Методы и средства технической диагностики ас реферат

Обновлено: 05.07.2024

Техническая диагностика представляет собой систему методов, применяемых для установления и распознания признаков, характеризующих техническое состояние оборудования. Все методы технического диагностирования разделяются на субъективные (органолептические) и объективные (приборные).

Несмотря на развитие аппаратных средств измерений и контроля, большая роль в определении неисправностей и нахождении повреждений механического оборудования приходится на субъективные методы, предполагающие использование человеческих органов чувств. Комплекс таких органолептических методов контроля получил название осмотр. Осмотр, включает в себя элементы визуального, измерительного контроля, восприятия шумов и вибраций, оценку степени нагрева корпусных деталей, методы осязания, используемые для определения фактического состояния оборудования и его составных частей, процессов их функционирования и взаимодействия, влияния окружающей среды и условий эксплуатации.

Органолептические методы

Органолептический метод (органо- + греч. leptikos — способный взять, воспринять) основан на анализе информации, воспринимаемой органами чувств человека (зрение, обоняние, осязание, слух) без применения технических измерительных или регистрационных средств. Эта информация не может быть представлена в численном выражении, а основывается на ощущениях, генерируемых органами чувств. Решение относительно объекта контроля принимается по результатам анализа чувственных восприятий. Поэтому точность метода существенно зависит от квалификации, опыта и способностей лиц, проводящих диагностирование. При органолептическом контроле могут использоваться технические средства, не являющиеся измерительными, а лишь повышающие разрешающие способности или восприимчивость органов чувств (лупа, микроскоп, слуховая трубка и т.п.).

Практический опыт показывает, что невозможно заменить механика с его субъективизмом, основанном на знании особенностей эксплуатации и ремонта оборудования. Этот метод является первым уровнем решения задач диагностирования. Стандартами, использование органолептического метода контроля не регламентируется, однако в практике работы служб технического обслуживания он применяется повсеместно. Основываясь на опыте эксплуатации металлургических машин накопленным рядом фирм, данный метод интерпретируется следующим образом.

Основные органолептические методы, используемые при оценке технического состояния механического оборудования.

Анализ шумов механизмов проводится по двум направлениям:

1.1 Акустическое восприятие, позволяющее оценивать наиболее значимые повреждения, меняющие акустическую картину механизма. Весьма эффективно при определении повреждений муфт, дисбаланса или ослабления посадки деталей, обрыве стержней ротора, ударах деталей. Диагностические признаки – изменение тональности, ритма и громкости звука.

1.2 Анализ колебаний механизмов. В этом методе механические колебания корпусных деталей преобразуются в звуковые колебания при помощи технических или электронных стетоскопов. Электронные средства позволяют расширить возможности человеческого восприятия.

Восприятие вибрации основано на тактильном анализе (как реакции соприкосновения), как и контроль температуры. Значения параметров вибрации субъективно оценить нельзя. Возможен сравнительный анализ вибрации. Абсолютная оценка практически всегда содержит грубые ошибки из-за различных ощущений человека и широкого спектрального состава вибрации. В высокочастотном диапазоне возможности человека по восприятию вибрации ограничены. В низкочастотном диапазоне возможности человека по восприятию вибрации существенно различаются из-за различного уровня подготовки.
Визуальный осмотр механизма предоставляет большую часть информации о техническом состоянии. Осмотр может проводиться в динамическом режиме (при работающем механизме) и в статическом (при остановленном механизме).
Методы осязания используются при оценке волнистости, шероховатости, качестве смазочного материала, его вязкости, пластичности, наличии посторонних включений, для оценки шероховатости поверхности поврежденных деталей.

Приборные методы

Наряду с органолептическими методами при техническом диагностировании используются приборные методы, позволяющие получить количественную оценку измеряемого параметра. Диагностирование с применением приборов основано на получении информации в виде электрических, световых, звуковых сигналов, отображающих изменение состояния объекта. В зависимости от физической природы измеряемых параметров различают:

Механический метод – основан на измерении геометрических размеров, зазоров в сопряжениях, давлений и скорости элементов. Применяется при количественной оценке износа деталей, установлении люфтов и зазоров в сопряжениях, давлениях в гидро- и пневмосетях, сил затяжки резьбовых соединений, номинальной скорости привода. Используется разнообразный мерительный инструмент и приборы: линейки, штангенциркули, щупы, шаблоны, индикаторы перемещения часового типа, динамометрические ключи, ключи предельного момента, манометры.
Электрический метод (ваттметрия) заключается в измерении: силы тока, напряжений, мощности, сопротивлений и других электрических параметров. Метод позволяет по косвенным параметрам установить техническое состояние механизма. Средства для реализации: амперметры; вольтметры; измерительные мосты; датчики: перемещений, крутящих моментов, давлений; тахогенераторы; термопары.
Тепловой метод (термометрия) – основан на измерении температурных параметров диагностируемого объекта. С помощью термометрии определяются: деформации, вызываемые неравномерностью нагрева, состояние подшипниковых узлов, смазочных систем, тормозов, муфт. Используются: термосопротивления, термометры, термопары, термоиндикаторы, термокраски, тепловизоры.
Виброакустические методы (виброметрия) основаны на измерении упругих колебаний, распространяющихся по узлам в результате соударения движущихся деталей при работе механизмов. Область применения: оценка и контроль механических колебаний; определение, распознавание и мониторинг развития повреждений в деталях и конструкциях. Используются: шумомеры, виброметры, спектроанализаторы параметров виброакустического сигнала.
Методы анализа смазки основаны на определении вида и количества продуктов изнашивания в масле. Применяются способы: колориметрический, полярографический, магнитно-индукционный, радиоактивный и спектрографический.
Методы неразрушающего контроля: магнитные, вихретоковые, ультразвуковые, контроля проникающими веществами, радиационные, радиоволновые. Методы используются для определения целостности отдельных деталей механизма.

