Элементы теории технической диагностики2 (Лекции (Word))

40

Элементы теории

технической диагностики.

I. Введение.

Разработка СТД требует всесторонней технической грамотности и глубоких знаний о конструктивных и технологических свойствах объекта диагностики.

II. Понятие парадигма (греч. paradigm – пример, образец) в теории познания используется в смысле господствующей, общепринятой системы взглядов, которая по мере развития знания может эволюционировать или быть заменена на новую, более отвечающую достижениям науки о предмете. Лишь полностью сомкнувшись с основными теориями сменных наук по основным параметрам, парадигма приобретает смысл частичной истины.

Лекция 1.

I. Правильно сформулировать задачу на 30% - это уже решить ее на 80%.

1.1.Общая парадигма.

Техническая диагностика (ТД) – это всеобъемлющая задача контроля за состоянием действующего оборудования. ТД – это конгломерат всех без исключения методов контроля, включающих в себя и методы неразрушающего контроля.

В этом смысле теория технической диагностики (ТТД) требует философского подхода к разработке систем технической диагностики (СТД). Философского – в смысле познания (знаний о предмете).

1. Путь от частного к целому.

Соотношения:

а) целое – часть

б) общее – частичное.

2. Соотношение и взаимный переход «количество – качество».

3. Связь пространства и времени через функционал событий.

Для правильного решения задач ТД необходимо использовать правильный философский подход с применением его основных категорий.

4. Функциональная полнота описания событий:

а) через отображение точки на бесконечности

б) через свертку бесконечности в точку.

С этой точки зрения ТД является не теорией, а парадигмой, определяющее наше совокупное знание о предмете:

1. Знание теоретическое.

2. Знание практическое (техническое).

3. Знание философское (объединяющее п.п.1 и 2).

1.2.Цели ТТД.

1. Возможно полное представление диагностируемой системы (устройства).

2. Распознавание состояние системы.

3. Определение (локализация) места неисправности, типа неисправности.

4. Определение нарушения работоспособности.

5. Прогнозирование изменения состояния объекта контроля.

1.3.Особенности (свойства) СТД.

1. Анализ состояния оборудования (устройства) производится в условиях эксплуатации, т.е. диагностика действующего оборудования.

2. Необходимы широкие априорные сведения об объекте диагностирования.

3. Использование возможно полного перечня методов и средств описания и обработки данных.

4. Использование физического и математического описания объекта диагностирования.

5. Использование всех классов моделей, как объекта диагностики, так и процесса диагностирования.

6. При разработке СТД могут быть использованы все методы и средства неразрушающего контроля (НК).

7. Необходима функциональная полнота описания устройства диагностирования.

Вывод:

ТД, как практическая сфера деятельности – это обобщение и применение всех видов неразрушающего (и разрушающего) контроля.

1.4.Задачи СТД.

1. Состояние диагностического портрета устройства контроля диагностирования (изображение).

2. Предупреждение отказов в процессе эксплуатации (прогнозирование отказов).

3. Изучение состояния и свойств объекта.

4. Разработка рекомендаций для проектирования и конструирования элементов оборудования.

5. Определение обоснованных межремонтных сроков.

6.Определение остаточного ресурса.

При этом диагностика состояния состоит из двух этапов:

1. Качественная оценка состояния «исправно – неисправно».

2. Количественная оценка состояния (анализ, дефектоскопия).

Выводы:

1. ТТД – это конгломерат научных направлений как теоретических, так и технических.

2. Результаты, полученные с помощью систем ТД, могут быть использованы на всех стадиях:

а) проектирование

б) пуска - наладка.

3.

4.

1.5.Области применения СТД.

1. Энергетика (ТЭЦ, ТЭС, АЭС).

2. Авиация.

3. Железнодорожный транспорт.

4. Нефте – газодобыча, и транспортировка.

5. Промышленно-гражданское строительство (ПГС) и дорожное.

6. Медицина.

7. Наука, космонавтика ( реакторы, ускорители, телескопы ).

Мы в своих методах не будем рассматривать СТД вычислительной техники ( дискретность ) и автомобилестроения (цикличность), т.к. у них свои особенности.

1.6.Алгоритм диагностирования состояния объекта.

Алгоритм диагностирования представлен блок – схемой (рис1.1.).

рис.1.1.

В качестве основного устройства любой диагностической системы служит ЭВМ, осуществляющая управление процессом сбора данных, обработки информации и принятия решения.

Лекция №2.

Составление функциональной и структурной схемы СТД.

Функциональная и структурная схемы СТД определяют смысловую нагрузку, которую несут эти системы и дают четкое представление о принципах их построения.

2.1.Функциональная схема обобщенной диагностической системы.

U₂(t)

U₁(t)

Выбор

режимов

Рис.2.1.

1) Ф, L, W, T – функционалы.

2) z, r, a – параметры.

z – режимные

r – технологические

а – конструктивные

U₁(t) – входной сигнал

U₂(t) – выходной сигнал

ΔU(t) – возмущающий фактор [ (собственных внутренних процессов) ]

a – конструктивные параметры

a

r(t) – технологические параметры ( зависят от времени )

непрерывно - { т.е. могут меняться

дискретно - плавно и мгновенно }

z - режимные параметры (стационарные режимы, как частный случай ) переходные режимы

Ф – функционал связи конструктивных (а) и режимных (z) параметров

Ф

W – функционал связи конструктивных и технологических параметров

W

Т – функционал связи конструктивных (а) и технологических (r) параметров с учетом режимного состояния (z) объекта

Совместная вероятность событий (a) и (r) при условии (z):

T – _P(r) – условная совместная вероятность

L – функционал связи входных параметров U₁(t) с конструктивными параметрами (а) с учетом влияния возмущающих факторов U.

2.2. Примеры параметров.

а – конструктивные параметры:

1. Геометрические размеры

2. Тип подшипника

3.

4. Количество лопаток у турбины

z – режимные параметры:

1. Скорость вращения или количество оборотов при пуске – останове

2. Количество оборотов в стационарном режиме

3. Давление в трубопроводе

r – технологические параметры:

это технические условия, налагаемые на режимные параметры, допуска, нормы, ГОСТы, посадки.

U – возмущающие факторы:

1. Внешнее возмущение:

- ветер (направление, скорость)

- землетрясения

- воздействие температуры

2. Внутренние возмущения:

- итог предкритического состояния (механические повреждения)

- последствия !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! износа

2.3. Структурная схема СД.

Рис.2.2.

k – класс первичного преобразователя (ПП)

l – номер ПП в каждом классе линии связи (л.с.)

1 – устройство согласования

2 – устройство предварительной обработки

3 – центральное устройство СД

4 – устройство, формирующее модели

5 – устройство, формирующее системы диагностических параметров

6 – устройство, формирующее системы статистических параметров

7 – собственно система диагностики, соответствующая схеме рис.2.1.

2.4.Перечень функций блоков СТД.

1 – это согласующее устройство, обеспечивающее передачу информации к измерительным системам ( согласующие цепи ). Количество таких устройств в системе:

k j k*l

j зависит:

1. От числа датчиков

2. От схемы включения ( последовательная, параллельная )

3. Схемы СУ зависят от параметров ПП ( z всех датчиков ) и длины л.с.

4. От условий эксплуатации.

Если условия позволяют, то можно сигнал сразу перевести в цифровую форму.

Когда нельзя оцифровать сигнал:

1. Очень высокая температура

2. Очень высокий уровень вибрации ( мощные газоперекачивающие установки )

3. Очень высокий уровень радиации ( 1-ый контур АЭС )

2 – устройство предварительной обработки информации ( возможно множество вариантов )

Основные:

- нормирующие усилители

- АЦП

- коммутаторы каналов

- предварительная цифровая фильтрация, относительно _в (гр.) – по типу входной информации

- формирование информации по k и l ( маркировка каналов )

3 – центральное устройство СП – обслуживает все алгоритмы анализа и синтеза статистической информации.

- все методы обработки случайных сигналов

- все методы диагностики состояния и принятия решения

4 – модели { эти блоки определяют ( на ряду с

5 - ДП методами анализа информации ) алгоритмы

6 – СП обучения системы диагностики }

Отличие систем технической диагностики от автоматизированных систем управления технологическими процессами ( АСУТП ) при несомненном конструктивном сходстве, заключается в том, что в СТД отсутствуют цифро-аналоговые преобразователи ( ЦАП ) и не используется режим управления объектом контроля. Кроме того, СТД обслуживают объект контроля в целом, а не его отдельные узлы и технологические процессы.

Лекция №3.

3.1.Свойства СТД.

3.1.1.Функциональная полнота.

Для описания системы ТД удобно использовать:

1. Структурный направленный граф

2. Граф состояния

Структурный граф:

- вершина – это функциональная компонента

- дуга – причинно-следственная связь

Если система представлена полным графом, то соответствующее ему матричное уравнение позволяет записать полный функционал структуры измерительно-вычислительной системы.

Если [U₁] – вектор столбец входных сигналов, [U₂] – вектор столбец системы ДП и СП, то уравнение имеет вид:

[U₂] = ||Z|| * [U₁]

или

= || Z || *

k;l – количество входных сигналов