Мониторинг — автоматизированный непрерывный процесс наблюдения и регистрации параметров объекта, в сравнении с заданными критериями, а также анализ, и рекомендации по результатам технической диагностики и обследованию инженерных систем.

1. Основные понятия и определения технической диагностики

Термин «диагностика» происходит от греческого слова «diagnosticos» – способность распознавать. Многочисленный опыт эксплуатации ИС показывает, что оптимизация их работы с одновременным решением проблем энергосбережения невозможна без использования службы диагностики, призванной оценивать и прогнозировать техническое состояние объектов.

Следует иметь ввиду, что широко применяемые на практики показатели надежности (…), позволяют оценить состояние среднестатистического объекта. Это приводит к тому, что в одном случае получаются завышенные, в другом – заниженные значения. Техническая диагностика позволяет оценить состояние конкретного объекта.

В качестве объекта диагностирования рассматриваются ….

Техническая диагностика – область знаний, охватывающая теорию, методы, алгоритмы и средства определения состояния технического объекта. Оборудование, система, прибор, подлежащие диагностированию, называются объектом диагностирования (ОД). Часть ОД, которую при диагностировании нельзя разделить на более мелкие, называют элементом диагностирования (структурной единицей СЕ).

Любой объект диагностирования состоит из элементов. Например, распределительная сеть может включать в себя как минимум … элемента:

Задачами технического диагностирования являются:

• контроль технического состояния;

• поиск места и определения причин отказа или неисправности;

• прогнозирование технического состояния.

Основной задачей технической диагностики является распознавание состояния технической системы в условиях ограниченной информации.

Техническое состояние – состояние объекта, которое характеризуется в определённый момент времени значениями параметров, установленных технической документацией на объект. Выделяют два вида состояний: работоспособное и неработоспособное.

Общим понятием теории надежности и технической диагностики является работоспособность. Состояние, при котором значение всех диагностических признаков, характеризующих способность ОД выполнять заданные функции, соответствуют установленным требованиям, называется работоспособным.

Неработоспособное состояние – состояние, при котором значение хотя бы одного диагностического признака, характеризующего выполнением объектом заданных функций, не соответствует установленным требованиям. Следует отметить, что понятие работоспособности содержит некоторую неопределенность, связанную с тем, что между абсолютной работоспособностью и абсолютной неработоспособностью лежит некоторое конечное число промежуточных операций, при которых элемент способен выполнять некоторую работу, но с пониженной производительностью или с ухудшением качества.

Событие, заключающееся в переходе объекта из класса работоспособных состояний, в класс неработоспособных называется отказом. Причинами отказов могут быть дефекты, допущенные при конструировании и ремонте, нарушение правил и норм эксплуатации, естественные процессы износа и старения. На основе классификационных признаков выделяют следующие виды отказов (табл. 1.1).

Табл. 1.1. Классификация отказов

Признак классификации	Вид отказа
Характер изменения параметра до отказа	Внезапный Постепенный
Степень потери полезных свойств	Полный Частичный
Восстанавливаемость полезных свойств	Необратимый Обратимый
Связь с другими отказами	Зависимый Независимый
Наличие внешних признаков	Явный Неявный
Причины возникновения	Конструкционный Технологический Эксплуатационный

Дефект (от лат defectus – изъян, недостаток) – любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствам. Дефекты делят на одиночные и кратные, логические (нарушение алгоритмов) и физические. Дефекты, которые подлежат обязательному обнаружению и устранению называются недопустимыми.

Для определения работоспособности, поиска дефектов и прогнозирования технического состояния необходимо измерять диагностические параметры. Параметры диагностирования подразделяются на следующие группы:

• кинематические (время, скорость, ускорение, градиент скорости, угловое ускорение, период, частота, и т.д.);

• геометрические (длина, площадь, кривизна линии, кривизна поверхности, и т.д.);

• статические и динамические (масса сила, давление, градиент давления, энергия, мощность коэффициент трения, массовый расход, массовая скорость и т.д.);

• тепловые (температура, количество теплоты, градиент температуры, энтропия, теплоёмкость и т.д.);

• акустические (звуковое давление, интенсивность звука, звуковая энергия и т.д.);

• электрические и магнитные (напряжение электрического поля, плотность тока, электрическое сопротивление, магнитный поток, напряженность магнитного поля и т.д.);

• механические и молекулярные (плотность удельный вес, количество вещества, молярная масса, динамическая вязкость текучесть, коэффициент поверхностного натяжения и т.д.);

• излучений (лучистый поток, световая энергия, освещённость, коэффициент преломления, отражения, поглощения и пропускания и т.д.);

• универсальные физические постоянные (гравитационная постоянная, скорость света в вакууме, постоянная Планка и т.д.).

В практике технического диагностирования наиболее часто встречаются следующие виды измерений: электрометрия, виброакустика, дефектоскопия, структуроскопия, интроскопия, измерение механических свойств, состава вещества, размеров, сил, деформаций, давления, температуры, времени, массы, влажности, расхода и уровня.

Процесс определения технического состояния объекта называется диагностированием.

Обеспечение безопасности систем производится задолго до их пуска в эксплуатацию. На этапе проектирования необходимо решать задачи организации систем диагностирования: определение периодичности, продолжительности и эффективности систем диагностирования.

Во время изготовления элементов оценивается их состояние, при выходном контроле проверяется правильность сборки и монтажа. Пусконаладочные организации контролируют работоспособность собранных установок, обнаруженные дефекты устраняются.

В процессе эксплуатации контроль работоспособности выполняется непрерывно или периодически, при необходимости осуществляется прогнозирование или поиск возникшего дефекта для последующего восстановления. Система диагностирования будет эффективна лишь в тех случаях, когда состояние элементов будет оцениваться на всех стадиях жизненного цикла изделия.

Для решения задач диагностирования на различных стадиях требуется разработка средств и методов диагностирования, предназначенных для использования на конкретных этапах.

Диагностирование может осуществляться разнообразными методами.

Метод диагностирования – совокупность операций, позволяющих дать объективное заключение о состоянии объекта. Для определения состояния объекта необходимо наличие обоснованных алгоритмов диагностирования.

Совокупность методов и средств неразрушающего контроля называется дефектоскопией.

Алгоритм диагностирования – совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования. Они реализуются средствами диагностирования.

Средства технического диагностирования (СТД) оценивают состояние технического объекта. Под средствами диагностирования понимают аппаратуру, программы и ремонтно-эксплуатационную документацию, позволяющую оценить состояние технических объектов. Результат диагностирования называют диагнозом. СТД включают в себя программные средства (ПСД), ремонтно-эксплутационную документацию (РЭД), и аппаратурные технические средства. Ремонтно-эксплутационная документация включает: таблицы поиска дефектов, ремонтные схемы, аксонометрические и монтажные схемы.

В общем случае любое СТД состоит из следующих элементов (блоков):

• источник воздействия (при тестовом методе), датчик, каналы связи;

• усилитель и преобразователь сигнала;

• блоки измерения, расшифровки и регистрации (записи) диагностического параметра;

• блок накопления и обработки информации.

В современной аппаратуре блоки измерения, расшифровки, регистрации, накопления и обработки информации создаются на базе видео- и микропроцессорной техники, совместимой с персональным компьютером (ПК).

В зависимости от выполняемых задач, области применения методы и средства технической диагностики можно выделить следующие виды СТД:

• средства контроля работоспособности;

• средства поиска дефектов;

• средства прогнозирования изменения состояния;

• средства контроля работоспособности и поиска дефектов.

По назначению СТД подразделяются на штатные и специальные.

Штатные СТД (термометры, манометры, расходомеры, амперметры, вольтметры и др.) предназначены в основном для функционального диагностирования, т.е. для обычного текущего контроля.

К специальным относятся СТД, которые периодически используются для уточнения работ по ремонту, проверки качества ремонта или определения причин выхода из строя.

По степени воздействия на оборудования СТД делятся на активные (воздействуют на оборудование, стимулируют реакцию оборудования) и пассивные (выполняют анализ информации о состоянии оборудования).

Конструктивно могут быть встроенными (полностью или частично относиться к объекту) или внешние.

По способу обработки информации СТД могут быть:

СТД последовательного действия осуществляют последовательный приём, измерение контроль и обработку информации;

СТД параллельного действия осуществляют одновременно измерение и контроль всех параметров;

СТД параллельно-последовательного действия осуществляют одновременный приём и обработку информации по нескольким каналам. Эти средства диагностики сложнее средств последовательного действия, но более эффективны.