романович. Романович Ж.А. Диагностирование, ремонт и техническое обслуживан. Учебник 3е издание
 Скачать 4.17 Mb.
|
|
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ 3.1 Диагностические параметры и признаки Параметр изделия, используемый при диагностировании (контроле), называется диагностическим (контролируемым) параметром. Диагностические (контролируемые) параметры выбираются в зависимости от применяемого метода диагнос- тирования (контроля) и позволяют определять техническое со- стояние изделия без его разборки. Следует различать прямые и косвенные диагностические (контролируемые) параметры. Прямым называется структурный параметр, т. е. па- раметр, непосредственно характеризующий существенное свойство детали или сборочной единицы изделия. Косвен- ный параметр функционально зависит от структурного па- раметра. Например, прямыми параметрами электродвигателя яв- ляются износ щеток и коллектора, износ подшипников, мощ- ность электродвигателя, а к косвенным параметрам относятся потребляемый ток, параметры вибрации и шума, частота вра- щения ротора. 68 Информация о значениях диагностического (контролиру- емого) параметра передается сигналом измерительной инфор- мации, или измерительным сигналом. Он поступает на вход средства измерений, при помощи которого преобразуется в выходной сигнал, имеющий форму, удобную либо для непос- редственного восприятия человеком, либо для последующей обработки и передачи. Сигнал представляет собой процесс изменения физической величины (несущей величины), характеризующей энергети- ческий носитель воздействия и взаимодействующую с ним ма- териальную среду. Изменение несущей величины описывает- ся математической функцией совокупности взаимосвязанных физических величин, содержащих информацию об источнике воздействия и материальной среде. Примером является периодический сигнал в виде гармони- ческого колебания тока. Несущая физическая величина — ток как характеристика направленного движения электронов. Из- менение тока описывается зависимостью I(t) = Acos ( ωt – ϕ), т. е. связанной совокупностью физических величин А, ω, ϕ (амп- литуда, угловая частота и начальная фаза соответственно). Характеристика сигнала, отображающая физическую ве- личину, называется параметром сигнала. Понятие “параметр сигнала” предполагает в качестве отображающей физической величины несущую величину или одну из величин, характери- зующих изменение несущей величины. Измерительный сигнал (таблица 3.1) содержит количес- твенную информацию об измеряемой физической величи- не диагностического (контролируемого) параметра. Один из параметров измерительного сигнала (информативный пара- метр) функционально связан с измеряемой физической ве- личиной. Аналоговый сигнал отображается непрерывной или кусоч- но-непрерывной функцией, причем функцией и аргументом принимаются любые значения в заданных интервалах. 69 Таблица 3.1 Систематизация измерительных сигналов Классификационные признаки Виды измерительных сигналов Математическое описание изменения сигнала Аналоговые; дискретные; цифровые Характер изменения во времени Постоянные; переменные Непрерывные; импульсные Периодические; непериодические Наличие априорной информации о сигнале Детерминированные; случайные Дискретный сигнал изменяется дискретно во времени или по уровню. В первом случае сигнал может принимать в дискрет- ные моменты времени любые значения и описывается решетча- той функцией. Во втором случае значение сигнала из ограничен- ного числа значений существует в любой момент времени. Цифровой сигнал изменяется дискретно по уровню и во времени и описывается квантованными решетчатыми функ- циями, принимающими в дискретные моменты времени лишь конечное число дискретных значений. Объекты диагностирования, параметры которых отоб- ражаются аналоговыми, дискретными, цифровыми измери- тельными сигналами, называются аналоговыми, дискретными, цифровыми соответственно. Параметры постоянного сигнала не изменяются, а пара- метры переменного сигнала изменяются во времени. Парамет- ры переменного непрерывного сигнала изменяются во времени непрерывно. Импульсный сигнал имеет конечную энергию, которая су- щественно отличается от нулевого значения в течение ограни- ченного интервала времени. Мгновенные значения периодического сигнала повторяют- ся через постоянный интервал времени, называемый периодом. Спектр периодического сигнала состоит из гармоник. Гармони- ческий периодический сигнал содержит только одну гармони- ку, описываемую функцией синуса или косинуса. 70 Непериодический сигнал не имеет периода повторения. К непериодическим относятся, например, сигналы переходных процессов в системах управления. Закон изменения и параметры модели детерминированно- го сигнала априорно известны. Мгновенные значения детерми- нированного сигнала известны в любой момент времени. Например, выходной сигнал генератора низкочастотного синусоидального сигнала характеризуется значениями ампли- туды и частоты, на которые он настраивается с помощью орга- нов управления. Сигнал с частично известным характером изменения во времени, т. е. с одним или несколькими неизвестными парамет- рами называется квазидетерминированным. Случайный сигнал представляет собой изменяющуюся во времени физическую величину, мгновенное значение которой является случайной величиной. Требования к параметру могут устанавливаться, например, в форме задания его номинального и предельно допустимых зна- чений. Процесс определения соответствия значения параметра установленным требованиям называется контролем параметра. Контроль параметра, как правило, состоит из трех стадий: 1) формирования и подачи (в случае необходимости) на со- ответствующий вход изделия стимулирующих воздейст вий; 2) измерения физической величины, соответствующей данному параметру с количественной или качественной харак- теристикой ее значения; 3) сравнения измеренного значения физической величины с требованиями технической документации и принятия заклю- чения о степени соответствия результата измерения этим тре- бованиям. Вид технического состояния изделия может характеризо- ваться качественными признаками, для которых не применя- ются количественные оценки. Примерами качественных при- знаков являются оплавление изоляции, шум, стук, вибрация, перегрев, искрение, выделение химических веществ, указыва- ющие на нарушение нормальной работы изделия. 71 Качественные признаки, используемые при диагностиро- вании изделия, называются диагностическими признаками. Информация о значениях диагностических параметров и признаков получается с помощью прямых, косвенных и сово- купных измерений, неразрушающего контроля, органолепти- ческого контроля, анализов. Неразрушающий контроль основывается на взаимодейс- твии физического поля или вещества с контролируемым объ- ектом, например изделием, материалом. Задачами неразрушающего контроля могут быть обнару- жение дефекта и выявление неоднородности структуры в объ- екте, измерение параметров дефекта и оценка структуры объ- екта, визуализация физических полей при их взаимодействии (прохождении, отражении, рассеянии и т. п.) с объектом, синтез изображений объекта в сечениях и другие. Совокупность методов и средств обнаружения дефекта, выявления неоднородности структуры в объекте, измерения параметров дефекта, оценки структуры объекта называется соответственно дефектоскопией, структуроскопией, дефекто- метрией, структурометрией. Неразрушающий контроль, в зависимости от физических явлений, положенных в его основу, подразделяется на магнит- ный, электрический, вихретоковый, радиоволновой, тепловой, оптический, радиационный, акустический, проникающими ве- ществами. Органолептический контроль основывается на восприятии органами чувств (зрения, слуха, обоняния, осязания) инфор- мации об оцениваемых физических величинах, качественных признаках. К органолептическому контролю относится, например, ви- зуальный контроль, осуществляемый органами зрения. При органолептическом контроле могут применяться средства контроля, не являющиеся измерительными, но уве- личивающие разрешающую способность или восприимчивость органов чувств человека. 72 Значения параметров и качественных признаков изделия, удовлетворяющие или не удовлетворяющие требованиям, опре- деляющим вид технического состояния, называются признака- ми исправности и неисправности, работоспособности и отказа. Формализованными методами выбора диагностических (контролируемых) параметров предусматриваются построе- ние и анализ диагностической модели изделия. Диагностичес- кая модель устанавливает взаимосвязь между параметрами изделия и позволяет выбрать диагностические (контролируе- мые) параметры, необходимые и достаточные для решения той или иной задачи диагностирования. 3.2 Виды и методы диагностирования Видом диагностирования (контроля) называется класси- фикационная группировка диагностирования (контроля) по оп- ределенному признаку (таблица 3.2). Таблица 3.2 Систематизация видов диагностирования (контроля технического состояния) Признак вида диагнос- тирования (контроля) Вид диагностирования (контроля) Стадия существования изделия Диагностирование при разработке; диагностирование при производстве; диагностирование при эксплуатации; диагностирование при ремонте Задачи диагностирования Контроль технического состояния; поиск места отказа (неисправности); определе- ние причин отказа (неисправности); про- гнозирование технического состояния Задачи контроля Контроль исправности; контроль работос- пособности; контроль функционирования Приспособленность конструкции к диагностированию Диагностирование изделия без его разборки; диагностирование изделия с его разборкой 73 Признак вида диагнос- тирования (контроля) Вид диагностирования (контроля) Принципы диагностирования Рабочее диагностирование; тестовое диагностирование Структурное диагностирование; поэлементное диагностирование Правила диагностирования Алгоритмическое диагностирование; экспертное диагностирование Средства диагностирования Аппаратное диагностирование: программное диагностирование Участие человека в диагностировании Неавтоматизированное диагностирование; автоматизированное диагностирование; автоматическое диагностирование Диагностирование на стадиях разработки и производства изделия может предусматриваться, например, технологичес- кими процессами настройки, регулировки, отладки опытного и серийного образцов. На стадии эксплуатации изделия диагностирование осу- ществляется при вводе в эксплуатацию, подготовке к исполь- зованию по назначению, техническом обслуживании и теку- щем ремонте. На стадии ремонта изделия диагностирование осущест- вляется при дефектовке, восстановлении работоспособности составных частей, контроле качества отремонтированного из- делия. Задачей контроля технического состояния может быть проверка соответствия значений параметров изделия требова- ниям, определяющим исправность (контроль исправности), или только работоспособность (контроль работоспособности). Контролем функционирования называется контроль вы- полнения изделием части или всех свойственных ему функций. Диагностирование изделия без его разборки (безразборное диагностирование) осуществляется без демонтажа, разрыва связей составных частей. Возможность безразборного диагнос- тирования достигается, начиная с разработки изделия, за счет Окончание табл. 3.2 74 обеспечения приспособленности конструкции к диагностиро- ванию. Разборка изделия при диагностировании необходима, если конструкция не приспособлена к безразборному диагностиро- ванию применяемыми методами и средствами. Например, вы- полняется демонтаж составной части для диагностирования вне изделия. Рабочее (функциональное) диагностирование осуществля- ется при подаче на изделие рабочих воздействий во время его применения по назначению. Никакие воздействия на изделие со стороны средств диагностирования не поступают. При тестовом диагностировании воздействия на изделие (тесты) поступают от средств диагностирования. Тестовое диа- гностирование возможно во время работы изделия, если тес- товые воздействия не мешают его нормальному функциониро- ванию, при имитации условий функционирования, испытании изделия или при неработающем изделии. Структурное диагностирование осуществляется с исполь- зованием взаимодействия составных частей изделия. На изде- лие поступают рабочие или подаются тестовые воздействия. Реакции одних составных частей являются воздействиями для других составных частей. Диагностическими параметрами вы- бираются, как правило, косвенные параметры. Поэлементное диагностирование осуществляется без использования взаимодействия составных частей изделия. Рабочие воздействия на объект не поступают. Тестовые воз- действия подаются на составные части изделия. Диагности- ческими параметрами являются, как правило, структурные параметры. Последовательность действий при алгоритмическом диа- гностировании задается алгоритмом, методикой диагностиро- вания. Алгоритмическое диагностирование позволяет ограни- чить требования к квалификации специалиста, выполняющего диагностирование, автоматизировать диагностирование. Решения при экспертном диагностировании принимаются специалистами (экспертами), имеющими опыт диагностирова- 75 ния изделия. Трудоемкость экспертного диагностирования су- щественно зависит от квалификации специалиста. Аппаратное диагностирование осуществляется с использо- ванием приборов, устройств, аппаратуры, а для программного диагностирования применяются диагностические программы. Неавтоматизированное диагностирование выполняется человеком. Автоматизированное диагностирование осущест- вляется с частичным участием человека. Автоматическое диа- гностирование осуществляется без участия человека. Каждому виду диагностирования соответствуют опреде- ленные методы диагностирования. Методом диагностирования называется совокупность взаимосвязанных принципов и