ДИАГНОСТИКА АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ. московскийгосударственныйтехнический университетгражданскойавиации
 Скачать 1.14 Mb.
|
|
4.3.3. Результатыоценкиколичестваикачествадиагностической информации Результаты расчета условной энтропии сведены в табл . 4.9. Таблица 4.9. Результаты расчета энтропии ПС -90 А по признаку « повышенная вибрация » Состояния ( диагноз ) t=2000 ч t=4000 ч t=6000 ч Попадание посторонних предметов во входное устройство двигателя и вентилятор 0,111926 0,532498 0,829972 Разрушение задних опор валов 0,479773 0,924718 0,767123 Коробление и прогары камеры сгорания 0,111926 0,496568 0,684379 Возникновение и развитие трещин на рабочих лопатках компрессора 0,685354 0,874125 0,74137 Обрыв лопаток компрессора 0,685354 0,874125 0,74137 Разбандажирования полок лопаток КНД 0,111926 0,532498 0,829972 0 H Исходная энтропия 0,429806 0,805199 0,87814 Расчет количества информации выполняем по формуле (4.11): ) ( ) ( 0 i i i K H H K I − = Результаты расчета представлены в табл . 4.10 и смоделированы на рис 4.1, 4.2. 119 Таблица 4.10. Количество информации t = 2000 ч t = 4000 ч t = 6000 ч I(K 1 ) 0,31788 0,272701 0,048168 I(K 2 ) -0,04997 -0,11952 0,111017 I(K 3 ) 0,31788 0,308631 0,193761 I(K 4 ) -0,25555 -0,06893 0,13677 I(K 5 ) -0,25555 -0,06893 0,13677 I(K 6 ) 0,31788 0,272701 0,048168 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 2000 4000 6000 8000 t, час . Э н т р о п и я посторонние предметы задние опоры коробление и прогар КС возникновение и развитие трещин обрыв лопаток разбандажирование полок Рис . 4.1. Зависимость информационной энтропии от наработки двигателей ПС -90 А 120 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0 2000 4000 6000 8000 t, час . И н ф о р м а т и в н о с т ь п р и з н а к а посторонние предметы задние опоры коробление и прогар КС возникновение и развитие трещин обрыв лопаток разбандажирование полок Рис . 4.2. Зависимость информативности признака « повышенная вибрация » от наработки по результатам контроля ПС -90 А Выводы 1. На разных этапах наработки двигателя можно выделить следующие наиболее информативные признаки На промежутке от 0 до 2000 часов наиболее информативным признаком будет K 6 – разбандажирование полок рабочих лопаток компрессора и K 1 – попадание посторонних предметов во входное устройство и вентилятор На промежутке от 2000-4000 часов наиболее информативным признаком будет K 3 – коробление и прогары 121 камеры сгорания Этот же признак будет наиболее информативным по результатам представленных расчетов и на промежутке наработки от 4000- 6000 часов 2. Некоторые признаки на отдельных участках наработки не несут никакой диагностической информации ( например , признак К 2 на промежутке от 0 до 4000 часов или признаки К 4 и К 5 на том же интервале ), что объясняется небольшим объемом накопленной информации об отказах и повреждениях в рассматриваемом объеме двигателей для заданных условий 3. Повышение информационной энтропии ( рис .4.1) видимо связано с недостаточностью статистической базы данных по отказам двигателя ПС -90 А , что подтверждается накопленным опытом , т е формирование отказов превалирует над их проявлением В связи с этим , изображенная на рис 4.2. информативность признака « повышенная вибрация » по отношению к различным классам состояний также не вполне закономерна 4. Принимая во внимание основополагающее свойство информационной энтропии - аддитивность , сложим ординаты всех рассмотренных состояний , реагирующих на соответствующий признак Результирующий график информативности ( информационного критерия ) вибрации ГТД ПС -90 А от наработки представлен на рис . 4.3. Видно , что имеет место упорядоченная закономерность , которая указывает на то , что качество полученной информативности по вибрации возрастает Отсюда вывод - вибрация сама по себе адаптируется к возможным классам состояний , которые в перспективе можно свести всего лишь к двум – отказы , связанные с нарушением прочности конструкции двигателя , и отказы , связанные с нарушением формы сопрягаемых деталей , т е к внезапным и постепенным отказам с соответствующей физикой 122 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0 2000 4000 6000 8000 t, час . О т н о с и т е л ь н а я с у м м а р н а я э н т р о п и я Рис . 4.3. Результирующий график информативности признака « повышенная вибрация » по наработке 5. Таким образом , получается , что повышенная вибрация не может быть точнее двух « адресов ». При диагностике новых объектов возможные отказы можно свести к вышеперечисленным группам , что существенно уточняет этап классификации объекта и позволяет произвести правильный выбор методов и средств диагностирования Контрольныевопросык 4-ойглаве 1. Назовите основные свойства информационной энтропии 2. Дайте определение понятиям диагностический признак , диагнос - тический параметр 3. Что является аргументом функции информационной энтропии ? 4. Перечислите наиболее распространенные диагностические признаки , указывающие на предотказное состояние элементов АТ 5. Что понимается под информативностью диагностических признаков ? 6. Какова взаимосвязь информационной энтропии и количества получаемой информации о состоянии объекта диагностики ? 7. От чего зависит качество процесса технического диагностирования ? 8. В чем заключаются принципы параметрической классификации объектов диагностики АТ ? 123 Глава 5. Информационноеобеспечениепроцессов диагностированияАТ 5.1. Задачииструктурасистемысбораиобработкиинформации Диагностика АТ является составной частью системы управления техническим состоянием , поэтому эффективность процесса диагностирования зависит от объема и качества информационных потоков Обширная группа задач диагностики , таких как классификационных , задач прогнозирования состояний авиационных конструкций , поиска отказавших элементов решается на основе громадного массива статистической информации Однако сбор достоверной информации – трудоемкий и дорогостоящий процесс Качественно новой ступенью в информационной диагностике является разработка и создание систем информационного обеспечения процессов диагностирования ( СИОПД ), куда наряду с блоками накопления информации заложены блоки алгоритмов принятия решений ( рис .5.1). Рис . 5.1. Структура СИОПД Диагностический Центр Автоматизированный комплексобработки диагностической информации Обобщеннаябаза данныхпоФСиГТД Алгоритмы принятия решения СИОПД Информационная автоматизированная системастатистич-го анализаотказов Нормативнаябаза данныхпоТЭФС 124 Базовым звеном такого рода систем являются информационно - управляющие ветви по типам эксплуатируемой техники , объединяющие на информационном уровне все необходимые данные , поступающие с предприятий , эксплуатирующих конкретный тип ЛА и АД Информационное обеспечение формируется на базе целевой функции « классы – модели – принятие решения ». Информационной основой для формирования классов возможных состояний являются , как показано в 4 гл ., статистические данные по отказам и неисправностям ЛА и АД Это могут быть карточки по учету неисправностей ( КУН ), сводные материалы по надежности АТ и замечания экипажа после завершения полета [ 39 ]. Информационно - диагностические системы последовательно решают задачи сбора , обработки , анализ передачи информации об объекте контроля для определения технического состояния По месту расположения они подразделяются на бортовые ( БСКД -90), наземно - бортовые ( Анализ -86, МСРП ) и наземные системы ( СОВА , ФИЛИН ). Бортовые системы в свою очередь делятся на внешние и встроенные Основные задачи бортовых систем – осуществление оперативного контроля за состоянием авиационных конструкций в полете , выдача информации об их состоянии , а в некоторых случаях локализация и ликвидация отказа В процессе сбора информации ( априорной и апостериорной ) для расчетов информационно - диагностических критериев должны решаться следующие задачи : накопление информации об измеренных значениях диагностических параметров с учетом наработки ; формирование диагностических признаков и их правильный выбор ; накопление информации о временных характеристиках процесса диагностирования ; накопление информации об отказах средств диагностики , их поверки и др В процессе обработки информации необходимо решить такие задачи , как установление законов распределения значений диагностических параметров ; оценка средней продолжительности операций диагностирования ; оценка средней стоимости диагностических процедур 125 Качественному сбору , полноте и обработке статистических данных должно уделяться особое внимание группой параметров и группой анализа при непосредственном взаимодействии с системой информационной диагностики эксплуатационного предприятия или Диагностического Центра Следующим шагом является обработка статистической информации и представление ее в виде таблицы , разбитой на системы или подсистемы в зависимости от глубины исследования В результате эксплуатант имеет таблицы отказов и неисправностей по каждой конкретной функциональной системе ЛА и АД Выбор классов состояний в многомерном пространстве признаков ФС должен осуществляться с учетом реального назначения системы информационной диагностики и располагаемых технических возможностей эксплуатанта по устранению последствий отказов Как правило , количество диагностируемых классов принимается равным числу управляющих воздействий , подаваемых на объект контроля с целью расшифровки состояния отказа Так , если при отказах каких - либо блоков ФС предусматривается переключение на дублирующую систему , то нет необходимости различать эти классы между собой Вполне естественно , что процедура принятия решений реализуется наиболее просто и наглядно при наличии лишь двух классов ( состояний ) – работоспособности и отказа ( исправности , неисправности ). При этом имеется в виду , что с помощью последовательного попарного разбиения ( принцип дихотомии ) указанный подход может быть использован для диагностирования произвольного количества классов Следующим этапом предлагается провести работы по анализу и расчету информационных критериев ( табл .2.2). После автоматизированного подсчета информационной энтропии производится анализ , и выбираются системы с максимальной энтропией , как наиболее изменчивые и значимые По результатам расчета количества информации строятся кривые изменения 126 энтропии по конкретным диагностическим признакам или параметрам , выявляется их информативность На заключительном этапе , на основании полученных графиков , выбираются наиболее значимые признаки , что , в свою очередь , дает возможность более качественного отслеживания изменения диагностических параметров по комплексу проявляемых признаков различных ФС ЛА и АД Это дает возможность персоналу Диагностического Центра тщательным образом сконцентрировать внимание на тех диагностических параметрах , проверки по которым выполняются в первую очередь , позволяет выбрать наиболее информативный метод диагностики , что , несомненно , приближает эксплуатанта к « адресу » дефекта и выявляет его на ранней стадии развития 5.2. Система информационного обеспечения процессов диагностирования (СИОПД) ГТД В качестве примера рассмотрим типовую систему информационной диагностики применительно к авиационному ГТД При рассмотрении анализа работы систем ГТД интерес предварительно вызывает их структурная организация и способ функционирования Совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов , свойства которых и характер взаимосвязи имеют существенное значение для работоспособности систем , составляют структурную организацию СИОПД ГТД При работе авиационного двигателя возникает большое число разнородных по своей физической структуре процессов , параметры которых доступны ( табл . 5.1). Характер протекания процессов в ГТД , таких как развитие тяги , расход топлива , выпуск отработанных газов , излучение тепла , шум и вибрация , определяется внешними и внутренними факторами Первые являются воздействиями на механизм внешней среды или входными воздействиями ( перемещение РУД , изменение режимов полета , подача топлива и др .). Вторые связаны с техническим состоянием механизма , т е со 127 свойствами его микроструктуры в рассматриваемый момент времени При изменении , как тех , так и других факторов характер функционирования систем ГТД изменяется Таблица 5.1. Выборочные параметры ГТД , регистрируемые в полете Тип ВС Ту - 134 Ту -154 Ил -86 Ил -96 А -310 Тип ГТД Д -30 НК 8-2 У , Д 30КУ-154 НК -86 ПС -90 А PW4156A, JT9D-7R4E1, CF6-80A3 Количество параметров 64 64 256 340 556-776 Основ - ные диагно - стичес - кие параме - тры ГТД 1- ГВТ 2-n нд 3-n вд 4- РУД 5- виб - рация 1- ГВТ 2-n нд 3-n вд 4 - РУД 5- вибра - ция 1- ГВТ 2-n нд 3-n вд 4- РУД 5- вибрация 6- мгн расход 7- давл топлива 8- давл масла 9- кол - во масла 10- пожар 11- стружка 12- пож кран 13- стоп кран 14- опасн вибр 1- ГВТ 2-n нд 3-n вд 4- РУД 5- вибрация 6- мгн расход 7- давл топлива 8- давл масла 9- охл турбины 10- пожар 11- дв вкл 12- пож кран 13- стоп кран 14- опасная вибрация 1- ГВТ , 2-n нд , 3-n вд , 4- РУД ,5- вибрация , 6- мгн расход топлива , 7- давление топлива , 8- давление масла , 9- охл турбины ,10- пожар , 11- дв вкл ,12- пож кран , 13- стоп кран , 14- опасная вибрация , 15- ПОС , 16- реверс , 17- реверс на замке , 18- автомат тяги , 19- уменьшение тяги до МГ 20- клапан отбора воздуха , 21- топливный кран , 22- разница давлений , 23- количество масла , 24- Т масла , 25-n верхний предел , 26- n нижний предел , 27- давление масла , 28- клапан перепуска , 29- образование льда и др Справедливо и обратное утверждение , если изменились свойства выходных процессов ГТД , то это вызвано или изменением внешних условий его работы , или изменением его технического состояния Эффективность диагностирования можно существенно повысить , анализируя тенденции изменения параметра диагностирования по наработке С этой целью необходимо обеспечить регистрацию параметра и построение 128 графиков его изменения по времени эксплуатации Тенденции изменения параметра диагностирования анализируются , как правило , по 10—40 за - мерам ( табл . 5.1.). Так , на ряде зарубежных ГТД выполняется анализ изменения пиковых значений параметра по 25 полетам , a на самолетах « Боинг » решение принимается по 40 замерам в полете на установившемся режиме работы ГТД 5.2.1. Назначениеицелисистемы Система информационной диагностики СИОПД необходима для качественной оценки технического состояния авиадвигателей в Диагностическом Центре с использованием современных методов исследований при максимальных наработках с начала эксплуатации и после последнего ремонта , а также для реализации методов статистического и информационного анализа отказов и неисправностей двигателей в эксплуатации , для планирования расходов в эксплуатации и нормативного контроля над эксплуатацией авиатехники Целью создания системы является : 1. Обеспечение безопасности и регулярности полетов за счет раннего обнаружения и локализации неисправностей авиадвигателей 2. Автоматизация выполнения контроля и диагностики технического состояния на основе анализа полетной информации , результатов опробования авиадвигателей , текущих проверок , в том числе с использованием непосредственно спутниковой связи 3. Формирование и ведение базы данных по эксплуатирующимся отечественным и зарубежным авиадвигателям , в том числе накопление информации для совершенствования серийного двигателя и его систем 4. Автоматизация выполнения требований , рекомендаций РЭ и других действующих документов в части контроля состояния и диагностирования двигателей в операционных системах Windows , Millenium, XP и др 129 5. Формирование и ведение базы данных по отказам и неисправностям ГТД , систематизация отказов по типам АД , ФС , методам обнаружения и локализации дефектов 6. Реализация требований Центра безопасности полетов , предъявляемых к системам информационного обеспечения , напрямую влияющих на безопасность полетов В состав системы информационной диагностики входит : а ) автоматизированный комплекс по диагностической обработке параметров , предназначенный для обобщенной оценки технического состояния ГТД по результатам наземного опробования , включающий в себя : • определение приведенных к САУ параметров ГТД ; • сравнение полученных результатов со значениями параметров из формуляра двигателя ; • определение отклонений значений параметров от формулярных значений ; • формирование на основании полученных отклонений рекомендаций по работам , которые необходимо выполнить на двигателе для устранения выявленных неисправностей ; • оценка фактического расхода топлива по парку отечественной АТ и выполнение прогноза по расходу авиатоплива на основании комплексной оценки технического состояния АТ ; б ) информационная автоматизированная система статистического анализа отказов и неисправностей , предназначенная для комплексного анализа отказов и неисправностей ГТД , на основании которого выполняется планирование эксплуатации АТ ; в ) ведение в диагностическом Центре обобщенной базы данных по эксплуатирующимся в России и за рубежом отечественным авиадвигателям ; |