книги из ГПНТБ / Уманский А.И. Обнаружение неисправностей в сложных электротехнических системах учебное пособие

3

ВВЕДЕНИЕ .

Всевозрастающее значение боевой готовности вооружения тре­ бует непрерывного повышения его эксплуатационной надежности. Высокая эксплуатационная надежность большинства объектов в на­ стоящее время не может быть обеспечена только за счет повыше­ ния их безотказности. По этой причине особое внимание должно быть обращено на своевременное и качественное восстановление отказавших объектов, на повышение их ремонтопригодности. Это утверждение может быть аргументировано следующим образом:

- всевозрастающая сложность оборудования, обусловленная потребностью решения все более сложных задач и тенденцией автоматизации различных процессов, создает непреодолимые труд­

ности в обеспечении его безотказности даже в условиях, когда комплектующие элементы имеют вероятность безотказной работы,

близкую к единице;

-принципиально невозможно обеспечить, чтобы элементы,ком­ плектующие сложный объект, в различных условиях эксплуатации имели одинаковую долговечность, а следовательно, отпала потреб­ ность в устранении постепенных отказов;

-вряд ли когда-либо исчезнут субъективные факторы, кото­ рые приводят к ошибкам, допускаемым личным составом в ходе эксплуатации различных объектов и преждевременному выводу их из строя;

-с экономической точки зрения обеспечение заданной на­ дежности объекта только за счет повышения его безотказности в целом ряде случаев является малоэффективным.

Важным средством улучшения эксплуатационной надежности раз­ личных объектов является повышение их ремонтопригодности, кото­ рая обеспечивает эффективное восстановление этих объектов после их отказа.

4

Одним из существенных факторов, обеспечивающих высокую восстанавливаемость объектов, является их контролелриспособленность, т .е . то, как они приспособлены к определению их тех­ нического состояния и в том числе к процессу локализации неис­ правностей. В общем случае время восстановления Ге , которое является случайной величиной, может быть представлена как сум­ ма

Контролеприспособлеяность объекта определяет значение вре­ мени ТА и Тн . Наиболее трудоемкой работой по восстановлению сложных электроте хнических и радиоэлектронных систем является отыскание отказавших элементов. Согласно статистическим дан­ ным время Т длячэлектроприборного оборудования в настоящее время составляет 60 - от общего времени восстановления. Улучшение контролеприснособлеяности объектов, а также совер­ шенствование организации процессов локализации неисправностей является реальным путем использования имеющихся резервов и сокращения общего времени восстановления электроприборного оборудования.

К решению проблем эффективного поиска отказавших элемен­ тов в сложном оборудовании привлечено в настоящее время особое внимание советских и зарубежных ученых. В связи с этим в ряде трудов [3,53 делается попытка обобщить и представить воцросы, связанные с локализацией неисправностей, в качестве самостоя­ тельной области знаний - технической диагностики. Она призва­ на исследовать формы проявления отказов в технических устрой­ ствах, разработать методы их обнаружения, выработать рекомен­ дации по проектированию ремонтнопригодного оборудования (в от­ ношении его контролеприспособленаостита также установить прин­ ципы конструирования диагностических систем. Для решения этих задач могут использоваться два подхода:

-конкретно-прикладной;

-общетеоретический.

Тесная связь прикладного и теоретического подхода очевид­ на. Теоретические разработки возможны только на базе обобщения

5

большого опыта решения задач конкретно-прикладного характера. В свою очередь, эти разработки дают рекомендации по решению этих задач и поднимают прикладные исследования на более высо­ кий научный уровень.

Прзнание в технической диагностике, так же как и в любой другой области, не может вестись без систематизации уже полу­ ченных результатов и накопленных знаний. Лучшей формой систе­ матизации является классификация. В свете изложенного представ­ ляется полезной работа по разработке строгой, логически обосно­ ванной классификации способов (методов) локализации неисправ­ ностей, общая точка зрения на которую в настоящее время еще отсутствует.

