Конспект лекций. Дисциплина ОПД. Дв. 01. Основы технической диагностики инженерных систем гостинично-ресторанных,туристических и спортивных комплексов

Дисциплина ОПД.ДВ.01. Основы технической диагностики инженерных систем гостинично-ресторанных,туристических и спортивных комплексов

Специальность__ 100101 Сервис _________________________________

*Специализация_ 100101.31 _ Сервис инженерных систем гостинично-ресторанных,туристических и спортивных комплексов _____________

* только для блока специальных дисциплин, дисциплин специализации

Москва 2011 г.

Конспект лекций составлен на основании рабочей программы дисциплины

____ ОПД.ДВ.01. Основы технической диагностики инженерных систем гостинично-ресторанных,туристических и спортивных комплексов _____

Конспект лекций рассмотрен и утвержден на заседании кафедры

_____________ ______ Бытовая техника _____________________________

Протокол №__4__ «_28__» ____марта____________2011 г.

Зав.кафедрой Сумзина Л.В.

к.т.н., доцент

Конспект лекций рекомендован Научно-методической секцией

______________ факультета сервиса _________________________________

Протокол №_9_____ «_26__» ____апреля__________2011 г.

Председатель

Научно-методической секции Сумзина Л.В.

к.т.н., доцент

Конспект лекций одобрен Научно-методическим советом ФГОУВПО «РГУТиС»

Протокол №_____ «_____»______________________2011 г.

Ученый секретарь

Научно-методического совета,

к.с.н. Артамонова М. В.

Конспект лекций разработал:

Преподаватель кафедры

«Бытовая техника» Литвиненко А.А.

к.т.н., доцент

ЛЕКЦИЯ 1

Введение

Техническая диагностика, научно-техническая дисциплина, изучающая и устанавливающая 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. Диагностирование - одна из важных мер обеспечения и поддержания надёжности технических объектов.

Диагностирование осуществляется либо человеком непосредственно (например, внешним осмотром, «на слух»), либо при помощи аппаратуры. Объект и средства его диагностирования в совокупности образуют систему диагностирования. Взаимодействуя между собой, объект и средства реализуют некоторый алгоритм диагностирования. Результатом является заключение о техническом состоянии объекта - технический диагноз, например: «радиоприёмник исправен», «станок неработоспособен», «в телевизоре отказал частотный детектор». Различают системы тестового и функционального диагностирования. Системы первого вида применяют при изготовлении объекта, во время его ремонта и профилактики и при хранении, а также перед применением и после него, когда необходимы проверка исправности объекта или его работоспособности и поиск дефектов. В этом случае на объект диагностирования подаются специально организуемые тестовые воздействия. Системы второго вида применяют при использовании объекта по назначению, когда необходимы проверка правильности функционирования и поиск дефектов, нарушающих последнее. При этом на объект поступают только предусмотренные его алгоритмом функционирования (рабочие) воздействия. Разработка и создание систем диагностирования включают: изучение объекта, его возможных дефектов и их признаков; составление математических моделей (формализованного описания) исправного (работоспособного) объекта и того же объекта в неисправных состояниях; построение алгоритмов диагностирования; отладку и опробование системы.

В изучении объектов большое значение имеет их классификация по различным признакам, например по характеру изменения значений параметров, по виду потребляемой энергии и т. п. Изучение дефектов проводится с целью определения их природы, причин и вероятностей возникновения, физических условий их проявления, условий обнаружения и т. п.

Математическая модель объекта диагностирования (детерминированная или вероятностная) - описание объекта в исправном и в неисправном его состояниях в виде формальных зависимостей между возможными воздействиями на объект и его реакциями на эти воздействия. Модели (даже исправных объектов), используемые при диагностировании, могут отличаться от моделей, используемых при проектировании тех же объектов. Например, для диагностирования технического состояния шумящих объектов моделями могут служить кривые шума или вибрации (при так называемых акустических методах), а в микроэлектронной технологии или в сварочном производстве - изображения объектов в рентгеновских лучах (при неразрушающем контроле).

Алгоритм диагностирования предусматривает выполнение некоторой условной или безусловной последовательности определённых экспериментов с объектом. Эксперимент характеризуется тестовым или рабочим воздействием и составом контролируемых признаков, определяющих реакцию объекта на воздействие. Различают алгоритмы проверки и алгоритмы поиска. Алгоритмы проверки позволяют обнаружить наличие дефектов, нарушающих исправность объекта, его работоспособность или правильность функционирования. По результатам экспериментов, проведённых в соответствии с алгоритмом поиска, можно указать, какой дефект или группа дефектов (из числа рассматриваемых) имеются в объекте.

Средства диагностирования являются носителями алгоритмов диагностирования, хранят возможные реакции объекта на воздействия, вырабатывают и подают на объект тестовые воздействия, «читают» фактические реакции объекта и ставят диагноз, сравнивая фактические реакции с возможными. Их делят на аппаратурные, программные и программно-аппаратурные (средства двух последних категорий применяют для диагностирования технического состояния ЭВМ, работающих по сменной программе). Аппаратурные средства бывают внешние (по отношению к объекту) и встроенные. Первые применяются в основном в системах тестового, вторые - функционального диагностирования. Внешние аппаратурные средства могут быть автоматическими, автоматизированными или с ручным управлением, универсальными или специализированными.

Методологически техническая диагностика имеет много общего с медицинской диагностикой. т ехническая диагностика, которая определяет техническое состояние объектов в настоящий момент времени, тесно связана с технической прогностикой и технической генетикой, определяющими будущие и прошлые технические состояния соответственно через вероятные эволюции и предыстории настоящего технического состояния.

ЛЕКЦИЯ 2

Тема 1. Основные положения технической диагностики

План лекции

1. Основные понятия и определения.

2. Этапы технической диагностики.

3. Фундаментальные основы технической диагностики.

4. Основные цели, задачи и функции технической диагностики.

5. Основные понятия и определения.

Методы и средства оценки технического состояния машин и приборов развивались поэтапно. Сначала использовались средства контроля различных параметров, затем мониторинга, и, на последнем этапе, системы диагностики и прогноза технического состояния. Внедрение каждого последующего вида систем дает пользователю новые возможности для перехода на обслуживание машин и оборудования по фактическому состоянию.

Контроль дает информацию о величинах параметров и зонах их допустимого отклонения.

Мониторинг представляет дополнительную информацию о тенденциях изменения параметров во времени, который может использоваться и для прогноза.

Диагностирование дает еще больший объем информации, а именно, идентификацию места, вида и величины дефекта. Наиболее сложна задача прогноза развития дефекта, а не изменений контролируемых параметров, решение которой позволяет определить остаточный ресурс или прогнозируемый интервал безаварийной работы.

В настоящее время под термином мониторинг часто понимается решение всего комплекса процедур оценки состояния, но существующие системы, называемые системами мониторинга, далеко не всегда решают вопросы идентификации дефектов и прогноза их развития. Поэтому в дальнейшем под термином мониторинг следует понимать контроль основных параметров, выявление тенденций их изменений и прогноз развития контролируемых параметров, а под термином диагностика - идентификацию дефектов и прогноз их развития.

Термин «диагностика» происходит от греческого слова «диагнозис», что означает распознавание, определение.

В процессе диагностики устанавливается диагноз, т. е. опре­деляется состояние больного (медицинская диагностика) или техническое состояние объекта (техническая диагностика).

Под техническим состоянием объекта понимается 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 условии, 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.

Технической диагностикой называется наука о распознавании технического состояния объекта или системы.

Техническая диагностика пред­ставляет собой систему, которая должна иметь информационное, техническое и математическое обеспечение.

Информационное обеспечение включает способы получения диагностической информации, ее хранение и систематизацию. Информационное обеспечение содержит необходимый массив вос­полняемых технических сведений (обучающие последователь­ности и др.).

Техническое обеспечение представляет собой совокупность устройств получения и обработки информации (диагностические приборы, датчики, сигнализаторы и т. п.). Важную часть техни­ческого обеспечения современных систем диагностики составляют ЭВМ, устройства типа «аналог—код» и др.

Математическое обеспечение содержит алгоритмы и программы распознавания.

Техническая диагностика как система включает также и коллектив специалистов, ответственных за принятие решений.

Контроль и диагностика машин и приборов проводится для оценки их технического состояния с указанием при необходимости места, вида и причин возникновения дефектов.

