ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ
Общая характеристика
Технического диагностирования объектов
Основные понятия и определения технической диагностики
Используемые основные понятия и определения соответствуют ГОСТ 20911-89 (Техническая диагностика. Термины и определения).
Техническое диагностирование - это определение технического состояния объекта, результатом которого является заключение о техническом состоянии объекта с указанием при необходимости места, вида и причины отказа. Применяемый в литературе термин “контроль технического состояния ” характеризует определение вида технического состояния (исправности, неисправности, работоспособности, неработоспособности) объекта. В соответствии с этим техническое диагностирование, являющееся процессом определения технического состояния, может быть как законченным самостоятельным процессом с не установленными заранее значениями показателей его исправности или работоспособности, так и частью процесса прогнозирования технического состояния объекта. Поскольку для контроля и прогнозирования технического состояния объекта необходимо знание его фактического технического состояния, то эти процессы всегда содержат в своем составе техническое диагностирование.
Следует отметить, что термин “контроль” предполагает множество мероприятий, включая и организационно-технические, например, технический контроль на предприятии. Поэтому понятие “контроль технического состояния” объекта часто заменяется понятием “техническое диагностирование”. Конечным этапом диагностирования является получение технического диагноза - результата диагностирования.
При диагностировании следует различать рабочие воздействия, которые поступают на объект при его функционировании, и тестовые воздействия, которые подаются на объект только для диагностирования. В соответствии с этим различают рабочее и тестовое техническое диагностирование. Рабочее техническое диагностирование осуществляется во время функционирования объекта, на который поступают только рабочие воздействия. Тестовое техническое диагностирование осуществляется только при тестовых воздействиях.
Совокупность средств и объекта диагностирования и, при необходимости, исполнителей образует систему технического диагностирования (СТД). Составляющими СТД являются:
· объект технического диагностирования (ОТД) - изделие или его составные части, техническое состояние которых подлежит определению;
· средство технического диагностирования (СрТД) - совокупность измерительных приборов, средств коммутации и сопряжения с ОТД.
Система технического диагностирования работает в соответствии с алгоритмом технического диагностирования, который представляет собой совокупность предписаний о проведении работ. Алгоритм устанавливает состав и порядок проведения так называемых элементарных проверок объекта и правила анализа их результатов.
Элементарная проверка определяется рабочим или тестовым воздействием, поступающим или подаваемым на объект, а также составом признаков (параметров), образующих ответ объекта на соответствующее воздействие. Конкретные значения параметров, получаемые при диагностировании, являются результатами элементарных проверок или значениями ответов объекта.
С точки зрения общей теории управления и контроля система рабочего диагностирования является системой контроля, а систему тестового диагностирования можно рассматривать как систему управления, в которой управление осуществляется в соответствии с алгоритмом диагностирования.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
Основные понятия и определения технической
диагностики
Техническая диагностика – область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объекта. Техническое состояние – состояние, которое характеризуется в определенный момент времени при определенных условиях внешней среды значениями параметров, установленных технической документацией на объект. В дальнейшем рассматриваются виды состояний: работоспособное и неработоспособное.
Общим понятием теории надежности и технической диагностики является работоспособность. Это понятие используется для обозначения класса состояний ОД, находясь в котором он выполняет свойственную ему работу. Состояние, при котором значения всех диагностических признаков, характеризующих способность ОД выполнять заданные функции, соответствуют установленным требованиям, называется работоспособным . В этом случае можно говорить, что оборудование функционирует штатно . Установленные требования образуют область работоспособности (ОР).
Неработоспособное состояние – состояние, при котором значение хотя бы одного диагностического признака, характеризующего выполнение заданной функции, не соответствует установленным требованиям. Если объект неработоспособен и выполняет часть функций, то он функционирует нештатно .
Процесс определения технического состояния объекта называется диагностированием . Различают рабочее и тестовое диагностирование. При рабочем диагностировании состояние объекта оценивается по выходным параметрам при подаче на его входы рабочих воздействий. При тестовом диагностировании состояние объекта оценивается по его реакции, вызываемой подаваемыми на его входы специальными тестовыми воздействиями.
Диагностирование может осуществляться различными методами. Метод диагностирования – совокупность операций, действий, позволяющих дать объективное заключение о состоянии объекта. Определение состояния объекта предусматривает наличие обоснованных алгоритмов диагностирования. Алгоритм диагностирования представляет собой совокупность предписаний, определяющих упорядоченную последовательность действий при проведении диагностирования. Они реализуются средствами диагностирования , под которыми понимаются аппаратура, программы и ремонтно-эксплуатационная документация, позволяющая оценить состояние технических объектов. Результат диагностирования, то есть заключение о техническом состоянии объекта, называют диагнозом .
Блок, устройство, прибор, оборудование, система, подлежащие (подвергаемые) диагностированию, называются объектом диагностирования (ОД) . Часть ОД, которую при диагностировании нельзя разделить на более мелкие, называют элементом (структурной единицей, СЕ). Любой объект диагностирования состоит из элементов. Например, генератор электростанции может рассматриваться как ОД из одной СЕ. Распределительная сеть может включать в себя как минимум три элемента (опору, провод, изолятор). Районная электрическая подстанция состоит из многих структурных единиц.
Все ОД с позиции используемого математического аппарата для описания изменения его состояния можно разделить на: непрерывные (аналоговые, кроме ЭВМ) и дискретные (цифровые) – ЭВМ (релейно-контакторные схемы).
Состояние ОД оценивается по диагностическим признакам. Диагностическим признаком (ДП) называют параметр или характеристику, используемую при диагностировании и несущую информацию об изменении состояния ОД:
параметры – физические величины: сила тока I , напряжение U, мощность P, время переходного процесса t пп и др.;
характеристики – зависимость одной физической величины от другой, а именно: статическая характеристика, если величина не зависит от времени, частоты. Например, внешняя характеристика U = f(I) генератора постоянного тока (рис.6.1,а) при смешанном 1, независимом 2, параллельном 3 возбуждении соответственно; динамическая характеристика, если такая зависимость есть. Например, амплитудно-частотная А=f(w) (рис.6.1,б), переходная h(t) характеристика(рис.6.1,в). Каждому состоянию соответствует определенное значение диагностического признака.
Электрическую сеть характеризуют две группы параметров: первая позволяет оценить электроэнергию с точки зрения потребителя , вторая - состояния сети в качестве надежного и безопасного канала транспортировки этой энергии. К первой группе относятся: частота, напряжение, ток, мощность, угол сдвига между током и напряжением, а также ряд параметров, характеризующих качество электроэнергии.
Ко второй группе можно отнести сопротивление изоляции, емкость сети по отношению к земле, т.е. все то, что позволяет оценить качество изоляции электрической сети.
Переход из класса работоспособных состояний, определяющих область работоспособности ОР, в класс неработоспособных называется отказом . При этом возможен полный отказ (момент t п.о ), приводящий к полной потере работоспособности и прекращению функционирования (отключение фидера при двух- и трехфазных замыканиях), и частичный отказ (момент t ч.о ) при однофазных замыканиях на землю), т.е. сеть продолжает функционировать с ухудшенными показателями качества электроэнергии (рис.6.2).
Существует третий тип отказа элемента – "перемежающийся", означающий, что он то исчезает, то снова появляется. Это затрудняет определение местоположения отказавшего элемента, так как при проверке оборудование может оказаться работоспособным, а через некоторое время неработоспособным.
Причиной потери работоспособности или резкого снижения запаса работоспособности является дефект от лат. defectus – изъян, недочет, недостаток.
В ОД, состоящем из нескольких элементов, дефектом является отказ элемента, нарушение связи или появление связи между элементами. Возникновение же дефекта в ОД, состоящего из нескольких элементов, не обязательно приводит к потере его работоспособности. При этом ОД сохраняет работоспособность при наличии в нем дефекта за счет избыточности (структурной, временной, информационной) или за счет того, что потеря работоспособности не всех элементов приводит к потере его работоспособности. Например, в гирлянде изоляторов воздушной линии появились нулевые элементы, в ОД возник дефект, но он не потерял работоспособности. В этом случае говорят, что запас работоспособности его снизился, а следовательно, повысилась вероятность его отказа в дальнейшем.
Дефекты разделяют на одиночные и кратные (несколько сразу), логические (нарушение алгоритмов) и физические (элементы, связи).
