ЛЕКЦИЯ №1. Познакомится с предметом, краткой характеристикой, целями и задачами дисциплины «Основы технической диагностики»

«ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ»

ВРЕМЯ – 2 часа

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ:

Познакомится с предметом, краткой характеристикой, целями и задачами дисциплины «Основы технической диагностики», ее местом в учебном процессе, содержанием и требованиям к уровню его усвоения.

Изучить основные термины и определения по ГОСТ 20911-89 «Основы технической диагностики».

СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ – 5 мин.

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. ПРЕДМЕТ, КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ», ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ, СОДЕРЖАНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ЕГО УСВОЕНИЯ – 35 мин.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ГОСТ 20911-89 «ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА» – 45 мин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ – 5 мин.

1. ПРЕДМЕТ, КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ», ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ, СОДЕРЖАНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ЕГО УСВОЕНИЯ

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

Программой развития железнодорожного транспорта России на период 2010 … 2015 гг. в качестве одного из пяти основных направлений предусмотрено повышение безопасности и надежности объектов железнодорожного транспорта (ЖТ). Решение этой важнейшей задачи невозможно без организации современной системы технической эксплуатации ЖТ на основе своевременной и качественной диагностики его состояния.

СПРАВКА. Основные направления развития отрасли на период 2010 … 2015 гг.:

- развитие высокоскоростного движения;

- строительство дороги для соединения г. Якутска с основными магистралями страны;

- усиление магистралей к портам на Балтике и Тихом океане;

- транспортное обеспечение зимних Олимпийских игр в г. Сочи в 2014 г.;

- повышение безопасности и надежности объектов железнодорожного транспорта.

Основными целями изучения дисциплины является:

- подготовка специалиста, умеющего грамотно проводить диагностику технического состояния устройств и систем электроснабжения железнодорожного транспорта с применением современных математических методов и технических средств, а также создание основы для теоретической и практической подготовки по вопросам диагностики;

- формирование у студентов научного мышления, выработка приемов и навыков решения конкретных инженерных задач в области диагностики.

Основные задачи, решаемые в процессе изучения дисциплины:

- изучить государственные стандарты, методики, приказы, положения и другие нормативные документы, определяющие порядок проведения диагностики объектов электроснабжения железнодорожного транспорта;

- изучить законы, математические модели и методы диагностики объектов электроснабжения железнодорожного транспорта;

- изучить современные средства диагностики объектов электроснабжения железнодорожного транспорта.

Изучение дисциплины «Основы технической диагностики» позволяет специалисту получить знания, умения и навыки, необходимые для грамотной и эффективной диагностики состояния объектов электроснабжения железнодорожного транспорта. Применение этих знаний, навыков и умений позволит специалисту правильно эксплуатировать устройства, объекты и системы электроснабжения, своевременно выполнять все необходимые работы по техническому обслуживанию, а также прогнозировать их техническое состояние.

Изучение дисциплины базируется на знании материала дисциплин «Электроснабжение железных дорог», «Контактные сети и линии электропередач», «Тяговые и трансформаторные подстанции», «Электрические станции, сети и системы», «Электроника», «Релейная защита».

Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение данной дисциплины

- студент должен знать:

- терминологию, установленную государственными стандартами для технической диагностики, как области знаний;

- понятия математической модели диагностирования в явной и неявной формах, понятия о непрерывных, дискретных и гибридных объектах с памятью и без памяти, виды представления явных и неявных моделей объектов диагностики, способы обнаружения, различения и транспортировки неисправностей, наиболее часто встречающиеся неисправности протяженных, дискретных и гибридных объектов диагностики;

- зависимость степени неопределенности состояния объекта от числа возможных состояний и их вероятностей, свойства энтропии и ее определение для системы, содержащей различное число объектов, определение энтропии для объекта с непрерывным пространством состояний, энтропию системы из зависимых и независимых друг от друга объектов, понятие о мере информации и способах ее определения;

- понятие о статистических методах распознавания состояния объекта, вероятность наличия у объекта признаков состояний и связанных с ними диагнозов, теорему Байеса, методы анализа состояния объекта, отношения правдоподобия, нахождение границ принятия решения, ошибки первого и второго рода;

- понятия оптимальных и минимальных алгоритмов диагностирования, критериев и их оптимизации, обобщенную таблицу покрытий и ее оптимизацию, метод поэлементной проверки, метод групповой проверки, метод симптомов, метод рациональной диагностики;

- группы признаков технического состояния объектов, физические методы контроля, параметры, контролируемые бортовыми информационными системами контроля состояния контактной сети, принцип действия систем контроля состояния объектов диагностики, современные средства диагностики состояния элементов конструкции систем электроснабжения железнодорожного транспорта.

