Техническая диагностика, диагностика – это область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов.
Техническое диагностирование, диагностирование – это определение технического состояния объекта.
При диагностировании могут решаться три основные задачи:
- контроль технического состояния объекта;
- поиск места и определение причин отказа (неисправности) объекта;
- прогнозирование технического состояния объекта.
Термин «Техническое диагностирование» применяют в наименованиях и определениях понятий, когда решаемые задачи технического диагностирования равнозначны или основной задачей является поиск места и определение причин отказа (неисправности).
Контроль технического состояния, контроль – это проверка соответствия значений параметров объекта требованиям технической документации и определение на этой основе одного из заданных видов технического состояния в данный момент времени. Видами технического состояния являются исправное, работоспособное, неисправное, неработоспособное состояния. Техническое состояние объекта определяется в зависимости от значений его параметров в данный момент времени и их соответствия технической документации.
Термин «Контроль технического состояния» применяется, когда основной задачей технического диагностирования является определение вида технического состояния.
Контроль функционирования – этоконтроль выполнения объектом части всех свойственных ему функций.
Технический диагноз (результат контроля), диагноз – это результат диагностирования.
Рабочее техническое диагностирование, рабочее диагностирование – это диагностирование, при котором на объект подаются рабочие воздействия.
Тестовое техническое диагностирование, тестовое диагностирование – это диагностирование, при котором на объект подаются тестовые воздействия.
Экспресс-диагностирование – это диагностирование по ограниченному числу параметров за заранее установленное время.
Элементарная проверка – это тестовое или рабочее воздействие на объект и снимаемые с него ответы. Результатом элементарной проверки является полученное значение ответа объекта.
На рис. 1 представлены схемы тестового и рабочего диагностирования.
а) б)
Рис. 1. Схемы процессов диагностирования: а) тестовое диагностирование; б) рабочее диагностирование
Объект технического диагностирования (контроля технического состояния), объект – это изделие и (или) его составные части, подлежащие (подвергаемые) диагностированию (контролю).
Техническое состояние объекта, техническое состояние - это состояние, которое характеризуется в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды, значениями параметров, установленных технической документацией на объект.
К факторам, под воздействием которых изменяется техническое состояние объекта, можно отнести действия климатических условий, старение с течением времени, операции регулировки и настройки в ходе изготовления или ремонта, замену отказавших элементов и т. п.
Об изменении технического состояния объекта судят по значениям диагностических (контролируемых) параметров, позволяющих определить техническое состояние объекта без его разборки.
Прогнозирование технического состояния – это определение технического состояния объекта с заданной вероятностью на предстоящем интервал времени.
Целью прогнозирования технического состояния объекта может быть определение с заданной вероятностью интервала времени (ресурса), в течение которого сохранится его работоспособное (исправное) состояние и вероятности сохранения работоспособного (исправного) состояния объекта на заданный интервал времени.
Средство технического диагностирования (контроля технического состояния), средство диагностирования (контроля) – это аппаратура и программы, с помощью которых осуществляется диагностирование (контроль).
К аппаратурным средствам диагностирования (контроля) относят различные устройства: приборы, пульты, стенды, специальные вычислительные машины, встроенную аппаратуру контроля вычислительных и управляющих машин и т. п.
Программные средства диагностирования (контроля) представляют собой программы, записанные, например, на перфоленте. При этом используют как рабочие программы объекта, содержащие дополнительные операции, необходимые для диагностирования (контроля) объекта, так и программы, специально составленные исходя из требований диагностирования (контроля) объекта.
Рабочие программы позволяют осуществлять диагностирование (контроль) объекта в процессе использования его по прямому назначению, а специальные программы требуют перерывов в выполнении объектом его рабочих функций.
Примерами объектов, диагностируемых программными средствами, являются универсальные или специализированные вычислительные, управляющие или логические машины.
Приспособленность объекта к диагностированию (контролепригодность) – это свойство объекта, характеризующее его пригодность к проведению диагностирования (кот роля) заданными средствами диагностирования (контроля).
Приспособленность объекта к диагностированию (контролепригодность) обеспечивается со стадии его разработки.
