Показатели контролепригодности изделий

Основные понятия и определения технической диагностики

Одним из основных видов деятельности выпускников специальностей ЭНС и АТС является систематический контроль технического состояния оборудования. В специальной литературе контроль технического состояния принято называть технической диагностикой. Техническая диагностика является важнейшей составной частью технической эксплуатации специальностей ЭНС и АТС, способствующей наряду с теорией надежности повышению эффективности применения специального оборудования.

Термин «диагностика» происходит от греческого «диагностикос», что означает распознавание, определение. В процессе диагностирования изделию обычно ставится диагноз - то есть определяется его техническое состояние с указанием места, вида и причины дефекта (если он есть). Диагноз представляет собой процесс исследования объекта. Объект, состояние которого определяется, будем называть объектом диагноза. Характерными примерами результатов диагноза состояния технического объекта являются заключения вида: объект исправен, объект неисправен, в объекте имеется какая-то неисправность.

Таким образом, диагностика есть отрасль знаний, включающая в себя теорию и методы организации процессов диагноза, а также принципы построения средств диагноза. Когда объектами диагноза являются объекты технической природы, говорят о технической диагностике.

Техническая диагностика решает три типа задач:

- задача диагноза (задачи по определению состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени). Это техническая диагностика;

- задача прогноза (от греческого «прогнозис» - предвидеть, предсказывать.) Предсказание состояния, в котором окажется объект в будущий момент времени. Это техническая прогностика;

- задача генеза («генезис» - происхождение, возникновение.) Определение состояния, в котором находился объект в некоторый момент времени в прошлом. Это техническая генетика.

Задачи технической генетики возникают в связи с расследованием причин аварий и катастроф, когда настоящее состояние объекта отличается от состояния, в котором он оказался в прошлом в результате появления первопричины, вызвавшей аварию. Задача технической прогностики - определение срока службы оборудования, или определение периодичности проверок и ремонтов.

Техническая диагностика представляет собой основу технической генетики и технической прогностики, и последние развиваются в тесной взаимосвязи с первой.

Одной из важнейших задач диагноза состояния объекта является поиск неисправностей, т.е. указание мест и, возможно, причин возникновения неисправностей. Поиск неисправностей необходим для выявления и замены неисправных компонентов. После устранения неисправности объект становится исправным, работоспособным или правильно функционирующим.

В результате эксплуатации оборудование может находиться в одном из следующих технических состояний:

- исправном (изделие соответствует всем требованиям нормативно-технической документации);

- неисправном (изделие не соответствует хотя бы одному требованию нормативно-технической документации);

- работоспособном (значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции на всех режимах, соответствуют требованиям нормативно-технической документации);

- неработоспособном (значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданную функцию, не соответствует требованиям нормативно-технической документации);

- функционирующем (значение всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции на проверенных режимах, соответствуют требованиям нормативно-технической документации);

- нефункционирующем (значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции на проверенных режимах, не соответствует требованиям нормативно-технической документации).

Исправное и все неисправные состояния объекта образуют множество Е его технических состояний. Задачи проверки исправности, проверки работоспособности, проверки правильности функционирования и поиска неисправностей представляют собой частные случаи общей задачи диагноза технического состояния объекта.

На рис. 1 множество технических состояний объекта диагноза условно ограниченно замкнутой кривой, причем исправное состояние обозначим кружком, неисправное - крестиками. Результатами проверки исправности (а) проверки работоспособности (б) и проверки правильности функционирования (в) является получение двух подмножеств технических состояний. Одно из них (левое) содержит только исправное состояние или те неисправные состояния, находясь в которых объект остается работоспособным или правильно функционирующим. Второе подмножество содержит либо все неисправные состояния (при проверке исправности), либо такие, пребывание в которых делает объект неработоспособным или неправильно функционирующим.

Результатами поиска неисправностей (рис. 1 г, д, е) являются разбиения на классы не различаемых между собой неисправных состояний вторых подмножеств. Число классов и, следовательно, числа входящих в них неисправных состояний определяют достигаемую при поиске степень детализации мест и состава имеющихся (или подозреваемых на наличие) в объекте неисправностей. Эту степень детализации принято называть глубиной поиска или глубиной диагноза.

Рис. 1. Представление задач диагноза через разбиения множества технических

состояний объекта

Заметим, что при проверке правильности функционирования и при поиске неисправностей, нарушающих правильное функционирование объекта, разбиения относятся к определенному (настоящему) моменту времени и поэтому могут быть разными для разных моментов времени и разных режимов работы объекта.

Диагноз технического состояния объекта осуществляется при помощи тех или иных средств диагноза. Взаимодействующие между собой объект и средства диагноза образуют систему диагноза. Протекающий в системе диагноза процесс в общем случае представляет собой многократную подачу на объект определенных воздействий (входных сигналов) и многократное измерение и анализ ответов (выходных сигналов) объекта на эти воздействия. Воздействия на объект либо поступают от средств диагноза, либо являются внешними (по отношению к системе диагноза) сигналами, определяемыми рабочим алгоритмом функционирования объекта. Измерение и анализ ответов объекта всегда осуществляются средствами диагноза.

