Реферат оборудование используемое при диагностировании схт

Обновлено: 03.07.2024

2 РЕФЕРАТ Реферат 15с., 7ч., 3рис., 9 источников. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА. ВИБРОДИАГНОСТИКА. ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К СТРОИТЕЛЬНЫМ КОНСТРУКЦИЯМ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПРИ ОБСЛЕДОВАНИИ. Цель работы: Определить эффективность использования методов и средств технической диагностики. Познакомиться с методом вибродиагностики. Рассмотреть реализацию метода при обследовании конструкций зданий и сооружений. В результате исследования определены понятия технической диагностики, рассмотрены основные методы вибродиагностики. Показано, как может реализовываться метод вибродиагностики при обследовании конструкций зданий и сооружений. 2

3 СОДЕРЖАНИЕ 1 Определения Введение. Ошибка! Закладка не определена. 3 Техническая диагностика. Ошибка! Закладка не определена. 4 Вибродиагностика. Ошибка! Закладка не определена. _Toc Примеры реализации применительно к строительным конструкциям зданий и сооружений при обследовании. Ошибка! Закладка не определена. 6 Заключение Список литературы. Ошибка! Закладка не определена. 3

4 1.Определения. В данном реферате применяют следующие термины с соответствующими определениями: Техническая диагностика область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов. Дефект - любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствами Техническое диагностирование - определение технического состояния объекта. Отказ событие нарушения работоспособности объекта. Техническое состояние объекта - состояние, которое характеризуется в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды, значениями параметров, установленных технической документацией на объект. Система технического диагностирования - совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования (контроля) по правилам, установленным в технической документации. Алгоритм технического диагностирования - совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования (контроля). Технический диагноз - результат диагностирования. Вибрационная диагностика метод диагностирования строительных конструкций зданий и сооружений, основанный на анализе параметров вибрации, возникающей за счёт естественных или техногенных факторов. Вибрация движение точки или механической системы, при котором происходят колебания характеризующих его скалярных величин. Виброперемещение составляющая перемещения, описывающая вибрацию. Виброскорость производная виброперемещения по времени. Виброускорение производная виброскорости по времени. 4

5 2.Введение. Современные города стремительно меняют свой облик. Буквально на глазах вырастают небоскребы, реконструируются исторические здания, меняется инфраструктура. В рамках такого масштабного строительства особо актуальным становится вопрос о безопасности, поскольку здания становятся все выше, сроки исполнения все короче, материалы все дешевле, а насыщенность технологическим оборудованием и загруженность зданий - все больше. Поэтому в настоящее время возрастают требования и к методам диагностики состояния объектов они должны давать возможность быстро и в полной мере оценить действительные характеристики конструкций зданий, а также быть просты и мобильны, чтобы использоваться на этапах проектирования, строительства, эксплуатации, ремонта и реконструкции и сноса зданий. Не смотря на все это, истории известны случаи аварий и обрушений во время строительства и эксплуатации зданий, порой с человеческими жертвами. Причинами трагедий чаще всего становятся ошибки, допущенные при оценке запаса прочности конструкции, неудовлетворительная диагностика, не принятие своевременных мер по усилению и ремонту. Избежать подобных событий в будущем позволят более ответственное отношение к эксплуатации зданий, совершенствование методов расчётов, используемых при проектировании, но самое главное полноценная и своевременная диагностика. Она позволит не только предупредить аварийные ситуации и определить меры, необходимые для предотвращения, но и выявить причины обрушений и избежать допущенных ошибок или просчетов в будущем. 5

6 3.Техническая диагностика. Техническая диагностика определяется как научная дисциплина, изучающая технические системы (в том числе здания и сооружения, а также их элементы), устанавливающая причины возникновения отказов и дефектов, разрабатывающая методы их обнаружения и оценки. Под дефектом подразумевается любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствами. Обнаружение и оценка дефектов - это процессы определения технического состояния объекта, объединяющиеся под общим термином диагностирование. Результатом последнего является диагноз. Задачи технического диагностирования: Основной задачей технического диагностирования является сокращение затрат на техническое обслуживание объектов, и на уменьшение потерь от простоя в результате отказов. Функции диагностирования: оценка технического состояния объекта; обнаружение и определение места локализации дефектов; прогнозирование остаточного ресурса объекта; мониторинг технического состояния объекта. Диагностические параметры: Различают прямые и косвенные диагностические параметры. Первые непосредственно характеризуют состояние объекта, а вторые связаны с прямыми параметрами функциональной зависимостью. Методы диагностирования: В зависимости от технических средств и диагностических параметров, которые используют при проведении диагностирования, можно составить следующий неполный список методов диагностирования: органолептические методы диагностирования, которые основаны на использовании органов чувств человека (осмотр, ослушивание); вибрационные методы диагностирования, которые основаны на анализе параметров вибраций технических объектов; акустические методы диагностирования, основанные на анализе параметров звуковых волн, генерируемых техническими объектами и их составными частями; тепловые методы; сюда же относятся методы диагностирования, основанные на использовании тепловизоров; специфические методы для каждой из областей техники (например, при диагностировании гидропривода широко применяется статопараметрический метод, основанный на анализе задросселированного потока жидкости; в электротехнике применяют методы, основанные на анализе параметров электрических сигналов, и т. д.). 6