При диагностировании могут решаться следующие задачи:
: z 1 – контроль работоспособности (КР); z 2 – поиск места и определение причины отказа – дефекта(ПД); z 3 – прогнозирование изменения состояния (ПИС). Какие из этих задач решаются в процессе диагностирования зависит от условий его выполнения и особенностей электроэнергетического оборудования.
Первая задача обязательно решается при диагностировании объектов любого назначения. Контроль работоспособности предполагает проверку соответствия значений диагностических признаков ОД требованиям технической документации и определение на этой основе вида технического состояния в данный момент времени. Видами технического состояния являются работоспособное и неработоспособное. Поэтому в дальнейшем наряду с понятием контроль технического состояния употребляются понятия контроль работоспособности и контроль запаса работоспособности.
В том случае, когда ОД утратил работоспособность или запас работоспособности значительно снизился, при диагностировании может решаться вторая задача . Целесообразность решения ее определяется возможностью восстановления ОД, устранения возникшего дефекта, т.е. восстановления работоспособности ОД. В свою очередь, устранить возникший дефект можно только, если ОД ремонтопригоден и приспособлен к устранению возникающих в нем дефектов, а обслуживающий персонал имеет средства и время для его восстановления. Поиск возникшего дефекта начинается при условии, что уже известно о наличии дефекта, но неизвестно, какой именно дефект возник.
При решении третьей задачи изучается характер изменения диагностических параметров под влиянием внешних и внутренних воздействий и на основе сформировавшихся тенденций предсказывается значение параметров в будущий момент времени.
Наиболее распространенными сочетаниями задач, решаемых в процессе диагностирования являются:
контроль работоспособности (запаса работоспособности) и поиск возникшего дефекта;
контроль работоспособности (запаса работоспособности) и прогнозирование технического состояния;
контроль работоспособности (запаса работоспособности), поиск возникшего дефекта и прогнозирование технического состояния.
Первый случай имеет место тогда, когда диагностируется восстанавливаемый ОД. В этом случае на основе полученного диагноза обслуживающий персонал проводит работы по восстановлению его работоспособности. Второй случай характерен для ОД, когда обслуживающий персонал, учитывая диагноз, принимает решение об использовании или режиме его использования. Третий случай наблюдается при наличии у восстанавливаемого ОД необходимости установления срока его безотказного функционирования. Такое положение типично для диагностирования высокосложных и особо ответственных ОД.
При решении основных задач диагностирования возможны различные действия по формированию диагноза (рис.6.3):
а) при положительном результате КР:
выдача заключения о работоспособности ОД;
контроль запаса работоспособности (КЗР) объекта диагностирования и выдача заключения о его состоянии;
прогнозирование изменения состояния (ПИС) объекта диагностирования и выдача заключения о его состоянии;
б) при отрицательном результате КР:
выдача заключения о неработоспособности ОД;
поиск возникшего дефекта (ПД) и выдача заключения о состоянии ОД.
При этом возможны следующие виды диагноза:
1) "Работоспособен", "Годен", "Да";
2) степень работоспособности 10,...,50,...,100%;
3) оборудование проработает 10000ч;
4) "Неработоспособен", "Не годен", "Нет";
5) "Износ изоляции силового трансформатора".
В основу методологии технической диагностики положены следующие исходные положения.
1. Допущение о том, что объект может находиться в конечном множестве состояний S , которое определяется ограниченными возможностями измерительных средств (рис.6.4). В множестве S выделяются два непересекающихся подмножества : Sр – подмножество работоспособных состояний; Sн – подмножество неработоспособных состояний.
Подмножество Sр ={s i }, включает все состояния, которые позволяют ОД выполнить возложенные на него функции или решить поставленные перед ним задачи, т.е. когда ОД работоспособен. Каждое состояние в этом подмножестве различается запасом работоспособности, который характеризуется приближением состояния объекта к предельно допустимому. Состояние оценивается путем измерения и контроля параметров (рис.6.5) или характеристик.
Подмножество S н = {s j }, включает все состояния, соответствующие возникновению в объекте дефектов, приводящих к потере его работоспособности. Мощность подмножества S н определяется количеством различимых дефектов или глубиной поиска дефектов.
При допусковом контроле работоспособности i = 1, j = 1. Если дается заключение "не годен меньше-годен-не годен больше" i = 1, j = 2.
2. Решение задач по оценке состояния объекта сводится к анализу множества S , если отсутствует информация о состоянии ОД; подмножества S н или S р ,если информация о состоянии ОД имеется.
При контроле работоспособности проверяются условия работоспособности и полученные результаты относят к одному из подмножеств S р или S н . Условия работоспособности определяются как ограничения на диагностические признаки, при выполнении которых ОД может выполнить поставленные перед ним задачи или возложенные на него функции.
При поиске возникшего дефекта, когда установлено, что объект неработоспособен, осуществляется анализ подмножества состояний S н и устанавливается, какому именно состоянию s j соответствует его текущее состояние. В случае резкого снижения запаса работоспособности поиск дефекта возможен в подмножестве работоспособных состояний S р . Необходимость поиска дефектов определяется ремонтопригодностью объекта и требованием минимизации времени его технического обслуживания и восстановления.
При прогнозировании работоспособного состояния объекта осуществляется анализ подмножества S р состояний, причем каждому состоянию соответствует определенный запас работоспособности объекта. Анализ состояний объекта в подмножестве S р позволяет установить характер изменения запаса его работоспособности и в ряде случаев предсказать моменты перехода объекта в подмножество состояний S н и, следовательно, спрогнозировать состояние объекта.
3.Возникновение в объекте дефекта не означает, что он неработоспособен. Появление дефекта приводит к тому, что объект из одного состояния s k переходит в другое состояние s l . Однако при этом могут не нарушаться условия работоспособности. Это происходит в том случае, когда s k и s l относятся к подмножествусостояний S р (в случае резервирования). Таким образом, работоспособный объект может иметь дефект, так же как и неработоспособный. Следовательно, заключение о том, что ОД работоспособен, не означает, что в нем отсутствуют дефекты. С другой стороны, если ОД неработоспособен, то в нем обязательно имеется дефект.
4. В процессе диагностирования участвуют объект диагностирования (ОД), средства технического диагностирования (СТД) и человек оператор (ЧО). Их совокупность образует систему диагностирования (рис.6.6).
Рассмотренные положения являются основой, позволяющей создавать системы диагностирования ЭУ. При этом объект должен иметь диагностическое обеспечение – комплекс диагностических признаков, алгоритмы и средства, необходимые для осуществления диагностирования на всех этапах жизненного цикла объекта.
Основные диагностикиСтремление подвергнуть двигатель ремонту раньше потребности отчасти объясняется силой традиции, уста
ревших представлений о долговечности механизмов. При этом упускается из виду, что конструкции и технология изготовления двигателей непрерывно совершенствуются. За последние 10 лет долговечность отечественных авто
мобильных двигателей возросла более, чем в 2 раза. Если поршневые кольца первых двигателей ЗИЛ-130 нужно было заменять через 80-100 тыс. км пробега, то ресурс этих колец в настоящее время превышает 200 тыс. км. Подобные примеры можно было бы привести для мно
гих других деталей.
Кроме того, незнание методов диагностики двигате
лей, а порою и несовершенство их, является причиной того, что автомобили и их агрегаты подвергаются ремон
ту на основании субъективных заключений обслужива
ющего персонала, а не по фактической потребности. В то же время известно, что любая разборка механизма отрицательно влияет на его дальнейшую работоспособ
ность. С какой бы тщательностью ни была произведена разборка и сборка, режим затяжки крепежных соедине
ний всегда отличается от первоначального. Вследствие деформации материала деталей изменяется их геометри
ческая форма, нарушается соосность и т. д. Это приво
дит к тому, что при дальнейшей работе механизма вновь происходит приработка деталей, так называемая вторич
ная приработка, которая, как известно, сопровождается повышенной скоростью износа деталей. По некоторым данным, на вторичную приработку затрачивается до 30% ресурса безотказной работы механизмов, что резко сни
жает срок их службы.