Классификация диагностических приборов может быть проведена по следующим признакам: цифровые и аналоговые, показывающие и сигнализирующие, универсальные и специализированные, стационарные и переносные и др.

Однако, все средства технического диагностирования, используемых для диагностики механического оборудования, по уровню решаемых задач и приборной реализации можно разделить на: портативные, анализаторы и встроенные системы.

Портативные средства технического диагностирования реализуют измерение одного или нескольких диагностических параметров, характеризуются малыми габаритами и отсутствием обмена данных с компьютерными системами (рисунок 40). К их преимуществам относятся: быстрота процесса измерения, простое обслуживание и управление, оперативное и наглядное получение информации в виде одиночного результата, низкая стоимость. Область применения – оперативный контроль технического состояния оборудования работниками ремонтных служб и технологическим персоналом.

Одним из важнейших средств обеспечения и поддержания надежности АСУ является техническая диагностика.

Под технической диагностикой понимается область знаний, разрабатывающая методы и средства поиска отклонений в режимах работы (или состояниях) АС, обнаружения и устранения дефектов в системах (или ее элементах) и средства их локализации.

При диагностировании необходимо определить, прежде всего, техническое состояние системы в данный момент времени. Это означает, что нужно проверить исправность, работоспособность и (или) правильность функционирования системы (определить, находятся ли значения параметров системы в требуемых пределах, т.е. система не отказала и правильно выполняет заданную функцию) или обнаружить дефекты, нарушающие исправность, работоспособность и правильное функционирование системы. Тогда основную цель диагностирования АСУ можно сформулировать следующим образом: необходимо оценить выходные параметры системы и выявить причины их отклонения от заданных значений. При этом необходимо учитывать весь диапазон режимов работы системы и условий ее эксплуатации, а также возможность изменения выходных параметров во времени (так называемая параметрическая надежность).

Различают тестовое и функциональное диагностирование.

Тестовое диагностирование позволяет проверить техническое состояние системы по тестовому воздействию на нее. По тесту проверяются параметры системы и ее элементов и причины их отклонения от заданных значений.

Функциональное диагностирование позволяет определить техническое состояние системы (или ее элементов) по рабочему воздействию на нее. Рабочее воздействие контролирует исполнение системой заданных функций при заданных параметрах и выявить причины нарушения ее функционирования.

Тестовое и функциональное диагностирование выполняется по так называемому алгоритму диагностирования.

Алгоритм диагностирования - совокупность элементарных проверок в контрольных точках системы и правил, устанавливающих последовательность их проведения, а также анализ результатов этих проверок, по которым можно определить исправное, работоспособное или состояние правильного функционирования от неисправного состояния и уметь отличать дефекты от неисправного состояния.

В алгоритмах тестового диагностирования контрольные точки определены предварительно и они одинаковы для всех проверок и подбираются только тестовые воздействия.

В алгоритмах функционального диагностирования предварительно определены входные воздействия, а выбору подлежат контрольные точки.

При проведении различных элементарных проверок могут требоваться различные затраты на их реализацию. Эти проверки могут давать разную информацию о техническом состоянии системы. Одни и те же элементарные проверки могут быть реализованы в различной последовательности. Т.е. для решения даже одной задачи диагностирования, можно построить несколько алгоритмов. Таким образом, встает задача разработки оптимальных алгоритмов диагностирования, при которых затраты на их реализацию будут уменьшены (задача минимизации в некоторых случаях может быть сильно затруднена, например, трудностями вычислений).

Эффективность диагностирования оценивается качеством алгоритмов диагностирования и качеством средств диагностирования. Средства диагностирования разделяют, прежде всего, на программные и аппаратные, а также внешние (конструктивно выполненные отдельно от системы) и встроенные (являющиеся составной частью системы); ручными, автоматизированными и автоматическими; специализированными и универсальными.

Методы диагностирования АСУ определяются различными факторами: выбором объекта диагностирования (узла, блока, элемента и т.п.), используемыми диагностическими параметрами (временные, силовые, электрические, виброакустические и др.), в зависимости от используемых средств диагностирования.

Широко применяется при диагностировании метод контрольных осциллограмм. Метод основан на использовании графиков функций различных параметров во времени, по которым оцениваются техническое состояние и работоспособность отдельных узлов, блоков и системы в целом.

Суть метода заключается в следующем. Составляют диагностическую модель, определяют диагностическую ценность разных параметров, оценивают трудоемкость использования параметров для диагностирования, предварительно определяют диагностические параметры, экспериментально проверяют чувствительность к дефектам и диагностическую ценность параметров, выбирают основные диагностические параметры для контрольной осциллограммы, определяют внешний вид и характерные особенности кривых выбранных параметров, амплитудные значения и допустимые пределы для кривых основных параметров, составляют и экспериментально проверяют контрольные осциллограммы, выявляют взаимосвязь между характерными признаками кривых и состоянием обследуемых объектов, накапливают и расшифровывают дефекты, составляют диагностические карты и инструкции для выполнения диагностирования.

Метод контрольных осциллограмм может быть реализован как средствами приборной диагностики, так и с помощью ЭВМ в автоматическом режиме. Использовать метод целесообразно также на специализированных испытательных стендах для контроля качества изготовления механизмов и узлов станков и в условиях эксплуатации.

Контроль технического состояния систем в процессе их эксплуатации

АСУТП может нормально функционировать тогда и только тогда, когда создается возможность получать непрерывно информацию о ее техническом состоянии. Осуществить получение такой информации с помощью некоторого одного универсального метода невозможно из-за большого разнообразия элементов АСУТП и их функционального назначения. Процесс создания АСУТП всегда сопровождается процессом поиска наиболее подходящих методов контроля технического состояния системы и ее частей.
Существуют следующие основные виды контроля.
По целевому назначениюразличают:
- контроль работоспособности, который осуществляется с целью определения, в каком состоянии находится объект – работоспособном или неработоспособном;
- диагностический контроль, который определяет не только состояние объекта, но и причину его неисправности, если он находится в неисправном состоянии;
- прогнозирующий контроль предназначен не только для того, чтобы определить состояние объекта, но также и для того, чтобы определить, какие отказы возможны в объекте в ближайший момент времени, с тем, чтобы своевременно принять меры по их устранению.
По степени автоматизации различают:
- автоматический контроль, который осуществляется специальными устройствами и программой без вмешательства человека-оператора;
- автоматизированный контроль – с частичным вмешательством человека;
- ручной контроль – без средств автоматизации.
По временным характеристикам различают:
- периодический контроль;
- непрерывный контроль.
По полноте контроля может быть:
- полный контроль;
- частичный контроль.
По последовательности контрольных операций:
- последовательный контроль, при котором устройства объекта контролируются последовательно одно за другим;
- параллельный контроль, при котором устройства объекта контролируются одновременно.
По используемым методам контроль бывает:
- прямой контроль, который основан на непосредственном (прямом) измерении параметров, определяющих техническое состояние объекта. Он может быть программным и аппаратурным;
- косвенный контроль, который основан на наблюдениях косвенных (побочных, сопутствующих) признаков, которые могут быть использованы для определения или прогнозирования технического состояния (повышенный нагрев, повышенный шум и т. д.).
Программный контроль основан на использовании специальных программ. Он, в свою очередь, подразделяется на контроль программно-логический и тестовый.
Программно-логический контроль предназначен для контроля за правильностью функционирования системы и ее отдельных частей. Правильность функционирования системы может быть проверена повторением операций переработки информации или повторной пересылкой информации, а также с помощью сравнения получаемых результатов с эталонными.
Тестовый контроль (тестирование) предназначен для проверки состояния аппаратуры и программ с помощью специальных испытательных (тестовых) программ. На вход проверяемого объекта подается определенный набор входных данных, которому должен соответствовать определенный набор выходных данных. Анализ выходных данных позволяет определить состояние объекта и даже причину неисправного состояния.
Тестирование – основной метод измерения качества, определение корректности и реальной надежности функционирования программ на любых этапах разработки. Результаты тестирования и измерения показателей качества должны сравниваться с требованиями технического задания для определения степени соответствия предъявлявшимся требованиям, полученным разработчиком от заказчика. Такие достаточно полные эталоны, как совокупность требований технического задания и поэтапная их декомпозиция в спецификациях, необходимы для тестирования при промежуточных и завершающих испытаниях.
Важная особенность тестирования сложных ПС – необходимость достаточно полной их проверки при ограниченной длительности испытаний. Это определяет целесообразность тщательного планирования тестирования с учетом всех результатов, полученных на предыдущих этапах разработки. При планировании основная задача состоит в достижении максимальной достоверности испытаний, определения качества и надежности ПС при ограниченных затратах ресурсов на проведение тестирования.
Аппаратурный контроль – это контроль, осуществляемый с помощью специальной контрольной аппаратуры, введенной в структуру объекта. Контрольная аппаратура работает одновременно с основной. Большое разнообразие контролируемых объектов и широкие возможности в выборе методов контроля, каждый из которых обладает своими недостатками и преимуществами в конкретных условиях применения, привели к тому, что в инженерной практике используются многочисленные методы аппаратурного контроля. Наиболее распространенными являются: числовой по модулю; кодовый по модулю; аппаратурно-микропрограммный; мажоритарный; с использованием корректирующих кодов, шлейфовых каналов, контрольных сумм; основанный на проверке запрещенных выходных слов и запрещенных переходов.

О влиянии контроля на надежность АСУ ТП в общих чертах можно сказать следующее:
1. Контроль, рассматриваемый в узком смысле этого термина, т. е. только как средство обнаружения состояния объекта, не может влиять на повышение надежности объекта. Влияние контроля на повышение надежности обнаруживается тогда, когда он сопровождается восстановлением работоспособности, исправлением обнаруженных ошибок, устранением неблагоприятных явлений, обнаруженных в процессе контроля.
2. Контроль и диагностика в сочетании с восстановлением оказывают существенное влияние на показатели надежности объекта по следующим основным направлениям:
а) контроль обеспечивает нормальное функционирование объекта в заданной конфигурации и в заданных режимах; позволяет определить степень готовности объекта к включению, время переключения на резерв, необходимость формирования резервных направлений передачи данных. Новой конфигурации системы и т. п. Без средств контроля и диагностики невозможно нормальное функционирование большой системы;
б) контроль и восстановление повышают показатели безотказности объекта. Одним из показателей качества контроля служит время, затрачиваемое на восстановление работоспособности объекта, а оно существенно влияет на коэффициент готовности объекта;
в) контроль повышает достоверность информации при ее хранении, переработке и пересылке. Кодовый контроль по модулю 2 позволяет обнаружить все одиночные ошибки, т. е. ошибки в одном разряде кодовой комбинации. Кодовый контроль по модулю 3 дает возможность обнаружить ошибки, число которых не кратно 3; кодовый контроль по модулю 5 – ошибки, число которых не кратно 5.
Таким образом, увеличение модуля позволяет повысить достоверность кодового контроля, но приводит к усложнению контрольной аппаратуры;
г) усложнение основной аппаратуры за счет включения дополнительной контрольной аппаратуры может привести к снижению аппаратурной надежности, а ошибки в результатах контроля – к снижению достоверности.
Контроль с использованием корректирующих кодов позволяет свести время устранения ошибки к пренебрежимо малому значению, но требует еще большего усложнения аппаратуры.
Более детальный анализ количественного влияния контроля и восстановления на показатели надежности требует учета двойственного характера влияния контроля на надежность контролируемого изделия. Это означает, что при проектировании системы контроля необходимо проводить либо расчет, либо моделирование надежности изделия с учетом влияния контроля и на основании такого расчета выбирать оптимальную стратегию контроля.
В самом общем виде рекомендация по проектированию контроля в АСУ может быть сформулирована следующим образом:
в основу системы контроля должен быть положен системный принцип (подход), т. е. организация контроля должна учитывать многосторонний характер влияния контроля на характеристики АСУ и представлять по своей структуре сложную систему, в которой должны сочетаться различные методы и средства контроля. Система контроля должна иметь многоуровневый характер: на первом, самом низком, уровне – контроль состояния отдельных технических средств; на втором – контроль выполнения функциональных задач, решаемых различными подсистемами; на третьем – объединение всех видов контроля в единую систему, позволяющую получить информацию о состоянии системы и ее функционировании, а также управлять системой путем реорганизации ее структуры, подключения резервных средств, вывода отдельных технических средств на профилактику, применения приоритетного принципа обработки информации и т. д.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Системы и методы диагностирования

На протяжении многих лет методы контроля и диагностирования машин и оборудования по любым видам диагностических сигналов основывались на сравнении величины сигнала или его составляющих с пороговыми значениями, разделяющими множества бездефектных и дефектных состояний. Системы контроля и диагностики, создаваемые на базе этих методов, обеспечивали выделение информативных составляющих из измеряемого сигнала и регистрацию моментов превышения ими пороговых значений. Любое превышение порогов регистрировалось как дефект, вид которого определялся по совокупности составляющих, превысивших заданные для каждой из них пороги. Современные системы мониторинга состояния, являющиеся логическим развитием систем контроля, и сейчас строятся по этим принципам. Однако некоторые системы мониторинга позволяют уже не только контролировать величины параметров, сравнивая их с пороговыми значениями, и выявлять тенденции их изменения во времени, но и прогнозировать время, когда они достигнут пороговых значений.

Проблемы пользователя систем мониторинга, как уже отмечалось, связаны с необходимостью интерпретировать обнаруживаемые и прогнозируемые изменения состояния. Естественной границей, разделяющей системы мониторинга и диагностики, мог бы быть этап деления обнаруженных изменений на две группы, а именно, обратимые (изменение условий работы машины) и необратимые (дефекты). К сожалению, ни одна из систем мониторинга не решает полностью задачу такого деления. Поэтому системы диагностики должны вступать в действие до того, как обнаруженные системой мониторинга изменения будут разделены на группы обратимых и необратимых. В связи с этим, одной из основных характеристик систем диагностики следует считать глубину ее интеграции в систему мониторинга.

Другой важнейшей характеристикой систем диагностики является необходимая степень подготовки оператора. По объему требуемой от оператора диагностической подготовки системы могут быть разделены на три группы.

Первая группа - профессиональные системы диагностики, в которых оператор самостоятельно выбирает информационную технологию и средства измерения. Знания и опыт оператора-эксперта при использовании подобной системы полностью определяют глубину и достоверность диагноза и прогноза

Вторая группа - экспертные системы диагностики, включающие в себя экспертные программы, содержащие ответы на типовые запросы оператора, т.е. помогающие оператору принимать решение в определенных ситуациях. Экспертные системы могут применяться операторами, имеющими специальную подготовку, но не обладающими знаниями и опытом экспертов.

Третья группа - системы автоматического диагностирования. Они строятся по методам, позволяющим автоматизировать постановку диагноза, формируя для оператора программу измерений, и не требуют от пользователя специальной подготовки. Время обучения оператора работе с такими диагностическими системами не превышает двух-трех дней. Впервые подобные методы и системы автоматического диагностирования, разработанные специалистами-экспертами с более, чем 30-ти летним опытом работы в военно-морском флоте и авиации, появились в начале девяностых годов в России в А/О “Виброакустические системы и технологии”. В настоящее время системы автоматического диагностирования получают широкое распространение, непрерывно расширяя номенклатуру диагностируемых машин и оборудования

Итак, методы диагностирования машин и их узлов по вибрации и шуму следует классифицировать с учетом требований к глубине их интегрирования в методы мониторизации и с учетом задач, стоящих перед пользователем системы диагностики. Но не менее важными являются требования к проведению диагностических измерений и к глубине получаемого по этим измерениям диагноза

Учет перечисленных требований позволяет разделить существующие методы диагностирования на следующие группы:

Методы диагностирования качества сборки машин. Они применяются в процессе и непосредственно после завершения регламентного обслуживания машин и, в частности, при выполнении работ по балансировке машин на месте их установки. Эти методы не требуют получения никакой информации от систем мониторизации и рассчитаны на использование либо в переносных системах диагностики, либо на стендах выходного контроля продукции. Особенностью этой группы методов является и возможность частичного применения тестовых методов диагностирования. Тестовым воздействием может является действие дополнительных центробежных сил на частоте вращения ротора после установки пробных и балансировочных масс в соответствующие плоскости балансировки. Тестовым воздействием можно считать и появление динамических сил переменной частоты, возникающих в машине во время выбега.

Из информационных технологий, используемых в рассматриваемых методах диагностирования, следует прежде всего выделить фазово-временную. Как правило, она дополняется спектральной и технологией огибающей. Задачей систем диагностики, использующих данную технологию, прежде всего является обнаружение различного вида несоосностей валов при стыковке машин друг с другом и определение причин, ограничивающих эффективность балансировки машин. Например, при наличии различного вида дефектов в машинах могут появляться до десяти разных источников вибрации на частоте вращения ротора, что препятствует его балансировке. Но кроме этого необходимо обнаруживать и другие дефекты, появляющиеся в результате нарушений технологий изготовления и сборки различных узлов и деталей.

Задачи создания систем автоматического диагностирования качества сборки машин перед разработчиками обычно не ставятся. Персонал, занимающийся, например, балансировкой машин, как правило, имеет высокую профессиональную подготовку и способен самостоятельно диагностировать машины по методикам, предназначенным для экспертов.

Методы диагностирования по результатам мониторинга состояния машин и оборудования.

Эти методы строятся на базе информационных технологий, используемых для мониторинга виброакустического состояния по ограниченному числу точек контроля. Как правило, они ориентированы на построение либо профессиональных, либо экспертных систем диагностики. Глубина диагноза, обеспечиваемая такими методами, обычно невелика, и используются они чаще всего для разработки программы дальнейших исследований по идентификации обнаруженных изменений вибрационного состояния.

Методы совместного мониторинга и диагностирования машин и оборудования.

Эти методы широко используются в стационарных системах мониторинга и диагностики, обеспечивая более высокую достоверность диагноза, чем предыдущие группы методов. Положительный результат достигается прежде всего за счет увеличения числа точек контроля вибрации (шума).

Наиболее часто используются методы с полным разделением функций мониторинга и диагностики. Чаще всего и системы, построенные по этим методам, состоят из двух разных частей. Первая, включающая в себя стационарно установленные на машине датчики вибрации и шума, решает задачи мониторинга. Это обнаружение изменений виброакустического состояния, выделение тех изменений, которые связаны с необратимыми изменениями технического состояния машины и, при необходимости, прогнозирование их развития. После обнаружения таких изменений, если принято решение о продолжении эксплуатации машины, вступает в действие вторая часть системы мониторинга и диагностики. Она решает задачи идентификации обнаруженных необратимых изменений и, если это возможно, прогноза развития собственно дефектов. Вторая часть системы чаще всего реализуется в виде переносной. Это обусловлено тем, что в некоторых случаях при идентификации дефектов необходимо выполнять дополнительные измерения вибрации (шума) в точках, где ожидаемый вид дефекта дает наиболее сильную реакцию.

Современные системы мониторинга все чаще используют методы диагностирования не только для идентификации дефектов, но и для идентификации причин тех изменений виброакустического состояния машины, которые определяются не дефектами, а условиями работы. Такое объединение задач мониторинга и диагностики часто приводит к повышению качества диагноза, так как смена режима работы машины очень часто изменяет многие диагностические признаки дефектов. Одновременно усложняется процесс диагностирования, требуя все более высокой квалификации эксперта или все более сложных систем автоматического диагностирования машин. Именно по этому пути идут создатели автоматических систем мониторинга и диагностики ведущих фирм мира.

Усложнение методов мониторинга и диагностики машин и оборудования всегда приводит к росту числа точек измерения и, как следствие, к увеличению стоимости систем мониторинга. Оптимальной с экономической точки зрения стационарной системой мониторинга и диагностики будет система с частичным объединением функций мониторинга и диагностики. Так, для мониторинга и диагностики может быть выбрано ограниченное число точек контроля в узлах, не являющихся наиболее сильными источниками вибрации (шума) в машине, но в значительной степени определяющих ее ресурс. Чаще всего это точки на корпусах подшипниковых узлов. Для тех высокооборотных машин, в которых подшипники являются основными источниками вибрации, дополнительно могут быть использованы две-три точки контроля на корпусе, вдали от подшипниковых узлов.

Задачей мониторинга остается обнаружение изменений виброакустического состояния машины или ее узлов по измерениям, проводимым с минимально возможными временными интервалами. После обнаружения изменений, даже незначительных, вступает в действие система диагностики, осуществляющая полный цикл диагностических измерений с помощью стационарно установленных датчиков. И лишь в крайнем случае, когда данных мониторинга и диагностирования недостаточно для идентификации причин появления обнаруженных изменений, принимается решение провести дополнительные измерения с помощью переносных средств, входящих в состав объединенной системы мониторинга и диагностики.

Методы диагностирования и прогнозирования по периодическим измерениям вибрации (шума).

Большинство развивающихся в узлах машин дефектов начинают оказывать влияние на вибрацию и шум за много месяцев до наступления предаварийной ситуации. Исключение составляют лишь некоторые из дефектов изготовления и дефектов, появляющихся в результате нарушения правил эксплуатации машины. Они могут проявиться на любом этапе жизненного цикла машины и за короткий срок развиться до аварийноопасных значений. Если предположить, что такие дефекты отсутствуют, отпадает необходимость мониторинга машин и оборудования с короткими интервалами между измерениями, а следовательно, появляется возможность построения переносных систем диагностики машин с интервалами между измерениями в несколько недель или даже месяцев.