8 4.Вибродиагностика. За время эксплуатации, конструкции здания подвергаются воздействию вибрации как естественной природы (связанной с такими явлениями, как ветер или землетрясение), так и техногенной (вызванной деятельностью человека, например строительными работами, движением транспорта). Из опытов обследований очевидно, что вибрация может стать одной из причин повреждения конструкции здания, снижения его эксплуатационной надежности: уменьшая устойчивость, ухудшая несущую способность конструкций. Вибрацию сооружения следует контролировать, для определения, насколько действующие вибрационные нагрузки опасны как для конструкции в целом, так и для ее частей. Вибрационный (динамический) мониторинг является инструментом оперативной корректировки хода производства работ и выполняется как для обеспечения сохранности конструкций строящегося или реконструируемого здания (сооружения), так и соседней застройки. Основной задачей динамического мониторинга является своевременная фиксация превышений критериев безопасного ведения работ. Вибрационная (динамическая) диагностика метод диагностирования строительных конструкций зданий и сооружений, основанный на анализе параметров вибрации, возникающей за счёт естественных или техногенных факторов. Цели вибрационного диагностирования: Диагностика сооружений проводится с целью обнаружения аномалий и дефектов, появившихся в результате конструктивных, технологических или эксплуатационных ошибок. Сооружение подвергается динамическому воздействию и определяются параметры отклика. Они анализируются и далее, используя конечноэлементное моделирование, определяется реальное напряженнодеформированное состояние конструкции. Виды вибрационной диагностики: 1) Пассивная диагностика сводится к измерению колебаний сооружения от случайного воздействия. Для сооружений любого типа этим воздействием является фоновый шум - микросейсмы, ветер и техногенные вибрации. Для мостов, эстакад и путепроводов к ним добавляется временная статическая и динамическая нагрузка от проходящего по ним транспорта. 2) Активная диагностика, более точная, опирается на нагружение конструкции вынужденным запрограммированным и точно измеряемым динамическим воздействием. Этот способ имеет достаточно много разновидностей исполнения, но условно, все строительные конструкции нагружаются собственной массой и внешней силой. При нагружении собственной массой вибрации на сооружение передаются через грунтовый массив и этот способ подходит для любых строительных сооружений, он превосходит по простоте реализации, но уступает по точности второму способу - нагружению внешней силой. Вторым способом обычно нагружаются мосты, путепроводы и эстакады, на которых непосредственно может располагаться вибратор. Остальные строительные сооружения, такие как здания, дымовые трубы и градирни обычно нагружаются через грунтовый массив. В обоих случаях силовое воздействие выбирается 8

9 достаточно большим, чтобы превысить естественный шумовой фон, но достаточно слабым, чтобы вызвать какие-либо повреждения в конструкции. Методика испытаний. Анализ и моделирование. В общем случае динамическая диагностика конструкций осуществляется в три этапа: 1) Расчет по конечноэлементной программе эталонной модели сооружения. 2) Определение собственных частот и нормированной реакции на вынужденное воздействие в частотной области. 3) Составление плана динамических испытаний. Собственно испытания также делятся на три этапа. На первом этапе подтверждаются или уточняются с необходимой гарантией теоретические результаты предыдущего этапа и назначаются режимы испытаний. На втором этапе проводятся непосредственно подробные испытания. На третьем этапе все результаты испытаний объединяются и просматриваются в виде анимации измеренных колебаний конструкции. Уточняются собственные частоты и формы. Если необходимо, делаются дополнительные измерения. Формируется база данных. Дополнительно делаются обмеры, описание и фотографирование дефектов, нивелировка, выборка проб, образцов и другие вспомогательные работы. После этого производится оценка состояния конструкций, обобщение экспериментальных данных, сравнение с эталонными (расчетными или осредненными) данными, статистическая обработка, расчет по уточненной модели, в том числе на нагрузки по СНИП и завершается написанием отчета. Диагностические параметры: При вибрационной диагностике анализируются виброскорость, виброперемещение, виброускорение. 1) Виброскорость позволяет учитывать наличие высокочастотных составляющих в спектре вибрации и, кроме того, является исходным параметром для определения вибрационной мощности. Поэтому в последнее время наблюдается тенденция к переходу нормирования по виброскорости. Виброскорость принято оценивать по эффективному значению, которое позволяет легко сравнивать гармонические и сложные колебания по их энергии. 2) Виброперемещение наиболее целесообразно характеризовать размахом колебания, так как при наличии четных гармоник наибольшие значения положительного и отрицательного отклонений могут быть различными. Поэтому только размах, т.е. сумма абсолютных значений наибольших положительного и отрицательного отклонений, может быть принята за меру виброперемещения. 3) Виброускорение - в свою очередь, производная по времени от виброскорости. Характеризует инерционную силу, которая воздействует на объект при вибрации 9

