Эксплуатация различных технических объектов в отраслях народного хозяйства сопровождается высокими затратами на поддержание их работоспособного состояния в течении всего срока эксплуатации. Сохранение работоспособности технических объектов обеспечивается выполнением планово-предупредительных работ по техническому обслуживанию (ТО) и ремонту, а также внеплановых ремонтов, проводимых для устранения возникающих в межпрофилактические периоды отказов и неисправностей.

Для повышения эффективности использования технического объекта разработаны методы и средства диагностирования, которые применяют как при проведении технического обслуживания и ремонтов, так и в качестве самостоятельного технологического процесса. Диагностирование позволяет повысить коэффициент готовности и вероятность безотказной работы изделия, снизить трудоемкость и стоимость эксплуатации, повысить ремонтопригодность и контролепригодность технических объектов.

Особое значение имеет диагностирование при определении параметров технического состояния, влияющих на безопасность продукции.

2.1. Основные термины и определения в области диагностики продукции

Диагностика – отрасль знаний, исследующая техническое состояние объектов диагностирования и проявление технических состояний, разрабатывающая методы их определения, а также принципы построения и организацию использования систем диагностирования. Когда объектами диагностирования являются объекты технической природы, говорят о технической диагностике.

Объект технического диагностирования – изделие и его составные части, техническое состояние которых подлежит определению.

Техническое диагностирование – процесс определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью.

Техническое состояние объекта диагностирования – совокупность подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации свойств объекта, характеризуемая в определенный момент времени признаками, установленными технической документацией на этот объект.

Параметр технического состояния – физическая величина, характеризующая работоспособность или исправность объекта диагностирования, изменяющаяся в процессе работы.

Диагностический параметр – параметр объекта диагностирования, используемый в установленном порядке для определения технического состояния объекта диагностирования.

Структурный параметр – параметр, непосредственно характеризующий работоспособность объекта диагностирования (износ, зазор, натяг и др.).

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. В более конкретном плане измерение – это операция, посредством которой определяется отношение одной (измеряемой) величины к другой однородной величине (принимаемой за единицу); число, выражающее такое отношение, называется численным значением измеряемой величины.

Измерительная информация – количественная информация о свойствах физических объектов (информация о значениях физических величин), получаемая в результате измерений.

Входной измерительный сигнал – сигнал, воздействующий на вход средства измерений, является в большинстве случаев некоторым физическим процессом, параметры которого являются той или иной функцией времени.

Измеряемая величина – это определенный параметр этого процесса. Поэтому не стоит отождествлять понятие измерительного сигнала и измеряемой величины. Физический процесс может обладать многими параметрами, но в каждом конкретном случае нас интересует определенный параметр этого процесса, какая то одна физическая величина.

В общем случае измерительный сигнал не является измеряемой величиной, а несет лишь информацию об измеряемой величине. Например: если при измерении частоты входным сигналом измерительного устройства является переменный электрический ток, то измеряемой величиной является, естественно, частота, информация о которой заложена во входном сигнале.

Информационным параметром входного сигнала называется тот параметр процесса, который является измеряемым (измеряемой величиной) или функционально связан с измеряемой величиной.

Неинформационным параметром входного сигнала называется такой параметр, который функционально не связан с измеряемой величиной. Однако такой параметр может оказывать воздействие на измерительное устройство и являться источником погрешности.

Достоверность диагностирования – вероятность того, что при диагностировании определяется то техническое состояние, в котором действительно находится объект диагностирования.

Прогнозирование технического состояния – предсказание изменения параметра технического состояния объекта диагностирования в будущем.

Работоспособность (работоспособное состояние) – состояние продукции (элемента, системы), при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствует требованиям нормативно-технической и конструкторской документации (НТД).

Неработоспособность (неработоспособное состояние) – состояние продукции (элемента, системы), при котором значение хотя бы одного из параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям НТД.

Исправность (исправное состояние) – состояние продукции (элемента, системы), при котором она соответствует всем требованиям НТД.

Работоспособность и исправность не тождественны, так как работоспособность не зависит от требований, которые не влияют на показатели использования (эксплуатационные показатели) продукции. Например, дефекты окраски в общем случае не сказываются на работоспособности, однако их наличие не позволяет говорить об исправности продукции.

Неисправность (неисправное состояние) – состояние продукции (элемента, системы), при котором она не соответствует хотя бы одному из требований НТД.

Предельное состояние – состояние продукции (элемента, системы), при котором ее дальнейшее применение по назначению не допустимо или нецелесообразно, либо восстановление ее исправного или работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Повреждение – событие, заключающееся в нарушении исправного состояния продукции (элемента, системы) при сохранении ее работоспособности.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия. Отказ изделия возникает вследствие отказов его элементов, систем, расстройки, разрегулирования, разрушения конструкции или изменения структуры изделия и т.д.

По характеру изменения отказы классифицируют на постепенные и внезапные.

Постепенным отказам предшествует постепенное изменение какого-либо контролируемого в процессе эксплуатации изделия параметра технического состояния, выход которого за установленное значение (например, предусмотренное техническими условиями) характеризует отказ. Примером постепенного отказа является снижение мощности двигателя внутреннего сгорания, износ сопряжения золотник-корпус гидрораспределителя, износ бандажей колесных пар тягового подвижного состава и т.д.

Внезапные отказы чаще являются следствием неконтролируемого в условиях эксплуатации постепенного качественного изменения физико-механических свойств, накоплении в деталях усталостных повреждений или следствием действия недопустимых нагрузок, температур и т.д. Примерами внезапных отказов являются пробой проводов высокого напряжения, перегорание элементов электрических схем оборудования, обрыв рукавов высокого давления гидропривода.

Отказы подразделяют на конструкционные, производственные (технологические) и эксплутационные.

Причина возникновения конструкционных отказов – нарушение установленных правил и (или) норм конструирования. Производственные отказы возникают в результате нарушения процессов изготовления, сборки, приработки узлов изделий, неправильного выбора допустимых температур и других режимов. Чаще всего они проявляются на ранней стадии эксплуатации изделия. Эксплуатационные отказы возникают в результате нарушения установочных правил и (или) условий эксплуатации (силового, теплового и скоростного режимов).

Кроме того, отказы подразделяют на независимые и зависимые, полные и частичные.

Введено также еще одно понятие, отражающее состояние объекта – дефект. Дефектом называется каждое отдельное несоответствие объекта установленным нормам или требованиям. Дефект отражает состояние отличное от отказа. В соответствии с определением отказа, как события, заключающегося в нарушении работоспособности, предполагается, что до появления отказа объект был работоспособен. Отказ может быть следствием развития не устраненных неисправностей или наличия дефектов.

Наработка – продолжительность функционирования продукции или объем выполненной ей работы за некоторый промежуток времени.

Остаточный ресурс – наработка объекта диагностирования до предельного изменения его параметра технического состояния, начиная от момента диагностирования.