пра- вил диагностирования. Принципы диагностирования характеризуются диагнос- тическими параметрами и признаками, применяемыми для оп- ределения вида технического состояния, поиска места отказа (неисправности), определения причины отказа (неисправнос- ти), прогнозирования технического состояния изделия. Правила диагностирования составляют предписания, за- даваемые алгоритмом или методикой диагностирования, на- пример по выполнению, анализу и обработке результатов из- мерений параметров для определения значений структурных параметров и получения диагноза. Систематизирующими (классификационными) признака- ми методов диагностирования учитываются конструктивно- функциональные уровни декомпозиции, назначение, принцип действия, структура, конструкция, параметры, виды состоя- ний, отказов, повреждений, дефектов изделия. Методы диагностирования подразделяются, например, применительно к комплексам, изделиям, входящим в комп- лекс, сборочным единицам, деталям, аппаратным и програм- мным изделиям, аналоговым и цифровым объектам, видам отказов. Разработка принципов и правил диагностирования (пла- нирование диагностирования) включает выбор вида метода диагностирования, определение номенклатуры и пределов из- 76 менения диагностических параметров и признаков, оптимиза- цию алгоритмов диагностирования. Планирование диагностирования осуществляется с ис- пользованием диагностических моделей, математических ме- тодов и информационных технологий при проектировании изделия, разработке технологической, эксплуатационной, ре- монтной документации. 3.3 Контроль работоспособности Контроль работоспособности осуществляется сочетанием контроля функционирования и параметров составных частей и изделия в целом. Систематизация методов контроля работоспособности должна осуществляться по признакам существенным для объ- ектов и средств диагностирования. Такими классификационны- ми признаками являются, например, назначение, принцип дейс- твия, виды контролируемых параметров, отказов изделия. Вариант систематизации видов методов контроля рабо- тоспособности, позволяющих обнаруживать функциональные и параметрические отказы аналоговых и цифровых объектов диагностирования, представлен в таблице 3.3. Номенклатура контролируемых параметров, а также при- знаки нарушения работоспособности (критерии отказа) ус- танавливаются в технической документации с учетом назна- чения, принципа действия, видов отказа, методов контроля работоспособности изделия. Таблица 3.3 Систематизация методов контроля работоспособности Виды объекта Виды отказа Виды методов контроля работоспособности Аналоговый Функциональный Методы контроля функций, выпол- няемых изделием и его составными частями, внутрисхемного контроля функционирования изделий элект- ронной техники 77 Виды объекта Виды отказа Виды методов контроля работоспособности Параметрический Методы контроля статических и динамических параметров и харак- теристик изделия и его составных частей, внутрисхемного диагности- рования (параметрического контро- ля) изделий электронной техники Цифровой Функциональный Методы контроля функций, выпол- няемых изделием и его составными частями, программного диагностиро- вания, тестовых наборов, внутрис- хемного контроля функционирова- ния изделий электронной техники Параметрический Методы контроля статических и динамических параметров и харак- теристик, цифровых двузначных сигналов изделия и его составных частей, внутрисхемного диагности- рования (параметрического контро- ля) изделий электронной техники Примеры характеристик работоспособности, диагности- ческих параметров и признаков аналоговых систем автомати- ческого управления и вычислительных машин представлены в таблице 3.4. Статической характеристикой принято называть связь значений постоянного электрического тока и постоянного на- пряжения на паре зажимов электрической цепи. Для четырех- полюсника определяются входные и выходные статические ха- рактеристики. По статическим характеристикам можно определять зна- чения статических параметров объекта, например абсолютную чувствительность, статический коэффициент передачи тока, и обнаруживать соответствующий параметрический отказ. Динамическими временными и частотными характерис- тиками электрической цепи являются, например, входная, вы- Окончание табл. 3.3 ′ 78 ходная, передаточная функции, переходная, амплитудно-час- тотная, фазочастотная характеристики. По динамическим характеристикам можно определять ди- намические параметры объекта, например постоянную време- ни электрической цепи, резонансную частоту, и обнаруживать соответствующий параметрический отказ. Таблица 3.4 |