В качестве количественных и качественных характеристик технических состояний изделия обычно используются контролируемые параметры с установленными нормативами по допустимому изменению их численных значений. Например, объектом диагноза является электрический кабельный жгут. По качественным показателям он оценивается по проверке правильности распайки (монтажа) проводов. Количественно он оценивается по сопротивлению изоляции между разными цепями.

По каждому из перечисленных параметров в эксплуатационной документации указываются порядок соединения проводов и предельно допустимые значения, т. е. по соответствию или несоответствию численных значений параметров установленным требованиям можно однозначно определить техническое состояние.

Под параметром в технической диагностике понимают наименование какой-либо физической величины, устанавливаемой для отличия данного состояния от других состояний объекта контроля.

Помимо параметров для оценки технического состояния объектов в технической диагностике используется понятие - признак состояния.

Под признаком состояния понимают значение (или интервал значений) какого-либо параметра, устанавливаемого для отличия данного состояния от других состояний. Смысловым эквивалентом признака состояния является значение параметра (входной сигнал на реле составляет 27 Вольт напряжение в Вольтах - это параметр, а ее выражение в числе - это значение параметра).

Техническое диагностирование объектов представляет собой процесс исследования последних. Результатом этого исследования является заключение о техническом состоянии объекта с указанием вида технического состояния, а также, при необходимости, вида, места и причины неисправности.

По каждому контролируемому параметру в эксплуатационной документации указывается нормативное значение, чаще всего соответствующее состояниям: функционирования, работоспособности или исправности. Реже указываются нормативы параметра для нефункционирующего, неработоспособного или неисправного состояний.

Нормативные значения параметров могут указываться в виде:

· числа с указанием размерности (например, 5 А);

· диапазона чисел с указанием размерности (2…4 мВ);

· номинального значения числа с указанием его допуска и размерности

( В).

В эксплуатационной документации наряду с параметром, и его значением также указывают и условия, диагностическую аппаратуру, а иногда - технологию контроля и интерпретации результатов контроля.

Показатели контролепригодности изделий

Важным аспектом технической диагностики является оценка контролепригодности изделий. Контролепригодность – свойство изделия обеспечивать достоверную оценку его технического состояния и раннее обнаружение неисправностей и отказов. Контролепригодность обеспечивается конструкцией изделия и принятой системой технической диагностики.

Контролепригодность изделия задается на стадии разработки и обеспечивается на стадии производства. Возможности улучшения контролепригодности в условиях эксплуатации практически отсутствуют.

В качестве показателей контролепригодности используются:

· коэффициент полноты проверки исправности (работоспособности, функционирования)

где λк - суммарная интенсивность отказов проверяемых составных частей изделия; λо - суммарная интенсивность отказов всех составных частей изделия;

· коэффициент глубины поиска дефекта (повреждения)

где F - число составных частей изделия, с точностью до которых определяется место дефекта; R - общее число составных частей изделия, с точностью до которых требуется определение места дефекта;

· среднее время подготовки изделия к диагностированию заданным числом специалистов

где Т_УСЛ среднее время установки и снятия измерительных устройств, необходимых для диагностирования; Т_МДР - среднее время монтажно-демонтажных работ на изделии, необходимых для подготовки к диагностированию (вскрытие люков, разъемов, снятие блоков и т.д.);

· средние трудозатраты на подготовку изделия к диагностированию

где Q_УСЛ - средние трудозатраты на установку и снятие измерительных устройств, необходимых для диагностирования; Q_МДР - средние трудозатраты на монтажно-демонтажные работы на изделии, необходимые для подготовки к диагностированию (вскрытие люков, разъемов, снятие блоков и т.д.);

· коэффициент избыточности изделия

где G_И - масса составных частей, введенных в конструкцию для диагностирования изделия; G_ИИД - масса всего изделия;

· коэффициент использования специальных средств диагностирования

где G_СД - суммарная масса серийных и специальных средств диагностирования изделия; G_ССД - масса специальных средств диагностирования изделия;

· коэффициент трудозатрат на подготовку к диагностированию

где Q_Д - средние трудозатраты на диагностирование изделия; Q_В - средние трудозатраты на подготовку изделия к диагностированию;

· дифференциальная оценка контролепригодности

где К_i - значение i-го показателя ремонтопригодности (любого из указанных выше) рассматриваемого изделия; К_i_б - значение i-го показателя ремонтопригодности (любого из указанных выше) базового (эталонного) изделия;

· комплексная оценка контролепригодности

где n - количество показателей контролепригодности рассматриваемого изделия; g_i - i-ая дифференциальная оценка контролепригодности; a_i - коэффициент весомости i-го показателя контролепригодности.