Конструкция объекта и его составных частей должна обеспечивать доступ к контрольным точкам без разборки узлов и механизмов, за исключением вскрытия технологических люков, заглушек и т. д., открывающих доступ к местам сопряжений датчиков со средствами диагностирования (контроля) и исключать возможность повреждения сборочных единиц при присоединении средств диагностирования (контроля).
Конструктивное оформление мест присоединения средств диагностирования (контроля) должно быть, по возможности, простым (резьбовые отверстия с заглушками, запорные устройства, крышки и т. п.).
Различают несколько видов средств технического диагностирования объектов.
Встроенное средство технического диагностирования (контроля технического состояния), встроенное средство диагностирования (контроля) – это средство диагностирования (контроля), являющееся составной частью объекта.
Внешнее средство технического диагностирования (контроля технического состояния), внешнее средство диагностирования (контроля технического состояния) – это средство диагностирования (контроля), выполненное конструктивно отдельно от объекта.
Специализированное средство технического диагностирования (контроля технического состояния), специализированное средство диагностирования (контроля технического состояния) - средство, предназначенное для диагностирования (контроля) одного объекта или группы однотипных объектов.
Универсальное средство технического диагностирования (контроля технического состояния), универсальное средство диагностирования (контроля технического состояния) – это средство, предназначенное для диагностирования (контроля) объектов различных типов.
Автоматизированное средство технического диагностирования (контроля технического состояния), автоматизированное средство диагностирования (контроля) – это средство позволяющее производить диагностирование (контроль технического состояния) объекта с применением средств автоматизации и при участии человека.
Автоматическое средство технического диагностирования (контроля технического состояния), автоматическое средство диагностирования (контроля) - это средство позволяющее производить диагностирование (контроль технического состояния) объекта автоматически без участия человека.
Современные средства диагностирования используют ЭВМ, что существенно упрощает процедуру диагностики и повышает ее достоверность.
Система технического диагностирования (контроля технического состояния), система диагностирования (контроля) – это совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования (контроля) по правилам, установленным в технической документации.
Алгоритм технического диагностирования (контроля технического состояния), алгоритм диагностирования (контроля) – это совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования (контроля).
Алгоритм диагностирования (контроля) устанавливает состав и порядок проведения элементарных проверок объекта и правила анализа их результатов. Элементарная проверка определяется рабочим или тестовым воздействием, поступающим или подаваемым на объект, я также составом признаков и параметров, образующих ответ объекта на соответствующее воздействие. Конкретные значения признаков и параметров, получаемых при диагностировании (контроле) являются результатами элементарных проверок или значениями ответов объекта.
Различают безусловные алгоритмы диагностирования (контроля), у которых порядок выполнения элементарных проверок определен заранее, и условные алгоритмы диагностирования (контроля), у которых выбор очередных элементарных проверок определяется результатами предыдущих.
Если диагноз составляется после дополнения всех элементарных проверок предусмотренных алгоритмом, то последний называется алгоритмом с безусловной остановкой. Если же анализ результатов делается после выполнения каждой элементарной проверки, то алгоритм является алгоритмом с условной остановкой.
Диагностическое обеспечение – это комплекс взаимоувязанных правил, методов, алгоритмов и средств, необходимых для осуществления диагностирования на всех этапах жизненного цикла объекта.
Диагностическое обеспечение объекта включает принципы, методы, алгоритмы и средства технического диагностирования.
Для того чтобы объект был приспособлен к диагностированию, необходимо при его проектировании разрабатывать диагностическое обеспечение.
Диагностическое обеспечение проектируемого объекта получают в результате анализа его диагностической модели. Строится диагностическая модель на основе предполагаемой конструкции, условий использования и эксплуатации объекта. В результате исследования диагностической модели устанавливаются диагностические признаки, прямые и косвенные параметры и методы их оценки, определяют условия работоспособности, разрабатывают алгоритмы диагностирования. Совокупность этих данных называют диагностическим обеспечением.
Диагностическая модель – это формализованное описание объекта, необходимое для решения задач диагностирования. Описание может быть представлено в аналитической, табличной, векторной, графической и других формах.
