Критерии оценки технического состояния оборудования. Диагностика технического состояния оборудования
Последние 10...15 лет многочисленные предприятия на постсоветском пространстве продолжают испытывать довольно противоречивую процедуру смены собственника. Приход нового хозяина является неприятным потрясением, если предприятие стабильно работает и приносит прибыль, а в кого-то вселяется надежда на лучшую жизнь, если родной завод или фабрика «лежит на боку». В результате многочисленных случаев «прихода к власти» корыстных собственников, купивших предприятие лишь с целью выжать из него всё, а после них хоть трава не расти, разрушается отработанная инфраструктура, увольняются кадровые работники, приходит в негодность оборудование.
В настоящий момент мы стали свидетелями прихода в малопривлекательные ранее отрасли промышленности серьезных инвесторов, имеющих средства и желание наладить прибыльное производство. Это вполне закономерный процесс, так как конкуренция в наиболее привлекательных сейчас отраслях, например в нефтедобыче и переработке нефтепродуктов, достигла небывалого накала. Новые компании с серьезными амбициями растут, набирают инвестиционный «вес», ищут пока не заполненные секторы экономики, куда можно вложиться, пусть даже без расчета на моментальную прибыль.
Так с чем сегодня приходится сталкиваться инвестору, намеренному приобрести промышленные активы, побывавшие в руках захватчиков-однодневок? Вариантов много, и каждый проект связан с самыми разнообразными проблемами, начиная с юридических и заканчивая технологическими. Но есть одна общая проблема – это трудность объективно оценить техническое состояние технологического комплекса предприятия. Такая оценка необходима инвестору, чтобы принять решение о целесообразности вложения средств в уже существующую технологию. Иногда проще создать современное предприятие с «чистого листа», чем реанимировать старое. Однако возможна и обратная ситуация, когда восстановление старого оборудования позволяет в короткий срок запустить предприятие и начать окупать проект.
В короткой статье отразить все тонкости данного вопроса невозможно. Многое зависит от профессионализма команды инвестора, а это тоже своеобразная проблема. Мало иметь грамотных механиков, надо, чтобы эти специалисты могли правильно взаимодействовать с юристами, технологами и, конечно, имели опыт оценки сложных предприятий.
Рассмотрим примерный план действий инвестора при проведении оценки технического состояния технологического комплекса небольшого горнодобывающего предприятия.
Проблема потерь активов за время, когда предприятие не раз переходило из рук в руки, сегодня особенно важна. За предприятием может числиться много «мертвых душ», т. е. несуществующего, разграбленного оборудования, поэтому на первом этапе необходимо разобраться, что же есть в наличии на самом деле и что можно использовать при реализации производственной программы. Это совместная работа технологов и юристов, представляющих интересы инвестора.
В случае принятия решения о целесообразности дальнейшей эксплуатации проводят поэтапную дефектовку оборудования и составляют план необходимых восстановительных ремонтов (при необходимости). Однако эта работа будет возможной уже после вступления в права собственности, поэтому на специалистов из команды инвестора ложится очень большая ответственность. В нашей стране ситуация по предприятиям часто усугубляется отсутствием необходимой документации, невозможностью воспроизвести историю предприятия на протяжении целого ряда лет, имеет место умышленное сокрытие информации, в том числе касающейся чисто производственных вопросов. Сегодня инвестиционный бизнес можно сравнить с хождением по минному полю, где подрыв означает потерю больших денежных средств.
Этап 1. Собирают первоначальные сведения о наличии техники и единиц основного оборудования на основании изучения баланса предприятия. Проводят краткую сверку сведений по наличию основного оборудования с фактически находящимся на объекте – то, «что видят глаза».
Основное оборудование (на примере щебеночного карьера): самоходные машины всех типов и колесный транспорт, мощные насосы, илососы, землесосы, конвейерный транспорт, дробильно-сортировочное оборудование, высоковольтное оборудование, ЛЭП, грузоподъемное оборудование, станки РМЦ, компрессорное оборудование и проч.
