Как и любая наука, техническая диагностика оперирует специфическим набором терминов и определений, которые установлены ГОСТ 20911-89 «Техническая диагностика. Термины и определения». Ниже приведены некоторые из них.

Техническая диагностика - область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов.

Техническое диагностирование - определение технического состояния. Задачами технического диагностирования являются:

• - контроль технического состояния;
• - поиск места и определение причин отказа (неисправности);
• - прогнозирование технического состояния.

Иногда допускается некорректное применение этих двух терминов в плане отождествления. Поэтому следует четко определиться, что диагностика - это наука, диагностирование - это процесс.

Техническое состояние объекта - состояние, которое характеризуется в определенный момент времени при определенных условиях внешней среды значениями параметров, установленных технической документацией.

Следует обратить внимание на то, что условия внешней среды должны быть в установленных технической документацией пределах. Например, такой параметр дизель-генераторной установки (ДГУ) тепловоза, как удельный расход топлива, подвержен влиянию барометрического давления, температуры окружающей среды и т.д. Если измеренный удельный расход топлива при испытаниях не привести к нормальным условиям, то в результате можно сделать ошибочный вывод о техническом состоянии ДГУ тепловоза.

Объект технического диагностирования (контроля технического состояния) - изделие и (или) его составные части, подлежащие (подвергаемые) диагностированию (контролю).

Контроль технического состояния - 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, например, исправное, работоспособное, неисправное, неработоспособное и т.п. в зависимости от значений параметров в данный момент времени.

Диагностический (контролируемый) параметр - параметр объекта, используемый при его диагностировании (контроле).

Прогнозирование технического состояния - определение технического состояния объекта с заданной вероятностью на предстоящий интервал времени.

Рабочее техническое диагностирование - диагностирование, при котором на объект подаются рабочие воздействия.

Тестовое техническое диагностирование - диагностирование, при котором на объект подаются тестовые воздействия.

Средства технического диагностирования (контроля технического состояния) - аппаратура и программы, с помощью которых осуществляется диагностирование (контроль).

Система технического диагностирования - совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования (контроля) по правилам, установленным технической документацией.

Алгоритм технического диагностирования (контроля технического состояния) - совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования (контроля).

Диагностическая модель - формализованное описание объекта, необходимое для решения задач диагностирования.

Встроенное средство технического диагностирования (контроля технического состояния) - средство диагностирования (контроля), являющееся составной частью объекта.

Внешнее средство технического диагностирования (контроля технического состояния) - средство диагностирования (контроля), выполненное конструктивно отдельно от объекта.

Специализированное средство технического диагностирования (контроля технического состояния) - средство, предназначенное для диагностирования (контроля) одного объекта или группы однотипных объектов.

Универсальное средство технического диагностирования (контроля технического состояния) - средство, предназначенное для диагностирования (контроля) объектов различных типов.

Достоверность технического диагностирования (контроля технического состояния) - степень объективного соответствия результатов диагностирования (контроля) действительному техническому состоянию.

Полнота технического диагностирования (контроля технического состояния) - характеристика, определяющая возможность выявления отказов (неисправностей) в объекте при выбранном методе его диагностирования (контроля).

Глубина поиска места отказа (неисправности) - характеристика, задаваемая указанием составной части объекта, с точностью до которой определяется место отказа (неисправности).

Следует указать, что приведенный перечень терминов и определений, применяемых в технической диагностике, является сокращенным. Поэтому при изучении теоретических основ диагностирования очень важно подробно ознакомиться с содержанием ГОСТ 20911-89.

Основные понятия, термины и определения диагностики.

В соответствии с ГОСТом 20911-75 "Техническая диагностика. Основные термины и определения" - технической диагностикой называется отрасль зна­ний, исследующая техническое состояние объектов диагностирования, их про­явления, разрабатывающая методы определения технического состояния, а так­же принципы построения и организацию использования систем диагностирова­ния.

Это определение базируется на понятии техническое состояние - как сово­купность подверженных изменению свойств объекта, которое в каждый мо­мент времени характеризуется признаками, установленными в технической документации на объект.

Различают следующие пары видов технического состояния: исправность и неисправность, работоспособность и неработоспособность, правильное функ­ционирование и неправильное функционирование.

Под контролем технического состояния понимается процесс определения вида технического состояния объекта.

Техническим диагностированием называется процесс определения техниче­ского состояния объекта с определенной точностью.

Результатом диагностирования является заключение о техническом со­стоянии объекта с указанием места, вида и причины возникновения выявленно­го дефекта.

Дефектом называют каждое отдельное несоответствие объекта уста­новленным требованиям.

При этом, отказом называется событие, состоящее в переходе объекта в неработоспособное состояние вследствие неуправляемого изменения физико-химических свойств деталей технического объекта.

Состояние объекта, при котором одна или более деталей вышли из строя, именуется неисправностью.

Техническая диагностика изучает состояние любых технических объектов, которые называют объектами диагностирования (ОД). Объектом технического диагностирования или просто объектом диаг­ностирования может являться любое промышленное изделие, его составные части или заготовка, техническое состояние которых подлежит определению.

В качестве объектов диагностирования будут рассматриваться различные ра­диоэлектронные средства, их составные части и вспомогательные устройства, приборы, машины и механизмы.

Различают непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые) объекты диагностирования.

Для непрерывных объектов применяются, как правило, функциональное ди­агностирование, т.е. диагностирование, осуществляемое во время функциони­рования объекта диагностирования, на который поступают только рабочие воз­действия. Для дискретных ОД напротив характерно тестовое диагностирование, при котором на объекте подаются специальные, так называемые, тестовые воз­действия. Тестовые воздействия и последовательность их выполнения, называ­ются тестом.

Явления, происходящие в объекте диагностирования, проявляются во многих точках в форме закономерных изменений или постоянства тока, напряжения, электромагнитного или другого физического поля. Такие явления называют ди­агностическими параметрами.