10 Применение метода: Наибольшее развитие метод получил при диагностировании подшипников качения. Также вибрационный метод успешно применяется при обследовании строительных конструкций зданий и сооружений. Преимущества: метод позволяет находить скрытые дефекты; метод, как правило, не требует вскрытия конструкции; малое время диагностирования; возможность обнаружения дефектов на этапе их зарождения. Недостатки: особые требования к способу крепления датчика вибрации; зависимость параметров вибрации от большого количества факторов и сложность выделения вибрационного сигнала, обусловленного наличием неисправности низкая точность диагностирования Основные приборы измерения вибрации (виброметры): Измерители параметров вибрации - Вибран-2.2 Назначение : Мониторинг и вибродиагностика конструкций, оснований, сооружений, мостов, машин, механизмов, вибрационного оборудования, компрессорных станций Обнаружение и оценка влияния случайных импульсных и краткопериодических воздействий на объект обследования Исследование виброустойчивости объектов Преимущества: Широкие возможности прибора при весьма малых габаритах Возможность продолжительного непрерывного мониторинга при высоком разрешении Широкий динамический и частотный диапазоны, высокая чувствительность Вибродатчики с встроенной электроникой Основные функции: Работа в режиме вибросборщика в течение длительного времени Режим виброанализатора с выбираемыми частотными диапазонами и типом спектра Режим непрерывного спектрального анализа по линиям спектра Режим виброметра с вычислением СКЗ виброскорости 10

12 5.Примеры реализации применительно к строительным конструкциям ЗиС. Реальный опыт применения вибрационной диагностики, я решил показать на примере вибрационного обследования конструкций мостов. Ниже даны АФЧХ (амплитудно-фазовые частотные характеристики) консоли моста через р.волга в г.старица (рис.1). Белым цветом показана амплитуда, красным - действительная, синим - мнимая часть. Ось X - частота, ось Y - вертикальное перемещение среднего сечения соответствующей балки в метрах на одну тонну динамического усилия. АФЧХ не зависят от силы возбуждения, если сооружение работает линейно. С их помощью определяются собственные частоты и демпфирующие свойства сооружения. Дополнительно, используя эти характеристики, можно получить анимационную картину колебаний сооружения на любой частоте возбуждения. Во время испытаний моста измерения проводились в 1300 точках конструкции. На следующем рисунке (рис.2) представлена картина первой формы колебаний пролетного строения моста через р.тверца в г.тверь. Цифры 1 и 4 соответствуют положению береговых устоев, 2 и 3 - русловых опор. Рис.1 Рис.2 12

13 Работа проведена лабораторией ВДИ ОАО ЦНИИС. Организация обладает широким спектром возможностей для проведения испытаний строительных конструкций динамическим методом. Наиболее универсальным с точки зрения решаемых задач, по их мнению, является мобильный диагностический комплекс ВДИК Он смонтирован на базе двух автомобилей повышенной проходимости и предназначен для натурных испытаний в жестких климатических условиях. Источником возбуждения колебаний является мощный сейсмовозбудитель типа СВ-5-150, на базе автомобиля Урал-4320, модифицированный для целей испытания сооружений. Информационно-измерительная система реализована на базе автомобиля Зил-131Н. Диагностический комплекс ориентирован на полевые испытания различных типов наземных сооружений, но возможны испытания моделей строительных конструкций динамическим (вибрационным) методом и в лабораторных условиях. Конструктивное исполнение кабельной системы приборов позволяет проводить измерения без перебазирования системы на сооружениях протяженностью до 200 м, что сократило время работ при вибродиагностике моста через р. Волга в г. Старице. 13

14 6.Заключение Техническая диагностика позволяет объективно решать задачи своевременного обнаружения и распознавания имеющихся дефектов и потенциально опасных зон, узлов, деталей и т.п. В результате появляется возможность сосредоточить прогрессивные меры по ремонту на проблемных участках, вместо непроизводительных затрат на устранение последствий аварий или неоправданно высоких объемов ремонтных работ. Фактически потребность в высококачественной технической диагностике прослеживается на всех стадиях жизненного цикла объектов. В свою очередь метод вибрационной диагностики сегодня приобретает всё большее распространение при обследованиях строительных конструкций зданий и сооружений, так как метод позволяет находить скрытые дефекты, существенно экономит время и не требует вскрытия конструкции. Растущая конкуренция в области вибродиагностики и связи с этим удешевление электронных вычислительных средств и упрощение анализа вибрационных сигналов привело к интенсивному развитию этого метода в последние годы. Таким образом, познакомившись с вибрационной диагностикой, можно сделать вывод, что метод имеет метод множество положительных черт при обследовании конструкций зданий и сооружений. 14

16 Вопрос на зачёт: "Достоинства и недостатки вибрационного метода диагностики?" 16

* 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.

Эксплуатация различных транспортных средств (подвижного состава сопровождается высокими затратами на поддержание их работоспособного состояния в течении всего срока эксплуатации. Сохранение работоспособности транспортных средств обеспечивается выполнением планово-предупредительных работ по техническому обслуживанию (ТО) и ремонту, а также внеплановых ремонтов, проводимых для устранения возникающих в межпрофилактические периоды отказов и неисправностей.

Содержание

Введение…………………………………………………………………….3
1.1.Диагностика гидравлических систем……………………. ……….…5
1.2.Методы диагностирования гидравлических систем………………….8
2.1.Система диагностирования гидроприводов СДМ…………………. 11
2.2.Диагностика двигателя и электронных систем………………. …….17
3.1.Электронные диагностические средства…………………………….21
Заключение………………………………………………………….……….25
Список использованной литературы………………………………………

Прикрепленные файлы: 1 файл

кр диагностика.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

в г. НИЖНЕВАРТОВСКЕ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ:
ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ И ДИАГНОСТИКА

Выполнил: студент 4 курса

группы АТХ-10 Парнюк А.А.