В случае несоответствия балансовых сведений и фактических выясняют причину отсутствия (наличия) оборудования (аренда, залог, разграблено) и составляют соответствующий справочный документ. На период, когда предприятие еще не приобретено, получение балансовых сведений связано с определенными трудностями, поэтому изучению должны подлежать любые списки от прежнего владельца предприятия, графики ППР (ремонтов) механической службы и другие документы, которые потенциально могут содержать сведения по оборудованию. Следует обратить внимание на принадлежность передаваемого оборудования, так как оно может быть выкуплено другими фирмами для дальнейшей спекуляции с новым хозяином.
Этап 2. После уточнения сведений по наличию оборудования проводится предварительная оценка его технического состояния.
Данная оценка включает в себя:
а) визуальный осмотр оборудования с выявлением значимых повреждений элементов, деформаций металлоконструкций, нарушением геометрии, контроль комплектности. Изучение приводных и подвижно-несущих элементов на видимый износ, коррозию. Осмотр подшипников на наличие явных дефектов и любых цветов побежалости. Осмотр корпусов машин на наличие подтеков масла, трещин и т. д. Если оборудование в рабочем состоянии, то задача упрощается, так как можно проконтролировать такие параметры, как вибрация определенных агрегатов (двигатели, редукторы) и температура определенных узлов. Ощутимо сильная вибрация и высокая температура (конечно, если речь не идет о вибраторе и нагревателе) помимо прочего могут указывать на наличие скрытых дефектов или на сильный износ оборудования, снижение жесткости конструкций и др. Универсальных и точных методик здесь не существует, необходимо принимать тот способ изучения, который наиболее подходит к данному объекту и к данному типу оборудования. Также проводят обязательный осмотр высоковольтного оборудования на предмет возможного расхищения (электродвигатели, кабели, шины – цветной металл).
Результаты осмотра отображают в произвольной форме в документе осмотра для дальнейшего изучения, они будут являться самыми важными при составлении предварительного заключения об общем техническом состоянии комплекса;
б) изучение сведений по фактической наработке оборудования и его «возраста». Основным показателем наработки для горных машин является объем переработанной горной массы за период (с начала эксплуатации, с даты проведения последних ремонтов). Данные по наработке можно брать из планов ППР механической службы (при наличии таковой) или сопоставляя данные по выполнению производственных программ предприятия за интересующий период. Во внимание берутся показатели счетчиков моточасов, пробега (при наличии таковых) самоходного оборудования, транспорта. Сопоставление данных из баланса и данных из паспортов оборудования необходимо, чтобы определить «возраст» оборудования. Данные по наработке и «возрасту» отображаются в отдельном документе в произвольной форме;
в) краткий анализ состояния технической и эксплуатационной документации (планы ремонтов, ПСМ и паспорта оборудования, сведения по техническому освидетельствованию, графики проведения экспертиз промышленной безопасности и заключения по ним). Оценивается состояние документации и порядок ведения. Обычно правильное и своевременное ведение данных документов говорит о грамотно поставленной работе эксплуатирующих служб, что непосредственно сказывается на техническом состоянии всего технологического комплекса;
г) изучение планов поставок запасных частей на основное оборудование за последнее время. Следует обратить внимание на номенклатуру и количество. Если какая-либо позиция повторяется неоправданно многократно по отношению к наработке, то возможно наличие скрытого дефекта в самом оборудовании, вызывающего повышенный расход данной запасной части. Или существует влияние внешних условий: особенностей месторождения, климата (абразивность, запыленность, влажность) и т. д., что необходимо будет учитывать в дальнейшей работе комплекса.
Этап 3. Изучают состояние самих эксплуатирующих служб, наличие профессиональных кадров.
Этап 4. При наличии РМЦ проводят обязательный осмотр ремонтного оборудования с оценкой потенциальных возможностей ремонтной службы.
Этап 5. Проводят опрос ИТР предприятия на предмет желаемой модернизации комплекса или проведения восстановительного ремонта. В случае неработоспособности комплекса на момент приобретения надо постараться получить план восстановительных работ, составленный ИТР предприятия для внутреннего использования. Обычно данный документ позволяет получить самую объективную оценку технического состояния комплекса.
Этап 6. На основании всех вышеперечисленных стадий изучения технологического комплекса проводят общую оценку состояния данного комплекса с вынесением решения о целесообразности или нецелесообразности дальнейшей эксплуатации.
