格式： PDF	下載點數： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共3頁]

本文件共3頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：118.10 KB 共3頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

下一篇：功能安全壓力變送器設計及其安全性評估

上一篇：碰撞安全裝置的設計

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

’=： j
V、
— — — —
故障
‘
全設計
管楚度
一
、引言
系統出現故障對， 從結構上限制其擴大，
而保證實現原定系統功能， 繼續執行任務， 這
種安全設計稱之為故障安全設計。
任何系統(產品或設備)在規定的使用壽
命期限內， 也不可避免地出現故障 錯誤或失
效。而且故障、錯誤、失效通常只發生在系統
的局部， 此時系統要實現原規定的功能， 可按
下例四種要求之一進行設計。 ‘
1．繼續實現全部原定功能， 完成原定任
務。
2． 實現部分原定功能， 降低原定任務要
求。
3． 中斷原定任務， 保證系統轉^安全狀
態。
4． 中斷原定任務，系統不存在安全要求。
下面分別舉例進行說哦
例如， 容錯計算機設計屬于上述第一種類
型安全設計， 它通過自動檢測故障、自動定位
及自動恢復等設施， 使計算機可帶“病” (容
許局部故障)工作。擁有多于兩臺發動機的飛
機、艦船， 墓驅動系統的設計屬于第二種類型
安全設計。當飛機、艦船中的一臺發動機出現
故障時， 在其他發動機的驅動下， 它們可在降
速情況下仍能安全到達目的地。我國鐵路的信
號系統設計屬于上述第三種類型安全設計， 這
是因為從宏觀整體要求而言， 鐵路運輸應該連
續遣行作業，麗在不影響安全的前提下，允許
局部范圍、短時間的作業中斷， 因此， 鐵路信
號輸出的“啟動” 信號不需要持續作用于服務
對象(列車)， 信號系統中的繼電器故障被設
計成重力式的， 當繼電器處在“落下” 狀態
時， 顯示紅燈信號(即輸出 停止” 信號)，
要求中斷需要繼續完成原定的任務， 使系統自
然轉八安全狀態。最后， 凡是發生故障時不致
誘發安全事故的系統， 如大型建筑的集中式冷
風系統等生活設施系統， 則屬于上述第四類安
全設計。
系統出現局部故障后， 要求實現系統原定
功能， 由于原定任務要求的程度不同， 其安全
設計的難度自然也不相同。通常， 上述第一類
安全設計稱為故障安壘設計， 第二類安全設計
稱為亞故障安全設計或稱為故障軟化設計； 第
三類安全設計稱為故障導向安全設計
通常， 安全設計的對策是多種多樣的。但
是 現在尚無規范、統一的設計方法， 而只能
通過一些例子予以說明 ．
=、容錯系統設計曩述
現代計算機系統已在我們社會中起著重要
作用， 例如車輛交通最控制系統、通信、銀行
系統等等， 這些系統中斷運行將付出很高的代
價，而且也危險，有可能引起社會混亂}團此，
要求這種計算機系統可靠她運行是非常重要
的。基于上述情況， 在6O年代末期提出了“容
錯” 的概念。所謂容錯系統， 就是一個具有固
定容量的系統， 無外部幫助在出現運行失效前
連續正確執行它的程序和其輸^～ 輸出功能。
“運行失效” 是指系統硬件中一個或幾個邏輯
變量的非規定(失效誘發)變化值， 它是物理
失效作用的直接影響。“正確執行” 的含義是
該程序、該數據和該結果不包臺錯誤， 執行時
間不超過規定的范圍。“錯誤 是失敗的征
兆， 即因物理失效作用出現的失效引起指令或
數據代碼的變化。 ·
除容錯系統外， 還有一種局部容錯系統
(也稱為軟失效或性能下降系統)， 它是一種
可使固有計算容量(滿額)降額和由于丟棄某
些以前起用過的程序或降低執行中規定速凄繾
維普資訊 http://www.cqvip.com
之 壓縮 為一個小系統。
一般地講， 高可靠的計算機系統可以通過
冗余和／ 或維修技術來安現。為了預防計算機
運行失效而發展冗余技術 可以存三種形式r
硬件的(附加元件)， 軟件的(特種程序)和
時間的(重復操作)。我們通常主要從硬件冗
余觀點來討論， 即指“尋用冗余” 。正確的維
修技術包括故障監測、診斷、維修和／‘戚更換
復測技術(retry technlques)。 一種重要
的計算機系統維修技術是計劃維修技術。它應
用于幾乎全部計算機系統來達到高可靠和效
能。
有四種方法可達到高可靠性的冗余計算機
系統(計算機系統帶幾個信息處理機或單元)：
1．大規模冗余系統J
2．備用冗余系統}
3．混合冗余系統}
4．適度降級系統(即故障軟化系統)。
上連冗余計算機系統，其結構、功能和可
靠性都具有如下本征特點：
(1)大規模冗余系統采用諸如三倍模塊
冗余J N一模塊冗余J自身清諸冗余。它們的
每一個相同單元執行相同任務， 而在輸出端進
行表決輸出，達到改善輸出信息。一個二單元
系統是由兩個等同單元構成。每個單元完成相
同任務， 并且都校正輸出。二單元系統是最簡
單的大規模冗余系統。
(2)備用冗余系統中執行任務是靠執行
單元。當發現執行單元失效時， 系統試將備用
單元更換已失效單元。最簡單的備用冗余系統
是雙備分系統， 它由一個執行單元和一個備行
草元組成。
(3)混合冗余系統是由大冗余核心和另
一些可更換失效單元的備件組成 這種冗余系
統最簡單的為一個三單元的混合冗余系統，它
由故障軟化系統和一個備用單元所組成，
(4)故障軟化冗余系統能用全部單元去
執行任務。即全都無失效單元都是在使用中。
當發現一個單元失效j這個系統試圖用更少一
些單元再組織系統。
蘭、故庳安全設計舉倒
1． 飛機著陸信號系統
-飛機著陸信號系統如出現故障， 已飛臨機
場的飛機應允許繼續實施著陸。此信號系統進
行電路設計時的安全辦法為： 一旦著陸信號系
統出現故障， 應保證系統被固定處在“開放”狀
態，即允許飛臨機場的飛機繼續著陸。如果，著
陸信號系統被固定處于 關閉 狀態， 對已飛
臨機場的飛機更加危險， 因為這些飛機已處在
燃科耗盡狀態， 延時著陸發生墜機的可能性增
大。若干架飛機同時飛臨機場要求同時著陸的
概率很小， 即著陸撞機的可能很小。
2．地面交通控制系統
該系統應保證當控制系統發生故障時， 不
允許發生交通安全事故(車禍)。其安全設計
對策是。一當系統發生故障， 電路結構保證遭
路交叉處各個方向同時顯示停止行駛的紅燈
(處于“關閉” 狀態)。顯然， 它比同時顯示
綠燈或同時顯示紅、綠燈安全。
3．鉸路信號故障—— 安全原則
鐵路行車要求鐵路信號設備在發生故障、
錯誤、失效時， 應具有導致減輕以致避免損失
的功能， 確保行車安全， 這一要求被稱為鐵路
信號故障一安全原則 實現這一原則的對鑲；
(1)防止人為的錯誤操縱， 設計各種聯
鎖及閉塞技術I
(2)采用故障后功能能降級使用技術，
如自動閉塞綠燈燒毀時改亮黃燈的技術}
(3)應急頂替技術， 如電源故障時利用
蓄息池洪電的技術J
(4)檢測、報警和預防性養護技術J
(5)冗余技術}
(6)器材降額使用技術， 如信號燈泡的
降壓使用等|
在應用冗余技術構成的故障安全系統中，
為了保證完成某一功能， 需要配置若干單元或
若干種方法。當系統發生故障， 每個單元所處
的狀態或各種方法所取得的結果完全一致， 則
稱出現這種結果的概率為“危險蜘的概率”J反
之， 結果并非完全一致， 馴稱出現這種結果的
維普資訊 http://www.cqvip.com
概率為“安全側概率” 。因此定義· 當危險側
的概率遠小于安壘側的概率時， 故障是對稱性
的，反芝敵障是非對稱性的 循此準剮謠
稱之為按故障的一致性校核準則設計。
通常， 故障的非對稱性常用故障輸出概率
的不對稱指數a描述， 即
= -
式中，^d一危臉側故障概率，
^。一安全側故障概率。
美國， 日本與我國部分統計資料， 現行信
號設備a均在l 0 數量級。 ‘
四、故障軟化設計舉倒
故障軟化設計， 是指某一或某些單元發生
故障， 允許系統降低或犧牲部分功能， 但不中
斷工作的一種安全設計。
故障軟化設計的效果， 可用影響指數^ 來
描述。即
M： 至纏查望 叢生墊墮 塾
系統發生故障的次數
顯然，M值愈大效果愈佳。
現舉“電子線路的故障軟化設計” 為例說
明如下：
圖(a)所示電路表示高通濾波器電路的
濾波器線路的故障軟化設計
(a)高通濾波器 (b)低通穗嫂器
故障軟化設計。高通濾波器電路中高頻陶瓷電
容C 、C 的主要失效形式為開路。為避免電
路中斷， 設計時采用兩個并聯的電容分別代替
圖中單一的C，{C ， 這樣使故障得到軟化。
圖(b)表示低通濾波器電路的故障軟化
設計。電容C的主要失效形式為短路。為避免
電容短路導致電路失效， 故障軟化設計中采用
兩個電容串聯代替單一的電容C。因而，串聯電
容中任一個短路， 另一個電容仍在繼續工作
低通濾波器雖然降低部分功錐，但仍沒中斷工
作。
(上接43頁)
Q a#=7728．7× 3 =23l 86．1元
如果壘國防爆電器生產廠按40家(實際遠
不止這些)， 每家按采用5種規格的接線端子
計算， 則可節省費用
Q壘國=7728． ×4 0×5= 1 545740元
這是一個相當可觀的數字，從這里可看出，
采用專業化生產， 不僅可以加速采用通用件，
貫徹新標準， 也可收到可觀的經濟效益。
四，結語
綜上所述， 采用接線端子通用件的優點可
具體歸納以下幾點：
1．可咀減少重復設計、重復制造的工時
費用， 提高防爆電器的三化褪度， 縮短產品設
計周期， 加速產品更新換代， 加抉貫徹新防爆
規程的速度。
2． 提高社會專業化生產程度， 既能保證
質量， 又能提高經濟效益。
3．可以節約原材料， 降低成本， 又便于
管理。
4．互換性好， 用戶購買， 維修方便。
參考資料
[1j ．1B4002-85《礦用隔爆型低壓電器用接線
端子》， 機械工業部，1985年
2] 《標準化經濟鼓果計算專輯》， 機械工業
部標準化研究所，1986年

網友評論 more

機械安全論文最新內容

05-05