Методы диагностирования и прогнозирования по периодическим измерениям вибрации (шума) также строятся на различных сочетаниях рассмотренных ранее информационных технологий и обычно рассчитаны на использование квалифицированными экспертами. Наибольших результатов можно достичь с помощью методов, построенных на базе совокупности информационных спектральной технологии и технологии огибающей.

Рассматриваемая группа методов диагностирования требует глубокого знания процессов развития дефектов и влияния их на параметры вибрации и шума во всех видах диагностируемых машин. Поскольку данные методы строятся на основе сравнительного анализа результатов измерений вибрации и шума, выполненных в разное время, они предъявляют очень высокие требования к качеству виброакустических измерений. Выполнить подобные измерения может только специалист с большим опытом, что и ограничивает возможность и эффективность диагностирования. Особую сложность обычно представляет обеспечение идентичности режимов работы диагностируемых машин, без которой невозможно эффективно обнаруживать изменения их состояния.

Разработка методов диагностирования по периодическим измерениям вибрации и шума, позволяющих автоматизировать постановку диагноза и прогноза, наталкивается на те же трудности, что и разработка методов, требующих принятия решений оператором. Наиболее сложно решаются вопросы выбора результатов тех измерений, достоверность которых не подвергается сомнению, особенно если они отличаются от результатов предыдущих измерений. Сложность такого выбора усугубляется тем, что причиной отличий может быть не только появление дефектов или смена режимов работы машины, но и часто встречающиеся ошибки оператора в выборе места установки датчика или качества его крепления. Кроме того, практически невозможным оказывается поддержание одного и того же режима работы по нагрузке, частоте вращения и температуре окружающей среды во время измерений, проводимых через большие интервалы времени порядка нескольких недель или месяцев.

Несмотря на указанные трудности, работа по созданию методов автоматического диагностирования машин по периодическим измерениям вибрации проводится во многих странах и уже существует ряд систем диагностики, в которых они используются достаточно эффективно. Наибольшей глубиной автоматического диагноза и высокой достоверностью прогноза обладают методы, разработанные А/О “Виброакустические системы и технологии” для ряда приборостроительных фирм России и других стран.

Наиболее популярными и наиболее сложными являются методы диагностирования и прогнозирования по одноразовым измерениям вибрации (шума). Строятся они на основе различного сочетания рассмотренных информационных технологий, и в большинстве своем могут использоваться только квалифицированными экспертами. Отличительной особенностью этих методов является диагностирование машины по узлам или даже по отдельным элементам, если последние являются источниками колебаний. Наибольшая эффективность достигается в том случае, если эксперты максимально используют возможности спектральной информационной технологии и технологии огибающей.

Любой метод диагностирования по однократным измерениям предполагает глубокое знание экспертом особенностей развития дефектов и их влияния на вибрацию (шум) объекта диагностирования. Необходимо для каждого типа машин с учетом их конструктивных особенностей заранее знать все эффективные диагностические признаки и пороги. Решать такие задачи под силу только либо узкоспециализированным по конкретным видам машин экспертам, либо с помощью методов, специализированных для диагностирования определенного вида узла.

В последние годы особое внимание привлекают специализированные методы, которые могут быть использованы для автоматического диагностирования машин или их узлов. Это прежде всего методы диагностирования подшипников качения по спектру огибающей вибрации, возбуждаемой силами трения в диагностируемом узле. Первая и наиболее полная система автоматического диагностирования подшипников качения по этим методам была разработана в 1991 году специалистами предприятия “Виброакустические системы и технологии”.

В разработке находятся системы автоматического диагностирования зубчатых передач, в частности, редукторов, по однократным измерениям вибрации. Имеются предпосылки для создания подобных систем диагностики рабочих колес насосов и турбин. Все они базируются на информационной технологии огибающей и дополняются информационной спектральной технологией. В ближайшем будущем ожидается создание систем диагностики электрических машин переменного тока по однократным измерениям вибрации.

Методы глубокого диагностирования по однократным измерениям вибрации (шума) пока не позволяют решить задачи диагностирования и долгосрочного прогнозирования всех видов узлов, а, следовательно, и машин в целом. Исключение составляют самые аварийноопасные узлы, прежде всего подшипники качения, для которых, как уже отмечалось, разработаны и эффективно используются системы оценки их состояния, построенные на методах глубокого диагностирования и прогнозирования по одноразовым измерениям вибрации. Объектами применения этих методов могут также стать системы мониторинга, в которых на их основе может строится система идентификации обнаруженных изменений. Эти системы идентификации позволят определить многие из обратимых изменений и снизить, тем самым, частоту ложных срабатываний систем мониторинга.

на тему: Совершенствование организаций ТО и ремонта с применением диагностирования .

Студент: А. С. Фролов

Преподаватель: Э.В. Горшков

Екатеринбург, 2020 г

Основные понятия о диагностике. 4
Диагностические параметры. 9
Диагностические нормативы. 11
Методы, средства и процессы диагностирования автомобилей. 13
Способы организации диагностирования. 16

Список литературы. 25

По результатам многочисленных исследований годовая производительность автомобилей к концу срока их служба снижается в 1,5 - 2 раза по сравнению с первоначальной, снижается безопасность конструкции автомобилей. За срок службы автомобиля расходы на его техническое обслуживание и ремонт превосходят первоначальную стоимость в 5 - 7 раз. Поэтому важным направлением как при проектировании, так и при эксплуатации автомобилей является точная и достоверная прогнозная оценка основных показателей надежности их деталей.

