Содержание
 стр.
Введение 2
1 Основные понятия и опредедения 3
2 Методы технического диагностирования 5
3 Модели диагностирования и технический контроль 10
4 Задачи технической диагностики 13
Заключение 14
Список использованных источников 15
 Введение
Техническая диагностика – молодая наука, возникшая в последние два десятилетия в связи с потребностями современной техники. Все возрастающее значение сложных и дорогостоящих технических систем, особенно в машиностроении и радиоэлектронике, требования безопасности, безотказности и долговечности делают весьма важной оценку состояния системы, ее надежности. Техническая диагностика – наука о распознавании состояния технической системы, включающая широкий круг проблем, связанных с получением и оценкой диагностической информации.
Техническая диагностика представляет теорию, методы и средства обнаружения и поиска дефектов объектов технической природы. Под дефектом понимают любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым. Обнаружение дефекта есть установление факта его наличия или отсутствия в объекте. Поиск дефекта заключается в указании с определенной точностью его местоположения в объекте.
Основное назначение технической диагностики состоит в повышении надежности объектов на этапе их производства, эксплуатации и хранения.
Диагностическое обеспечение позволяет повысить достоверность правильного функционирования объектов, увеличить срок их службы и наработку на отказ.
1 Основные понятия и определения
Исследуемый объект может находиться в одном из следующих технических состояний
1) исправное или неисправное;
2) работоспособное или неработоспособное;
3) состояние правильного или неправильного функционирования.
Требования, которым должен удовлетворять изготовленный (новый) или эксплуатируемый объект, определяются соответствующей нормативно-технической документацией. Объект, удовлетворяющий всем требованиям нормативно-технической документации, является исправным или говорят, что он находится в исправном техническом состоянии.
Для условий эксплуатации важным является понятие работоспособного технического состояния объекта. Объект работоспособен, если он может выполнять все заданные функции с сохранением значений заданных параметров (признаков) в требуемых пределах.
Таким образом, исправный объект полностью удовлетворяет всем техническим требованиям. Неисправный объект – объект, имеющий дефект. Дефект – любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствам.
Для неисправного объекта возможны два состояния: работоспособное и неработоспособное. Работоспособный объект – объект, у которого техническим требованиям соответствуют лишь свойства, характеризующие способность выполнения заданных функций. Переход исправного объекта в работоспособное состояние называется повреждением. Переход работоспособного объекта в неработоспособное состояние называется отказом.
Правильно функционирующим является объект, значения параметров (признаков) которого в момент применения объекта по назначению находятся в требуемых пределах.
В условиях эксплуатации необходимо поддерживать (как минимум) работоспособное состояние. Это возлагается на систему технического обслуживания (ТО) и ремонтов. Основное содержание ТО – контроль состояния оборудования и его обслуживание в целях поддержания исправности или работоспособности. Задача ремонта – восстановление исправности или работоспособности.
Неисправное и неработоспособное техническое состояние, а также техническое состояние неправильного функционирования объекта могут быть детализированы путем указания соответствующих дефектов, нарушающих исправность, работоспособность или правильность функционирования и относящихся к одной или нескольким составным частям объекта, либо к объекту в целом.
Обнаружение и поиск дефектов являются процессами определения технического состояния объекта и объединяются общим термином «диагностирование»; диагноз есть результат диагностирования.
2 Методы технического диагностирования
Средства и объект диагностирования, взаимодействующие между собой образуют систему диагностирования. Различают системы тестового и функционального диагностирования. В системах тестового диагностирования на объект подаются специально организуемые тестовые воздействия. В системах функционального диагностирования, которые работают в процессе применения объекта по назначению, подача тестовых воздействий, как правило, исключается; на объект поступают только рабочие воздействия, предусмотренные его алгоритмом функционирования.
Система диагностирования в процессе определения технического состояния объекта реализует некоторый алгоритм (тестового или функционального) диагностирования. Алгоритм диагностирования в общем случае состоит из определенной совокупности так называемых элементарных проверок объекта, а также правил, устанавливающих последовательность реализации элементарных проверок объекта, и правил анализа результатов последних. Каждая элементарная проверка определяется своим тестовым или рабочим воздействием, подаваемым или поступающим на объект, и составом контрольных точек, с которых снимаются ответы объекта на это воздействие.
При разработке систем диагностирования должны решаться задачи изучения объекта, его возможных дефектов и признаков проявления, выбора или построения модели поведения исправного объекта и его неисправных модификаций.
Системы тестового диагностирования являются системами управления, поскольку в них реализуется выработка и осуществление специально организованных тестовых (т.е. управляющих) воздействий на объект с целью определения технического состояния последнего.
Системы функционального диагностирования являются типичными системами контроля (в широком смысле этого слова), не требующими подачи на объект целенаправленных воздействий.
1. Субъективные методы – предполагают использование органолептических методов контроля и простейших приспособлений. Включают внешний осмотр, остукивание деталей, определение температуры и прослушивание шумов. К этим методам можно отнести диагностирование машин по структурным параметрам; например: измерение зазоров в тормозных устройствах, зубчатых передачах, проверка уровня масла в редукторе.
В ряде случаев контролируется герметичность трубопроводов, гидроцилиндров и других элементов гидропривода и систем смазывания. При этом также могут использоваться показывающие приборы: манометры, расходомеры. Это позволяет определить параметры работы привода и степень их изменения под нагрузкой либо на холостом ходу.
1.1. Оптический метод предполагает в качестве основного контрольного прибора глаз человека. Для расширения пределов контроля используются оптические приборы: лупы, микроскопы, эндоскопы и т.д. Применяется для поиска поверхностных дефектов: коррозионных и эрозионных повреждений, забоин, оспин, язв, раковин; для анализа характера и типа поверхностных повреждений. Поглощенная энергия при восстановлении металла из соединений обосновывает то, что свободный металл содержит больее высокую энергию, чем сплав. Это приводит, собственно, к тому, что металл, который располагается в контакте с коррозионно-активной средой, стремится перейти в энергетически прибыльное положение с наименьшим припасом энергии. Первопричиной коррозии металла считается термодинамическая неустойчивость металлов в данной среде.
1.2. Анализ шумов механизма. Прослушивание акустических шумов, возникающих при работе механизма, наиболее распространенный метод определения состояния работающего оборудования. Для этого используется технический стетоскоп, состоящий из металлической трубки и деревянного наушника.
2. Приборные методы. Диагностирование с применением приборов основано на получении информации в виде электрических, световых, звуковых сигналов при взаимодействии объекта диагностирования с физическими полями.
2.1. Механический метод – основан на измерении геометрических размеров, зазоров в сопряжениях, давлений и скорости элементов. Применяется при количественной оценке износа деталей, установлении люфтов и зазоров в сопряжениях, давлениях в гидро- и пневмосетях, сил затяжки, номинальной скорости привода. Используется в основном мерительный инструмент: линейки, штангенциркули, щупы, шаблоны, индикаторы, динамометрические ключи, ключи предельного момента, манометры.
2.2. Электрический метод заключается в непосредственных замерах силы тока, напряжений, мощности, сопротивлений и других электрических параметров. Метод позволяет по косвенным параметрам установить техническое состояние элементов. Средства для реализации: амперметры; вольтметры; измерительные мосты; датчики: перемещений, крутящих моментов, давлений; тахогенераторы; термопары.
2.3. Магнитные методы основаны на регистрации магнитных полей рассеивания, возникающих над дефектами, или на определении магнитных свойств контролируемых объектов. Их классифицируют по способам регистрации магнитных полей рассеивания или определения магнитных свойств объектов диагностирования: магнитопорошковый, магнитографический, феррозондовый, эффект Холла, индукционный, пондеромоторный, магниторезисторный. Области применения: дефектоскопия, измерение толщины, контроль структуры и механических свойств.
2.4. Вихретоковый метод основан на измерении магнитных сопротивлений, изменений магнитного потока и магнитной проницаемости. Применяют для определения ТС металлоконструкций, канатов. Для этого используют накладные или проходные индуктивные датчики и датчики магнитной анизотропии.
2.5. Виброакустические методы основаны на измерении упругих колебаний, распространяющихся по узлам в результате соударения движущихся деталей при работе механизмов. Область применения: оценка и контроль механических колебаний; определение, распознавание и мониторинг развития повреждений в деталях и конструкциях. Используются: шумомеры, виброметры, спектроанализаторы параметров виброакустического сигнала.
2.6. Ультразвуковой метод используется для контроля состояния деталей из поковок, штамповок, проката, отливок, сварных соединений, а также для измерения толщины деталей. Сущность метода состоит в том, что направленные ультразвуковые колебания вводятся в объект диагностирования от пьезоэлектрического датчика. На границе двух сред луч отражается и регистрируется принимающим датчиком. Отображение результатов выполняется на экране электронно-лучевой трубки либо на цифровом индикаторе.
2.7. Методы неразрушающего контроля проникающими веществами (капиллярные и течеискания), предназначены для обнаружения поверхностных дефектов и подтеканий. Капиллярные методы делятся на люминисцентный и цветной (хроматический) – основаны на выявлении трещин, раковин, пор, имеющих свойства капиллярных трубок.
2.8. Радиационные методы основаны на законе ослабления интенсивности радиационного излучения, проходящего через объект диагностирования. Метод предполагает наличие источника ионизирующего излучения и детектора, регистрирующего диагностическую информацию. Дефекты оцениваются по степени ослабления и рассеивания излучения.
2.9. Радиоволновые методы применяют для проверки качества и геометрических размеров изделий из диэлектрических материалов (стеклопластик, пластмассы, резины, бумаги и т.д.).
2.10. Тепловой метод использует в качестве диагностического параметра температуру. С помощью термометрии определяются: деформации, вызываемые неравномерностью нагрева, состояние подшипниковых узлов, смазочных систем, тормозов, муфт. Используются: термосопротивления, термометры, термопары, термоиндикаторы, термокраски, тепловизоры.
2.11. Методы анализа смазки основаны на определении вида и количества продуктов изнашивания в масле. Применяются способы: колориметрический, полярографический, магнитно-индуктивный, радиоактивный и спектрографический.
3 Модели диагностирования и технический контроль
Формализованной моделью объекта (или процесса) является его описание в аналитической, графической, табличной или другой форме. Для простых объектов диагностирования удобно пользоваться так называемыми явными моделями, содержащими наряду с описанием исправного объекта описание каждой из его неисправных модификаций.
Неявная модель объекта диагностирования предполагает наличие только одного описания, например исправного объекта, формализованных моделей дефектов и правил получения по заданному описанию и по моделям дефектов описаний всех неисправных модификаций объекта.
Модели объектов бывают функциональные и структурные. Первые отражают только выполняемые объектом (исправным или неисправным) функции, определенные относительно рабочих входов и выходов объекта, а вторые, кроме того, содержат информацию о внутренней организации объекта, о его структуре. Функциональные модели позволяют решать задачи проверки работоспособности и правильности функционирования объекта. Для проверки исправности (в общем случае) и поиска дефектов с глубиной большей, чем объект в целом, требуются структурные модели.
Модели объектов диагностирования могут быть детерминированными и вероятностными. К вероятностному представлению прибегают при невозможности детерминированного описания поведения объекта.
Модели объектов диагностирования нужны для построения алгоритмов диагностирования формализованными методами.
Построение алгоритмов диагностирования заключается в выборе такой совокупности элементарных проверок, по результатам которых в задачах по обнаружению дефектов можно отличить исправное или работоспособное состояние, или состояние правильного функционирования объекта от его неисправных состояний, а также в задачах поиска дефектов различать неисправные состояния.
При построении алгоритмов диагностирования по явным моделям объектов элементарные проверки выбирают путем попарного сравнения тех описаний, технические состояния которых требуется различать. В задачах тестового диагностирования составы контрольных точек объекта часто определены предварительно, и они одинаковы для всех элементарных проверок. В таких случаях выбирают только входные воздействия элементарных проверок – это задачи построения тестов. В задачах функционального диагностирования, наоборот, входные воздействия элементарных проверок определены заранее рабочим алгоритмом функционирования объекта и выбору подлежат только составы контрольных точек.
Для решения одной и той же задачи диагностирования (например, проверки исправности) можно построить несколько алгоритмов, различающихся либо составом элементарных проверок, либо последовательностью их реализации.
Необходимость увеличения производительности труда на операциях диагностирования, сокращения времени обнаружения, поиска и устранения неисправностей, уменьшения объемов и сложности средств диагностирования вызывает интерес к разработке методов построения оптимальных алгоритмов, требующих минимальных затрат на их реализацию.
Уточним понятия «управление», «контроль» и «диагностирование». Под управлением понимают процесс выработки и осуществления целенаправленных (управляющих) воздействий на объект.