Нередко встречается: и другая крайность: автомобиль или его агрегат подвергаются ремонту после аварийной поломки, когда отдельные детали не подлежат восста
новлению и их приходится заменять новыми, Восстановление других деталей связано с более сложными и до
рогими технологическими процессами. Например, в обыч
ном случае коленчатый вал двигателя подвергается при ремонте проточке и шлифовке. Этот способ - способ ремонтных размеров - один из самых дешевых и обес
печивает высокую долговечность коленчатых валов. Но если шейки вала вследствие аварийной поломки имеют глубокие задиры, оплавления, их приходится протачи
вать, наплавлять, вновь протачивать, шлифовать и под
вергать термообработке. Ремонт, таким образом, зна
чительно усложняется. Кроме того, общий срок службы деталей до полной выбраковки в этих случаях обычно резко сокращается. Следовательно, как чрезмерно ран
ний, так и поздний ремонт автомобиля или его агрегата весьма нежелательны.
^ Своевременно прекратить эксплуатацию автомобиля и подвергнуть его ремонту можно только в случае при
менения объективного инструментального диагностиро
вания технического состояния.
Диагностика в технике не случайно претерпела наи
более бурное развитие именно на автомобильном транс
порте. Автомобиль - достаточно сложная система, в ко
торой для хорошей работы всей машины в целом нужна надежная и согласованная работа ее отдельных агрега
тов и механизмов. Кроме того, автомобили в масштабе страны исчисляются десятками миллионов, и их эксплу
атацией занимается огромное количество людей. Отсюда понятно, что обеспечение надежной, безотказной рабо
ты автомобилей - важная народнохозяйственная за
дача.
Двигатель принято называть сердцем автомобиля. Он является наиболее сложным и дорогостоящим агрегатом. Техническое состояние его во многом зависит от исправ
ности всего автомобиля. Поэтому развитию методов и средств диагностики уделяется огромное внимание.
Диагностирование , в отличие от обычного контроля, ставит перед собой задачу определения технического состояния автомобиля или его агрегата для прогнозирова
ния ресурса дальнейшей безотказной работы. При этом д иагностирование должно производиться на основании наследования, преимущественно без разборки механиз
мов, с помощью новейших достижений науки и техники.
Диагностика технического состояния системы - отрас ль науки, изучающая и устанавливающая признаки неисправного состояния, методы, принципы и оборудова
ние, при помощи которых дается заключение о техниче
ском состоянии системы без разборки и прогнозирование ресурса ее безотказной работы.
Диагностирование - это один из видов технических воздействий, направленных на поддержание автомобиля в исправном состоянии. Диагностирование - часть кон
троля технического состояния системы по диагностиче
ским параметрам. Снятие отдельных деталей для при
соединения измерительных приборов не является разбор
Система - упорядоченная совокупность совместно действующих объектов, предназначенная для выполне
ния заданных функций. В качестве системы можно рас
сматривать двигатель или его механизмы, например, кривошипно-шатунный механизм.
Элемент - объект (часть системы), входящий в си
стему и выполняющий в ней заданные функции. Элемен
тами двигателя являются отдельные его узлы и детали.
Структура системы - определенная взаимосвязь, взаиморасположение составных частей (элементов), ха
рактеризующая устройство и конструкцию системы.
Параметр - качественная мера, объясняющая свой
ство системы, элемента или явления, в частности, про
цесса.
Параметр, используемый при диагностировании, называется диагностическим пара
метром .
Значение параметра - количественная мера пара
метра.
Структурный параметр - качественная мера, харак
теризующая свойство структуры системы или ее элемента.
Основной структурный параметр - ка
чественная мера возможности выполнения системой заданных функций.
Второстепенный структур
ный параметр - качественная мера, характеризу
ющая удобство эксплуатации, внешний вид, техническую эстетику и другое.
Под структурным параметром подра
зумевается геометрическая форма, размеры, взаимное расположение и сопряжение элементов, чистота их по
верхности, микроструктура материала и т. д.
Входной параметр - качественная мера воздействия на систему извне. В качестве входных параметров мож
но рассматривать нагрузку, климатические, атмосферные и другие условия.
Выходной параметр - качественная мера внешнего проявления свойств системы. Выходными параметрами двигателя являются мощность и крутящий момент, га
зовыделение, шумообразование и т. д.
Предельное значение параметра - показатель, при котором дальнейшая эксплуатация агрегата или узла не
доступна или нецелесообразна по технико-экономиче
ским соображениям.
Диагностический параметр (симптом) - косвенное проявление технического состояния системы, элемента,
Исправное техническое состояние - состояние систе
мы, при котором все бесструктурные и выходные пара
метры находятся в
Неисправное техническое состояние - состояние системы, при котором хотя бы один из основных структур
ных и выходных параметров вышел за допустимые пре
делы изменения.
Работоспособное состояние - состояние системы , при котором ее основные структурные и выходные парамет
ры находятся в допустимых пределах изменения.
Отказ автомобиля, агрегата, узла, детали - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состоя
ния в течение определенного времени, запланированного для выполнения транспортной или специальной работы, а также выявленное при диагностировании, техническом обслуживании и ремонте.
Прогнозирование - определение срока службы авто
мобиля, агрегата или узла до момента возникновения предельного состояния, оговоренного в технической до
кументации.
Диагноз - заключение о техническом состоянии си
стемы.
Диагноз, формируемый по минимальному числу общих диагностических параметров, называется экс
пресс-диагнозом .
Объективное диагностирование - процесс, осуще
ствляемый при помощи контрольно-измерительного обо
рудования, приборов и инструментов.
Субъективное диагностирование - определение без контрольно-измерительных приборов и инструментов ди
агностических параметров, поддающихся оценке с по
мощью органов чувств или с применением отдельных средств для усиления сигнала.
Общее диагностирование - диагностирование авто
мобиля, агрегата, узла по диагностическим параметрам, характеризующим их общее техническое состояние без выявления конкретной неисправности («исправен» - «неисправен»).
Диагностирование поэлементное (углубленное) - диагностирование автомобиля, агрегата, узла по пара
метрам, характеризующим их техническое состояние с выявлением места, причины и характера неисправностей и отказов.
Контрольно-диагностические средства - оборудова
ние, приборы и инструменты для оценки техническо
го состояния автомобилей. Контрольно-диагностические средства могут быть стационарными, передвижными, пе
реносными.
Вполне очевидно, что с изменением структурных па
раметров, например, зазоров, размеров, изменяются и параметры выходных процессов (мощность, расход топ
лива, давление в конце такта сжатия и др.). Поэтому параметры выходных процессов при определенных усло
виях могут служить косвенными признаками исправного или неисправного технического состояния двигателя. При этом диагностирование механизма может произ
водиться без его разборки.
Неисправное состояние наступает тогда, когда значе
ния структурных параметров агрегата и соответствую
щие им параметры выходных процессов выходят за пре
делы допустимых, заранее установленных.
Автомобиль является восстанавливаемой системой , может многократно подвергаться различным видам технического обслу
живания и ремонтам, т. е. он ремонтопригодный.
Ремонтопригодность - свойство, заключающееся в его при
способленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технических обслу
живании и ремонтов. В зависимости от уровня ремонтопригод
ности автомобиля изменяется продолжительность простоя при техническом обслуживании и ремонте, а также трудоемкость этих работ. Показателями ремонтопригодности автомобиля могут слу
жить, например, вероятность выполнения ремонта в заданное время, удельная трудоемкость и средняя стоимость технического обслуживания.
Сохраняемость -свойство автомобиля сохранять обуслов
ленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации. Сохраняемостью определяются целесообразные сроки хранения и консервации автомобилей, а также допустимые расстояния (время) транспортирования, после которых автомо
биль остается пригодным к дальнейшей эксплуатации без ремон
та. Показателем сохраняемости может служить, например, сред
ний срок сохранности.
Сохраняемость автомобиля зависит от качества его изготов
ления, интенсивности протекания в его элементах необратимых процессов (старения, коррозии), внешних факторов (температу
ры и влажности воздуха, агрессивности среды, солнечной радиа-ции), На срок сохраняемости большое влияние оказывает ка
чество консервации и обслуживания автомобиля в
процессе хра
нения, а также свойство применяемых эксплуатационных материалов.
Долговечность автомобиля - свойство сохранять работоспо
собность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технических обслуживании и ремонтов. Предельное состоя
ние автомобиля может определяться по износу его базовых и ос
новных деталей, по условиям безопасности движения, по измене
нию эксплуатационных свойств и оговаривается в технической до
кументации. Наиболее часто предельное состояние автомобиля определяют по экономическим показателям.
Показателями долговечности автомобиля могут служить, на
пример, ресурс (пробег автомобиля или его агрегата до предель
ного состояния, оговоренного в технической документации) или срок службы (календарная продолжительность эксплуатации автомобиля до предельного состояния, оговоренного в техничес
кой документации). В практике эксплуатации автомобилей ос
новным показателем долговечности автомобиля (агрегата) при
нимают средний пробег до первого капитального ремонта. В этом случае очень важно точно оговорить понятие «капитальный ремонт» применительно к автомобилю или агрегату (узлу).
Работоспособность автомобиля - состояние, при котором он может выполнять заданные функции с параметрами, установлен
ными требованиями технической документации.
Надежность автомобиля закладывается при его проектирова
нии и доводке опытного образца, обеспечивается в процессе про
изводства и как одно из важнейших эксплуатационных свойств проявляется и поддерживается в процессе эксплуатации. Исходя из этого, следует рассматривать конструктивную, производствен
ную и эксплуатационную надежность автомобиля. По мере раз
вития,и совершенствования методов расчетов, конструирований и технологии производства автомобилей, внедрения научно обо
снованных методов технической эксплуатации, эксплуатационная надежность автомобиля по своему уровню будет приближаться к конструктивной надежности.
Надежность автомобиля не остается постоянной в течение всего срока службы. По мере изнашивания деталей, накопления в них необратимых процессов (усталостных явлений, износа, коррозии) увеличивается вероятность появления неисправностей и отказов. Новые автомобили всегда
имеют более высокую на
дежность по сравнению с автомобилями, имеющими большой пробег или прошедшими капитальный ремонт.
^ Основная задача рациональной технической эксплуатации автомобиля заключается прежде всего в том, чтобы как можно дольше сохранить заложенную в нем надежность.
Фундаментальным понятием в теории надежности является понятие отказа.
Отказ автомобиля -это событие, заключающееся в наруше
нии работоспособности. Отказ может произойти вследствие раз
рушения, деформации или износа деталей, нарушения регулиро
вок механизмов или систем, прекращения подачи топлива, смаз
ки или такого изменения рабочих характеристик автомобиля (потеря мощности, перерасход смазки, большой тормозной путь и др.) или его элементов, когда они выходят за пределы допусти
мых норм, оговоренных техническими условиями.
Необходимо различать также понятие неисправность автомо
биля (или его элемента) - состояние, при котором он не соответ
ствует хотя бы одному из требований технической документации. Различают неисправности, не приводящие к отказам (разруше
ние окраски кузова автомобиля, вмятины в кабине и другие), и неисправности (и их сочетания), вызывающие отказы.
^ Для того чтобы точно определить понятие отказ и зафиксиро
вать все случаи отказов, необходимо точно сформулировать понятие нормального функционирования автомобиля (обусловить пределы допустимого изменения рабочих характеристик автомо
биля в целом и его отдельных элементов с учетом требований эксплуатации).
В зависимости от поставленной исследователем задачи отказы автомобиля можно классифицировать по различным призна
кам.
Для анализа физической природы отказов, их взаимосвязи для разработки мер по их прогнозированию отказы целесообраз
но классифицировать по следующим признакам:
по их взаимо
связи -
на зависимые, т. е. возникшие в результате отказа дру
гих элементов, и
независимые.
вопричинам, обусловливающим возникновение зависимых отка
зов. Поток зависимых отказов в процессе эксплуатации свиде
тельствует о несовершенстве выбранной структурной схемы сложных элементов автомобиля.
По последствиям отказы делятся на опасные и безопасные .
Опасные отказы- это такие, возникновение которых представ
ляет опасность для жизни или здоровья людей, обслуживающих или пользующихся автомобилем. Опасные отказы могут возни
кать в механизмах управления автомобиля (рулевом управле
нии, тормозах).
По характеру изменения состояния автомобиля (агрегата, ме
ханизма) отказы могут быть внезапные или постепенные. Такое деление отказов является условным. Внезапные отказы в боль
шинстве случаев являются следствием постепенного качественного изменения физико-механических свойств материалов, но скрытого от наблюдателя до момента внешнего их проявления.
^ Для разработки мероприятий по повышению надежности автомобилей важное значение имеет классификация отказов по причинам их возникновения . По этой классификации отказы де
лятся на
конструкционные,
технологические,
эксплуатационные и
износные, обусловленные старением элементов.
шенными методами конструирования автомобиля или его элемен
тов, ошибками и просчетами, допущенными конструктором. Эти отказы могут появляться, когда не
учитываются «пиковые» (слу
чайные) нагрузки, величина которых значительно превышает эксплуатационные нагрузки, на которые рассчитан автомобиль. Проявляются конструкционные отказы преимущественно в первые периоды эксплуатации автомобиля, однако они могут возникнуть и на более поздней стадии эксплуатации. Характерной особенностью этих отказов является то, что они присущи по месту и времени всем экземплярам данной системы (элемента).
Технологические отказы имеют в своей основе неправильно назначенные технологические процессы изготовления деталей или являются следствием нарушения принятой техноло
гии сборки, регулировки, приработки или испытания автомобиля (агрегатов) неправильно выбранные материалы, нестабильность Их свойств. Они проявляются на самой ранней стадии эксплуа
тации автомобиля.
Эксплуатационные отказы возникают в случае на
рушения установленных правил технической эксплуатации авто
мобиля, а также при несоответствии конструкции автомобиля ус
ловиям внешней среды и заданным режимам работы. Износные отказы обусловлены старением системы И возникают в результате постепенного накапливания в элемен
тах необратимых изменений (рекристаллизация металла, кор
розия, усталостные явления, изменения формы деталей и т. д.). Износные отказы возникают вследствие совместного действия нескольких причин, поэтому важно установить главную причину возникновения отказа и устранить ее.
^ Если при испытании новой машины произошел отказ, следо
вательно, на стадии проектирования уровень прочности не был скоординирован с уровнем нагрузки. Поэтому нужно хорошо знать внешние условия работы машины, нагрузки, воспринимае
мые машиной, амплитуды их рассеивания и пр. При таком под
ходе к пониманию отказов надежность можно определить как свойство машины (элемента) непрерывно сохранять работоспо
собность в определенных условиях эксплуатации в течение задан
ного периода времени.
^ Надежность автомобиля оценивается вероятностными, чи
сленными характеристиками, которые могут быть получены на основании математической обработки достаточной статистичес
кой информации.
Теория надежности автомобиля является разделом общей тео
рии надежности машин и развивается на базе теории вероятнос
тей и математической статистики. В ряде разделов теории на
дежности широкое
применение получают методы теории инфор
мации, теории массового обслуживания, линейного и нелинейного программирования и др.
«При решении задач теория надежности использует результа
ты исследований физических и химических процессов, лежащих в основе явлений, связанных с потерей качества».
Непрерывное совершенствование техники, усложнение функций, выполняемых машинами и техническими системами, ведет к усложнению и самих машин. Чем сложнее машина, тем, при прочих равных условиях, она менее надежна. Для снятия этого противоречия в теории надежности разрабатываются методы со
здания надежных машин и систем путем резервирования, вы
бора оптимальной структурной и функциональной схем, раци
ональных методов и приемов технической эксплуатации и ре
монта.
Применительно к автомобилю задачи теории надежности со
стоят в том, чтобы устанавливать и изучать количественные ха
рактеристики надежности, закономерности возникновения отка
зов, методы анализа и прогнозирования отказов, методику испы
тания и математической обработки статистических показателей.
Техническая диагностика - область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объекта. Назначение технической диагностики в обшей системе технического обслуживания - снижение объема затрат на стадии эксплуатации за счет проведения целевого ремонта.
Техническое диагностирование - процесс определения технического состояния объекта. Оно подразделяется на тестовое, функциональное и экспресс-диагностирование.
Периодическое и плановое техническое диагностирование позволяет:
выполнять входной контроль агрегатов и запасных узлов при их покупке;
свести к минимуму внезапные внеплановые остановки технического оборудования;
управлять старением оборудования.
Комплексное диагностирование технического состояния оборудования дает возможность решать следующие задачи:
проводить ремонт по фактическому состоянию;
увеличить среднее время между ремонтами;
уменьшить расход деталей в процессе эксплуатации различного оборудования;
уменьшить объем запасных частей;
сократить продолжительность ремонтов;
повысить качество ремонта и устранить вторичные поломки;
продлить ресурс работающего оборудования на строгой научной основе;
повысить безопасность эксплуатации энергетического оборудования:
уменьшить потребление ТЭР.
Тестовое техническое диагностирование - это диагностирование, при котором на объект подаются тестовые воздействия (например, определение степени износа изоляции электрических машин по изменению тангенса угла диэлектрических потерь при подаче напряжения па обмотку двигателя от моста переменного тока).
