Объекты диагностирования

Любая техническая система, включающая упорядочную структуру элементов, может быть объектом диагностирования. Их работа обусловлена взаимодействием между собой или со средой. Это взаимодействие может быть выражено и измерено физическими величинами (линейными, электрическими, химическими и т.п.), называемыми структурными параметрами или параметрами технического состояния. В процессе эксплуатации эти параметры непрерывно или дискретно изменяются от номинальных параметров до предельных параметров. Это позволяет определить техническое состояние объекта путем замера совокупности структурных параметров объекта и их сравнения с нормативными параметрами, обуславливающих исправное состояние объекта. Бытовая техника также является объектом диагностирования как для получения информации о соответствии технических параметров нормативным (экспертиза), о техническом состоянии объекта и возможности ее получения (диагностика).

В случае проведения экспертизы необходимо оценить параметры объекта, определяющие его функциональные возможности, и выбрать средства для их регистрации. На основании совокупности полученных диагностических параметров и их сравнения с нормативными (документальными параметрами) делается вывод о качестве объекта.

В случае диагностирования технического состояния объекта необходимо знать законы распределения отказов его элементов и процессов изменения технического состояния объекта, а также затраты на его техническое обслуживание и ремонт. Для диагностирования объекта необходимо выбрать систему контролеспособности, которая определяется трудоемкостью и стоимостью диагностических работ.

Агрегаты, системы и механизмы разнородны по принципу действия (газодинамические, тепловые, механические процессы), неравнопрочны, имеют различные показатели надежности и т.п. Все это позволяет использовать различные методы и средства диагностирования.

Для определения технического состояния объекта используют диагностические параметры, классификация которых приведена ниже (рис. 1.2).

По принципу образования диагностические параметры подразделяются на параметры рабочих процессов, сопутствующих процессов и геометрические.

Параметры рабочих процессов, определяющих основные, функциональные свойства объекта, дают обобщенную и широкую информацию о его состоянии. Эта информация является основой для дальнейшей поэлементной диагностики.

Параметры сопутствующих процессов (например, вибрация, шум, нагрев) дают более узкую информацию о техническом состоянии объекта диагностики. Это косвенные величины и требуется установить связь (закономерность) с реально происходящими процессами. Тем не менее, они достаточно универсальны и широко применяются для поэлементного диагностирования сложной бытовой техники.

Рис.1.2. Классификация диагностических параметров.

Геометрические параметры дают ограниченную, но конкретную информацию о состоянии объекта. Эти параметры определяют связь между деталями механизма (зазоры в сопряжения, соостность т.п.).

По виду информации диагностические параметры подразделяют на широкоинформационные, когда сразу получают информацию по нескольким параметрам объекта (например, мощность, частоту вращения, крутящий момент и т.п.) и узкоинформационные, когда получают конкретную информацию по одному параметру или определенного сопряжения или узла.

По функции наработки диагностические параметры подразделяют на детерминированные, т.е. единичные или совокупные и на дискретные, по которым можно судить о реально происходящих процессах (например, по уровню вибрации можно судить о величине износа в определенных сопряжениях и узлах).

По функции структурного анализа диагностические параметры могут быть представлены в виде линейной или степенной зависимости, а также в виде производной первого или второго порядка.

Диагностические параметры имеют начальные (или номинальные) величины, соответствующие исправному состоянию объекта S_U1, S_U2... S_иn, предельные соответствующие границе перехода в класс неисправных состояний S_n1, S_n2... S_nn, и учреждающие S_y1, S_y2 ... S_yn.

Начальные и предельные величины диагностических параметров объекта устанавливают экспериментально заранее до снятия учреждающих параметров при широком диагностировании подобных объектов. В этом случае при снятии учреждающего параметра могут возникнуть два состояния:

- объект исправен, если S_U < S_y < S_n;

- объект неисправен, если S_y >S_n.

Для того чтобы судить о техническом состоянии объекта по измеренной величине диагностического сигнала, необходимо установить прямые и обратные связи между структурными и диагностическими параметрами. Эти связи могут быть единичными (а), множественными (б), неопределенными (в) и комбинированными (г, см. рис.1.3)

X - структурный параметр

S – диагностический параметр

Рис.1.3 Связи между структурными и диагностическими параметрами.

Единичная связь (рис.1.3а) устанавливает однозначную зависимость между структурными (х) и диагностическим (s) параметрами (например, замер мощности, частоты вращения). Множественные связи (рис.1.3б) возникают тогда, когда один структурный параметр приводит к возникновению нескольких диагностических параметров (например, о величине износа в сопряжениях можно судить по величине вибрации, шума, крутящего момента и т.п.). Неопределенные связи (рис.1.3в) возникают тогда, когда один диагностический параметр зависит от нескольких структурных параметров. Например, машина включает несколько узлов, в которых происходит процесс износа, о величине которых можно судить по уровню шума или вибрации. Самыми неопределенными связями являются комбинированные связи (рис.1.3г), когда несколько структурных параметров регистрируются разными диагностическими сигналами. Например, о величине износа в различных кинематических парах узлов машины можно судить по различным диагностическим параметрам, полученным при замере уровня шума, вибрации, спектральном анализе масляной среды и т.п.

Характер связей между структурными и диагностическими параметрами выражает их информативность и определяет методы обработки информации при постановке диагноза.