Основные понятия и терминология технической диагностики

   Количество  отсчетов по показывающему прибору должно быть не менее трех с интервалом не менее 5 с. При колебаниях стрелки прибора (цифровой индикации) в момент измерения отсчет проводят по среднему значению.

   При разбросе результатов измерений менее чем в 1,5 раза в качестве конечного результата берется максимальное значение. При большем разбросе количество измерении удваивается.

   Периодичность измерений диагностических параметров устанавливают исходя из скорости развития повреждения (неисправности) характеризуемой  скоростью изменения значения диагностического параметра, описывающего эту неисправность. В связи с этим периодичность  измерения диагностического параметра  должна быть несколько меньше (на 10%) оставшегося ресурса

        (2.15)

   где - оставшийся ресурс до ТО, ч; - соответственно предельное и измеренное значение диагностического параметра; S- скорость измерения параметра, характеризующего развитие неисправности.

   Периодичность контроля может определяться также  по результатам прогноза диагностического параметра. 

   ЛЕКЦИЯ 3

   Прогнозирование технического состояния  СТС.

   Прогнозирование технического состояния СТС —  это процесс определения технического состояния СТС на предстоящий  интервал времени с уметом предыстории  изменения параметров, характеризующих техническое состояние.

   Различают прогнозы: краткосрочные — 1 ч, 1 сут, 1 мес.; долгосрочные — 1 год, 4 года. Предыстория, положенная в основу прогноза, должна быть по продолжительности не менее времени прогноза. Если принимается предыстория в пределах 0.5прогноза, то периодичность контроля не должна превышать 0,3времени прогноза.

   Из  трех методов инженерного прогнозирования (аналитического, вероятностного и статистической классификации) для практических целей диагностирования СТС применяются разновидности аналитического прогнозирования.

   В аналитическом прогнозировании используются элементарные функции (особенно линейные и линейные с периодическим уточнением угла наклона прямой-коэффициента а) и . функции, описывающие характер или физическую картину (скорость) развития неисправности.

   Для объектов, состояние которых описывается несколькими диагностическими параметрами, прогнозируется каждый параметр. Если же неисправность описывается несколькими параметрами, то момент предельного состояния устанавливается по времени достижения его всей совокупностью параметров (аналогичный подход и при прогнозировании с использованием таблицы неисправностей).

   В случае избыточного по числу признаков описания неисправности (т. е. неисправность описывается двумя или тремя независимыми признаками, каждый из которых однозначно определяет неисправность) прогноз осуществляется независимо по каждому признаку, а время достижения предельного значения принимается по признаку, первому его достигнувшего.

   Методы  прогнозирования позволяют установить периодичность контроля технического состояния, который следует проводить  до момента наступления предельного состояния.

   Задаваясь предельным значением параметра, характеризующего состояние, по результатам прогноза можно установить время достижения предельного состояния СТС (его ресурс, например, до ремонта).

   Точность  прогноза характеризуется средним квадратичным отклонением прогнозируемых параметров, а прогнозируемый на этой основе остаточный ресурс характеризуется вероятностью безотказной работы за остаточный ресурс (т.е. в это время не возникает ни одна из неисправностей, характеризующая диагностическую модель объекта).

   Прогнозирование с использованием моделей. Модели объектов используются для аппроксимации экспериментальных данных для определения характера (предыстории) изменения диагностических параметров во времени. Прогнозированию предшествует сглаживание экспериментальных данных.

   Для краткосрочного прогноза в большинстве случаев целесообразно использовать линейную аппроксимацию

   y=a₀ + a₁τ или y= aτ.

   Значение  коэффициента a определяется по формуле

                         (2.16)

   Периодически  уточняется наклон прямой путем определения  коэффициента а для n = 3...5 последних измерений.

   Для прогноза параметров, описывающих неисправности, связанные с износом и усталостными повреждениями, используется уравнение

   y= a₀τ                     (2.17)

   Для связанных с заносом уравнение

   y = y_пред/(1+ae^-bτ)                  (2.18)

   Прогнозирование по известному значению скорости развития неисправности. Если известна скорость развития конкретной неисправности для данного вида СТС, характеризуемая скоростью изменения значения диагностического параметра, то прогноз осуществляется по формуле (2.15) или в соответствии с выражением

   η_пр=S_ητ                  (2.19)

   где η_пр – прогнозируемое значение диагностического параметра; S_η – скорость изменения диагностического параметра; τ – время прогнозирования, ч. 

   Характеристики  технического диагностирования.

   Устанавливаются следующие характеристики диагностирования: номенклатура параметров электроустановки, позволяющих определить ее техническое  состояние (при определении вида технического состояния электроустановки); глубина поиска места отказа или  неисправности, определяемая уровнем  конструктивной сложности составных  частей или перечнем элементов, с  точностью до которых должно быть определено место отказа или неисправности (при поиске места отказа или неисправности); номенклатура параметров изделия, позволяющих  прогнозировать его техническое  состояние (при прогнозировании  технического состояния). 

   ЛЕКЦИЯ 4

   Методы  и средства диагностирования.

   В целом  методы диагностирования можно разделить  на субъективные и объективные.

   Субъективные  методы позволяют оценивать техническое  состояние контролируемого объекта: визуальным осмотром (выявляют места  подтекания топлива, масла и технических жидкостей, определяется их качество по пятну на фильтровальной бумаге; наличие трещин на металлоконструкции; деформация шин и остаточная деформация металлоконструкции; заметная на глаз усадка штока силового цилиндра при нейтральной позиции рукоятки золотника распределителя, вспенивание жидкости, цвет выхлопных газов и т.д.); ослушиванием (характер шумов, стуков и вибрации); по степени нагрева механизмов и трубопроводов «на ощупь»; по характерному запаху.

   Достоинство субъективных методов — низкая трудоемкость и практическое отсутствие средств  измерения. Однако результаты диагностирования этими методами дают только качественную оценку технического состояния объекта  и зависят от опыта и квалификации диагноста.

   Объективные методы контроля работоспособности  объекта основаны на использовании  измерительных приборов, стендов  и другого оборудования, позволяющих  количественно определять параметры  технического состояния, которые изменяются в процессе эксплуатации машины. Наибольшее предпочтение отдается методам, определяемым непосредственно структурные параметры.

   В настоящее  время известен ряд объективных  методов и средств диагностирования работоспособности оборудования в  целом, его систем и сборочных  единиц: статопараметрический, электрический, виброакустический, тепловой.

   Статопараметрический метод широко используется в Беларуси и за рубежом, основан на измерении давления и подачи или расхода рабочей жидкости и позволяет оценивать объемный коэффициент полезного действия. Он позволяет определить величину структурного параметра и экономическую целесообразность дальнейшей эксплуатации диагностируемого объекта. Однако для подключения датчиков к сборочным единицам необходимо разъединять трубопроводы и рукава.

   В электрическом  методе выявления развивающихся  дефектов в механической части электромеханического преобразователя (ЭМП) в качестве информативного источника для последующей диагностики  используются токи статора и ротора. Метод основывается на том, что при  нарушении центровки валов ЭМП  момент сопротивления, воздействующий на вал электродвигателя, периодически изменяется пропорционально частоте  вращения вала, что вызывает появление  в токе статора гармоник с той  же частотой. Отделение гармоник тока от составляющих основной частоты и  контроль их уровня позволяют обнаружить и оценить данный дефект. При моделировании  метода ток статора можно представить  следующим выражением:

     

   где − амплитуда и фаза тока намагничивания; − амплитуда и частота напряжения питания; R2 − активное сопротивление обмотки ротора; s0, sa − постоянная составляющая скольжения и амплитуда периодически изменяющейся составляющей скольжения соответственно. Величина j определяется соотношением индуктивных и активных сопротивлений ротора и статора, а величины w1 и w3 равны соответственно разности и сумме частот питающего напряжения w1 и вращения ротора w, т.е. w2 = w1 − w; . w3 = w1 + w.

   Виброакустический метод основан на анализе параметров вибраций и акустических шумов. Работа любой сборочной единицы сопровождается виброударными процессами и (или) акустическими шумами. Например, в сопряжениях плунжерных пар топливных насосов высокого давления, клапанов форсунок, газораспределительного механизма и гидропривода, подшипников кривошипно-шатунного механизма в процессе эксплуатации нарушаются запроектированные кинематические связи между деталями, вследствие чего характер вибрации и шума изменяется. Это свойство используется при диагностировании объекта.

   Сигналы, исходящие от работающих механизмов, носят импульсный характер, а их амплитуда достаточно точно характеризует  состояние кинематической пары. При  виброакустическом методе контроля большое значение имеет правильный выбор первичных преобразователей. Пьезоэлектрические датчики с учетом применения компьютерных технологий дают хорошие результаты. Этот метод перспективен, обладает высокой информативностью. Однако отделение полезных сигналов от помех, создаваемых различными сопряжениями контролируемой системы, затруднено.

   Тепловой  метод основан на оценке распределения  температуры на поверхностях сборочных  единиц, а также разности температур рабочей жидкости на входе и выходе. Характерные точки выбираются исходя из конструктивных особенностей элементов  и расположения в них областей генерации тепла. Метод универсальный  и может быть реализован при помощи накладных, встроенных и дистанционных датчиков. Однако измерение разности температур поверхности элемента с приемлемой для практики точностью, трудоемкостью и продолжительностью возможно при использовании специальных высокочувствительных датчиков с линейной и стабильной характеристикой. Кроме того, для сокращения продолжительности и повышения точности измерения они должны иметь как можно меньшую площадь и массу, что позволяет не искажать тепловое поле поверхности.

   В качестве основного теплового метода оценки состояния оборудования целесообразно  использовать метод сравнения, например, сравнение нагрева отдельных  элементов электромеханических  преобразователей. Так, если одна из фаз  имеет повышенную температуру, то, вероятнее  всего, в ней имеют место повышенные потери из-за несимметрии нагрузки или на участке магнитопровода.

   Применение  тепловизионной диагностики основано на том, что некоторые виды дефектов ЭМП вызывают изменение температуры дефектных элементов и, как следствие, изменение интенсивности инфракрасного (ИК) излучения, которое может быть зарегистрировано тепловизионными приборами.

   Объем тепловизионного контроля электродвигателей переменного тока и машин постоянного тока, во многом зависит от их мощности и конструкции. Определение аномальных перегревов на поверхности корпуса электродвигателя позволяет определить очаги витковых замыканий в обмотках, закупорку вентиляционных каналов в статоре и в ряде случаев нарушение паек в обмотках. При оценке теплового состояния электродвигателя, следует учитывать допустимые превышения температур последних в зависимости от класса нагревостойкости электроизоляционных материалов обмоток.