Методы и технологии диагностики

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 21Следующая ⇒

Диагностирование оборудования, т. е. обнаружение неисправности, которая может нарушить нормальную его работу, сводится к выполнению следующих мероприятий [12]:

§ проверка исправности оборудования, т. е. деталей оборудования и его конструкции в целом. Обычно исправность оборудования проверяется при его изготовлении;

§ проверка работоспособности оборудования, т. е. выполнение оборудованием функции, обычно производится при запуске оборудования в эксплуатацию;

§ проверка правильности функционирования оборудования, т. е. установление отрицательных последствий неисправностей, которые нарушают правильную работу объекта.

Если оборудование неисправно, то для замены или ремонта неисправных компонентов необходимо установить место неисправности. Для поиска неисправности необходима диагностическая информация, представляющая собой набор данных о параметрах функционирования объекта в исправном и неисправном состояниях. Наладчик оборудования должен знать не только конструкцию машины, требования к ее наладке, но и характеристики, определяющие работу механизмов и устройств машины в исправном состоянии.

Для поиска неисправности и получения диагностической информации может быть проведен осмотр или диагностический эксперимент над машиной или отдельным ее узлом, механизмом с последующей обработкой результатов. При диагностическом эксперименте на объект (машину, механизм, соединение и т.п.) подают входное воздействие (тестовое или рабочее) и определяют параметры выходной реакции объекта (строчка, шов, люфт, шум и т.д.) и их отклонения. Каждое установленное в ходе осмотра или диагностического эксперимента отклонение параметра включается в список возможных неисправностей (СВН). Этот список является исходной информацией для специалиста, выполняющего ремонт машины. Так как в СВН может войти большое количество подозреваемых неисправностей, то принято проводить дополнительный анализ объекта, результатом которого является определение фактической неисправности (ФН). Таким образом, диагностирование технического состояния объекта в целом сводится к решению частных задач (рисунок 2.6).

Поиск из СВН фактической неисправности может выполняться несколькими способами: 1) «вслепую» перебором неисправностей в СВН; 2) методом исключения, от очевидной неисправности к менее вероятной; 3) методом целенаправленного пошагового поиска на основе исследования обобщенных причинно-следственных связей между неисправностью и отказом; 4) использованием блочно-мо-дульного принципа диагностирования и др.

Рисунок 2.6 – Структурная схема диагностирования технического состояния машины

Первый способ неэффективен и может усложнить ремонт; обычно используется наладчиком, когда другие способы не дали результата. Второй способ наиболее распространен, но при сложном ремонте неэффективен. Применение этого способа возможно, когда у наладчика имеется определенный опыт ремонта данных машин или составлено представление о причинах появления отказа. Третий способ, пошаговый поиск по причинно-следственным связям, используется при появлении отказа одного вида и когда возможна детализация в поиске неисправности. Объем поиска неисправности зависит от вида фактической неисправности: чем менее очевидная неисправность, тем больше объем поиска. Четвертый способ используется, когда известны рациональные параметры функций и можно определить их значения. Функции представляют собой сведения о поведении (работе) каждого устройства, механизма, модуля, блока оборудования в исправном и неисправном состояниях, а также при холостом ходе оборудования. Этот способ используют при сложных многосоставных отказах и простых ремонтах.

Для накопления диагностической информации и поиска неисправности третьим и четвертым способами используют методы тестовой и функциональной диагностики.

Тестовая диагностика – это определение состояния объекта по результатам его реакции на внешнее воздействие. Отличительной особенностью этого вида диагностики является использование источника внешнего воздействия, например, генератора тестовых анналов (рисунок 2.7). Если генератором тестовых сигналов является источник определенного вида излучений, например акустических, рентгеновских, электромагнитных и других, то такой вид тестовой диагностики часто называют дефектоскопией.

Генератором тестовых сигналов (воздействий) может быть и система управления объектом, а самим воздействием – включение (исключение) объекта, переход на другой режим и т. п. Диагностическая информация в этом случае содержится в переходных процессах, сопровождающих смену режима работы объекта.