Диагностические параметры привязаны к определенным точкам, в которых существует возможность произвести измерения характеристик процессов дей­ствия.

Техническое диагностирование осуществляется в рамках системы техниче­ского диагностирования, под которой понимают совокупность средств и объекта (и при необходимости исполнителей), подготовленная к диагностиро­ванию или осуществляющая по его правилам, установленным в нормативно-технической документации.

В качестве средств диагностирования используются стандартные измери­тельные приборы. Средства диагностирования по отношению к ОД могут быть встроенными или внешними. В зависимости от предназначения для однотипных или разнотипных объектов диагностирования различают специализированные или универсальные средства технического диагностирования. Кроме того, сред­ства диагностирования могут быть аппаратурными или программными. Про­граммные средства представляют собой специальные диагностические про­граммы, записанные на некотором машинно-ориентированном или машинно-независимом носителе.

Важным понятием технической диагностики является «глубина диаг­ностирования » (глубина поиска дефекта) - это характеристика поиска де­фектов (диагностирования), задаваемая указанием тех составных частей ОД, с точностью до которых определяется место дефекта.

Принято аппаратуру связи и АСУ диагностировать (отыскивать дефект) с глубиной до:

корпуса микросхем (радиоэлектронные изделия - РЭИ);

типового элемента замены (ТЭЗ);

съемного блока;

шкафа или упаковки и т.д.

Техническая диагностика тесно связана с понятием ремонтопригодности. В соответствии с нормативно-технической документацией ремонтопригодность есть свойство объекта, заключающееся в приспособленности к обнаружению и предупреждению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию (восстановлению) работоспособного состояния путем проведения техническо­го обслуживания и ремонтов.

Основной количественный показатель ремонтопригодности есть среднее время восстановления работоспособного состояния технического объекта, кото­рое определяется как математическое ожидание времени восстановления (Те) и зависит в основном от двух составляющих:

Тв = Тд + Ту,

где, Тд - среднее время диагностирования;

Ту - время устранения неисправности (т.е. восстановительные и регули­ровочные операции).

Статистика показывает, что при неупорядоченном поиске неисправностей эта операция занимает до 80% общего времени восстановления даже при вы­полнении квалифицированными специалистами.

Цели изучения дисциплины состоят в изучении современных методов техни­ческой диагностики, разработанных на основе теории множеств, теории графов, задач дискретного поиска, теории вероятностей и накопленного опы­та действующих методик диагностирования для широкого класса объектов с непрерывным и дискретным преобразованием информации и энергии, а также приобретении навыков логического анализа типовых функциональных узлов средств связи при возникновении в них одиночных и множественных неисправ­ностей.

Понятие "диагностика" в переводе с греческого языка означает распознание. Диагностика занимается распознаванием состояния объекта. В медицине таким объектом является человек, а в технике - техническое устройство.

Техническая диагностика решает три взаимосвязанные задачи:

Проверка работоспособности объекта диагностирования (в нашем пони­мании средства связи). В результате решения этой задачи происходит переход либо к применению средства связи по прямому назначению, либо к дальнейшему анализу состояния.

Поиск неисправных (дефектных) элементов в объекте диагностирования. При решении второй задачи должна быть выяснена первичная причина отказа или найдены дефектные или поврежденные элементы.

Прогнозирование состояния объекта диагностирования на некоторое время в будущее, если заранее известно, что некоторые характеристики объ­екта постоянно меняются, могут сильно ухудшиться и аппаратура не смо­жет выполнить свои функции.

Все три задачи технической диагностики связаны с определением состояния средств связи и АСУ как объектов диагностирования.

Решение первой задачи начинается с момента включения. Оно во многих случаях заключается в последовательном вводе в действие различных участков аппаратуры. На каждом шаге включения в обязательном порядке производится проверка работоспособности включенного участка аппаратуры. При положи­тельном результате этой проверки включается следующий участок и делается проверка его работоспособности. Если на всех шагах или этапах включения ре­зультаты проверки работоспособности оказались положительными, то аппара­тура считается исправной или работоспособной и может применяться по пря­мому назначению.

Если, хотя бы на одном этапе результат проверки работоспособности отлича­ется от заданного, то следует считать, что аппаратура находится в одном из не­исправных состояний. В этом случае, необходимо перейти к решению второй задачи технической диагностики - к поиску неисправности посредством съема и проверок параметров с различных контрольных точек объекта.

Оценка и сопоставление результатов этих проверок приводит к пос­тепенному сокращению числа различных предположений о причине отказа и выделению отказавшей детали или цепи. Эта задача решается относительно легко для техники, содержащей небольшое число деталей и малое число связей между ними. По мере возрастания объема объекта диагностирования увеличи­ваются трудности поиска и требуется разработка специальных процедур поиска неисправностей.

Целями поиска являются простейшие детали или сборки (типовые элементы замены), на входах которых имеются все необходимые сигналы и напряжения (или другие физические энергетические воздействия), а их выходные параметры отличаются от номинала.

Если выходной параметр детали или типового элемента замены отклонился от номинала и вышел за пределы поля допуска, то эта деталь или блок считают­ся отказавшими. Они подлежат восстановлению или замене.

В некоторых ситуациях, а именно, - когда обнаруживаются изменения пара­метров действующих средств связи, но оно происходит медленно, - бывает це­лесообразно перейти к совместному решению второй и третьей задач диагно­стики. При этом проводится поиск причины изменения параметра и оценка сро­ка, в течении которого аппаратура еще будет выполнять свои функции без вос­становительных операций. Последнее обстоятельство играет определенную роль при работе средств связи в составе объекта, выполняющего специфические задачи в течение заданного времени. Необходимо знать, как долго можно рас­считывать на работу данного средства связи до отказа.

Решение третьей задачи осуществляется в два этапа:

поиск и обнаружение деталей (типовых элементов замены), параметры ко­торых отклонились от нормы, но еще не перешли границы поля допуска;

непрерывное или периодическое наблюдение за действием выделенных эле­ментов в целях установления скорости изменения их параметров и моментов выхода за пределы поля допуска.