1.1.Диагностика гидравлических систем ……………………. ……….… 5

1.2.Методы диагностирования гидравлических систем…………………. 8

2.1.Система диагностирования гидроприводов СДМ …………………. 11

2.2. Диагностика двигателя и электронных систем………………. …….17

3.1. Электронные диагностические средства …………………………….21

Список использованной литературы………………………………………28

Для повышения эффективности использования транспортного средства разработаны методы и средства диагностирования, которые применяют как при проведении технического обслуживания и ремонтов, так и в качестве самостоятельного технологического процесса. Диагностирование позволяет повысить коэффициент готовности и вероятность безотказной работы транспортных средств, снизить трудоемкость и стоимость эксплуатации, повысить ремонтопригодность и контролепригодность объектов транспорта.

В процессе диагностирования производится получение информации о техническом состоянии транспортного средства. Однако получение диагностической информации само по себе не может решить вопроса оптимизации управления техническим состоянием транспортного средства. Наиболее целесообразным является использование диагностической информации:

при прогнозировании технического состояния транспортного средства на какой-то период с целью подготовки производства к проведению плановых технических обслуживаний и совмещения с ними некоторых, теперь уже известных, текущих ремонтов;
при определении потребности в регулировочных работах при выполнении регламентных работ на постах обслуживания;
при определении режимов работ по техническому обслуживанию и текущему ремонту с целью их типизации и тем самых качественной подготовки производства;
при комплексном контроле технического состояния после выполнения работ технического обслуживания и текущего ремонта.

В связи с этим техническая диагностика как подсистема управления техническим состоянием транспортного средства должна присутствовать на всех этапах эксплуатации и подготовки к эксплуатации.
Одним из факторов повышения эффективности машин и оборудования, сокращения расходов на их эксплуатацию является широкое внедрение систем технической диагностики. Применение систем технической диагностики позволяет безразборным способом при минимальных затратах времени определять неисправности машины. Поиск неисправностей обычно занимает в среднем до 50 % общего времени ремонтных работ.
Использование систем технической диагностики позволяет получить наиболее полную информацию, необходимую для оптимальной регулировки эксплуатируемых машин, обеспечивающей выполнение работы при наименьшем потреблении ресурсов. Это означает, что даже при существующем уровне надежности машин техническая диагностика создает условия для значительного повышения коэффициента их использования за счет сокращения времени ремонта, ощутимого уменьшения затрат на их эксплуатацию, исключения аварийных ситуаций.

По результатам обследований машин, находящихся в эксплуатации, проведенных институтами МАДИ, РИСИ и ВНИИСтройДорМаш, отказы элементов гидравлического привода составляют половину от общего количества отказов экскаваторов, стреловых кранов и т.д. Агрегаты гидропривода зачастую снимаются с машин и направляются в ремонт с недоиспользованным ресурсом. Это указывает на определенный недостаток гидравлического привода – трудность выявления неисправностей и отсюда высокие расходы на обслуживание и ремонт. Поэтому актуальны вопросы диагностирования гидропривода строительных машин, этому и посвящен настоящий обзор.
Диагностирование систем гидропривода машин производят с целью:
- оценки технического состояния гидроагрегатов и правильности настройки клапанной аппаратуры;
- поиска причин отказов и локализации дефектов в элементах гидропривода;
прогнозирования ресурса работы.
Для определения технического состояния гидроприводов строительных машин используются как субъективные (органолептические), так и объективные методы с использованием измерительных средств.
Органолептические методы диагностирования (осмотр, прослушивание и другие) позволяют оценивать качественные признаки технического состояния гидропривода. Учитывая простоту и доступность их проведения, а при определенном навыке и получение некоторой относительной количественной оценки технического состояния, эти методы находят широкое применение на практике.
В настоящее время все шире используются объективные методы диагностирования гидроприводов, предусматривающие применение специальных приборов, стендов и другого оборудования, позволяющие количественно и с достаточной точностью измерять диагностические параметры, определять техническое состояние гидропривода.
К основным параметрам гидросистемы, которые могут характеризовать ее техническое состояние, относятся полезная мощность и развиваемое усилие, объемный КПД, продолжительность рабочего цикла, концентрация продуктов износа в рабочей жидкости, максимальное развиваемое давление, интенсивность нагрева и установившаяся температура рабочей жидкости и др. Все эти параметры представляют собой определенные физические величины и характеризуют соответствующие методы диагностирования гидроприводов. Существующие методы диагностирования гидроприводов одноковшовых экскаваторов и других строительных машин приведены ниже.

1.2.Методы диагностирования гидравлических систем

Временной метод. В качестве диагностических параметров используется время выполнения отдельных операций и продолжительность всего рабочего цикла. Время выполнения рабочего цикла для экскаватора является параметром, непосредственно связанным с его производительностью, и поэтому однозначно определяет техническое состояние гидропривода в целом. Метод легко реализуется, поскольку не требует использования какой-либо диагностической аппаратуры, и диагностирование может проводить сам машинист. Однако точность низка, так как практически невозможно обеспечить одинаковые условия работы в каждом цикле, и квалификация машиниста и его психологическое состояние во время диагностирования тоже вносят определенную погрешность.

