7541

На всех этапах существования технического объекта (ремонт,

эксплуатация, производство) для него задаются определенные показатели

(эксплуатационные), которым он должен соответствовать. Однако вследствие неисправностей это соответствие может нарушаться. Эксплуатационные параметры разделяются на основные (характеризующие выполнение заданных функций) и второстепенные (удобство эксплуатации, внешний вид и т.п.).

Объект исправен – если он соответствует всем эксплуатационным показателям, т.е. все его параметры как основные, так и второстепенные находятся за его пределами.

Объект работоспособен – если все его параметры находятся в пределах заданной нормы. Выход любого одного параметра из пределов нормы означает неисправность.

Объект функционирует – если его основные параметры,

характеризующие работу в данном режиме и в данное время, не выходит за допустимые пределы.

В зависимости от полноты определения соответствия параметров объекта заданным эксплуатационным показателям различают три задачи диагностики.

1.проверка исправности

2.проверка работоспособности

3.проверка функционирования

1.Проверка исправности. Ее цель – убедится, что в объекте нет ни одной неисправности, и ни один из параметров не выходит за заданные пределы. Это наиболее полный вид диагностики. В условиях ремонта проверка исправности позволяет убедиться, что все дефекты устранены.

2.Проверка работоспособности. Она заключается в оценке способности объекта выполнять все функции предусмотренные алгоритмом его

работы. Это менее полный контроль. Он может не обнаружить неисправности, не препятствующие применению объекта по назначению. Эта проверка проводится на этапе эксплуатации объекта при профилактике перед применением объекта по назначению.

3.Проверка функционирования. Ее задача – следить за тем, не появились ли неисправности, нарушающие работу в данное время.

Это более упрощенный контроль работы объекта только в одном режиме. Она проводится на этапе эксплуатации в процессе работы объекта.

Объект неисправен – состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра характеризующего способности выполнять заданные функции, не соответствует требованиям технической документации т.е.

произошел отказ.

Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. Различают внезапные и постепенные отказы. Последние еще называют параметрическими отказами, и они происходят за счет медленного,

постепенного изменения одного или нескольких параметров. Отказы объектов происходят по причине скрытых дефектов, которые образуются в процессе производства или же эксплуатации объектов из-за чрезмерных нагрузок,

внешних воздействий, а иногда являются следствием ошибок, допущенных на этапе проектирования разработки и конструирования объекта.

Определение технического состояния диагностируемой системы.

Переходы системы из одного состояния в другое являются случайными событиями, поэтому любое состояние системы в данный момент обладает некоторой неопределенностью, для раскрытия которой необходимо осуществить диагностирование, результатом которого должно быть заключение о техническом состоянии объекта. Для этого необходимо, с одной стороны установить, что и каким способом следует проверить, а с другой –

решить какие средства для этого потребуются. Эти две стороны проблемы

делят все задачи диагностики на две группы:

анализ диагностируемого объекта и выбор методов контроля для установления его действительного технического состояния;

построение технических средств для проведения контроля и диагностики, и использование этих средств с учетом назначения и

условий эксплуатации диагностируемого объекта.

При решении задачи диагностики искомым является случайное техническое состояние объекта, а алгоритм функционирования считается заданными.

При этом предполагается, что объект может находиться в конечном множестве S состояний, которое можно разделить на два подмножества; Sи –

исправных и Sн – неисправных.

Sи

S

Sн

Переход из Sи в Sн объясняется возникновением неисправности в объекте.

Подмножество Sи включает в себя все состояния, которые позволяют объекту выполнять все возложенные на него функции, т.е. находится в состоянии исправности.

Подмножество Sн включает в себя все состояния, соответствующие возникновению в объекте неисправности и приводящие к потере им работоспособности и функционировании.

Мощность подмножество Sн определяется количеством неисправностей,

которые можно обнаружить по соответствующим признакам.

Данная классификация позволяет разделить процесс диагностики на два этапа.

1.Первый этап называется проверкой исправности объекта. На нем устанавливается принадлежность объекта к одному из подмножеств Sи

или Sн. Результатом такой проверки является получение двух подмножеств, одно из которых содержит только исправное состояние, а

второе – все неисправные. Анализ исправного состояния позволяет установить характер изменения степени работоспособности объекта и,

следовательно, осуществить прогнозирование состояния объекта.

2.Второй называется поиском неисправности – определяет в каком из состояний подмножества Sн находится объект. Необходимость его определяется ремонтопригодность объекта и условиями диагностирования. В результате поиска неисправностей множество Sн

разбивается на ряд областей различимых между собой неисправных состояний. Число таких областей определяется локализацию мест и состава неисправностей. Эта степень локализации называется глубиной поиска (диагностирования).