В данной работе рассматриваются вопросы по диагностированию параметров и ресурсов деталей и узлов автомобилей. Техническое диагностирование является составной частью технологических процессов приема, ТО и ремонта автомобилей в СТО и представляет собой процесс определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью и без его разборки и демонтажа.

Техническое обслуживание - это комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности или исправности транспортных средств при использовании их по назначению, хранении и транспортировании

Ремонт - это комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности транспортных средств и восстановлению их ресурсов или ресурсов составных частей.

Цель технического диагностирования - выявить неисправности машины без ее разборки, определить ресурс безотказной работы сборочных единиц, фактическую потребность в производстве работ при техническом обслуживании и ремонте, момент возникновения отказа или неисправности сборочных единиц.

Техническое диагностирование машины организуется во взаимосвязи с технологическими процессами технического обслуживания и ремонта, приведенными в руководстве по эксплуатации машины.

анализ их технического состояния,
выбор методов диагностирования сборочных единиц,
разработку условий выполнения диагностических операций,
выбор средств диагностирования,

Диагностирование является неотъемлемым технологическим элементом всей системы технического обслуживания и ремонта транспортной техники, обеспечивает проведение работ технического обслуживания и ремонта по фактическому техническому состоянию транспортных средств.

Таким образом, цель выпускной квалификационной работы заключается в том, чтобы раскрыть сущность диагностирования в обслуживании и ремонте автомобильного транспорта.

Объект исследования: техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

Предмет исследования: роль диагностирования в техническом обслуживании и ремонте автомобильного транспорта.

Гипотеза: предполагается, что обслуживание и ремонт автомобильного транспорта будет более эффективным при использовании методов диагностики.

Изучить методы и средства диагностирования технического состояния автотранспорта.
Определить диагностические нормативы и постановку диагноза в процессе обслуживания автотранспорта
Выявление методов диагностирования наиболее пригодных для достижения цели работы, анализа средств диагностирования;
Теоретической основой и информационной базой выпускной квалификационной работы являются труды отечественных и зарубежных ученых, ведущих практиков, в области разработки и создания систем диагностирования технического состояния автотранспорта, разработки ведущих мировых фирм автомобильной отрасли, материалы научно-практических конференций и семинаров, статьи в научных журналах по данной тематике. В процессе исследования изучены законодательные, нормативные и инструктивные материалы Министерства транспорта.

1. Основные понятия о диагностике

Для повышения эффективности ТО и ремонта автомобилей требуется индивидуальная информация об их техническом состоянии до и после обслуживания или ремонта. При этом необходимо, чтобы получение указанной информации было доступным, не требовало бы разборки агрегатов и больших затрат труда. Индивидуальная информация о скрытых и назревающих отказах позволяет предотвратить преждевременный или запоздалый ремонт и профилактику, а также проконтролировать качество выполняемых работ. Средством получения такой информации является техническая диагностика автомобилей.

Технической диагностикой называется отрасль знаний, изучающая признаки неисправностей автомобиля, методы, средства и алгоритмы определения его технического состояния без разборки, а также технологию и организацию использования систем диагностирования в процессах технической эксплуатации подвижного состава.

Диагностированием называют процесс определения технического состояния объекта без его разборки, по внешним признакам, путем измерения величин, характеризующих его состояние и сопоставления их с нормативами. Оно обеспечивает систему ТО и ремонта автомобилей индивидуальной информацией об их техническом состоянии и, следовательно, является элементом этой системы. Диагностирование данного объекта (автомобиля, агрегата) осуществляют согласно алгоритму (совокупности последовательных действий), установленному технической документацией. Комплекс, включающий объект, средства и алгоритмы, образуют систему диагностирования.

Объекты системы диагностирования характеризуются необходимостью и возможностью диагностирования. В свою очередь, необходимость диагностирования автомобиля определяется закономерностями изменения его технического состояния и затратами на поддержание работоспособности. Возможности диагностирования обусловлены наличием внешних признаков, позволяющих определить неисправность автомобиля без его разборки, а также доступностью измерения этих признаков. Средствами диагностирования служат специальные приборы и стенды. Они делятся на внешние (отдельные) и встроенные, являющиеся составной частью автомобиля. При диагностировании используют не только измерительные технические средства, но и субъективные возможности человека, его органы чувств, опыт, навыки; в простейших случаях используют субъективное диагностирование, в сложных - объективное.

Рис.1. Системы диагностирования

Кроме того, диагностические средства могут быть ручными или автоматизированными (автоматическими). Различают диагностирование периодическое и непрерывное. Первое осуществляют через определенные периоды наработки объекта перед ТО или ремонтом автомобиля, а второе при помощи встроенных на автомобиле диагностических средств, в процессе его эксплуатации.

статистическую (надежностную)
индивидуальную (диагностическую).

Уровень снижения затрат при планово-предупредительном ТО за счет диагностирования в большой степени зависит от коэффициента вариации ресурса автомобиля ℓ, стоимости аварийного ремонта с, стоимости профилактических работ d и диагностических сд работ. Применение диагностирования эффективно при условии, что суммарные удельные затраты на ремонт, предупредительное обслуживание и диагностирование не превышают суммарных удельных затрат на ремонт и предупредительное обслуживание без диагностирования.