Эта задача решается в целях заблаговременного установления фактов откло­нения параметров от норм и воздействия на аппаратуру (для компенсации ухода параметров) путем регулировки или ремонта деталей.

Таким образом, техническая диагностика позволяет не только локализовать неисправность, но и прогнозировать состояние объекта диагностирования на некоторое время вперед.

Техническая диагностика - молодая наука, возникшая в последние десятилетия в связи с потребностями современной техники. Все возрастающее значение сложных и дорогостоящих технических систем, применяемых при добыче, транспортировке и переработке нефти и газа, требования их безопасности, безотказности и долговечности делают весьма важной оценку состояния системы, ее надежности.

Уровень безопасности связан со свойствами перерабатываемых веществ, режимами и условиями эксплуатации оборудования, его техническим состоянием. Техническая диагностика является одним из основных элементов системы управления промышленной безопасностью в России. Общие требования по безопасности промышленных объектов установлены Федеральным законом Российской Федерации «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ от 20 июля 1997 г. Этот закон обязывает организации, эксплуатирующие опасные производственные объекты (к ним относятся все объекты нефтегазовой промышленности), проводить диагностику и испытания технических устройств, оборудования и сооружений в установленные сроки и в установленном порядке. Диагностика, в том числе с использованием методов неразрушающего контроля, может проводиться как самой эксплуатирующей организацией, так и с привлечением специализированной организации (имеющей соответствующую лицензию) в составе экспертизы промышленной безопасности. Надзор за безопасностью потенциально опасных производственных объектов осуществляется государственными надзорными органами: Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору, МЧС, Минэнерго, ГУПО МВД, каждым по своей части.

Техническая диагностика - наука о распознавании состояния технической системы, включающая широкий круг проблем, связанных с получением и оценкой диагностической информации. Термин «диагностика» происходит от греческого слова « », что означает распознавание, определение. В процессе диагностики устанавливается диагноз, т. е. определяется состояние больного (медицинская диагностика) или состояние технической системы (техническая диагностика). Согласно ГОСТ 20911-89, техническая диагностика - область знаний, охватывающих теорию, методы и средства определения технического состояния объектов.

Техн ическая диагн остика изучает и устанавливает признаки дефектов технических объектов, а также методы и средства обнаружения и поиска (указания местоположения) дефектов. Основной предмет технической диагностики - организация эффективной проверки исправности, работоспособности, правильности функционирования технических объектов (деталей, элементов, узлов, блоков, заготовок, устройств, изделий, агрегатов, систем, а также процессов передачи, обработки и хранения материи, энергии и информации), то есть организация процессов диагностирования технического состояния объектов при их изготовлении и эксплуатации, в том числе во время, до и после применения по назначению, при профилактике, ремонте и хранении.

Техническая диагностика – теория, методы и средства определения технического состояния объекта.

Диагностирование - одна из важных мер обеспечения и поддержания надёжности технических объектов.

Техническое диагностирование - определение технического состояния объекта.

Экспертное техническое диагностирование - техническое диагностирование объекта, выполняемое по истечении расчетного срока службы объекта или расчетного ресурса безопасной эксплуатации, а также после аварии или обнаруженных повреждений элементов, в целях определения возможных параметров и условий дальнейшей эксплуатации

Средства технического диагностирования (контроля технического состояния) - аппаратура, методы и программы, посредством которых осуществляется диагностирование (контроль технического состояния)

Система технического диагностирования (контроля технического состояния) - совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования (контроля) по правилам, отраженным в технической документации

Диагностическое обеспечение - комплекс взаимосвязанных правил, методов, алгоритмов и средств, необходимых для осуществления диагностирования на всех этапах жизненного цикла объекта

Программа технического диагностирования (контроля технического состояния) - совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при диагностировании (контроле)

Диагностирование технического состояния технологического оборудования может проводиться как функциональное (оперативное), которое выполняется в процессе эксплуатации обрудования, так и экспертное – для длительно проработавших технических устройств, отработавших расчетный срок службы.

Для надежного технического диагностирования необходимо иметь и знать:

1) информацию о свойствах материала с учетом явлений технологического наследования и физико-механического старения;

2) данные о взаимосвязи между свойствами материала и физическими явлениями, на которых основан метод контроля;

3) сведения о физических принципах метода, достоинствах и недостатках, пределе применения каждого из методов;

4) механизм разрушения в физических и механических аспектах;

5) способы регистрации, хранения и обработки дефектоскопических данных.

Тема 1. Цели и задачи технического диагностирования оборудования План лекции

1.1. Основные понятия и определения технической диагностики

1.2. Показатели контролепригодности изделий АТ

1.3. Показатели диагностирования

1.3.1. Вероятность ошибки диагностирования

1.3.2. Вероятность правильного диагностирования и апостериорная вероятность ошибки диагностирования

1.3.3. Средняя продолжительность, средние трудозатраты и средняя стоимость диагностирования

1.4. Системы диагноза технического состояния

1.5. Объекты диагноза

Заключение

1.1. Основные понятия и определения технической диагностики

Одним из основных видов деятельности выпускников специальностей ЭНС и АТС является систематический контроль технического состояния оборудования. В специальной литературе контроль технического состояния принято называть технической диагностикой. Техническая диагностика является важнейшей составной частью технической эксплуатации специальностей ЭНС и АТС, способствующей наряду с теорией надежности повышению эффективности применения специального оборудования.

Термин «диагностика» происходит от греческого «диагностикос», что означает распознавание, определение. В процессе диагностирования изделию обычно ставится диагноз - то есть определяется его техническое состояние с указанием места, вида и причины дефекта (если он есть). Диагноз представляет собой процесс исследования объекта. Объект, состояние которого определяется, будем называть объектом диагноза . Характерными примерами результатов диагноза состояния технического объекта являются заключения вида: объект исправен, объект неисправен, в объекте имеется какая-то неисправность.