Втехнической диагностике принято, что каждый элемент системы может находиться только в одном из двух состояний: исправном или неисправном. Число возможных состояний системы (Ns) определяется числом составляющих его элементов (n) и равно числу комбинаций отказов ее элементов Ns=2n. Если неисправным считается только один элемент в системе,

то число состояний равно Nsн=n. Число исправных состояний всегда одно, т.е.

Nsи=1.

Оценка состояния диагностируемого объекта.

В теории технической диагностики состояние объекта оценивается набором вещественных чисел, параметров состояния, характеризующих существенные физические свойства составляющих его элементов в рассматриваемый момент времени.

Состояние объекта и его эксплутационные показатели можно определить, если известно значение каждого параметра. В этом случае необходимо оценить, прежде всего, значение функциональных параметров.

Функциональными являются геометрические, механические,

электрические, и другие параметры, влияющие на эксплутационные показатели объекта или служащих функциональной составляющей его элементов.

В теории технической диагностики диагноз рассматривается как общий метод опознания состояния объекта без его разборки в условиях эксплуатации и ремонта. Результаты диагноза служат основанием для принятия решения о дальнейшем использовании объекта или характере предстоящего ремонта.

Состояние объекта, характеризуемое набором параметров хi, оценивают по значениям диагностических сигналов.

Диагностическими сигналами – (в общем случае) называют процессы,

служащие переносчиками информации о состоянии элементов диагностируемой системы к оператору или диагностируемому прибору.

Анализ сигнала заключается в том, чтобы выбрать из совокупности его свойств те характеристики, которых несут наибольшую диагностическую информацию.

Процесс диагностики состоит из восприятия сигнала, выделение в нем характерных признаков и сопоставления их с нормативными показателями.

Один из главных вопросов диагностики – разрешимость диагностической задачи. Принято, что всякое изменение считающегося известными параметров

Yi диагностического сигнала считается изменение обусловленного параметра хi.

Любое изменение состояния объекта приводит к изменению

диагностируемого сигнала.

Вопрос о разрешимости диагностической задачи сводится к вопросу о

относительно неизвестных параметров состояния xi. В линейном случае система (1) превращается в систему линейных уравнений (2):

Коэффициент аij=ΔYj/Δxi является показателем чувствительности параметра сигнала Yj к изменению параметра состояния xi.

Система линейных уравнений (2) разрешима относительно xi если ее

определитель отличен от руля, а функция Fi непрерывна и дифференцируема в области заданных аргументов.

Диагностика является косвенным методом измерения. Из-за невозможности непосредственного измерения труднодоступных мест приходится измерять не их параметры, а параметры процессов,

сопровождаемых рабочим объектом и доступных для измерения.

Как метод измерения диагностика должна удовлетворять двум требованиям: повторяемости и однозначности. Для этого процесс диагностики должен быть строго регламентирован и состоять из последовательности точных и четких предписаний, которые содержаться в нормативных документах ГОСТах. Например, ГОСТ 20417-5 «Техническая диагностика.

Общие положения о порядке разработки систем диагностики», ГОСТ 23564 –79 «Эффективность систем диагностирования» и т.п.

Процесс диагностики и виды проверок.

Процесс диагностики представляет собой многократную подачу на объект определенных воздействий (входных сигналов) и многократное измерение, и анализ откликов на эти воздействия (выходных сигналов)

Этот процесс можно разбить на определенные части каждая, из которых представляет физически эксперимент, который определяется значением воздействия на объект и его откликами на эти воздействия и называется

элементарной проверкой. Отклики могут сниматься с основных выходов объекта необходимых для его применения по назначению и с дополнительных

выходов, организованных специально для цели диагностики. Эти выходы называют контрольными точками.

Результат проверки получение значений откликов т.е. сигналов в контрольных точках. Эти сигналы могут иметь различный физический характер. Они могут быть параметрами электрических сигналов, давлением,

скоростью, температурой, мощности и т.д.

Проверки могут охватывать различное число элементов объекта.

Бывают:

поэлементные (контроль каждого элемента в отдельности), групповые

(совокупность элементов) и глобальные (охватывает все элементы) проверки.

Системы технической диагностики.

СТД – совокупность элементов, предназначенных для решения задачи диагностики, т.е. определение текущего состояния объектов и отыскание неисправности с заданной глубиной.

Основными элементами СТД являются:

объект диагностики

средства диагностики – приборы (аппаратура) для выработки и подачи воздействий на объект получения, переработки и анализа диагностической информации.

средства передачи диагностической информации

оператор (потребитель) результатов диагностирования

Системы диагностирования могут быть различны по своему назначению,

структурному составу, схемотехническим решением и т.п. В зависимости от способа подачи на объект проверочных воздействий различают системы

тестовой и функциональной диагностики.

Системы функциональной диагностики – это системы, которые используют в качестве проверочных воздействий рабочие сигналы,

соответствующие заданным алгоритму функционирования объектов и они не могут выбраться произвольно. В этом случае воздействия являются внешними

по отношению с средствам диагностики, т.е. они вырабатываются в самом объекте в процессе его работы. Схема ФД может быть представлена следующим образом.

Внешние воздействия

Эти системы применяются, как правило, в процессе эксплуатации объекта для контроля функционирования (работоспособности) и поиска неисправности. Они позволяют выявить в процессе работы отказавшие элементы и заменить их на резервные, переходить на другие режимы работы,

для которых возникшая неисправность не существенна, т.е. строить адаптивные системы к текущему состоянию объекта. Однако ограниченный набор рабочих воздействий не всегда позволяет оптимально решить задачи диагностирования.

Эти системы позволяют обнаружить отказ любого элемента т.к. каждый элемент в системе выполняет определенную функцию.

Системы тестовой диагностики – используют первичные воздействия,

которые вырабатываются средствами диагностики.

тестовое

воздействие

реакция

В этих системах состав и последовательность подачи тестовых воздействий на объект могут быть произвольными и выбираются из условий эффективной организации процесса диагностики. При этом, для получения воздействий и откликов можно использовать не только основные входы и выходы объектов, но также внутренние узлы и ветви. Это способствует получению большей глубины поиска неисправностей при меньших затратах времени и оборудовании. Тестовая диагностика может проводиться при любых

видов контроля (оценка исправности, работоспособности, функционирования,

поиск неисправностей).

Результатом технической диагностики объекта является суждение. Для формирования суждений необходима выработка отклика объекта на воздействия. В простейшем случае она состоит в сравнении значений выходных сигналов с допустимыми.

Объектами исследований в технической диагностике являются реальные технические системы. Их теоретический анализ предполагает определенную идеализацию объекта, при котором выделяют существенные свойства реальных систем и не учитывают второстепенные, т.е. реальные системы заменяют моделями.

Модели объектов диагностики

Одной из распространенных форм описания технических объектов является структурная схема. Для целей технической диагностики объект обычно представляют в виде функциональной модели, которая отличается от структурной схемы выбором первичных функциональных элементов.

Под функциональными элементами понимают часть объекта диагностики, который может находиться только в одном из двух состояний:

исправно и неисправно. При построении структурной схемы исходят из закономерностей рабочих процессов в объекте, а при построении функциональной модели – из заданной точности локализации неисправности с учетом конструктивной особенности объекта.

Как показывает практика диагностирование нужно вести до отказавшего элемента, при этом наиболее рационально поиск неисправностей нужно производить последовательно на разных уровнях. В соответствии с этим строят несколько функциональных моделей для поиска неисправностей с различной степени глубины.

Исходными данными для построения функциональной модели являются:

Структурная схема объекта диагностики

Описание процессов протекающих в объекте

Заданная глубина поиска неисправностей

При построении функциональных моделей необходимо руководствоваться

следующими правилами:

1.для каждого функционального элемента должны быть известны значения входных и выходных параметров. Их функциональная зависимость и способ контроля;

2.при выходе из допустимых пределов хотя бы одного из входных сигналов появляется один выходной сигнал, который так же выходит из допустимых пределов.

3.функциональный элемент считается неисправным, если при всех входных сигналах, лежащих в допустимых пределах на его выходе,

появляется недопустимый сигнал

4.значение внешних входных сигналов всегда допустимы

5.если выходной сигнал одного элемента является входным для другого, то значения этих сигналов совпадает

6.линии связи между элементами абсолютно надежны

7.любой функциональный элемент модели может иметь только 1

выходной сигнал. При произвольном количестве входных

сигналов.

Функциональная модель выполняется в виде графической схемы, на которой каждый элемент обозначается прямоугольником с некоторым количеством входов и одним выходом.

Выход любого элемента можно соединять с любым числом входов, а

вход любого элемента может быть соединен только с одним выходом.

Входы, которые не соединены ни с одним выходом – внешние. Они передают внешние воздействия на объект [zi]. Выход yi где i элемент вырабатывающий выходной сигнал.