Силовой (мощностной) метод. Техническое состояние гидропривода определяется по величине полезной мощности, то есть по величине усилия, развиваемого на выходном звене гидродвигателя, и скорости перемещения выходного звена.
Таким образом, для гидравлического экскаватора определяется полезная мощность гидропривода каждого исполнительного механизма (стрелы, рукояти, ковша, выносных опор, хода и поворота платформы). Для определения усилия на выходном звене используют специальные нагружающие устройства. Недостатком метода является то, что нагружающие устройства достаточно сложны и их применение практически возможно только в стационарных условиях.

Гидростатический (статопараметрический) метод. Этот метод, получивший широкое распространение, основан на измерении параметров установившегося задросселированного потока рабочей жидкости. В качестве диагностических параметров используют давление, расход, утечки рабочей жидкости, коэффициент подачи, объемный КПД. Метод может быть использован для оценки технического состояния всех сборочных единиц гидросистемы. К его недостаткам относится большая трудоемкость (необходимо разъединение трубопроводов и рукавов в системе и установка датчиков непосредственно в поток рабочей жидкости). Кроме того, для поддержания номинального давления в гидросистеме при диагностировании необходимо предусмотреть специальное нагружающее устройство.

Гидродинамический метод (метод переходных характеристик). Этот метод основан на анализе реакции гидросистемы на мгновенные изменения давлений в ней. Ударная волна, проходя по конкретному участку системы, несет информацию обо всех гидравлических сопротивлениях на этом участке. Переходный процесс представляет собой динамический режим работы, при котором проявляется уровень технического состояния. Одним из достоинств метода является возможность создания мгновенного изменения давления в системе без помощи каких-либо устройств, за счет режима самонагружения. Недостатком является сложность оценки технического состояния отдельных гидроэлементов, так как существует значительное взаимное влияние их друг на друга в динамическом режиме работы. Кроме того, метод неприемлем для аксиально-поршневых насосов, которые во время работы создают пульсации давления, являющиеся помехой.

Акустический метод. Диагностическим парамет ром являются акустические шумы. Определяются внутренние негерметичности гидросистемы по шуму перетекающей рабочей жидкости. Метод отличается универсальностью и реализуется с применением накладных датчиков. К недостаткам следует отнести сложность анализа полученной информации из-за множества шумовых помех.

Вибрационный метод. Это разновидность акустического метода. Он основан на анализе параметров вибраций диагностируемого объекта; имеет большую информативную емкость. Осуществляется при помощи накладных датчиков: позволяет определять по вибрации при работе, техническое состояние отдельных элементов гидропривода в основном подшипников, зубчатых передач. Однако и в этом методе трудно выделить полезную информацию из общего фона вибраций при диагностировании в условиях эксплуатации.
Тепловые методы. Основаны на измерении и оценке величины температуры на поверхностях сборочных единиц. Данный параметр характеризует эффективность преобразования энергии в гидроприводе. Наиболее эффективным является термодинамический метод, который позволяет путем измерения перепадов температур рабочей жидкости на входе и выходе гидроэлемента определять его полный КПД. Для измерения температуры применяются накладные датчики. К недостаткам относится необходимость точного измерения перепадов температур и обеспечения при диагностировании определенного перепада давления на входе и выходе гидроагрегата, что не всегда возможно в условиях эксплуатации.

Методы анализа состояния рабочей жидкости. Диагностическими параметрами являются количество и состав абразива и продуктов износа в рабочей жидкости, отобранной из гидросистемы. При использовании этих методов отсутствует необходимость нагружения диагностируемой машины. Методы позволяют обнаружить износ в его начальной стадии. К недостаткам относятся сложность локализации неисправности, применение дорогостоящей аппаратуры и большая продолжительность диагностирования, связанная с отправкой отобранных проб рабочей жидкости в пункты ее диагностирования.

2.1.Система диагностирования гидроприводов СДМ

Система диагностирования гидроприводов СДМ:
1 – гидротестер универсальный; 2 – датчики расхода, давления, температуры и
частоты вращения маховика дизеля; 3 – электронный микропроцессорный прибор;
4 – соединительные рукава; 5,6,7,8 – средства контролепригодности гидроприводов СДМ: 5 – подсоединительные устройства (трехходовые краны); 6 – пробки; 7 – штуцер с элементами БРС для сбрасывания потока рабочей жидкости в бак; 8 – переходник с элементом БРС; 9 – приспособление для установки датчика частоты на вал отбора
мощности; 10 – ультразвуковой течеискатель

Электронный микропроцессорный прибор (микроЭВМ типа MCS51-80C32) позволяет записывать значения показателей датчиков гидротестера с заданным интервалом от 4 до 10000 миллисекунд с количеством точек измерения от 1 до 255 каждого показателя. Это позволяет построить внешнюю напорную характеристику насоса PQ – const при любых режимах нагружения.
Ультразвуковой течеискатель ИКУ-1 предназначен для оценки внутренних утечек в распределительно-регулирующей аппаратуре (гидрораспределителях и клапанах), исполнительных гидромоторах и гидроцилиндрах, а также в дренажных трубопроводах. ИКУ-1 реализует ультразвуковой метод оценки внутренних утечек через поверхности сопряжения прецизионных соединений гидроагрегатов. Физическая сущность метода заключается в том, что рабочая жидкость, дросселируя под давлением через малые зазоры запорно-регулирующих элементов и уплотнения, образует на выходе из зазора турбулентный кавитационный поток. Пульсации давления и скорости потока жидкости передаются на стенки гидроагрегата и излучают его поверхностью ультразвуковые колебания.

