Diagnoza defectelor

Detectia si diagnoza defectelor in instalatiile industriale

Diagnoza defectelor: determinarea tipului, locatiei si timpului de detectare a defectului. Acest proces urmeaza detectarii defectelor si include izolarea si identificarea defectelor.

Sistemele de detectare si diagnoza a defectelor (FDD - Fault Detection and Diagnosis): functionarea acestora presupune urmatoarele etape:

1. Detectarea defectelor: determinarea prezentei unui defect in sistem si timpul de detectare. Indica daca s-a produs un eveniment nedorit in sistemul de supraveghere;

2. Izolarea defectelor: determinarea tipului de defect, a locului de producere a defectului si a momentului de detectare; urmeaza detectarii defectelor. Se determina subsistemul functional care se afla la originea anomaliei si progresiv se rafineaza aceasta determinare pentru a izola organul sau dispozitivul elementar defect.

3. Identificarea defectelor: determinarea marimii si comportarii in timp a defectului; urmeaza etapei de izolare a defectelor. Se determina cauza care a generat defectarea constatata.

Compararea diferitelor metode de detectare a defectelor

Diferitele abordari ale detectarii bazate pe model a defectelor au diferite proprietati in ceea ce priveste detectare diverselor tipuri de defecte. Pentru o buna aplicabilitate, urmatoarele aspecte trebuie luate in considerare:

- inscrierea defectelor reale in reziduurile generate;

- viteza de dezvoltare a defectului (abrupt, incipient);

- cunostinte apriori asupra modelului (structura, parametrii);

- excitatia prin semnalele de intrare (static, dinamic);

- extinderea informatiilor pentru o diagnoza a defectelor in adâncime.

Metodele cu estimarea parametrilor sunt potrivite, in special, pentru detectarea defectelor multiplicative (modificari de parametrii). Aceste schimbari au loc, in principal, in proces sau in elementul de executie. Estimarea parametrilor produce de asemenea câteva simptome pentru procesele SISO. Ele pot fi folosite direct pentru anumite clase de procese neliniare si de asemenea pentru caracteristici statice neliniare. Oricum ele necesita o excitare a intrarilor procesului cu un anumit spectru de frecventa. Aceasta nu este o problema pentru multe procese cu modificari ale intrarilor in functionarea normala, ca de exemplu: servo-motoare, masini unelte, vehicule, etc. Pentru procese cu o functionare preponderent stationara ca de exemplu: procesele industriale sau chimice, un mic semnal de excitatie poate fi permis daca un defect este suspectat. Metodele cu estimare a parametrilor detin o structura modulara, unificata si, de aceea, ele pot fi usor configurate. Doar calcularea coeficientilor procesului depinde de fiecare proces in parte.

Ecuatiile de paritate sunt folosite, in special, pentru detectarea defectelor aditive. Ele apar pentru senzori, elemente de executie si chiar pentru proces (de exemplu: scurtcircuite). Oricum, modelul folosit pentru proces trebuie sa descrie destul de precis procesul real. Un avantaj este efortul relativ mic de calcul si faptul ca pentru o parte a defectelor nu sunt necesare excitari ale intrarilor. Ecuatiile de paritate sunt foarte sensibile la perturbatii nemasurabile ale procesului, care nu au fost inlaturate in timpul proiectarii. Reziduuri multiple sunt obtinute doar pentru semnale de iesire multi-masurabile.

Observatorii de stare au proprietati similare cu cele ale ecuatiilor de paritate. Ei sunt potriviti pentru defecte aditive. Efortul de proiectare este relativ mic pentru defecte sensibile la filtre si relativ mare si dependent de proces pentru celelalte. O diferenta de baza intre aceste metode este faptul ca estimarea parametrilor este proiectata sa elimine valorile constante ale semnalelor perturbate iar observerii de stare si ecuatiile de paritate sa determine valorile dependente de timp din semnalele neperturbate. De aceea raspunsul unui estimator de parametru pentru semnalele cu zgomot este mai incet dar mai precis. Observerii de stare reactioneaza mai rapid dar cu valori nu foarte relevante (cu dependenta mare). Daca estimarea de parametrii este proiectata pentru parametrii dependenti de timp sau daca se includ modele dinamice pentru parametrii (Isermann, 1992a), estimarea parametrilor are efecte rapide asupra suprimarii zgomotelor. Din acest motiv, abilitatea de urmarire rapida a modificarilor abrupte depinde de proiectarea lor, atât pentru estimarea parametrilor cât si pentru estimarea starilor.