1 Теоретичні відомості
1.1 Основні поняття і визначення
Зв’язок надійності і технічної діагностики. З точки зору надійності надійність закладається при проектуванні, забезпечується при виготовленні, витрачається і підтримується при експлуатації.
З точки зору технічної діагностики при проектуванні об’єкт розробляється ремонтнопридатним і пристосованим до діагностування. При виготовленні, з точки зору надійності створюється працездатним. При експлуатації працездатність об’єкта підтримується (технічне обслуговування) і відновлюється (ремонт).
Надійність і її властивості. Надійність – властивість об’єкта виконувати покладені на нього функції протягом заданого часу, зберігати значення експлуатаційних показників у встановлених межах, які відповідають встановленим умовам і режимам експлуатації (використання за призначенням, транспортування, зберігання, технічне обслуговування і ремонт).
Надійність – комплексна властивість, що характеризується безвідмовністю, довговічністю, ремотнопридатністю і зберіганням.
Безвідмовність – властивість об’єкта неперервно зберігати працездатність протягом заданого часу.
Довговічність – властивість об’єкта зберігати працездатність до настання і граничного стану (завершення експлуатації).
Ремонтопридатність – властивість об’єкта, яка полягає в пристосуванні його до попередження відмов (технічне обслуговування) і усунення причин їх виникнення (ремонт).
Збережуваність – властивість об’єкта неперервно зберігати працездатність протягом зберігання і транспортування. Надійність невідновлюємих об’єктів характеризується безвідмовністю, довговічністю, зберіганням, а відновлюємих - безвідмовністю, довговічністю, ремонтопридатністю і зберіганням.
Кількісні показники безвідмовності невідновлюємих об’єктів. Статистично можна оцінити:
– імовірність безвідмовної роботи:
(1.1)
де N0 – число однотипних спостерігаємих об’єктів, m – число об’єктів, що відмовили за час t;
– інтенсивність відмов
(1.2)
де m – число об’єктів, які відмовили за час t;
– середнє напрацювання на відмову
(1.3)
де ti – напрацювання і-го об’єкта до відмови.
Кількісні показники безвідмовності відновлюємих об’єктів. Можна оцінити статистично:
– параметр потоку відмов
, (1.4)
де m – число відмов за час t;
– напрацювання на відмову
(1.5)
де m – число відмов, ti – час напрацювання між сусідніми відмовами (i – 1)-тою та і-тою відмовами).
Ймовірність безвідмовної роботи для простого потоку відмов
(1.6)
де 0 – стаціонарне значення потоку відмов, t – час спостереження.
Кількісні показники довговічності. Статистично можна оцінити:
– середній ресурс
,
[год] (1.7)
де tрі – ресурс і-го об’єкта;
– гамма-відсотковий ресурс, його знаходять із рівняння
; (1.8)
– середній термін служби
,
[роки]. (1.9)
Комплексні показники надійності. Характеризують надійність відновлюємих об’єктів і оцінюються:
– коефіцієнтом готовності
, (1.10)
де Т0 – середнє напрацювання на відмову (властивість безвідмовності), Тв – середній час відновлення працездатності (властивість ремонтнопридатності);
– коефіцієнтом технічного використання
, (1.11)
де Т – сумарний час перебування об’єкту в справному стані; ТТО, Тр – сумарний час, який витрачається відповідно на технічне обслуговування та ремонт однотипних об’єктів.
Основні поняття з технічної діагностики.
Діагностика – область знань, яка охоплює теорію, методи, алгоритми і засоби оцінки стану технічних об’єктів.
Діагностування – процес визначення стану технічних об’єктів. Розрізняють робоче – при якому на об’єкт подаються всі, необхідні для роботи, дії та тестове діагностування при якому стан об’єкта визначається за реакціями на спеціальні тестові впливи.
Діагноз – результат діагностування.
Працездатність – стан об’єкта, при якому значення всіх параметрів, що характеризують виконання заданих функцій, знаходиться у встановлених межах. В цьому випадку об’єкт функціонує штатно.
Непрацездатність – стан об’єкта при якому значення хоча б одного параметра, що характеризує виконання заданих функцій, не відповідає встановленим вимогам. При цьому, якщо об’єкт виконує частину заданих функцій, то він функціонує не штатно.
Відмова – подія, яка полягає в переході об’єкта із працездатного стану в непрацездатний. Розрізняють повні, часткові і переміжні відмови. Повна – коли непрацездатний об’єкт не виконує жодної із заданих функцій. Часткова – непрацездатний об’єкт виконує частину заданих функцій. Переміжний – коли об’єкт то працездатний, то непрацездатний.
Дефект – причина відмови. Розрізняють: відмову елемента складного об’єкта, появу нових зв’язків між елементами (наприклад, коротке замикання), відсутність зв’язку між елементами ( наприклад, обрив).
Задачі діагностики і їх співставлення. Технічна діагностика реалізує три задачі: контроль (перевірка) працездатності, пошук дефектів і прогнозування зміни стану об’єкта.
Контроль працездатності (КП) – порівняння попереднього стану об’єкта, що характеризує значення діагностичної ознаки із зони працездатності, яка визначається граничними значеннями діагностичних ознак (допуском). В якості діагностичних ознак використовуються параметри (фізичні величини) і характеристики (залежності одної фізичної величини від іншої).
Розрізняють: якісний (допусковий) і кількісний (визначення степені працездатності) контроль (КСП).
Пошук дефектів (ПД) – визначення причин відмов або різького зниження працездатності. Реалізується за допомогою алгоритмів.
Прогнозування зміни стану (ПС) – передбачення часу безвідмовності роботи об’єкта або ймовірності, з якою об’єкт буде працездатним у встановлений момент часу.
На практиці можливі наступні сполучення задач:
КТ і ПД – для відновлюємих об’єктів,
КП і ПЗС – для високонадійних об’єктів,
КП, ПД і ПС – для складних відновлюємих високонадійних об’єктів.
Процедура діагностування і види діагнозів. У загальному випадку, процедуру вирішення задач технічної діагностики можна подати у наступному вигляді (рис.1.1):
Рисунок 1.1 – Процедура постановки діагнозу
На рис.1.1 позначено – позитивний результат контролю (працездатний), – негативний результат контролю (непрацездатний).
При цьому можливі наступні види діагнозів:
1.” Працездатний”, “Придатний”, “Так”.
2. “Степінь працездатності” – 70%.
3. ”Час безвідмовної роботи” – 300 год.
4. “Згорів резистор R15”, “Пробитий конденсатор С4”.
5. ”Непрацездатний ”, “Непридатний”, “Ні”.
Основні положення технічної діагностики:
1. Припущення проте, що розглядається кінцева множина станів S, яка включає підмножини працездатних Sп станів і підмножини непрацездатних Sн станів.
2 Діагностування об’єкта передбачає аналіз всієї множини станів S, якщо відсутня інформація про стан об’єкту, або підмножини Sп (Sн) якщо така інформація є в наявності.
3. В непрацездатному об’єкті дефект є завжди, в працездатному об’єкті дефекти можуть бути, якщо є надлишковість (наприклад, резервування).
4. В процесі діагностування, у загальному випадку, беруть участь об’єкт діагностування (ОД), засоби технічного діагностування (ЗТД) і людина – оператор (ЛО), яка утворює систему діагностування (СД) (рис.1.2).
Рисунок 1.2 – Структурна схема системи діагностування