Под техническим состоянием понимается совокупность их внутренних свойств, подверженных изменениям при производстве и эксплуатации, характеризующих соответствие или несоответствие качества аппаратуры требованиям, установленным эксплуатационно-техничес­кой документацией на данную аппаратуру.

Любой технический объект после проектирования проходит две основные стадии «жизни» — изготовление и эксплуатацию.

Применительно к задачам, решаемым технической диагности­кой, на стадии изготовления целесообразно выделить периоды при­емки комплектующих изделий и материалов, процесса производ­ства, наладки и сдачи объекта ОТК или представителю заказчика.

Требования, которым должен удовлетворять изготовленный (но­вый) или эксплуатируемый объект, определяются соответствую­щей нормативно-технической документацией.

Контроль технического состояния заключается в проверке соответствия значений параметров объекта требованиям технической документации и определение на этой основе одного из заданных видов технического состояния в данный момент времени.

В зависимости от значений параметров в данный момент времени могут быть различные виды технического состояния являются, например, исправное, работоспособное, неисправное, неработоспособное и т.п.

Объект, удовлетворяющий всем требованиям нормативно-тех­нической документации, является исправным или находится в ис­правном техническом состоянии. Для стадии эксплуатации типич­ными являются этапы применения объекта по назначению (про­филактика, ремонт, транспортирование и хранение). Для условий эксплуатации практически важным является понятие работоспо­собного технического состояния объекта.

Объект работоспособен, если он может выполнять все задан­ные ему функции с сохранением значений заданных параметров (признаков) в требуемых пределах.

Для этапов применения по назначению существенным являет­ся понятие технического состояния правильного функциониро­вания объекта.

Правильно функционирующим является объект, значения параметров (признаков) которого в текущий момент применения объекта по назначению находятся в требуемых пределах.

Этапы технической диагностики

Техническое состояние объекта характеризуется определенными признаками, которые в свою очередь зависят от количественных и качественных характерис­тик свойств аппаратуры.

Внутренние свойства объекта опреде­ляются совокупностью свойств взаимосвязанных и взаимозависимых функциональных элементов, из которых она состоит. Общее число со­стояний, в которых может находиться та или другая бытовая техника, определяется числом функциональных элементов и связей между ними.

Переходы объекта из одного технического состояния в другое являются случайными событиями.

Поэтому любое состояние аппара­туры до проведения контроля и диагностики обладает некоторой не­определенностью, для раскрытия которой необходимо осуществить диагностирование.

При диагностировании искомыми являются случайные технические состояния аппаратуры, а алгоритмы функциони­рования считаются заданными. При этом предполагается, что контро­лируемая аппаратура может находиться в конечном множестве S со­стояний. Это множество можно разделить на два подмножества Sи исправных и Sн неисправных состояний. Переход аппаратуры из одного состояния в другое, как правило, объясняется возникновением в ней неисправности.

Подмножество Sи исправных состояний включает в себя все со­стояния, которые позволяют аппаратуре выполнять возложенные на нее функции, т.е. состояния работоспособности. Переход из одного состояния в другое в подмножестве Sи может объясняться возникно­вением неисправностей в аппаратуре, которые, однако, не приводят к потере работоспособности, т.е. не вызывают перехода аппаратуры по техническому состоянию в подмножество Sн неисправных состояний. Для инженерных систем подмножество часто включает единственное состоя­ние, соответствующее исправности всех элементов инженерных систем.

Подмножество Sн неисправных состояний включает в себя все со­стояния, соответствующие возникновению в аппаратуре неисправ­ности, приводящей к потере ее работоспособности. Мощность подмножества Sн определяется количеством неисправностей, которые можно обнаружить по соответствующим признакам.

Такая классификация технических состояний объектов позво­ляет разделить процесс контроля и диагностики на два этапа.

На первом этапе устанавливается принадлежность объекта по состоянию к одному из подмножеств Sи или Sн. Эту процедуру называют проверкой исправности объекта. Анализ состояний объекта в подмножестве Sи позволяет установить характер изменения степени ее работоспособности и в ряде случаев предсказать момент перехода состояния аппаратуры в подмножество Sн, а следовательно, осуще­ствить прогнозирование состояния объекта.

На втором этапе определяют, в каком из состояний подмножест­ва Sн находится контролируемая аппаратура (в случае если действи­тельное техническое состояние контролируемых объектов относится к под­множеству Sн). Этот этап может быть назван обнаружением возник­шей неисправности. Необходимость его определяется ремонтопригод­ностью аппаратуры и условиями диагностирования. На практике глу­бина обнаружения (степень локализации) возникшей неисправности должна быть согласована со степенью ремонтопригодности объекта.

Фундаментальные основы технической диагностики

Техническая диагностика решает обширный круг задач, многие из которых являются смежными с задачами других научных дисциплин. Ос­новной задачей технической диагностики как уже отмечалось, является распознавание технического состояния объекта, в условиях ограниченной инфор­мации.

Техническую диагностику иногда называют “безразборной” диагностикой, т. е. диагностикой, осуществляемой без разборки изделия. Анализ состояния проводится в условиях эксплуатации, при которых получение информации крайне затруднено. Часто не представляется возможным по имеющейся информации сделать однозначное заключение и приходится использовать статистиче­ские методы и основные базисные теории (рис.1.1)

Теоретическим фундаментом для решения основной задачи тех­нической диагностики следует считать общую теорию распозна­вания образцов. Эта теория, составляющая важный раздел тех­нической кибернетики, занимается распознаванием образов любой природы (геометрических, звуковых и т. п.), машинным распозна­ванием речи, печатного и рукописного текстов и т. д. Техническая диагностика изучает алгоритмы распознавания применительно к задачам диагностики, которые обычно могут рассматриваться как задачи классификации.

Рис.1.1 Базисные теории технической диагностики

Алгоритмы распознавания в технической диагностике частично основываются на диагностических моделях, устанавливающих связь между состояниями технической системы и их отображе­ниями в пространстве диагностических сигналов. Важной частью проблемы распознавания являются правила принятия решений (решающие правила).

Решение диагностической задачи (отнесение изделия к исправ­ным или неисправным) всегда связано с риском ложной тревоги или пропуска цели. Для принятия обоснованного решения целе­сообразно привлекать методы теории статистических решений.

Решение задач технической диагностики всегда связано с про­гнозированием надежности на ближайший период эксплуатации (до следующего технического осмотра). Здесь решения должны основываться на моделях отказов, изучаемых в теории надеж­ности.

Вторым важным направлением технической диагностики является теория контролеспособности. Контролеспособностью или приспособленностью объекта к диагностированию на­зывается свойство изделия обеспечивать достоверную оценку его технического состояния и раннее обнаружение неисправностей и отказов и характеризует его пригодность к проведению диагностирования заданными средствами диагностирования.

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 сопряжении 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.).

Таким образом, контролеспособность создается конструкцией изделия и принятой системой технической диагностики.

Крупной задачей теории контролеспособности является изу­чение средств и методов получения диагностической информации. В сложных технических системах используется автоматизирован­ный контроль состояния, которым предусматривается обработка диагностической информации и формирование управляющих сиг­налов. Методы проектирования автоматизированных систем конт­роля составляют одно из направлений теории контролеспособ­ности. Наконец, очень важные задачи теории контролеспособ­ности связаны с разработкой алгоритмов поиска неисправностей, разработкой диагностических тестов, минимизацией процесса установления диагноза.

Основные цели, задачи и функции технической диагностики.

Результатом контроля и диагностики должно быть заключение о техническом состоянии объекта. При этом, чтобы определить техническое состояние диагностируемого объекта, необходимо, с одной стороны, установить, что и каким способом следует контроли­ровать, а с другой стороны, решить, какие средства для этого потре­буются. Эти две стороны проблемы делят все задачи диагностики на две группы:

· анализ диагностируемого объекта и выбор методов контроля для установления ее действительного технического состояния;

· построение технических средств для проведения контроля и диаг­ностики и использование этих средств с учетом назначения и условий эксплуатации объекта.

Диагностика используется на всех этапах существования объекта — при производстве, эксплуатации и в ряде случаев при проекти­ровании. Диагностика является не целью, а средством повышения эф­фективности производства при сборке и наладке объекта, сред­ством повышения ее надежности в процессе эксплуатации.

При производстве задачи диагностики решаются, как правило, в про­цессе наладки аппаратуры. На этапе эксплуатации диагностирование повышает эффективность использования объекта. При этом задачи контроля и диагностики существенно упрощаются, если в ходе разработки объекта была предусмотрена возможность выявления ее технического состояния.

Техническая диагностика изучает методы получения и оценки диагностической информации, диагностические модели и алгоритмы принятия решений. Целью технической диагностики является повышение надежности и ре­сурса технических систем.

Как известно, наиболее важным показателем надежности яв­ляется отсутствие отказов во время функционирования (работы) объекта. Техническая диагностика благодаря раннему обнаружению дефектов и неисправностей и оптимизации процессов технического обслуживания позволяет устранить подобные отказы в процессе технического обслуживания, что повышает надежность и эффективность эксплуатации.

Техническое диагностирование выполняет три основные функции:

· получение информации о техническом состоянии объекта;

· обработка и анализ полученной информации;

· подготовка или принятие решения по объемам и срокам их технического обслуживания и ремонта.

Первая функция предназначена для измерения диагностических парамет­ров, оценивающих техническое состояние объекта, и уста­новления качественных и количественных признаков состояния.

Вторая функция — для обработки и сравнения полученных значений параметров с допускаемыми.

Третья функция — для анализа результатов сравнения и установления характера, объема и срока выполнения операции по техничес­кому обслуживанию и ремонту объекта и его отдельных элементов. Таким образом, техническое диагностирование представляет собой основу управления техническим состоянием бытовых машин при эксплуатации. Применение технического диаг­ностирования обеспечивает направленное изменение при эксплуатации не только технического состояния объекта, но и изменение сис­темы их обслуживания и ремонта. Так как, именно техническое диагности­рование является непременным условием перехода на прогрессивные ме­тоды технического обслуживания и ремонта объекта по состоянию.

Применяемая система диагностирования должна закладываться при проектировании объекта, так как только при этом может быть обеспечен необходимый уровень контролепригодности и технологич­ности. Таким образом, имеется взаимосвязь между методами проектиро­вания объекта и созданием системы их диагностирования.

Таким образом, задачами диагностирования являются проверка неисправности, работоспособности и правильности функциони­рования объекта, а также поиск дефектов, нарушающих работо­способность или правильность функционирования.

Под дефектом следует понимать любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствам.

Обнаружение дефекта — установление факта его наличия или отсутствия в объекте.

Поиск дефекта заключается в указании с определенной точно­стью его местоположения в объекте.

При определении технического состоя­ния объектов могут решаться три типа задач

К первому типу относят задачи определения технического со­стояния, в котором находится объект в настоящий момент време­ни. Это задачи диагностирования.

Задачи второго типа — предсказание технического состояния, в котором окажется объект в некоторый будущий момент време­ни. Это задачи прогнозирования.

К третьему типу относят задачи определения технического со­стояния, в котором объект находился в некоторый момент време­ни в прошлом. Это задачи генеза. Соответственно задачи первого типа относят к технической диагностике, второго типа — к техни­ческой прогностике, третьего типа — к технической генетике.

ЛЕКЦИЯ 3

Тема 1. Объекты диагностики и диагностические параметры

План лекции

1. Техническое состояние

2. Объекты диагностирования

3. Основные требования к диагностическим параметрам.

4. Диагностические нормативы.

5. Выбор параметров для контроля и диагностики

Техническое состояние - это совокупность свойств объекта, подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации, которые установлены технической документацией. Эти признаки могут быть количественными и качественными. Их фактические значения и определяют техническое состояние объекта. Любая система технического диагностирования включает в себя следующие взаимосвязанные элементы: объект диагностирования, диагностические параметры, нормативные показатели, средства для их осуществления, методику диагностирования и оператора, который будет все это осуществлять.

При разработке системы технического диагностирования объекта необходимо решить следующие задачи:

- выявить закономерности изменения параметров технического состояния объекта диагностирования;

- определить контролепригодность объекта (средства контроля);

- выбрать диагностические параметры;

- определить характеристики изменения диагностических параметров;

- установить нормативные значения диагностических параметров (по документации);

- определить способ постановки диагноза;

- провести технико-экономическое обоснование методов и средств измерения;

- определить оптимальную процедуру или алгоритм диагностирования.

Процесс диагностирования должен быть оптимально автоматизирован. Автоматизации подлежат операции съема информации о техническом состоянии, ее обработка и постановка диагноза. Степень автоматизации обуславливается контролепригодностью объекта.

Дата добавления: 2014-01-15