Основные понятия и определения

Техническая диагностика - область знаний, охватывающая теорию, методы, алгоритмы и средства определения состояния технического объекта.

Блок, устройство, прибор, оборудование, система, подлежащие (подвергаемые) диагностированию, называются объектом диагностирования (ОД). Часть ОД, которую при диагностировании нельзя разделить на более мелкие, называют элементом (структурной единицей, СЕ).

Техническое состояние-состояние объекта, которое характеризуется в определенный момент времени при определенных условиях внешней среды значениями параметров, установленных технической документацией на объект. Выделяют два вида состояний: работоспособное и неработоспособное.

Общим понятием теории надежности и технической диагностики является работоспособность. Это понятие используется для обозначения класса состояния ОД, находясь в котором объект выполняет свойственную ему работу. Состояние, при  котором значения всех диагностических признаков, характеризующих способность ОД выполнять заданные функции, соответствуют установленным требованиям, называется работоспособным. В этом случае можно говорить, что оборудование функционирует штатно. Установленные требования образуют область работоспособности (ОР).

Неработоспособное состояние – состояние, при котором значения хотя бы одного диагностического признака, характеризующего выполнение объектом заданных функций, не соответствует установленным требованиям. Если объект неработоспособен и выполняет часть функций, то он функционирует не штатно.

Процесс определения технического состояния объекта называется диагностированием. Различают рабочее и тестовое диагностирование. При рабочем диагностировании состояние объекта оценивается по выходным параметрам при подаче на его входы рабочих воздействий. При тестовом диагностировании состояние объекта оценивается по его реакции, вызываемой подаваемыми на его входы специальными тестовыми воздействиями.

Диагностирование может осуществляться различными методами. Метод диагностирования – совокупность операций, действий, позволяющих дать объективное заключение о состоянии объекта.

Определение состояния объекта предусматривает наличие обоснованных алгоритмов диагностирования. Алгоритм диагностирования представляет собой совокупность предписаний, определяющих упорядоченную последовательность действий при проведении диагностирования. Они реализуются средствами диагностирования, под которыми понимаются: аппаратура, программы и ремонтно-эксплуатационная документация, позволяющие оценить состояние технических объектов. Результатом диагностирования, то есть заключение о техническом состоянии объекта, называется диагнозом.

Состояние ОД оценивается по диагностическим признакам. Диагностическим признаком (ДП) называют параметр или характеристику, несущие информацию об изменении состояния ОД.

При диагностировании могут решаться следующие задачи:

Z₁ – контроль работоспособности (КР);

Z₂ – поиск места и определение причины дефекта (ПД);

Z₃ – прогнозирование изменения состояния (ПИС).

Первая задача обязательно решается при диагностировании объектов любого назначения. КР предполагает проверку соответствия значений диагностических признаков ОД требованиям технической документации и определение на этой основе вида технического состояния (работоспособное, неработоспособное) в данный момент времени. Различают качественный (допусковой) и количественный (запас работоспособности) контроль.

В случае если ОД утратил работоспособность или запас работоспособности значительно снизился, при диагностировании может решаться вторая задача. Целесообразность её решения определяется возможностью восстановления ОД, устранения возникшего дефекта, т.е. восстановления работоспособности ОД. Поиск возникшего дефекта начинается при условии, что уже известно о наличии дефекта, но неизвестно какой именно дефект возник.

При решении третьей задачи изучается характер изменения диагностических параметров под влиянием внешних и внутренних воздействий и на основе сформировавшихся тенденций предсказывается значение параметров в будущий момент времени.

При решении основных задач диагностирования возможны различные действия по формированию диагноза:

а) при положительном результате КР:

- выдача заключения о работоспособности ОД;

- контроль запаса работоспособности (КЗР) объекта диагностирования и выдача заключения о его состоянии;

- прогнозирование изменения состояния объекта и выдача заключения о его состоянии;

б) при отрицательном результате КР:

-выдача заключения о неработоспособности ОД;

-поиск возникшего дефекта (ПД) и выдача заключения о состоянии ОД;

В основу методологии технической диагностики положены следующие исходные положения:

1. Допущение о том, что объект может находиться в конечном множестве состояний S, которое определяется ограниченными возможностями измерительных средств, недостаточным знанием ОД. В множестве S: S_p – подмножество работоспособных состояний; S_н – подмножество неработоспособных состояний.

Подмножество S_p = {S_i},i=1,n включает все состояния, когда ОД работоспособен.

Каждое состояние в этом подмножестве различается запасом работоспособности, который характеризуется приближением состояния объекта к предельно допустимому (ξ_н – нижнее, ξ_в – верхнее допустимое значения), рис 4.1.

 

Рис.  4.1

Подмножество S_н={S_j},j=1,m включает все состояния, соответствующие возникновению в объекте дефектов, приводящих к потере его работоспособности.

Например, при допусковом контроле работоспособности возможны два состояния: i=1 (работоспособен); j=1 (неработоспособен).

Решение задач по оценке состояния объекта сводится к анализу множества S, если отсутствует информация о состоянии ОД, подмножества S_н и S_p, если информация о состоянии ОД имеется.

При контроле работоспособности проверяют условия работоспособности, полученные результаты относят к одному из подмножеств S_p или S_н. Условия работоспособности определяются как ограничения на диагностические признаки, при выполнении которых ОД может выполнить поставленные перед ним задачи или возложенные на него функции.

3. Возникновение в объекте дефекта не означает, что он неработоспособен. Появление дефекта приводит к тому, что объект из одного состояния Sк переходит в другое состояние S_l. Однако при этом не могут нарушаться условия работоспособности. Это происходит в том случае, когда Sк и S_l относятся к подмножеству состояний S_p (в случае резервирования). Следовательно, заключение о том, что ОД работоспособен, не означает, что в нем отсутствуют дефекты. С другой стороны, если ОД неработоспособен, то в нем обязательно имеется дефект.

4. В процессе диагностирования участвуют ОД, средства технического диагностирования (СТД) и человек оператор (ЧО). Их совокупность образует систему диагностирования (СД), рис 4.2.

Рис.4.2 Структурная схема системы диагностирования.

Рассмотренные положения являются основой, позволяющей создать системы диагностирования ЭО. При этом объект должен иметь диагностическое обеспечение – комплекс диагностических признаков, алгоритмы и средства, необходимые для осуществления диагностирования на всех этапах его жизненного цикла.