Podstawy diagnostyki środków transportu

Podstawy diagnostyki środków
transportu
•
•
•
•
Diagnostyka techniczna
Termin "diagnostyka" pochodzi z języka greckiego, gdzie diagnosis –
rozróżnianie, osądzanie. Ukształtowana już w obrębie nauk
eksploatacyjnych dziedzina wiedzy diagnostyka techniczna - zajmuje się
oceną stanu technicznego maszyn poprzez badanie własności procesów
roboczych i towarzyszących pracy maszyny, a także poprzez badanie
własności wytworów maszyny.
Istota diagnostyki technicznej polega na określaniu stanu maszyny
(zespołu, podzespołu, elementu) w sposób pośredni, bez demontażu, w
oparciu o pomiar generowanych sygnałów (symptomów)
diagnostycznych i porównanie ich z wartościami nominalnymi.
Wartość sygnału (symptomu) diagnostycznego musi być związana znaną
zależnością z diagnozowaną cechą stanu obiektu, charakteryzującą jego
stan techniczny. Konieczność oceny stanu technicznego obiektu wynika
z potrzeby podejmowania decyzji dotyczących "jakości" i dalszego
postępowania z obiektem.
Może to być decyzja o jego użytkowaniu, o podjęciu przedsięwzięć
profilaktycznych (regulacje, wymiana elementów lub całych zespołów)
lub wprowadzeniu zmian w konstrukcji, technologii lub eksploatacji.
Do podstawowych zadań diagnostyki technicznej
należy zaliczyć :
• badanie, identyfikacja i klasyfikacja rozwijających się
uszkodzeń oraz ich symptomów,
• opracowanie metod i środków do badania i selekcji
symptomów diagnostycznych,
• wypracowanie decyzji diagnostycznych o stanie obiektu
(na podstawie symptomów), i wynikających z niego
możliwości wykorzystywania lub rodzaju i zakresie
koniecznych czynności profilaktycznych.
Realizacja tych zadań wymaga znajomości cech stanu
struktury obiektu oraz diagnostycznie
zorientowanych parametrów procesów wyjściowych,
odwzorowujących cechy stanu obiektu.
W metodologii badań diagnostycznych rozróżnia się
następujące fazy badania ocenowego :
• kontrolę stanu obiektu,
• ocenę stanu i jego konsekwencje,
• lokalizację i separację uszkodzeń powstałych w obiekcie,
• wnioskowanie o przyszłych stanach obiektu.
Zadania te realizowane są w następujących formach
działania diagnostycznego:
• diagnozowanie - jako proces określania stanu obiektu w
danej chwili,
• genezowanie - jako proces odtwarzania historii życia
obiektu,
• prognozowanie - jako proces określania przyszłych stanów
obiektu.
Proces diagnozowania realizowany jest przez obserwację
aktualnego stanu maszyny - funkcjonowanie obiektu, tzn. jego
wyjście główne przekształconej energii (lub produktu), oraz
wyjście dyssypacyjne gdzie obserwuje się procesy resztkowe np.
termiczne, wibracyjne, akustyczne, elektromagnetyczne.
Obserwacja tych wyjść (rys. 1) daje całą gamę możliwości
diagnozowania stanu poprzez :
• obserwacje procesów roboczych, monitorując ich parametry w
sposób ciągły, czy też prowadząc badania sprawnościowe maszyn
na specjalnych stanowiskach (moc, prędkość, ciśnienie itp.),
• badania jakości wytworów, zgodności pomiarów, pasowań,
połączeń itp., gdyż ogólnie tym lepszy stan techniczny maszyny
im lepsza jakość produkcji,
• obserwacje procesów resztkowych, stanowiących bazę wielu
atrakcyjnych metod diagnostycznych, opartych głównie na
modelach symptomowych.
Rys.1 Możliwe trzy sposoby obserwacji stanu maszyny
Miejsce diagnostyki w „życiu” obiektu
Mając na względzie możliwe zastosowania diagnostyki
technicznej w celu prawidłowej oceny stanu obiektu trzeba
wyróżnić każdorazowo trzy różne dziedziny wiedzy:
• wiedzę o obiekcie badań,
• wiedzę o sygnałach i symptomach,
• wiedzę z teorii decyzji, w zakresie wnioskowania
diagnostycznego.
Wiedza o obiekcie diagnozowania obejmuje problematykę z
dziedziny projektowania, wytwarzania i eksploatacji obiektu.
Znajdują tu miejsce zagadnienia z zakresu nowoczesności
konstrukcji, technologii wytwarzania, warunków eksploatacji,
zasad funkcjonowania, możliwych uszkodzeń oraz kryteriów
ocenowych.