Переход оборудования из одного технического состояния (ТС) в другое обычно происходит вследствие повреждения или отказа.
Техническое состояние объекта" title="Техническое состояние объекта">
Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.
При повреждении работоспособность объекта сохраняется, но со временем повреждение может перейти в отказ, в результате чего работоспособность будет нарушена. Например, царапина на защитном покрытии печатной платы сначала не нарушает работоспособность прибора, но через определенное время под воздействием загрязнения, влаги и других факторов в этом месте может произойти замыкание проводников, которое приведет к отказу прибора.
Отказом называется событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Критерием отказа является признак или совокупность признаков нарушения работоспособности объекта, установленных в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Наряду с понятиями «повреждение» и «отказ» в теории надежности и технической диагностике используются понятия «дефект» и «неисправность».
Дефект - это каждое отдельное несоответствие объекта установленным требованиям. Если есть дефект, значит, хотя бы один из показателей качества или параметров объекта вышел за предельное значение или не выполняется одно из требований нормативной документации. Термин «дефект» в основном применяется при контроле качества продукции (объекта) на стадии изготовления, а также при ремонте, например при дефектации объекта, при составлении ведомостей дефектов и контроле качества отремонтированного объекта.
Дефект может быть конструктивным (при несоответствии требованиям технического задания или правилам разработки объекта) и производственным (при несоответствии требованиям нормативной документации на изготовление и поставку объекта). Примерами дефектов могут служить выход размера детали за пределы допуска, неправильная сборка или регулировка прибора, царапина на защитном покрытии и др.
Неисправность означает нахождение объекта (изделия) в неисправном состоянии. Этот термин применяется при использовании, хранении и транспортировании объектов (изделий). Находясь в неисправном состоянии, объект может иметь один или несколько дефектов. В отличие от термина «дефект» термин «неисправность» применяется не ко всем объектам. Так, не называют неисправностями недопустимые отклонения параметров материалов, топлива, химических продуктов.
Различие между исправностью и работоспособностью заключается в том, что работоспособность определяется выполнением основных требований, а исправность - выполнением как основных, так и второстепенных. Поэтому понятие «исправность» шире, чем понятие «работоспособность». Действительно, если прибор исправен, то он обязательно и работоспособен, работоспособный прибор может быть и неисправным.
В соответствии с ГОСТ 27.002-89 различают следующие виды состояния технических объектов.
Исправное состояние - это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации, называется неисправным.
Работоспособным называется состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативнотехнической и (или) конструкторской (проектной) документации. Под неработоспособным понимают такое состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего его способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Предельное состояние - это состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
При диагностировании объектов используют понятие правильного или неправильного функционирования.
Состояние правильного функционирования - состояние, при котором применяемый по назначению объект в целом или его составная часть выполняют в текущий момент времени предписанные им алгоритмы функционирования со значениями параметров, соответствующими установленным требованиям. Соответственно, в состоянии неправильного функционирования объект не выполняет предписанные алгоритмы функционирования с требуемыми значениями параметров.
Возможны случаи, когда существенное повреждение имеется в той части объекта, которая в обеспечении данного режима не участвует. В результате неработоспособный объект с учетом всех режимов работы может находиться в состоянии правильного функционирования. На пример, система автоматического удержания судна на курсе (авторулевой), работая в следящем или простом режиме, находится в режиме правильного функционирования. Главная обратная связь по курсу судна может быть неработоспособной и поэтому вместе с блоком коррекции в этих режимах не участвует.
Все множество возможных ТС объекта может быть разделено на подмножества состояний правильного и неправильного функционирования.
Рассмотрим взаимосвязь выделенных подмножеств ТС (рис. 3.1).
Пусть площадь, занятая на диаграмме прямоугольной фигурой В, характеризует множество всех возможных видов технического состояния объекта, а площади фигур И, Р и ПФ соответствуют подмножествам состояний исправного, работоспособного и правильно функционирующего (в определенном режиме) объекта.
Площади, дополняющие площади фигур И, Р и ПФ до площади В, обозначим как И, Р и ПФ. Им отвечают подмножества состояний неисправного, неработоспособного и неправильно функционирующего объекта соответственно.
