Диагностирование оборудования.

В процессе эксплуатации оборудования в результате его износа нарушается предусмотренные конструкцией движения, что приводит к погрешностям обрабатываемых поверхностей. Возможность непосредственной оценки степени износа есть не всегда и для различных групп оборудования используются различные диагностические схемы. Рекомендуется следующая последовательность разработки таких схем.

На первом этапе для каждой группы оборудования (станков) устанавливают измеряемые параметры обрабатываемых изделий, определяющие их качество. Например. для токарных станков такими параметрами являются диаметр обрабатываемой детали. форма ее продольного и поперечного сечений. шероховатость и волнистость поверхности.

На втором этапе разработки диагностической схемы устанавливают основные, наиболее существенные причины отклонений измеряемых параметров изделий от заданных.

На третьем этапе устанавливают сборочные единицы оборудования, техническое состояние которых вызывает отклонение измеряемого параметра.

На четвертом этапе определяют процессы, сопутствующие работе станка (например шумы и вибрации), которые можно использовать для его диагностирования.

На пятом этапе определяют возможность использования известных методов диагностирования, либо необходимость разработки новых. Выбор метода диагностирования производят с учетом следующих требований:

-требуемая точность диагностирования.

- простота и безопасность метода.

-наличие или возможность приобретения необходимой аппаратуры или оборудования.

Результаты диагностирования должны обеспечивать возможность прогнозирования технического состояния оборудования.

 

 

Методы диагностирования.

Методы диагностирования классифицируют в зависимости от характера и физической сущности параметров технического состояния объектов. Их подразделяют на 2 группы:

1. Органолептические (субъективные)

2. Инструментальные (объективные).

 

Субъективные.

Позволяют оценивать техническое состояние объектов с посощью

органов чувств:

-осмотром – выявляют места подтекания топлива, масла и технических жидкостей. определяют их качество по пятну на фильтровальной бумаге, находят трещины на металлоконструкциях и определяют их деформацию. определяют цвет отработанных газов, биение вращающихся частей, натяжение цепных передач и др.

- ослушиванием (в том числе с помощью стетоскопа) – выявляют места и характер стуков, шумов, перебоев в работе двигателя, отказы в трансмиссии и ходовой системе и т.п.

- осязанием – определяют места и степень ненормального нагрева, биения, вибраций деталей, возможность жидкостей и т.п.

- обонянием – выявляют отказ муфты сцепления, течь топлива и др.

Достоинство субъективных методов – низкая трудоемкость и отсутствие средств измерений. Однако этот метод дает только качественные оценки и зависит от опыта и квалификации диагноста.

 

Объективные.

Инструментальные метода контроля работоспособности основаны на использовании измерительных приборов, стендов и другого оборудования и позволяют количественно определять параметры технического состояния.

По назначению методы диагностирования подразделяются на тестовые, функциональные и ресурсные.

Тестовые – проверка исправности и работоспособности, а также поиск неисправностей. Осуществляемая когда объект не применяется по прямому назначению или тестовые воздействия не мешают нормальному функционированию объекта. При этом на объект диагностирования подается специальное тестовое воздействие.

Функциональные – предназначены для измерения параметров, характеризующих функциональные свойства машин, узлов и агрегатов, при этом на ОД поступают только рабочие воздействия.

Ресурсные – используют для определения остаточного ресурса диагностируемых узлов, агрегатов и машин.

По характеру измерения параметров методы диагностирования машин подразделяются на прямые и косвенные.

Прямые – основаны на непосредственном измерении параметров технического состояния (структурных): зазоров в сопряжениях, размеров деталей, прогиба цепных и ременных передач и др. Эти методы применяют при контроле механизмов и устройств. доступных и удобных для проверки и не требующих разборки (приводные механизмы, ходовая часть, рулевое управление, тормозная система и др.).

Косвенные методы – позволяют определять структурные параметры по диагностическим (косвенным) параметрам с помощью датчиков или диагностических устройств установленных снаружи агрегатов. К косвенным параметрам относятся: давление и температура рабочего тела; расход топлива; масла; вибраций узлов и др.

