Рабочее и тестовое диагностирование

Общие положения технической диагностики

Техническая диагностика – область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объекта. Техническое состояние – состояние, которое характеризуется в определенный момент времени при определенных условиях внешней среды значениями параметров, установленных технической документацией на объект. В дальнейшем рассматриваются виды: исправное и неисправное, работоспособное и неработоспособное, предельное состояние объекта диагностирования (ОД).

Исправное состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Неисправное состояния - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Работоспособное состояние - состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Понятие исправный шире, чем работоспособный. Исправный объект, как правило, работоспособный. Работоспособный объект может быть неисправным.

Неработоспособное состояние - состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Предельное состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Общим понятием теории надежности и технической диагностики является работоспособность. Это понятие используется для обозначения класса состояний ОД, находясь в котором он выполняет свойственную ему работу.

Процесс определения технического состояния объекта называется диагностированием. Различают (функциональное) рабочее и тестовое диагностирование. При рабочем диагностировании состояние объекта оценивается по выходным параметрам при подаче на его входы рабочих воздействий. При тестовом диагностировании состояние объекта оценивается по его реакции, вызываемой подаваемыми на его входы специальными тестовыми воздействиями.

Диагностирование может осуществляться различными методами.

Метод диагностирования – совокупность операций, действий, позволяющих дать объективное заключение о состоянии объекта.

Определение состояния объекта предусматривает наличие обоснованных алгоритмов диагностирования.

Алгоритм диагностирования представляет собой совокупность предписаний, определяющих упорядоченную последовательность действий при проведении диагностирования. Они реализуются средствами диагностирования, под которыми понимаются аппаратура, программы и ремонтно-эксплуатационная документация, позволяющая оценить состояние технических объектов.

Результат диагностирования, то есть заключение о техническом состоянии объекта, называют диагнозом.

Деталь, узел, блок, устройство, прибор, оборудование, система, подвергаемые диагностированию принято называть объектом диагностирования (ОД). Часть ОД, которую при диагностировании нельзя разделить на более мелкие, называют элементом (структурной единицей, СЕ). Любой объект диагностирования состоит из элементов.

Состояние объекта диагностирования оценивается по диагностическим признакам. Диагностическим признаком (ДП) обычно называют параметр или характеристику, используемую при диагностировании и несущую информацию об изменении состояния ОД:

- параметры 𝜉– физические величины: сила тока I, напряжение U, мощность Р, время переходного процесса , величина частичного разряда, параметры колебаний и др;

характеристики – зависимость одной физической величины от другой, а именно: статическая характеристика, если величина не зависит от времени, частоты. Электрическую сеть, например, характеризуют две группы параметров: первая позволяет оценить электроэнергию с точки зрения потребителя, вторая – состояния сети в качестве надежного и безопасного канала транспортировки этой энергии. К первой группе относятся: частота, напряжение, ток, мощность угол сдвига между током и напряжением, а также ряд параметров, характеризующих качество электроэнергии.

Ко второй группе можно отнести сопротивление изоляции, емкость сети, по отношению к земле, т.е. все то, что позволяет оценить качество изоляции электрической сети.

Переход из класса работоспособных состояний, определяющих область работоспособности ОР, в класс неработоспособных называется отказом, т.е. отказ – любое событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния энергоустановки.

Независимый отказ -о тказ объекта, не обусловленный отказом другого объекта.

Зависимый отказ - о тказ объекта, обусловленный отказом другого объекта.

Постепенный отказ - о тказ, xарактеризующийся постепенным изменением значений одного или несколькиx заданныx параметров объекта.

Внезапный отказ - о тказ, xарактеризующийся скачкообразным изменением значений одного или несколькиx заданныx параметров объекта.

Перемежающийся отказ - м ногократно возникающий самоустраняющийся отказ объекта одного и того же xарактера.

Конструкционный отказ - о тказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленныx правил, норм конструирования объекта.

Производственный отказ - о тказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленного процесса изготовления или ремонта.

Эксплуатационный отказ - о тказ, возникший в результате нарушения установленныx правил и условий эксплуатации

При этом возможен полный отказ (момент на рис.1.1), приводящий к полной потере работоспособности и прекращению функционирования (отключение фидера при двух -, трехфазных замыканиях), и частичный отказ (момент ) при однофазных замыканиях на землю, т.е. сеть продолжает функционировать с ухудшенными показателями качества электроэнергии (см. рис. 1).