Возможности диагностирования многих агрегатов в большей степени зависит от их контроле пригодности.

Контроле пригодностью называют приспособленность автомобилей к диагностическим работам, обеспечивающим заданную достоверность информации о техническом состоянии объекта при минимальных затратах труда, времени и средств на его диагностирование. Основным показателем контроле пригодности (КП) является коэффициент Кк контроле пригодности:

где То - основная трудоемкость диагностирования, чел- час;

Тд - дополнительная трудоемкость (подключение диагностических средств, датчиков, вывод объекта на тестовый режим и т.п.), чел-час.

Основная и дополнительная трудоемкость диагностирования определяется путем суммирования затрат труда на выполнение основных toi и дополнительных затрат tдi диагностических операций с учетом их вероятностей Рi , обусловленных надежностью объекта.

То и Тд для элементов, систем автомобиля выражаются формулами:

где n - число диагностических операций.

Коэффициент контроле пригодности локально характеризует приспособленность автомобиля (агрегата) к диагностированию. Он позволяет также оценить уровень конструкции автомобиля в области его контроле пригодности. Для повышения контроле пригодности автомобилей на их агрегатах устанавливают встроенные датчики, устройства для централизованного съема информации, индикаторы неисправностей, а в некоторых случаях и мини ЭВМ для обработки неоднозначной информации о состоянии автомобиля.

2. Диагностические параметры

Возможность непосредственного измерения в процессе эксплуатации структурных параметров (износов, зазоров) сопряжений агрегатов автомобиля без их разборки весьма ограничена. Поэтому при диагностировании пользуются косвенными признаками, отражающими техническое состояние автомобиля. Эти признаки называются диагностическими параметрами и представляют собой пригодные для измерения физические величины, связанные с параметрами технического состояния автомобиля и несущие информацию о его состоянии. Диагностическими параметрами могут быть: параметры рабочих процессов (мощности, тормозного пути, расхода топлива и др.), параметры сопутствующих процессов (вибраций, шума и т.п.) и геометрические величины (зазоры, люфты, свободные хода, биения и др.). Закономерности изменения диагностических параметров в функции наработки объекта диагностирования аналогичны закономерностям изменения его технического состояния. Для обеспечения надлежащей достоверности и экономичности диагностирования диагностические параметры должны быть чувствительны, однозначны, стабильны и информативны.

ЧувствительностьКr , диагностического параметра П, т.е. его приращение dП при изменении du параметра технического состояния.

Кr = dП /du

Однозначность диагностического параметра означает отсутствие экстремума (dП/du=0) в диапазоне от начального uн до предельного uп значений параметра технического состояния.

Информативность является одним из важнейших свойств диагностического параметра. Она характеризует достоверность диагноза, получаемого в результате измерения значения параметра. При общем диагностировании, когда выявляются неисправность объекта в целом, информативность определяют из совместного анализа плотностей распределения значений параметра f1 (П) и f2 (П), соответствующих заведомо исправным и неисправным объектам (см. рис.2).

Рис.1. Схема сравнительной информативности диагностических параметров.

а - информативного; b - малоинформативного; c - неинформативного;

f1 и f2 - функция распределительных параметров, соответственно исправных и неисправных объектов.

3. Диагностические нормативы

Диагностические нормативы служат для количественной оценки технического состояния автомобиля. Они устанавливаются ГОСТами и руководящими техническими материалами. К диагностическим нормативам относятся : начальное Пн , предельное Пп и допустимое Пд значения норматива. Начальный норматив Пн соответствует величине диагностического параметра новых, технически исправных объектов. В эксплуатации Пн используют как величину, до которой необходимо довести измеренное значение параметра путем восстановительных и регулировочных операций. Начальный диагностический норматив задается технической документацией.

Для некоторых механизмов автомобиля, приборов систем зажигания и питания Пн подбирают индивидуально по максимуму экономичности в процессе диагностирования. Это позволяет наиболее полно использовать индивидуальные возможности автомобиля, различные из-за неоднородности производства. Так, например, оптимальный угол начальной установки зажигания для одной и той же модели автомобиля может отличаться от среднего значения на 3-80 Практически это означает, что, используя в качестве норматива индивидуальное значение Пн , можно значительно повысить мощность и топливную экономичность автомобиля. Предельный норматив Пп соответствует такому состоянию объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация становится невозможной или нецелесообразной по технико-экономическим соображениям. Предельный норматив диагностического параметра задают требованиями ГОСТов, технической документации или же определяют, пользуясь установленными методиками. В эксплуатации предельный норматив Пп используют для прогнозирования ресурса конкретных объектов и в случае встроенного, непрерывного диагностирования.

Допустимый норматив Пд является основным диагностическим нормативом при периодическом диагностировании, проводимом в рамках планово-предупредительной системы ТО автомобилей. Он представляет собой ужесточенную величину предельного норматива, при которой обеспечивается заданный, или экономически оптимальный, уровень вероятности отказа на предстоящем межконтрольном пробеге. На основе допустимого норматива ставят диагноз состояния объекта и принимают решение о необходимости профилактически ремонтов и регулировок.

В эксплуатации допустимый норматив принимается условно как граница неисправных состояний объектов для заданной периодичности его межконтрольного пробега. Состоит Пд из начального значений Пн и допускаемого отклонения D. Если текущее значение диагностического параметра выходит из допустимого норматива, это означает, что, хотя объект и является работоспособным, его не следует выпускать в очередной пробег без регулировок или ремонта из-за высокой вероятности отказа или пониженных технико-экономических свойств.

Читайте также: