Техническая диагностика при ремонте

Техническая диагностика и методы технического диагностирования

Стадии существования машины

Стадии существования машины: проектирование, изготовление и эксплуатация. Идеи и свойства, заложенные конструкторами и машиностроителями, реализуются и проявляются на стадии эксплуатации.

Эксплуатация – совокупность всех фаз существования оборудования с момента взятия на балансовый учёт и до списания, включая периоды хранения, транспортирования, использования по назначению и все виды технического обслуживания и ремонта.

Хранение – комплекс мероприятий по защите от разрушающего воздействия внешней среды и разукомплектования. Ревизия – комплекс работ по установлению степени износа изделия для определения необходимого объёма ремонтных работ. Сборка – комплекс работ по воссозданию изделия из составных частей. Монтаж – вид сборочных операций, выполняемых с использованием грузоподъёмных машин для установки изделия на место. Наладка – приведение фактических отклонений режимов работы в соответствие с нормативными. Разборка – расчленение изделия на составные части.

Техническое обслуживание – комплекс операций по поддержанию работоспособности или исправности изделия. Может включать: мойку, контроль технического состояния, очистку, смазывание, крепление резьбовых соединений, замену составных частей, регулировку.

Текущий ремонт – ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности изделия путём замены или восстановления отдельных частей. Капитальный ремонт – ремонт, выполняемый для восстановления исправности и близкого к полному восстановлению ресурса изделия с заменой его частей, включая базовые.

Плановый ремонт – ремонт, остановка на который осуществляется по требованиям нормативно-технической документации. Неплановый ремонт – ремонт, осуществляемый без предварительного назначения. Регламентированный ремонт – плановый ремонт, выполняемый с периодичностью и в объёме установленном эксплуатационной документацией. Ремонт по техническому состоянию – плановый ремонт, объём и сроки которого определяются техническим состоянием изделия.

Термины и определения

Оборудование – собирательный термин, который включает в себя машины, агрегаты, механизмы, узлы, а также аппараты, колонны, установки, технологические линии, электротехнические и теплотехнические объекты, сети, технологические и обвязочные трубопроводы и другие устройства, используемые при производстве продукции и выполняющие те или иные технологические функции. Примеры оборудования: энергетическое, механическое, электрическое, химическое, машиностроительное.

Термин «агрегат» имеет два прочтения:

1. Агрегат – это структурная единица, которая выполняет замкнутый цикл в общей постановке задачи. Для металлургических предприятий это совокупность машин, механизмов, устройств и сооружений, связанных единым технологическим процессом. Примеры: доменная печь, электросталеплавильная печь, установка «печь-ковш», прокатный стан и др.
2. Агрегат – сборочная единица, обладающая свойствами полной взаимозаменяемости, независимой сборки и самостоятельного выполнения определенной функции в изделиях различного назначения, например фурма конвертера, электродвигатель, редуктор, насос и др..

Машина – комплекс механизмов, предназначенный для выполнения полезной работы, связанной с процессом производства, транспортировки, преобразования энергии или информации. Примеры: машина для вскрытия чугунной летки, разливочный кран и др.

Механизм – система кинематически связанных узлов и деталей, предназначенная для преобразования вида движения. Примеры: редуктор, кривошипно-шатунный механизм, винтовая передача и др.

Узел – изделие, составные части которого соединяют между собой на предприятии-изготовителе. Это сборочная единица, собираемая отдельно от других составных частей изделия или изделия в целом, способная выполнять определенную функцию в изделиях одного назначения только совместно с другими составными частями. Термин соответствует агрегату как части механического оборудования, включая разъёмное или неразъёмное соединение нескольких деталей. Примеры: подшипник, узел барабана, ролик конвейера и др.

Деталь – изделие, изготовленное из материала одной марки без применения сборочных операций. Это изделие, изготовленное как одно целое, разделение которого на части невозможно без повреждения. Примеры: вал, гайка, болт, лопатка, зубчатое колесо и др.

Задачи

В ходе выполнения комплексного определения состояния производственных агрегатов решается ряд задач. Устанавливается техническое состояние оборудования в настоящий момент. Эта информация позволяет принять решение о необходимости проведения ремонта. Если есть возможность, интервалы между сервисным обслуживанием удается продлить. Расход запчастей в этом случае будет меньше.

Комплексное диагностирование позволяет снизить количество запасных частей на складах. Это высвобождает денежные средства из оборота. Их можно направить на развитие организации. Получив достоверную, всестороннюю информацию о состоянии агрегатов, можно сократить длительность самого ремонта. Остановка оборудования будет короткой. Качество сервисного обслуживания также улучшается.

В соответствии с установленными стандартами, получается продлить рабочий ресурс аппаратуры. Безопасность эксплуатации машин возрастает. При грамотной обработке полученной информации о состоянии оборудования получается снизить затраты энергоресурсов на объекте.

Органолептические методы

Органолептический метод (органо- + греч. leptikos – способный взять, воспринять) основан на анализе информации, воспринимаемой органами чувств человека (зрение, обоняние, осязание, слух) без применения технических измерительных или регистрационных средств. Эта информация не может быть представлена в численном выражении, а основывается на ощущениях, генерируемых органами чувств. Решение относительно объекта контроля принимается по результатам анализа чувственных восприятий. Поэтому точность метода существенно зависит от квалификации, опыта и способностей лиц, проводящих диагностирование. При органолептическом контроле могут использоваться технические средства, не являющиеся измерительными, а лишь повышающие разрешающие способности или восприимчивость органов чувств (лупа, микроскоп, слуховая трубка и т.п.).

Принятие решения имеет характер «соответствует – не соответствует» и определяется диагностическими правилами типа «если – то», имеющими конкретную реализацию для узлов механизма. Практически, происходит оценка состояния оборудования по двухуровневой шкале – продолжать эксплуатацию или необходим ремонт. Основная цель – обнаружение отклонений от работоспособного состояния механизма. Решение о техническом состоянии механизма принимает технологический или ремонтный персонал, обслуживающий оборудование на основании опыта и производственной ситуации. Принимается решение об остановке оборудования для визуального осмотра и последующего ремонта, продолжения эксплуатации или проведения диагностирования с использованием приборных методов.

Практический опыт показывает, что невозможно заменить механика с его субъективизмом, основанном на знании особенностей эксплуатации и ремонта оборудования. Этот метод является первым уровнем решения задач диагностирования. Стандартами, использование органолептического метода контроля не регламентируется, однако в практике работы служб технического обслуживания он применяется повсеместно. Основываясь на опыте эксплуатации металлургических машин накопленным рядом фирм, данный метод интерпретируется следующим образом.

Основные органолептические методы, используемые при оценке технического состояния механического оборудования.

1. Анализ шумов механизмов проводится по двум направлениям:

1.1 Акустическое восприятие, позволяющее оценивать наиболее значимые повреждения, меняющие акустическую картину механизма. Весьма эффективно при определении повреждений муфт, дисбаланса или ослабления посадки деталей, обрыве стержней ротора, ударах деталей. Диагностические признаки – изменение тональности, ритма и громкости звука.

1.2 Анализ колебаний механизмов. В этом методе механические колебания корпусных деталей преобразуются в звуковые колебания при помощи технических или электронных стетоскопов. Электронные средства позволяют расширить возможности человеческого восприятия.

1. Контроль температуры позволяет оценить степень нагрева корпусных деталей по уровням «холодно», «тепло», «горячо». «Холодно» – температура менее +20 С, «тепло» – температура +30…40 С, «горячо» – температура свыше +50 С.

Пределом для непосредственного восприятия является температура +60С – выдерживаемая, у большинства тыльной стороной ладони без болевых ощущений в течение 5 с. Использование дополнительных средств – брызг воды позволяет контролировать значения +70 С – видимое испарение пятен воды и +100 С – кипение воды внутри капли на поверхности корпусной детали. Недопустимым является прикосновение к вращающимся и токоведущим деталям.

1. Восприятие вибрации основано на тактильном анализе (как реакции соприкосновения), как и контроль температуры. Значения параметров вибрации субъективно оценить нельзя. Возможен сравнительный анализ вибрации. Абсолютная оценка практически всегда содержит грубые ошибки из-за различных ощущений человека и широкого спектрального состава вибрации. В высокочастотном диапазоне возможности человека по восприятию вибрации ограничены. В низкочастотном диапазоне возможности человека по восприятию вибрации существенно различаются из-за различного уровня подготовки.
2. Визуальный осмотр механизма предоставляет большую часть информации о техническом состоянии. Осмотр может проводиться в динамическом режиме (при работающем механизме) и в статическом (при остановленном механизме).
3. Методы осязания используются при оценке волнистости, шероховатости, качестве смазочного материала, его вязкости, пластичности, наличии посторонних включений, для оценки шероховатости поверхности поврежденных деталей.

Субъективные методы

Наибольшее распространение получили следующие субъективные методы:

• визуальный
• прослушивание работы механизма
• ощупывание механизма
• заключение о техническом состоянии на основании логического мышления

Визуальный метод дает возможность обнаружить, например, следующие неисправности:

• нарушение уплотнений, трещины, дефекты трубопроводов, соединительных шлангов и т.п. — по течи топлива, масла, экс­плуатационных жидкостей
• неполное сгорание топлива — по дымлению из выхлопной трубы
• подтекание форсунок — по повышению уровня масла в под­доне картера двигателя и т.д.

Прослушивание работы механизма позволяет обнаружить следующие неисправности:

• увеличенный зазор между клапанами и коромыслами ме­ханизма газораспределения — по стукам в зоне клапанного ме­ханизма
• повышенный износ шатунных и коренных подшипников — по стукам в соответствующих зонах кривошипно-шатунного ме­ханизма при изменении частоты вращения коленчатого вала
• чрезмерное опережение или запаздывание впрыска топли­ва — по характеру звука выхлопа (при раннем впрыске — «жесткая работа», при позднем — «мягкая»)
• неисправности сцепления автомобиля — по шуму и стукам при переключении передачи и др.

Методом ощупывания механизма можно определить такие неисправности:

• ослабление креплений — по относительному перемещению деталей
• неисправности отдельных трущихся механизмов и деталей — по чрезмерному их нагреву
• неисправности рулевого механизма — по толчкам на руле­вом колесе и др.

На основании логического мышления можно сделать заклю­чение о следующих неисправностях:

• топливной аппаратуры — затруднен пуск двигателя
• системы охлаждения — двигатель перегревается и др.

Вопросы для самостоятельного контроля

1. В чём заключается основное отличие органолептических и приборных методов диагностирования?
2. Перечислите органолептические методы диагностирования, их достоинства и недостатки.
3. Какие приборные методы используются для диагностирования механического оборудования?
4. Приведите примеры объектов диагностирования при использовании механических и электрических методов диагностирования.
5. Для каких объектов диагностирования применяют вибрационные и тепловые методы диагностирования?
6. Какие задачи диагностирования решаются при использовании анализа смазки и неразрушающего контроля?
7. Назначение, особенности и область применения портативных средств диагностирования.
8. Основные особенности и область применения анализаторов при диагностировании механического оборудования.
9. Классификационные признаки диагностических приборов.
10. Для чего и когда устанавливают стационарные системы вибрационного контроля механизмов и машин?

Методы диагностирования

Для определения состояния объекта диагностирования разрабатывается определенная методология тестирования. Чтобы создать оптимальную последовательность действий для обслуживающего персонала, необходимо выделить основные параметры работы аппаратуры. Они должны предоставлять достоверную информацию о надежности функционирования оборудования. На основе сбора определенных данных разработчики метода устанавливают основные критерии, которые могут быть применимы для конкретного приспособления.

Общими практически для всех объектов исследования критериями являются точность, производительность, устойчивость к разным неблагоприятным внешним и внутренним воздействиям. Это позволяет определить, надежно ли оборудование, сможет ли оно выполнять возложенные на него функции в дальнейшем.

Методики, применяемые в ходе исследования, могут быть очень разными. Некоторые из них рассматривают в первую очередь параметры происходящих процессов (расход топлива, давление, мощность, производительность и т. д.). Другие методы ориентируются на диагностические параметры косвенного типа. Например, это могут быть шум, температура и т. д.

Методики, применяемые на производствах, могут оценивать работу аппаратуры на разных уровнях. Некоторые из них призваны оценить состояние всех машин в целом, другие – только отдельных агрегатов. Также существуют методики, направленные на получение информации о работе только отдельных систем и механизмов техники. Такой подход позволяет точно определить, нуждается ли оборудование в ремонте или же его можно перенести.

Методы диагностирования

В зависимости от технических средств и диагностических параметров, которые используют при проведении диагностирования, можно составить следующий неполный список методов диагностирования:

• органолептические методы диагностирования, которые основаны на использовании органов чувств человека (осмотр, ослушивание);
• вибрационные методы диагностирования, которые основаны на анализе параметров вибраций технических объектов;
• акустические методы диагностирования, основанные на анализе параметров звуковых волн, генерируемых техническими объектами и их составными частями;
• тепловые методы; сюда же относятся методы диагностирования, основанные на использовании тепловизоров;
• трибодиагностика;
• диагностика на основе анализа продуктов износа в продуктах сгорания;
• Метод акустической эмиссии;
• радиография;
• магнитопорошковый метод;
• вихретоковый метод;
• ультразвуковой контроль;
• капиллярный контроль;
• методы параметрической диагностики.
• Электродиагностический контроль. Сфера применения — электродвигатели, электромагнитные клапаны, катушки, кабели, трансформаторы. Различают статические и динамические испытания электроагрегатов.
• специфические методы для каждой из областей техники (например, при диагностировании гидропривода широко применяется статопараметрический метод, основанный на анализе задросселированного потока жидкости; в электротехнике применяют методы, основанные на анализе параметров электрических сигналов, в сложных многокомпонентных системах применяют методы диагностирования по стохастическим отклонениям параметров от их осредненных значений и т. д.).

Разновидности

В ходе проведения исследования применяются определенные методы и средства диагностики. Они позволяют всесторонне отследить изменения работы агрегата. Средствами диагностики называется специальная аппаратура, программы, которые позволяют выполнить всесторонний контроль.

Как уже говорилось выше, диагностирование может быть трех типов: функциональное, тестовое и экспресс-процедура. Они применяются с разной целью. Тестовое определение состояния оборудования предполагает воздействие на объект исследования опытным путем. При помощи этой методики можно определить, как оборудование будет себя вести в тех или иных условиях.

На основе полученной информации удается рассчитать, как быстро износится агрегат или его отдельные компоненты. Для этого проводятся замеры определенных показателей. Диагностика машин в тестовом режиме позволяет, например, определить, насколько износилась изоляция электрического агрегата. Для этого замеряется тангенс угла диэлектрических потерь при подаче переменного тока на обмотку мотора.

В ходе проведения функционального диагностирования проверяется работа оборудования в процессе его работы не в тестовом, а в обычном режиме или при определенных условиях эксплуатации. Так, например, определяют состояние подшипников качения в процессе функционирования электромашины. Для этого измеряется их вибрация.

Экспресс-диагностика выполняется максимально оперативно. В ходе такой проверки проверяется ограниченное количество параметров за ограниченное время.

Проблемы технической диагностики

Общей проблемой технической диагностики является достижение адекватной оценки распознавания истинного состояния объекта и классификации этого состояния (нормального или аномального).

При проведении технического диагностирования для подтверждения нормального состояния объекта выделяют две основные задачи:

• обеспечение получения достоверной информации;
• обеспечение приемлемой оперативности получения информации.

При проведении технического диагностирования для выявления аномалий выделяют две основные проблемы:

• вероятность пропуска неисправности;
• вероятность «ложной тревоги», то есть вероятность ложного сигнала о наличии неисправности.

Чем выше вероятность «ложной тревоги», тем меньше вероятность пропуска неисправности, и наоборот. Задача технической диагностики неисправностей состоит в нахождении «золотой середины» между этими двумя проблемами.

Параметрическая методика

Техническая диагностика может проводиться при использовании разных методик. Некоторые из них разрабатывают для определенного оборудования, а другие являются универсальными. Часто на предприятиях применяется параметрический метод диагностики. Он заключается в непрерывном или периодическом наблюдении за определенными параметрами работы аппаратуры.

Параметрический метод проводится при помощи штатных средств. Полученный результат сравнивают с предельно допустимыми величинами. На основе данных, полученных в ходе такого анализа, получается принять правильное решение о необходимости проведения ремонтных или регулировочных работ. Оценку состояния работы агрегата проводят как в целом, так и по отдельным компонентам.

Обобщенными показателями, которые оцениваются в ходе представленного метода, являются расход топлива, мощность и т. д. Частные показатели оцениваются при помощи определенных штатных приборов исследования.

В ходе выявления отклонений проводится ряд процедур, которые помогают установить причину неисправности. Если, например, увеличилась мощность двигателя, причин может быть несколько. Например, наблюдается обрастание корпуса, повреждены определенные компоненты механизма, разрегулированы некоторые органы мотора и т. д.

Параметрический метод не может быть основным при диагностике. Он всегда применяется в сочетании с иными подходами. Результаты диагностики в этом случае требуют уточнения.

Виды технического состояния

Исправное состояние – состояние объекта, при котором он способен выполнять все заданные функции объекта.

Неисправное состояние – состояние объекта, при котором он неспособен выполнять хотя бы одну из заданных функций объекта. Неисправность часто является следствием отказа объекта, но может иметь место и без него.

Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором он способен выполнять все требуемые функции.

Неработоспособное состояние – состояние объекта, при котором он неспособен выполнять хотя бы одну из требуемых функций.

Критическое состояние – состояние объекта, которое может привести к травмам работающего персонала, значительному материальному ущербу или другим неприемлемым последствиям. Критическое состояние не всегда является следствием критической неисправности. Для конкретного объекта должны быть установлены критерии критического состояния.

Предельное состояние – состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состоянии невозможно или нецелесообразно. Предельное состояние наступает тогда, когда параметр потока отказов становится неприемлемым и (или) объект считают неремонтопригодным в результате неисправности.

Техническое состояние определяется наличием и развитием в объекте неисправностей. Виды неисправностей:

• дефект – каждое несоответствие объекта установленным требованиям;
• повреждение – событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта, при сохранении работоспособного состояния.

Развитие неисправностей приводит к отказу.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта, т. е. в утрате объектом способности выполнять требуемую функцию. Отказ является событием в отличие от «неисправности», которая является состоянием и причиной отказа.

Сбой – самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора. Это событие, при котором в результате временного изменения параметров объекта возникают помехи, воздействующие на работоспособность.

В зависимости от необходимости проведения технического обслуживания и ремонта различают следующие категории технического состояния:

• хорошее – техническое обслуживание и ремонт не требуются;
• удовлетворительное – осуществляется техническое обслуживание и ремонт в соответствии с планом;
• плохое – проводится внеочередное техническое обслуживание или ремонт;
• аварийное – требуется немедленная остановка и ремонт.

Техническая диагностика – область знаний о распознавании состояния технических систем (объектов), исследующая формы проявления технического состояния, разрабатывающая методы и средства его определения.

Техническая система – материальный объект искусственного происхождения, который состоит из элементов, объединённых связями и вступающих в определённые отношения между собой и с внешней средой, для выполнения определенных полезных функций. Технической системой необходимо управлять для получения эффективного результата.

Управление – это процесс получения, хранения и обработки информации для организации целенаправленных действий.

Служба технического диагностирования – подразделение, обеспечивающее технические службы предприятия информацией о техническом состоянии, прогнозе и причинах появления данного состояния.

Диагностирование – операции, проводимые с целью установления наличия неисправности и определения причин ее появления.

Диагностирование технического состояния объекта осуществляется средствами диагностирования (аппаратными и программными).

Средства и объект диагностирования, взаимодействующие между собой, образуют систему диагностирования.

Результатом диагностирования является диагноз, определяющий техническое состояние – установление неисправности в объекте и отнесение объекта к определенной категории технического состояния. Осуществляется диагностирование в соответствии с разрабатываемым алгоритмом.

Алгоритм технического диагностирования (контроля технического состояния) – совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования или контроля. В общем случае алгоритм ‑ последовательность действий, построенная по определенным правилам для достижения поставленной цели.

Источник