Рис. 1. Иллюстрация видов отказов

Существует третий тип отказа элемента – “перемежающийся”, означающий, что он, то исчезает, то снова появляется, что затрудняет определение местоположения отказавшего элемента, так как при проверке оборудование может оказаться работоспособным, а через некоторое время неработоспособным.

Причиной потери работоспособности или резкого снижения запаса работоспособности является дефект (от лат. defectus – изъян, недочет, недостаток).

Дефект – каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям.

Дефектоскопия – метод получения информации о внутреннем состоянии диагностируемого оборудования для выявления дефектов без нарушения изделия на основе магнитного, электрического, вихретокового, радиоволнового, радиационного, акустического и других методов неразрушающего контроля.

Типовой объем диагностирования – перечень элементарных проверок, испытаний и измерений по каждому виду электрооборудования, выполняемых при различных видах диагностирования.

Периодичность диагностирования – интервал времени или наработка между различными видами диагностирования.

Наработка – суммарная продолжительность или объем работы (число пусков, циклов «включено – выключено» и др.) электрооборудования.

Предельно допустимое значение параметра – наибольшее или наименьшее значение параметра, которое может иметь работоспособное электрооборудование.

Контроль технического состояния – проверка соответствия значений параметров электрооборудования требованиям нормативных документов.

Испытания – экспериментальное определение качественных и (или) количественных характеристик параметров электрооборудования при влиянии на него факторов, регламентированных действующими нормативными документами.

Измерение – совокупность операций по применению технического средства, контролирующего единичную физическую величину, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единичным значением и оценку значений этой величины.

Диагностирование возможно на всех стадиях жизненного цикла электроустановок, что хорошо видно из рис. 2.

Жизненный цикл изделия; ЖЦИ (product life cycle): совокупность этапов, через которые проходит изделие за время своего существования: маркетинговые исследования, составление технического задания, проектирование, технологическая подготовка производства, изготовление, поставка, эксплуатация, утилизация.

Система диагностирования эффективна лишь в тех случаях, когда состояние элементов ЭУ будет оцениваться на всех стадиях ее жизненного цикла.

Рис. 2. Диагностирование в жизненном цикле электроустановок

Достоинство рабочего диагностирования в том, что для его реализации не нужны специальные внешние источники энергии, а информация снимается и обрабатывается в процессе эксплуатации. Состояние объектов в процессе его функционирования оценивают по различным внешним признакам: нагрев отдельных частей или общее тепловое поле, электромагнитное поле, частичные и акустические разряды, высокочастотные излучения, вибрации и т.д., создаваемые объектом при функционировании.

Изменение вышеперечисленных параметров может свидетельствовать об изменении состояния ЭУ. Для оценки состояния маслонаполненного оборудования (трансформаторы, реакторы) в процессе их функционирования используют результаты анализа газов, растворенных в масле. На рис. 3. приведена характеристика методов рабочего диагностирования.

Рис. 3. Методы рабочего диагностирования

Выполнение тестового диагностирования требует специальных генераторов, вырабатывающих тестовые воздействия, подаваемые в ЭУ и стимулирующие его реакцию. На рис. 4 приведена характеристика методов тестового диагностирования.

Тестовое диагностирование осуществляется как в рабочем, так и резервном состоянии. Тестовое диагностирование также осуществляют одиночным воздействием, например, одиночным импульсом или многократным воздействием (серия импульсов), т.е. по результатам совокупности элементарных проверок.

При тестовом диагностировании возможен одномерный случай, когда оценивают один показатель или многомерный, когда оценивают более одного показателя.

Для сложных ЭУ, состоящих из нескольких взаимосвязанных элементов, используют сочетание разных методов при диагностировании различных элементов. При этом допустимо применение для одной ЭУ как рабочего, так и тестового диагностирования.

Тестовые сигналы [ 1 ]

Реализация тестового диагностирования предполагает подачу на вход ЭУ специальных тестовых воздействий. Обычно для упрощения исследований непрерывных объектов используют типовые воздействия, которым соответствуют типовые динамические характеристики.

Рис. 4. Методы тестового диагностирования.

Наиболее распространенным типовым воздействием является единичная ступенчатая функция или единичный скачок (см. рис. 5).

Рис. 5. Тестовый сигнал в виде единичной ступенчатой функции

Дата добавления: 2014-01-03