2.3 Классификация и задачи распознавания технических состояний.

Понятие функционального состояния используется в теории управления. В диагностике исследуется процесс изменения технического состояния системы в пространстве структурных параметров. Изменения структурных свойств являются причинами возникновения неисправностей и отказов.

Отказ системы (событие перехода в неработоспособное состояние) связывается с потерей основных общесистемных функциональных свойств, выходом параметров, характеризующих эти свойства за допустимые границы. Для целей диагностики и прогнозирования надежности термину «неработоспособное состояние» более соответствуют термины «недопустимый режим эксплуатации», «анормальный режим», «параметрический отказ», при которых за счет повышения интенсивности и перераспределения электромагнитных, тепловых и механических нагрузок происходит снижение показателей надежности системы относительно расчетных. Данными для интегральной оценки снижения надежности в таких режимах являются тип анормального режима, его интенсивность и продолжительность. Для анормальных режимов, устанавливаются критерии по интенсивности и продолжительности нагрузок, которые энергетический объект должен выдерживать не повреждаясь.

Неисправность – снижение эффективности (стабильности) функциональных свойств подсистем ниже определенного уровня, выход параметров, характеризующих эти свойства за установленные границы. Неисправность характеризуется как разладка функциональных свойств подсистем вследствие зарождения и развития дефектов. Неисправность отражает перераспределение энергетических потоков различной физической природы вследствие нарушения структуры. Неисправность может быть не существенной с точки зрения рассмотрения системы как объекта управления, но иметь важное диагностическое значение для целей раннего обнаружения зарождающихся дефектов. Неисправность может стать источником зарождения и развития новых дефектов структуры.

Дефект - нарушение структуры системы. Зарождение дефекта – отклонение структурных свойств от первоначального состояния. Первоначальное состояние структуры соответствует исправному техническому состоянию. Процесс изменения структурных параметров рассматривается как случайный процесс. Развитие дефекта в общем случае имеет две фазы. Существует период количественных изменений структурных свойств – период накопления повреждений. Данный период завершается качественным изменением – потерей устойчивости структуры. Различной степени развития дефекта соответствуют различные стадии неисправности. При определенной степени развития дефекта возможен выход основного функционального параметра – параметра работоспособности – в область недопустимых значений. Это соответствует переходу к анормальному режиму эксплуатации – параметрическому отказу. При потере устойчивости возникает отказ функционирования.

Дефект – предел изменения структурного параметра, при котором появляется неисправность или отказ в процессе функционирования. Неисправность проявляется только на работающем оборудовании, дефект сохраняется и на остановленном.

Оценка технического состояния системы начинается в пространстве функциональных параметров.

Первая задача – распознавание недопустимых, анормальных режимов эксплуатации. Области недопустимых состояний характеризуются уставками функциональных параметров. Степень «анормальности» состояния системы оценивается расстоянием от точки фактического значения до уставки.

Вторая задача - распознавание неисправностей – осуществляется в пространстве функциональных параметров подсистем и элементов при нормальном режиме эксплуатации. На основе алгоритмической обработки этих параметров формируются расчетные диагностические параметры. Их величины инвариантны к режиму эксплуатации и отражают изменение (деградацию) структурных параметров системы. Определенной степени тренда диагностического параметра - диагностическому признаку - ставится в соответствие определенная неисправность данной подсистемы. При обнаружении неисправностей решается задача распознавания дефектов.

Третья задача – распознавание дефектов – осуществляется в пространстве диагностических признаков. Возможно формирование комплексного диагностического признака как алгебраического или логического сочетания простых. Список дефектов подлежащих распознаванию должен быть определен. Возможно, что диагностический признак отдельной подсистемы однозначно указывает на дефект. Чаще список вероятных дефектов определяется через определенную совокупность сочетаний диагностических признаков. Данная задача по мере необходимости может решаться как традиционными методами логического анализа, так и методами искусственного интеллекта: распознавания образов, нечеткой логики, нейронных сетей, экспертных систем. Причины возникновения дефектов выявляются на основе статистических или экспертных оценок.

Каждая последующая задача выявляет причины результата предыдущей задачи в соответствии с причинно-следственной связью: анормальный режим – неисправное состояние – дефекты структуры—причины дефектов (недопустимые энергетические нагрузки). Вместе с тем следует иметь в виду, что анормальный режим может возникнуть вследствие команд управления, других внешних воздействий при отсутствии дефектов и неисправностей.

Важным является формирование модели развития дефекта, а также установление причинно - следственных связей между различными дефектами.

2.4 Классификация физических процессов потери работоспособности.

Под воздействием различных энергетических факторов, внутренних и внешних, в системе возникают отказы.

Процессы вызывающие и сопутствующие отказу (изменения структуры) обычно подразделяют на:

• обратимые и необратимые (упругая и пластическая деформация);

• быстропротекающие (короткие замыкания, аварийные отключения, вибрации), средней скорости (маневренные режимы, тепловая деформация), медленные (старение, усталость, износ).

• происходящие на микроскопическом уровне (молекулярно-кинетический), субмикроскопическом (феноменологический), макроскопическом;

• процессы внутренние объемные и поверхностные, и.т.д.