19. Поиск дефекта

Наличие дефекта - нарушения условий работоспособности, которые привели к отказу или снижению степени ра­ботоспособности.

Отказ объекта - простей­ший вид признака наличия дефекта, означающий, что или весь объект, или его часть не выполняют свои функции. Признак наличия дефекта можно представить в следующем виде:

- нарушение условий работоспособности:

- резкое снижение степени работоспособности,

- отказ одной из структурных единиц сложного объекта.

Все методы обнаружения дефектов можно разделить на три груп­пы:

- осмотра;

- индикации;

- поиска.

Если известно, что ОД отказал, вначале необходимо выполнить визуальный осмотр. При этом часто обнаружи­ваются поврежденные детали.

Автоматическая индикация. Находит примене­ние для различных ОД. В этом случае в объекте изначально предусмотрено размещение опреде­ленное количество датчиков в соответствии с определённой рациональной схемой размещения и установки и требуемой глубиной, ко­торые сигнализируют о возникновении дефекта. Такими датчиками могут быть термопары, терморезисторы, датчики давления, вибродатчики и другие элементы, реагирую­щие на тепловые или механические перегрузки.

При поиске дефект обнаруживается в процессе реализации ряда проверок, объединенных в алгоритм поиска дефекта.

Для решении задач диагностирования применяются математические модели процессов, происходящих в различных агрегатах дизелей. При этом используются теоретические методы поиска на основе результатов экспериментальных исследований.

Зависимость между многими параметрами дизеля имеет сложный характер, что затрудняет решение задач диагностирования. При разработке математической модели работы дизеля часто применяют упрощения, заменяя дифференциальные уравнения эквивалентными эмпирическими зависимостями, нелинейные функциональные зависимости – линейными.

При этом используются параметры:

• структурные, предельные, номинальные x_i

• Параметры внешней среды y_i

• Параметры режима работы Д

• диагностические параметры U_i

• n, m, h, s - число параметров

• ξ обобщённое число неучтённых показателей, несущественно влияющих на работу Д /поправочные коэффициенты/.

Математическая модель строится на основе активного эксперимента, и оценку совершенства конструкции производят по показателям:

1. Коэффициенту наполнения η_V

2. Коэффициенту и температуре остаточных газов γ, Т_ост.

3. Коэф. избытка φ и утечки продувочного воздуха V

4. Потерям Δ Р_s и Δ Р_в на впускном и выпускном клапанах

5. Коэф. избытка воздуха при сгорании α

6. Тепловыделениям и теплообмену

7. Потерям теплоты в стенках цилиндров

8. Распределению тепловых потоков

9. Утечкам газов через неплотности ЦПГ

При разработке систем технического диагностирования была установлена последовательность измерения параметров при выполнении диагностических операций.

1. Измеряются:

- мощность

- удельный расход топлива

2. Затем делается заключение о теплотехническом состоянии дизеля.

3. По цилиндровой мощности определяется состояние каждого цилиндра

4. При невыявлении неисправностей, проверяются частные параметры:

- давление Р_z

- температура газов t_г

- давление сжатия Р_с

• подача топливных насосов

• объём камеры сжатия

• фактический угол опережения впрыска топлива

5. Если в результате проверок неисправность не была выявлена, измеряются вспомогательные параметры:

• давление наддувочного воздуха

• давление впрывка топлива

• состояние воздушного тракта

• состояние компрессионных колец.

Неработоспособный элемент в конструкции машины определяют по отклонению одного из диагностических параметров или при осмотре, по отклонению структурных параметров.

Часто отказ машины приводит к изменению функционирования ряда систем и установить дефект без проведения специальных процедур его поиска невозможно.

Решение задачи поиска возникшего дефекта, в отличие от задачи контроля работоспособности, требует более длительного анализа ОД или его модели. При этом степень детализации определяется заданной глубиной поиска дефекта, т.е. указанием части ОД, с точностью до СЕ.

Поиск дефекта выполняется по алгоритму, включающему опреде­ленную совокупность проверок.

Проверка - оценка состояния СЕ или ОД.

При построении алгоритма поиска де­фекта стараются выбрать такую последовательность проверок, которая позволяет найти дефект с наименьшими затратами и за минимальное время.

Последовательность выполнения проверок при поиске дефекта может быть представлена в виде графа (дерева), где вершина­ми являются проверки, а ветви указывают направление перехода в зависимости от результата проверки, конечные вершины - обнару­живаемые дефекты.

Алгоритмы поиска дефектов могут быть трех видов:

- последователь­ные,

- параллельные

- комбинированные.

При последовательном поиске каждая проверка выделяет в про­странстве поиска один дефект. Удовлетворить это условие можно для ОД, представленного в виде последовательной схемы соединения СЕ.

Если проверяемый узел конструк­ции машины оказался работоспособным, то переходят к проверке следующего узла.

Рис.1. Последовательный поиск дефекта

При параллельном поиске ОД разбивается каждой проверкой на две равные или почти равные части, если соответственно в ОД четное или нечетное число СЕ.

Поиск ведётся в двух направлениях: к началу последовательной схемы и к концу.

Рис.2. Параллельный поиск дефекта

При комбинированном поиске имеет место сочетание последова­тельного и параллельного алгоритмов в зависимости от их целесообразности.

Алгоритмы поиска дефектов могут быть построены на основе ана­лиза структуры объекта или использования показателей, характеризу­ющих надежность СЕ.

19.1. Методы поиска дефектов.

1. Метод, основанный на показателях надежности.

Строить алго­ритм поиска дефектов можно на основе известных показателей надеж­ности, в качестве которых используются показатели безотказности и ремонтопригодности. Возможны три способа:

- по показателям безотказности;

- по показателям ремонтопригодности;

- по отношению τ /Q(t) - ("время /веро­ятность отказа").

τ - время, затрачиваемое на поиск дефекта

Для построения алгоритмов поиска де­фектов необходимо знать показатели τ _i и Q_i для каждой СЕ объекта.

А) Алгоритм поиска дефекта может быть построен на основа­нии известных значений вероятности отказа Q(t) структурных единиц. Строят последовательный вероятностный ряд для всех СЕ, а проверку начинают со СЕ, имеющей наибольшую вероятность отказа;

Б) Если имеется информация о времени, затрачиваемом на поиск дефекта каждой СЕ, то можно построить алгоритм поиска по правилу:

Проверку начинать с СЕ, на поиск дефекта которой затрачивается на­именьшее время. Зная значения времени можно расположить их в ряд в порядке возрастания и построить алгоритм поиска.

В) Метод «время – вероятность» является наиболее совершенным.

19.1.2. Информационный метод.

ИМ предполагает:

- что отказы всех СЕ, последовательно соединённых, равновероятны и образуют полную группу событий;

- перед началом поиска состояние ОД характеризуется максимальной энтропией (мерой неопределённости);

- каждая проверка П_к даёт определённое количество информации о состоянии объекта;

- первой выбирается проверка, несущая максимум информации;

- при проверке П_к возможны два исхода (1 или 0);

- проводятся три и более проверки

• окончание процедуры проверок заканчивается, когда энтропия станет равной нулю /H(п_к) = 0/.

При данном методе применим механизм «половинного разбиения», при котором любая проверка снимает половину неопределённости. Если в точке разбиения проверка даёт положительный результат, то первая половина схемы исключается из дальнейшего рассмотрения.

19.1.3. Метод анализа чувствительностей функций передачи.

В реальном объекте ФП зависят от его структуры и значений параметров. Все качественные и количественные изменения ОД приводят к изменению соответствующих ФП /от узла к узлу/. Чувствительность параметров ОД определяется чувствительностью функций передач, которые находятся как степени их изменения при изменении какого-либо параметра.

T_i - функция передачи от узла к узлу

r_i - изменяющийся параметр

Метод предполагает определение чувствительности функций передач к изменению состояния элементов по соответствующим формулам.

19.1.4. Метод анализа таблиц состояний.

Табличный метод /метод Байеса/ основан на анализе статистических данных об изменении структурных и диагностических параметров, полученных при всех видах испытаний дизеля.

В результате обработки данных испытаний заполняются таблицы, и проводятся обследования по m – мерному комплексу параметров П = (П₁,П₂, …. П_m), в которых каждый из признаков имеет μ разрядов.

Измеряют и устанавливают разряд каждого признака по формуле Байеса, и определяют условную вероятность диагноза Д.

Поиск дефекта основан на выборе минимальной совокупности проверок, позволяющих различить дефекты всех СЕ.

19.1. 5. Метод последовательного анализа.

Производится выбор между двумя состояниями элемента на моменты проверок, и используются условия вероятности, удовлетворяющие условиям принятия решения.

Проверка фиксирует состояние элемента в определённые моменты времени, характеризующие изменение его состояния по одному или нескольким параметрам. Данные проверки вводятся в ЭВМ, и по результатам решения ряда дифференциальных уравнений определяется тенденция развития дефекта и вероятность отказа элемента. В соответствии с условиями принятия решения, определяемыми степенью вероятности отказа, ставится диагноз.

6