Функциональное техническое диагностирование - это диагностирование, при котором измеряются и анализируются параметры объекта при его функционировании но прямому назначению или в специальном режиме, например определение технического состояния подшипников качения по изменению вибрации во время работы электрических машин.
Экспресс-диагностирование - это диагностирование по ограниченному количеству параметров за заранее установленное время.
Объект технического диагностирования
- изделие или его составные части, подлежащие (подвергаемые) диагностированию (контролю).
Техническое состояние - это состояние, которое характеризуется в определенный момент времени при определенных условиях внешней среды значениями диагностических параметров, установленных технической документацией на объект.
Средства технического диагностирования - аппаратура и программы, с помощью которых осуществляется диагностирование (контроль).
Встроенные средства технического диагностирования - это средства диагностирования, являющиеся составной частью объекта (например, газовые реле в трансформаторах на напряжение 100 кВ).
Внешние устройства технического диагностирования - это устройства диагностирования, выполненные конструктивно отдельно от объекта (например, система виброконтроля на нефтеперекачивающих насосах).
Система технического диагностирования - совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования по правилам, установленным технической документацией.
Технический диагноз - результат диагностирования.
Прогнозирование технического состояния это определение технического состояния объекта с заданной вероятностью на предстоящий интервал времени, в течение которого сохранится работоспособное (неработоспособное) состояние объекта.
Алгоритм технического диагностирования - совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования.
Диагностическая модель - формальное описание объекта, необходимое для решения задач диагностирования. Диагностическая модель может быть представлена в виде совокупности графиков, таблиц или эталонов в диагностическом пространстве.
Существуют различные методы технического диагностирования:
Реализуется с помощью лупы, эндоскопа, и других простейших приспособлений. Этим методом пользуются, как правило, постоянно, проводя внешние осмотры оборудования при подготовки его к работе или в процессе технических осмотров.
Виброакустический метод
реализуется с помощью различных приборов для измерения вибрации. Вибрация оценивается по виброперемещению, виброскорости или виброускорению. Оценка технического состояния этим методом осуществляется по общему уровню вибрации в диапазоне частот 10 - 1000 Гц или по частотному анализу в диапазоне 0 - 20000 Гц.
Реализуется с помощью . Пирометрами измеряется температура бесконтактным способом в каждой конкретной точке, т.е. для получения информации о температурном ноле необходимо этим прибором сканировать объект. Тепловизоры позволяют определять температурное поле в определенной части поверхности диагностируемого объекта, что повышает эффективность выявления зарождающихся дефектов.
Метод акустической эмиссии основан на регистрации высокочастотных сигналов в металлах и керамике при возникновении микротрещин. Частота акустического сигнала изменяется в диапазоне 5 - 600 кГц. Сигнал возникает в момент образования микротрещин. По окончании развития трещины он исчезает. Вследствие этого при использовании данного метода применяют различные способы нагружения объектов в процессе диагностирования.
Магнитный метод используется для выявления дефектов: микротрещин, коррозии и обрывов стальных проволок в канатах, концентрации напряжения в металлоконструкциях. Концентрация напряжения выявляется с помощью специальных приборов, в основе работы которых лежат принципы Баркгаузсна и Виллари.
Метод частичных разрядов применяется для выявления дефектов в изоляции высоковольтного оборудования (трансформаторы, электрические машины). Физические основы частичных разрядов состоят в том, что в изоляции электрооборудования образуются локальные заряды различной полярности. При разнополярных зарядах возникает искра (разряд). Частота этих разрядов изменяется в диапазоне 5 - 600 кГц, они имеют различную мощность и длительность.
Существуют различные методы регистрации частичных разрядов:
метод потенциалов (зонд частичных разрядов Lemke-5);
акустический (применяются высокочастотные датчики);
электромагнитный (зонд частичных разрядов);
емкостный.
Для выявления дефектов в изоляции станционных синхронных генераторов с водородным охлаждением и дефектов в трансформаторах на напряжение 3 - 330 кВ применяется хромотографический анализ газов . При возникновении различных дефектов в трансформаторах в масле выделяются различные газы: метан, ацетилен, водород и т.д. Доля этих растворенных в масле газов чрезвычайно мала, но тем не менее имеются приборы (хромотографы), с помощью которых указанные газы выявляются в трансформаторном масле и определяется степень развития тех или других дефектов.
Для измерения тангенса угла диэлектрических потерь в изоляции в высоковольтном электрооборудовании (трансформаторы, кабели, электрические машины) применяется специальный прибор - . Этот параметр измеряется при подаче напряжения от номинального до 1,25 номинального. При хорошем техническом состоянии изоляции тангенс угла диэлектрических потерь не должен изменяться в этом диапазоне напряжения.
Графики изменения тангенса угла диэлектрических потерь: 1 - неудовлетворительное; 2 - удовлетворительное; 3 - хорошее техническое состояние изоляции
Кроме того, для технического диагностирования валов электрических машин, корпусов трансформаторов могут использоваться следующие методы: ультразвуковой, ультразвуковая толщинометрия, радиографический, капиллярный (цветной), вихретоковый, механические испытания (твердометрия, растяжение, изгиб), рентгенографическая дефектоскопия, металлографический анализ.
Грунтович Н. В.
Межпредметные связи: Обеспечивающие: информатика математика вычислительная техника и МП системы программирования. определяется состояние больного медицинская диагностика; или состояние технической системы техническая диагностика. Технической диагностикой называется наука о распознавании состояния технической системы. Как известно наиболее важным показателем надежности является отсутствие отказов во время функционирования работы технической системы.
Поделитесь работой в социальных сетях
Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск
Лекция 1
Тема. Основы технической диагностики
Цель. Дать понятие необходимости технической диагностики для электронных систем.
Учебная. Разъяснить понятия основ диагностики.
Развивающая. Развивать логическое мышление и естественное - научное мировоззрение.
Воспитательная . Воспитывать интерес к научным достижениям и открытиям в отрасли телекоммуникации.
Межпредметные связи:
Обеспечивающие: информатика, математика, вычислительная техника и МП , системы программирования .
Обеспечиваемые: Стажорская практика
Методическое обеспечение и оборудование:
Методическая разработка к занятию.
Учебный план.
Учебная программа
Рабочая программа.
Инструктаж по технике безопасности.
Технические средства обучения: персональный компьютер.
Обеспечение рабочих мест:
Рабочие тетради
Ход лекции.
Организационный момент.
Анализ и проверка домашней работы
Ответьте на вопросы:
План лекции
1 Основы технической диагностики
1.1 Основные направления технической диагностики
1.2 Постановка задач технической диагностики
1 ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
Определения. Термин «диагностика» происходит от греческого слова «диагнозис», что означает распознавание, определение.
В процессе диагностики устанавливается диагноз, т. е. определяется состояние больного (медицинская диагностика; или состояние технической системы (техническая диагностика).
Технической диагностикой называется наука о распознавании состояния технической системы.
Цели технической диагностики. Рассмотрим кратко основное содержание технической диагностики. Техническая диагностика изучает методы получения и оценки диагностической информации, диагностические модели и алгоритмы принятия решений. Целью технической диагностики является повышение надежности и ресурса технических, систем.
Как известно, наиболее важным показателем надежности является отсутствие отказов во время функционирования (работы) технической системы. Отказ авиационного двигателя в полетных условиях, судовых механизмов во время плавания корабля, энергетических установок в работе под нагрузкой может привести к тяжелым последствиям.
Техническая диагностика благодаря раннему обнаружению дефектов и неисправностей позволяет устранить подобные отказы в процессе технического обслуживания, что повышает надежность и эффективность эксплуатации, а также дает возможность эксплуатации технических систем ответственного назначения по состоянию.
В практике ресурс таких систем определяется по наиболее «слабым» экземплярам изделий. При эксплуатации по состоянию каждый экземпляр эксплуатируется до предельного состояния в соответствии с рекомендациями системы технической диагностики. Эксплуатация по техническому состоянию может принести выгоду, эквивалентную стоимости 30% общего парка машин.
Основные задачи технической диагностики . Техническая диагностика решает обширный круг задач, многие из которых являются смежными с задачами других научных дисциплин. Основной задачей технической диагностики является распознавание состояния технической системы в условиях ограниченной информации.
Техническую диагностику иногда называют безразборной диагностикой, т. е. диагностикой, осуществляемой без разборки изделия. Анализ состояния проводится в условиях эксплуатации, при которых получение информации крайне затруднено. Часто не представляется возможным по имеющейся информации сделать однозначное заключение и приходится использовать статистические методы.
Теоретическим фундаментом для решения основной задачи технической диагностики следует считать общую теорию распознавания образцов. Эта теория, составляющая важный раздел технической кибернетики, занимается распознаванием образов любой природы (геометрических, звуковых и т. п.), машинным распознаванием речи, печатного и рукописного текстов и т. д. Техническая диагностика изучает алгоритмы распознавания применительно к задачам диагностики, которые обычно могут рассматриваться как задачи классификации.
Алгоритмы распознавания в технической диагностике частично основываются на диагностических моделях, устанавливающих связь между состояниями технической системы и их отображениями в пространстве диагностических сигналов. Важной частью проблемы распознавания являются правила принятия решений (решающие правила).
Решение диагностической задачи (отнесение изделия к исправным или неисправным) всегда связано с риском ложной тревоги или пропуска цели. Для принятия обоснованного решения целесообразно привлекать методы теории статистических решений, разработанные впервые в радиолокации.
Решение задач технической диагностики всегда связано с прогнозированием надежности на ближайший период эксплуатации (до следующего технического осмотра). Здесь решения должны основываться на моделях отказов, изучаемых в теории надежности.
Вторым важным направлением технической диагностики является теория контролеспособности. Контролеспособностью называется свойство изделия обеспечивать достоверную оценку его технического состояния и раннее обнаружение неисправностей и отказов. Контролеспособность создается конструкцией изделия и принятой системой технической диагностики.
Крупной задачей теории контролеспособности является изучение средств и методов получения диагностической информации. В сложных технических системах используется автоматизированный контроль состояния, которым предусматривается обработка диагностической информации и формирование управляющих сигналов. Методы проектирования автоматизированных систем контроля составляют одно из направлений теории контролеспособности. Наконец, очень важные задачи теории контролеспособности связаны с разработкой алгоритмов поиска неисправностей, разработкой диагностических тестов, минимизацией процесса установления диагноза.
В связи с тем, что техническая диагностика развивалась первоначально только для радиоэлектронных систем, многие авторы отождествляют теорию технической диагностики с теорией контролеспособности (поиском и контролем неисправностей), что, конечно, ограничивает область приложения технической диагностики.
Структура технической диагностики. На рис. 1 показана структура технической диагностики. Она характеризуется двумя взаимопроникающими и взаимосвязанными направлениями: теорией распознавания и теорией контролеспособности. Теория распознавания содержит разделы, связанные с построением алгоритмов распознавания, решающих правил и диагностических моделей. Теория контролеспособности включает разработку средств и методов получения диагностической информации, автоматизированный контроль и поиск неисправностей. Техническую диагностику следует рассматривать как раздел общей теории надежности.
1.2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
Вводные замечания. Пусть требуется определить состояние шлицевого соединения валов редуктора в эксплуатационных условиях. При большом износе шлицев появляются перекосы и усталостные разрушения. Непосредственный осмотр шлицев невозможен, так как требует разборки редуктора, т. е. прекращения эксплуатации. Неисправность шлицевого соединения может повлиять на спектр колебаний корпуса редуктора, акустические колебания, содержание железа в масле и другие параметры.
Задача технической диагностики состоит в определении степени износа шлицев (глубины разрушенного поверхностного слоя) по данным измерений ряда косвенных параметров. Как указывалось, одной из важных особенностей технической диагностики является распознавание в условиях ограниченной информации, когда требуется руководствоваться определенными приемами и правилами для принятия обоснованного решения.
Состояние системы описывается совокупностью (множеством) определяющих ее параметров (признаков). Разумеется, что множество определяющих параметров (признаков) может быть различным, в первую очередь, в связи с самой задачей распознавания. Например, для распознавания состояния шлицевого соединения двигателя достаточна некоторая группа параметров, но она должна быть дополнена, если проводится диагностика и других деталей.
Распознавание состояния системы отнесение состояния системы к одному из возможных классов (диагнозов). Число диагнозов (классов, типичных состояний, эталонов) зависит от особенностей задачи и целей исследования.
Часто требуется провести выбор одного из двух диагнозов (дифференциальная диагностика или дихотомия); например, «исправное состояние» и «неисправное состояние». В других случаях необходимо более подробно охарактеризовать неисправное состояние, например повышенный износ шлицев, возрастание вибраций лопаток и т. п. В большинстве задач технической диагностики диагнозы (классы) устанавливаются заранее, и в этих условиях задачу распознавания часто называют задачей классификации.
Так как техническая диагностика связана с обработкой большого объема информации, то принятие решений (распознавание) часто осуществляется с помощью электронных вычислительных машин (ЭВМ).
Совокупность последовательных действий в процессе распознавания называется алгоритмом распознавания . Существенной частью процесса распознавания является выбор параметров, описывающих состояние системы. Они должны быть достаточно информативны, чтобы при выбранном числе диагнозов процесс разделения (распознавания) мог быть осуществлен.
Существуют два основных подхода к задаче распознавания: вероятностный и детерминистский . Постановка задачи при вероятностных методах распознавания такова. Имеется система, которая находится в одном из п случайных состояний Д. Известна совокупность признаков (параметров), каждый из которых с определенной вероятностью характеризует состояние системы. Требуется построить решающее правило, с помощью которого предъявленная (диагностируемая) совокупность признаков была бы отнесена к одному из возможных состояний (диагнозов). Желательно также оценить достоверность принятого решения и степень риска ошибочного решения.
При детерминистских методах распознавания удобно формулировать задачу на геометрическом языке. Если система характеризуется v -мерным вектором X , то любое состояние системы представляет собой точку в v -мерном пространстве параметров (признаков). Предполагается, что диагноз Д соответствует некоторой области рассматриваемого пространства признаков. Требуется найти решающее правило, в соответствии с которым предъявленный вектор X * (диагностируемый объект) будет отнесен к определенной области диагноза. Таким образом задача сводится к разделению пространства признаков на области диагнозов.
При детерминистском подходе области диагнозов обычно считаются «непересекающимися», т. е. вероятность одного диагноза (в область которого попадает точка) равна единице, вероятность других равна нулю. Подобным образом предполагается, что и каждый признак либо встречается при данном диагнозе, либо отсутствует.
Вероятностный и детерминистский подходы не имеют принципиальных различий. Более общими являются вероятностные методы, но они часто требуют и значительно большего объема предварительной информации. Детерминистские подходы более кратко описывают существенные стороны процесса распознавания, меньше зависят от избыточной, малоценной информации, больше соответствуют логике мышления человека.
2 ОСНОВЫ КОНТРОЛЯ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ
2.1. Основные понятия и определения
Одним из наиболее эффективных способов улучшения эксплуатационно-технических характеристик цифровых систем, занявших доминирующее положение в современных телекоммуникационных системах является использование при их эксплуатации методов и средств контроля и технической диагностики.
Техническая диагностика представляет собой область знаний, позволяющая с заданной достоверностью разделять неисправное и исправное состояния систем и цель ее состоит в локализации неисправностей и в восстановлении исправного состояния системы. С точки зрения системного подхода средства контроля и технической диагностики целесообразно рассматривать как составную часть подсистемы технического обслуживания и ремонта, т.е системы технической эксплуатации .
Рассмотрим основные понятия и определения, применяемые для описания и характеристики методов контроля и диагностики.
Техническое обслуживание - это комплекс работ (операций) для поддержания системы в исправном или работоспособном состоянии.
Ремонт - комплекс операций по восстановлению работоспособности и восстановлению ресурсов системы или ее составных частей.
Ремонтопригодность - свойство системы, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения ее отказов и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта.
В зависимости от сложности и объема работ, характера неисправностей предусматриваются два вида ремонта цифровых систем:
Неплановый текущий ремонт системы;
Неплановый средний ремонт системы.
Текущий ремонт - ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности системы и состоящий в замене или восстановлении ее отдельных частей.
Средний ремонт - ремонт, выполняемый для восстановления исправности и частичного восстановления ресурса с заменой или восстановлением составных частей ограниченной номенклатуры и контролем технического состояния составных частей, выполняемом в объеме, установленном нормативно-технической документацией.
Одним из важных понятий в технической диагностике является техническое состояние объекта.
