Структурно-функциональная схема объекта диагностирования

Структурную схему строят, исходя из закономерностей рабочих процессов в диагностируемой аппаратуре. Она показывает, из каких элементов состоит вентилятор и функциональную связь между элементами.

Рисунок 3.1 – Стуктурно-функциональная схема вентилятора «Апшерон»

1 – шнур электропитания; 2 – переключатель частоты вращения;

3 – электродвигатель; 4 – втулка; 5 – крыльчатка

4 Разработка функциональных моделей двух наиболее встречающихся неисправностей вентилятора «Апшерон»

Контроль и диагностирование БМиП предполагает определенную ее идеализацию, при которой выделяются некоторые существенные (для контроля и диагностики) характеристики и отбрасываются второстепенные, т.е. реальная БМиП заменяется моделью.

В общем случае под диагностической моделью БМиП понимают фор­мальное ее описание или графоаналитическое представление, отражающее ос­новные изменения, происходящие в объекте диагностирования при эксплуата­ции.

В качестве диагностических моделей сложных технических систем могут рассматриваться дифференциальные уравнения, логические соотношения, диа­граммы прохождения сигналов, графы причинно-следственных связей и др.

При поиске неисправностей БМиП обычно представляют в виде функ­циональной модели или функционально-логической схемы. Функциональная модель отличается от структурной схемы выбором первичных функциональных элементов. Под функциональным элементом понимают часть объекта диагно­стирования (узел, каскад, группу каскадов, отдельная деталь), которая может находиться только в одном из двух состояний: исправна или неисправна. Для выявления причин невыполнения тех или иных функций разрабатывается соот­ветствующая функциональная модель.

Как показывает практика, диагностирование необходимо вести до отка­завшего узла или детали. При этом наиболее рационально поиск неисправно­стей проводить последовательно на разных уровнях: блок — модуль — узел — деталь.

В соответствии с этим строят несколько функциональных

моделей: для устройства в целом с глубиной поиска неисправности до блока или модуля, для каждого блока или модуля с глубиной поиска до узла или отдельной детали.

Исходными данными для построения функциональной модели являются:

- структурная схема объекта контроля и диагностики;

- принципиальная схема объекта контроля и диагностики;

- описание процессов, протекающих в объекте диагностирования;

- заданная глубина поиска неисправностей.

При построении функциональных моделей необходимо руководство­ваться следующими правилами:

- в каждом функциональном элементе должны быть известны зна­чения (номинальные, допуски) входных и выходных параметров, их функцио­нальная зависимость и способ контроля;

- при выходе из допустимых пределов хотя бы одного из входных сигналов появляется выходной сигнал, который также выходит из допустимых пределов;

- функциональный элемент модели объекта диагностирования считается неисправным, если при всех входных сигналах, лежащих в допустимых преде­лах, на его выходе появляется сигнал, значения которого выходят из допусти­мых пределов;

- значения внешних входных сигналов всегда находятся в пределах до­пусков;

- если выходной сигнал i-го функционального элемента является вход­ным для j-гo функционального элемента, то значения этих сигналов совпадают;

- линии связи между функциональными элементами абсолютно на­дежны;

- любой первичный функциональный элемент модели может иметь только один выходной сигнал при произвольном конечном числе входных сиг­налов.

Функциональная модель выполняется в виде гра­фической схемы, на которой каждый функциональный элемент обозначается прямоугольником с некоторым количеством входных стрелок (входных сигна­лов) и одной выходной стрелкой (выходным сигналом). Выход любого функ­ционального элемента можно соединять с любым числом входов, в то время как вход любого элемента может быть соединен только с одним выходом.

Входы, которые не соединены ни с одним выходом, называются внешни­ми. Они передают внешние воздействия на диагностируемый объект. Внешние воздействия обозначаются X_ij, где i — номер функционального элемента, а j — номер входа этого элемента. Выходы функциональных элементов обозначаются Z_i, где i — номер функционального элемента.

Рисунок 8 – Функциональная модель поиска неисправности:

не вращается крыльчатка

Примечание Xi=220В

1 – шнур электропитания; 2 – переключатель частоты вращения;

3 – электродвигатель; 4 – втулка; 5 – крыльчатка

Сначала нужно снять крышку основания. Тогда можно будет убедиться, что шнур электропитания исправен. Затем следует проверить переключатель частоты вращения, подключив к нему в каждом из режимов поочередно провода прозвонки.