Предлагаемая книга, призвана в какой-то мере решить указан­ ную проблему. Она может быть полезна любому специалисту в об­ ласти технической диагностики, а также использована слушателя­ ми в качестве учебного пособия при изучении соответствующих курсов.

6

7

Г л а в а I

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

I . I . Техническая система

При исследовании наиболее общих закономерностей контроля и восстановления объектов различной физической природы, имею­ щих разнообразную структуру, целесообразно пользоваться аб­ страктным понятием "техническая система" (ТС), которое пред­ ставляет собой кибернетическую категорию "система" в отношении технических устройств самого различного назначения и принципа действия.

Практическое применение этого понятия оправдано общностью целого ряда особенностей различных технических объектов. К та­ ким особенностям можно отнести следующие:

-качественная определенность;

-функциональная направленность;

-целостность, полнота и законченность;

-иерархичность организации;

-эквивалентность, т .е . когда каждый объект можно рассмат­ ривать как состоящий из отдельных частей (подсистем) и, нао­ борот, несколько частей вместе могут рассматриваться как один

объект, свойства и функции которого не тождественны свойствам

ифункциям отдельных его составных частей;

-способность воспринимать воздействие и реагировать на

него; - динамическую эквивалентность, т .е . когда движение раз­

личных по своей природе объектов можно описать одной и той же математической моделью.

8

Техническая система, будучи организована в пространстве и времени, может рассматриваться не только в отношении своего настоящего (эксплуатации), но также в отношении своего прош­

лого (производства) и будущего (долговечности, восстановления). Кроме этого, систему можно характеризовать в отношении самой себя (множества возможных состояний ее структуры) и в отноше­ нии окружающей среды (взаимодействия с другами объектами).

При рассмотрении системы в отношении окружающей среды по­ следнюю можно представить в виде двухполюсника (рис.1 .1 .1), где вход представляет собой способность системы воспринимать воздействие, а выход - способность ее реагировать на это воз­ действие .

Рис.1.1.1

Наряду с этим ТС допускает существование взаимодействия внутри самой системы между отдельными ее элементами.

Все технические системы по своей природе многомерные,т.е. они способны реагировать на множество входных воздействий. Од­ нако на практике количество входов определяется на основании структуры системы, которая всегда строго соответствует ее функциональному назначению. Так как принципы технической диаг­ ностики являются общими для одномерных и многомерных систем, то, не нарушая общности основных теоретических положений, в дальнейшем будем рассматривать, как правило, одномерные техни­

1.2. Свойства и параметры технических систем

Любая система так же, как и отдельные ее функциональные элементы, обладает множеством свойств. Все свойства системы могут проявляться только во взаимодействии ее с окружающей

9

средой, т .е . чтобы какое-либо свойство технической системы проявилось, необходимо наличие соответствующего воздействия на нее. Оцределение любого свойства связано с сопоставлением реак­ ции системы на входное воздействие с самим воздействием.

Из множества свойств системы полезно выделить те свойства, без наличия которых последняя принципиально не может быть ис­ пользована в данных условиях по прямому своему назначению.

Эти свойства обычно называют функциональными или основными

[12].

Нефункциональные (второстепенные) свойства чаще всего характеризуют удобство эксплуатации системы или защищенность ее от окружающей среды (например, герметичность, виброустой­ чивость) .

Из изложенного выше следует, что каждое свойство техниче­ ской системы определяется формой преобразования ее входного

R- некоторое преобразование (оператор), выражающее форму взаимосвязи между х и у , т .е . совокупность математи­ ческих операций, которые необходимо выполнить для оп­ ределения реакции системы по заданному входному воз­

действию.

Входное воздействие и реакция на него представляют собой определенные физические величины, которые можно измерить коли­ чественно, поэтому в специальной литературе часто вместо этих терминов употребляют выражения "входная величина" и "выходная величина".

Входное воздействие и реакция на него могут характеризо­ ваться целым рядом показателей. К таким показателям в общем случае можно отнести следующие:

-абсолютное значение;

-полярность;

-направление изменения;