Используя символику теории множеств, запишем соотношения для включенных друг в друга подмножеств: 
Исправный объект всегда работоспособен и функционирует правильно, неисправный также может быть работоспособным и правильно функционирующим.
Объединение подмножеств и их дополнений приводит к полному (основному) множеству:
На рисунке показаны три характерных пересечения подмножеств:
- подмножество состояний неисправного, но работоспособного объекта (на диаграмме - это площадь с двойной штриховкой);
- подмножество состояний неработоспособного, но правильно функционирующего объекта.
Работоспособный объект может быть неисправным, но при этом правильно функционирующим. Неработоспособный объект всегда неисправен, но при этом он может быть правильно функционирующим в каком-либо режиме.
Правильно функционирующий в данном режиме объект может быть неисправным и с учетом всех режимов неработоспособным. Неправильно функционирующий объект всегда неисправен и неработоспособен.
Исправность и неисправность, работоспособность и неработоспособность, правильное и неправильное функционирование - это укрупненные технические категории, определяющие вид технического состояния.
Для облегчения задачи диагностирования каждый вид технического состояния подразделяют на группы состояний, которые характеризуются определенными общими свойствами. Переход объекта естественным путем из одной группы в другую означает появление совокупности физических дефектов, опознаваемых как обобщенный дефект.
Состояние объекта распознается с точностью до вида при его проверке и с точностью до группы при поиске дефекта. Если в результате проверки установлено, что объект работоспособен, можно определить группу (степень) его работоспособности. Если объект признан неработоспособным, то поиск дефекта осуществляется с точностью до группы неработоспособности, т. е. до обобщенного существенного дефекта.
Следует отметить, что отказ объекта может возникнуть в результате наличия одного или нескольких дефектов, но появление дефектов не всегда означает, что возник отказ. Таким образом, дефект, как и неисправность, в зависимости от его влияния на техническое состояние объекта может означать и повреждение, и отказ. В дальнейшем при диагностировании объектов будут рассматриваться дефекты, приводящие к отказу отдельного элемента или системы в целом.
Уровень технического состояния объекта (см. рис. 3.1) снижается под действием эксплуатационных факторов, приводящих к повреждению, отказу и переходу в предельное состояние из-за неустранимого нарушения требований безопасности, снижения эффективности эксплуатации, морального старения и др. Уровень технического состояния повышают путем проведения ТО и ремонта. Так, если в гирокомпасе перестала работать следящая система, следует говорить о возникновении отказа, так как нарушено одно из основных требований к нормальной работе гирокомпаса, и пользоваться таким прибором до устранения причины отказа нельзя.
Если перегорела одна из сигнальных лампочек на штурманском пульте, это не отказ, а повреждение, так как нарушается исправность только одной детали прибора и гирокомпас сохраняет свою работоспособность.
Применяемые орудия труда, их техническое состояние и степень соответствия современному развитию техники в значительной мере характеризуют технический уровень предприятия и предопределяют эффективность их использования. Наиболее активное влияние на производительность труда и организацию технологического процесса оказывают технологическое оборудование и средства механизации. Поэтому в первую очередь следует анализировать техническое состояние технологического оборудования.
Техническое состояние оборудования характеризуется его физическим и моральным износом, уровнем применения новой техники, а это в первую очередь зависит от возраста оборудования. Старое оборудование, как правило, менее производительно и более изношено. Однако следует учитывать, что устаревшее, но физически пригодное к эксплуатации оборудование может быть модернизировано, т. е. путем конструктивных изменений или замены отдельных узлов и деталей устаревшего оборудования устраняется его моральный износ. В этом случае технико-экономические показатели старого оборудования доводятся до уровня последних образцов, выпускаемых промышленностью, и увеличивается срок его эксплуатации. Модернизация старого оборудования обходится значительно дешевле, чем приобретение и установка нового. Поэтому, если можно модернизировать устаревшее оборудование, следует идти по этому пути. Устаревшим считается оборудование, функционирующее 10-15 лет, более 15 лет - сильно устаревшим. Оборудование, находящееся в эксплуатации до 5 лет относится к прогрессивному.
Для характеристики технического состояния оборудования недостаточно его подразделять только по возрасту. Дело в том, что различное технологическое оборудование имеет неодинаковый нормативный срок эксплуатации. Поэтому техническое состояние оборудования будет отражать также степень его износа, т. к. чем короче нормативный срок эксплуатации оборудования, тем нормы амортизации по нему устанавливаются выше.
При анализе технического состояния оборудования следует рассмотреть, какие меры принимаются на предприятии для замены устаревшего, непригодного для модернизации оборудования, т. е. каков коэффициент обновления. Чем выше этот коэффициент, тем в большей степени обновлено оборудование.
Коэффициент модернизации определяют как отношение числа модернизированных единиц оборудования к общему числу оборудования данного вида.
Коэффициент изношенности - отношение суммы начисленного износа оборудования к стоимости этого оборудования на конец года.
Коэффициент обновления - отношение стоимости вновь поступившего за год оборудования к стоимости оборудования данного вида на конец года.
Анализ технического состояния оборудования позволяет составить план его первоочередной замены или модернизации. При анализе следует обратить внимание на внедрение новой техники, особенно автоматизированной. Коэффициент автоматизации производства определяют как отношение используемого автоматизированного оборудования к общему его количеству. Для сравнения этот коэффициент необходимо исчислить за ряд периодов, что позволит установить реальные достижения предприятия в области автоматизации производственных процессов.
7. Диагностика технического состояния оборудования
7.1. Основные принципы технического диагностирования
Диагностика - отрасль науки, изучающая и устанавливающая признаки состояния системы, а также методы, принципы и средства, при помощи которых дается заключение о характере и существе дефектов системы без ее разборки и производится прогнозирование ресурса системы.
Техническая диагностика машин представляет систему методов и средств, применяемых при определении технического состояния машины без ее разборки. При помощи технической диагностики можно определять состояния отдельных деталей и сборочных единиц машин, производить поиск дефектов, вызвавших остановку или ненормальную работу машины.
На основе полученных при диагностике данных о характере разрушения деталей и сборочных единиц машины в зависимости от времени ее работы техническая диагностика позволяет прогнозировать техническое состояние машины на последующий срок работы после диагностирования.
Совокупность средств диагностирования, объекта и исполнителей, действующих по установленным алгоритмам, называется системой диагностирования.
Алгоритм - это совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при диагностировании, т.е. алгоритм устанавливает порядок проведения проверок состояния элементов объекта и правила анализа их результатов. Причем безусловный алгоритм диагностирования устанавливает заранее определенную последовательность проверок, а условный - в зависимости от результатов предыдущих проверок.
Техническое диагностирование - это процесс определения технического состояния объекта с определенной точностью. Результатом диагностирования служит заключение о техническом состоянии объекта с указанием при необходимости места, вида и причины дефекта.
Диагностирование - один из элементов системы ТО. Основная его цель - достижение максимальной эффективности эксплуатации машин и, в частности, сведение до минимума затрат на их ТО. Для этого дают своевременную и квалифицированную оценку технического состояния машины и разрабатывают рациональные рекомендации по дальнейшему использованию и ремонту сборочных.единиц (обслуживанию, ремонту, дальнейшей эксплуатации без обслуживания, замене сборочных единиц, материалов и т.п.).
Диагностирование проводят как при ТО, так и при ремонте.
При ТО задачи диагностирования заключаются в том, чтобы установить потребность в проведении капитального или текущего ремонта машины или ее сборочных единиц; качество функционирования механизмов и систем машин; перечень работ, которые необходимо выполнить при очередном техническом обслуживании.
При ремонте машин задачи диагностирования сводятся к выявлению сборочных единиц, подлежащих восстановлению, а также оценке качества ремонтных работ. Виды технического диагностирования классифицируют по назначению, периодичности, месту проведения, уровню специализации (табл. 7.1). В зависимости от парка машин диагностирование проводят силами Эксплуатационного предприятия или на специализированных предприятиях технического сервиса.
Диагностирование, как правило, совмещают с проведением работ по ТО. Кроме того, при возникновении отказов машины проводят углубленное диагностирование по заявке оператора.
В последнее время появилась сеть малых предприятий по оказанию услуг технического сервиса машин, в том числе и диагностирования, т.е. диагностирование в этом случае выводится из состава работ по ТО и становится самостоятельной услугой (товаром), которая оказывается по заявке клиента как в период эксплуатации, так и при оценке качества ремонта, остаточной стоимости работ по восстановлению работоспособности и исправности машин, а также при купле и продаже машин, бывших в употреблении.
Работы по диагностированию на эксплуатационном предприятии проводятся в зависимости от размера и состава парка машин на специализированном участке (посту) диагностирования или на участке (посту) ТО. Объектом технической диагностики может быть техническое устройство или его элемент. Простейшим объектом технической диагностики будет кинематическая пара или сопряжение. Однако в класс рассматриваемых объектов может быть включен агрегат любой сложности. Диагностируемый объект можно рассматривать в двух аспектах: с точки зрения структуры и способа функционирования. Каждый из аспектов имеет особенности, описываемые своей системой понятий.
Под структурой системы понимается определенная взаимосвязь, взаиморасположение составных частей (элементов), характеризующих устройство и конструкцию системы.
Параметр - качественная мера, характеризующая свойство системы, элемента или явления, в частности процесса. Значение параметра - количественная мера параметра.
Объективные методы диагностирования дают точную количественную оценку сборочной единицы, машины. Они основаны на использовании как специальных контрольно-диагностических средств (оборудования, приборов, инструмента, приспособлений), так и устанавливаемых непосредственно на машинах или входящих в комплект инструмента машиниста.
Таблица 7.1
Виды диагностирования и области их применения
|
Квалифицирующий признак |
Вид диагностирования |
Область применения |
Основные задачи |
|
По месту диагностирования По объему По периодичности По уровню специализации |
Эксплуатационное Производственное Частичное Плановое (регламентированное) Внеплановое (причинное) Специализированное Совмещенное |
При техническом обслуживании, осмотрах, возникновении отказов и неисправностей При ремонте машин на ремонтных предприятиях При входном и выходном контроле машин в ремонтном производстве При технических осмотрах При периодическом ТО и осмотрах При возникновении отказов и неисправностей При обслуживании машин на сервисных предприятиях и силами ЦБПО При ремонте машин При обслуживании машин эксплуатационным предприятием и силами ЦБПО |
Определение остаточного ресурса сборочных единиц и потребности в регулировочных работах. Установление объема и качества ремонтных работ, обнаружение неисправностей, оценка готовности машин к работам Определение остаточного ресурса сборочных единиц. Контроль качества ремонтных работ Определение остаточного ресурса сборочных единиц, проверка качества их функционирования, выявление перечня регулировочных работ, предотвращение отказов Определение перечня необходимых регулировочных работ, проверка готовности машин к работе или качества их хранения, выявление неисправностей с последующим их устранением Предотвращение отказов, определение остаточного ресурса, установление перечня регулировочных работ, проверка качества обслуживания и ремонта машин Выявление отказов и неисправностей с последующим их устранением Проведение диагностирования, предусмотренного ТО-3 и после межремонтной наработки Определение остаточного ресурса сборочных единиц, проверка качества ремонта Диагностирование с последующим обслуживанием машины, проверка потребности машин в ремонте с устранением дефектов. Выявление и устранение дефектов при возникновении отказов |
Объективное диагностирование разделяют на прямое и косвенное
Прямое диагностирование - это процесс определения технического состояния объекта по его структурным параметрам (зазорам в подшипниковых узлах, в клапанном механизме, в верхних и нижних головках шатунов кривошипно-шатунного механизма, биению валов, размерам деталей, доступных для непосредственного измерения, и др.).
Сборочные единицы и машину в целом диагностируют по структурным параметрам с помощью универсальных измерительных приборов: калибров, щупов, масштабной линейки, штангенциркулей, микрометров, зубометров, нормалемеров и др. Это позволяет получать точные результаты. Недостаток такого метода заключается в том, что он во многих случаях требует разборки объекта диагностирования. Последнее значительно увеличивает трудоемкость работ и нарушает приработку сопряженных поверхностей. Поэтому в практике прямое диагностирование, как правило, проводят в тех случаях, когда структурные параметры объекта диагностирования можно замерить без разборки сопряженных поверхностей.
Косвенное диагностирование - это процесс определения фактического состояния объекта диагностирования по косвенным, или, как их называют, диагностическим параметрам.