По физическому принципу выделяют следующие методы диагностирования, каждый из которых контролирует определенный физический процесс (величину):

- энергетический (определение силы и мощности);

- тепловой (температура);

- пневмогидравлический (давление);

- виброакустический (АЧХ);

- спектрографический;

- магнитоэлектрический;

- оптический и др.

Наиболее часто используют следующие методы:

1. Статопараметрический – основан на измерении давления, подачи или расхода рабочей жидкости и позволяет оценивать объемный КПД.

2. Метод амплитудно-фазовых характеристик – основан на анализе волновых процессов изменения давления в папорной и сливной магистрали. Метод используется для оценки работоспособности и локализации неисправности гидропривода.

3. Временной метод также используется для оценки работоспособности гидропривода и основан на изменении параметров движения в заданных режимах (подъем ковша погрузчика или экскаватора от min до max значения).

4. Силовой метод – основан на изменении усилия на рабочем органе, движителя или крюке, для чего используется погрузочные стенды.

5. Метод переходных характеристик – предусматривает анализ неустановившихся режимов работы пневмо- и гидросистем.

6. Виброакустический метод базируется на анализе параметров вибрации и акустических шумов, например ДВС. В процессе эксплуатации из-за нарушения заданных кинематических связей характерных шумов и вибраций изменяется.

7. Тепловой метод основан на оценке распределения температуры по поверхностям сборочных единиц, а также разности температур рабочей жидкости на входе и выходе.

8. Метод анализа ТСМ и рабочих жидкостей предусматривает определение их свойств и состава. Например, интенсивность изнашивания оценивается количеством частиц металла в жидкости.

9. Радиационный метод – основан на ослаблении интенсивности излучения, проходящего через объект диагностирования и позволяет оценить износ деталей и дефектов в них.

10. Электрический метод – предусматривает непосредственное измерение электрических параметров (например, сопротивления проводов системы зажигания ДВС сигналов с датчиков и т.д.).

11. Нефелометрический метод – сравнивает интенсивность 2 световых потоков, один из которых проходит через эталонную жидкость, другой через рабочую, определяя степень загрязненности. Аналогичные фотоэлектрические датчики позволяют оценивать рабочую жидкость в потоке.

12. Фотоэлектрический метод – используется также для измерения линейных и угловых люфтов, а также зазоров в сопряжениях.

13. Для определения структуры, свойств контроля дефектов используют магнитные, вихревые, ультразвуковые методы.

14. Химический анализ – используется для определения качества масла и топлива.

15. Метод контроля проникающими веществами, например люминесцентный.

При выборе того или иного метода измерения диагностического

параметра следует исходить из его вида, диапазона измерения, условий работы или остановки объекта при измерении, доступности технологии измерения и необходимости аппаратуры. при этом диапазон измерений должен обеспечивать регистрации. минимальных и максимальных значений диагностических параметров.

 

Средства диагностирования.

 

Система диагностирования представляет собой совокупность средств технического диагностирования, объекта диагностирования и исполнителей.

Средства технической диагностики позволяют оценивать техническое состояние проверяемого объекта. Они включают: программные средства и компьютерную технику для их реализации, эксплуатационную документацию (технологическая пооперационная карта диагностирования, диагностическая карта, структурно-следственная схема поиска неисправности, диагностические матрицы локализации неисправности, схемы и пооперационные карты восстановления работоспособности и др.), технические средства диагностирования (ТСД - приборы, стенды или устройства для определения состояния ОД).

ТСД разделяют на:

- внешние средства, подключаемые только для осуществления процесса диагноза;

- встроенные средства, составляющие с ОД конструктивно единое целое и дающие возможность получать информацию о его состоянии непрерывно.

По степени автоматизации ТСД бывают:

- ручными, управляемыми человеком-оператором;

- автоматизированными работающими с участием человека (включение, выключение, переключение режимов);

- автоматические, работающие без участие человека.

В зависимости от степени подвижности ТСД подразделяются на:

- переносные

- передвижные, монтируются. как правило, на самоходных транспортных средствах.

- стационарные, устанавливаемые на участках д., испытательных и контрольных центрах.

Средства диагностирования на современной технике существенно повышает ее работоспособность.