К тестовым воздействиям с диагностической тоски зрения можно отнести все виды неразрушающих испытаний объектов, например, испытания повышенным напряжением электрических машин, аппаратов и сетей на предмет обнаружения нарушений изоляции, испытания оборудования на предельных нагрузках или давлениях, тепловые испытания и т. д.

Функциональная диагностика осуществляется без нарушения режимов работы объекта, т. е. при выполнении им своих функций. Все измерения или другие виды оценки параметров состояния и диагностических параметров, анализ результатов и принятие решения выполняются до того, как по результатам оценки состояния формируется, если это необходимо, результирующее воздействие на объект, например, прекращается его работа или он переводится на другой режим функционирования (см. рисунок 2.7). По способу получения диагностической информации функциональная диагностика подразделяется на вибрационную, тепловую, электрическую и т.п.

Рисунок 2.7 – Схема основных операций функциональной

и тестовой диагностики

Тестовая диагностика существовала уже в начале XX века и представляла собой основной вид технической диагностики, оставляя за функциональной диагностикой лишь решение отдельных задач, и в первую очередь, задач аварийной защиты технических систем. Функции аварийной защиты выполняли средства контроля таких параметров состояния объекта, которые, с одной стороны, значительно изменялись на начальных стадиях развития аварийной ситуации, а, с другой стороны, были доступны для измерения простейшими средствами контроля.

Во второй половине XX века стали интенсивно развиваться методы и технические средства мониторинга технических систем, которые, не нарушая режимов работы, обеспечивали слежение и глубокий анализ многих характеристик и свойств этих систем. Вместе с мониторингом стала развиваться и функциональная диагностика, которая взяла на себя функции интерпретации причин обнаруживаемых при мониторинге изменений характеристик и свойств технических систем.

И лишь в последнее десятилетие XX века глубокая функциональная диагностика технических объектов получила стимул для интенсивного развития. Он связан с реальным переводом технических объектов, и особенно машин и оборудования, с обслуживания и ремонта по регламенту на ремонт и обслуживание по фактическому состоянию. Для реализации такого перевода потребовались новые методы и средства технической диагностики, которые смогли бы обеспечить глубокую профилактическую диагностику объектов с долгосрочным прогнозом состояния. Естественно, что методы функциональной диагностики стали основой для разработок в этой области и лишь в редких случаях к ним добавлялись наиболее эффективные из методов тестовой диагностики технических систем.

Ниже рассматриваются основные информационные технологии именно для функциональной диагностики. Простейшей из них является энергетическая технология, основанная на измерении мощности или амплитуды контролируемого сигнала. В качестве диагностического сигнала может использоваться температура, давление, шум, вибрация и многие другие физические параметры. Технология строится на измерении величин сигналов в контрольных точках и сравнении их с пороговыми значениями.

Развитием энергетической технологии является информационная частотная технология, предлагающая выделение из измеряемого сигнала составляющих в определенных частотных диапазонах и дальнейший энергетический анализ выделенных составляющих. Данная технология используется не только для контроля и диагностики машин, но и для аварийной защиты.

Фазо-временная информационная технология основана на сравнении формы сигналов, измеренных через фиксированные интервалы времени. Эта технология используется для контроля состояния машин возвратно-поступательного действия.

Сравнение формы сигналов, но уже с эталонной, можно осуществлять с помощью еще одной, информационной спектральной технологии, основанной на узкополосном спектральном анализе сигналов. При использовании такого вида анализа сигналов диагностическая информация содержится в соотношении амплитуд и начальных фаз основной составляющей и каждой из кратных ей по частоте составляющих. Данная технология применяется для анализа с датчиков давления, вибрации, шума, а также датчиков тока и напряжения в электрических машинах.

В конце двадцатого столетия получила развитие информационная технология ударных импульсов, которая нашла применения для диагностики роторных машин и особенно подшипников качения – одних из основных источников повышенного шума и вибрации механизмов.

В настоящее время широкое распространение получила информационная технология огибающей, обладающей более широкими возможностями, чем технология ударных импульсов. С ее помощью решаются задачи диагностики тех узлов роторных машин, которые являются источниками сил трения и динамических нагрузок: подшипников качения и скольжения, зубчатых колес механических передач, рабочих колес насосов и др. Сущность метода заключается в анализе колебаний мощности измеряемого сигнала.

В настоящее время интенсивно развиваются самообучающиеся информационные технологии для решения задач распознания состояний, описываемых множеством параметров. К ним относится, например, технология статистического распознавания состояний.

Средства диагностирования

Измерение и анализ диагностических параметров и сигналов являются одними из основных операций технической диагностики. От качества измерения и анализа параметров в значительной степени зависит эффективность и глубина диагноза.

Для мониторинга и диагностики могут применяться различные средства измерения и анализа, основанные как на простых, так и на сложных алгоритмах анализа параметров.

Применительно к швейному оборудованию могут применяться безинструментальный и инструментальный способы диагностирования. В первом случае отклонения параметров в функционировании объекта устанавливаются на основе визуальных наблюдений, прослушивания работы оборудования. Этот способ субъективен и имеет существенные погрешности.

Инструментальныйспособ диагностирования основан на использовании инструментов и технических средств, с помощью которых устанавливают количественные значения диагностических сигналов. Использование таких средств повышает объективность и достоверность диагностирования.

Для определения степени рассогласования во взаимодействии рабочих органов швейных машин могут быть использованы устройства для записей циклограмм и диаграмм согласования [12]

Для контроля взаимного положения рабочих органов или его установки в соответствии с нормативными требованиями созданы специальные калибры. С помощью калибров, выполненных в форме пластин и штифтов, устанавливается взаимное положение иглы и челнока, зубчатой рейки механизма перемещения материала и игольной пластины, рычага нитепритягивателя и иглы, прижимной лапки и игольной пластины и др.

Степень и равномерность затяжки резьбовых соединений существенно определяет надежность и качество работы швейной машины. Неравномерность затяжки резьбовых соединений вызывает излишнее напряжение в деталях и узлах, приводит к деформированию деталей, а неполная затяжка приводит к нарушению соединений.

Для затяжки болтовых соединений используются динамометрические ключи КД-1, КД-2, КД-3 в диапазонах моментов, соответственно 0÷ 4, 5, 0÷ 12 и 0÷ 18 Н·м. Для затяжки винтов предназначены отвертки ОД-1, ОД-2, ОД-3 в диапазонах моментов, соответственно 0÷ 1, 75, 0÷ 10, 0÷ 20 Н·м. Более точно степень затяжки контролируется при использовании тарированных ключей с торцевыми зубьями, нагруженными пружинами.

Качество выполняемой машиной строчки в большой степени зависит от натяжения ниток и от стабильности этой величины. Особенно важно соблюдать постоянство этих параметров на многоигольных машинах, где качество всех параллельных строчек должно быть одинаковым. Степень натяжения ниток, создаваемого в регуляторе натяжения машины, может быть определена динамометрами или специальным измерительным устройством НН-2А.

Давление прижимной лапки на материал оказывает существенное влияние на качество выполняемой машиной строчки. Малое давление лапки приводит к проскальзыванию рейки относительно стачиваемых материалов. При чрезмерном давлении лапки возможно сборение, прорывы материалов зубьями рейки, а также повышенный износ механизма перемещения материала.

Для измерения давления лапки применяют прибор ЭП-1, в котором применяется тензометрический метод измерения. Прибор ЭП-1 используется также для измерения усилий на рычагах управления швейным оборудованием [24].

В практике производства и эксплуатации швейного оборудования, диагностическим параметрам, характеризующим точность хода машины, служит момент сопротивления вращению. Момент сопротивления вращению является интегральным диагностическим показателем, отражающим точность изготовления сопряженных деталей, качество сборки и обкатки машины, нагруженности ее исполнительных механизмов [22]. Для измерения момента сопротивления вращению применяются измерительные стенды СМ-1, СМ-2 и СИМС-2. В случаях отсутствия стендов используют методы, основанные на измерениях электрических параметров электродвигателей швейных машин с последующим вычислением момента сопротивления по полученным данным.