Технические данные системы диа гностирования

В технологии разработаны алгоритмы локализации основных неисправностей ГП, а также методы выявления отказа основных элементов в виде диагностических матриц на различные гидроагрегаты. В качестве примера приведена диагностическая матрица общего насосного модуля.

В процессе эксплуатации оборудования в результате его износа нарушается предусмотренные конструкцией движения, что приводит к погрешностям обрабатываемых поверхностей. Возможность непосредственной оценки степени износа есть не всегда и для различных групп оборудования используются различные диагностические схемы. Рекомендуется следующая последовательность разработки таких схем.

На первом этапе для каждой группы оборудования (станков) устанавливают измеряемые параметры обрабатываемых изделий, определяющие их качество. Например. для токарных станков такими параметрами являются диаметр обрабатываемой детали. форма ее продольного и поперечного сечений. шероховатость и волнистость поверхности.

На втором этапе разработки диагностической схемы устанавливают основные, наиболее существенные причины отклонений измеряемых параметров изделий от заданных.

На третьем этапе устанавливают сборочные единицы оборудования, техническое состояние которых вызывает отклонение измеряемого параметра.

На четвертом этапе определяют процессы, сопутствующие работе станка (например шумы и вибрации), которые можно использовать для его диагностирования.

На пятом этапе определяют возможность использования известных методов диагностирования, либо необходимость разработки новых. Выбор метода диагностирования производят с учетом следующих требований:

-требуемая точность диагностирования.

- простота и безопасность метода.

-наличие или возможность приобретения необходимой аппаратуры или оборудования.

Результаты диагностирования должны обеспечивать возможность прогнозирования технического состояния оборудования.

Методы диагностирования.

Методы диагностирования классифицируют в зависимости от характера и физической сущности параметров технического состояния объектов. Их подразделяют на 2 группы:

1. Органолептические (субъективные)

2. Инструментальные (объективные).

Позволяют оценивать техническое состояние объектов с посощью

-осмотром – выявляют места подтекания топлива, масла и технических жидкостей. определяют их качество по пятну на фильтровальной бумаге, находят трещины на металлоконструкциях и определяют их деформацию. определяют цвет отработанных газов, биение вращающихся частей, натяжение цепных передач и др.

- ослушиванием (в том числе с помощью стетоскопа) – выявляют места и характер стуков, шумов, перебоев в работе двигателя, отказы в трансмиссии и ходовой системе и т.п.

- осязанием – определяют места и степень ненормального нагрева, биения, вибраций деталей, возможность жидкостей и т.п.

- обонянием – выявляют отказ муфты сцепления, течь топлива и др.

Достоинство субъективных методов – низкая трудоемкость и отсутствие средств измерений. Однако этот метод дает только качественные оценки и зависит от опыта и квалификации диагноста.

Инструментальные метода контроля работоспособности основаны на использовании измерительных приборов, стендов и другого оборудования и позволяют количественно определять параметры технического состояния.

По назначению методы диагностирования подразделяются на тестовые, функциональные и ресурсные.

Тестовые – проверка исправности и работоспособности, а также поиск неисправностей. Осуществляемая когда объект не применяется по прямому назначению или тестовые воздействия не мешают нормальному функционированию объекта. При этом на объект диагностирования подается специальное тестовое воздействие.

Функциональные – предназначены для измерения параметров, характеризующих функциональные свойства машин, узлов и агрегатов, при этом на ОД поступают только рабочие воздействия.

Ресурсные – используют для определения остаточного ресурса диагностируемых узлов, агрегатов и машин.

По характеру измерения параметров методы диагностирования машин подразделяются на прямые и косвенные.

Прямые – основаны на непосредственном измерении параметров технического состояния (структурных): зазоров в сопряжениях, размеров деталей, прогиба цепных и ременных передач и др. Эти методы применяют при контроле механизмов и устройств. доступных и удобных для проверки и не требующих разборки (приводные механизмы, ходовая часть, рулевое управление, тормозная система и др.).

Косвенные методы – позволяют определять структурные параметры по диагностическим (косвенным) параметрам с помощью датчиков или диагностических устройств установленных снаружи агрегатов. К косвенным параметрам относятся: давление и температура рабочего тела; расход топлива; масла; вибраций узлов и др.

По физическому принципу выделяют следующие методы диагностирования, каждый из которых контролирует определенный физический процесс (величину):

- энергетический (определение силы и мощности);

- оптический и др.

Наиболее часто используют следующие методы:

1. Статопараметрический – основан на измерении давления, подачи или расхода рабочей жидкости и позволяет оценивать объемный КПД.

2. Метод амплитудно-фазовых характеристик – основан на анализе волновых процессов изменения давления в папорной и сливной магистрали. Метод используется для оценки работоспособности и локализации неисправности гидропривода.

3. Временной метод также используется для оценки работоспособности гидропривода и основан на изменении параметров движения в заданных режимах (подъем ковша погрузчика или экскаватора от min до max значения).

4. Силовой метод – основан на изменении усилия на рабочем органе, движителя или крюке, для чего используется погрузочные стенды.

5. Метод переходных характеристик – предусматривает анализ неустановившихся режимов работы пневмо- и гидросистем.