В качестве диагностических моделей могут рассматриваться дифференциальные уравнения, логические соотношения, диаграммы прохождения сигналов и т.д.
По методам представления взаимосвязей между состоянием объекта, элементами и параметрами, диагностические модели подразделяют на следующие виды: непрерывные, дискретные, специальные.
Выбор того или иного типа модели для представления конкретного объекта зависит от целого ряда таких факторов, как условия эксплуатации, возможное конструктивное выполнение, тип комплектующих элементов и т. п.
Выбор диагностических моделей производятся с учетом специфики объекта, условий его использования и методов диагностирования.
Диагностический (контролируемый) параметр – это параметр объекта, используемый при его диагностировании (контроле).
Для каждого объекта можно указать множество параметров, характеризующих его техническое состояние. Их выбирают в зависимости от применяемого метода диагностирования (контроля).
Диагностика может быть прямой и косвенной. Прямая диагностика заключается в непосредственном измерении интересующего параметра объекта. При косвенной диагностике о интересующем параметре судят по вторичным признакам.
Соответственно параметры диагностики делятся на прямые и косвенные. Прямой ‑ структурный параметр (например, износ, засор в сопряжение и др.) непосредственно характеризует техническое состояние объекта. Косвенный параметр (например давление масла, время, содержание СО в отработавших газах и др.) косвенно характеризует техническое состояние.
Пример: При прямой диагностике о прочности арматуры железобетонной опоры судят по измерению ее сечения. При косвенной диагностике о прочности арматуры судят по ее сопротивлению, которое напрямую зависит от величины ее сечения.
Процесс технического диагностирования характеризуется рядом показателей.
Продолжительность технического диагностирования (контроля технического состояния), продолжительность диагностирования (контроля) – это интервал времени, необходимый для проведения диагностирования (контроля) объекта.
Достоверность технического диагностирования (контроля технического состояния), достоверность диагностирования (контроля) – это степень объективного соответствия результатов диагностирования (контроля) действительному техническому достоянию объекта.
Полнота технического диагностирования (контроля технического состояния), полнота диагностирования (контроля) – это характеристика, определяющая возможность выявления отказов (неисправностей) в объекте при выбранном методе его диагностирования (контроля).
Глубина поиска места отказа (неисправности) – это характеристика, задаваемая указанием составной части объекта с точностью, до которой определяется место отказа (неисправности).
Условная вероятность необнаруженного отказа (неисправности) при диагностировании (контроле) – это вероятность того, что неисправный (неработоспособный) объект в результате диагностирования (контроля) признается исправным (работоспособным).
Условная вероятность ложного отказа (неисправности) при диагностировании (контроле) – это вероятность того, что исправный (работоспособный) объект в результате диагностирования (контроля) признается неисправным (неработоспособным).
Условная вероятность необнаруженного отказа (неисправности) в данном элементе (группе) – это вероятность того, что при наличии отказа (неисправности) в результате диагностирования принимается решение об отсутствии отказа (неисправности) в данном элементе (группе).
Условная вероятность ложного отказа (неисправности) в данном элементе (группе) – это Вероятность того, что при отсутствии отказа (неисправности) в результате диагностирование принимается решение о наличии отказа (неисправности) в данном элементе (группе).
Существует два подхода к задаче диагностирования технического состояния объекта – вероятностный подход и детерминистический подход.
При вероятностном подходе известны параметры с определенной вероятностью характеризующие состояние объекта. Требуется создать алгоритм решения, при помощи которого можно установить объекту диагноз.
При детерминистическом подходе состояние объекта n-мерным вектором набора возможных состояний. Требуется создать алгоритм решения, при помощи которого можно определить какому конкретному вектору состояний соответствует конкретный диагноз объекта.
На рис. 2 представлена современная схема системы диагностирования с ПЭВМ.
Рис. 2. Современная схема системы диагностирования
ЛИТЕРАТУРА:
1. Надежность и диагностика систем электроснабжения железных дорог: Учебник для вузов ж/д транспорта/ А.В. Ефимов, А.Г. Галкин. – М.: УМК МПС России, 2000, с. 275 … 280.
2. ГОСТ 20911-89 «Техническая диагностика». Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 26. 12. 89 № 4143.