- студент должен уметь:

- представлять математическую модель объекта диагностики в аналитической, табличной и графической формах;

- составлять таблицы функций неисправностей, таблицы покрытий объектов диагностики и проводить их оптимизацию;

- определять энтропию системы состоящую из независимых и зависимых друг от друга объектов, определять энтропию объекта с непрерывным пространством состояний, определять информацию о состоянии объекта по априорной информации;

- определять состояние объекта методами последовательного анализа, методом минимального риска, методом поэлементных проверок, методом групповых проверок, методом анализа симптомов отказов и методом рациональной диагностики;

- проводить диагностику состояния объектов при помощи современных технических средств;

- студент должен приобрести навыки:

- самостоятельной работы с приборами, предназначенными для оценки опасности электрокоррозии арматуры опор контактной сети и состояния устройств цепи заземления опор;

- самостоятельной работы с приборами, предназначенными для диагностики состояния железобетонных опор контактной сети методом поверхностного прозвучивания;

- самостоятельной работы с приборами, предназначенными для бесконтактного измерения температуры устройств электроснабжения по их тепловому излучению.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ГОСТ 20911-89 «ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА»

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

Техническое диагностирование, диагностирование – это определение технического состояния объекта.

При диагностировании могут решаться три основные задачи:

- контроль технического состояния объекта;

- поиск места и определение причин отказа (неисправности) объекта;

- прогнозирование технического состояния объекта.

Термин «Техническое диагностирование» применяют в наименованиях и определениях понятий, когда решаемые задачи технического диагностирования равнозначны или основной задачей является поиск места и определение причин отказа (неисправности).

Контроль технического состояния, контроль – это проверка соответствия значений параметров объекта требованиям технической документации и определение на этой основе одного из заданных видов технического состояния в данный момент времени. Видами технического состояния являются исправное, работоспособное, неисправное, неработоспособное состояния. Техническое состояние объекта определяется в зависимости от значений его параметров в данный момент времени и их соответствия технической документации.

Термин «Контроль технического состояния» применяется, когда основной задачей технического диагностирования является определение вида технического состояния.

Контроль функционирования – этоконтроль выполнения объектом части всех свойственных ему функций.

Технический диагноз (результат контроля), диагноз – это результат диагностирования.

Рабочее техническое диагностирование, рабочее диагностирование – это диагностирование, при котором на объект подаются рабочие воздействия.

Тестовое техническое диагностирование, тестовое диагностирование – это диагностирование, при котором на объект подаются тестовые воздействия.

Экспресс-диагностирование – это диагностирование по ограниченному числу параметров за заранее установленное время.

Элементарная проверка – это тестовое или рабочее воздействие на объект и снимаемые с него ответы. Результатом элементарной проверки является полученное значение ответа объекта.

На рис. 1 представлены схемы тестового и рабочего диагностирования.

а) б)

Рис. 1. Схемы процессов диагностирования: а) тестовое диагностирование; б) рабочее диагностирование

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

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

К факторам, под воздействием которых изменяется техническое состояние объекта, можно отнести действия климатических условий, старение с течением времени, операции регулировки и настройки в ходе изготовления или ремонта, замену отказавших элементов и т. п.

Об изменении технического состояния объекта судят по значениям диагностических (контролируемых) параметров, позволяющих определить техническое состояние объекта без его разборки.

Прогнозирование технического состояния – это определение технического состояния объекта с заданной вероятностью на предстоящем интервал времени.

Целью прогнозирования технического состояния объекта может быть определение с заданной вероятностью интервала времени (ресурса), в течение которого сохранится его работоспособное (исправное) состояние и вероятности сохранения работоспособного (исправного) состояния объекта на заданный интервал времени.

Средство технического диагностирования (контроля технического состояния), средство диагностирования (контроля) – это аппаратура и программы, с помощью которых осуществляется диагностирование (контроль).

К аппаратурным средствам диагностирования (контроля) относят различные устройства: приборы, пульты, стенды, специальные вычислительные машины, встроенную аппаратуру контроля вычислительных и управляющих машин и т. п.

Программные средства диагностирования (контроля) представляют собой программы, записанные, например, на перфоленте. При этом используют как рабочие программы объекта, содержащие дополнительные операции, необходимые для диагностирования (контроля) объекта, так и программы, специально составленные исходя из требований диагностирования (контроля) объекта.

Рабочие программы позволяют осуществлять диагностирование (контроль) объекта в процессе использования его по прямому назначению, а специальные программы требуют перерывов в выполнении объектом его рабочих функций.

Примерами объектов, диагностируемых программными средствами, являются универсальные или специализированные вычислительные, управляющие или логические машины.

Приспособленность объекта к диагностированию (контролепригодность) – это свойство объекта, характеризующее его пригодность к проведению диагностирования (кот роля) заданными средствами диагностирования (контроля).

Приспособленность объекта к диагностированию (контролепригодность) обеспечивается со стадии его разработки.

Конструкция объекта и его составных частей должна обеспечивать доступ к контрольным точкам без разборки узлов и механизмов, за исключением вскрытия технологических люков, заглушек и т. д., открывающих доступ к местам сопряжений датчиков со средствами диагностирования (контроля) и исключать возможность повреждения сборочных единиц при присоединении средств диагностирования (контроля).

Конструктивное оформление мест присоединения средств диагностирования (контроля) должно быть, по возможности, простым (резьбовые отверстия с заглушками, запорные устройства, крышки и т. п.).

Различают несколько видов средств технического диагностирования объектов.

Встроенное средство технического диагностирования (контроля технического состояния), встроенное средство диагностирования (контроля) – это средство диагностирования (контроля), являющееся составной частью объекта.

Внешнее средство технического диагностирования (контроля технического состояния), внешнее средство диагностирования (контроля технического состояния) – это средство диагностирования (контроля), выполненное конструктивно отдельно от объекта.

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

Универсальное средство технического диагностирования (контроля технического состояния), универсальное средство диагностирования (контроля технического состояния) – это средство, предназначенное для диагностирования (контроля) объектов различных типов.

Автоматизированное средство технического диагностирования (контроля технического состояния), автоматизированное средство диагностирования (контроля) – это средство позволяющее производить диагностирование (контроль технического состояния) объекта с применением средств автоматизации и при участии человека.

Автоматическое средство технического диагностирования (контроля технического состояния), автоматическое средство диагностирования (контроля) - это средство позволяющее производить диагностирование (контроль технического состояния) объекта автоматически без участия человека.

Современные средства диагностирования используют ЭВМ, что существенно упрощает процедуру диагностики и повышает ее достоверность.

Система технического диагностирования (контроля технического состояния), система диагностирования (контроля) – это совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования (контроля) по правилам, установленным в технической документации.

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

Алгоритм диагностирования (контроля) устанавливает состав и порядок проведения элементарных проверок объекта и правила анализа их результатов. Элементарная проверка определяется рабочим или тестовым воздействием, поступающим или подаваемым на объект, я также составом признаков и параметров, образующих ответ объекта на соответствующее воздействие. Конкретные значения признаков и параметров, получаемых при диагностировании (контроле) являются результатами элементарных проверок или значениями ответов объекта.

Различают безусловные алгоритмы диагностирования (контроля), у которых порядок выполнения элементарных проверок определен заранее, и условные алгоритмы диагностирования (контроля), у которых выбор очередных элементарных проверок определяется результатами предыдущих.

Если диагноз составляется после дополнения всех элементарных проверок предусмотренных алгоритмом, то последний называется алгоритмом с безусловной остановкой. Если же анализ результатов делается после выполнения каждой элементарной проверки, то алгоритм является алгоритмом с условной остановкой.

Диагностическое обеспечение – это комплекс взаимоувязанных правил, методов, алгоритмов и средств, необходимых для осуществления диагностирования на всех этапах жизненного цикла объекта.

Диагностическое обеспечение объекта включает принципы, методы, алгоритмы и средства технического диагностирования.

Для того чтобы объект был приспособлен к диагностированию, необходимо при его проектировании разрабатывать диагностическое обеспечение.