Wiedza o sygnałach i symptomach świadczących o stanie
diagnozowanego obiektu obejmuje zarówno sygnały
nieodłącznie związane z pracą obiektu, jak i sygnały
generowane w sztucznie wymuszonym stanie. Niezbędna
staje się tu znajomość sposobu generacji sygnałów, ich
akwizycji i przetwarzania, jak i tworzenia diagnostycznie
zorientowanych symptomów stanu obiektu.
Teoria decyzji w zakresie wnioskowania
diagnostycznego obejmuje problematykę podejmowania
decyzji diagnostycznych w warunkach niepewności. Jak
wiadomo w diagnostyce, ze względu na zakłócenia,
wszelkie decyzje podejmowane są w kategoriach
prawdopodobieństw.
Każdy obiekt techniczny przechodzi cztery fazy swojego istnienia
W każdym z etapów istnienia obiektów
(C - P - W - E) występują działania
diagnostyczne o różnym charakterze,
odpowiednio do zadań, jakie mają być
zrealizowane, przy czym zaangażowanie
diagnostyki jest zauważalne wyraźnie w
każdym z tych etapów.
Diagnostyka eksploatacyjna
• Najszersze oddziaływanie diagnozowania na stan techniczny obiektu
występuje podczas jego eksploatacji. Na etapie tym podejmowane są
działania diagnostyczne pozwalające ocenić obiekt zarówno ze strony
użytkownika jak i diagnosty.
• Dla użytkownika istotne jest określenie, czy obiekt funkcjonuje
(lub może funkcjonować) prawidłowo.
• Użytkownik zainteresowany jest także wyznaczeniem prognozy
dotyczącej oczekiwanego okresu zdatności obiektu. Jest to zwykle
wyznaczenie prawdopodobieństwa poprawnej pracy w zadanym
okresie czasu.
• Dla obsługującego obiekt ważna jest możliwość
lokalizacji każdego uszkodzenia, określenie przyczyny
uszkodzenia, wyznaczenie danych umożliwiających
określenie podstawowych parametrów procesu naprawy
(średni czas naprawy, prawdopodobieństwo naprawienia w
zadanym czasie, oczekiwany koszt naprawy) oraz
wyznaczenie danych umożliwiających oszacowanie
parametrów procesu odnowy (średni czas do następnego
uszkodzenia, oczekiwany czas do kolejnych badań i prac
profilaktycznych).
• Efektem opracowania procesu diagnozowania w okresie
eksploatacji obiektu są zwykle odpowiednie instrukcje
użytkowania i obsługiwania, traktujące o zasadach
wykorzystania diagnostyki.
• W instrukcji użytkowania podaje się: zależności
funkcyjne, cechy, symptomy i ich wartości,
charakteryzujące stan zdatności obiektu, punkty kontrolne
i metody badań.
• W instrukcjach obsługi diagnozowanie zajmuje coraz
więcej miejsca i obejmuje przepisy dotyczące
postępowania po wykonaniu działań diagnostycznych,
przy lokalizacji uszkodzeń (diagnozowaniu
obsługowym), w czasie badań okresowych, przy
pracach profilaktycznych i przy diagnozowaniu
użytkowym
• Programy diagnostyczne związane z obsługiwaniem
obiektu opracowywane są tak, by uzyskiwane diagnozy
były maksymalnie wiarogodne a zbiór możliwych diagnoz
uwzględniał warunki, w jakich wykonywane jest
obsługiwanie obiektu.
•
•
•
•
•
•
Projektowanie diagnostyki maszyn
Zwiększające się zapotrzebowanie na metody i środki
diagnostyki technicznej w gospodarce, powoduje
przesunięcie problematyki racjonalnego stosowania
diagnostyki ze sfery eksploatacji do etapów
wcześniejszych, czyli wartościowania, projektowania i
wytwarzania.
Projektowanie diagnostyki maszyn obejmuje swym
zasięgiem możliwości kontroli stanu, lokalizacji
uszkodzeń i prognozowania zmian stanu projektowanego
obiektu.
Problematyka główna projektowania układów
diagnostyki obiektów technicznych obejmuje:
założenia projektowo – konstrukcyjne,
projektowanie podatności diagnostycznej,
opracowanie charakterystyk diagnostycznych,
projekt technologii diagnozowania.
Racjonalne projektowanie obiektów
technicznych winno zapewniać im nie
tylko uzyskanie wymaganych cech
użytkowych, lecz również należytą
kontrolę i podtrzymywanie tych cech na
etapie eksploatacji, przy wykorzystaniu
diagnostyki technicznej.