Коньков Лекции ТДПС. курс лекций по ТДПС. Введение техническая диагностика как дисциплина сложилась сравнительно недавно. В истории ее становления можно выделить три этапа Первый
 Скачать 286.14 Kb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ Техническая диагностика как дисциплина сложилась сравнительно недавно. В истории ее становления можно выделить три этапа: Первый – относится ко времени создания первых машин, когда обслуживающий их персонал, ориентируясь только на свои ощущения, прежде всего слуховые и зрительные, стал обнаруживать дефекты и отклонения в работе машин. Точность диагноза определялась исключительно опытом обслуживающего персонала. Второй – начался с момента появления первых измерительных приборов, характеристики которых стали превышать возможности осязательных органов человека. Стоимость этих приборов первоначально была достаточно высокой, поэтому широкого внедрения они не получили. Наиболее глубокие исследования в тот период проводились по заказам военной промышленности. Пик этих исследований в России приходится на 70–80-е годы прошлого столетия. На этом этапе сформировались две составляющие диагностического обслуживания машин: измерения параметров машин и интерпретация их экспертом. Третий, начавшийся в 90-е годы, – характеризуется широким распространением микропроцессорной техники и как следствие этого снижением стоимости и повышением возможностей измерительного оборудования. Именно на этом этапе появилась реальная возможность отказаться от услуг эксперта, заменив его компьютерными программами. Анализируя историю развития диагностики, можно отметить тенденции для каждого этапа: на первом этапе человек (оператор) совмещал в себе функции как измерителя, так и эксперта; на втором этапе наметилось разграничение: функции измерения стали выполнять с применением технических средств, а их трактовку выполняли люди (эксперты) с различной степенью подготовки; третьему этапу свойственно повышение степени автоматизации диагностических работ, когда не только измерения, но и их трактовка поручены техническим средствам. Конечно, такие системы сегодня строятся так, чтобы человек (эксперт) в любое время мог взять управление системой на себя. Важнейшей частью подготовки такого эксперта является освоение физических основ диагностики и ее математического аппарата. Именно решению этой проблемы и посвящено настоящее пособие. Техническая диагностика как направление науки и техники находится на стыке многих областей знаний. Для грамотной эксплуатации систем диагностики необходимо иметь знания и практические навыки в следующих областях: теории машин и механизмов: для возможности описания работы объекта и выбора основных диагностических признаков при его работе; теории и технике измерений и анализа сигналов: чтобы оптимизировать качество диагностических измерений; методах автоматизации процессов: для автоматизации измерений, анализа и составления отчетной документации; компьютерной технике и операционных системах: для эффективной эксплуатации современных технических средств диагностики. 1. ЗАДАЧИ И ТЕРМИНЫ ДИАГНОСТИКИ Диагностирование - процесс установления диагноза с определенной точностью с указанием места, вида и причины дефекта. Метод диагностирования - статистический или инструментальный, основанный на физических, механических, химических и других явлениях, положенных в основу информации о состоянии объекта. Средства диагностирования - измерительные приборы, пульты, стенды и другие механические устройства. Технология диагностирования - последовательность и способы применения методов и средств диагностирования. Система технического диагностирования - совокупность объектов, методов и средств, а также исполнителей, позволяющая осуществить диагностирование по правилам, установленным соответствующей документацией. Она должна быть обязательной составной частью системы планово-предупредительного ремонта подвижного состава железных дорог. Системы технического диагностирования тепловозов предназначаются для решения следующих задач: проверки исправности; проверки работоспособности; проверки правильного функционирования; поиска дефектов; прогнозирование состояние объекта. Устанавливаются следующие области применения систем диагностирования тепловозов: при испытании и наладке тепловозов в процессе производства; при техническом обслуживании в процессе эксплуатации; при ремонте тепловозов. Выбор вида системы диагностирования должен осуществляться на основания технико-экономических расчетов и технических требований, отражающих специфику процесса диагностирования тепловозов в процессе производства, эксплуатации и ремонта. В основу организации ремонта локомотивов положен принцип планово-предупредительного выполнения работ. Совершенствование системы ремонта предполагает научное обоснование объемов, периодичности, пробегов между ремонтами, закономерностей развития постепенных и внезапных отказов оборудования. Накопление знаний о причинах отказов, методах объективного контроля за состоянием деталей и сборочных единиц, гарантирующего их безотказную работу на определенный срок службы, неизбежно приведет к качественному изменению системы ремонта, целесообразному сочетанию принципов планово-предупредительного ремонта, определяющего плановые начала организации ремонта, с ремонтом по фактическому состоянию. Внедрение методов ремонта по фактическому состоянию связано с усовершенствованием методики и созданием средств технической диагностики. Практикой определены следующие виды технической диагностики локомотивов: по назначению - техническая диагностика может быть специализированной и совмещенной с плановыми обслуживаниями и ремонтами (имеется в виду проведение отдельных обследований и комплексная оценка состояния при плановых ремонтах); по технологическому оборудованию - диагноз проводится специализированными устройствами или основными приборами; по режиму проведения - плановая диагностика и по потребности; по месту в системе технического обслуживания - на поточной линии комплексной технической диагностики при определении состояния или заключительная проверка после выполненного ремонта; по типу применяемых средств диагностирования - на стационарных пунктах, с помощью бортовых систем, с помощью переносных средств. Для получения информации о состоянии той или иной части элементов или протекающих процессах может изучаться любая часть этих элементов. Тепловоз имеет несколько параметров, характеризующих качество его функционирования. Такими параметрами в первую очередь являются мощность при установленной частоте вращения коленчатого вала и экономичность. Поэтому диагностирование следует начинать с контроля именно