安全可靠性(一)
可靠性安全性发展
可靠性安全性发展可靠性历史概述尽管产品的可靠性是客观存在的，但可靠性工程作为一门独立的学科却只有几十年的历史。
现代科学发展到一定水平，产品的可靠性才凸现出来，不仅影响产品的性能，而且影响一个国家经济和安全的重大问题，成为众所瞩目需致力研究的对象。
在社会需求的强大力量推动下，可靠性工程从概率统计、系统工程、质量管理、生产管理等学科中脱颖而出，成为一门新兴的工程学科。
可靠性工程历史大致可分为4个阶段。
1 可靠性工程的准备和萌芽阶段（20世纪30—40年代）可靠性工程有关的数学理论早就发展起来了。
最主要的理论基础：概率论，早在17世纪初由伽利略、帕斯卡、费米、惠更斯、伯努利、德*摩根、高斯、拉普拉斯、泊松等人逐步确立。
第一本概率论教程——布尼廖夫斯基（19世纪）；他的学生切比雪夫发展了定律（大数定律）；他的另一个学生马尔科夫创立随机过程论，这是可修复系统最重要的理论基础。
可靠性工程另一门理论基础：数理统计学，20世纪30年代飞速发展。
代表性：1939年瑞典人威布尔为了描述疲劳强度提出了威布尔分布，该分布后来成为可靠性工程中最常用的分布之一。
最早的可靠性概念来自航空。
1939年，美国航空委员会《适航性统计学注释》，首次提出飞机故障率≤0.00001次/ h，相当于一小时内飞机的可靠度Rs=0.99999，这是最早的飞机安全性和可靠性定量指标。
我们现在所用的“可靠性”定义（三规定）是在1953年英国的一次学术会议上提出来的。
纳粹德国对V1火箭的研制中，提出了由N个部件组成的系统，其可靠度等于N个部件可靠度的乘积，这就是现在常用的串联系统可靠性模型。
二战末期，德火箭专家R•卢瑟（Lussen）把Ⅴ1火箭诱导装置作为串联系统，求得其可靠度为75%，这是首次定量计算复杂系统的可靠度问题。
因此，V-1火箭成为第一个运用系统可靠性理论的飞行器。
最早作为一个专用学术名词明确提出“可靠性”的是美国麻省理工学院放射性实验室。
民用飞机安全性可靠性工程—培训解读
系统级SSA与飞机级FHA、PASA的连接。
SSA过程
共因分析CCA
在安全性评估中所涉及的可接受的安全性水平往往 是基于故障独立性假设条件而确定的，为了确保独 立性是确定性或是可以接受的，因而需要进行共因 分析，共因分析包括： 共模分析；
区域安全性分析；
特定风险分析。
安全性确认与验证过程
飞机 需求定义 系统 需求定义
安全性目标
与灾难性故障状态相关的安全性目标，须表明： 单点故障不会导致灾难性的故障状态； 每个灾难性的故障状态必须是极不可能的。
当已确定的灾难性的故障状态在研制时无法满足 必需的定量概率要求或定量的概率要求不适用时 ，须提出并应用附加的符合性方法来表明满足了 C919的安全性要求。
安全性目标
可能的 故 障 发 生 概 率
在系统级考虑的 应急和环境构型
系统级功能分析 确定系统级的下列内容：
系统级互换功能清单 系统级功能清单 飞行阶段
下层级或上层级活动
●相关故障条件； ●故障条件的影响； ●故障条件类别； ●故障探测（机组/地面）； ●机组措施； ●证明材料； ●功能研制保证水平。
在系统设计和下层级活动中考虑的需求和故障条件清单（PSSA和SSA）： 同层级FHA外部过程 ●故障条件类别；●定性和定量需求；●功能研制保证水平； ●证明材料及其追踪材料清单 属于FHA的活动
设计过程的FHA要求传递（接口文件） 系统级和下层级需求 定性和定量的、研制 保证水平等 CCA
证明材料
地面试验
飞行试验
等等
系统级需求
确认活动
初步飞机安全性评估PASA
定义 PASA过程是对所提出的飞机架构进行系统性地检 查，以确定故障是如何导致由飞机级FHA中所确定 的故障状态的，以及如何能够满足飞机级FHA中的 要求。 目的 确定飞机级安全性要求，将飞机级安全性要求 分配到系统；
安全性与可靠性
2.1 概述2.1.1 安全性和可靠性概念[10]安全性是指不发生事故的能力，是判断、评价系统性能的一个重要指标。
它表明系统在规定的条件下，在规定的时间内不发生事故的情况下，完成规定功能的性能。
其中事故指的是使一项正常进行的活动中断，并造成人员伤亡、职业病、财产损失或损害环境的意外事件。
可靠性是指无故障工作的能力，也是判断、评价系统性能的一个重要指标。
它表明系统在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的性能。
系统或系统中的一部分不能完成预定功能的事件或状态称为故障或失效。
系统的可靠性越高，发生故障的可能性越小，完成规定功能的可能性越大。
当系统很容易发生故障时，则系统很不可靠。
2.1.2 安全性和可靠性的联系与区别[10]在许多情况下，系统不可靠会导致系统不安全。
当系统发生故障时，不仅影响系统功能的实现，而且有时会导致事故，造成人员伤亡或财产损失。
例如，飞机的发动机发生故障时，不仅影响飞机正常飞行，而且可能使飞机失去动力而坠落，造成机毁人亡的后果。
故障是可靠性和安全性的联结点，在防止故障发生这一点上，可靠性和安全性是一致的。
因此，采取提高系统可靠性的措施，既可以保证实现系统的功能，又可以提高系统的安全性。
但是，可靠性还不完全等同于安全性。
它们的着眼点不同：可靠性着眼于维持系统功能的发挥，实现系统目标；安全性着眼于防止事故发生，避免人员伤亡和财产损失。
可靠性研究故障发生以前直到故障发生为止的系统状态；安全性则侧重于故障发生后故障对系统的影响。
由于系统可靠性与系统安全性之间有着密切的关联，所以在系统安全性研究中广泛利用、借鉴了可靠性研究中的一些理论和方法。
系统安全性分析就是以系统可靠性分析为基础的。
2.1.3 系统安全性评估系统安全性评估是一种从系统研制初期的论证阶段开始进行，并贯穿工程研制、生产阶段的系统性检查、研究和分析危险的技术方法。
它用于检查系统或设备在每种使用模式中的工作状态，确定潜在的危险，预计这些危险对人员伤害或对设备损坏的可能性，并确定消除或减少危险的方法，以便能够在事故发生之前消除或尽量减少事故发生的可能性或降低事故有害影响的程度[11]。
15可靠性安全性设计
可靠性问题是机电一体化系统设计的一个重要组成部分。
所谓可靠性，是指产品(或系统)在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。 如果产品不能完成规定功能，就称为失效；对于可修复的产品，也可称为故障。失效 (或故障)是一种破坏产品(或系统)工作能力的事件，失效(或故障)越频繁,可取性就越 低。 产品(或系统)完成规定的功能是相对于规定条件和规定时间而言的。 规定条件是指使用时的应力条件(工作条件)、环境条件和存储时的存储条件等，规定 条件不同，产品的可靠性也不同。 可靠性的概念包括产品(或系统)的无故障性和耐久性两方面的含义。 产品的无故障性:是指产品在某一时期内(或某一段工作时间内)，连续不断地保持其 工作能力的性能。 产品的耐久性:是指产品在整个使用期限内和规定的维修条件下，保持其工作能力 的性能。 一般来说，如果不采取维修和预防措施消除故障、恢复其丧失了的工作能力，产品 是不能长时期工作的。
对于近距离的，不 需放大 整形电路： 改善脉冲的 前沿
滤波： 去掉高频
接地系统的抗干扰措施 单点接地
主要方法是切断接地环路
并联接地 光电隔离
(4)软件的可靠性技术 1)利用软件来提高系统的可靠性 其措施有； ①增加系统信息管理的软件，与硬件配合，对信息进行保 护。包括防止信息被破坏，在出现故障时保护信息，在故 降排除后恢复信息等。 ②利用软件冗余，防止信息的输入/输出过程及传送过程中 出错。如对关键数据采用重复校验方式，对信息采用重复 传送并进行校验等。 ③编制诊断程序，及时发现故降；找出故障的部位，以便 缩短修理时间。 ④用软件进行系统调度。这包括在发生故障时，进行现场 保护、迅速将故障装置切换成备用装置；在过负荷或环境 条件变化时，采取应急措施；在排除故障后，使系统迅速 恢复正常并投入运行等。
产品设计五性：可靠性、维修性、安全性、测试性及保障性
3 “五性”的定义、联系及区别3.1 可靠性产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。
可靠性的概率度量称为可靠度(GJB451-90)。
可靠性工程：为达到产品的可靠性要求而进行的一套设计、研制、生产和实验工作。
(GJB451-90) 显然，这个定义适用于各种装备、设备、系统直至零部件的各个产品层次。
可靠性是产品的一种能力，持续地完成规定功能的能力，因此，它强调“在规定时间内”；同时，产品能否可靠地完成规定功能与使用条件有关，所以，必须强调“在规定的条件下”。
为了使产品达到规定的可靠性要求，需要在产品研制、使用开展一系列技术和管理活动，这些工程活动就是可靠性工程。
即：可靠性工程是为了达到产品的可靠性要求而进行的一套设计、研制、生产和实验工作。
(GJB451-90)。
实际上，可靠性工程还应当包含产品使用、储存、维修过程中的各种保持和提高可靠性的活动。
3.1.1可靠性要求3.1.1.1 定性要求对产品的可靠性要求可以用定性方式来表达，满足这些要求使用中故障少、即使发生故障影响小即可靠。
例如，耐环境特别是耐热设计，防潮、防盐雾、防腐蚀设计，抗冲击、振动和噪声设计，抗辐射、电磁兼容性，冗余设计、降额设计等。
其中冗余设计可以在部件（单元）可靠性水平较低的情况下，使系统（设备）达到比较高的可靠性水平。
比如，采用并联系统、冷储备系统等。
除硬件外，还要考虑软件的可靠性。
3.1.1.2 定量要求可靠性定量要求就是产品的可靠性指标。
产品的可靠性水平用可靠性参数来表达，而可靠性参数的要求值就是可靠性指标。
常用的产品可靠性参数有故障率、平均故障间隔时间以及可靠度。
故障率是在规定的条件下和规定的时间内，产品的故障总数与时间（寿命单位总数）之比。
即平均使用或储存一个小时（发射一次或行驶100km）发生的故障次数。
平均故障间隔时间（MTBF）是在规定的条件下和规定的时间内，产品寿命单位（时间）总数与故障总次数之比。
即平均多少时间发生一次故障。
建筑安全与可靠性
建筑安全与可靠性建筑安全与可靠性可靠性⼯程是提⾼系统在整个寿命周期内可靠性的⼀门有关设计、分析、试验的⼯程技术。
可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能⼒，产品的可靠性与外界环境的应⼒状态和对产品功能的需求密切相关。
如今，可靠性⼯程已经渗透到了社会的各个领域，包括建筑、化⼯等⽅⾯。
可靠性⼯程的研究对于提⾼产品、结构的安全和可靠性能尤为重要。
为了实现产品的⾼可靠性，系统科学、统计学和故障物理构成了可靠性⼯程的基础。
特别是故障解析和失效分析备受关注，已逐步深⼊到材料学、⼒学、电⼦学、化学、机械学及物理学等多个学科，侧重微观分析，研究故障原因、变化规律及预防。
本⽂将从可靠性⼯程的发展历史现状，研究的重要意义，和建筑安全的联系⼏个⽅⾯对可靠性⼯程展开论述。
可靠性⼯程的发展历史现状有组织地进⾏可靠性⼯程研究，是20世纪50年代初从美国对电⼦设备可靠性研究开始的。
到了60年代才陆续由电⼦设备的可靠性技术推⼴到机械、建筑等各个⾏业。
后来，⼜相继发展了故障物理学、可靠性试验学、可靠性管理学等分⽀，使可靠性⼯程有了⽐较完善的理论基础。
我国的可靠性⼯作起步较晚， 20世纪70年代才开始在电⼦⼯业和航空⼯业中初步形成可靠性研究体系。
在汶川地震等重⼤事故发⽣后，有关建筑⼯程的可靠性问题⼀直是我国学者研究的重点话题。
但是在实践操作中虽然在施⼯技术⽅⾯已经能够⽐较有效的解决建筑的可靠性问题，但是许多施⼯单位并没有给予重视，⽽是偏向于建筑的经济性⽅⾯，于是在实际中出现了⼀些原本不应该出现的重⼤事故。
⽬前，我国的可靠性理论和应⽤研究与发达国家相⽐还有⼀定差距。
特别是加⼊世界贸易组织后，“中国制造”，产品的质量和可靠性⾯临着国际贸易竞争的严峻考验，我们需要借鉴发达国家的经验，加强可靠性理论和应⽤研究，推进我国的可靠性⼯程快速发展。
可靠性⼯程研究的重要意义可靠性⼯程的诸多研究成果，有效地促进了世界经济的快速发展。
第二章 安全性与可靠性
• 2．血糖仪安全要求 血糖仪的安全要求建议参照ISO15197:2003中的规
定，执行GB 4793.1-2007和YY 0648-2008中的 相关要求。
• 3．电磁兼容性 设备应满足YY0505-2005中规定的要求。 • 4. 血糖仪环境试验 应符合GB/T14710-2009中适用条款的要求。
动脉血
血
糖 仪
微创型 新生儿血
抹血式 吸血式 激光采血式
光化学法
无创型 研究中
检测模块
电源供应电路
CPU
A
D
采
信号放大模块
集
模
块
数据处 理 模块
存储结果 显示模块
按键控制电路
亚亚铁铁氰氰化化物物
葡葡萄萄糖糖酸酸
铁氰化物
葡萄糖氧化酶(GOD)血糖仪
亚铁氰化物
亚铁氰化物
铁氰化物
铁氰化物
葡萄糖脱氢酶(GDH)血糖仪
GB/T 191-2008 GB 4793.1-2007 GB 9706.1-2007 GB/T 9969-2008 GB/T 14710-2009 GB/T 16886.1-2011 GB/T 19634-2005 GB/T 2828.1-2003 GB/T 2829-2002 YY/T 0316-2008 YY/T 0466.1-2009
• 传感器进入人体能适应生物体内的化学作用，与 生物体内的化学成分相容，不易被腐蚀、对人体 无不良刺激，并且无毒。
• 传感器进入血液中或长期埋于体内，不应引起血 凝。
• 传感器应操作简单、维护方便，结构上便于消毒。
使用方便、舒适、稳定、可靠、安全、耐用、快捷
直径6F的电极体 -------------体积小，方便植入 10mm的端环间距-------------避免远场感知 1.8mm的旋出长度 -----------既能牢靠固定，又保证植入的安全性 顶端激素缓释技术------------降低术后心脏起搏阈值 MED— 4719内绝缘层-------抗挤压能力强 分离式旋出标记---------------X线下影像清晰
供水工程自动控制系统的安全性及可靠性研究
供水工程自动控制系统的安全性及可靠性研究摘要：供水工程是将水源经过沉淀、过滤、消毒等工艺处理，通过管网引入居民、工业企业等地方供应给人们使用的工程。
随着科技的不断发展，供水工程越来越多地引入了自动控制系统，以提高工程运行的效率。
因需持续、稳定提供水质达标的自来水，自控系统的安全性和可靠性是首要考虑因素。
本文将针对供水工程自动控制系统的安全性及可靠性展开分析，以供参考。
关键词：供水工程；自动控制；安全性；可靠性；前言：供水工程自动控制系统具有高效性和精确性、灵活性和可靠性、节能和环保、远程监控和智能化管理等特点。
供水工程通常是为了满足人们基本生活需求的重要设施，对于供水的持续和稳定性要求非常高。
如果自动控制系统不可靠，经常出现故障或停机，就会影响到供水工程的正常运行，给人们的生活带来诸多不便。
1.供水工程自动控制系统概述供水工程自动控制系统是现代城市供水系统中不可或缺的一部分。
它通过使用先进的技术手段和设备，实现对整个供水过程的监测、调控和管理，以确保供水系统的高效运行和水质安全。
首先，供水工程自动控制系统的主要功能之一是监测。
通过传感器和监测设备，可以实时获取供水系统中的各项参数，如水位、流量、压力、PH值等，从而了解系统的运行状态和水质情况。
这些数据通过自动控制系统的集中监控平台进行统一管理和显示，使运维人员可以及时掌握系统运行情况，并采取相应的措施。
其次，供水工程自动控制系统可以实现对供水过程的自动化调控。
根据供水需求和水质要求，系统可以自动进行调节和控制。
例如，在低水位或用水高峰期，系统可以自动启动水泵，增加供水量；而在水质不达标时，系统也可以自动启动处理设备，调节水质。
通过自动调控，可以提高供水系统的运行效率，保证供水的稳定性和水质的安全性[1]。
另外，供水工程自动控制系统还具有报警和故障诊断的功能。
当系统发生异常情况或故障时，系统会自动发出报警信号，并在监控平台上显示故障信息，以便运维人员及时处理。
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增加刚度的措施：提高材料的抗变形能力，增加
截面尺寸，提高轴截面的轴惯性矩，减小轴的长度， 改变载荷作用位置
（3）转盘质量m对临界转速的影响：
C
K m
m
临界转速降低
（4）偏心矩的影响：临界转速与偏心距e无 关 ，偏心距增加，振幅增加，转子挠度增大
当e=0时，ω=ωc转子在临界转速下仍能保持稳定运转, 转子处于随遇平衡状态
临界转速的数目与轴上集中载荷的数目有关
nc1 nc 2 nc3
一般机器的转速低于第一临界转速或在第 一临界转速与第二临界转速之间
2 临界转速的计算 （1）单圆盘转子临界转速的计算
静挠度：转子在不旋转时，仅在重力作用下产生的挠度 动挠度：转子在旋转状态下产生的挠度称为动挠度
FC m( y e) 2
当e非常小时，即使在接近临界转速的情况下运转，仍然平稳 高速转子动平衡措施：
在转子的适当位置加上或去掉一定重量进行配重.目的：是尽 量减小转子在旋转时作用在支承上的离心力
3 影响临界转速的其它因素
转子尺寸等对临界转速的影响： （一 ）回转力矩与回转效应
实心圆盘回转力矩的大小:
M
2R 4 b
（三） 弹性支承
将轴系中的支承作成挠性的，如把轴承安放在弹簧
还橡胶垫圈上，降低系统的刚度，使轴的临界转速降低， 使挠性轴运转平稳 （四） 其它影响因素
轴承油膜影响系统的刚性，让轴产生附加
挠度，使临界转速降低。
自激振荡（油膜振荡）使系统发生强烈的振动。
（二） 臂长的影响
YC Y1 d sin e cos
FC m(Y1 d sin e cos )
2
M d FC d cos FC d m 2 (Y1 d e)d
臂长的影响
若d>0，质心在连接点的右侧，Md使轴挠度，临界
转速，使挠性轴运转平稳，刚性轴则运行不稳定 若d<0 ,质心在连接点的左侧（凹底），则Md使轴的 挠度减小，临界转速提高，如果轴是刚性轴则运转稳定
特点：短而粗 工作转速低或系统刚度大，临界转速高
挠性轴：
工作转速高于一阶临界转速而低于二阶临界转速的轴
1.4nc1 n 0.7nc 2
特点：细而长 工作转速高或系统刚度小，临界转速低
工作转速根据工艺要求选定 临界转速 与转子结构有关
机械设计时要准确计算出轴系的临界转速，判断
工作转速是否处于安全工作范围之内
P ky
m( y e) 2 Ky
me 2 y 2 K m e K 1 2 m
临界转速的计算:
y
C
K m
nC
30 C
30
K m
y
e C
2
1
（ 2）K对临界转速的影响
C
K m
K
C
增加系统刚度，减小挠度
4
b2 (1 ) 2 3R
M
2R 4 b
4
b2 (1 ) 2 3R
挠度减小，刚度增加，临界转速提高
不产生回转效应
挠度增加，刚度减小，临界转速降低 窄转盘的回转力矩使轴的挠度减小、临界转速提高，宽转盘 的回转力矩使轴的挠度增大、轴的临界转速变小 按刚性轴设计的转盘b取小值，以增加刚度提高临界转速。 按挠性轴设计的转盘b取大值，以减小系统刚度，降低临界转 速，保证运转平稳。
位移、轴承油压、油温、油消耗量，以及冷却器、
变速器、联轴器等，机械诊断技术是应用振动参
数来进行故障诊断。
临界转速
研究高速回转机械的振动是为了减小机器的振动。 振动的原因：
（1）工作转速与临界转速比较接近 （2）转子、物料存在偏心Байду номын сангаас
1 临界转速nc
当机器的转速与转子（转鼓、轴承；轴、叶轮、轴
套、平衡盘、联轴器）的固有频率发生共振时的特 定转速 刚性轴：当工作转速低于临界转速时的轴称为刚性轴
§3 安全可靠性（一）临界转速
压缩机常出现横向振动而造成故障。压缩机 在启动到工作转速的过程中会出现振幅增加的现
象。柔性轴必须迅速跳过一阶临界转速，避免系
统长时间运行在临界转速下以发生危险。
压缩机常常多缸串联，而且与驱动机相连，
形成一个多转子的轴系，因此存在一个扭转临界
转速。 压缩机监测的参数：转速、振动值、转子轴