Диагностическое обеспечение проектируемого объекта получают в результате анализа его диагностической модели. Строится диагностическая модель на основе предполагаемой конструкции, условий использования и эксплуатации объекта. В результате исследования диагностической модели устанавливаются диагностические признаки, прямые и косвенные параметры и методы их оценки, определяют условия работоспособности, разрабатывают алгоритмы диагностирования. Совокупность этих данных называют диагностическим обеспечением.

Диагностическая модель – это формализованное описание объекта, необходимое для решения задач диагностирования. Описание может быть представлено в аналитической, табличной, векторной, графической и других формах.

В качестве диагностических моделей могут рассматриваться дифференциальные уравнения, логические соотношения, диаграммы прохождения сигналов и т.д.

По методам представления взаимосвязей между состоянием объекта, элементами и параметрами, диагностические модели подразделяют на следующие виды: непрерывные, дискретные, специальные.

Выбор того или иного типа модели для представления конкретного объекта зависит от целого ряда таких факторов, как условия эксплуатации, возможное конструктивное выполнение, тип комплектующих элементов и т. п.

Выбор диагностических моделей производятся с учетом специфики объекта, условий его использования и методов диагностирования.

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

Для каждого объекта можно указать множество параметров, характеризующих его техническое состояние. Их выбирают в зависимости от применяемого метода диагностирования (контроля).

Диагностика может быть прямой и косвенной. Прямая диагностика заключается в непосредственном измерении интересующего параметра объекта. При косвенной диагностике о интересующем параметре судят по вторичным признакам.

Соответственно параметры диагностики делятся на прямые и косвенные. Прямой ‑ структурный параметр (например, износ, зазор в сопряжение и др.) непосредственно характеризует техническое состояние объекта. Косвенный параметр (например давление масла, время, содержание СО в отработавших газах и др.) косвенно характеризует техническое состояние.

Пример: При прямой диагностике о прочности арматуры железобетонной опоры судят по измерению ее сечения. При косвенной диагностике о прочности арматуры судят по ее сопротивлению, которое напрямую зависит от величины ее сечения.

Процесс технического диагностирования характеризуется рядом показателей.

Продолжительность технического диагностирования (контроля технического состояния), продолжительность диагностирования (контроля) – это интервал времени, необходимый для проведения диагностирования (контроля) объекта.

Достоверность технического диагностирования (контроля технического состояния), достоверность диагностирования (контроля) – это степень объективного соответствия результатов диагностирования (контроля) действительному техническому достоянию объекта.

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

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

Условная вероятность необнаруженного отказа (неисправности) при диагностировании (контроле) – это вероятность того, что неисправный (неработоспособный) объект в результате диагностирования (контроля) признается исправным (работоспособным).

Условная вероятность ложного отказа (неисправности) при диагностировании (контроле) – это вероятность того, что исправный (работоспособный) объект в результате диагностирования (контроля) признается неисправным (неработоспособным).

Условная вероятность необнаруженного отказа (неисправности) в данном элементе (группе) – это вероятность того, что при наличии отказа (неисправности) в результате диагностирования принимается решение об отсутствии отказа (неисправности) в данном элементе (группе).

Условная вероятность ложного отказа (неисправности) в данном элементе (группе) – это Вероятность того, что при отсутствии отказа (неисправности) в результате диагностирование принимается решение о наличии отказа (неисправности) в данном элементе (группе).

Существует два подхода к задаче диагностирования технического состояния объекта – вероятностный подход и детерминистический подход.

При вероятностном подходе известны параметры с определенной вероятностью характеризующие состояние объекта. Требуется создать алгоритм решения, при помощи которого можно установить объекту диагноз.

При детерминистическом подходе состояние объекта n-мерным вектором набора возможных состояний. Требуется создать алгоритм решения, при помощи которого можно определить какому конкретному вектору состояний соответствует конкретный диагноз объекта.

На рис. 2 представлена современная схема системы диагностирования с ПЭВМ.

Рис. 2. Современная схема системы диагностирования

ЛИТЕРАТУРА:

1. Надежность и диагностика систем электроснабжения железных дорог: Учебник для вузов ж/д транспорта/ А.В. Ефимов, А.Г. Галкин. – М.: УМК МПС России, 2000, с. 275 … 280.

2. ГОСТ 20911-89 «Техническая диагностика». Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 26. 12. 89 № 4143.

Дата добавления: 2014-01-15