 

 

Основу материальной базы диагностирования составляют диагностические комплекты оборудования, приборов и приспособлений, а также посты и участки диагностирования. Помимо внешних средств диагностирования, в последнее время широкое распространение получают встроенные средства диагностирования машин, которые позволяют диагностировать ее в процессе эксплуатации. Они подразделяются на следующие группы (рис. 1.7.):

- предельные автоматы, прекращающие работу машины (агрегата);

- индикаторы постоянного действия (стрелочные, световые, например указатель давления масла в системе смазки двигателя) или периодического действия (сигнализаторы или приборы визуального наблюдения – уровня топлива, масла, тормозной жидкости);

- накопители информации с выводом на сигнализаторы или с периодическим съемом информации для её последующей обработки в стационарных условиях.

Комбинация встроенных и внешних средств диагностирования позволяет значительно снизить вероятность пропуска отказов и повысить достоверность информации.

Автоматизация процессов диагностирования существенно улучшает основные показатели и характеристики систем диагностирования. В частности, благодаря автоматизации удается значительно сократить время на выдачу диагноза, снизить требования к квалификации операторов-диагностов, в ряде случаев вообще отказаться от их услуг, снизить трудоемкость операций диагностирования, улучшить форму представления результатов диагноза и повысить достоверность его постановки.

Быстрое распространение в 80-х годах XX века сложных электронных систем управления двигателем потребовало новых методов диагностики и диагностического оборудования. Большое количество различных типов электронных блоков управления (ЭБУ) потребовало новых диагностических средств для быстрого доступа к технической информации для каждой машины. Эти средства были разработаны и разделяются на 3 категории:

1. стационарные (стендовые) диагностические системы. Они не подключаются к ЭБУ и независимы от бортовой диагностической системы машины. Они используются для диагностики систем впрыска – зажигания (мотор-тестеры), тормозных систем, подвески и пр.

2. бортовые диагностические средства, которые кодируют обнаруженные неисправности и выводят их на приборный щиток с помощью световой индикации;

3. бортовое диагностическое программное обеспечение, для доступа к которому требуются специальные дополнительные диагностические устройства: диагностические тестеры, скаперы и пр.

В памяти компьютера ЭБУ (регистратора неисправностей) сохраняются как коды постоянных (текущих) неисправностей, так и тех, которые были обнаружены ЭБУ, но в данный момент не проявляются – это непостоянные (однократные) коды. Они и коды постоянных неисправностей называются «кодами ошибок» или «кодами неисправностей».

 

 

Датчики.

Датчик – это конструктивно законченное устройство, состоящее из чувствительного элемента и первичного преобразователя. В случае, если в датчике не происходит преобразование сигналов. он включает только чувствительный элемент. В зависимости от типа первичного преобразователя датчики подразделяются на: электрические и неэлектрические. Электрические подразделяют на параметрические (пассивные) и генераторные (активные).

Параметрические датчики преобразуют входное воздействие в изменение внутреннего параметра – сопротивления, емкости, индуктивности, с использованием постороннего источника энергии.

Генераторные датчики сами генерируют ЭДС при воздействии входной величины. Это термопары, индукционные, пьезоэлектрические и др. датчики.

Различные типы первичных преобразователей могут использоваться в датчиках разных физических величин (таб. 3.1). Основными характеристиками датчиков являются: чувствительность, порог чувствительности, предел измерения, инерционность, динамический диапазон измерения и др.

Принцип работы и область применения первичных преобразователей определяют целесообразность их применения при диагностировании:

1. Резистивные, преобразующие линейное или угловое перемещение в электрический сигнал.

2. Тензометрические – используют для измерения малых перемещений и деформаций.

3. Электромагнитные включают:

3.1 Индуктивные – используют изменение индуктивного сопротивления для измерения малых перемещений подвижного якоря.

3.2 В трансформаторных датчиках выходное напряжение изменяется при перемещении или повороте подвижного якоря.

3.3 Магнитоупругие датчики измеряют температуру или усилие за счет измерения магнитной проницаемости ферромагнитных сердечников (пермаллой).

3.4 Магниторезисторные преобразователи используют эффект изменения сопротивления под действием магнитного поля.

3.5 Индукционные преобразователи представляют собой импульсные генераторы.

