CC BY
24ЗАДАЧИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ ПРИ ПОДДЕРЖАНИИ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ГОТОВНОСТИ К ПРИМЕНЕНИЮ ПО ПРЕДНАЗНАЧЕНИЮ Дубинин С.Г.
Дубинин Сергей Георгиевич - кандидат технических наук, профессор, Военная академия материально-технического обеспечения, г. Санкт-Петербург
Аннотация: в статье рассматриваются задачи технической диагностики, решаемые в целях поддержании сложных технических систем в состоянии готовности к применению по предназначению и пути их решения.
Ключевые слова: сложная техническая система, техническая диагностика, техническое состояние, объект диагностирования, дефект, неисправность, работоспособность, ремонтопригодность.
Агрегаты, узлы, блоки, сборные единицы, лежащие в основе сложной технической системы (СТС), отличаются содержанием большого числа разнообразных простейших деталей. Отказ любой детали приводит к отказу или значительному ухудшению функционирования СТС.
При обнаружении факта отказа обычно неизвестно, какая из деталей служит причиной отказа, и какой вид отказа произошел.
После появления отказа СТС переходит в неисправное состояние. Неисправность каждой детали СТС приводит СТС в особое, отличное от других неисправное состояние. Поэтому количество различных неисправных состояний одной и тоже СТС равно количеству различных неисправностей, которые могут произойти в этой СТС, а исправное состояние только одно.
При взаимодействии оператора с СТС, с аппаратурой и приборами диагностирования всегда возникает задача выяснения состояния СТС в целях решения вопроса о возможности ее использования по прямому предназначению. Задача не является новой. Однако особый интерес к задаче оценки технического состояния (ТС) СТС возник при резком возрастании их сложности и увеличении числа отказов за время их эксплуатации.
Сведения об оценке ТС СТС старательно систематизировались и исследовались. В результате появилась новая отрасль знаний, именуемая техническая диагностика (ТД) изучающая методы и средства, определения ТС объектов диагностирования (ОД). Диагностирование представляет собой процесс определения ТС объекта диагностирования [1].
ТД решает три взаимосвязанные задачи.
1. Проверка работоспособности СТС. В результате решения этой задачи происходит переход к применению СТС по назначению, либо к дальнейшему анализу состояния СТС.
2. Поиск неисправных (дефектных) элементов в ОД. При решении этой задачи выясняется первичная причина отказа или найдены дефектные, или поврежденные элементы.
3. Прогнозирование ТС ОД на некоторое время в бедующее, если заранее неизвестно, что некоторые характеристики СТС постоянно меняются, могут сильно ухудшиться и СТС не сможет выполнять свои задачи по предназначению.
Все три задачи связаны с определением ТС СТС как ОД.
Взаимодействие эксплуатанты со СТС начинается с включения, которое заключается в последовательном включении разных участков СТС. Если на всех этапах включения результаты проверки работоспособности оказались положительными, то СТС считается исправной или работоспособной и может применяться по предназначению (табл. 1).
Таблица 1. Взаимодействие эксплуатанта со СТС
Появление неисправностей и действия по их устранению Виды работ с СТС
Первичны ввод в эксплуатацию Включение, проверка работоспособност и Работы по ТО Применен ие по назначению Техническое диагностировани е и дефектация
Возможные причины неисправности Отказ при транспортировке и хранении Отказ при хранении или предыдущем применении Отказ при хранении или предыдущем применении Отказы во время применения Повреждение за счет внешних факторов
Характер неисправности Возможность нескольких неисправностей В основном одиночные неисправности В основном одиночные неисправности В основном одиночные неисправност Множественн ые дефекты
и
Возможность визуального обнаружения неисправности Неявная и явная Неявная Неявная Неявная Явная и неявная
Необходимост ь осмотра Имеется Имеется частично Имеется Не имеется Имеется
Действия при проверки работоспособност и Последовател ьная проверка всех участков Последователь ная проверка всех участков Проверка по технологическо й карте Проверка выходных параметров действие по программе Последовател ьная проверка отдельных частей
Действия при поиске неисправности Поиск в выделенных участках Поиск в выделенном участке Поиск в выделенном участке Поиск по всей СТС Поиск в каждом участке СТС
Восстановител ьные (ремонтные) работы Возможный повышенный расход ЗИП Минимальные Минимальн ые Минималь ные Наибольший расход ЗИП
Если хотя бы на одном этапе включения результат проверки работоспособности оказался отрицательным, то СТС находится в одном из неисправных состояний, требуется перейти к решению второй задачи ТД - к поиску неисправности. Решается задача точного определения, в каком из неисправных стояний находится СТС.
Практически также решается задача проверки работоспособности при проведении работ по техническому обслуживанию и ремонту.
Проверка работоспособности СТС во время применения по предназначению проводится по-иному. В этом случае вся аппаратура и системы СТС включены и к концу включения находятся в исправном состоянии. В ходе применения СТС по предназначению операторы или эксплуатанты непрерывно проверяют качество работы аппаратуры и систем СТС по характеристикам выходных и внутренних сигналов. Такая проверка может быть даже на подсознательном уровне, особенно при интенсивном применении СТС по назначению. В этом случае отклонения в работе аппаратуры и систем СТС от нормы, может вызывать беспокойство и тревогу у оператора или эксплуатантов, а затем и потребность обратить внимание на качество работы СТС. Эти явления способствуют обнаружению дефекта.
Установление факта перехода СТС в неисправное состояние - сигнал к началу решения второй задачи диагностирования.
Когда обнаруживается изменение параметров, но они происходят медленно - целесообразно перейти к совместному решению второй и третьей задаче диагностирования. При этом проводится поиск причины изменения параметра и оценка срока, в течение которого СТС будет выполнять свои функции без восстановительных операций. Необходимо знать при применении СТС по предназначению как долгот можно рассчитывать на работу данной СТС до отказа.
После установления, что СТС находится в неисправном состоянии или его выходные параметры, сильно отличаются от номинальных, решается вторая задача диагностирования посредством съема и проверок параметров с различных точек СТС.
Оценка и сопоставление результатов проверок выходных параметров приводит к постепенному сокращению возможных предположений о причинах отказа и выделению отказавшей детали. Задача решается просто для изделий, содержащих малое количество деталей. По мере возрастания объема ОД увеличиваются трудности поиска дефектов и требуется разработка специальных процедур по их поиску.
Целями поиска являются простейшие детали, сборные единицы или блоки, выходные параметры которых отличаются от номинальных. Если выходные параметры такой детали, сборочной единицы или блока отклонились от номинального значения параметра и вышли за пределы поля допуска, то эта деталь, сборочная единица или блок считаются отказавшими и подлежат восстановлению или замене.
Решение третьей задачи делится на два этапа:
- поиск и обнаружение типовых деталей, сборочных единиц или блоков замены, параметры которых отклонились от нормы, но не вышли за границы поля допуска.
- непрерывное или периодическое наблюдение за действием выделенных элементов в целях скорости изменения их параметров и моментов их выхода за пределы поля допуска.
Задача решается в целях заблаговременного установления фактов отклонения параметров от норм и воздействия на СТС для компенсации ухода параметров путем регулирования или замены деталей, сборочных единиц или блоков.
Большое количество деталей, сборочных единиц, блоков и систем в СТС и различное изменение их параметров от интенсивности применения СТС по назначению затрудняют практическое решение задачи прогнозирования изменения ее ТС. Прогнозирование в основном характерно для механизмов, для
радиоэлектронных средств решается преимущественно первая и вторая задача ТД - проверка работоспособности и поиск неисправности. Прогнозирование ТС проводится преимущественно во время технического обслуживания.
Проверка и оценка ТС осуществляется путем внешнего осмотра узлов, агрегатов, сборочных единиц, блоков и посредством измерения выходных характеристик и сравнения их с номинальными значениями СТС. Большинство отказов и повреждений приводят к неявным дефектам, которые нельзя обнаружить внешним осмотром. Поэтому технические параметры СТС, способы из проверки и оценки, а также процесс сбора и сравнения результатов проверки с номинальными параметрами играют в ТД основную роль и заслуживают особого внимания и отдельного рассмотрения.
С задачами, решаемыми ТД, тесно связаны проблемы ремонтопригодности. Ремонтопригодность — это свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению состояния, в котором объект способен выполнять требуемые функции, путем технического обслуживания и ремонта [2].
Основным количественным показателем ремонтопригодности является среднее время восстановления работоспособности СТС, которое определяется как математическое ожидание времени восстановления СТС от 0 до бесконечности.
Среднее время восстановления ТС СТС ТВ в основном состоит из следующих составляющих
ТВ = ТД + ТР , (1)
где: Тд - среднее время диагностирования СТС (время проверки работоспособности и поиска дефекта, неисправности);
ТР - время ремонта, устранения неисправности и проведения регулировочных работ.
Все неисправности (дефекты) могут быть разделены на две группы - явные неисправности и скрытые или неявные. Четкой грани между этими группами неисправностей провести нельзя. Это объясняется большим количеством случайных факторов, влияющих на организацию ТД.
Значительно меньше затрачивается время на восстановления ТС при явных неисправностях, при наличии необходимого технологического оборудования и ЗИП задача восстановления СТС решается просто.
Статистика показывает, что при поиске неисправности время диагностирования занимает 80% времени восстановления работоспособности СТС [3].
Нормативы на среднее время восстановления в большинстве случаев отсутствуют, либо назначаются неточно и, как правило, не превышают одного часа.
Реальное время восстановления существенно зависит от квалификации эксплуатантов и персонала, осуществляющего техническое обслуживание и ремонт СТС, и обычно не совпадают с нормативами восстановления, если они заданы.
Техническая диагностика позволяет повысить ремонтопригодность СТС в тех случаях, когда удается значительно снизить время восстановления техники в любых условиях ее применения по назначению, которое может достигаться:
- обеспечением достаточной достоверность результатов измерений контролируемых параметров на основе которых делаются выводы о пригодности СТС к применению по назначению;
- постоянным мониторингом ТС, выявлением критических и постепенных отказов;
- предупреждением о приближении отказов вследствие износа (старения) изделий на основе прогнозирования изменения ТС;
- обеспечением эксплуатантов необходимой информацией для эксплуатации, ТО и ремонта.
Список литературы
1. Дорохов А.Н., Керножицкий В.А., Миронов А.Н., Шестопалова О.Л. Обеспечение надежности
сложных технических систем. СПб.: Лань, 2017. 352 с.
2. ГОСТ 27.002-2015. Надежность в технике. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2016. 24 с.
3. Ксенз С.П. Основы технической диагностики средств связи и автоматизации управления. Л.: ВАС,
1989. 192 с.
