Определение понятия техническая диагностика. Понятие технической диагностики

Значительные расходы на содержание техники, прежде всего, обусловлены низким качеством ее обслуживания и преждевременным ремонтом. Для снижения затрат труда и средств на техническое обслуживание и ремонт необходимо повысить производи­тельность и улучшить качество выполнения этих работ за счет повышения надежности и эксплуатационной технологичности (ремонтопригодности) выпускаемых единиц, развития и лучшего использования производственно-технической базы предприятий, механизации и автоматизации технологических процессов, внедрения средств диагностирования и элементов научной организации труда.

Под надежностью понимают свойство составных частей машины выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность в процессе эксплуатации зависит от ряда факторов: характера и объема выполняемых машиной работ; природно-климатических условий; принятой системы технического обслуживания и ремонта техники; качества и наличия нормативно-технической документации и средств технического обслуживания, хранения и транспортирования машин; квалификации обслуживающего персонала.

Надежность является комплексным свойством, включающим в себя в зависимости от назначения объекта или условий его эксплуатации ряд простых свойств:

1. Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки или в течение некоторого времени.

2. Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

3. Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, поддержанию и восстановлению работоспособности путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

4. Сохраняемость - свойство объекта непрерывно сохранять требуемые эксплуатационные показатели в течение (и после) срока хранения и транспортирования.

В зависимости от объекта надежность может определяться всеми перечисленными свойствами или некоторыми из них. Например, надежность колеса зубчатой передачи, подшипников определяется их долговечностью, а станка - долговечностью, безотказностью и ремонтопригодностью

Автомобиль - это сложная система, состоящая из тысяч деталей с различными производственными и эксплуатационными допусками. Работа осуществляется в разных условиях, поэтому срок службы однотипных объектов различен – в зависимости от условий эксплуатации, режимов работы и качества элементов. Следовательно, каждую единицу необходимо направлять на ремонт в соответствии с ее фактическим состоянием.

При индивидуальном обследовании (контроль, диагностирование, прогнозирование) устанавливается Истинное техническое состояние каждого агрегата. Здесь может быть учтено влияние всего многообразия условий работы, квалификации оператора и других факторов, от которых зависит техническое состояние объекта.

Отсутствие специального контрольно-диагностического оборудования затрудняет обнаружение многих неисправностей. Старыми (преимущественно субъективными) методами можно выявить только значительные и очевидные отказы и отклонения. Стоимость проверки основных систем такими методами примерно на 70-75% выше, чем при использовании современных диагностических методов.

Метод технического диагностирования - совокупность технологических и организационных правил выполнения операций технического диагностирования.

Диагностика (от греческого diagnostikós – способный распознавать) – отрасль знаний, исследующая техническое состояние объектов диагностирования (машин, механизмов, оборудования, конструкций и других технических объектов) и проявление технических состояний, разрабатывающая методы их определения, при помощи которых дается заключение (ста­вится диагноз), а также принципы построения и организацию использования систем диагностирования. Когда объектами диагностирования являются объекты технической природы, говорят о технической диагностике.

Диагностирование – это совокупность методов и средств для определения основных показателей технического состояния отдельных механизмов и машины в целом без их разборки либо при частичной разборке.

Результатом диагностирования является диагноз - заключение о техническом состоянии объекта с указанием при необходимости места, вида и причины дефекта.

Достоверность диагностирования – вероятность того, что при диагностировании определяется то техническое состояние, в котором действительно находится объект диагностирования.

Техническое состояние - совокупность подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определенный момент времени признаками и параметрами состояния, установленными технической документацией на этот объект.

Параметр состояния - физическая величина, характеризующая работоспособность или исправность объекта диагностирования и изменяющаяся в процессе работы.

Диагностическая операция - часть процесса диагностирования, выполнение которой позволяет определить один или несколько диагностических параметров объекта.

Технология диагностирования - совокупность методов, параметров и операций диагностирования, выполняемых планомерно и последовательно в соответствии с технологической документацией для получения конечного диагноза.

На рис. 1показана 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.

Диагностирование включает три основных этапа:

· получение информации о техническом состоянии объекта диагностирования;

· обработку и анализ полученной информации;

· постановку диагноза и принятие решения.