Контроль есть процесс сбора и обработки информации с целью определения событий. Если событием, является факт достижения некоторым параметром объекта определенного заданного значения (уставки), то говорят о контроле параметров. Если фиксируемым событием является установление факта пребывания объекта в исправном или неисправном, работоспособном или неработоспособном состоянии, или состоянии правильного или неправильного функционирования, то можно говорить о контроле технического состояния объекта.
Одной из наиболее популярных методик обороны металлов от коррозии считается нанесение на их плоскость защитных пленок: лака, краски, эмали, иных металлов.
Технический контроль – проверка соответствия продукции или процесса установленным техническим требованиям.
Технический контроль осуществляется на разных стадиях жизненного цикла изделия. В частности большое значение имеет эксплуатационный контроль:
контроль параметров изделия при его функционировании с использованием штатных приборов контроля;
периодический контроль правильности функционирования с использованием штатных сигнализаторов;
контроль с целью обнаружения отклонений в работе изделия с использованием штатных средств контроля;
диагностика технического состояния с использованием специальных диагностических алгоритмов на основе контрольно-измерительной информации.
Контроль и диагностика решают следующие задачи:
1) Создание контролепригодного изделия
2) Разработка системы контрольных средств
3) Разработка методов обработки
4) Обоснование и реализация способов диагност. информации
5) Разработка рекомендаций по использованию
4 Задачи технической диагностики
Задачи диагностирования – это задачи определения технического состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени. Задачи диагностирования – предсказание технического состояния, в котором объект окажется в некоторый будущий момент времени.
Задачи первого типа формально следует отнести к технической диагностике, а второго типа – к технической прогностике.
Есть еще третий тип задач – определения технического состояния объекта в некоторый момент в прошлом (задачи технической генетики). Задачи технической генетики возникают, например, в связи с расследованием аварий и их причин, когда техническое состояние объекта в рассматриваемое время отличается от состояния, в котором он был в прошлом, в результате появления первопричины, вызвавшей аварию. Эти задачи решаются путем определения вероятных предысторий, ведущих в настоящее состояние объекта. К задачам технической прогностики относятся, например, задачи, связанные с определением срока службы объекта или с назначением периодичности его профилактических проверок и ремонтов. Эти задачи решаются путем определения возможным или вероятных эволюций состояния объекта, начинающихся в настоящий момент времени.
Решение задач прогнозирования весьма важно, в частности, для организации технического обслуживания объектов по состоянию (вместо обслуживания по ресурсу). Непосредственное перенесение методов решения задач диагностирования на задачи прогнозирования невозможно из-за различия моделей, с которыми приходится работать: при диагностировании моделью обычно является описание объекта, в то время как при прогнозировании необходима модель процесса эволюции технических характеристик объекта во времени.
Заключение
Цели и задачи технической диагностики
Основной задачей технического диагностирования является обеспечение безопасности, функциональной надёжности и эффективности работы технического объекта, а также сокращение затрат на его техническое обслуживание и уменьшение потерь от простоев в результате отказов и преждевременных выводов в ремонт.
Техническая диагностика позволяет объективно решать задачи своевременного обнаружения и распознавания имеющихся дефектов и потенциально опасных зон, узлов, деталей и т.п. В результате появляется возможность сосредоточить прогрессивные меры по ремонту на проблемных участках, вместо непроизводительных затрат на устранение последствий аварий или неоправданно высоких объемов ремонтных работ. Фактически потребность в высококачественной технической диагностике прослеживается на всех стадиях жизненного цикла объектов.
Список использованных источников
1 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов.;
2 Абрамович М. И., Бабайлов В. М., Либер В. Е. и др. Диоды и тиристоры в преобразовательных установках: Энергоатомиздат, 2008
3 Беспалов Н. Н. Исследование ВАХ силовых полупроводниковых приборов в состоянии низкой проводимости и требования к испытательной аппаратуре (Н. Н. Беспалов, Ю. М. Голембиовский, Н. В., 2009
4 Грузовые электровозы переменного тока: Справочник / З.М. Дубровский, В.И. Попов, Б.А. Тушканов. – М.: Транспорт, 2010
5 Зорохович А.Е., Крылов С.С. Основы электротехники для локомотивных бригад: Учебник для технических школ. – М.: Транспорт, 2009
6 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов.;
7 Калинин В.К. Электровозы и электропоезда. – М.: Транспорт, 2008
8 Папченков СИ. Электрические аппараты и схемы тягового подвижного состава. – М.: УМК МПС, 2009 |
Скачать 43.68 Kb.