Методы и программы поиска дефектов при наладке судового электрооборудования - Захаров О.Г

1.

11. Методы и программы поиска
дефектов при наладке судового
электрооборудования

2.

Поиск неисправности
Операция наладки — «поиск неисправности» — занимает от 40 до 70% времени
настройки аппаратуры и систем и является самой сложной из всех операций.
Найти неисправность — значит найти отказавший элемент, ошибку монтажа или
элемент, параметры которого не соответствуют техническим требованиям.
Вероятность возникновения неисправности во многом определяется надежностью
изделия, т.е. его способностью выполнять заданные функции в течение установленного
промежутка времени.
Современная аппаратура и системы автоматики содержат значительное количество
разнообразных элементов, связанных между собой различным образом, поэтому для
быстрого обнаружения неисправности требуется высокая квалификация настройщика,
хорошее знание им функциональной и принципиальной схем настраиваемой
аппаратуры и систем, методики поиска неисправностей, технологических приемов,
применяемых для выполнения этой операции.
Все неисправности, которые возникают в системах и аппаратуре, могут быть
механическими или электрическими.
К механическим относятся следующие: неисправности в креплении элементов, в
системах передач от серводвигателей к органам управления, в приводах
исполнительных механизмов, в подвижных системах контакторов и реле и т. д.
К электрическим неисправностям относятся: нарушение контактов, короткое
замыкание, дефекты изоляции, обрывы электрических цепей, ошибки в схемах
соединения элементов и блоков.

3.

• Операция «поиск неисправности» выполняется с помощью
следующих технологических приемов:
• а) визуального контроля;
• б) замены отдельных элементов (или блоков при блочной
конструкции аппаратуры) заведомо исправными;
• в)
исключения элемента или блока из схемы;
• г)
сравнения;
• д)
промежуточных измерений;
• е)
введения дополнительной неисправности.

4.

Визуальный контроль.
• Проверяемый элемент (блок) подвергают внимательному внешнему
осмотру. Отказ элемента обнаруживается по различным признакам:
механическим повреждениям, плохим контактным- соединениям,
необычному виду элемента (почернению, следам нагара и т. п.). При
осмотре под напряжением обращают внимание на искрение,
пробои, дым, перегрев элементов и т. д.
Достоинством этого
технологического приема
является его простота. Однако
необходимо отметить, что он
применяется обычно как
вспомогательный, поскольку
большинство отказов
элементов не сопровождается
явно выраженными внешними
признаками.

5.

Замена отдельных элементов заведомо исправными.
В аппаратуре (или системе) проверяемый элемент заменяют заведомо
исправным, после чего проверяют работоспособность аппаратуры. Если после
такой замены отказ устранился, то считают, что отказал проверяемый
элемент. Преимущество этого метода — возможность одновременного
обнаружения и устранения неисправности.
Но вместе с тем он обладает рядом
существенных недостатков.
Применение этого приема требует
большого числа разнообразных
запасных элементов (или даже
блоков). Кроме того, замена
большинства деталей в
современной аппаратуре
представляет серьезные трудности.
Поэтому описываемый
технологический прием
применяется чаще всего при
проверке съемных блоков и
модулей (съемных частей блока).

6.

Исключение элемента из схемы.
• Технологически прием заключается в том, что проверяемый элемент
отключают от основной схемы или шунтируют. Если признак отказа
системы исчезает, то считают, что отказ был связан с отключенным
элементом.
Этот прием требует к себе
наибольшего внимания и тщательного
анализа, возможности отключения той
или иной части схемы или элемента,
так как при отключении элемента
остальная схема может или не
работать, или же работать в таком
режиме, который вызовет появление
нового отказа. Несмотря на указанный
существенный недостаток применение
этого приема позволяет быстро
обнаружить отказавший элемент,
особенно при отказе типа «короткое
замыкание».
Схема принципиальная ПММ 1212

7.

8.

Сравнение.
• Технологически прием заключается в том, что сравниваются результаты
проверки данного устройства (аппаратуры) с результатами проверки такого
же устройства, но заведомо исправного. Существенный недостаток этого
приема — необходимость второго исправного устройства или же данных
проверки аналогичного устройства по специальной программе. Поэтому этот
прием наиболее часто применяется в тех случаях, когда в устройствах или в
аппаратуре есть одинаковые блоки.

9.

Промежуточные измерения.
• Этот технологический прием заключается в проверке прохождения
сигнала от элемента к элементу или от блока к блоку, до
обнаружения отказавшего элемента или блока. Прием удобен и
прост, однако в усилительных схемах требует знания многих
дополнительных данных о форме и величине сигнала на каждом
элементе или в блоке, что вызывает большие трудности.

10.

Введение дополнительной неисправности.
Суть этого технологического приема заключается в том, что какой-либо участок цепи
шунтируют или разрывают, отключают питание от какого-либо блока и т.п., т.е.
вносят дополнительную неисправность, наблюдают и анализируют поведение
проверяемого элемента, блока или системы. Это позволяет сделать заключение о
характере основного отказа. Наиболее часто этот прием применяется при поиске
неисправностей в релейных схемах, когда вводятся искусственные перемычки между
теми точками схемы, которые должны замываться контактами проверяемого реле,
или же разрывают ту цепь, которая должна разрываться контактами реле.
Существенный недостаток этого способа заключается в необходимости серьезного
анализа поведения блока или системы после введения дополнительной
неисправности.

11.

• Целесообразность применения того или иного технологического
приема или их совокупности в общем случае определяется схемой и
конструкцией настраиваемой аппаратуры и систем автоматики.
Однако если применить определенную классификацию, то можно
дать рекомендации, ускоряющие проведение операции «поиск
неисправности» для каждого класса аппаратуры.
• Всю аппаратуру и системы можно разделить на два класса:
• с последовательным прохождением сигнала;
• со смешанным прохождением сигнала.

12.

• В аппаратуре с последовательным прохождением сигнала
последний проходит от блока 1 до блока 5 (см. рис.), нигде не
разветвляясь. Отказ одного блока или элемента приводит к
отсутствию сигнала на входе и выходе всех последующих блоков.

13.

• В аппаратуре со смешанным прохождением сигнал поступает сразу
на входы нескольких блоков, а затем или проходит последовательно
через ряд блоков, или же опять разветвляется и поступает на
несколько входов (см.рис.). В этом случае неисправность одного
блока или элемента в нем приведет к отсутствию сигнала на входе
нескольких блоков. Например, в схеме, приведенной на рис., отказ
блока 4 приведет к отсутствию сигнала на входах блоков 5 и 7, а блока
3— на входах блоков 6 и 7.

14.

• Операцию «поиск неисправности» наиболее рационально
производить с учетом функциональных связей между элементами и
блоками. Если блоки, системы или аппаратуры не являются
функциональными, то поблочный поиск неисправностей не является
оптимальным и последовательность поиска необходимо выбирать
исходя только из функциональной связи элементов в блоках и блоков
между собой. Это, как правило, связи по цепям питания или по цепям
прохождения сигналов. Только таким образом можно свести поиск
неисправностей к определенной системе, исключающей излишние
действия.
• Решающее значение при выполнении этой операции имеет выбор
метода поиска. Существуют два резко отличающихся друг от друга
метода: комбинационный и последовательный.

15.

Комбинационный метод
• Комбинационный метод заключается в том, что после установления
факта отказа производится ряд проверок и их результаты
анализируются. Анализ проверок позволяет установить отказавший
элемент. Этот метод называется комбинационным потому, что
обнаружение неисправного элемента осуществляется анализом
совокупности (комбинации) проверок. Комбинационный метод
может эффективно применяться только при существовании
специально разработанных методик. В противном случае его
применение требует высокой квалификации настройщика данной
аппаратуры.
• В настоящее время наиболее распространена разновидность
комбинационного метода — поэлементная проверка всех без
исключения элементов аппаратуры. После поэлементной проверки
все элементы делятся на годные и негодные. Самым существенным
недостатком этого метода является его большая трудоемкость. Этот
метод можно рекомендовать для поиска неисправностей в
относительно простых схемах.

16.

Последовательный метод
• Последовательный метод, в отличие от комбинационного метода
поиска неисправности, характерен тем, что результат предыдущих
проверок оказывает существенное влияние на проведение всех
последующих. Последовательность поиска может быть представлена
графически (см. рис.).

17.

• Для иллюстрации рассмотрим частный случай, когда известно, что в
системе имеется один отказ и элементы соединены последовательно.
Проведем проверку с помощью одного из указанных выше
технологических приемов для определения исправности группы из двух
блоков 1 и 2, например, по выходному сигналу блока 2.
• При наличии отказа проверяется в начале элемент 1 и если он исправен, то
надо считать неисправным элемент 2. Если при первой проверке
выяснилось, что элементы 1 и 2 исправны, то отказ ищут среди элементов
3, 4 и 5, начиная с проверки элемента 3. Если он отказал, то проверка на
этом заканчивается, если исправен, то переходят к проверке элемента 4 и т.
д. Мы начали проводить проверку произвольно, с элементов 1 и 2, но
можно было начать проверку с элемента 5, т. е. применить другую
последовательность. Если начать проверку с элементов 3 и 4, то получится
третья последовательность. Таким образом, число путей поиска при
значительном числе элементов может оказаться очень большим. Какому
же из них надо отдать предпочтение?

18.

• Для настройки наиболее важным преимуществом той или иной
последовательности является минимальная стоимость поиска. В
стоимость поиска входит как время, затраченное на работу, так и
стоимость контрольной аппаратуры и приборов. Следовательно,
оптимальным вариантом поиска будет тот, который обеспечивает
минимальную стоимость проверки. Для оптимизации
последовательности поиска необходимо учитывать большое
количество разнообразных факторов, влияющих на маршрут поиска,
что, конечно, является весьма затруднительным.

19.

Все оптимизированные варианты поиска можно разделить на формальные и логические.
Формальные варианты задают определенную последовательность поиска с учетом только двух
признаков неисправности: «исправен» и «неисправен». Примером такого формального поиска
может служить разобранный нами выше пример. Такой способ поиска иногда называют методом
средней точки.
Другим вариантом формального поиска является поиск неисправности от входа к выходу.
Применение такого приема особенно удобно в системах с последовательным прохождением
сигнала. Блоки в этом случае проверяются в схемной последовательности. Логические варианты не
задают жестких правил и учитывают различную дополнительную информацию, получаемую при
проверке. Они позволяют принять во внимание все факторы, оптимизирующие поиск. При этом
приемы формального поиска не исключаются, что придает логическим вариантам большую
универсальность. Логический поиск называется поиском гипотез, так как каждый раз признаки отказа
или неисправности анализируются и выдвигается ряд гипотез. Проверка всех этих гипотез сводится к
контролю соответствующих элементов, который может производиться формальными методами.
В процессе проверки гипотез могут появляться новые уточняющие признаки отказа или
неисправности. Тогда на их основании выдвигаются дополнительные гипотезы, сужающие круг
проверяемых элементов. Эти гипотезы также проверяются, и так повторяется до полного выявления
неисправности или отказа.
Необходимо отметить, что все свои действия и результаты измерений нужно оценивать критически и,
если есть сомнения в их правильности, повторять несколько раз. Только при полной уверенности в
объективности и правильности полученных результатов их можно использовать для последующего
анализа. Если признаков отказа или неисправности недостаточно, то следует провести
дополнительные испытания и измерения и только после этого выдвигать соответствующие гипотезы.

20.

При реализации логических приемов поиска нужно уметь обобщать выявленные признаки и делать
из этих обобщений правильные выводы. Нужно быть очень наблюдательным, чтобы не пройти
мимо малозаметных, но иногда очень важных признаков. Необходимо твердо помнить, что время,
затраченное на проверку ложной гипотезы, нельзя считать потраченным бесполезно, так как
отрицательный результат так же приближает к истине, как и положительный.
Правильное применение логического метода позволяет наиболее полно использовать факторы
оптимизации поиска и вести его практически оптимально.
Наиболее эффективным методом поиска неисправностей является логический. Но он в то же время и наиболее
сложный. Логический метод не имеет жестких правил, поэтому проводимые ниже примеры нужно рассматривать как
некоторые варианты возможных решений. Необходимо учитывать также, что часто на практике решающими
факторами в выборе того или иного решения являются конкретные условия поиска: то, что в одних условиях удобно и
эффективно, в других условиях будет совершенно неприемлемо. Можно рекомендовать определенный порядок
логического поиска, который является весьма эффективным и заключается в следующем.
Проверяется система (элемент) и устанавливается факт неисправности, анализируются ее признаки.
В результате анализа ограничивается круг элементов, подлежащих проверке. Однако здесь необходимо учитывать
вероятность неисправности в конкретном элементе и экономическую целесообразность проверки.
При анализе вначале определяется неисправная часть системы, затем блок или элемент соединения в этой части
системы и только потом отыскивается неисправность в блоке или элементе соединения (кабели, штепсельные
соединения и т. д.).
Если таким образом обнаружить неисправность не удается, то следует перейти к систематическим методам поиска,
например к методу средней точки. В том случае, если неисправность не характерна, то целесообразно сразу
применять систематические методы.
После обнаружения неисправности, до ее устранения анализируются причины, вызвавшие ее. Если есть подозрение,
что неисправность зависимая, то отыскивается и устраняется первоначальная причина неисправности.
Производится анализ возможных профилактических мер.

21.

Пример
Система программного запуска дизель-генератора. Схема электрическая принципиальная.
Диаграмма замыканий контактов программного механизма.

22.

Пример
При настройке системы программного запуска аварийного дизельгенератора (см. рис.)
обнаружена неисправность. Признак неисправности: при достижении дизелем
номинальной частоты вращения серводвигатель рейки топливного насоса не
останавливается и выводит дизель на повышенную частоту вращения. Положение
конечного микровыключателя КВТ относительно рейки топливного насоса
отрегулировано правильно.
Поиск неисправности начнем с выдвижения гипотез, опираясь на принцип работы
схемы. Питание двигателя ДТ осуществляется от аккумуляторных батарей Б1—Б2, при
включенной коммутационной аппаратуре, через размыкающие контакты реле РНК и
реле времени РВК, а также через включенные параллельно замыкающие контакты реле
РУЗ и контакт II программного механизма. Двигатель последовательного возбуждения
ДТ имеет обмотку якоря и обмотку возбуждения ОВДТ, которые включены
последовательно в питающую цепь. Остановка двигателя производится только
размыкающим контактом реле РНС; контакты реле РУЗ и контакт II программного
механизма не участвуют в остановке двигателя ДТ. Поэтому неисправность может быть
только в цепях, подключенных к точке 9. Реле РНС должно срабатывать от замыкающего
контакта микровыключателя КВТ положения рейки топливного насоса, включенного в
цепь его обмотки.

23.

Пример
Естественно при этом остановиться на следующих гипотезах:
неисправен микровыключатель КВТ;
неисправно реле РНС;
произошел обрыв в цепи питания обмотки реле РНС. Кроме этих очевидных гипотез
следует рассмотреть вопрос о возможности при определенных условиях подачи
питания к двигателю ДТ через точку 9 по другим цепям. Из рис. видно, что к точке 9
кроме контакта реле РНС подключены диоды Д1 и Д2. Через размыкающий контакт
реле РНС и эти диоды получает питание двигатель программного механизма ДКМ до
тех пор, пока замкнут контакт III. При размыкании контакта реле РНС питание на ДКМ
поступает через замыкающий контакт реле РУЗ и контакт IV, когда последний замыкает
точки 4—5 (см. рис.). Следовательно, в принципе возможен еще один путь подачи питания на двигатель ДТ в точку 9, а именно: плюс питания — замыкающий контакт реле
РУЗ —точка 5-контакт IV — точка 4— контакт III — точка 3 —диоды Д1 и Д2 — точка 9.
Однако для исключения подачи питания на ДТ по этому пути и предназначены диоды
Д1, Д2, включенные в обратном направлении. Отсюда следует необходимость добавить
еще одну, четвертую гипотезу:
неисправность (пробой) диодов Д1 или Д2.

24.

Пример
Естественно при этом остановиться на следующих гипотезах:
неисправен микровыключатель КВТ;
неисправно реле РНС;
произошел обрыв в цепи питания обмотки реле РНС. Кроме этих очевидных гипотез
следует рассмотреть вопрос о возможности при определенных условиях подачи
питания к двигателю ДТ через точку 9 по другим цепям. Из рис. видно, что к точке 9
кроме контакта реле РНС подключены диоды Д1 и Д2. Через размыкающий контакт
реле РНС и эти диоды получает питание двигатель программного механизма ДКМ до
тех пор, пока замкнут контакт III. При размыкании контакта реле РНС питаниэ на ДКМ
поступает через замыкающий контакт реле РУЗ и контакт IV, когда последний замыкает
точки 4—5 (см. рис.). Следовательно, в принципе возможен еще один путь подачи питания на двигатель ДТ в точку 9, а именно: плюс питания — замыкающий контакт реле
РУЗ —точка 5-контакт IV — точка 4— контакт III — точка 3 —диоды Д1 и Д2 — точка 9.
Однако для исключения подачи питания на ДТ по этому пути и предназначены диоды
Д1, Д2, включенные в обратном направлении. Отсюда следует необходимость добавить
еще одну, четвертую гипотезу:
неисправность (пробой) диодов Д1 или Д2.

25.

Пример
Заключая наши рассуждения, можно утверждать, что первые три предположения сводятся в принципе к подаче
питания на двигатель ДТ через точки 9—10 после достижения дизелем номинальной частоты вращения, а
четвертая—к пробою хотя бы одного из диодов Д1, Д2.
Прежде, чем приступить к проверке выдвинутых гипотез, оценим их вероятность. Размещение микровыключателя
КВТ и соединительных проводов цепи микровыключатель КВТ — реле РНС на дизеле позволяют считать первую и
третью гипотезы достаточно вероятными. Учитывая опыт проведения НСР, четвертая гипотеза становится также
вполне вероятной причиной неисправности. Среди всех прочих гипотеза о неисправности реле РНС является
наименее вероятной, однако ее отбрасывать не следует, и она также подлежит проверке.
Рассмотрим известные нам технологические приемы поиска неисправности с точки зрения применимости в данном
примере.
Найти неисправность полупроводниковых приборов и приборов, размещенных в непрозрачных корпусах (реле,
микровыключатели) внешним осмотром не представляется возможным. Следовательно, этот прием использован
быть не может.
Приемы «замена подозреваемых элементов исправными» и «исключение предположительно неисправных
элементов из схемы» требуют проверки схемы в действии, а так как работа дизеля на повышенных оборотах
нежелательна, то они не могут быть использованы. Последний прием не может быть использован еще и потому, что
исключение любого из элементов нарушает работу всей системы.
В данном случае наиболее целесообразен прием «электрическая проверка цепи». Так как проверка должна
производиться при неработающем дизеле, то поиск неисправности следует вести при отключенных аккумуляторных
батареях с помощью пробника. Определяя очередность поиска неисправности, предпочтение отдадим первым трем
гипотезам, так как для их проверки не требуются какие-либо дополнительные монтажные операции, а четвертая
гипотеза потребует отключения диодов.
Подключив пробник к точкам 9 и 10 я подав питание в схему от батарей Б1 или Б2 через временную перемычку на
точки 8 и 2, судим по показанию пробника о справедливости одной из первых трех гипотез. При этом
микровыключатель КВТ должен быть включен. Если лампа пробника погаснет, то первые три гипотезы
несостоятельны.
Определяем исправность диодов Д1 и Д2, используя их свойство односторонней проводимости. Пробник
показывает, что цепь замкнута при подключении его к точкам 3 и 9, независимо от полярности щупов. Значит,
неисправен один из диодов. Диоды включены параллельно, поэтому, отключая диоды в точке 3 и проверяя их
раздельно, находим неисправный диод.