6. Виброакустический метод базируется на анализе параметров вибрации и акустических шумов, например ДВС. В процессе эксплуатации из-за нарушения заданных кинематических связей характерных шумов и вибраций изменяется.

7. Тепловой метод основан на оценке распределения температуры по поверхностям сборочных единиц, а также разности температур рабочей жидкости на входе и выходе.

8. Метод анализа ТСМ и рабочих жидкостей предусматривает определение их свойств и состава. Например, интенсивность изнашивания оценивается количеством частиц металла в жидкости.

9. Радиационный метод – основан на ослаблении интенсивности излучения, проходящего через объект диагностирования и позволяет оценить износ деталей и дефектов в них.

10. Электрический метод – предусматривает непосредственное измерение электрических параметров (например, сопротивления проводов системы зажигания ДВС сигналов с датчиков и т.д.).

11. Нефелометрический метод – сравнивает интенсивность 2 световых потоков, один из которых проходит через эталонную жидкость, другой через рабочую, определяя степень загрязненности. Аналогичные фотоэлектрические датчики позволяют оценивать рабочую жидкость в потоке.

12. Фотоэлектрический метод – используется также для измерения линейных и угловых люфтов, а также зазоров в сопряжениях.

13. Для определения структуры , свойств контроля дефектов используют магнитные, вихревые, ультразвуковые методы.

14. Химический анализ – используется для определения качества масла и топлива.

15. Метод контроля проникающими веществами, например люминесцентный.

При выборе того или иного метода измерения диагностического

параметра следует исходить из его вида, диапазона измерения, условий работы или остановки объекта при измерении, доступности технологии измерения и необходимости аппаратуры. при этом диапазон измерений должен обеспечивать регистрации. минимальных и максимальных значений диагностических параметров.

Средства диагностирования.

Система диагностирования представляет собой совокупность средств технического диагностирования, объекта диагностирования и исполнителей.

Средства технической диагностики позволяют оценивать техническое состояние проверяемого объекта. Они включают: программные средства и компьютерную технику для их реализации, эксплуатационную документацию (технологическая пооперационная карта диагностирования, диагностическая карта, структурно-следственная схема поиска неисправности, диагностические матрицы локализации неисправности, схемы и пооперационные карты восстановления работоспособности и др.), технические средства диагностирования (ТСД - приборы, стенды или устройства для определения состояния ОД).

ТСД разделяют на:

- внешние средства, подключаемые только для осуществления процесса диагноза;

- встроенные средства, составляющие с ОД конструктивно единое целое и дающие возможность получать информацию о его состоянии непрерывно.

По степени автоматизации ТСД бывают:

- ручными, управляемыми человеком-оператором;

- автоматизированными работающими с участием человека (включение, выключение, переключение режимов);

- автоматические, работающие без участие человека.

В зависимости от степени подвижности ТСД подразделяются на:

- передвижные, монтируются. как правило, на самоходных транспортных средствах.

- стационарные, устанавливаемые на участках д., испытательных и контрольных центрах.

Средства диагностирования на современной технике существенно повышает ее работоспособность.

Основу материальной базы диагностирования составляют диагностические комплекты оборудования, приборов и приспособлений, а также посты и участки диагностирования. Помимо внешних средств диагностирования, в последнее время широкое распространение получают встроенные средства диагностирования машин, которые позволяют диагностировать ее в процессе эксплуатации. Они подразделяются на следующие группы (рис. 1.7.):

- предельные автоматы, прекращающие работу машины (агрегата);

- индикаторы постоянного действия (стрелочные, световые, например указатель давления масла в системе смазки двигателя) или периодического действия (сигнализаторы или приборы визуального наблюдения – уровня топлива, масла, тормозной жидкости);

- накопители информации с выводом на сигнализаторы или с периодическим съемом информации для её последующей обработки в стационарных условиях.

Комбинация встроенных и внешних средств диагностирования позволяет значительно снизить вероятность пропуска отказов и повысить достоверность информации.

Автоматизация процессов диагностирования существенно улучшает основные показатели и характеристики систем диагностирования. В частности, благодаря автоматизации удается значительно сократить время на выдачу диагноза, снизить требования к квалификации операторов-диагностов, в ряде случаев вообще отказаться от их услуг, снизить трудоемкость операций диагностирования, улучшить форму представления результатов диагноза и повысить достоверность его постановки.

Быстрое распространение в 80-х годах XX века сложных электронных систем управления двигателем потребовало новых методов диагностики и диагностического оборудования. Большое количество различных типов электронных блоков управления (ЭБУ) потребовало новых диагностических средств для быстрого доступа к технической информации для каждой машины. Эти средства были разработаны и разделяются на 3 категории:

1. стационарные (стендовые) диагностические системы. Они не подключаются к ЭБУ и независимы от бортовой диагностической системы машины. Они используются для диагностики систем впрыска – зажигания (мотор-тестеры), тормозных систем, подвески и пр.

2. бортовые диагностические средства, которые кодируют обнаруженные неисправности и выводят их на приборный щиток с помощью световой индикации;

3. бортовое диагностическое программное обеспечение, для доступа к которому требуются специальные дополнительные диагностические устройства: диагностические тестеры, скаперы и пр.

Датчики.