этих функциональных параметров. В случае отклонения функционального параметра от нормальных значений необходимо проконтролировать функциональные параметры его подсистем и оценить их техническое состояние. Техническое состояние - совокупность подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определенный момент времени признаками, установленными технической документацией на этот объект. В зависимости от фактических значений признаков видами технического состояния являются: исправность, работоспособность, неисправность, неработоспособность, правильное функционирование, неправильное функционирование. В общем виде можно так сформулировать понятия исправности и работоспособности. Исправность - характеризует такое техническое состояние объекта, при котором значения его основных и второстепенных структурных параметров, а также параметров сопутствующих выходных процессов находятся в допустимых пределах. Работоспособность - характеризует такое техническое состояние объекта, при котором значения его основных структурных параметров обеспечивают выполнение рабочих функций в полном соответствии с совокупностью требований. Из этих определений следует, что неработоспособность характеризуется выходом значений основных структурных параметров за пределы, не обеспечивающие выполнение объектом его рабочих функция в соответствии с установленными требованиями, а неисправность характеризуется недопустимыми значениями второстепенных структурных параметров или существенным изменением основных структурных параметров, но без достижения ими предельных значений. Учитывая вышесказанное, объект (тепловоз, его сборочные единицы и детали) может находится в одном из трех основных состояний: исправен и работоспособен; неисправен, но работоспособен; неисправен и неработоспособен. Отказ - основное понятие теории надежности - событие, заключающееся в том, что структурные параметры объекта выходят за предельные, заранее установленные значения, при которых дальнейшая его эксплуатация невозможна или неэффективна. Диагностический сигнал – контролируемая характеристика объекта, используемая для выявления диагностических признаков. По диагностическому сигналу может классифицироваться вид мониторинга и диагностики. Так, например, различают вибрационную, акустическую, тепловую, газодинамическую и т. п. диагностику. Диагностический признак – свойство объекта, качественно отражающее его состояние, в том числе и появление каких-либо отклонений и дефектов. Диагностический параметр – количественная характеристика измеряемого диагностического сигнала, входящая в совокупность показателей состояния объекта. Диагностическая система – совокупность аппаратных и программных средств для измерения, обработки и интерпретации диагностического сигнала. В простейших случаях диагностическая система может состоять из измерительного инструмента и набора правил, которыми надлежит пользоваться оператору при проведении диагностических работ. В других случаях, диагностическую систему может составлять несколько компьютеров (микрокомпьютеров), работающих под управлением специально разработанных программ. Диагностический эксперимент – испытание объекта диагностики, спланированное и выполненное с целью получения диагностической информации (определения диагностических параметров). В зависимости от применяемых методов диагностики эксперимент может протекать как по специально разработанной программе, так и в условиях рядовой эксплуатации объекта диагностики. 2. БЛОЧНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ДЕКОМПОЗИЦИЯ ОБЪЕКТА Тепловоз представляет собой сложную многофункциональную динамическую систему, которую можно разделить для целей диагностирования на ряд более простых элементов (объектов диагностирования). При проверке работоспособности и поиске дефектов разделение (декомпозиция) элементов тепловоза производится по блочно-функциональному принципу. На рис. 1 приведен пример блочно-функциональной декомпозиции тепловоза, как объекта диагностирования.  I II III IV V Рис 1. Блочно-функциональная декомпозиция тепловоза По вертикали декомпозиции тепловоза выделено пять уровней: I - секционный, II - сборочных единиц, III - системный, IV – подсистемный, V - элементный. На каждом уровне декомпозиции тепловоза выделятся отдельная его составляющая (системы, агрегаты, узлы и т.д.) по основному признаку физического процесса или принципу технического исполнения, на которых основано их функционирование. Эффективность диагностирования ОД достигается в том случае, когда задачи диагностирования учитываются на всех этапах жизни технического объекта (рис. 2). При проектировании решаются общие вопросы организации системы диагностирования. На основе анализа ОД составляется ее диагностическая модель, проектируются технические средства диагностирования (СД), а также оценивается эффективность диагностирования. При изготовлении объекта целесообразно одновременно изготовлять и СД. При этом главной задачей является обеспечение всех требований, предъявляемых к ОД и СД. При сборке и наладке ОД может возникать задача поиска дефектов. На заключительной стадии осуществляется выходной контроль и производится проверка исправности объекта.  Рис. 2. Этапы жизни объекта 3. МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЗОВ Классификация методов Для диагностирования технического состояния тепловозов, его систем, узлов и агрегатов используются различные методы. Многообразие методов диагностирования тепловозов обусловлено в основном двумя причинами: сложностью структуры системы диагностирования, определяемой сложностью структуры тепловоза как объекта диагностирования (ОД) и разнообразием задач технической диагностики, вытекающим из требования, предъявляемых к системе обслуживания и ремонта тепловозов. Научная классификация методов диагностирования основывается на признаках, отражающих наиболее существенные отличия методов, основные классификационные признаки и разделение методов диагностирования технического состояния тепловозов приведены на рис. 3. Методы диагностирования технического состояния тепловозов различаются в зависимости от комбинации признаков, характеризующих особенности структуры и взаимодействия трех основных частей системы технического диагностирования (СТД): объекта диагностирования, системы сбора, преобразования и передачи информации и системы обработки, накопления и отображения результатов диагностирования. Чаще всего методы диагностирования тепловозов различают в зависимости от физической природы контролируемых процессов и диагностических параметров (параметрические, виброакустические, спектрометрические, рентгеноскопические, ультразвуковые, магнитные и т.д.). |