Выбор параметров для контроля и диагностики

Как уже отмечалось, параметром считают величину, характеристику, функциональную зависимость, которые определяют техническое состояние системы, аппаратуры, устройства, блока, элемента.

Контролируемые параметры описываются следующими свойствами:

· номинальным значением и полем допусков (границами);

· зависимостью значений параметра от внешних условий;

· требуемой точностью измерения;

· функциональными зависимостями (формулы для вычислений зна­чений параметров по результатам измерений косвенных величин).

Каждый вид объекта характеризуется определенным мно­жеством параметров. При этом среди множества параметров имеется подмножество параметров (y1, у2,...,уn), которые определяют рабо­тоспособность объекта в целом. Такие параметры называются определяющими. Часто определяющие параметры непосредственно измерить невозможно. Поэтому для их определения измеряют вспо­могательные параметры (х1, х2,..., хn), которые связаны с ними вполне определенными зависимостями:

Ук=fк (Хкi), где к = 1, 2,..., n; i= 1, 2,...n

По степени обобщения информации о техническом состоянии диаг­ностируемой аппаратуры параметры подразделяют на первичные, вторичные и промежуточные.

Первичные параметры имеют самую низкую степень обобщения и являются параметрами элементов диагностируемой аппаратуры.

Вторичные параметры имеют самую высокую степень обобщения ин­формации о структуре и работоспособности диагностируемой аппара­туры и являются параметрами выходных функций объектов диагностики. Обычно это определяющие параметры.

Промежуточные параметры позволяют осуществлять связь между вторичными и первичными параметрами.

Параметры объекта являются случайными величинами, так как зави­сят от многих факторов, имеющих случайный характер, например не­точностей производства, старения аппаратуры, изменения условий эксплуатации и др.

Количество контролируемых параметров определяется задачами контроля и диагностики. Работоспособность объекта, как правило, характеризуется несколькими определяющими параметрами (вторичными и промежу­точными), по которым оцениваются ее возможности выполнять задан­ные функции. Для выявления определяющих параметров часто необ­ходимо выполнить значительные теоретические исследования диагнос­тируемого объекта.

При поиске отказов необходима детальная информация о состоя­нии узлов, блоков, каскадов и элементов, что требует контроля боль­шего числа параметров, чем при контроле работоспособности.

При прогнозировании работоспособности необходимо иметь еще больший объем информации о техническом состоянии объекта. В этом случае нужно знать не только состояние элементов, каскадов, узлов, значения их параметров, но и законы изменения параметров, в том числе и вовремени. Поэтому при прогнозировании контроли­руют еще больше параметров и следят за изменением их во времени. Для выбора параметров применяют различные методы.

Наиболее часто используется метод статистической оптимиза­ции по критерию максимальной вероятности отказа параметра из совокупности выбираемых для контроля параметров диагностируемого объекта. Этот метод позволяет оптимизировать количество контролируемых параметров и установить очередность их контроля. В соответствии с методом проводится анализ работы диагностируемой аппаратуры, на основе которого устанавливаются входные и выходные сигналы, и намечается исходное количество параметров. Затем выполняется расчет и анализ надежности элементов, блоков, узлов и всего объекта диагностики и вероятности их отказов. Далее составляется физическая модель. При этом элементы и узлы объединяются в группы и выделяются отдельные узлы, состояние которых характеризуется одним параметром определенной степени обобщения. Если состояние какого-либо узла характеризуется несколькими параметрами, то он условно делится на несколько групп элементов и каскадов по числу характеризующих параметров. Очередность контроля параметров устанавливается, начиная с максимального значения вероятности отказа в порядке убывания.

Последовательность контроля параметров диагностируемого объекта имеет особенно большое значение при разработке автоматизированных диагностических устройств и систем. При этом она определяет объем программы контроля, сложность программно - управляющих и коммутирующих устройств, устройств поиска неисправностей и т.д.

При поиске отказов каждая целесообразная проверка дает определенную информацию, указывающую на возможные причины неисправности, и ограничивает область, в которой должна проводиться следующая проверка. При этом каждую очередную проверку следует проводить с учетом:

· взаимосвязи узлов и блоков, причинами отказов;

· вероятностей возможных причин неисправности;

· относительного количества времени, необходимого для проведения последующей проверки.

Конструкция объекта, его устройства, блоки и узлы должны обеспечивать качественное проведение автоматизированного и автоматического контроля. Для этого все блоки и узлы ее должны монтироваться так, чтобы каждый из них выполнял строго определенные функции, имея минимум функциональных связей, позволяющих сократить количество контрольных точек и проверяемых параметров. Аппаратура должна иметь простые виды регулировок и минимальное их количество, а также необходимые контрольные выводы, разъемы дня проверки параметров и поиска неисправностей, обеспечивающие удобное и надежное подключение аппаратуры контроля.

Наряду с выбором параметра большое значение имеет величина допуска на параметры. Допусками называют максимально допустимые отклонения парамет­ров от номинальных значений, при которых не нарушается работоспо­собность объекта. Значение контролируемого параметра

У=Ун ± δ,

где Ун - номинальное значение параметра; - допустимое отклонение параметра от номинального значения (допуск).