Датчик – это конструктивно законченное устройство, состоящее из чувствительного элемента и первичного преобразователя. В случае, если в датчике не происходит преобразование сигналов. он включает только чувствительный элемент. В зависимости от типа первичного преобразователя датчики подразделяются на: электрические и неэлектрические. Электрические подразделяют на параметрические (пассивные) и генераторные (активные).

Параметрические датчики преобразуют входное воздействие в изменение внутреннего параметра – сопротивления, емкости, индуктивности, с использованием постороннего источника энергии.

Генераторные датчики сами генерируют ЭДС при воздействии входной величины. Это термопары, индукционные, пьезоэлектрические и др. датчики.

Различные типы первичных преобразователей могут использоваться в датчиках разных физических величин (таб. 3.1). Основными характеристиками датчиков являются: чувствительность, порог чувствительности, предел измерения, инерционность, динамический диапазон измерения и др.

Принцип работы и область применения первичных преобразователей определяют целесообразность их применения при диагностировании:

1. Резистивные, преобразующие линейное или угловое перемещение в электрический сигнал.

2. Тензометрические – используют для измерения малых перемещений и деформаций.

3. Электромагнитные включают:

3.1 Индуктивные – используют изменение индуктивного сопротивления для измерения малых перемещений подвижного якоря.

3.2 В трансформаторных датчиках выходное напряжение изменяется при перемещении или повороте подвижного якоря.

3.3 Магнитоупругие датчики измеряют температуру или усилие за счет измерения магнитной проницаемости ферромагнитных сердечников (пермаллой).

3.4 Магниторезисторные преобразователи используют эффект изменения сопротивления под действием магнитного поля.

3.5 Индукционные преобразователи представляют собой импульсные генераторы.

4. Емкостные, для измерения малых линейных перемещений с точностью до 0,1…0,01 мкм используют изменение зазора между обкладками конденсатора, что приводит к изменению его емкости.

5. Пьезоэлектрические преобразователи позволяют измерять усилия, давления, вибраций и др. за счет пьезоэффекта кристаллов. (кварца, TiBa и др.).

6. Фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементы) трансформируют световой поток в электросигнал (лампы. фоторезисторы и фотопробразователи – диоды и генераторы).

7. Преобразователи температуры:

7.2 дилатометрические – для измерения и регулирования температур в котлах от -60 до +450 о С.

7.3 манометрические преобразуют тепловое изменение объема в изменении давления и перемещение сильфонов и трубок с жидкостью (ацетон, спирт) или газом (N, эфир и др.).

7.4 металлические терморезисторы – очень точные ( до 0,001 о С) с диапозоном от -200 до +650 о С (Pt).

7.5 термопары (от -200 до 800 о С).

8. Преобразователи Хома для измерения положения. перемещения, а также давления при смещении постоянного магнита в магнитном поле. где возникают Э.Д.С.

В зависимости от типа системы диагностирования осуществляется подбор средств диагностирования и датчиков информации. При этом особое внимание уделяется стоимости встроенных систем диагностирования или трудоемкости оснащения датчиками разделенных систем (ОД – СД) диагностирования. В последнем случае широко используются накладные датчики с магнитным креплением. Для диагностирования С,Д и ПТ машин серийно выпускаются датчики, но большинство датчиков специально проектируют и производят с учетом конструкций диагностируемых машин. с использованием серийных первичных преобразователей.

В настоящее время широко применяются следующие датчики:

1. Датчики положения – потенциометрические датчики угла и пути. Они могут быть однооборотные (угол поворота до 360 о ) и многооборотные ( до 3600 о ) , скорость перемещение до 10 м/с, при длине до 3000 мм., до 20 м/с при ходе до 150мм. Они могут быть контактными и бесконтактными (трансформаторными) к ним относятся и концевые выключатели.

2. Датчики перемещения – используются для измерения зазоров, люфтов и низкочастотных виброперемещений с помощью тензорезисторных, резисторных, индуктивных, индукционных, фотоэлектрических преобразователей. Для бесконтактного измерения перемещений применяют вихретоковые датчики (катушки).

Для измерения углового положения валов, их угловых скоростей и ускорений используется датчики угловых перемещений – угловые индекаторы или энкодеры, например цифровые фотоимпульсные энкодеры, а также фотоимпульсные датчики. Абсолютные энкодеры формирует сигнал в покое и движении, не теряет его при потере питания. Он не подвержен помехам и не требует точной установки вала. Они бывают одно (до 360 о ) и многооборотными.

3. Датчики скорости (угловой и линейной) применяют с фотоэлектрическими и магнитно-электрическими (индукционными, вихретоковыми) преобразователями, а также тахогенераторами (постоянного и переменного тока).

4. Датчики ускорений (угловых и линейных) тоже энкодеры измеряющие ускорения до 500д.

5. Датчики давлений в гидро- и пневмоприводах

- манометры и электрические датчики. работающие как в аналоговых, так и в цифровых системах (HART – потока).

6. Датчики расхода в диагностировании:

-переменного перепада давления (с диафрагмами)

-обтекания (с поворотной лопастью)

-камерные (поршневые, шестеренные …)

7. Датчики температуры – это термопары и термометры сопротивления, а также микропроцессорные датчики с первичным преобразователем – термопарой. При диагностике строительных и дорожных машин применяются кремниевые датчики (чувствительный элемент – кристалл кремния с нанесенными на него пленочными резисторами) для твердых, жидких и газообразных веществ.

Читайте также: