Диагностика основных неисправностей электрорадиатора 'Электротерм-1'

Содержание

1. Описание принципа работы электрорадиатора ЭРМПБ(п)-1/220 «Электротерм-1» 2

1.1 Описание электрорадиатора в статическом состоянии         2

1.2 Принцип функционирования электрорадиатора         3

1.3 Назначение основных структурных элементов электрорадиатора         4

2. Разработка структурно-функциональной схемы электрорадиатора ЭРМПБ(п)-1/220 «Электротерм-1»         5

3. Разработка функциональной модели неисправности электрорадиатора 6

4. Разработка матрицы поиска неисправностей для выбранных неисправностей 7

5. Разработка алгоритма поиска неисправности методом половинного разбиения       9

6. Разработка алгоритма поиска неисправности      10

7. Схема функционального и тестового диагностирования. Выбор диагностических параметров по критерию информативности отказов.       12

Список использованной литературы:     16

1. Описание принципа работы электрорадиатора ЭРМПБ(п)-1/220 «Электротерм-1»

.1 Описание электрорадиатора в статическом состоянии

Электрорадиатор ЭРМПБ(п)-1/220 "Электротерм-1" предназначен для дополнительного отопления жилых и бытовых помещений от сети переменного однофазного тока.

Рис. 1.1.1 - Общий вид электрорадиатора ЭРМПБ(п)-1/220 "Электротерм-1": К - корпус, Ш - шнур, В - вилка, Л - лампа сигнальная, Р - терморегулятор, Э - электронагревательный элемент.

Электрорадиатор (рис. 1.1.1.) состоит из корпуса, наполненного теплопередающей жидкостью. В качестве теплопередающей жидкости используется трансформаторное масло ТК ГОСТ 986-80 или ИЛС 10 ТУ 38.401.76-88. В нижней части корпуса находится электронагревательный элемент и коробка. На лицевой поверхности коробки расположены сигнальная лампа и ручка терморегулятора (рис. 1.1.2) - наиболее сложного элемента прибора. С помощью шнура с вилкой электрорадиатор подсоединяется к сети. Электрическая принципиальная схема электрорадиатора изображена на рис. 1.1.3.

Рис. 1.1.2 - Терморегулятор: 1 - биметаллическая пластина; 2,7 - упор; 3 - регулировочный винт; 4 - рамка; 5 - шайба; 6 - гайка; 8 - якорь; 9 - неподвижный контакт; 10 - панель; 11 - магнит; 12, 14 - винт; 13 - пластинчатая пружина

Рис. 1.1.3 - Электрическая принципиальная схема электрорадиатора ЭРМПБ(п)-1/220 "Электротерм-1": В - вилка, Ш - шнур, Л - лампа сигнальная, С - сопротивление, Р - терморегулятор, Э - электронагревательный элемент

1.2 Принцип функционирования электрорадиатора

При подаче напряжения на нагревательный элемент происходит его нагрев вместе с теплопередающей жидкостью, которая, в свою очередь, передает тепло корпусу электрорадиатора.

При повороте ручки терморегулятора по часовой стрелке в крайнее правое положение обеспечивается максимальный нагрев, при этом температура корпуса радиатора при нормальной эксплуатации не превышает 100 °С. При повороте ручки против часовой стрелки, уменьшается порог нагрева электрорадиатора. Крайнее левое положение ручки регулятора соответствует минимальному нагреву и наиболее экономному расходу электроэнергии.

Сигнальная лампа должна гореть постоянно в течение всего времени работы до момента отключения вилки шнура от сети.

Терморегулятор выполняет также роль аварийного выключателя. В случае ухудшения теплоотвода и повышения температуры поверхности корпуса электрорадиатора происходит автоматическое отключение нагревательного элемента, что препятствует нагреву поверхности корпуса выше 175 °С. Дальнейшее включение радиатора произойдет также автоматически при его охлаждении.

1.3 Назначение основных структурных элементов электрорадиатора

Корпус электрорадиатора, являясь несущей базой для всех элементов прибора, выполняет также функцию теплообмена между теплопередающей жидкостью и окружающим воздухом.

Лампа сигнальная своим свечением оповещает о включенном питании электрорадиатора.

Посредством вращения терморегулятора можно повысить либо понизить уровень нагрева электрорадиатора в доступном диапазоне. Также терморегулятор является аварийным выключателем прибора при перегреве.

Элемент нагревательный - источник тепла в электрорадиаторе.

2. Разработка структурно-функциональной схемы электрорадиатора ЭРМПБ(п)-1/220 «Электротерм-1»

Структурная схема разрабатывается на основе принципов действия диагностируемого бытового прибора, принципиальных схем и показывает, из каких элементов состоит прибор, их расположение и функциональную связь между ними.

Работу устройства можно представить следующим образом. После включения вилки прибора в розетку сети электропитания электронагревательный элемент начинает греть теплопередающую жидкость. Поворотом ручки бесступенчатого регулятора ограничивается мощность электронагревателя в диапазоне нагрева теплопередающей жидкости до +85 °С …+105 °С.

В состав структурной схемы войдут следующие элементы: В - вилка, Ш - шнур, Л - лампа сигнальная, С - сопротивление, Р - терморегулятор, Э - электронагревательный элемент.

Структурно-функциональную схему можно представить так, как отображено на рисунке 2.1.

Рис. 2.1 - Структурно-функциональная схема электрорадиатора

3. Разработка функциональной модели неисправности электрорадиатора

Разработка функциональной модели прибора предполагает его идеализацию, при которой выделяются только характеристики, существенные для диагностируемой неисправности, и отбрасываются второстепенные, то есть реальный бытовой прибор заменяется моделью.

Представим работу электрорадиатора в виде функциональной модели в режиме «нагрев» (рис. 3.1).

Рис. 3.1 - Функциональная модель работы электрорадиатора в режиме «нагрев»: 1 - шнур, 2 - терморегулятор, 3 - электронагревательный элемент

4. Разработка матрицы поиска неисправностей для выбранных неисправностей

Заполним матрицу неисправности «недостаточный/избыточный нагрев» (таб. 4.1) на основе логического анализа функциональной модели (рис. 3.1) электрорадиатора.

Таблица 4.1 - Матрица поиска неисправности «недостаточный/избыточный нагрев»

где для:

Z₁ - нет стабильного контакта;

Z₂ - сбой настройки терморегулятора.

Следующая наиболее распространённая неисправность рассматриваемой модели электронагревателей - отсутствие нагрева. Составим матрицу поиска этой неполадки (таб. 4.2).

Таблица 4.2 - Матрица поиска неисправности «отсутствие нагрева»

где для:

Z₁ - нарушение электрического контакта в вилке соединительного шнура, его токоведущих жилах, в местах присоединения жил к клеммам терморегулятора;

Z₂ - нарушен электрический контакт в терморегуляторе;

Z₃ - нарушен электрический контакт вследствие подгара, эрозии контактов нагревателя.

5. Разработка алгоритма поиска неисправности методом половинного разбиения

При равной вероятности выхода из строя у всех элементов применяется метод половинного разбиения. Он оптимален в тех случаях, когда предполагается, что неисправен один элемент, так как ускоряет процесс поиска неисправного элемента, благодаря диагностированию элементов последовательно начиная с середины цепи. Затем берётся средний элемент оставшейся половины цепи и так далее, что значительно сокращает цепь поиска неисправности. электрорадиатор неисправность диагностирование

Разработанный алгоритм поиска неисправности электрорадиатора приведён на рисунке 5.1.

Рис. 5.1 - Алгоритм поиска неисправности методом половинного разбиения

6. Разработка алгоритма поиска неисправности

Составим безусловный алгоритм поиска отказавшего элемента (метод время-вероятность) при возникновении неисправности «отсутствие нагрева» (рис. 6.1). Элементы объекта диагностики соединены произвольно и проверяются по одному в определенной, заранее заданной последовательности. Если проверяемый элемент оказывается исправным, то проводится проверка следующего, если неисправным, то поиск прекращается и объект восстанавливается. Функциональная модель электрорадиатора «Электротерм» состоит из трёх элементов, один из них имеет отказ. Вероятности отказов элементов обозначим , где , а время необходимое для проверки  состояния -го элемента - .

Для произвольного алгоритма диагностирования , составленного, например, в соответствии с нумерацией элементов, математическое ожидание времени поиска

Если переменить порядок проверок (например, и ), то для второго алгоритма поиска

Разность математических ожиданий времени поиска по алгоритмам  и

Очевидно, что алгоритм  эффективнее алгоритма , если

Таким образом, упорядочив проверки в соответствии с отношением получим алгоритм, при осуществлении которого математическое ожидание времени поиска минимально. В этом случае, если после проведения -й проверки, отказавший элемент не обнаружен, то вследствие  следует за отказавший элемент принять последний и можно не тратить времени на его проверку. Учет этого факта (так называемый концевой эффект) дает дополнительное уменьшение средних потерь при поиске отказавшего элемента.

Рис. 6.1 - Алгоритм поиска отказавшего элемента при возникновении неисправности «отсутствие нагрева»

7. Схема функционального и тестового диагностирования. Выбор диагностических параметров по критерию информативности отказов

При функциональном диагностировании объект непосредственно используется по прямому назначению, на вход подаются «рабочие воздействия». Диагнозом является заключение о техническом состоянии: объект правильно (неправильно) функционирует в данный момент времени. Схема функционального диагностирования представлена на рисунке 7.1.

Рис. 7.1 - Схема функционального диагностирования

Синонимами понятия «функциональное диагностирование» является: «оперативный, аппаратный контроль». Обычно функциональное диагностирование применяется в системах управления, где риск принятия неверного решения в реальном времени должен сводиться к минимуму (управление пилотированием, наведение ракет, управление ядерным реактором).

В случае тестового диагностирования на вход объекта подаются специальные воздействия (тестовые наборы) и по реакции на них ставится диагноз: работоспособен или неработоспособен объект. При этом объект не используется по функциональному назначению. Синонимом тестового диагностирования является «тестирование». Общая схема тестового диагностирования приведена на рисунке 7.2.

Рис. 7.2 - Схема тестового диагностирования

Из приведённых выше схем видно, что наряду с объектом диагностирования присутствуют дополнительные аппаратные и программные средства диагностирования, цель которых - автоматизировать процесс получения диагноза. Предметом технической диагностики является исследование, как самого объекта диагностирования, так и методов построения средств диагностирования. Информативность является главным критерием, положенным в основу определения возможности применения параметра для целей диагностирования. Она характеризует достоверность диагноза, получаемого в результате измерения значений параметра. Количественно информативность диагностического параметра можно оценить через снижение неопределённости знаний о техническом состоянии объекта после использования информации по результатам диагностирования.

Рассмотрим графическое изображение сравнительной информативности диагностических параметров, основанное на совместном анализе распределения значений параметров f₁(S) и f₂(S), соответствующих исправным и неисправным объектам (рис. 7.3).

Рис. 7.3 - Плотность вероятности информативного (а) и малоинформативного (б) диагностических параметров для групп исправных (1) и неисправных (2) объектов

Очевидно, что чем меньше площади перекрытия кривых распределения, представляющие собой суммарные вероятности ошибок первого и второго рода, тем информативней параметр и тем более достоверными будут результаты диагностирования.

Так, в приведённом на рисунке 7.3 примере, информативному параметру соответствует отсутствие нагрева корпуса электрорадиатора, а малоинформативному параметру соответствует отсутствие свечения сигнальной лампы питания.

В первом случае с помощью назначения предельно допустимого значения параметра статистическим методом представляется возможным свести к минимуму ошибку второго рода и почти все поле значений параметра от номинала до предельно допустимого значения будет однозначно соответствовать исправному состоянию объекта. Во втором случае при значении диагностического параметра меньше предельно допустимого норматива такой однозначной оценки состояния объекта диагностирования дать невозможно. Здесь можно оценить фактическое состояние объекта только с вероятностных позиций, учитывая соотношение для данного значения параметра вероятностей:

 и

Отсюда информативность данного диагностического параметра можно оценить значением коэффициента:

, где

 и

Кроме указанных требований, предъявляемых к диагностическим параметрам, их качество оценивается также по затратам на диагностирование и по технологичности диагностирования, основанного на применении данного параметра. Перечисленные требования обусловливают выбор диагностических параметров при разработке методов, средств и процессов технического диагностирования.

Список использованной литературы

1.   Автоматизированное проектирование информационно-управляющих систем. Системное моделирование предметной области: Учебное пособие / Уфимский государственный авиационный технический университет; Сост. Г.Г. Куликов, А.Н. Набатов, А.В. Речкалов. Уфа, 2003. 104 с.

2.      Диагностика бытовых машин и приборов: Методические указания по изучению дисциплины / Уфимская государственная академия экономики и сервиса; Сост. А. А. Литвиненко, И. В. Миронов. Уфа, 2004. 36 с.

.        Диагностика и сервис бытовых машин и приборов. Учебник для ССУЗов. Гриф МО / Академия; Петросов С.П., г. Москва, 2003.

.        ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика Термины и определения Государственный стандарт Союза ССР государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам Москва.

.        Паспорт ЭРМПБ(п)-1/220 «Электротерм-1».