Техническое состояние - совокупность подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определенный момент признаками, установленными нормативно-технической документацией.
Контроль технического состояния - определение вида технического состояния.
Вид технического состояния - совокупность технических состояний, удовлетворяющих (или неудовлетворяющих) требованиям, определяющим исправность, работоспособность или правильность функционирования объекта.
Различают следующие виды состояния объекта:
Исправное или неисправное состояние,
Работоспособное или неработоспособное состояния,
Полное или частичное функционирование.
Исправное - техническое состояние, при котором объект соответствует всем установленным требованиям.
Неисправное - техническое состояние, при котором объект не соответствует хотя бы одному из установленных требований нормативных характеристик.
Работоспособное - техническое состояние, при котором объект способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в установленных пределах.
Неработоспособное - техническое состояние, при котором значение хотя бы одного заданного параметра, характеризующего способность объекта выполнять заданные функции, не соответствует установленным требованиям.
Правильное функционирование - техническое состояние, при котором объект выполняет все те регламентированные функции, которые требуются в текущий момент времени, сохраняя значения заданных параметров их выполнения в установленных пределах.
Неправильное функционирование - техническое состояние, при котором объект не выполняет части регламентированных функций, требуемых в текущий момент времени или не сохраняет значения заданных параметров их выполнения в установленных пределах.
Из определений технических состояний объекта следует, что в состоянии исправности объект всегда работоспособен, в состоянии работоспособности правильно функционирует во всех режимах, а в состоянии неправильное функционирование - неработоспособен и неисправен. Правильно функционирующий объект может быть неработоспособным, а значит, неисправным. Работоспособный объект может быть также неисправным.
Рассмотрим некоторые определения, связанные с понятием контролепригодности и техническим диагностированием.
Контролепригодность - свойство объекта, характеризующее его приспособленность к проведению контроля заданными средствами.
Показатель контролепригодности - количественная характеристика контролепригодности.
Уровень контролепригодности - относительная характеристика контролепригодности, основанная на сравнении совокупности показателей контролепригодности оцениваемого объекта с соответствующей совокупностью базовых показателей.
Техническое диагностирование - процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью.
Поиск дефекта - диагностирование, целью которого является определение места и, при необходимости, причины и вида дефекта.
Тест диагностирования - одно или несколько тестовых воздействий и последовательность их выполнения, обеспечивающие диагностирование.
Проверяющий тест - тест диагностирования для проверки исправности или работоспособности объекта.
Тест поиска дефекта - тест диагностирования для поиска дефекта.
Совокупность средств и объекта диагностирования и, при необходимости, исполнителей, подготовленная к диагностированию или осуществляющая его по правилам, установленным соответствующей документацией.
Результатом диагностирования является заключение о техническом состоянии объекта с указанием, при необходимости, места, вида и причины дефекта. Число состояний, которые необходимо различить в результате диагностирования, определяется глубиной поиска неисправности.
Глубина поиска неисправности - степень детализации при техническом диагностировании, указывающая до какой составной части объекта определяется место неисправности.
2.2. Задачи и классификация систем технической диагностики
Все более возрастающие требования к надежности цифровых систем вызывают необходимость создания и внедрения современных методов и технических средств контроля и диагностики для различных стадий жизненного цикла. Как отмечалось ранее переход к широкому применению БИС, СБИС и МПК в цифровых системах создал вместе с бесспорными преимуществами и ряд серьезных проблем в их эксплуатационном обслуживании, связанных в первую очередь с процессами контроля и диагностики. Известно, что затраты на поиск и устранение неисправностей на этапе производства составляют от 30% до 50% общих затрат на изготовление устройств. На этапе же эксплуатации не менее 80% времени восстановления цифровой системы приходится на поиск неисправного сменного элемента. В целом затраты, связанные с обнаружением, поиском и устранением неисправности возрастают в 10 кратном размере при прохождении неисправности через каждый технологический этап и от входного контроля интегральных микросхем до выявления отказа на этапе эксплуатации обходятся в 1000 раз дороже. Успешное решение подобной задачи возможно только на основе комплексного подхода к вопросам контроля диагностики, так как системы диагностики используются на всех этапах жизни цифровой системы. Это требует дальнейшего повышения интенсивности работ по обслуживанию, восстановлению и ремонта на этапах производства и эксплуатации.
Общие задачи контроля и диагностики цифровых систем и ее составных частей обычно рассматриваются с точки зрения основных стадий разработки, производства и эксплуатации. Наряду с общими подходами к решению этих задач имеются и существенные различия, обусловленные специфическими особенностями присущими этим стадиям.
На стадии разработки цифровых систем решаются две задачи контроля и диагностики:
1. Обеспечение контролепригодности цифровой системы в целом и ее составных частей.
2. Отладка, проверка исправности и работоспособности составных частей и цифровой системы в целом.
При контроле и диагностике в условиях производства цифровой системы обеспечивается решение следующих задач:
1. Выявление и отбраковка дефектных компонентов и узлов на ранних этапах изготовления.
2. Сбор и анализ статистической информации о дефектах и типах неисправностей.
3. Снижение трудоемкости и, соответственно, стоимости контроля и диагностики.
Контроль и диагностика цифровой системы в условиях эксплуатации имеют следующие особенности:
1. В большинстве случаев достаточна локализация неисправностей на уровне конструктивно-съемного узла, как правило, типового элемента замены (ТЭЗ).
2. Высока вероятность появления к моменту ремонта не более одной неисправности.
3. В большинстве цифровых систем предусмотрены некоторые возможности контроля и диагностики.
4. Возможно ранее обнаружение предотказных состояний при профилактических осмотрах.
Таким образом, для объекта, подлежащего техническому диагностированию должны быть установлены вид и назначение системы диагностирования.
Устанавливаются следующие основные области применения систем диагностирования:
а) на этапе производства объекта: в процессе наладки, в процессе приемки;
б) на этапе эксплуатации объекта; при техническом обслуживании в процессе применения, при техническом обслуживании в процессе хранения, при техническом обслуживании в процессе транспортировки;
в) при ремонте изделия: перед ремонтом, после ремонта.
Системы диагностирования предназначаются для решения одной или нескольких задач: проверки исправности; проверки работоспособности; проверки функционирования: поиска дефектов. При этом составляющими системы диагностирования являются: объект технического диагностирования, под которым понимают объект или его составные части, техническое состояние которых подлежит определению, средства технического диагностирования, совокупность измерительных приборов, средства коммутации и сопряжения с объектом.
Техническое диагностирование (ТД) осуществляется в системе технического диагностирования (СТД), которая представляет собой совокупность средств и объекта диагностирования и при необходимости исполнителей, подготовленная к диагностированию и осуществляющая его по правилам, установленным документацией.
Составляющими системы являются:
объект технического диагностирования (ОТД), под которым понимают системы или его составные части, техническое состояние которых подлежит определению, и средства технического диагностирования - совокупность измерительных приборов, средств коммутации и сопряжения с ОТД.
Система технического диагностирования работает в соответствии с алгоритмом ТД, который представляет совокупность предписаний о проведении диагностирования.
Условия проведения ТД, включающие состав диагностических параметров (ДП), их предельно допустимые наименьшие и наибольшие предотказные значения, периодичность диагностирования изделия и эксплуатационные параметры применяемых средств, определяют режим технического диагностирования и контроля.
Диагностический параметр (признак)- параметр, используемый в установленном порядке для определения технического состояния объекта.
Системы технического диагностирования (СТД) могут быть различными по своему назначению, структуре, месту установки, составу, конструкции, схемотехническим решениям. Они могут быть классифицированы по ряду признаков, определяющих их назначение, задачи, структуру, состав технических средств:
по степени охвата ОТД; по характеру взаимодействия между ОТД и системой технического диагностики и контроля (СТДК); по используемым средствам технического диагностирования и контроля; по степени автоматизации ОТД.
По степени охвата системы технического диагностирования могут быть разделены на локальные и общие. Под локальными понимают системы технического диагностирования, решающие одну или несколько перечисленных выше задач - определения работоспособности или поиск места отказа. Общими называют системы технического диагностирования, решающие все поставленные задачи диагностики .
По характеру взаимодействия ОТД со средствами технического диагностирования (СрТД) системы технического диагностирования подразделяют на:
системы с функциональной диагностикой , в которых решение задач диагностики осуществляется в процессе функционирования ОТД по своему назначению, и системы с тестовой диагностикой, в которых решение задач диагностики осуществляется в специальном режиме работы ОТД путем подачи на него тестовых сигналов.