Известно, что безотказность объекта можно рассматривать как произведение надежности Р₁, характеризующей отсутствие вне­запных отказов, и надежности Р₂, характеризующей нахождение выходных параметров в пределах допусков:

Р=Р₁*Р₂

Таким образом, одним из путей повышения безотказной работы объекта является обоснованный выбор допусков параметров с учетом всех факторов.

Допуски на параметры объекта подразделяют на: производственные и эксплуатационные.

Производственными допусками называют пределы изменения параметров при производстве объекта, ограниченные максимально допустимыми отклонениями их от номиналов, обеспечивающими работоспособность объекта при эксплуатации. Эти допуски определяют точность процесса производства, технологию сборки, правила регулировки и точность контрольно-измерительной аппаратуры.

Введение производственных допусков вызывается производственными погрешностями, под которыми понимают различного рода отклонения параметров от номинальных значений, указанных в технической документации. Производственные погрешности являются следствием нестабильности технологических процессов изготовления деталей, процессов сборки, монтажа, настройки и т.д. Кроме того, на параметры влияют различного рода дестабилизирующие факторы, в результате воздействия которых погрешности параметров возникают случайно и характеристики параметров могут быть заданы только статистически. На практике для большинства технологических процессов производственные погрешности параметров элементов (блоков, узлов) имеют нормальный закон распределения. При этом погрешности параметров, возникающие в результате действия дестабилизирующих факторов (температуры, влажности и т.д.), также подчинены этому закону. Поэтому нормальное распределение можно считать основным при расчете производственных допусков.

Производственные допуски параметров всегда должны быть больше их производственных погрешностей.

Эксплуатационными допусками называют пределы изменения параметров в процессе эксплуатации, ограниченные максимально допустимыми отклонениями их от номиналов, при которых сохраняется работоспособность объекта. От эксплуатационных допусков существенно зависит правило регулировки, техническое обслуживание, точность контрольно-измерительной аппаратуры.

Эксплуатационные допуски на выходные параметры объекта складываются из суммы трех допусков: производственного, темпера­турного и допуска на старение, т.е. являются суммой трех случайных величин:

где,и - половина поля допусков соответственно производственного, температурного и на старение выходного параметра.

Температурный допуск характеризует пределы изменения парамет­ра при заданном перепаде температур. Изменение параметра под воздей­ствием температуры можно представить в виде

где У₀ — значение параметра при t = (20° ± 5) ºС; α_T — температурный коэффи­циент данного параметра, характеризующий относительное изменение его при нагревании элемента на 1°С; t₁ и t₂ - начальная и конечная температуры.

Допуском на старение называют пределы изменения параметров от старения за определенный интервал времени эксплуатации, при ко­тором сохраняется работоспособность объекта. В общем виде изменение параметра от старения элементов объекта

где — коэффициент старения; — изменение параметра за 1 ч; y₀- значение параметра в момент изготовления объекта; Тс — полное время суще­ствования аппаратуры, включая хранение и предполагаемый срок ее работы.

В реальных условиях распределение отклонений параметров в результате изменения температуры и старения можно считать нормальным. Тогда эксплуатационные допуски на параметры

где σ- среднеквадратическое отклонение параметра y; δ-половина поля допуска.

Эксплуатационные допуски выходных параметров объекта выбирают из условий работоспособности, т.е. условий выполнения объектом возложенных на нее функций. При этом необходимо заметить, что выбор допусков является сложной задачей. Это объясняется тем, что при эксплуатации объекта на ее параметры действуют различного рода дестабилизирующие факторы и старение, в результате чего возникают отклонения их от номинальных значений. Следует учитывать, что разброс параметров в конце срока службы в несколько раз превышает разброс параметров в начале ее эксплуатации.

Увеличение значения допуска δ ведет к снижению качества функцио­нирования объекта, а уменьшение этого параметра приводит к увеличению трудозатрат на более частые регулировки в моменты контроля, к увеличению количества отказов, а также к повышению требований к точностным характеристикам контрольно-измеритель­ной аппаратуры при заданной достоверности контроля.

Для обеспечения работоспособности объекта от проверки до проверки необходимо, чтобы отклонения параметров в течение этого времени не выходили за границы допусков. Отсюда вытекает основное требование к регулированию параметров: центры группиро­вания отклонений (математические ожидания) параметров элементов, блоков, узлов объекта должны располагаться как можно ближе к середине поля допусков.

В процессе эксплуатации объекта наблюдаются уходы пара­метров от номинальных значений по разным законам (линейному, экспоненциальному и др.). При настройке узлов объекта, т.е. при регулировке параметров необходимо учитывать законы их ухо­да за время между проверками и устанавливать значение параметра так, чтобы за время между проверками оно не отклонялось от номи­нального больше чем на половину своего ухода.

Допуски на определяющие параметры определяются функциями, которые выполняют объекты, а допуски на вспомога­тельные параметры устанавливают по допускам определяющих пара­метров.

ЛЕКЦИЯ 4

Тема 2.Постановка диагноза и прогнозирование

технического состояния

План лекции

1. Постановка диагноза

2. Общее диагностирование

3. Прогнозирование состояния технических объектов.

Постановка диагноза и прогнозирование технического состояния

Дата добавления: 2014-01-15