Kap. 3.
Základy technické diagnostiky TD :
Základní pojmy: TD - nauka (obor), zkoumá stav technického zařízení, metody určování těchto stavů, a principy konstrukce diagnostických zařízení. Diagnostikovatelné objekty DO: - musí mít rozpoznatelnou strukturu , dokázat rozlišit různé prvky či stavy Porovnání s medicínou Při zkoumání technického stavu DO jsou 3 typy úloh: 1. typ - zjišťování současného technického stavu DO (základní činnost) diagnosis - rozeznávání, určování. 2. " - předvídání technického stavu DO - prognostické ( ze současnosti) řec. prognosis - předávání, předpovídání. 3. " - určení technického stavu ve kterém byl DO v minulosti ( genetické úlohy ) genesis - původ, vznik Základní úlohy technické diagnostiky a) testování provozuschopnosti nebo poruchy b) zjištění místa výskytu poruchy c) " příčiny poruchy d) předpověď provozuschopnosti Princip předpovědí: - pravidelná inspekce a měření - z dosavadního trendu do budoucna odhadnout dobu vzniku poruchy - stanovit lhůty preventivního zásahu. e) umožnit zpětnou vazbu konstruktérovi na úpravu poruchových členů. Záznam v informačního systému tvoří součást managementu nových moderních podniků. Třeba - znát správnou mez diagnostických veličin ještě před poruchou - konat přiměřeně často diag. inspekce Diag. veličiny: síla, teplota, p, M, I, U aj.
Pro účel technické diagnostiky si zařízení rozčleníme na dílčí celky ( bloky ) podle přesnosti a jakosti diagnostiky a ty dále na dílčí části. Funkční skupina
podskupina
elementy
uložení ložiska Vřeteník převody ozubená kola vedení těsnění Blokově se vztahy mohou znázornit: Z1 X1 Y1 B3 Každý blok může mít podle B1 funkce jeden nebo více Z2 vstupů a podobně výstupů. B4 Některé vstupy jsou vnější, X2 Y2 některé vnitřní, obdobně B2 Z3 výstupy i vazby. B5 TD se snaží o bezdemontážní a nedestruktivní metody. Proto používá příznak poruch ( změny veličin mezi měřeními ). TD rozlišuje bezvadný stav, provozuschopný stav,a poruchový stav. dělení poruch: - úplné, částečné - náhlé a postupné - trvalé, dočasné - náhodné, nenáhodné - závislé, nezávislé aj. Při diagnostice se uvažují zejména poruchy trvalé, postupné a nezávislé další dělení poruch: - konstrukční poruchy stroje - technologické (špatná přesnost ve výrobě, montáž - provozní ( špatná údržba ). K určení charakteristických veličin -za účelem diagnostikyslouží tzv. diagnostický test (DT). Diagnostický test - řada kroků, porovnávání veličin, měřících úkolů pro zjištění stavu stroje. Dvojí pohled na DT: - po havárii: demontáž, stanovení historie z prvotních poškození, analýza příčin, stanovení konstrukčních úprav, oprava, kontrolní testy, záznam v informačním systému.(př. televize) - za provozu, bez demontáže, stanovení technického stavu z příznaku, lokalizace vad, předpověď životnosti, vazby na plánování údržby, konstrukce výroby, záznam do informačního
systému (př. auto). Krok DT určuje charakter metody měření, charakter signálů, určit vstupy, výstupy. Často při DT je nutná řada zjednodušení jak struktury stroje, tak funkčních vztahů. Toto zjednodušení vytváří diagnostický model stroje. Porovnání výsledků DT s diagnostickým modelem musí rozeznat technický stav. vstup. výstup. parametry Techn.proces parametry + diag. Model procesu Σ Komparátor stav Referenční data Samozřejmě je snaha, aby při sestavování DT probíhala diagnostika s minimálními náklady - optimální DT ( nejvhodnější dílčí kroky, správné pořadí). kombinační- výsledky až po skončení testu Algoritmus DTsekvenční- pouze kroky až do lokalizace poruchy Pořadí kroků DT: - s libovolnou posloupností (kombinační) - s nepodmíněnou " (sekvenční) - s podmíněnou " " Provádění DT: - aparaturní - měření veličin mech. bloků - programový - diagnostika řídících systémů VS. Základní systémy TD Diagnostický systém - soubor tvořený diagnostikovatelným strojem, ( DS ) diagnostickým zařízením, diagnostickými programy, databází diag. údajů a pracovníky další def. DS - Komplex základních diagnostických činností: rozbor funkce DO, struktury DO, parametrů poruch, tvorba diagnostického modelu, sestavení diag. testu. Podle charakteru výsledků dělíme DS - deterministické ( platí příčina - následek) - s jistou pravděpodobností
Podle užití dělíme DS - OFF-LINE ( testové )
- ON-LINE (provozní) OFF-LINE testovací signály DS
VS
odezva
ON-LINE funkční provoz signály DS
VS odezvy
Výsledek
Výsledek
Jsou používány pro testování před spuštěním strojů (na začátku směny) nebo při diagnostice při poruše (signály)
Sledují diagn. veličiny během normální činnosti stroje,cyklicky i nepřetržitě,obvykle automaticky,mají monitorování.Umožňují i prevenci poruch.
Expertní systém - vyšší stupeň diagn. systému s využitím přístrojů s vyšší inteligencí - mikropočítače, speciální programy pro rozhodování a analýzu poruch.
Expertní systém musí mít : - jednoduchou obsluhu - srozumitelné interpretace výsledků - instruktivní postup (sekvenční) Jádrem ExS: je báze znalostí : expertů, platné vztahy,zkušenosti, intuice, subjektivní závěry a vyjádření míry důvěry (lokalizaci poruchy). Hodnocení vlastností DS. základní charakteristiky: - úplnost kontroly provozuschopnosti VS výběr vhodných diagnostických veličin. - hodnověrnost kontroly provozuschopnosti omezení možných chyb při hodnocení stavu. - přesnost měření diagnostických veličin
Základy tvorby DS.
Metodiku tvorby DS u VS je výhodné si rozdělit na určité kroky: 1. Studium VS - fyzikálního objektu ( znalost ) 2. " stavu od provozuschopného až po poruchový u VS 3. Sestavení diagnostického modelu - chování VS v provozu i poruše 4. Stanovení diagnostického testu podle diagnostikovatelného VS 5. Volba prostředků, přístrojů a vypracování předpisů 6. Dokončení návrhu diagnostického systému a jeho zhodnocení. Sestavení diagnostického modelu VS. Diagnostický model nám zjednodušeně popisuje funkci stroje v provozuschopném stavu resp. v poruše. Modely analytické - popisují chování stroje ( matematika ) " strukturní - struktura stroje, topologické grafy, převodovka " funkční " logické Při tvorbě modelu vycházíme z komponentů VS a vazeb mezi nimi. Snažíme se postihnout důležité prvky, odlišit je od méně významných. Důležitá vlastnost je vyměnitelnost komponentů, možnost měření výstupních veličin jednotlivých komponentů, způsob montáže, konstrukční i ekonomická hlediska. Určíme vstupy a výstupy členů, jejich vazby naznačíme a popíšeme je.
Hydraulické uložení proud oleje m3s-1 Zi1 - tlak ve vedení (MPa) Xi1 Xi2 Pi Xi3 Zi2 -
Při tvorbě modelu je třeba splnit některé požadavky: je třeba znát u každého bloku modelu nominální velikosti vstupních a výstupních veličin, jak se měří blok má poruchu tehdy, když při nominálním vstupu dává výstup, který leží mimo stanovené hranice vnější vstupní signály DS mají mít pouze nominální hodnotu vazby mezi bloky jsou spolehlivé
S modely s více bloky a více veličinami jsou potíže při automatizované diagnostice - mají různé měřené veličiny, různé tolerance, analogové, digitální ...Proto se funkční model upravuje na logický diagnostický model. Pro tento účel veličiny
binarizujeme ( komparátory ). Znamená to, že má li veličina hodnotu ležící, v povoleném tolerančním rozsahu, prohlásíme velikost za přípustnou a nahradíme ji log.1 a naopak. Potom můžeme použít Booleovu algebru pro řešení stavu diagnostiky. Tvorba diagnostického testu: DT DT výr. strojů odráží strukturu diag. modelu a typ poruch. Pro mechanickou část VS jsou logické poruchy postupné ( tyto vznikají v důsledku pozvolné změny hodnot parametrů zařízení ) důsledkem procesu stárnutí- změny parametrů na čase, způsobu provozu (vysychání, vlhnutí, tepelné změny. oxidace, aj.) procesu opotřebení Těmto poruchám lze při soustavné diagnostice předcházet. Systém ON-LINE - zásady diagnostiky: - znalost charakteru průběhu charakteristických veličin (na čase,..), znalost limitních hodnot - pravidelným snímáním hodnot diag. veličin a uložení do paměti - statistickým zpracováním stanovení trendu - prognóza provozuschopnosti stroje a stanovení preventivní údržby. Pro elektrickou část VS převažují poruchy náhlé (elektronické systémy, elektrohydraulické i elektropneumatické systémy) tato prevence poruch je omezená. Využitelný způsob kontroly je systém OFF-LINE - provádí se test.
Diagnostický test je seznam jednotlivý kroků.
Krok DT je předpis činností co se má po sobě udělat, změřit či otestovat. Každý krok je charakterizován řídícím signálem (vstupy) X,Y a reakcí DO (výsledek) Z. Výsledky reakcí na jednotlivé kroky při diag. testu se dají vyjádřit tabulkou poruch. Stavy dobrý vada 1 vada 2 kroky e1 e1 e3 Π1 Π2 Rij 1111111 0111101 0010111 Tabulka poruch je maticová podoba výsledku kroků DT. Řádky - jednotlivé kroky DT Sloupce - technické stavy DO Rij - výsledek kroku - kombinace logických hodnot výstupů (0 špatný stav, 1 - dobrý stav). Tuto tabulku můžeme uložit do paměti počítače a při kontrole OFF-LINE počítač nahlásí možnou poruchu. Předpis pro stanovení jednotlivých kroků DT: - měřené diagnostické veličiny - rozsahy, jednotky - použité přístroje, rozsahy, přesnosti, způsob snímání veličin - nastavení přístrojů - přesný postup měření - způsob vyhodnocení kroku testu - přiřazení techn. stavu stroje kombinaci hodnot 0 a 1 od jednotlivých měřených veličin.