Первый этап заключается в определении параметров состояния объекта, установлении качественных признаков состояния и получении данных о наработке; второй - в обработке и сравнении полученных значений параметров состояния с номинальными, допускаемыми и предельными значениями, а также использовании полученных данных для прогнозирования остаточного ресурса; третий - в анализе результатов прогнозирования и установлении объема и сроков работ по техническому обслуживанию и ремонту составных частей машины.

Объект диагностирования - изделие и его составные части, подвергаемые диагностированию.

В технической диагностике рассматриваются следующие объекты.

Элемент - простейшая при данном рассмотрении составная часть изделия, в задачах надежности может состоять из многих деталей.

Изделие - единица продукции определенного целевого назначения, рассматриваемая в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.

Система - совокупность совместно действующих элементов, предназначенная для самостоятельного выполнения заданных функций.

Понятия элемента, изделия и системы трансформируются в зависимости от поставленной задачи. Например, при установлении его собственной надежности станок рассматривается как система, состоящая из отдельных элементов - механизмов, деталей и т.п., а при изучении надежности технологической линии - как элемент.

Структура объекта - условная схема его строения, образуемая последовательным расчленением объекта на элементы структуры (составные части, сборочные единицы и т.п.).

При диагностировании различают рабочие воздействия, поступающие на объект при его функционировании, и тестовые воздействия, которые подаются на объект только для целей диагностирования. Диагностирование, при котором на объект подаются только рабочие воздействия, называется функциональным, а диагностирование, при котором на объект подаются тестовые воздействия,- тестовым техническим диагностированием.

Совокупность средств, исполнителей и объектов диагностирования, подготовленная к проверке параметров состояния или осуществляющая ее по правилам, установленным соответствующей документацией, называется системой технического диагностирования.

Диагностирование позволяет: снизить простои машин по техническим неисправностям за счет предупреждения отказов своевременной регулировкой, заменой или ремонтом отдельных механизмов и агрегатов; ликвидировать ненужные разборки отдельных механизмов и агрегатов и снизить скорость изнашивания деталей; правильно установить вид и объем ремонта и снизить трудоемкость текущего ремонта за счет сокращения разборочно-сборочных и ремонтных работ; полнее использовать ресурсы отдельных агрегатов и машины в целом, а следовательно, сократить общее количество ремонтов и расход запасных частей.

Опыт внедрения диагностирования показывает, что межремонтный ресурс увеличивается в 1,5...2 раза, число отказов и неисправностей уменьшается в 2...2,5 раза, а затраты на ремонт и техническое обслуживание сокращаются на 25...30%.

Кроме того система технических обслуживаний по фиксированному ресурсу (среднестатистическая система) не обеспечивает высокой надежности и минимальных затрат. Эта система постепенно отмирает, все шире внедряется новый и более экономичный метод обслуживания и ремонта по фактическому техническому состоянию (диагностическая система). Что позволяет полнее использовать межремонтный ресурс машин, устранить необоснованную разборку механизмов, сократить простои вследствие технических неисправностей, снизить трудоемкость технического обслуживания и ремонта. Эксплуатация по техническому состоянию может принести выгоду, эквивалентную стоимости 30% общего парка машин.

В некоторых случаях целесообразно использование комбинированного (смешанного) диагностирования - представляющего совокупность регламентированного технического диагностирования и диагностирования по техническому состоянию.

Для диагностической и комбинированной систем требуются новые методы ис­следования, иной математический аппарат. В основу должна быть положена теория надежности. Необходимо глубже изучать и учитывать изменения физических законо­мерностей отказов, износов и старения деталей в механических системах. Важная роль в совершенствовании управления надежностью подвижного состава принадлежит разработке и внедрению методов прогнозирования технического состояния агрегатов автомобилей.

Цели и задачи технической диагностики. Связь диагностики и надежности

Целью технической диагностики является повышение надежности и ресурса технических систем. Мероприятия по сохранению надежности машин направлены на снижение скорости изменения параметров состояния (главным образом скорости изнаши­вания) их составных частей и предотвращение отказов. Как известно, наиболее важным показателем надежности является отсутствие отказов во время функционирования (работы) технической системы.

Техническая диагностика благодаря раннему обнаружению дефектов и неисправностей позволяет устранить отказы в процессе технического обслуживания, что повышает надежность и эффективность эксплуатации.

ГОСТ Техническая диагностика Термины и определения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО УПРАВЛЕНИЮ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И СТАНДАРТАМ

Москва

УДК 001.4:658.58:620.1:006.354 Группа Т

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ГОСТ

Technical diagnostics Terms and definitions

ОКСТУ 0090

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН

Государственным комитетом СССР по управлению качеством продукции и стандартам

Министерством автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения СССР

Академией Наук СССР

Государственной комиссией Совета Министров СССР по продовольственным закупкам

РАЗРАБОТЧИКИ

; , д-р техн. наук (руководители темы); , канд. техн. наук; ; , канд. техн. наук; , д-р техн. наук; , канд. техн. наук; ; , д-р техн. наук; , канд. техн. наук; , канд. техн. наук; , д-р техн. наук;

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от № 000

СРОК ПРОВЕРКИ – 1996 г., периодичность проверки - 5 лет

ВЗАМЕН ГОСТ

Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке технике термины и определения основных понятий в области технического диагностирования и контроля технического состояния объектов.

Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения во всех видах документации и литературы, входящих в сферу действия стандартизации или использующих результаты этой деятельности.

1. Стандартизованные термины с определениями приведены в табл. 1.

2. Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.

2.1. Для отдельных стандартизованных терминов в табл. 1 приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.

2.2. В случаях, когда существенные признаки понятия содержатся в буквальном значении термина, определение не приведено и, соответственно, в графе «Определение» поставлен прочерк.

2.3. В табл. 1 в качестве справочных приведены иноязычные эквиваленты на английском языке.

3. Алфавитные указатели содержащихся в стандарте терминов на русском языке и их английских эквивалентов приведены в табл. 2 и 3.

4. Пояснения к ряду терминов, установленных настоящим стандартом, даны в приложении.

5. Стандартизованные термины набраны полужирным шрифтом, их краткая форма - светлым.

Таблица 1

Алфавитный указатель терминов на русском языке

Таблица 2

Алфавитный указатель эквивалентов терминов на английском языке

Таблица 3

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

ПОЯСНЕНИЯ К ТЕРМИНАМ

1. К термину «Техническое состояние объекта»

К факторам, под воздействием которых изменяется техническое состояние объекта, можно отнести действия климатических условий, старение с течением времени, операции регулировки и настройки в ходе изготовления или ремонта, замену отказавших элементов и т. п.

Об изменении технического состояния объекта судят по значениям диагностических (контролируемых) параметров, позволяющих определить техническое состояние объекта без его разборки.

2. К термину «Приспособленность объекта к диагностированию (контролепригодность)»

Приспособленность объекта к диагностированию (контролепригодность) обеспечивается со стадии его разработки.

Конструкция объекта и его составных частей должна обеспечивать доступ к контрольным точкам без разборки узлов и механизмов, за исключением вскрытия технологических люков, заглушек и т. д. , открывающих доступ к местам сопряжений датчиков со средствами диагностирования (контроля) и исключать возможность повреждения сборочных единиц при присоединении средств диагностирования (контроля).

Конструктивное оформление мест присоединения средств диагностирования (контроля) должно быть, по возможности, простым (резьбовые отверстия с заглушками, запорные устройства, крышки и т. п.).

3. К термину «Средство технического диагностирования (контроля технического состояния)»

К аппаратурным средствам диагностирования (контроля) относят различные устройства: приборы, пульты, стенды, специальные вычислительные машины, встроенную аппаратуру контроля вычислительных и управляющих машин и т. п.

Программные средства диагностирования (контроля) представляют собой программы, записанные, например, на перфоленте. При этом используют как рабочие программы объекта, содержащие дополнительные операции, необходимые для диагностирования (контроля) объекта, так и программы, специально составленные исходя из требований диагностирования (контроля) объекта.

Рабочие программы позволяют осуществлять диагностирование (контроль) объекта в процессе использования его по прямому назначению, а специальные программы требуют перерывов в выполнении объектом его рабочих функций.

Примерами объектов, диагностируемых программными средствами, являются универсальные или специализированные вычислительные, управляющие или логические машины.

4. К термину «Алгоритм технического диагностирования (контроля технического состояния)»

Алгоритм диагностирования (контроля) устанавливает состав и порядок проведения элементарных проверок объекта и правила анализа их результатов. Элементарная проверка определяется рабочим или тестовым воздействием, поступающим или подаваемым на объект, я также составом признаков и параметров, образующих ответ объекта на соответствующее воздействие. Конкретные значения признаков и параметров, получаемых при диагностировании (контроле) являются результатами элементарных проверок или значениями ответов объекта.

Различают безусловные алгоритмы диагностирования (контроля), у которых порядок выполнения элементарных проверок определен заранее, и условные алгоритмы диагностирования (контроля), у которых выбор очередных элементарных проверок определяется результатами предыдущих.

Если диагноз составляется после дополнения всех элементарных проверок предусмотренных алгоритмом, то последний называется алгоритмом с безусловной остановкой. Если же анализ результатов делается после выполнения каждой элементарной проверки, то алгоритм является алгоритмом с условной остановкой.

5. К термину «Диагностическое обеспечение»

Диагностическое обеспечение объекта включает принципы, методы, алгоритмы и средства технического диагностирования.

Для того, чтобы объект был приспособлен к диагностированию, необходимо при его проектировании разрабатывать диагностическое обеспечение.

Диагностическое обеспечение проектируемого объекта получают в результате анализа его диагностической модели. Строится диагностическая модель на основе предполагаемой конструкции, условий использования и эксплуатации объекта. В результате исследования диагностической модели устанавливаются диагностические признаки, прямые и косвенные параметры и методы их оценки, определяют условия работоспособности, разрабатывают алгоритмы диагностирования. Совокупность этих данных называют диагностическим обеспечением.

6. К термину «Диагностическая модель»

В качестве диагностических моделей могут рассматриваться дифференциальные уравнения, логические соотношения, диаграммы прохождения сигналов и т. д.

По методам представления взаимосвязей между состоянием объекта, элементами и параметрами, диагностические модели подразделяют на следующие виды: непрерывные, дискретные, специальные.

Выбор того или иного типа модели для представления конкретного объекта зависит от целого ряда таких факторов, как условия эксплуатации, возможное конструктивное выполнение, тип комплектующих элементов и т. п.

Выбор диагностических моделей производятся с учетом: специфики объекта; условий использования; методов диагностирования.

7. К термину «Диагностический (контролируемый) параметр»

Для каждого объекта можно указать множество параметров, характеризующих его техническое состояние. Их выбирают в зависимости от применяемого метода диагностирования (контроля).

Следует различать прямые и косвенные диагностические (контролируемые) параметры. Прямой ‑ структурный параметр (например, износ, засор в сопряжение и др.) непосредственно характеризует техническое состояние объекта. Косвенный параметр (например давление масла, время, содержание СО в отработавших газах и др.) косвенно характеризует техническое состояние.

ГОСТ Техническая диагностика Термины и определения

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.

Основные понятия, термины и определения диагностики.

В соответствии с ГОСТом 20911-75 "Техническая диагностика. Основные термины и определения" - технической диагностикой называется отрасль зна­ний, исследующая техническое состояние объектов диагностирования, их про­явления, разрабатывающая методы определения технического состояния, а так­же принципы построения и организацию использования систем диагностирова­ния.

Это определение базируется на понятии техническое состояние - как сово­купность подверженных изменению свойств объекта, которое в каждый мо­мент времени характеризуется признаками, установленными в технической документации на объект.

Различают следующие пары видов технического состояния: исправность и неисправность, работоспособность и неработоспособность, правильное функ­ционирование и неправильное функционирование.

Под контролем технического состояния понимается процесс определения вида технического состояния объекта.

Техническим диагностированием называется процесс определения техниче­ского состояния объекта с определенной точностью.

Результатом диагностирования является заключение о техническом со­стоянии объекта с указанием места, вида и причины возникновения выявленно­го дефекта.

Дефектом называют каждое отдельное несоответствие объекта уста­новленным требованиям.

При этом, отказом называется событие, состоящее в переходе объекта в неработоспособное состояние вследствие неуправляемого изменения физико-химических свойств деталей технического объекта.

Состояние объекта, при котором одна или более деталей вышли из строя, именуется неисправностью.

Техническая диагностика изучает состояние любых технических объектов, которые называют объектами диагностирования (ОД). Объектом технического диагностирования или просто объектом диаг­ностирования может являться любое промышленное изделие, его составные части или заготовка, техническое состояние которых подлежит определению.

В качестве объектов диагностирования будут рассматриваться различные ра­диоэлектронные средства, их составные части и вспомогательные устройства, приборы, машины и механизмы.

Различают непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые) объекты диагностирования.

Для непрерывных объектов применяются, как правило, функциональное ди­агностирование, т.е. диагностирование, осуществляемое во время функциони­рования объекта диагностирования, на который поступают только рабочие воз­действия. Для дискретных ОД напротив характерно тестовое диагностирование, при котором на объекте подаются специальные, так называемые, тестовые воз­действия. Тестовые воздействия и последовательность их выполнения, называ­ются тестом.

Явления, происходящие в объекте диагностирования, проявляются во многих точках в форме закономерных изменений или постоянства тока, напряжения, электромагнитного или другого физического поля. Такие явления называют ди­агностическими параметрами.

Диагностические параметры привязаны к определенным точкам, в которых существует возможность произвести измерения характеристик процессов дей­ствия.

Техническое диагностирование осуществляется в рамках системы техниче­ского диагностирования, под которой понимают совокупность средств и объекта (и при необходимости исполнителей), подготовленная к диагностиро­ванию или осуществляющая по его правилам, установленным в нормативно-технической документации.

В качестве средств диагностирования используются стандартные измери­тельные приборы. Средства диагностирования по отношению к ОД могут быть встроенными или внешними. В зависимости от предназначения для однотипных или разнотипных объектов диагностирования различают специализированные или универсальные средства технического диагностирования. Кроме того, сред­ства диагностирования могут быть аппаратурными или программными. Про­граммные средства представляют собой специальные диагностические про­граммы, записанные на некотором машинно-ориентированном или машинно-независимом носителе.

Важным понятием технической диагностики является «глубина диаг­ностирования » (глубина поиска дефекта) - это характеристика поиска де­фектов (диагностирования), задаваемая указанием тех составных частей ОД, с точностью до которых определяется место дефекта.

Принято аппаратуру связи и АСУ диагностировать (отыскивать дефект) с глубиной до:

корпуса микросхем (радиоэлектронные изделия - РЭИ);

типового элемента замены (ТЭЗ);

съемного блока;

шкафа или упаковки и т.д.

Техническая диагностика тесно связана с понятием ремонтопригодности. В соответствии с нормативно-технической документацией ремонтопригодность есть свойство объекта, заключающееся в приспособленности к обнаружению и предупреждению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию (восстановлению) работоспособного состояния путем проведения техническо­го обслуживания и ремонтов.

Основной количественный показатель ремонтопригодности есть среднее время восстановления работоспособного состояния технического объекта, кото­рое определяется как математическое ожидание времени восстановления (Те) и зависит в основном от двух составляющих:

Тв = Тд + Ту,

где, Тд - среднее время диагностирования;

Ту - время устранения неисправности (т.е. восстановительные и регули­ровочные операции).

Статистика показывает, что при неупорядоченном поиске неисправностей эта операция занимает до 80% общего времени восстановления даже при вы­полнении квалифицированными специалистами.

Цели изучения дисциплины состоят в изучении современных методов техни­ческой диагностики, разработанных на основе теории множеств, теории графов, задач дискретного поиска, теории вероятностей и накопленного опы­та действующих методик диагностирования для широкого класса объектов с непрерывным и дискретным преобразованием информации и энергии, а также приобретении навыков логического анализа типовых функциональных узлов средств связи при возникновении в них одиночных и множественных неисправ­ностей.

Понятие "диагностика" в переводе с греческого языка означает распознание. Диагностика занимается распознаванием состояния объекта. В медицине таким объектом является человек, а в технике - техническое устройство.

Техническая диагностика решает три взаимосвязанные задачи:

Проверка работоспособности объекта диагностирования (в нашем пони­мании средства связи). В результате решения этой задачи происходит переход либо к применению средства связи по прямому назначению, либо к дальнейшему анализу состояния.

Поиск неисправных (дефектных) элементов в объекте диагностирования. При решении второй задачи должна быть выяснена первичная причина отказа или найдены дефектные или поврежденные элементы.

Прогнозирование состояния объекта диагностирования на некоторое время в будущее, если заранее известно, что некоторые характеристики объ­екта постоянно меняются, могут сильно ухудшиться и аппаратура не смо­жет выполнить свои функции.

Все три задачи технической диагностики связаны с определением состояния средств связи и АСУ как объектов диагностирования.

Решение первой задачи начинается с момента включения. Оно во многих случаях заключается в последовательном вводе в действие различных участков аппаратуры. На каждом шаге включения в обязательном порядке производится проверка работоспособности включенного участка аппаратуры. При положи­тельном результате этой проверки включается следующий участок и делается проверка его работоспособности. Если на всех шагах или этапах включения ре­зультаты проверки работоспособности оказались положительными, то аппара­тура считается исправной или работоспособной и может применяться по пря­мому назначению.

Если, хотя бы на одном этапе результат проверки работоспособности отлича­ется от заданного, то следует считать, что аппаратура находится в одном из не­исправных состояний. В этом случае, необходимо перейти к решению второй задачи технической диагностики - к поиску неисправности посредством съема и проверок параметров с различных контрольных точек объекта.

Оценка и сопоставление результатов этих проверок приводит к пос­тепенному сокращению числа различных предположений о причине отказа и выделению отказавшей детали или цепи. Эта задача решается относительно легко для техники, содержащей небольшое число деталей и малое число связей между ними. По мере возрастания объема объекта диагностирования увеличи­ваются трудности поиска и требуется разработка специальных процедур поиска неисправностей.

Целями поиска являются простейшие детали или сборки (типовые элементы замены), на входах которых имеются все необходимые сигналы и напряжения (или другие физические энергетические воздействия), а их выходные параметры отличаются от номинала.

Если выходной параметр детали или типового элемента замены отклонился от номинала и вышел за пределы поля допуска, то эта деталь или блок считают­ся отказавшими. Они подлежат восстановлению или замене.

В некоторых ситуациях, а именно, - когда обнаруживаются изменения пара­метров действующих средств связи, но оно происходит медленно, - бывает це­лесообразно перейти к совместному решению второй и третьей задач диагно­стики. При этом проводится поиск причины изменения параметра и оценка сро­ка, в течении которого аппаратура еще будет выполнять свои функции без вос­становительных операций. Последнее обстоятельство играет определенную роль при работе средств связи в составе объекта, выполняющего специфические задачи в течение заданного времени. Необходимо знать, как долго можно рас­считывать на работу данного средства связи до отказа.

Решение третьей задачи осуществляется в два этапа:

поиск и обнаружение деталей (типовых элементов замены), параметры ко­торых отклонились от нормы, но еще не перешли границы поля допуска;

непрерывное или периодическое наблюдение за действием выделенных эле­ментов в целях установления скорости изменения их параметров и моментов выхода за пределы поля допуска.

Эта задача решается в целях заблаговременного установления фактов откло­нения параметров от норм и воздействия на аппаратуру (для компенсации ухода параметров) путем регулировки или ремонта деталей.

Таким образом, техническая диагностика позволяет не только локализовать неисправность, но и прогнозировать состояние объекта диагностирования на некоторое время вперед.

Оборудование – собирательный термин, который включает в себя машины, агрегаты, механизмы, узлы, а также аппараты, колонны, установки, технологические линии, электротехнические и теплотехнические объекты, сети, технологические и обвязочные трубопроводы и другие устройства, используемые при производстве продукции и выполняющие те или иные технологические функции. Примеры оборудования: энергетическое, механическое, электрическое, химическое, машиностроительное.

Термин «агрегат» имеет два прочтения:

1. Агрегат – это структурная единица, которая выполняет замкнутый цикл в общей постановке задачи. Для металлургических предприятий это совокупность машин, механизмов, устройств и сооружений, связанных единым технологическим процессом. Примеры: доменная печь, электросталеплавильная печь, установка «печь-ковш», прокатный стан и др.
2. Агрегат – сборочная единица, обладающая свойствами полной взаимозаменяемости, независимой сборки и самостоятельного выполнения определенной функции в изделиях различного назначения, например фурма конвертера, электродвигатель, редуктор, насос и др..

Машина – комплекс механизмов, предназначенный для выполнения полезной работы, связанной с процессом производства, транспортировки, преобразования энергии или информации. Примеры: машина для вскрытия чугунной летки, разливочный кран и др.

Механизм – система кинематически связанных узлов и деталей, предназначенная для преобразования вида движения. Примеры: редуктор, кривошипно-шатунный механизм, винтовая передача и др.

Узел – изделие, составные части которого соединяют между собой на предприятии-изготовителе. Это сборочная единица, собираемая отдельно от других составных частей изделия или изделия в целом, способная выполнять определенную функцию в изделиях одного назначения только совместно с другими составными частями. Термин соответствует агрегату как части механического оборудования, включая разъёмное или неразъёмное соединение нескольких деталей. Примеры: подшипник, узел барабана, ролик конвейера и др.

Деталь – изделие, изготовленное из материала одной марки без применения сборочных операций. Это изделие, изготовленное как одно целое, разделение которого на части невозможно без повреждения. Примеры: вал, гайка, болт, лопатка, зубчатое колесо и др.

Стадии существования машины

Стадии существования машины: проектирование, изготовление и эксплуатация. Идеи и свойства, заложенные конструкторами и машиностроителями, реализуются и проявляются на стадии эксплуатации.

Эксплуатация – совокупность всех фаз существования оборудования с момента взятия на балансовый учёт и до списания, включая периоды хранения, транспортирования, использования по назначению и все виды технического обслуживания и ремонта.

Хранение – комплекс мероприятий по защите от разрушающего воздействия внешней среды и разукомплектования. Ревизия – комплекс работ по установлению степени износа изделия для определения необходимого объёма ремонтных работ. Сборка – комплекс работ по воссозданию изделия из составных частей. Монтаж – вид сборочных операций, выполняемых с использованием грузоподъёмных машин для установки изделия на место. Наладка – приведение фактических отклонений режимов работы в соответствие с нормативными. Разборка – расчленение изделия на составные части.

Техническое обслуживание – комплекс операций по поддержанию работоспособности или исправности изделия. Может включать: мойку, контроль технического состояния, очистку, смазывание, крепление резьбовых соединений, замену составных частей, регулировку.

Текущий ремонт – ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности изделия путём замены или восстановления отдельных частей. Капитальный ремонт – ремонт, выполняемый для восстановления исправности и близкого к полному восстановлению ресурса изделия с заменой его частей, включая базовые.

Плановый ремонт – ремонт, остановка на который осуществляется по требованиям нормативно-технической документации. Неплановый ремонт – ремонт, осуществляемый без предварительного назначения. Регламентированный ремонт – плановый ремонт, выполняемый с периодичностью и в объёме установленном эксплуатационной документацией. Ремонт по техническому состоянию – плановый ремонт, объём и сроки которого определяются техническим состоянием изделия.

Виды технического состояния

Исправное состояние – состояние объекта, при котором он способен выполнять все заданные функции объекта.

Неисправное состояние – состояние объекта, при котором он неспособен выполнять хотя бы одну из заданных функций объекта. Неисправность часто является следствием отказа объекта, но может иметь место и без него.

Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором он способен выполнять все требуемые функции.

Неработоспособное состояние – состояние объекта, при котором он неспособен выполнять хотя бы одну из требуемых функций.

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 или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состоянии невозможно или нецелесообразно. Предельное состояние наступает тогда, когда параметр потока отказов становится неприемлемым и (или) 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.

Сбой – самоустраняющийся отказ или 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.

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, прогнозе и причинах появления данного состояния.

Диагностирование – операции, проводимые с целью установления наличия неисправности и определения причин ее 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.

Алгоритм технического диагностирования (контроля технического состояния) – совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования или 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 ().

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. Контролеспособность создается конструкцией изделия и принятой системой технического диагностирования.

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

Диагностический параметр – 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 или 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 ().

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 внутри 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 – отражающими 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. Именно эти три фактора: внутренние свойства элементов, прикладываемые силы, качество технического обслуживания и ремонта определяют такое понятие как техническое состояние (