В зависимости от типа электродвигателя для определения момента сопротивления измеряют потребляемую мощность или ток якоря.

В швейной промышленности также используются специальные стенды для диагностики параметров электрофрикционных и автоматизированных приводов [22].

Для определения температуры нагрева внешних поверхностей и деталей швейных машин используют термометр ЭТМ-М, предназначенный для измерения температуры металлических поверхностей, неагрессивных жидкостей и газов в диапазоне температур +30–120 ^ºС.

Повышенный нагрев (более чем 35 ^ºС по сравнению с температурой окружающей среды) указывает на неудовлетворительную точность изготовления деталей и сборки механизмов. Кроме того повышенный нагрев может быть следствием плохой работы смазки.

Температура наружных поверхностей головки машины и ограждений, с которыми может контактировать оператор не должна превышать 45^ºС [24].

Кроме указанных к общим технико-эксплуатационным параметрам швейных машин, которые диагностируются специальными средствами, следует отнести: расстояние между строчками и качество строчек, стабильность направления стачивания, величину взаимного перемещения слоев материалов во время стачивания, снижение прочности игольной нитки, частоты стачивающей строчки.

Измерение и анализ вибрационных и шумовых характеристик швейного оборудования должен производиться с помощью приборов, приспособленных для работы в промышленных условиях. Как правило, такими приборами могут быть виброметры и шумомеры 1-го класса точности. В то же время эти операции могут выполняться и с помощью компьютера, на входе которого устанавливаются устройства, питающие измерительные преобразователи, усиливающие электрические сигналы и преобразующие сигналы в цифровую форму. Компьютер с такими устройствами называется виртуальным прибором для измерения и анализа вибрации и шума .

Многие виды дефектов в механизмах машин и оборудования приводят к росту составляющих вибрации на самых разных частотах. Поэтому для оценки технического состояния машин применяют прибор, позволяющий измерять и анализировать амплитуды или среднеквадратические значения вибрации или шума в отдельных относительно узких полосах частот. Такой прибор называется анализатором спектра.

Современные анализаторы спектра (рисунок 2.8) осуществляют параллельный анализ, происходящий одновременно во всех полосах частот в пределах рабочего частотного диапазона. Тем самым обеспечивается мгновенный частотный анализ шума и вибрации, т. е. частотный анализ в реальном времени. Такой анализ означает, что измерение, обработка и вычисление данных проводится в течение существования реального физического сигнала, поэтому результаты можно использовать для управления этим процессом.

Анализаторы спектра, кроме измерения уровней вибрации и шума в узких полосах частот, позволяют измерять общий уровень вибрации в широкой полосе частот, а при измерении шума – уровень звука в дБА.

К измерительной и анализирующей виброакустической аппаратуре, используемой для мониторинга и диагностики машин и оборудования, предъявляются весьма жесткие требования. В частности она должна выполнять следующие основные операции: обеспечивать с помощью первичных измерительных преобразователей (датчиков) линейное преобразование шума и вибрации, измеряемых в заданных точках контроля, в электрический сигнал в широкой полосе частот; обеспечивать линейное усиление сигналов, передачу их (если требуется) на большие расстояния и ввод в анализирующие приборы, системы и/или ЭВМ; проводить автоматический контроль состояния измерительной и анализирующей аппаратуры; проводить в широких частотном и динамическом диапазонах анализ этих сигналов во временной и частотных областях, а также, если необходимо, в пространстве и/или по множеству измерений; автоматически обрабатывать и хранить в памяти данные измерений и результаты анализа; обеспечивать визуальное (графическое) отображение необходимой информации со сжатием и масштабированием во времени.

Кроме этого современные анализирующие приборы и системы должны уметь обмениваться данными с программным обеспечением для мониторинга виброакустического состояния и диагностики технического состояния объектов контроля. В свою очередь, указанное программное обеспечение должно выполнять: сортировку, накопление и хранение данных измерений, результатов анализа и другой необходимой информации; автоматическое формирование заданий на измерения и их передачу в измерительные приборы; допусковый контроль вибрации или шума машин и оборудования по действующим в различных отраслях промышленности нормам и требованиям; решение задач мониторинга, т.е. автоматическое обнаружение изменений вибрационного (акустического) состояния контролируемых машин и оборудования, наблюдение за их развитием и прогноз виброакустического состояния; решение задач технической диагностики, т.е. автоматическое обнаружение дефектов с определением вида и глубины каждого из них, наблюдение за их развитием и долгосрочный прогноз технического состояния; автоматическую выдачу рекомендаций по обслуживанию и ремонту машин и оборудования с учетом их фактического состояния.

Аппаратные средства для диагностирования швейных машин должны быть компактными и удобными при ремонте швейного оборудования в условиях реального производства.

Для диагностирования машин с ЧПУ используют программные и специальные аппаратные средства, а также систему самодиагностики , которая проводится программным обеспечением машины. Системы самодиагностики не только указывают на неисправность или дефект, но и определяют место их расположения и в перспективе выполнить автоматическую корректировку и устранить неисправности в машине.

В заключение обобщим основные положения технической диагностики.

Для контроля состояния оборудования систем сервиса на каждом из возможных этапов его эксплуатации, определяемом глубиной развития дефектов, могут применяться разные методы технической диагностики.

На первом этапе эксплуатации оборудования, когда идет приработка его элементов, необходимо в основном выявлять скрытые дефекты их изготовления и дефекты, возникающие при его монтаже на месте эксплуатации. На втором этапе бездефектной эксплуатации оборудования, когда происходит только естественный износ его элементов, стоит задача определения начала третьего этапа, т.е. появления зарождающихся дефектов. На третьем этапе, когда появляются отдельные дефекты, многие из которых в процессе дальнейшей работы могут уменьшаться и даже исчезать, стоят задачи определения моментов появления необратимых дефектов и быстро развивающихся дефектов, после появления которых необходим постоянный контроль над работой оборудования или его остановка для выполнения ремонтных работ. На четвертом этапе быстрого развития дефектов с последующим отказом оборудования обычно решаются вопросы аварийной защиты оборудования и в ряде случаев задача прогноза остаточного ресурса оборудования. Для этого используются методы и средства защитного мониторинга.

Если ставится задача долгосрочного прогноза состояния оборудования, необходимо обнаруживать зарождающиеся дефекты в каждом его узле. Для этого используются методы профилактической диагностики, наибольшая эффективность которых достигается при решении диагностических задач на втором и третьем этапах эксплуатации оборудования. Именно на этих этапах можно прогнозировать безотказную работу оборудования на длительный срок.

При создании и применении и систем мониторинга, и диагностики различных машин, и оборудования систем сервиса необходимо принимать во внимание три правила, общие для всех видов технической диагностики: 1) система защитного мониторинга должна использовать каналы непрерывного измерения всех контролируемых величин и принимать решение об остановке машины; 2) система профилактической диагностики и долгосрочного прогноза состояния должна обеспечивать обнаружение всех потенциально опасных дефектов на стадии зарождения и идентифицировать вид каждого дефекта, так как разные дефекты имеют разную скорость развития; 3) при невозможности обнаружения каких-либо видов дефектов задолго до аварийной остановки машины особо важные объекты диагностики следует комплектовать обоими видами систем.

Исходя из общих правил технической диагностики различных объектов, основных правил виброакустической диагностики машин и оборудования, а также требований по надежности этих машин и ограничений на сроки, длительность и место выполнения диагностических измерений, назначением системы диагностики должен быть долгосрочный и достоверный (не хуже 95–98 %) прогноз безаварийной работы машины. Это означает, что практически все дефекты должны обнаруживаться на ранней стадии развития до возможного отказа узла.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