4. Емкостные, для измерения малых линейных перемещений с точностью до 0, 1…0, 01 мкм используют изменение зазора между обкладками конденсатора, что приводит к изменению его емкости.

5. Пьезоэлектрические преобразователи позволяют измерять усилия, давления, вибраций и др. за счет пьезоэффекта кристаллов. (кварца, TiBa и др.).

6. Фотоэлектрические преобразователи (фотоэлементы) трансформируют световой поток в электросигнал (лампы. фоторезисторы и фотопробразователи – диоды и генераторы).

7. Преобразователи температуры:

7.1 биметаллические

7.2 дилатометрические – для измерения и регулирования температур в котлах от -60 до +450^оС.

7.3 манометрические преобразуют тепловое изменение объема в изменении давления и перемещение сильфонов и трубок с жидкостью (ацетон, спирт) или газом (N, эфир и др.).

7.4 металлические терморезисторы – очень точные ( до 0, 001^оС) с диапозоном от -200 до +650^оС (Pt).

7.5 термопары (от -200 до 800^оС).

8. Преобразователи Хома для измерения положения. перемещения, а также давления при смещении постоянного магнита в магнитном поле. где возникают Э.Д.С.

 

 

В зависимости от типа системы диагностирования осуществляется подбор средств диагностирования и датчиков информации. При этом особое внимание уделяется стоимости встроенных систем диагностирования или трудоемкости оснащения датчиками разделенных систем (ОД – СД) диагностирования. В последнем случае широко используются накладные датчики с магнитным креплением. Для диагностирования С, Д и ПТ машин серийно выпускаются датчики, но большинство датчиков специально проектируют и производят с учетом конструкций диагностируемых машин. с использованием серийных первичных преобразователей.

Миниатюризация и компьютеризация коснулись и конструкций датчиков. Для обработки микропроцессором сигнал с датчика должен поступать в цифровом виде. поэтому современные датчики выделяют цифровой сигнал или используют аналого-цифровые преобразователи (АЦП). В последнее время создаются интеллектуальные информационные системы типа «датчик ЭВМ», объединяющие датчик с микропроцессором в единое целое.

В настоящее время широко применяются следующие датчики:

1. Датчики положения – потенциометрические датчики угла и пути. Они могут быть однооборотные (угол поворота до 360^о) и многооборотные ( до 3600^о), скорость перемещение до 10 м/с, при длине до 3000 мм., до 20 м/с при ходе до 150мм. Они могут быть контактными и бесконтактными (трансформаторными) к ним относятся и концевые выключатели.

2. Датчики перемещения – используются для измерения зазоров, люфтов и низкочастотных виброперемещений с помощью тензорезисторных, резисторных, индуктивных, индукционных, фотоэлектрических преобразователей. Для бесконтактного измерения перемещений применяют вихретоковые датчики (катушки).

Для измерения углового положения валов, их угловых скоростей и ускорений используется датчики угловых перемещений – угловые индекаторы или энкодеры, например цифровые фотоимпульсные энкодеры, а также фотоимпульсные датчики. Абсолютные энкодеры формирует сигнал в покое и движении, не теряет его при потере питания. Он не подвержен помехам и не требует точной установки вала. Они бывают одно (до 360^о) и многооборотными.

3. Датчики скорости (угловой и линейной) применяют с фотоэлектрическими и магнитно-электрическими (индукционными, вихретоковыми) преобразователями, а также тахогенераторами (постоянного и переменного тока).

4. Датчики ускорений (угловых и линейных) тоже энкодеры измеряющие ускорения до 500д.

5. Датчики давлений в гидро- и пневмоприводах

- манометры и электрические датчики. работающие как в аналоговых, так и в цифровых системах (HART – потока).

6. Датчики расхода в диагностировании:

-переменного перепада давления (с диафрагмами)

-обтекания (с поворотной лопастью)

-тахометрические (турбинные)

-камерные (поршневые, шестеренные …)

-тепловые

-ультразвуковые

7. Датчики температуры – это термопары и термометры сопротивления, а также микропроцессорные датчики с первичным преобразователем – термопарой. При диагностике строительных и дорожных машин применяются кремниевые датчики (чувствительный элемент – кристалл кремния с нанесенными на него пленочными резисторами) для твердых, жидких и газообразных веществ.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: