Техническая диагностика. Виды, задачи, методы диагностики

Техническая диагностика — область знаний о распознава­нии состояния технических систем (объектов), исследующая формы проявления технического состояния, разрабатывающая методы и средства его определения.

Техническая система — материальный объект искусствен­ного происхождения, который состоит из элементов, объединён­ных связями и вступающих в определённые отношения между собой и с внешней средой, для выполнения определенных полезных функций. Технической системой необходимо управлять для получения эффективного результата.

Управление — это процесс получения, хранения и обработ­ки информации для организации целенаправленных действий.

Служба технического диагностирования — подразделение, обеспечивающее технические службы предприятия информаци­ей о техническом состоянии оборудования, прогнозе п причинах появления данного состояния.

Диагностирование — операции, проводимые с целью уста­новления наличия неисправности и определения причин её по­явления.

Диагностирование технического состояния объекта осу­ществляется средствами диагностирования (аппаратными и программными).

Средства и объект диагностирования, взаимодействующие между собой, образуют систему диагностирования.

Результатом диагностирования является диагноз, опреде­ляющий техническое состояние — установление неисправности в объекте и отнесение объекта к определенной категории техниче­ского состояния. Осуществляется диагностирование в соответ­ствии с разрабатываемым алгоритмом.

Виды технического состояния.

Исправное состояние — объект способен выполнять все функции в пределах заданных параметров.

Неисправное состояние — объект неспособен выполнять хотя бы одну из заданных функций.

Работоспособное состояние — объект способен выполнять все требуемые функции.

Неработоспособное состояние — объект неспособен вы­полнять хотя бы одну из требуемых функции.

Критическое состояние — состояние объекта, которое мо­жет привести к травмам работающего персонала, значительному материальному ущербу или другим неприемлемым последстви­ям. Критическое состояние не всегда является следствием кри­тической неисправности. Для конкретного объекта должны быть установлены критерии критического состояния.

Предельное состояние — состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима пли нецелесообраз­на, восстановление его работоспособного состоянии невозможно или нецелесообразно. Предельное состояние наступает тогда, когда параметр потока отказов становится неприемлемым, объ­ект считают неремонтопригодным в результате неисправности.

Техническое состояние определяется наличием и развити­ем в объекте неисправностей. Виды неисправностей:

Дефект — каждое несоответствие объекта установленным требованиям.

Повреждение — событие, заключающееся в нарушении ис­правного состояния объекта, при сохранении работоспособного состояния.

Развитие неисправностей приводит к отказу.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспо­собного состояния объекта, т. е. в утрате объектом способности выполнять требуемую функцию. Отказ является событием в от­личие от «неисправности», которая является состоянием и при­чиной отказа.

Сбои — самоустраняющийся отказ пли однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора. Это событие, при котором в результате временного изменения пара­метров объекта возникают помехи, воздействующие на работо­способность.

В зависимости от необходимости проведения технического обслуживания и ремонта различают следующие категории тех­нического состояния:

• хорошее — техническое обслуживание и ремонт не требуются;
• удовлетворительное — осуществляется техническое обслуживание и ремонт в соответствии с планом;
• плохое — проводится внеочередное техническое обслуживание или ремонт;
• аварийное — требуется немедленная остановка и ре­монт.

Алгоритм технического диагностирования (контроля тех­нического состояния) — совокупность предписаний, определяю­щих последовательность действий при проведении диагности­рования пли контроля. В общем случае алгоритм — последова­тельность действий, построенная по определенным правилам для достижения поставленной цели.

Задачи технической диагностики.

1. Определение состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени.
2. Определение состояния, в котором окажется объект — это задачи прогноза, необходимые для определения сроков диагно­стирования и ремонта.
3. Определение состояния, в котором находился объект — это задачи генезиса, используются для определения причин от­каза, развития повреждения.

Основными задачами технической диагностики, как науки, являются:

• определение технического состояния объекта диагно­стирования в условиях ограниченной информации;
• изучение ме­тодов и средств получения диагностической информации;
• разра­ботка алгоритмов автоматизированного контроля, поиска дефек­тов;
• минимизация постановки диагноза.

Техническая диагности­ка изучает методы получения и оценки диагностической инфор­мации, диагностические модели и алгоритмы принятия реше­ний. Техническая диагностика базируется на двух теориях: тео­рии распознавания и теории контролепригодности (рисунок 1).

Рисунок 1- Структура технической диагностики

Теория распознавания, используя диагностические модели при исследовании объекта, определяет решающие правила для распознавания текущего состояния и вида неисправности. Бла­годаря известным характеристикам неисправностей появляется возможность разработки оптимальных алгоритмов (последова­тельности) распознавания.

Теория контролепригодности решает вопросы рациональ­ной последовательности поиска, отказавшего или неисправного элемента, контроля состояния объекта. Решения базируются на использовании диагностической информации характеризующей состояние объекта.

Контролепригодность — приспособленность объекта к из­мерению диагностических параметров средствами диагностиро­вания. свойство изделия обеспечивать достоверную оценку тех­нического состояния и раннее обнаружение неисправностей и отказов. Контролепригодность создается конструкцией изделия п принятой системой технического диагностирования.

Диагностическая модель — формализованное описание объекта технического диагностирования, необходимое для ре­шения задач диагностирования. Формы описания: аналитиче­ская. табличная, векторная, графическая.

Диагностический параметр — признак объекта, количе­ственно или качественно характеризующий техническое состоя­ние объекта. Диагностические параметры имеют следующие градации: номинальный, предельно допустимый, предельно возможный, аварийный.

Главная задача диагностирования — получение информа­ции о техническом состоянии объекта.

Стандартное определение по ГОСТ 20911-89 «Техническая диагностика. Термины и определения». «Техническое состояние характеризуется в определенный момент времени, при опреде­ленных условиях внешней среды, значениями параметров, уста­новленных технической документацией на объект».

Определение технического состояния по ГОСТ 19919-74 — «Техническое состояние — совокупность подверженных в про­цессе производства пли эксплуатации свойств объекта, характеризуемое в определенный момент признаками, установленными технической документацией на этот объект».

В основе диагностирования лежит решение задачи распо­знавания технического состояния объекта. Состояние объекта, применительно к механическому оборудованию характеризуется диагностическими параметрами: входными, выходными и внут­ренними (рисунок 2).

Рисунок 2 — Диагностические параметры объекта

Входные параметры — внешние условия и управляющие воздействия (частота вращения, прилагаемый момент, сила, мощность, давление, подача, скорость).

Выходные параметры (реакции) — параметры, показывающие поведение объекта (виб­рация. шум. температура, равномерность вращения и др.).

Внут­ренние параметры — параметры, определяющие структуру объ­екта и характеризующие процессы, происходящие внедри его (размеры деталей, зазоры, шероховатость, распределение сил и напряжений, механические характеристики материала и др.).

Влияние входных параметров при определении техниче­ского состояния должно быть исключено посредством приведе­ния к стандартным условиям. Данное обстоятельство должно быть учтено при проведении измерений на испытательных стен­дах и в промышленных условиях. Измерения диагностических параметров необходимо выполнять при неизменной нагрузке.

Диагностические параметры могут быть прямыми — непо­средственно отражающими внутренние параметры машин (мо­мент, частота и равномерность вращения, зазоры, шероховатость поверхности) и косвенными — отражающим связь между внут­ренними и выходными параметрами (физические поля: вибрационные, акустические, тепловые). При решении задач диагно­стирования обычно предпочтение отдается косвенным парамет­рам благодаря большей доступности к проведению измерений на работающем оборудовании без разборки механизма.

Процесс функционирования механизма определяют не только внутренние свойства элементов механизма. На работо­способность механической системы влияют равнозначно при­кладываемые силы, и качество технического обслуживания. Эти факторы: внутренние свойства элементов, прикладываемые си­лы. качество технического обслуживания и ремонта определяют понятие техническое состояние (рисунок 3). Проявление тех­нического состояния возможно в виде отказов (поломок) деталей пли с позиций технической диагностики — в виде изменения ди­агностических параметров, субъективных и объективных.

Рисунок 3 — Факторы, определяющие техническое состояние