Если и переключатель частоты вращения исправен, то неисправен электродвигатель. Его следует заменить.

Рисунок 9 – Функциональная модель поиска неисправности:

греется электродвигатель

Примечание Xi=220В

1 – шнур электропитания; 2 – переключатель частоты вращения;

3 – электродвигатель

Причиной нагрева электродвигателя может служить неисправность переключателя частоты вращения. Исправить это можно чисткой контактов в переключателе.

Также неисправность может скрываться в электродвигателе. В этом случае его следует заменить.

5 Разработка матрицы поиска неисправностей для одной из выбранных неисправностей вентилятора «Апшерон»

Матрицы поиска неисправностей или таблицы неисправностей использу­ется при разработке программы поиска неисправностей, и разрабатываются на основе функциональных моделей

Функциональной модель является основой для определения множества возможных состояний объекта диагностирования. Общее их число при его раз­делении на N функциональных элементов при двух альтернативных исходах для каждого функционального элемента равно 2^N-1 - 1. Однако в высоконадеж­ных устройствах, к которым принадлежит и БМиП, одновременное появление двух независимых отказов маловероятно. Тогда число возможных состояний диагностируемой БМиП можно определять как число сочетаний N элементов по одному:

С¹_N = N

Число различных состояний диагностируемой аппаратуры с учетом отка­зов одновременно одного функционального элемента сводятся в таблицу со­стояний или матрицу неисправностей. Матрица неисправностей представляет собой таблицу, в которой число строк равно числу функциональных элементов модели, а число столбцов — числу контрольных точек (выходных элементов).

Матрица неисправностей заполняется на основании логического анализа функциональной модели диагностируемой аппаратуры при условии, что все па­раметры в контрольных точках на выходах функциональных элементов контро­лируются. При этом предполагается, что если диагностируемая аппаратура на­ходится в S_i состоянии, то неисправен только i-й функциональный элемент. Этому событию соответствует недопустимое значение выходного параметра Z_i, и тогда на пересечении S_i -строки и Z_j- столбца записывается символ 0.

Если при этом любой другой j-й функциональный элемент имеет также недопустимое значение Z_j то на пересечении S_i-строки и Z_j,-столбца также запи­сывается символ 0. Если значение параметра находится в допуске, то на пересечении записывается символ 1.

Таблица 5.1 – Матрица поиска неисправности вентилятора: не вращается крыльчатка

	Выходные параметры Zi
Z1	Z2	Z3	Z4	Z5
S0
S1
S2
S3
S4
S5

(Z_i) – функциональные элементы, входящие в функциональную модель

1 – выходной параметр функционального элемента в допуске;

0 – выходной параметр функционального элемента вне допуска

Таблица 5.2 – Матрица поиска неисправности вентилятора: греется элекродвигатель

	Выходные параметры Zi
Z1	Z2	Z3
S0
S1
S2
S3

(Z_i) – функциональные элементы, входящие в функциональную модель

1 – выходной параметр функционального элемента в допуске;

0 – выходной параметр функционального элемента вне допуска

6 Разработка алгоритма поиска неисправностей одной из неисправностей вентилятора «Апшерон» методом половинного разбиения

Способ половинного разбиения используется часто при разработке алго­ритмов поиска неисправностей в БМиП с последовательно соединенными эле­ментами, которая неработоспособна из-за отказа любого элемента. В данном задании, учитывая недостаточность информации о стоимости контроля и веро­ятности безотказности функциональных элементов, принимается, что вероятно­сти состояний диагностируемой аппаратуры P(Si) одинаковы для всех функ­циональных элементов, а стоимости контроля выходных параметров Z_i также одинаковы. При этих условиях целесообразно первым контролировать такой параметр, который разбивает объект диагностики пополам.

Каждый последующий параметр для контроля выбирается аналогично, т.е. делят пополам образующуюся систему после выполнения предыдущей про­верки в зависимости от результатов ее исхода.

Способ половинного разбиения применим и для случаев, когда в диагно­стируемой аппаратуре неисправно несколько элементов.

Рисунок 6.1 - Алгоритм поиска неисправности: не вращается крыльчатка

1 – шнур электропитания; 2 – переключатель частоты вращения;

3 – электродвигатель; 4 – втулка; 5 – крыльчатка

(Z_i) – функциональные элементы, входящие в функциональную модель

1 – выходной параметр функционального элемента в допуске;

0 – выходной параметр функционального элемента вне допуска

Дата добавления: 2015-08-17