1.1. Основные понятия о диагностике гпм

Техническая диагностика – это наука о распознавании состоя­ния технической системы или отрасль знаний, устанавливающая признаки неисправного состояния машин, изучающая ТС объектов диагностирования (ОД), раз­рабатывающая методы определения ТС, принципы построения и организацию использования системы диагностирования (СД) для объективного заключения о состоянии ОД без их разборки [2].

Техническое состояние ОД – это совокупность подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации его внутрен­них свойств, характеризующих в определенный момент времени соответствие или несоответствие качества машины требованиям, установленным технической документацией на этот объект. Под объектом диагностирования подразумевают технические устройст­ва, например, грузоподъемные краны, их узлы, системы, агрегаты, приборы и детали, состояние которых необходимо оценивать. ОД обладает вполне определенной структурой, т. е. конструкцией комплексов совместно работающих элементов.

В процессе эксплуатации ГПМ определен­ное взаимное расположение деталей остается неизменным, а изме­няется их взаимная связь, например, зацепление шестерен, сопря­жение пар трения в результате изнашивания. Часть машины, кото­рую при диагностировании нельзя разделить на более мелкие, на­зывают элементом. Любой ОД состоит из элементов, в пределе – из одного элемента. Признаками технического состояния ОД мо­гут быть качественные и количественные характеристики его свойств, фактические значения которых определяют ТС объекта. Если под понятием идеальной машины иметь в виду машину, абсо­лютно точно соответствующую технической документации, а под ТС машины – ее реальное состояние, отличное от состояния идеальной машины, то оценка ТС машины может быть произведе­на на основании анализа функций ее состояния, под которыми понимают показатели ее рабочих процессов. Различаются следую­щие функции состояния ГПМ: технико-экономические (грузоподъемность, рабочая скорость, удельный расход энергии и т. д.); параметрические (деформации элементов, шум, вибрации); рас­четные (показатели надежности, показатели нагрузочно–деформированного состояния и др.) [2].

Категория ТС, характеризуемая соответствием или несоответ­ствием качества ГПМ определенным техническим требованиям, ус­тановленным технической документацией на эту машину, назы­вается видом ТС. Различают следующие виды ТС: исправное и неисправное, работоспособное и неработоспособное, правильное функционирование и неправильное функционирование. Процесс определения технического состояния ГПМ с определенной точностью безразборным методом называют техническим диагнос­тированием. Диагностирование включает также прогнозирование ТС машины с целью установления предполагаемого момента отказа. Результат диагностирования, т. е. заключение о ТС ГПМ с указанием при необходимости места, вида и причины дефектов, на­зывают диагнозом.

Диагностирование по степени охвата ГПМ может быть общим и поэлементным (локальным). При общем диагностировании опре­деляют работоспособность ГПМ, выявляют наличие повреждений в узлах и агрегатах, дают им качественную оценку, т.е. опреде­ляют степень повреждения. При поэлементном ТД осуществляют поиск неисправного узла, когда ГПМ находится в работоспособном состоянии. Поэлементное ТД отличается большей сложностью по сравнению с общим. Таким образом, задача ТД заключается в оп­ределении ТС машины и прогнозе дальнейших изменений ее параметров без их разборки. При этом особое значение приобрета­ют симптомы (признаки), характеризующие ТС.

Признаки ГПМ, используемые в установленном порядке для оп­ределения ее ТС, называют диагностическими параметрами (ДП). Каждому ТС соответствуют свои значения ДП. Если ГПМ может выполнять возложенные на нее функции, ее называют работо­способной, а состояние – работоспособным состоянием. Измене­ние ДП недопустимым образом свидетельствует о возникновении в ГПМ дефекта. Если объект состоит из нескольких элементов, дефектом будет также нарушение связи или появление лишней связи между элементами. Возникновение дефекта в объекте, сос­тоящем из одного элемента, соответствует потере работоспособ­ности. Дефект в объекте из нескольких элементов не обязательно приводит к потере работоспособности.

Таким образом, можно говорить о дефектах, приводящих к по­тере работоспособности, и дефектах, не приводящих к потере рабо­тоспособности ГПМ. При наличии дефекта ГПМ может сохранять ра­ботоспособность или за счет избыточности (структурной, информа­ционной, временной), или за счет того, что потеря работоспособ­ности некоторых элементов не приводит к потере работоспособ­ности ГПМ. Если в объекте возник дефект, но работоспособность его не потеряна, то степень работоспособности ОД снизилась, а вероятность отказа в дальнейшем возросла.

Процесс установления ТС ОД предусматривает наличие обос­нованной программы и заданных алгоритмов диагностирования (АД), представляющих собой совокупности предписаний о выпол­нении определенных действий в процессе ТД. Программа диагнос­тирования включает в себя множество АД объединяемых единой целью технического состояния ОД.

Процесс формирования ТД (рис. 1.1) предусматривает две ветви процедуры: при работоспо­собном состоянии (+ OP) и неработоспособном (– ОР). В случае (+ ОР) выдается заключение (диагноз) о работоспособности и ТС ОД, а также прогнозируются ПС изменения его ТС. При отри­цательном результате (– ОР) выдается заключение о неработо­способности HP объекта, его ТС и ведется поиск ПД возникшего дефекта [3].

Диагностирование ГПМ целесообразно начинать с установле­ния ее наработки и выяснения технологических воздействий, кото­рым она подвергалась в процессе эксплуатации. В последующем можно перейти к визуальному установлению их ТС – осмотру машины, прослушиванию ее СЕ и др. Затем целесообразно прове­рить ТС узлов и агрегатов ГПМ с помощью различных ТСД. При построении СД для правильной организации эксплуатации ГПМ с поддержанием требуемого уровня надежности необходимо учи­тывать следующие особенности.

1. Использование в ГПМ различных физических принципов (механического, электромеханического, гидравлического и др.) затрудняет при диагностировании применение универсальных методов и ТСД.

2. Разнообразие конструкций ГМП также усложняет получение универсальных решений при выборе методов, ТСД и АД.

2. Различия в структуре оборудования ГПМ предопределяют особый подход к ТД объектов разной структуры. В ГПМ можно выделить следующие СЕ: электрооборудование (генераторы, электродвигатели, распределительные щиты, выключатели и др.); механизмы (подъема груза, передвижения крана и тележки, поворота поворотной части крана, вспомогательные и другие специальные механизмы); металлоконструкции (пролетные строения, кон­цевые балки, опоры, стрелы и т. п.); грузозахватные устройства(крюковые подвески, специальные траверсы, грейферы и т. п.); системы управления электроприводами (командоконтроллеры, контакторы, различные реле, резисторы и др.); гидроприводы и системы управления ими (насосные установки, гидродвигатели, гидроцилиндры, распределители, клапаны, трубопроводы с арматурой и т. д.); средства автомати­зации и приборы безопасности (ограничители грузоподъемности, высоты подъема груза, стрелы, конечные выключатели, различ­ные блокировки и т. п.).

2. Различный уровень надеж­ности оборудования ГПМ затруд­няет организацию процесса ТД. Трудность сбора статистических данных о надежности элементов оборудования ГПМ, объясняемая

о

Рис. 1.1. Процесс формирования диагноза

граниченным числом объектов и практическим отсутствием испы­таний ГПМ на надежность на заводах-изготовителях, также ус­ложняет принятие решений при определении ТС.

5. Различные режимы работы ГПМ обусловливают разную тех­нологию проведения ТД. Диагностирование ГПМ, работающих с режимами 7К и 8К (ГОСТ 25546—82), или механизмов с режимом 6М (ГОСТ 25835—83), особенно машин с длительным режимом использования [класса А6 (ГОСТ 25835—83) или С8 и С9 (ГОСТ 25546—82)], связано со сложностями исключения влияния процес­са ТД на рабочие функции ГПМ. Диагностировать кратковременно используемые ГПМ (классов 1М—2М и 1К—ЗК) не вызывает затруднений в нерабочее время. Процесс ТД повторно-кратковременно используемых ГПМ (классов ЗМ—5М и 4К—6К) согласовывают с конкретным режимом их работы.

5. Автоматизация технологических процессов погрузочно-разгрузочных работ требует совершенствования методов и средств оценки ТС СЕ и элементов ГПМ, что можно обеспечить путем авто­матизации процессов ТД.

5. Ограниченные возможности восстановления узлов и агрега­тов ГПМ в условиях эксплуатации из-за недостаточного количест­ва и невысокой квалификации обслуживающего персонала и огра­ниченного объема запасных частей. Возможности ремонтов металлоконструкций ограничиваются требованием выполнять эти работы с разрешения органов Госнадзорохрантруда [49], так как в усло­виях эксплуатации в программу диагностирования, как правило, включают только задачу определения работоспособности. Зада­чу поиска возникшего дефекта ПД целесообразно включать в программу диагностирования в процессе ремонтов. Задача прогнозирования ОР актуальна в процессе обследований технического состоя­ния кранов, отработавших свой паспортный нормативный срок службы, с целью установления возможности их дальнейшего ис­пользования и допустимых режимов работы.