Таким образом, диагностика есть отрасль знаний, включающая в себя теорию и методы организации процессов диагноза, а также принципы построения средств диагноза. Когда объектами диагноза являются объекты технической природы, говорят о технической диагностике.

Техническая диагностика решает три типа задач:

Задача диагноза (задачи по определению состояния, в котором находится

объект в настоящий момент времени). Это техническая диагностика;

Задача прогноза (от греческого «прогнозис» - предвидеть, предсказывать.) Предсказание состояния, в котором окажется объект в будущий момент времени. Это техническая прогностика;

Задача генеза («генезис» - происхождение, возникновение.) Определение состояния, в котором находился объект в некоторый момент времени в

прошлом. Это техническая генетика.

Задачи технической генетики возникают в связи с расследованием причин аварий и катастроф, когда настоящее состояние объекта отличается от состояния, в котором он оказался в прошлом в результате появления первопричины, вызвавшей аварию. Задача технической прогностики - определение срока службы оборудования, или определение периодичности проверок и ремонтов.

Техническая диагностика представляет собой основу технической генетики и технической прогностики, и последние развиваются в тесной взаимосвязи с первой.

Одной из важнейших задач диагноза состояния объекта является поиск неисправностей , т.е. указание мест и, возможно, причин возникновения неисправностей. Поиск неисправностей необходим для выявления и замены неисправных компонентов. После устранения неисправности объект становится исправным, работоспособным или правильно функционирующим.

В результате эксплуатации оборудование может находиться в одном из следующих технических состояний:

Исправном (изделие соответствует всем требованиям нормативнотехнической документации);

Неисправном (изделие не соответствует хотя бы одному требованию нормативно-технической документации);

- работоспособном (значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции на всех режимах, соответствуют требованиям нормативно-технической документации);

- неработоспособном (значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданную функцию, не соответствует требованиям нормативно-технической документации);

- функционирующем (значение всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции на проверенных режимах, соответствуют требованиям нормативно-технической документации);

- нефункционирующем (значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции на проверенных режимах, не соответствует требованиям нормативно-технической документации).

Исправное и все неисправные состояния объекта образуют множество Е его технических состояний. Задачи проверки исправности, проверки работоспособности, проверки правильности функционирования и поиска неисправностей представляют собой частные случаи общей задачи диагноза технического состояния объекта.

На рис. 1 множество технических состояний объекта диагноза условно ограниченно замкнутой кривой, причем исправное состояние обозначим кружком, неисправное - крестиками. Результатами проверки исправности (а) проверки работоспособности (б) и проверки правильности функционирования (в) является получение двух подмножеств технических состояний. Одно из них (левое) содержит только исправное состояние или те неисправные состояния, находясь в которых объект остается работоспособным или правильно функционирующим. Второе подмножество содержит либо все неисправные состояния (при проверке исправности), либо такие, пребывание в которых делает объект неработоспособным или неправильно функционирующим.

Результатами поиска неисправностей (рис. 1 г, д, е) являются разбиения на классы не различаемых между собой неисправных состояний вторых подмножеств. Число классов и, следовательно, числа входящих в них неисправных состояний определяют достигаемую при поиске степень детализации мест и состава имеющихся (или подозреваемых на наличие) в объекте неисправностей. Эту степень детализации принято называть глубиной поиска или глубиной диагноза.

Рис. 1. Представление задач диагноза через разбиения множества технических состояний объекта

Заметим, что при проверке правильности функционирования и при поиске неисправностей, нарушающих правильное функционирование объекта, разбиения относятся к определенному (настоящему) моменту времени и поэтому могут быть разными для разных моментов времени и разных режимов работы объекта.

Диагноз технического состояния объекта осуществляется при помощи тех или иных средств диагноза. Взаимодействующие между собой объект и средства диагноза образуют систему диагноза . Протекающий в системе диагноза процесс в общем случае представляет собой многократную подачу на объект определенных воздействий (входных сигналов ) и многократное измерение и анализ ответов (выходных сигналов ) объекта на эти воздействия. Воздействия на объект либо поступают от средств диагноза, либо являются внешними (по отношению к системе диагноза) сигналами, определяемыми рабочим алгоритмом функционирования

объекта. Измерение и анализ ответов объекта всегда осуществляются средствами диагноза .

В качестве количественных и качественных характеристик технических состояний изделия обычно используются контролируемые параметры с установленными нормативами по допустимому изменению их численных значений. Например, объектом диагноза является электрический кабельный жгут. По качественным показателям он оценивается по проверке правильности распайки (монтажа) проводов. Количественно он оценивается по сопротивлению изоляции между разными цепями.

По каждому из перечисленных параметров в эксплуатационной документации указываются порядок соединения проводов и предельно допустимые значения, т. е. по соответствию или несоответствию численных значений параметров установленным требованиям можно однозначно определить техническое состояние.

Под параметром в технической диагностике понимают наименование какойлибо физической величины, устанавливаемой для отличия данного состояния от других состояний объекта контроля.

Помимо параметров для оценки технического состояния объектов в технической диагностике используется понятие - признак состояния .

Под признаком состояния понимают значение (или интервал значений) какоголибо параметра, устанавливаемого для отличия данного состояния от других состояний. Смысловым эквивалентом признака состояния является значение параметра (входной сигнал на реле составляет 27 Вольт напряжение в Вольтах - это параметр, а ее выражение в числе - это значение параметра).

Техническое диагностирование объектов представляет собой процесс исследования последних. Результатом этого исследования является заключение о техническом состоянии объекта с указанием вида технического состояния, а также, при необходимости, вида, места и причины неисправности.

По каждому контролируемому параметру в эксплуатационной документации указывается нормативное значение, чаще всего соответствующее состояниям: функционирования, работоспособности или исправности. Реже указываются нормативы параметра для нефункционирующего, неработоспособного или неисправного состояний.

