Разработка программ поиска места отказа

12

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Иркутский государственный университет путей сообщения

Кафедра: ЭЖТ

Дисциплина: «Основы технической диагностики»

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Разработка программ поиска места отказа»

Выполнил:

студент гр. ЭНС-07-2

Студентов Х.У.

Проверил:

Закарюкин В. П.

Иркутск 2009

Содержание

Введение

Задание на расчёт

Программа по функциональной схеме

Программа “вероятность - время”

Программа по максимуму информации

Программа половинного разбиения

Введение

Если при эксплуатации оборудования сетей железных дорог или при проверке их работоспособности установлен факт неработоспособности, то чаще всего возникает необходимость в поиске места отказа и выявлении последствий отказа. Опыт эксплуатации свидетельствует, что из перечисленных мероприятий наиболее трудоемким и интеллектоемким является поиск места отказа. Так, на поиск места отказа в среднем затрачивается до 90 % времени, связанного с проведением всего комплекса мероприятий по отказу. В этой связи особое значение приобретает формирование у специалистов по системам обеспечения движения поездов знаний и навыков по научно обоснованным методам программирования процессов поиска мест отказов.

Под программой поиска места отказа понимают заранее составленную и документально оформленную последовательность элементарных проверок (замеров контролируемых параметров) и последовательность анализа результатов элементарных проверок, выполняемых с целью установления причины отказа и отказавших агрегатов (узлов, систем, элементов и т.д. - в зависимости от степени детальности поиска мест отказа).

Из всех возможных вариантов программ всегда имеется такой, который является оптимальным с точки зрения используемого критерия. В качестве критерия оптимальности программы поиска места отказа могут быть использованы:

- суммарное время выполнения необходимых проверок;

- суммарное количество необходимых проверок;

- суммарная стоимость проверок (например, в денежном выражении);

- суммарная стоимость (или суммарная масса) контрольно-поверочной аппаратуры, задействованной для выполнения необходимых проверок.

Необходимо отметить, что в практике специалистов АТС и ЭНС наибольшее распространение получил такой критерий оптимальности программ поиска места отказа, как суммарное время выполнения необходимых проверок t_?. В соответствии с этим критерием программа строится таким образом, чтобы обеспечить минимальное суммарное время на выявление места отказа, то есть

_K

t_?= min {? t_i},

ⁱ⁼¹

где t_i - время выполнения i-ой элементарной проверки;

K - максимальное число элементарных проверок для выявления места отказа в объекте.

Понятно, что при наличии нескольких вариантов программ поиска места отказа выбирается тот, который обеспечивает меньшую величину критерию t_?. Если же и таких вариантов несколько, то предпочтение отдается такой программе, которая обеспечивает лучшие значения другим критериям (например, суммарному количеству необходимых элементарных проверок).

В связи с разнообразием видов оборудования железных дорог, располагаемых контрольно-проверочных средств, а также эксплуатационных условий, в практике АТС и ЭНС применяются несколько разновидностей программ поиска места отказа.

Задание на расчёт

Задана структурная схема надёжности системы при обязательном последовательном расположении элементов этой системы. Считая при этом, что отказ любого элемента приведёт к отказу всей системы. Структурная схема системы приведена ниже.

Также дана вероятность отказа и время элементарной проверки (в мин) для каждого элемента схемы, которые приведены в таблице.

Необходимо составить следующие программы поиска места неисправности:

- по функциональной схеме;

- “вероятность - время”;

- по максимуму информации;

- половинного разбиения.

Программа по функциональной схеме

Основана на поиске места отказа путем выполнения в "жестком" порядке последовательных элементарных проверок. Результаты каждой элементарной проверки сразу же анализируются.

Элементарной проверке подлежит диагностический параметр (параметры) каждого отдельного элемента системы. Поиск места отказа прекращается, как только при анализе результатов очередной элементарной проверки окажется найденным отказавший элемент системы. Очевидно, что в самом неблагоприятном случае (когда отказал последний из проверяемых элемент системы) число элементарных проверок будет максимальным и равным числу элементов в системе.

Достоинствами рассмотренной программы являются:

1. Возможность использования для новой техники, когда не накоплен опыт ее эксплуатации, и тем более - когда не накоплены статистические данные по поиску мест ее отказов;

2. Простота, доступность для широкого круга специалистов АТС и ЭНС.

К недостаткам программы следует отнести:

1. Необходимость выполнения большого количества элементарных проверок, что требует больших затрат времени и материальных ресурсов;

2. Необходимость использования при поиске мест отказов помимо специалистов и КПА еще и эксплуатационной документации (технического описания, инструкции по технической эксплуатации, альбома формулярных схем и т.д.).

Формируем набор характеристик технических состояний при отказах системы и набор контролируемых параметров однозначно характеризующих все технические состояния.

Считают, что при отказе системы возможны следующие её состояния:

S₁- отказ 1 элемента

S₂- отказ 2 элемента

S₃- отказ 3 элемента

S₄- отказ 4 элемента

S₅- отказ 5 элемента

S₆- отказ 6 элемента

S₇- отказ 7 элемента

S₈- отказ 8 элемента

S₉- отказ 9 элемента

S_10- отказ 10 элемента

S₁₁- отказ 11 элемента

Из эксплуатационной документации для каждого контролируемого параметра устанавливаем допустимые значения технологию замеров и потребную КПА (контрольно проверочная аппаратура).

Составляем диагностический граф представляющий собой схему выполнения ЭП при отыскании всех возможных мест отказа. При этом каждая ЭП сводится к замеру соответствующего контролируемого параметра, в сравнении с дополнительным значением согласно ТУ(техническим условием).

В том случае если контролируемый параметр соответствует ТУ под стрелкой ставим «+», т.е. для отыскания отказывающего элемента необходимо выполнение очередной элементарной проверки.

Если же контролируемый параметр не соответствует ТУ, то ставим «-» рядом со стрелкой, то есть отказавший элемент найден и нет необходимости провидений очередной ЭП.

На основании эксплуатационной документации и информации о датчике счёта осей под номером 3, то есть о его конструкции и возможных поломках делаем вывод, что цепь была прервана из-за отказа этого датчика.

Составим дерево алгоритма диагноза:

Программа “вероятность - время”

Может быть использована лишь тогда, когда по отказам данного типа оборудования уже накоплен и систематизирован достаточно большой опыт ее эксплуатации, и, в частности, опыт поиска места отказа.

Прежде всего, по каждому элементу системы должны быть известны:

- вероятность отказа i-го элемента qi;

- время, необходимое для элементарной проверки i-го элемента

Программа время-вероятность основана на поиске места отказа путем выполнения в "жестком" порядке (строго в порядке убывания численных значений отношения qi/) последовательных элементарных проверок элементов. Элементарной проверке подлежит диагностический параметр (параметры) каждого отдельного элемента системы. Результаты каждой элементарной проверки сразу же анализируются. Поиск места отказа прекращается, как только при анализе результатов очередной элементарной проверки окажется найденным отказавший элемент системы.

Очевидно, что такая программа позволяет в первую очередь проверять те элементы отказавшей системы, вероятность отказа которых наибольшая, а время на элементарную проверку - наименьшее. В результате этого общее время на выявление места отказа системы оказывается существенно меньше, чем при использовании ранее рассмотренной программы по функциональной схеме.

правило положенное в основу программы “вероятность - время”.

Составим таблицу:

Дерево алгоритма диагноза примет следующий вид:

Программа по максимуму информации

Может быть использована лишь тогда, когда по отказам оборудования АТС и ЭНС данного типа уже накоплен и систематизирован определенный опыт ее эксплуатации, в частности, когда для каждого элемента системы известны величина вероятности его отказа qi.

Программа по максимуму информации основана на поиске места отказа путем выполнения в "гибком" порядке последовательных элементарных проверок групп элементов. В ряде случаев в группе может быть и один элемент. В первой элементарной проверке проверяется такая группа смежных элементов, сумма вероятностей отказов которых равна примерно 0.5, 0.25 - для второй, 0.125 - для третьей, 0.0625 - для четвертой и т.д.

Гибкость программы заключается в том, что решение о месте проведения второй и последующих элементарных проверок не известно заранее, а принимается с использованием правила: "в проверяемой группе долен быть отказавший элемент".

Поиск места отказа прекращается, как только при анализе результатов очередной элементарной проверки окажется найденным отказавший элемент. Такая программа позволяет выполнять максимально информативные элементарные проверки, в результате существенно уменьшается как число элементарных проверок, так и общее время поиска места отказа.

Составим структурную схему:

- первое условие не выполняется, так как q₂=0.8, 0.8>0.5, значит, дальше анализ программы выполнить нельзя.

Программа половинного разбиения

Является упрощенным аналогом программы по максимуму информации. Если принять допущение о равновероятности отказа каждого элемента системы (то есть q1=q2=...=qi=...=qN), то максимально информативной первой элементарной проверкой будет проверка N/2 (половины)элементов. Во второй элементарной проверке должно быть проверено N/4 элементов, в третьей - N/8 элементов, в четвертой - N/16 элементов и т.д. Таким образом, при каждой очередной элементарной проверке проверяется половина смежных элементов от того количества, которое проверялось в предыдущей элементарной проверке.

После каждой элементарной проверки проводится анализ полученных результатов. По результатам такого анализа принимается решение о месте проведения второй и последующих элементарных проверок. Поиск места отказа прекращается, как только при анализе результатов очередной элементарной проверки окажется найденным отказавший элемент.

Так как эту схему нужно сперва поделить пополам и установить ЭП1, поделив, устанавливаем ЭП1 для Д3, так как информация о Д3 важнее информации о НКП. Затем продолжаем расставлять ЭП для других элементов схему, при этом делим пополам участок схемы и учитываем значимость элемента. Начинаем рассматривать сперва левую часть схемы, после этого правую.

В правой части обнаруживаем место отказа основываясь на полученных значениях БП.

Составим дерево алгоритма диагноза: