第一篇：ControlLogix系統冗余故障分析及改進措施

ＣｏｎｔｒｏｌＬｏｇｉｘ系統冗余故障分析及改進措施

摘 要：介紹了ControlLogix冗余系統的組成和工作原理。針對故障現象，通過對系統軟件的深入研究和不斷試驗、實踐，提出了合理的改進措施并取得了良好的效果，提高了系統的可靠性、排除了因不確定性故障所導致的系統安全。

關鍵詞：ControlLogix冗余系統；故障；原因分析；改進措施和處理方案冗余系統應用簡介

以深圳地鐵一期工程為例：典型車站分為A、B兩端，在A端設置兩套冗余的控制器（PLC），一套作為整個車站的主控制器兼作與上位機的通訊接口，接車站 交換機，另外一套負責A端的設備監控；在B端設置一套冗余的從控制器，負責B端的設備監控；在車站的其它地方設置遠程I/O設備。控制器及各遠程I/O設 備通過冗余的ControlNet現場總線相連。（系統配置如圖1）冗余系統的設置和工作原理

ControlLogix冗余系統硬件結構由兩個完全一樣的控制器框架組成，每個ControlLogix冗余系統框架中控制器模塊、通信模塊和SRM模 塊。兩個框架尺寸完全相同，模塊一模一樣，插放位置也一模一樣，控制器中的程序也一模一樣。兩個控制器框架之間，完全靠系統冗余模塊SRM來完成同步和數 據的交換。進入同步狀態的主機控制器，自動地傳送備份數據到輔機控制器，這些數據無須用戶挑選和編程，只要在主機控制器中被程序運行時刷新過的數據，都會 通過交叉裝載傳送到輔機控制器，傳送的數據量可以非常大。控制器通過與SRM的連接，得知自己是主機控制器還是輔機控制器，從而決定是傳送數據還是接收數 據。這些完全不需要用戶的介入，系統自動獲取、自動判斷、自動傳送。兩個控制器的同步運行和大量數據的復制，使得輸出得到無擾切換。

在成對 的冗余框架中，首先上電的框架成為主機框架，后上電的框架作為輔機框架，并建立與主機控制器的同步。當出現主機控制器所在框架掉電、拔插主機框架上的任何 模塊、控制器程序發生主要故障、斷開CNBR模塊上的ControlNet分接器或電纜、斷開ENBT模塊的EtherNet/IP電纜等情況，或者收到 來自主機控制器中用MSG發送的命令、來自Rslinx中SRM模塊組態頁面操作的命令都會發生冗余切換。系統冗余故障顯示及查找

冗余系統不能正常工作，常常表現在輔機不能同步。輔機不能同步的原因有很多，查找的辦法也很多，一般說來，冗余框架中的CNBR模塊都有清楚的提 示，SRM模塊的組態界面也存放了詳盡的信息。冗余框架插放的CNBR模塊的面板將顯示系統的狀態，面板是字符式顯示，一般是縮寫的大小字母，它們所表達 的意思見表1。

最重要一點的是，所有成對的模塊必須是相同的產品編號、系列號和版本號，并且插放在相同槽內。如果輔機框架的 CNBR的Keeper與成對冗余的主機框架CNBR的數字簽名不匹配的話，輔機框架是不能同步的。需要在RSNetworx組態軟件中，選擇 Keeper Status，檢查輔機是否為Valid Keeper。如果不是，操作Update Keeper使之恢復正常。出現這種情況的原因可能是ControlNet網絡組態時，輔機CNBR模塊是關閉的或者在別的網絡中組態過。

根據提示檢查硬件的情況，是比較直觀和容易的。但是實際使用過程中，大多數故障不是硬件引起的，而是由于參數設置不合理、通信和連接規劃不好，導致控制器 出現主要或者次要故障。在深圳地鐵一期工程的建設過程中，由于承包商是首次使用ControlLogix系列產品，在參數設置方面沒有仔細研究和推敲。為 了追求最短的響應時間，將所有參數都設置為最小值。這樣就存在控制器沒有足夠的時間去完成非預定性的通信、內存分配比例不合理、連續任務Watchdog 時間太短、周期性任務執行時間大于周期時間、高優先權程序執行時間超過最低優先權程序周期時間、冗余框架中CNBR模塊CPU運用效率遠遠超過75％等一 系列隱性故障。改進措施和處理方案

4.1 保證非預定性通信的執行時間

一般說來，非預定性通信是除了控制 器I/O組態和控制器之間的Produced/Consumed之外的所有的通信——編程設備的在線、HMI的訪問、執行MSG指令、響應其他控制器的 MSG、同步冗余系統的輔機框架、建立或監視I/O的連接（熱拔插模塊）、從控制器的串口通過背板訪問其他設備等。所有的都是在任務邏輯程序執行以外的時 間進行。如果控制器組態了一個連續任務，由控制器中的System Overhead Time Slice設定值決定非預定性通信的時間；如果控制器沒有設定連續任務，則在所有周期性任務執行完畢的剩余時間內完成。

深圳地鐵一期工程所 有控制器內邏輯程序均為一個連續任務，多個周期性任務的配置。所以，應該適當增大System Overhead Time Slice設定值，保證控制器有足夠的時間完成非預定性通信的執行。具體方法是：通過Logix5000在線連接控制器，在控制器的屬性/高級屬性中設置 System Overhead Time Slice。（圖2）4.2 合理設置周期性任務的時間參數

對于周期性任務，必須確定最高優先權任務的執行時間是否遠遠小于它的周期時間，所有任務執行時間的總 和是否遠遠小于最低優先權任務的周期時間；Watchdog時間通常為本任務運行時間的10倍左右。周期時間、Watchdog時間可以通過 Logix5000在線連接控制器，在任務的屬性/組態中修改（圖3）；任務執行時間可以通過Logix5000在線連接控制器，在任務的屬性/監聽中查 看。（圖4）

4.3 降低冗余框架CNBR模塊的CPU運用效率

冗余系統中的CNBR模塊需要足夠的時間去處 理冗余的操作，冗余同步操作將占用CNBR模塊CPU運用效率的8個百分點左右，如果超過75％，可能會妨礙冗余切換后的輔機同步。深圳地鐵一期工程冗余 系統CNBR的CPU運用效率達90％以上，部分甚至高達95％，很容易出現冗余切換后CPU滿負荷運行，導致同步失敗。所以必須想辦法把CNBR模塊的 CPU運用效率降下來。

要降低CNBR模塊的CPU運用效率，可以從以下幾個方面著手：增大ControlNet網絡的NUT（網絡刷新時 間）、增大I/O模塊連接的RPI（請求數據包間隔）、減少通過CNBR連接的數量、減少MSG的數量和增加CNBR模塊來分流信息。由于深圳地鐵一期工 程的設備已經定型，增加CNBR模塊涉及到更換機架成本太高，也沒有可以減少的MSG指令和通過CNBR的連接，所以只能從增大ControlNet網絡 的NUT和I/O模塊的RPI兩個方面入手。

深圳地鐵一期工程冗余系統的NUT和RPI均設置為系統組態時的默認值，分別為5ms和 20ms。也就是說，系統每5ms刷新網絡一次，每20ms更新一次I/O模塊數據。由于系統的監控對象是風機、風閥、溫濕度傳感器、冷水流量傳感器、水 系統二通閥執行器等設備，所有的設備均不會發生狀態的高頻變化，也不用控制設備高頻度開關，所以系統默認的NUT和RPI遠遠超過實際應用的需要。這樣就 過多的耗用網絡資源，占用ControlNet預定性數據的帶寬。而RPI值一般設為實際需要時間的50％即可，即在一個周期內采樣兩次。在系統沒有高頻 動作設備，保證系統實時性的前提下，經過多次測試將RPI由20ms改為80ms，將NUT由5ms改為20ms（RPI=NUT*2n），成功的將冗余 系統CNBR的CPU運用效率降到了75％以下。

RPI設定可以通過Logix5000在線連接控制器，在I/O Configuration展開所有已經組態的模塊，右鍵點擊適配器選擇Properties/Connection修改Requested Paket Interval為80ms。（圖5）

NUT設定可以通過運行RSNetWorx for ControlNet，在線upload網絡配置、編輯使能后通過菜單Network /Properties/Network Paramerters中修改Network Update Time為20ms。（圖6）

參考文獻

［1］鄧李.ControlLogix系統實用手冊［M］.北京：機械工業出版社出

第二篇：民航飛機維修故障分析和改進措施

北京航空航天大學畢業設計(論文)

單位代碼 10006 學 號 *** 分 類 號 密 級

畢業設計(論文)

民航飛機維修故障分析和改進措施

學習中心名稱 專業名

北京科技技術進修學院

稱 交通運輸（民航管理工程航

空維修方向專升本）

學指 生導姓教

名 師

王立 閆利春

2016年 10月 20日

北京航空航天大學畢業設計(論文)

獨創性聲明

我在此鄭重申明，本人所提交的畢業設計（論文），是在導師指導下由本人獨立完成的研究成果，對文中所引用他人的成果，均已進行了明確標注或得到許可。畢業設計（論文）中不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的研究成果，不包含他人已申請畢業證書（學位）或其他用途使用過的成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示了謝意。

本人完全意識到本聲明的法律結果，如有不實之處，由本人承擔一切相關責任。

學生簽名：王立

時

間

：2017年4月20

日

北京航空航天大學畢業設計(論文)

摘要

隨著中國航空航天產業的快速發展，航空業的快速發展。因此，民航飛機的結構非常復雜，不僅有機械原理、傳動原理、機電原理、通信原理、自動化原理，故障復雜、典型故障頻繁發生、突發故障和預防性故障，影響民航飛機飛行質量的因素很多，如天氣、維護、運行和服務理念等。其中，頗具影響力的就是維護，研究提高質量的民航飛機故障和維修企業，分析了民用航空器維修的主要原因包括飛機的復雜機制，儲備不足，設備維修的基礎地位，維護人員綜合素質低，飛機維修企業任務安排不科學；本文總結了民航飛機的主要維護策略，包括日常維護、高新技術維修和預防性維護；民用航空器維修企業質量改進的措施，包括創新的維修技術，提高綜合素質，維護工程師建立數據庫，提高維護系統和程序，有效地提高了民用飛機維修企業的服務質量，使民用飛機更安全和穩定。

關鍵詞：民航飛機；維修故障；改進措施

北京航空航天大學畢業設計(論文)

Abstract

With the rapid development of China's aerospace industry, the rapid development of aviation industry.Therefore, the structure of civil aircraft is very complex, not only in principle, mechanical drive principle, electric motor principle, communication principle, the principle of automation as a whole, and fault complex, typical faults occur frequently, sudden failure and preventive fault, there are many factors and the impact of civil aircraft flight quality, such as the weather, maintenance and operation scheduling service concept and etc..Where is the maintenance of influential articles, to study on the measures for improving the quality of civil aircraft fault and maintenance enterprise, analyzes the main reasons of civil aircraft maintenance covers the aircraft complex mechanism, insufficient reserves, equipment maintenance base location far, comprehensive quality maintenance personnel, aircraft maintenance enterprises task arrangement and scientific problems;overview the civil aircraft maintenance strategies mainly include conventional maintenance, high-tech maintenance and preventive maintenance, effectively improve the quality of civil aircraft flight;the civil aircraft maintenance enterprise quality improvement measures, including innovation maintenance technology, improve the comprehensive quality and maintenance engineer to establish database, improve the maintenance system and procedures, effectively improve the civil aircraft maintenance enterprise service quality, make the civil aircraft more safety and stability.Key words: civil aviation aircraft;maintenance failure;improvement measures 北京航空航天大學畢業設計(論文)

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目 錄

引言................................................................2 1 民航飛機維修相關概述..............................................3

1.1 民航飛機維修的方法..........................................3 1.1.1 常規維修..............................................3 1.1.2 高新技術維修..........................................3 1.1.3 預防性維修............................................3 1.2 民航飛機維修的意義..........................................4 2 民航飛機維修的故障現狀分析及影響因素...........................................................6

2.1 民航飛機的維修現狀..........................................6 2.2 民航飛機維修故障分析........................................6 2.2.1 民航飛機結構的復雜性..................................6 2.2.2 維修器材的儲備........................................7 2.2.3 維修人員的技術水平....................................7 2.3 民航飛機維修故障的影響因素..................................8 2.3.1 維修基地較遠..........................................8 2.3.2 維修企業安排不科學....................................8 2.3.3 維修人員的技術水平低..................................8 2.3.4 維修故障的質量不高....................................8 完善民航飛機維修故障的對策................................................................................9

3.1 建立動態信息體系，進行實時維修..............................9 3.2 民航應建立維修數據庫，利用科學技術維修......................9 3.3 強化維修人員的專業技術培訓.................................10 3.4 提高民航飛機維修質量.......................................10 4 總結.............................................................12 參考文獻...........................................................14 致謝...............................................................13 北京航空航天大學畢業設計(論文)

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引言

目前，隨著中國的經濟水平和綜合國力的增強不斷提高，中國民航業進入了一個快速發展的新階段。為了促進中國民航業的快速發展，中國將繼續引進新的波音和空客飛機的來自國外，同時，也對新模型的獨立研究和發展，比如支線飛機等等。無論是從先進機型進口，還是自主研發的創新車型，都必須定期維護和保養。民用飛機維修不僅對人民的生命財產安全，事關廣大人民群眾的長遠發展，而鑒于此，中國民航業的關系，中國的民用航空器維修人員必須高度重視，并在實踐中不斷提高維修水平。北京航空航天大學畢業設計(論文)

第 3 頁 民航飛機維修相關概述

1.1 民航飛機維修的方法 1.1.1 常規維修

航空工業的飛速發展，飛機維修方法。民航飛機故障的原因主要是機械磨損、疲勞等，民航飛機日常保養保養的方法很簡單，只要一般安全措施保證飛機的安全，民航飛機的相關預防措施維護，定期檢查和維護即可[1]。任何行業，與時俱進是一大主題，結合飛機故障，維修技術改進的主要特點，可以減少維修時間，提高維修效率，并保護民航飛機的安全。1.1.2 高新技術維修

隨著科學技術的不斷進步，飛機故障具有多樣性、關聯性和復雜性。常規維修方法無法解決民航飛機故障問題。因此，維修人員學習高科技維修方法，通過新技術、設備進行民航飛機維修，切實提高民航飛機效率。另外，通過對民機典型故障的分析和統計可以總結出故障的原因，可以有效避免故障的發生。1.1.3 預防性維修

由于飛機使用時間過長，維修人員需要定期對民用航空器進行維修，尤其是季節性維護。維修人員應根據民航飛機每季度的溫度變化進行專項維修，這樣不僅降低了民航飛機的故障概率，而且極大地延長了民航飛機的使用壽命[2]。另外，采取有效措施提高質量，不僅保證民航飛機的安全性和可靠性，而且能夠提高民航飛機的飛行效率、服務質量。具體的民航飛機維修故障質量改進措施，如圖1所示。北京航空航天大學畢業設計(論文)

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圖1 民航飛機維修故障質量改進措施圖

1.2 民航飛機維修的意義

結合民航飛機的作用和意義,其最主要的功能和作用就是運載客人,保障客人的安全和行程,因此,民航企業要能夠全面的把握這一點,深刻領悟到自身的任務,確保飛機的運行安全,及時解決和處理存在的問題和故障[3]。結合飛機高空運行的特點,不難發現其飛行存在較大的風險性,很容易出現一些不可控的因素,因此對飛機的自身質量有著極其高的要求,這也要求要能夠及時的對飛機的故障進行分北京航空航天大學畢業設計(論文)

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析和及時的解決維修。為了有效避免由于飛機故障導致的事故風險,應當充分的重視飛機的檢修和故障維修工作,增強維修技術的整體水平。結合有關的資料來看,隨著整體制造業水平的提高,飛機的性能和質量也得到了增強,因此飛機出現故障的頻率也有所降低,但仍需要增強故障維修的技術水平,使故障發生的幾率降到最低,對容易出現問題的環節進行管理和改進,從而提高民航企業飛機運行的整體質量和水平[3]。北京航空航天大學畢業設計(論文)

第 6 頁 民航飛機維修的故障現狀分析及影響因素

2.1 民航飛機的維修現狀

民航飛機的保養為了保證飛機系統的安全運行，但由于運輸機的特殊性，飛機的維修不像其他運輸設備，然后出現故障后維修。現代的民航飛機維修理念可以用四個字來概括：預防為主。

其一，飛機的正常運行是保障人們生命財產安全的基礎，飛機的各個部分也很昂貴，這直接決定了飛機檢查和維修的程序和步驟應遵循科學性，不能盲目。

其二，維修方法可以分為兩種：維修和預防維修。在飛機維修方面，要重點關注幾個問題：飛機正常保養周期是多久？在什么情況下應該采取修理方法？在什么情況下做好預防性維護工作？如何利用科學技術降低飛機的故障率？

其三，維修保養包括分解飛機部件，更換飛機部件，一旦發生故障，維修人員要盡快恢復到正常狀態；預防性維修包括更換飛機部件，檢查飛機部件和身體本身的潤滑。

其四，在實際保養過程中，維修人員應優先考慮檢查和維修的重點，可能故障和經常發生故障的部位。

其五，飛行不僅受天氣、空氣等方面的外界因素影響，還會受到飛機各個部件的操作，由于飛機本身的特殊性，一旦發生事故，將造成巨大的人員傷亡和財產損失[4]。因此，維修人員要高度重視，堅持飛機維修保養的原則，飛行無故障和維修預防和控制飛機的概念，仔細檢查所有零件，更新老化的零件，采用的維修策略和維修方法，確保飛機的飛行安全。2.2 民航飛機維修故障分析 2.2.1 民航飛機結構的復雜性

隨著科學技術的飛速發展，越來越多的新技術在中國民航業采取。一方面，高新技術的應用提高了飛機的可靠性和安全性；另一方面，例如，自動飛行管理系統、自動飛機控制系統等新技術的應用，在很大程度上降低了機組人員的工作北京航空航天大學畢業設計(論文)

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強度。如BOEING737飛機，在飛行前，機組人員需要將飛行計劃輸入到機載計算機上，然后飛機將根據輸入的飛行計劃自動導航，直到航班到達目的地。飛行人員在沒有特殊情況需要做的是監控飛機的飛行狀態。高新技術的應用給人們帶來了很多方便，但也使得飛機機載設備變得越來越復雜，使飛機維修工作變得十分困難[5]。

2.2.2 維修器材的儲備

一架民用飛機是由上千個零部件組成的，這些部件的價格非常昂貴，需要大量的資金來儲備航空設備。由于飛機零部件數量眾多，任何飛機的維修基地都不能保留所有組成的數十萬飛機零部件。航空設備的儲備是一個世界性的大問題，如何確保正常飛行與航空設備庫存的平衡關系是航空公司需要解決的問題[6]。民用飛機的結構是非常復雜和大量的部件，其成本相對較高，因此，民航飛機維修企業對資本的要求比較大，需要做好飛機相關零部件的儲備工作。結合通常情況下，航空維修單位不能完全具備所有的飛機零部件,這也是對維修工作的考研之一。如果民航飛機存在一些問題，需要使用相關的零部件，如果維修基地沒有必要的部件，則會對維修工作產生較大的影響，因此需要維修設備儲備。如果一個組件的平面出現故障，需要更改，但不是維護基地和存儲組件，需要查詢其他航空公司是否保存部分，然后迅速轉移到本地。這兩家航空公司往往彼此距離很遠，甚至從另一家航空公司轉移到零部件，飛機延誤是不可避免的[7]。2.2.3 維修人員的技術水平

某一系統工作狀態指示為“不正常”或“不工作”則表明飛機出現了故障，然而，系統是由許多組成部分，任何組件故障會導致整個系統不正常。這就要求維修人員具備高水平的維修技術。飛機進行高空作業時,一旦發生故障則造成的后果和影響是難以預計的,飛機的部件和環節產生問題都可能造成嚴重的災難,甚至導致無法正常飛行。所以要能夠及時的對產生的故障問題展開修理工作,修理過程離不開專業的技術修理人員,通過修理人員的排查和維修,解決故障.這不是一件容易的工作訓練飛機維修技術員的高水平的維護，因為飛行時間很短，維修人員沒有足夠的時間連接測試設備，維修人員往往根據自己的工作經驗和系統工作原理來確定故障[8]。北京航空航天大學畢業設計(論文)

2.3 民航飛機維修故障的影響因素 2.3.1 維修基地較遠

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維護民航飛機維修基地不利于調度、飛行、維修人員在飛機維修中遇到一些障礙。因為民航飛機滿足乘客的需求將停在機場候車區，而民航飛機維修基地的維修離航站區很遠，所以飛機維修保養的時間要長得多。比如，某民航飛機停靠在停機位2000米之外等待維修，從安全的角度，減少飛機拖航速度，最后拖到民用飛機維修基地維修人員花費半個小時，絲毫沒有天道酬勤的感覺[9]。2.3.2 維修企業安排不科學

由于維護人員需要檢查，而且在飛機維修、清洗飛機的飛行任務，維修和日常維護保養工作，使科研工作時間，防止維修人員對民用飛機的飛行計劃延遲延遲維護任務。比如，一名機務人員剛完成飛機故障維修，還對民航飛機進行清洗、保養和日常檢查，如果民航飛機需要維修部件，長期下來維修人員的效率會隨著體力的降低而減少，這樣的維修時間大大延長，最終延誤了整個民航飛機的飛行計劃[10]。

2.3.3 維修人員的技術水平低

由于飛機機構發雜、理論頗多，維修器材、基礎部件也比較繁多，維修人員自身能力也是影響民航飛機維修故障的主要因素。既然飛機是一種高低的交通工具，那么它的技術含量是不言而喻的。例如，飛機結構的復雜性和多樣性導致飛機故障更加復雜，無論是主控系統故障，發動機，還是小芯片，小螺絲的問題，必須處理維修人員，如果飛機已經無法解決問題，那么證明維修人員沒有經驗和能力做飛機維修工作。因此，飛機維修對維修人員的工作能力、知識水平和基本素質有很高的要求。2.3.4 維修故障的質量不高

當飛機在高空作業時，很難預測飛機故障的后果和影響。飛機的零部件和連接問題會造成嚴重的災難，甚至導致正常飛行的失敗。因此，有必要能夠及時修復維修工作的失敗，維修過程中不能脫離專業技術人員，通過調查和維修人員維修，故障排除。這對維修人員的要求很高，而且目前維修工程師的維修水平低，導致維修質量差[11]。北京航空航天大學畢業設計(論文)

第 9 頁 完善民航飛機維修故障的對策

3.1 建立動態信息體系，進行實時維修

在實際的民航飛機維修過程中，主要涉及三大要素，分別是維修人員、維修航材、維修設備。基于此，我們可以利用現代化的信息技術和計算機技術，整合保障資源、飛機飛行、技術、專家系統、制造廠、運營商、適航當局、維修經驗、維修技能等各個方面的信息，建立一個多類型、多平臺、多元化、多源性的動態維修信息資源系統，進而為民航飛機的維修提供科學、準確的數據參考。在系統的建立過程中，要利用先進的數據處理技術和信息技術，將各種信息進行采集、傳輸、匯集、分析、過濾、綜合、合成，形成一個數字化、智能化、信息化的飛機維修數據庫系統，保證維修工作的高效、合理、有序運行[12]。3.2 民航應建立維修數據庫，利用科學技術維修

由于民航飛機有些典型故障時常發生，因此民航飛機維修企業需要建立維修數據庫，才能詳細保存典型案例以供維修工程師鉆研總結。如果將檢修數據庫連接到維修數據庫，就可以防患故障問題重復發生。因此，時常發生的飛機故障通過定期維修，并進行階段性維修分析、故障分析，不僅為工程師培訓工作提供了各項有效的參考依據，也幫助現場工程師找到了時常導致飛機故障的主要原因。比如，民航飛機較為典型的飛機故障是機械磨損、材料疲勞等，如果民航飛機維修企業建立了維修數據庫，并與該企業的檢修數據庫相連接，那么維修企業對民航飛機各種部件使用情況簡直了如指掌，繼而維修企業根據機械磨損情況進行定期維修、更換，就能避免飛機故障再次發生[13]。整個維修環節需要進行完整的歸類，對于突發故障、典型故障、預防性故障制定一個相關標準。首先，將突發故障的應急處理程序進行優化，充分發揮該程序的應急作用；其次，將典型故障進行分級處理和時間監控，有力保障民航飛機的飛行質量；最后，對預防性故障制定一個合理的運作標準，定期進行維修檢查減少該故障的發生率。

傳統的飛機故障主要是一種簡單的機械故障，而現代飛機故障涉及的技術因素較多，如數字化技術故障、信息技術故障、電子故障、機電故障等。現如今，它廣泛應用于民用航空領域，包括微電子技術、軟件測量技術、計算機技術和數北京航空航天大學畢業設計(論文)

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字技術等。在這種情況下，除了上述的一系列高科技維修技術維修人員，還必須熟悉和了解一些新的設備，飛機維修性能的新材料，新技術，更廣泛的使用維護經驗，發現不足和飛機及飛機維修過程缺乏。例如，在許多民用飛機配備了相應的電子診斷和電子監控技術和功能，因此它可以幫助維修人員快速、準確地確定民用飛機故障檢查，有助于預防性維護工作，還可以有效地降低維護成本[14]。結合現代民航企業的發展現狀來看,若想保障飛機故障維修工作的整體水平,需要借助構建專業組織的方式來進行,通過組織對于不同型號、類別的飛機的相關故障信息與維修方法的分析與整體,進一步總結更多的經驗和數據資料,對各種疑難問題和故障有充分的了解,從而有針對性的把握各種故障的原因和解決方法,從而減少重復故障和問題出現的現象。借助組織對于相關經驗和實踐的總結和整理、匯編,可以較好地促進維修人員專業維修能力的提升,為其解決故障提供巨大的幫助,且為日后技術人員的培養提供相應的資料和經驗。3.3 強化維修人員的專業技術培訓

飛機的質量保障對于飛機的安全運行有著重要的意義和作用,所以要能夠確保民航飛機的故障及時得到解決,而解決的關鍵在于維修技術人員的能力和水平。因此,民航企業要能夠充分重視維修工作者的維修技能水平的培訓。要能夠要求維修工作者對飛機的基本構造以及飛行原理有著全面的把握和了解,充分的熟知飛機的各個環節,在專業技能的培訓期間,充分設置一些具體實踐的內容來充實保障維修技術人員在培訓過程中獲得相應的實踐能力和經驗。只有保障維修人員具備了實踐操作的能力,借助系統的培訓內容,才能夠保障其在真實的故障維修工作中較好的解決存在的故障和問題,實施相應的上崗授權管理制度來強化管理水平。除此之外,隨著航空企業的不斷發展,促進了飛機系統更好的交流和關聯,以往的一些技術水平己經很難滿足現代飛機故障維修的需要,所以需要結合現代飛機的特點,結合電子技術,針對維修人員展開交叉培訓,從而全方位保障維修人員的專業技術水平。

3.4 提高民航飛機維修質量

下面將結合每個步驟來分析一下怎樣進行飛機維修質量改進過程。

第一步：提出問題。必須有質量問題的改善意識，數據分析必須找出質量問題。這是數據分析的關鍵，這是質量改進的先決條件。北京航空航天大學畢業設計(論文)

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第二步：分析產生質量問題的原因。為了找出造成質量問題的因素及原因，并分析所尋找的因素，利用航班延誤統計數據，找出航班延誤造成維修失敗的原因。

第三步：找出主要原因。有許多方法，如因果圖，直方圖，圖表等。但對于飛機維修來說，最有用的方法找到的主要原因是帕累托分析。根據帕累托法則，20%的原因導致了80%的結果。倘若我們找到了20%的原因并加以解決，那么我們就離質量改進成功不遠了。

第四步：制定對策和措施。制定上述調查結果的主要原因，提出實施方案。要注重人才培養，提高飛機維修質量。

第五步：執行計劃和措施。執行上一步提出的執行計劃。針對飛機維修質量改進，我們應該重新修訂維修與質量管理人員專業培訓大綱，增加實際故障分析的案例教學。

第六步：檢查結果。將預定目標與實施結果進行對比，評估實施效果。針對航空維修質量改進，我們應該進行航班延誤統計，通過帕累托方法分析“人”的因素比率是否下降。

第七步；總結經驗，創新維修技術。隨著航空工業的飛速發展，飛機技術的應用也越來越廣泛。雖然民航飛機綜合了機械原理、傳動原理、機電原理、通信原理、自動化原理，但通過維修保養技術的創新，以及引進先進設備，民航飛機維修的高科技化，大大提高了民航飛機的基本性能和基本指標。另外，除了創新的維修技術，還要與維修工程師交流經驗，掌握有用的維修知識，跟上飛機應用技術發展的步伐。比如，民用飛機維修公司的維修人員在民用飛機的維修，到老的民用航空器維修工程師建議預防性維修的問題，通過詳細的描述了舊的維修工程師，該維修人員頓時如醍醐灌頂，充分吸收了“要根據每個季度溫度的變化對民航飛機進行專門的維護”的理論，在平常的維修工作中，該維修人員維修水平大幅度提高，工作效率與從前不可同日而語。

第八步：遺留問題轉入下期。這個問題不能解決成下一個周期的質量改進，航空維修質量的改善，每年年初，質量改進小組應分析前一年的維修情況，并與前一年的結果進行比較。如果有顯著改善，比上年的周期應得到改善。北京航空航天大學畢業設計(論文)

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總

結

綜上所述,民航飛機的維修故障對于飛機的安全運行有著重要的意義,針對飛機的相關維修工作有關部門要投入足夠的關注與重視,做好全面的準備,在技術方面加大投入力度,通過對故障的深入分析和研究,更好的進行預防和維修工作。飛機的結構十分復雜,所包含的部件和系統又極其繁雜,對于其維修工作的展開有著較大的考驗,需要維修人員具備專業的水準和能力,通過分析和管理改進措施更好的解決故障問題。北京航空航天大學畢業設計(論文)

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致

謝

在即將離別之際，我要首先感謝我的論文導師。在論文的寫作過程中，我很榮幸得到老師的耐心指導。本篇論文從選題到定稿，老師都給予了悉心的指導，在此謹向老師致以誠摯的謝意。同時，老師嚴謹的治學精神和認真的科研態度，深深地打動了我，激勵著我做一個謙虛低調的人。

其次，我還要感謝學習生活中的授課老師，是你們傳授給我知識和技能，讓我不斷成長，不斷進步；謝謝我的同學，因為你們的陪伴，讓我擁有了一段美好的校園回憶；謝謝我的家人，是你們在我的成長過程中給我鼓勵，給我溫暖； 感謝我的室友，幾年的朝夕相處，加深了我們的情誼，互幫互助，團結友愛，讓我們珍惜這得之不易的感情，獻上我最誠摯的祝福。

最后，感謝參加畢業論文答辯的老師。感謝您在百忙之中抽空給予我指導建議。因本人的知識水平和學術研究能力有限，不足之處還煩請各位老師、同學多多賜教。

北京航空航天大學畢業設計(論文)

第 14 頁

參考文獻

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第三篇：UPS不間斷電源的故障分析及改進措施

UPS不間斷電源的故障分析及改進措施

陳權勝（民航中南空中交通管理局技術保障中心 510000）

摘要：眾所周知，民航系統對于供電的要求極高，特別是在機場管理、空中管制這兩大重點IT系統。要確保這兩大系統全天候、不間斷、無差錯地實現空中交通、通信、導航、雷達監測等管理服務，需要應用UPS提供365天×24小時“全天候”無中斷供電。本文就UPS直流電源故障應急措施進行分析及改進，提出了自己的建議和看法。具有一定的參考價值。關鍵詞：UPS不間斷電源；故障；應急；措施

1．前言

UPS的中文意思為“不間斷電源”，是英語“Uninterruptible Power Supply”的縮寫，它可以保障計算機系統在UPS電源整體解決方案停電之后繼續工作一段時間以使用戶能夠緊急存盤，使您不致因停電而影響工作或丟失數據。眾所周知，民航系統對于供電的要求極高，特別是在機場管理、空中管制這兩大重點IT系統。要確保這兩大系統全天候、不間斷、無差錯地實現空中交通、通信、導航、雷達監測等管理服務，需要應用UPS提供365天×24小時“全天候”無中斷供電。為確保空管供電系統的絕對安全，配置了4臺PW9315 625KVA UPS電源。4臺UPS每2臺構成1套“1+1”并機系統，然后2套并機系統輸出并聯后由STS系統分配給負載供電，其原理如圖1，具體由每2套UPS(1+1)以雙母線方式組成并機向一臺負載供電，由STS在兩路交流電源構成的雙總線供電系統中承擔著檢測、切換的核心任務。系統運行時，備用機跟蹤主設備輸出，當主設備發生供電中斷時，可以實現電流和電壓的同步切換。這樣就避免了由于斷電、電壓不穩等造成的系統單點故障，提高了方案的可靠性和可用性，并且這種設計實現了負載的同步轉換，可以對系統進行在線維護和在線升級，保證系統穩定持久運行。

UPM1 主輸入 靜態旁路輸入維修旁路輸入 整流器 逆變器 FBP CBP 電池組 MBP主輸入 整流器 逆變器 MIS CBS 輸出 MBC柜 電池組 SBM柜 UPM2

圖1：UPSA系統組成

2．UPS不間斷電源故障和應急

在對UPM1做正常關機的操作時，UPM1的輸出開關不能正常分閘，在合分閘處來回跳動。UPM2輸出開關斷開，UPSA轉旁路工作，三臺STS轉另一路電源B，其中一臺STS出現B路電源靜態開關故障并鎖在此路，A路電源的輸入開關斷開。

（1）故障前運行方式

機組正常帶負荷運行，UPS工作方式正常（兩組UPS各自帶不同的負荷，直流和旁路電源均是正常備用狀態），STS狀態正常。（2）UPS故障現象： UPM1輸出開關來回跳動，UPM2輸出開關斷開，UPSA轉旁路工作，三臺STS轉另一路電源B，其中一臺STS出現B路電源靜態開關故障并鎖在此路，A路電源的輸入開關斷開。（3）UPS故障處理： ① UPM1輸出開關來回跳動，按UPS緊急停機鍵停機，檢查到UPSA轉旁路工作，三臺STS轉另一路電源B，其中一臺STS出現B路電源靜態開關故障并鎖在此路，A路電源的輸入開關斷開。UPM1的輸入開關和電池輸入開關處于分閘狀態，UPM1輸出開關處于脫扣位。

② 檢查負荷供電正常，先處理故障的STS，對它進行轉B路的旁路操作，然后重起，故障消除，STS恢復正常工作。

③ 確認UPSA轉旁路工作，手動儲能使UPM1的輸出開關轉到分閘位，重新開機，UPM1恢復正常，確認了是UPM1輸出開關的馬達驅動機構有故障，用備件更換后，按正常開機程序，開機正常，UPM1恢復正常。

④ 確認UPM1、UPM2輸出正常后，UPSA轉回逆變器工作。⑤ 檢查UPSA輸出電壓和電流正常，兩套UPS、STS工作正常，負荷供電正常。

（4）STS轉電源B路的分析

UPSA的交流旁路電源電壓與逆變器輸出電壓之間的相位差超差(一般UPS允許的最大相位差在3.6°～15°之間）或上述兩種電壓間的瞬態電壓差過大（如超過25V以上）時，靜態開關邏輯控制電路會發出禁止切換命令。在這種情況下，由市電交流旁路供電至逆變器供電的切換操作只能采取不同步切換方式，以免在執行切換操作的瞬間因環流過大而引發事故。當UPSA需從逆變器供電向市電交流旁路供電切換時，是采用“先斷開后接通”的控制方式來執行切換操作的。即先讓位于逆變器供電通道上的接觸器斷開，然后在經過0.2s～0.8s的時間延遲后,才讓處于市電交流旁路通道上的靜態開關中的晶閘管導通。因此，當UPSA在執行不同步切換操作時，對用戶的供電而言，它有可能會出現0.2s～0.8s的供電中斷，所以STS才會轉到電源B路。3．總結經驗

（1）做UPS正常開關機操作，有異常情況發生時，需及時按下緊急停機按鍵，處理UPS的故障情況可優先按緊急停機按鍵，在維護時可以按正常開關機操作。

（2）UPS1的輸出開關來回跳動會影響到與它并機的UPM2的輸出，使得UPSA輸出異常。在做UPM的維護時，可以選擇轉到旁路，或者把UPSA所帶的負荷轉到UPSB。保證系統的安全性。

（3）UPS的開關驅動機構有一定的壽命，不能夠頻繁的操作，在發現有異常后需要及時更換。

4．改進措施

系統采用兩套“1+1”并機與STS構成互動熱備份系統，而“1+1”并機的弱點還是明顯的存在，如需提高系統的可靠性，可以把前端的“1+1”并機改成主從熱備份，主機帶負載，備機空載，備機接入主機的BYPASS（旁路）輸入端，將原“1+1”并機系統的其中一臺或者直接增加一臺UPM來做備機。這種系統靈活性高，不受品牌限制，而且安裝簡單，無需額外調試，不增加額外輔助電路，不增加購置成本。可作n+1熱備份，可分期擴容。當然，也會存在瞬時過載能力低、兩機老化不一致、和備機電池長期不處于浮充狀態和影響電池壽命等缺點，但是系統的可靠性和安全性將比原系統將大大提高。

第四篇：牽引電動機定子接地故障分析及改進措施

牽引電動機定子接地故障分析及改進措施

-------機車公司電機車間

袁峰

摘要： 分析牽引電動機定子接地故障產生的原因,制定了相應的改進措施,提高電機運用的可靠性．

關鍵詞：ZQDR－410電動機；定子故障；分析；改進措施

一、前言

ZQDR－410型牽引電動機(以下簡稱410電機)是東風4型內燃機車的主要大部件之一..其質量的好壞直接影響整部機車的運用．但由于電機本身存在諸多先天不足，以致使一些慣性故障仍然沒有得到有力的控制．需要特別提出的是，鐵路幾次大提速，DF4機車面臨更為嚴峻的考驗．因為東風4車410牽引電動機的先天缺陷多在機械方面，隨著機車速度提高，電機的振動較以前更大，尤其是機車提速后，運行速度恰好處于電機的共振范圍，整機和各部件振動明顯加劇，導致電機的運用條件更為惡劣，發生故障的機率大大增加．

二、質量原狀分析

牽引電機定子故障的主要表現兩個方面：1磁極接地；

2、聯線及引出線燒損，下面做一下具體分析： １、磁極接地

造成磁極接地主要有以下幾個原因：

（１）、磁極螺栓松動。磁極螺栓松動從根本上說是主、從動齒輪嚙合不良和輪對沖擊產生的高頻振動引起的。加上電機本身的一些固有缺陷（如主極凸臺過高、每只附極只靠兩個螺栓緊固）使線圈和鐵芯間發生相對位移或線圈與凸臺接觸，最終線圈對地絕緣被磨破造成接地。

（２）、機座凸臺邊緣有未清除的毛刺、殘渣將主附極線圈（主要是主極線圈）絕緣刺破而接地。

（３）、主極鐵芯于線圈之間一體化不良。由于線圈公差尺寸很大，這就使線圈內框與鐵芯的間隙大小不一，有的磁極裝配靠適形氈不能把線圈撐緊，這就使磁極線圈在運用過程中容易與凸臺產生相對位移，最終導致電機定子接地。

（４）、線圈變形。電機運用條件惡劣和拆解手段不夠先進是造成線圈變形的主要原因。另外，在線圈檢修過程中修理匝間短路以及換線鼻子時也容易使線圈變形。在磁極進行裝配時，線圈高度方向的扭曲變形是最有害的質量隱患，這種變形必然導致線圈與鐵芯長邊方向的間隙不均，鐵芯尖角處與線圈內框距離變得更小，在電機運用一段時間后鐵芯就會和線圈接觸，最后因線圈絕緣被磨破而接 地。

２、聯線及引出線燒損

造成聯線及引出線燒損主要有以下幾個原因：

（１）、聯線材質過硬。聯線在長期的使用過程中，銅排的硬度逐漸增大，抗振性能不斷降低。加上C2、H2引出線在銅排水平方向有硬彎，極容易產生應力集中，在惡劣的外部條件下逐漸出現裂紋，使有裂紋的部位接觸電阻增大而燒損。

（２）、舊線規格、質量不一。為降低牽引電機定子接地故障率，許多機務段對聯線進行了改造，但由于技術水平不同，加之全路沒有一個統一的規范，致使入廠車聯線品種多樣，良莠不齊。特別是經壓制成的銅編織線，在廠修后屢次發生燒損故障。

（３）、緊固件質量不穩定。聯線螺栓和接頭板的質量對電機定子可靠性也至關重要，車間就曾因為螺栓斷和接頭板質量不好發生多起主附極與聯線街頭處燒損的段外故障。因為接線處緊固不良必然造成線圈線鼻子與聯線隨電機振動而分合，產生的電弧使接頭處燒損。（4）、聯線綁扎不牢。用蠟線綁扎聯線和引出線很難綁緊，浸漆后有蠟線松弛現象，并容易因材質變脆而使機械強度大大降低，對聯線起不到應有的固定作用。

（5）、聯線與螞蝗釘之間有絕緣缺陷。這種情況主要發上生在部分內部聯線的螞蝗釘過長的入廠410電機上，由于工字板不能將聯線與螞蝗釘完全隔開，在410電機運用過程中聯線與螞蝗釘逐漸貼緊，磨破絕緣后造成聯線燒損、定子接地。

三、技術改進措施：

機車的運用狀況更加惡劣是410電機定子故障的源頭，410電機的設計缺陷導致這種故障頻頻發生。因此，要滿足用戶的要求就必須深入調查，合理分析。大膽地對410原設計進行改進。為降低410定子故障進行質量攻關，并取得了較好的效果。現總結如下： １、磁極接地

（1）、針對磁極螺栓松，車間一方面開始對其實施專檢，另外對浸漆班交出的定子進行檢查并及時熱緊，由于電機在運用中抱軸處所受到的振動力最大，所以在410電機抱軸處的主極螺栓邊焊接擋塊，阻止螺栓受振而轉動。

（2）、改進機座檢修工藝，加強對凸臺的檢修力度，清除凸臺邊緣的毛刺、殘渣，并用手銼將凸臺邊緣銼修一遍。

（3）、強調線圈套極的一體化效果，對寬度方向尺寸較大的線圈適當增加適形氈的層數，使磁極裝配成為一個牢固的整體。另外，要求鐵芯兩端上緊塞緊塊后要用適形氈邊角料將線圈與鐵芯間的空隙堵死，塞緊。

（4）、對于線圈變形，一方面要求解體班進一步提高拆解完好率，另一方面自制多種檢測工具，提高線圈的檢修水平，防止不合格品流入下道工序。對于變形較小又無法修復到原形的線圈可用三層黃金薄膜加一層外包的方法增大線圈內框尺寸，使之符合套極的要求。（5）、更換磁極線圈的外包絕緣材料。用熱烘收縮帶取代原來的無堿玻璃絲帶，使線圈的機械性能得到了很大的提高。

（6）、定子由原工藝的普通浸漆改為采用真空壓力浸漆。提高定子的絕緣強度和機械強度。

2、聯線燒損

（1）、將引出線改為軟聯線。改變原設計的扁銅線或銅編織線結構，全部使用丁晴橡膠電纜線，兩端套銅管壓接制成，以吸收振動。（2）、為防止螺栓斷造成主附極與聯線接頭處燒損，M8×25螺栓全部由普通4．８級改為８．８級高強度螺栓，使車間內緊固螺栓斷現象得到了杜絕。車間還多次與接頭板生產單位結合，使接頭板質量也有了很大的提高，并一直比較穩定。（3）、為使聯線綁扎牢靠。車間改用了無緯帶對聯線進行綁渣，機械強度較蠟線有了很大的提高，聯線的可振動幅度大大降低。（4）、在聯線固定方面，車間除了將原來的長螞蝗釘進行了必要的改造外，還在C2和H2引出線振動最大處各增加了一個螞蝗釘，有效地提高了電機運用的可靠性。

（5）、將480電機主極間聯線由原設計的兩根50平方銅編織線全部更換成3根，提高電機載流量，并執行先浸漆后裝聯線的工藝，防止聯線因吸絕緣漆而變硬。

經過以上兩項技術改進的措施，定子故障率有了明顯降低。

第五篇：同步電動機靜態勵磁系統滅磁回路故障分析及改進措施

同步電動機靜態勵磁系統滅磁回路故障

原因分析及改進措施

趙會東

（神華鄂爾多斯煤制油分公司 檢維修中心）

關鍵詞： 同步電動機 勵磁系統 滅磁回路

1.前言

大型煉化企業大量往復式壓縮機組大量采用增安或隔爆型高壓同步電動機拖動，單臺容量最大達到8800KW，額定電壓普遍采用6-10KV配電系統。

為滿足現場防爆條件，機組采用旋轉無刷同步電動機。

2.故障現象

2010年9月25日，在變電所值班人員巡檢過程中發現2#循環氫同步壓縮機（2800KW）停車后，靜態勵磁系統仍然在工作，當時靜態勵磁電流表指示為4.5A。勵磁系統主機運行指示燈處于熄滅狀態。勵磁系統原理如下圖所示：

3.故障原因分析 3.1.系統工作原理

機組正常啟動后，高壓斷路器DL合閘，其輔助點DL（N.O）閉合，勵磁柜內DLJ繼電器得電，DLJ一對輔助接點（N.O）閉合，點亮YD電機運行指示燈；DLJ另一對輔助接點（N.O）閉合，送單板機系統，作為勵磁系統投勵或滅磁條件的判據。

機組正常停機后，高壓斷路器DL分閘，其輔助點DL（N.O）斷開，勵磁柜內DLJ繼電器失電，DLJ一對輔助接點（N.O）斷開，YD電機運行指示燈熄滅；DLJ另一對輔助接點（N.O）斷開，送勵磁控制系統，勵磁控制系統接到DLJ（N.O）斷開信號及主回路電流信號小于額定電流2%后，勵磁控制系統滅磁繼電器MJ得電啟動滅磁繼電器MCJ，MCJ得電后其常閉點斷開，使得勵磁接觸器LC失電，完成機組勵磁系統的滅磁工作。

3.2.系統故障原因分析

故障現象：1.勵磁系統主機運行指示燈處于熄滅狀態；2.靜態勵磁系統仍然在工作，當時靜態勵磁電流表指示為4.5A。

從現象判斷，當時機組正常停機后，高壓斷路器DL卻已分閘，其輔助點DL（N.O）已經斷開，勵磁柜內DLJ繼電器已經失電，勵磁系統人機界面顯示主機電流為2A（屬于采用誤差），以上條件具備勵磁系統應該滅磁。未滅磁的原因只能是勵磁控制系統在主機停車過程中，未能正常工作進行滅磁。

4.改進措施 4.1.軟件系統升級

勵磁制造廠家將軟件進行升級，優化采樣邏輯，消除采樣回路的干擾。

4.2.電氣控制回路改進

1.在電氣回路中增加輔助滅磁回路，在主機停車后，確保延時（2秒，可調）后，滅磁回路可靠動作滅磁。此回路還具有防止DL輔助點抖動，而誤動滅磁的功能。

2.增加直流系統控制電源監察回路JQ2、JQ4及儲能回路C，在正常情況下，直流電源通過二極管D及充電限流電阻R向儲能電容C充電。在2路直流控制電源同時失電后，JQ2、JQ4失電，儲能電容C通過JQ2、JQ4常閉點向保護出口繼電器TCJ放電，TCJ繼電器得電動作后（儲能電容C的能量確保TCJ繼電器勵磁1S以上），其常開點送高壓柜跳開主機斷路器，避免同步機失磁后長期異步運行。

改進后的原理如下圖：

5.結束語

改進后的勵磁控制回路，經多次模擬試驗，達到了預想的功能，消除了故障隱患，為大機組安全平穩運行提供了有力的保障。

姓名：趙會東

單位：神華鄂爾多斯煤制油分公司 檢維修中心

聯系地址：內蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮 郵編：017209 聯系電話：0477-8283493

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