CC BY
70
УДК 63-83-52:621.314.27
НОВЫЙ МЕТОД ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ ДЛЯ УСТРОЙСТВ ПЛАВНОГО ПУСКА © И.А. Мытник1
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Представлен новый метод диагностирования устройства плавного пуска (РТТ-алгоритм), основанный на вре-мявероятностном методе и последующем поиске неисправностей с учетом времени доступа элементарных проверок от наибольшей к наименьшей, в сравнении с известными методами диагностирования. Приведены: функциональная схема устройства плавного пуска, граф алгоритма диагностирования, таблица для расчета средних затрат на определение одного состояния устройства плавного пуска. Ил. 6. Табл. 1. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: устройство плавного пуска; алгоритм диагностирования; функциональная схема; методы поиска неисправностей; граф алгоритма диагностирования; средние затраты.
A NEW TROUBLE-SHOOTING METHOD FOR SOFT STARTERS I.A. Mytnik
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.
The paper presents a new method of diagnosing soft starters (PTT-algorithm), based on the time probability method and subsequent troubleshooting with regard to the access time of elementary checks from the largest to the smallest one as compared with the known diagnostic methods. The article presents a functional diagram of a soft starter, a diagnosis algorithm graph, a table to calculate average costs for determining one status of a soft starter. 6 figures. 1 table. 4 sources.
Key words: soft starter; diagnosis algorithm; functional diagram; methods of troubleshooting; diagnosis algorithm graph; average costs.
Разработанный автором РТТ-алгоритм для поиска неисправностей устройств плавного пуска (УПП) основан на времявероятностном методе [1, 2] с последующим поиском неисправностей с учетом времени доступа элементарных проверок от наибольшей к наименьшей.
Для решения задач технического диагностирования необходимо было провести экспериментальные исследования и анализ методик диагностирования УПП. Но в технической литературе основное внимание уделяется, как правило, вопросам проектирования оборудования, хотя не менее важной проблемой является разработка математической модели процесса технического диагностирования электрооборудования. Наиболее распространенные способы математического описания объектов исследования, базирующиеся на дифференциальных и разностных уравнениях, а также структурные схемы оказываются недостаточными для диагностирования, так как не отражают процесс выявления дефектов [2]. Для проверки отдельных узлов электрооборудования необходимы соответствующие модели диагностирования.
Следует отметить, что задача построения моделей диагностирования электрооборудования не может быть решена без определения наиболее эффективного алгоритма поиска неисправностей в объекте с учетом надежности его элементов и затрат на реализацию совокупности проверок.
В основе методов поиска наиболее эффективного
алгоритма диагностирования лежат три возможных этапа [2]:
первый - процедура полного перебора всех возможных вариантов решений;
второй - процедуры отсеивания вариантов, заведомо не дающих оптимального решения;
третий - процедуры улучшения исходного варианта, представляющего неоптимальное решение.
Прежде чем представить новый метод диагностирования, рассмотрим традиционные и проверенные методы поиска неисправностей:
- метод половинного деления;
- времявероятностный метод;
- метод поиска с учетом характеристик доступности [3].
На основе данных методов были построены алгоритмы диагностирования в виде графов для устройств плавного пуска. При разработке функциональной схемы УПП применяется традиционный диагностический подход.
Рассмотрим функциональную схему устройства плавного пуска, которая представлена на рис. 1., где обозначено: из - напряжение задания; ИП - источник питания (сеть 0,4 кВ); ис - напряжение питающей сети переменного тока; АВ - автоматический выключатель; иав - выходное напряжение автоматического выключателя; СЧ - силовая часть УПП; иупп - выходное напряжение УПП; Н - нагрузка; 1н - ток нагрузки; БП - блок питания УПП; ибп - выходное напряжение
1Мытник Илья Александрович, аспирант кафедры электропривода и электрического транспорта, тел.: 89501254534, e -mail: [email protected]
Mytnik Ilya, Postgraduate of the Department of Electric Drive and Electric Transport, tel.: 89501254534, e-mail: [email protected]
блока питания УПП; СУ - система управления УПП; ПУ - пульт управления УПП; иу - напряжение управления
Рис. 1. Функциональная схема УПП
Для решения задачи диагностирования объекта обычно достаточно сделать заключение по результатам оценки входных и выходных сигналов. В этом случае УПП можно представить логической моделью в виде ориентированного графа. На рис. 2 показана логическая схема УПП, построенная в соответствии с функциональной схемой, представленной на рис. 1.
Рис. 2. Логическая схема УПП
Входные и выходные сигналы УПП представлены вершинами с символами X, и I,, где / - индекс элемента, на вход (с выхода) которого поступают (выходят) сигналы. Элементы УПП представлены вершинами с индексами /, соответствующими номерам элементов на схеме рис. 1. Входные внешние сигналы Х1, Х2 соответствуют сигналам из, иу на рис. 1. Внешний выходной сигнал соответствует выходному сигналу 1н.
Логическую схему УПП (см. рис. 2) можно представить в виде системы логических уравнений:
Z1 = е1 а x1;
z 2 = е2 а
= ез а z2 а z5;
<Z 4 = е4 а zз;
= е5 а Zб а Z7 ;
Z = еб а х2 а z7;
Z 7 = е7 а ^.
е
где 1 - внутреннее состояние /-го функционального блока.
Метод половинного деления. На рис. 3 представлен граф алгоритма диагностирования УПП по
методу половинного деления [2], где С!) обозначает элементарную проверку /-го функционального блока,
Рис. 3. Граф алгоритма диагностирования УПП по методу половинного деления
как среднее арифметическое значение вероятности технического состояния элемента р(е) и доступности элементарной проверки б(е):
Э(е) = [р(е,) + ^(е,)] / 2.
Первой выполняется проверка 1Г, делящая ОД на части, суммы средних арифметических вероятности состояния и доступности элементарных проверок которых близки к 0,5:
Расчетные данные для диагностирования УПП
Параметр Блок
1 2 3 4 5 6 7
Р(е) 0,05 0,05 0,45 0,15 0,15 0,08 0,07
Че) 0,07 0,05 0,08 0,15 0,45 0,1 0,1
т 0,2 0,25 0,17 0,1 0,03 0,125 0,125
3(е) 0,125 0,15 0,31 0,125 0,09 0,1 0,1
р(е )/!(е) 0,7143 1 5,625 1 0,33 0,8 0,7
П и 1-5-1 - результаты этой проверки (исправен/неисправен), I ? I - номер неисправного блока.
Средние затраты на определение одного состояния УПП по данному методу могут быть найдены по выражению
N к
С ЕТ ) = 2[р(ег )£1 (ек )], (1)
г =1 к=1
и в результате расчетов будут равны 0,4435.
Данные для расчета взяты из нижеприведенной таблицы, где строки р(е) и 1(е) сформированы по [4],
данные для остальных строк получены расчетным путем по формулам, приведенным в [1].
Метод поиска с учетом характеристик доступности. Особенность метода заключается в том, что в качестве цены элементарной проверки взята доступность проверки б(е) [3]:
где
X ^(е)« X ^(е-)« 0,5,
(е-) = 1.
(2)
а (е-)=
' 1(е-)
N X г
г=1
-1
(е-)
в свою очередь
X а (е,-) = 1.
где N - число блоков в функциональной схеме ОД.
Суть метода заключается в том, что в качестве функции предпочтения при построении алгоритма диагностирования выбрана величина 3(е), вычисляемая
Последующие проверки выбираются таким образом, чтобы суммы средних арифметических значений вероятности состояния и доступности элементарных проверок блоков ОД при положительном и отрицательном результате проверки соответствовали выражению (2), т.е. были примерно равны. Процесс повторяется до тех пор, пока не будут найдены все неисправные блоки.
Данный метод проиллюстрирован графом алгоритма диагностирования ДПТ ^-алгоритм), который показан на рис. 4.
Доступность проверки б(е) и среднее арифметическое значение вероятности состояния и доступности элементарных проверок 3(е) для элементов УПП ука-
Рис. 4. Граф Б-алгоритма диагностирования УПП
г =1
г =1
г = 1
зано в таблице.
Средние затраты на определение одного состояния УПП по данному методу могут быть найдены по выражению (1) и равны 0(20, ЕТ) = 0,4435.
Времявероятностный метод диагностирования. Граф алгоритма диагностирования по вре-мявероятностному методу [1, 2] (РТ-алгоритм) показан на рис. 5. Соотношения р(е)/{(е) для элементов УПП указаны в таблице.
{ 3 )
□ XX ш:
Рис. 5. Граф РТ-алгоритма диагностирования УПП
Первой выполняется проверка Z3, обладающая наибольшим соотношением р(е)/ ^е), затем Z4, Z2 и т.д. Длина алгоритма диагностирования составляет от 2 до 6 шагов.
Средние затраты на определение одного состояния УПП по данному методу могут быть найдены по выражению (1) и равны 0(20, ЕТ)= 0,6529.
Новый метод поиска неисправностей для устройств плавного пуска (РТТ-алгоритм). Как сказано выше, данный метод представляет собой комбинированный подход, который включает вре-мявероятностный метод и последующий поиск неис-
Библиограф
1. Дунаев М.П. Экспертные системы для наладки электроприводов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004. 138 с.
2. Осипов О.И., Усынин Ю.С. Техническая диагностика автоматизированных электроприводов. М.: Энергоатомиздат, 1991. 160 с.
3. Дунаев М.П. Новые логические алгоритмы диагностиро-
правностей, учитывающий время доступа элементарных проверок от наибольшей к наименьшей. Таким образом, данный метод предполагает первой выполнять проверку того функционального блока системы УПП, у которого соотношение р(е)/ ^е) является самым наибольшим. Последующие проверки выполняются в зависимости от времени реализации проверки ^е), начиная от наибольшей к наименьшей.
Первой выполняется проверка Z3, обладающая наибольшим соотношением р(е)/ ^е). Затем выполняется проверка Z5, которая имеет наибольшее значение ^е), затем Z7 и т.д. Длина алгоритма диагностирования составляет от 1 до 5 шагов.
Используя данные из таблицы, можно определить средние затраты на определение одного состояния УПП по данному методу, которые могут быть найдены по выражению (1) и равны С@0, ЕТ) = 0,2905. Граф РТТ-алгоритма диагностирования представлен на рис. 6.
\ з ) ш ш:
Рис. 6. Граф РТТ - алгоритма диагностирования УПП
Таким образом, нами представлен новый метод диагностирования (РТТ), который превосходит известные методы по критерию средних затрат на определение одного состояния УПП. Исследования показали, что данный метод можно использовать для наладки любых систем электроприводов.
ский список
вания // Повышение эффективности производства и использования электроэнергии в условиях Сибири: тр. Всеросс. научн.-техн. конф. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2003. С. 30-34. 4. Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин: учебник для вузов. Л.: Энергия, 1975. 296 с.