Нормативные значения параметров могут указываться в виде:

числа с указанием размерности (например, 5 А);

диапазона чисел с указанием размерности (2…4 мВ);

номинального значения числа с указанием его допуска и размерности

(27+ − 5 5 В).

В эксплуатационной документации наряду с параметром, и его значением также указывают и условия, диагностическую аппаратуру, а иногда - технологию контроля и интерпретации результатов контроля.

1.2. Показатели контролепригодности изделий

Важным аспектом технической диагностики является оценка контролепригодности изделий. Контролепригодность – свойство изделия обеспечивать достоверную оценку его технического состояния и раннее обнаружение неисправностей и отказов. Контролепригодность обеспечивается конструкцией изделия и принятой системой технической диагностики.

Контролепригодность изделия задается на стадии разработки и обеспечивается на стадии производства. Возможности улучшения контролепригодности в условиях эксплуатации практически отсутствуют.

В качестве показателей контролепригодности используются:

коэффициент полноты проверки исправности (работоспособности,

функционирования)

К ПП = λ К λ 0 ,

где λк - суммарная интенсивность отказов проверяемых составных частей изделия; λо - суммарная интенсивность отказов всех составных частей изделия;

коэффициент глубины поиска дефекта (повреждения)

К ГП = F R ,

где F - число составных частей изделия, с точностью до которых определяется место дефекта; R - общее число составных частей изделия, с точностью до которых требуется определение места дефекта;

среднее время подготовки изделия к диагностированию заданным числом специалистов

Т В = Т УСЛ + Т МДР ,

где Т УСЛ среднее время установки и снятия измерительных устройств, необходимых для диагностирования; Т МДР - среднее время монтажно-демонтажных работ на изделии, необходимых для подготовки к диагностированию (вскрытие люков, разъемов, снятие блоков и т.д.);

средние трудозатраты на подготовку изделия к диагностированию

Q B = Q УСЛ + Q МДР ,

где Q УСЛ - средние трудозатраты на установку и снятие измерительных устройств, необходимых для диагностирования; Q МДР - средние трудозатраты на монтажно-демонтажные работы на изделии, необходимые для подготовки к диагностированию (вскрытие люков, разъемов, снятие блоков и т.д.);

коэффициент избыточности изделия

К ИИ = G И − G ИИД ,

где G И - масса составных частей, введенных в конструкцию для диагностирования изделия; G ИИД - масса всего изделия;

коэффициент использования специальных средств диагностирования

К ИС = G СДG − G ССД , СД

где G СД - суммарная масса серийных и специальных средств диагностирования изделия; G ССД - масса специальных средств диагностирования изделия;

коэффициент трудозатрат на подготовку к диагностированию

К ТД = Q Д Q + Д Q В ,

где Q Д - средние трудозатраты на диагностирование изделия; Q В - средние трудозатраты на подготовку изделия к диагностированию;

дифференциальная оценка контролепригодности g i = K i K iб ,

где К i - значение i -го показателя ремонтопригодности (любого из указанных выше) рассматриваемого изделия; К iб - значение i -го показателя ремонтопригодности (любого из указанных выше) базового (эталонного) изделия;

комплексная оценка контролепригодности

g = ∏ (ai gi ) ,

i= 1

где n - количество показателей контролепригодности рассматриваемого изделия; gi - i -ая дифференциальная оценка контролепригодности; a i - коэффициент весомости i -го показателя контролепригодности.

1.3. Показатели диагностирования

Стандартом устанавливаются следующие показатели диагностирования:

- вероятность ошибки диагностирования P ij ;

- апостериорная вероятность ошибки диагностирования P aij ;

- вероятность правильного диагностирования (достоверность контроля) D ;

- средняя оперативная продолжительность диагностирования T Д ;

- средняя стоимость диагностирования С Д ;

- средние оперативные трудозатраты на диагностирование Q Д . Показатели диагностирования определяются при проектировании, испытаниях

и эксплуатации системы диагностирования. Показатели включаются в техническое задание на изделие и нормируются.

1.3.1. Вероятность ошибки диагностирования

В общем случае вероятность ошибки диагностирования Pij вычисляют по формуле

P ij = P oi ∑ P cl P yjil , l= 1

где k - количество технических состояний (далее - состояний) средства диагностирования; P оi - априорная вероятность нахождения объекта диагностирования в состоянии i; P сl - априорная вероятность нахождения средства диагностирования в состоянии l; P yjil - условная вероятность того, что в результате диагностирования объект диагностирования признается находящимся в состоянии j при условии, что он находится в состоянии i и средство диагностирования находится в состоянии l .

По статистическим данным оценку вероятности ошибки диагностирования определяют по формуле

		r jil
	P ij* = P oi ∑ P cl
	l= 1

где N il - общее число испытаний системы диагностирования (диагностирований объекта, находящегося в состоянии i , средством диагностирования, находящимся в состоянии l ); r jil - число испытаний, при которых система диагностирования зафиксировала состояние j.

Для систем диагностирования, предназначенных для проверки работоспособности (то есть при различении только двух состояний объекта диагностирования - работоспособное и неработоспособное) возможны ошибки диагностирования видов (i=1, j=2) и (i=2, j=1).

Очевидно, что при i=1 и j=1 - состояние объекта работоспособное и ошибка диагностирования отсутствует. При i=2 и j=1 – состояние объекта неработоспособное и ошибка диагностирования также отсутствует.

Вероятность ошибки диагностирования вида (1,2) P 12 - это вероятность совместного наступления двух событий: объект находится в работоспособном состоянии, но в результате ошибки диагностирования признан неработоспособным.

Вероятность ошибки диагностирования вида (2,1) P 21 - это вероятность совместного наступления двух событий: объект находится в неработоспособном состоянии, но в результате ошибки диагностирования признан работоспособным. Для рассмотренного частного случая вероятности P 12 и P 21 вычисляются по формулам

P 12 = P o 1 ∑ P cl P y 21l , l = 1

P 21 = P o 2 ∑ P cl P y 12l , l = 1

где P o1 - априорная вероятность нахождения объекта диагностирования в работоспособном состоянии; P о2 - априорная вероятность нахождения объекта диагностирования в неработоспособном состоянии; P у21l - условная вероятность того, что в результате диагностирования объект считается находящимся в неработоспособ-

ном состоянии при условиях, что он находится в работоспособном состоянии и средство диагностирования в состоянии l; P у12l - условная вероятность того, что в результате диагностирования объект считается находящимся в работоспособном состоянии при условиях, что он находится в неработоспособном состоянии и средство диагностирования в состоянии l; P сl - априорная вероятность нахождения средства диагностирования в состоянии l .

1.3.2. Вероятность правильного диагностирования и апостериорная вероятность ошибки диагностирования

Вероятность правильного диагностирования часто называют достоверностью контроля и считают основным показателем диагностирования.

Достоверность контроля - это показатель степени объективного отображения результатами контроля действительного технического состояния изделия.

Вероятность правильного диагностирования (достоверность контроля) D вычисляют по формуле

D = ∑ Pij ,

i = 1

где P ij - вероятность ошибки диагностирования вида (i,j); m - число возможных технических состояний объекта диагностирования (для систем диагностирования, определяющих работоспособное и неработоспособное состояния объекта в целом m = 2 ).

Оценку правильного диагностирования определяют по формуле

D * = ∑ P ij * ,

i = 1

где P * ij - оценка вероятности ошибки диагностирования вида (i,j);

Для распространенного класса систем диагностирования, предназначенных для проверки работоспособности (m = 2), вероятность правильного диагностирования определяют по формуле

D =1 − P 12 − P 21 .

Апостериорную вероятность Pаij вычисляют по формуле

		∑ P ij
		i= 1

где P ij - вероятность ошибки диагностирования вида (i,j); m - число возможных технических состояний объекта диагностирования (для систем диагностирования, определяющих работоспособное и неработоспособное состояния объекта в целом

m = 2 ); D - вероятность правильного диагностирования.

1.3.3. Средняя продолжительность, средние трудозатраты и средняя

стоимость диагностирования

Среднюю оперативную продолжительность диагностирования в общем случае опре-деляют по формуле

Т Д = ∑ T oi P i , i= 1

где Т i - средняя оперативная продолжительность диагностирования объекта, находящегося в состоянии i . Величина Тi включает продолжительность выполнения как вспомогательных операций, так и собственно диагностирования; P оi - априорная вероятность нахождения объекта диагностирования в состоянии i .

Оценку средней оперативной продолжительности диагностирования выполняют по формуле

	Т * Д =
			∑∑ T ij P oi ,
			g= 1 i= 1

где N - общее число испытаний системы диагностирования (диагностирований объекта); Т ig - оперативная продолжительность диагностирования объекта, находящегося в состоянии i при g -ом испытании.

Средние оперативные трудозатраты на диагностирование в общем случае определяют по формуле

Q Д = ∑ Q ОДi P i ,

i= 1

где Q ОДi - средние оперативные трудозатраты на диагностирование объекта, находящегося в состоянии i .

Оценку средних оперативных трудозатрат на диагностирование выполняют по формуле

Q * Д = 1 ∑∑ N m Q ОДig P i N g = 1 i = 1

где N - общее число испытаний системы диагностирования (диагностирований объекта); Q ОДig - оперативные трудозатраты на диагностирование объекта, находящегося в состоянии i при g -ом испытании.

Среднюю стоимость диагностирования S д вычисляют по формуле

С Д = ∑ C oi P i , i= 1

где C oi - средняя стоимость диагностирования объекта, находящегося в состоянии i. Величина С i включает амортизационные затраты диагностирования, затраты на эксплуатацию системы диагностирования и стоимость износа объекта диагностирования при его диагностировании.

1.4. Системы диагноза технического состояния

На рис.2 представлены обобщенные функциональные схемы системы тестового диагноза и системы функционального диагноза технического состояния. Системы содержат объект диагноза ОД и средства диагноза СД. Схемы даны в «однолинейном» изображении. Физически каждая линия схемы, снабженная стрелкой на конце, может представлять несколько каналов передачи информации.

Как видно из рис.2,а в системах тестового диагноза воздействия на объект поступают от средств диагноза. Поэтому как состав, так и последовательности подачи этих воздействий можно выбирать, исходя из условий эффективной организации процесса диагноза. Более того, каждое очередное воздействие в процессе диагноза может назначаться в зависимости от ответов объекта на предыдущие воздействия. Воздействия в системах тестового диагноза будем называть тестовыми . Тестовые воздействия могут подаваться как в периоды времени, когда объект не используется по прямому назначению, так и в процессе выполнения им его рабочего алгоритма функционирования. Во втором случае, однако, тестовыми воздействиями могут быть только такие сигналы, которые не мешают нормальной работе объекта. Например, при инерционных исполнительных механизмах некоторого функционирующего объекта возможна подача кратковременных импульсных тестовых воздействий на схемы управления этими механизмами.

		Тестовые воздей-
							воздействия
						Результаты ди-
	Результаты ди-

Рис. 2. Обобщенные функциональные схемы систем диагноза технического состояния: а)- система тестового диагноза; б)- система функционального диагноза

Тестовые воздействия могут подаваться как на основные входы объекта, т.е. на его входы, необходимые для применения объекта по назначению, так и на дополнительные входы, организованные специально для целей диагноза.

В системах функционального диагноза (рис. 2,б) воздействия, поступающие на основные входы объекта, заданы его рабочим алгоритмом функционирования и поэтому, как правило, не могут выбираться, исходя из условий эффективной организации процесса диагноза. Эти воздействия будем называть рабочими . Указанная на рис.2,б подача рабочих воздействий и на средства диагноза часто имеет место в системах функционального диагноза, хотя и не является обязательной.

Отметим, что системы функционального диагноза могут использоваться также в режимах имитации функционирования объекта. При этом, естественно, должна быть обеспечена имитация рабочих воздействий. Такое использование систем функционального диагноза целесообразно при наладке или ремонте объекта.

Ответы объекта (на тестовые или на рабочие воздействия) в обоих видах систем диагноза поступают (рис. 2) на средства диагноза. Ответы могут сниматься как с основных выходов объекта, т.е. с выходов, необходимых для применения объекта по назначению, так и с дополнительных выходов, организованных специально для целей диагноза. Эти основные и дополнительные выходы часто на-

зывают контрольными точками.

Обратимся теперь к средствам диагноза. Средства диагноза реализуют некоторый алгоритм диагноза, задающий состав и очередность реализации, а также способ анализа результатов элементарных проверок объекта.

Реализация элементарных проверок заключается в выработке и подаче на объект входных сигналов (воздействий) и в приеме и измерении соответствующих выходных сигналов (ответов). Естественно, что для реализации этих операций средства диагноза должны содержать источники воздействий (в системах тестового диагноза), измерительные устройства и устройства связи источников воздействий и измерительных устройств с объектом.

Целью анализа результатов элементарных проверок является получение результатов диагноза, т. е. определение технических состояний, в одном из которых фактически находится объект.

Как было сказано выше, результаты элементарных проверок представлены в виде значений сигналов в контрольных точках. Результаты же диагноза должны быть представлены в иной форме, более удобной для практического их использования. Например, при проверке исправности результатом диагноза должен быть один из ответов: «объект исправен» или «объект неисправен», а при поиске неисправностей - «в объекте неисправна такая-то конкретная компонента (узел, блок, деталь)». Другими словами, требуется расшифровка (анализ, преобразование) результатов элементарных проверок, полученных в процессе реализации алгоритма диагноза.

В простейшем случае такая расшифровка может представлять собой обычное сравнение физических значений сигналов в контрольных точках с заданными эталонными значениями этих сигналов. Заметим, что при недостаточном уровне автоматизации процесса диагноза, в частности, при использовании ручных средств диагноза функции расшифровки результатов элементарных проверок возлагаются на человека.

Так или иначе, для выполнения операций анализа результатов элементарных проверок средства диагноза должны располагать определенной информацией о поведении исправного объекта. Аппаратуру средств диагноза, хранящую информацию о поведении объекта, или другой носитель этой информации будем называть физической моделью объекта . Наглядным примером физической модели объекта является эталонный, заведомо исправный его экземпляр. Однако во многих случаях такая физическая модель информационно избыточна и зачастую трудно реализуема. В широко распространенных системах централизованного контроля, являющихся системами проверки правильности функционирования, физическая модель объекта представляет собой аппаратуру для задания допустимых значений (уставок) контролируемых параметров, а также средства коммутации и подключения этой аппаратуры к устройствам сравнения допустимых значений.

Средства, осуществляющие сопоставление информации об объекте, с фактическими результатами элементарных проверок и вырабатывающие сигнал «ре-

зультаты диагноза», назовем блоком расшифровки результатов.

Наконец, средства диагноза должны иметь тот или иной носитель алгоритма диагноза. Носителем жестких или редко изменяемых алгоритмов диагноза обычно является аппаратура, конструктивно объединенная с остальной аппаратурой средств диагноза. Для задания сменных алгоритмов диагноза часто применяются стандартные программоносители - магнитные барабаны, магнитные ленты, гибкие магнитные диски, жесткие диски и т. п. В последнем случае, естественно, средства диагноза должны содержать соответствующие устройства считывания информации с программоносителей.

Итак, по завершении процесса определения технического состояния объекта средства диагноза вырабатывают сигнал «результаты диагноза». Знание технического состояния объекта может быть использовано для различных целей, в том числе, например, для выбора и применения другого алгоритма диагноза, позволяющего более точно определить техническое состояние объекта.

1.5. Объекты диагноза

Для построения математических моделей объектов диагноза в процессе проектирования и создания систем диагноза необходимо знать физические свойства и характеристики этих объектов.

В получении таких знаний важное место занимает изучение возможных физических неисправностей объекта, а также параметров, характеризующих исправное и все неисправные состояния объекта. При этом полезна классификация объектов по принципу их действия, по назначению, по сложности, по энергетическим и другим признакам. Необходимо также классифицировать неисправности по их видам (например, на производственные и эксплуатационные, на катастрофические и постепенные), определять вероятности или частности, анализировать причины их возникновения, разрабатывать методы определения признаков неисправностей и т.п. Работы по исследованию параметров объектов включают в себя разработку методов задания допусков и определения контрольных соотношений между отдельными параметрами, изучение вопросов точности измерения параметров при диагнозе, определение законов изменения параметров во времени и т.п.

Для построения оптимальных алгоритмов диагноза большое значение имеет организация сбора и обработки статистических данных, особенно по вероятностям возникновения неисправностей и по затратам (времени, энергии, материальных или денежных средств и т. д.) на отыскание неисправностей и их устранение. Отметим, что статистические данные важны не только для оптимизации алгоритмов диагноза, но также для эффективного решения задач технической прогностики и технической генетики.

Объектами диагноза могут быть любые технические изделия, устройства или системы, относительно которых имеет смысл ставить и решать задачи проверки их исправности, работоспособности, правильности функционирования или задачи поиска неисправностей.

Последствия любых явлений или действий, которые переводят объект в некоторое неисправное состояние, называются физическими неисправностями объекта.

Объект может состоять из компонент - функционально или конструктивно выделенных частей. Тогда совокупность компонент объекта, связей между компонентами (внутренних связей) и связей объекта с внешней средой (внешних связей) называют структурой объекта. Понятия исправного и неисправного состояний, а также физической неисправности приложимы к компонентам объекта, его внутреннимивнешнимсвязям.

Взаимодействие объекта с внешней средой осуществляется через его основные и дополнительные входы и выходы. Сигналы на входах и выходах объекта характеризуются параметрами тех физических величин, с помощью которых передаются указанные сигналы. Это - входные и выходные параметры объекта. Часто возникает необходимость рассматривать внутренние параметры объекта, т. е. такие параметры, которые не являются его входными или выходными. Например, необходимо замерить сопротивление резистора, снять напряжение на трансформаторе и т.д.

Последовательности (или, в частном случае, совокупности) возможных значений входных параметров образуют множество возможных воздействий на объект. Аналогично, множество ответов объекта определяется последовательностью (или, в частном случае, совокупностью) значений его выходных параметров.

Таким образом, воздействие на объект (ответ объекта) характеризуется составом входов (выходов) и теми моментами времени, в которые поступают заданные (измеряются получаемые) значения параметров на этих входах (выходах). Последовательность (совокупность) значений указанных параметров можно называть значени-

емвоздействия(ответа).

Элементарная проверка представляет собой некоторый физический эксперимент над объектом и определяется значением воздействия, подаваемого или поступающего на объект, а также ответом объекта на это воздействие. Значение ответа объекта является результатом элементарной проверки. Ясно, что объект, находящийся в разных технических состояниях, может выдать разные результаты одной и той же элементарной проверки. Понятие элементарной проверки применимо также к отдельным компонентам объекта. В этом случае, естественно, предполагается доступность входов и выходов компонент, что может потребовать организации дополнительных входовивыходовобъекта.

Задачи технического диагностирования

Техническая диагностика является составной частью технического обслуживания. Основной задачей технического диагностирования является обеспечение безопасности, функциональной надёжности и эффективности работы технического объекта, а также сокращение затрат на его техническое обслуживание и уменьшение потерь от простоев в результате отказов и преждевременных выводов в ремонт.

Функции диагностирования

Диагностирование технических объектов включает в себя следующие функции:

• оценка технического состояния объекта;
• обнаружение и определение места локализации неисправностей ;
• прогнозирование остаточного ресурса объекта;
• мониторинг технического состояния объекта.

Диагностические параметры

Под диагностическими параметрами понимают репрезентативные параметры, по которым можно судить о состоянии объекта Различают прямые и косвенные диагностические параметры. Первые непосредственно характеризуют состояние объекта, а вторые связаны с прямыми параметрами функциональной зависимостью.

При функциональной диагностике объекта в процессе его работы - наряду с отдельно рассматриваемыми параметрами - могут использоваться также как признак состояния функциональные связи (функциональные зависимости)параметров.

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 ;
• трибодиагностика;
• диагностика на основе анализа продуктов износа в продуктах сгорания;
• Метод акустической эмиссии;
• магнитопорошковый метод;
• вихретоковый метод;
• капилярный контроль;
• методы параметрической диагностики.
• 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, в сложных многокомпонентных системах применяют методы диагностирования по стохастическим отклонениям параметров от их осредненных значений и т. д.).

Проблемы технической диагностики

Общей проблемой технической диагностики является достижение адекватной оценки распознавания истинного состояния объекта и классификации этого состояния (нормального или аномального). При проведении технического диагностирования для подтверждения нормального состояния объекта выделяют две основные задачи:

• обеспечение получения достоверной информации;
• обеспечение приемлемой оперативности получения информации.

При проведении технического диагностирования для выявления аномалий выделяют две основные проблемы:

• вероятность пропуска неисправности;
• вероятность «ложной тревоги», то есть вероятность ложного сигнала о наличии неисправности.

Чем выше вероятность «ложной тревоги», тем меньше вероятность пропуска неисправности, и наоборот. Задача технической диагностики неисправностей состоит в нахождении «золотой середины» между этими двумя проблемами.

См. также

Литература

1. Технические средства диагностирования: Справочник/В. В. Клюев, П. П. Пархоменко, В. Е. Абрамчук и др.; под общ. Ред. В. В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1989. - 672 с.

2. Алексеева Т. В., Бабанская В. Д., Башта Т. М. и др. Техническая диагностика гидравлических приводов. М.: Машиностроение. 1989. - 263 с.

3. Костюков А.В., Костюков В.Н. Повышение операционной эффективности предприятий на основе мониторинга в реальном времени. - М.: Машиностроение, 2009. – 192 с.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Техническая атмосфера
• Техническая культура

Смотреть что такое "Техническая диагностика" в других словарях:

Техническая диагностика - научная дисциплина, выявляющая причины возникновения отказов и повреждений, разрабатывающая методы их обнаружения и оценки. Цель диагностики разработка способов и средств оценки технического состояния сооружений. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

техническая диагностика - диагностика Область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов. [ГОСТ 20911 89 ] [ПБ 12 529 03 Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления, утверждены постановлением… … Справочник технического переводчика

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА - установление и изучение признаков, характеризующих наличие дефектов в машинах, устройствах, их узлах, элементах и т. д., для предсказания возможных отклонений в режимах их работы (или состояниях), а также разработка методов и средств обнаружения… … Большой Энциклопедический словарь

Техническая диагностика - отрасль знаний, исследующая техническое состояние объектов (изделий и их составных частей) для установления признаков, обнаружения и поиска отклонений их параметров от допустимых пределов. Техническая диагностика позволяет устранять… … Морской словарь

Техническая диагностика - см. Диагностика техническая … Российская энциклопедия по охране труда

Техническая диагностика - установление, изучение и измерение параметров состояния технических систем в штатных и аварийных ситуациях для обеспечения заданных условий их функционирования, а также для предсказания и предотвращения аварий и катастроф. При штатных режимах… … Словарь черезвычайных ситуаций

Техническая диагностика - научная дисциплина, выявляющая причины возникновения отказов и повреждений, разрабатывающая методы их обнаружения и оценки. Цель диагностики разработка способов и средств оценки технического состояния зданий и сооружений...