По используемым средствам технического диагностирования системы ТД можно разделить на:
системы с универсальными средствами ТДК (например ЭВМ);
системы со специализированными средствами (стенды, имитаторы, специализированные ЭВМ);
системы с внешними средствами , в которых средства и ОТД конструктивно отделены друг от друга;
системы со встроенными средствами , в которых ОТД и СТД конструктивно представляют одно изделие.
По степени автоматизации системы технического диагностирования можно разделить на:
автоматические , в которых процесс получения информации о техническом состоянии ОТД осуществляется без участия человека;
автоматизированные , в которых получение и обработка информации осуществляется с частичным участием человека;
неавтоматизированные (ручные), в которых получение и обработка информации осуществляется человеком-оператором.
Аналогичным образом могут классифицироваться и средства технического диагностирования: автоматические; автоматизированные; ручные.
Применительно к объекту технического диагностирования системы диагностики должны: предупреждать постепенные отказы; выявлять неявные отказы; осуществлять поиск неисправных узлов, блоков, сборочных единиц и локализовать место отказа.
Домашнее задание: § конспект.
Закрепление материала:
Ответьте на вопросы:
- Какими направлениями характеризуется структура технической диагностики? Дайте определение каждому из них.
- Объясните определение « Распознавание состояния системы», от чего зависит число диагнозов?
- Какими свойствами должны обладать параметры, описывающие состояние системы?
- Что собой представляет Техническая диагностика?
- Что такое техническое обслуживание?
- Что понимается под Ремонтом оборудования?
- Что такое Ремонтопригодность?
- Какие предусматриваются виды ремонта цифровых систем? Дайте определение каждому из них.
- Поясните определение «Техническое состояние».
- Какие виды состояния объекта различают? Охарактеризуйте каждое из них.
- Разъясните термины Правильное функционирование и Неправильное функционирование.
- Что такое Техническое диагностирование ?
- Что включает в себя Система технического диагностирования?
- Какие задачи контроля и диагностики решаются на стадии разработки?
- Что такое диагностический параметр (признак)?
- Как разделяются системы технического диагностирования по степени охвата?
- Как подразделяют системы технического диагностирования по характеру взаимодействия СТД со средствами технического диагностирования (СрТД)?
Литература:
Амренов С. А. «Методы контроля и диагностики систем и сетей связи» КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ -:Астана, Казахский государственный агротехнический университет, 2005 г.
И.Г. Бакланов Тестирование и диагностика систем связи. - М.: Эко-Трендз, 2001.
Биргер И. А. Техническая диагностика. М.: «Машиностроение», 1978.240,с, ил.
АРИПОВ М.Н, ДЖУРАЕВ Р.Х., ДЖАББАРОВ Ш.Ю. «ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ» -Ташкент, ТЭИС, 2005
Платонов Ю. М., Уткин Ю. Г. Диагностика, ремонт и профилактика персональных компьютеров. -М.: Горячая линия - Телеком, 2003.-312 с: ил.
М.Е.Бушуева, В.В.Беляков Диагностика сложных технических систем Труды 1-го совещания по проекту НАТО SfP -973799 Semiconductors . Нижний Новгород, 2001
Малышенко Ю.В. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА часть I конспект лекций
Платонов Ю. М., Уткин Ю. Г. Диагностика зависания и неисправностей компьютера/Серия «Техномир». Ростов-на-Дону: «Феникс», 2001. 320 с.
PAGE \* MERGEFORMAT 4
Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм> |
|||
| 199. | Предмет и задачи дисциплины «Основы контроля и технической диагностики» | 190.18 KB | |
| Техническим состоянием называется совокупность подверженных изменению в процессе производства и эксплуатации свойств объекта характеризующих степень его функциональной пригодности в заданных условиях целевого применения или место дефекта в нём в случае несоответствия хотя бы одного из свойств установленным требованиям. Вовторых техническое состояние является характеристикой функциональной пригодности объекта только для заданных условий целевого применения. Это связано с тем что в разных условиях применения требования к надёжности объекта... | |||
| 7147. | ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ | 548.6 KB | |
| В реальных же газах учитываются силы притяжения между молекулами а молекулы имеют объем. Если реальные газы сильно разряжены их свойства близки к свойствам идеального газа. В общем случае для теплотехнических расчетов вполне допустимо распространение свойств идеального газа на все рассматриваемые газы. Параметрами состояния газа называются величины характеризующие данное состояние газа. | |||
| 9921. | Основы теории надежности и диагностики | 77.41 KB | |
| Оценка показателя надежности это числовые значения показателей определяемые по результатам наблюдений за объектами в условиях эксплуатации или специальных испытаний на надежность. При определении показателей надежности возможны два варианта: вид закона распределения наработки известен... | |||
| 842. | Оценка технической возможности предотвращения ДТП | 31.44 KB | |
| Определение скоростей движения ТС в различные периоды движения. Введение В условиях высоких темпов автомобилизации России вопрос обеспечения безопасности дорожного движения является чрезвычайно актуальной социально-экономической проблемой. В системе мер по повышению безопасности дорожного движения большое значение имеют меры уголовно правового характера. Расследование и судебное разбирательство уголовных дел по факту ДТП требуют использования специальных технических познаний охватывающих всю совокупность взаимодействующих... | |||
| 17185. | Статистика технической базы и механизации производства в системе АПК | 108.53 KB | |
| Расчет общей энергетической мощности в СХО Нива Наименование силового оборудования Число единиц Мощность единицы л. Общий размер тракторного парка в сельскохозяйственных фермерских вспомагательных других организациях и хозяйствах АПК можно характеризовать списочным и средним числом тракторов. В списочное число тракторов включают все их количество находящееся на балансе организации независимо от местонахождения и технического состояния. Списочное число тракторов определяют на начало периода года полугодия квартала месяца. | |||
| 11305. | Методика тренировок и преподавания технической подготовки баскетболистов 15-16 лет | 110.62 KB | |
| Игрок находящийся на площадке должен оценивать расположение игроков своей и чужой команды предвидеть направление передачи мяча. Баскетбол состоит из естественных движений ходьба бег прыжки и специфических двигательных действий без мяча остановки повороты передвижения приставными шагами финты и т. Чтобы перехватить мяч у соперника или не дать ему возможности произвести бросок необходимо своевременно и правильно реагировать на все его действия учитывая расположение игроков команды противника партнеров и местонахождение мяча.... | |||
| 1560. | Особенности летно-технической эксплуатации экипажем противообледенительной системы ВС Ил-76ТД | 6.06 MB | |
| Первый основной раздел посвящен рассмотрению анализа технической эксплуатации ПОС ВС Ил76ТД. Во втором основном разделе разобран анализ летной эксплуатации ПОС ВС Ил76ТД а также полет в условиях обледенения. Третий раздел посвящен исследованию авиационных происшествий и анализу безопасности полетов. Анализ технической эксплуатации ПОС ВС Ил76ТД10 Общее описание и работа. | |||
| 19121. | Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации | 231.96 KB | |
| Все действующие нормативно-технические документы должны быть приведены в соответствие с настоящим изданием Правил. На каждом энергообъекте между структурными подразделениями должны быть распределены функции по обслуживанию оборудования зданий сооружений и коммуникаций. Полностью законченные строительством ТЭС ГЭС районные котельные паровые и водогрейные объекты электрических и тепловых сетей а также в зависимости от сложности энергообъекта их очереди и пусковые комплексы должны быть приняты в эксплуатацию в порядке установленном... | |||
| 12751. | Разработка автоматизированного рабочего места для научно-технической библиотеки университета | 186.55 KB | |
| Анализ исходных данных и выбор оптимального инструментария для разработки АРМ.2 Назначение типов данных для полей таблиц. Более существенны следующие возможности: одноразовый ввод данных и многоцелевое их использование для поиска документов печати подобранной информации передачи массивов данных другим организациям подготовки изданий и т. Какие же функции библиотеки целесообразно автоматизировать Программное обеспечение в первую очередь должно реализовать следующие функции: обработку хранение библиографической и фактографической... | |||
| 3131. | Описать основные правила технической эксплуатации судовых паровых и газовых турбин | 102.26 KB | |
| При эксплуатации судовых турбоприводов необходимо руководствоваться Правилами технической эксплуатации судовых технических средств, другими нормативными документами и инструкциями по обслуживанию завода-изготовителя. | |||