В качестве косвенных показателей используют изменение параметров рабочих процессов, структурных шумов, содержания продуктов износа в масле, мощности, расхода топлива и др.
Сам процесс диагностирования проводят с помощью манометров, вакуумметров, пьезометров, расходомеров, пневматических калибраторов, дымомеров и различных специальных приборов.
ГОСТ20911-89 предусматривает использование двух терминов: «техническое диагностирование» и «контроль технического состояния». Термин «техническое диагностирование» применяют, когда решаемые задачи технического диагностирования, перечисленные в 1.1, равнозначны или основной задачей являются поиск места и определение причин отказа. Термин «контроль технического состояния» применяют, когда основной задачей технического диагностирования является определение вида технического состояния.
Различают следующие виды технического состояния, характеризуемые значением параметров объекта в заданный момент времени:
Исправное - объект соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации;
Неисправное - объект не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской документации;
Работоспособное - значения всех параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации;
Неработоспособное - значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность объекта выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации;
Предельное - дальнейшая эксплуатация объекта технически невозможна или нецелесообразна из-за несоответствия требованиям
безопасности или неустранимого снижения эффективности работы.
Понятие «исправное состояние» шире, чем понятие «работоспособное состояние». Если объект исправен, он обязательно работоспособен, но работоспособный объект может быть неисправным, так как некоторые неисправности могут быть несущественными, не нарушающими нормальное функционирование объекта.
Для сложных объектов, в частности для магистральных трубопроводов, допускается более глубокая классификация работоспособных состоянии с выделением частично работоспособного (частично неработоспособного) состояния, при котором объект способен частично выполнять заданные функции. Примером частично работоспособного состояния служит такое состояние линейной части магистральных трубопроводов, при котором участок способен выполнять требуемые функции по перекачке технологической среды с пониженными показателями, в частности с пониженной производительностью при снижении допускаемого давления (РД 51-4.2-003-97).
Системой технического диагностирования (контроля технического состояния) называют совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимую для проведения диагностирования (контроля) по правилам, установленным в технической документации. Объектами технической диагностики являются технологическое оборудование или конкретные производственные процессы.
Средство контроля - техническое устройство, вещество или материал для проведения контроля. Если средство контроля обеспечивает возможность измерения контролируемой величины, то контроль называют измерительным. Средства контроля бывают встроенными, являющимися составной частью объекта, и внешними, выполненными конструктивно отдельно от объекта. Различают также аппаратные и программные средства контроля. К аппаратным относят различные устройства: приборы, пульты, стенды и т.п. Программные средства представляют собой прикладные программы для ЭВМ.
Исполнители - это специалисты службы контроля или технической диагностики, обученные и аттестованные в установленном порядке и имеющие право выполнять контроль и выдавать заключения по его результатам.
Методика контроля - совокупность правил применения определенных принципов и средств контроля. Методика содержит порядок измерения параметров, обработки, анализа и интерпретации результатов.
Для каждого объекта можно указать множество параметров, характеризующих его техническое состояние (ПТС). Их выбирают в зависимости от применяемого метода диагностирования (контроля). Изменения значений ПТС в процессе эксплуатации связаны либо с внешними воздействиями на объект, либо с повреждающими (деградационными) процессами (процессами, приводящими к деградационным отказам из-за старения металла, коррозии и эрозии, усталости и т.д.).
Параметры объекта, используемые при его диагностировании (контроле), называются диагностическими (контролируемыми) параметрами. Следует различать прямые и косвенные диагностические параметры. Прямой структурный параметр (например, износ трущихся элементов, зазор в сопряжении и др.) непосредственно характеризует техническое состояние объекта. Косвенный параметр (например, давление масла, температура, содержание СО 2 в отработанных газах и др.) косвенно характеризует техническое состояние. Об изменении технического состояния объекта судят по значениям диагностических параметров, позволяющих определить техническое состояние объекта без его разборки. Набор диагностических параметров устанавливается в нормативной документации по техническому диагностированию объекта или определяется экспериментально.
Количественные и качественные характеристики диагностических параметров являются признаками того или иного дефекта. У каждого дефекта может быть несколько признаков, в том числе некоторые из них могут быть общими для группы разных по природе дефектов.
Теоретическим фундаментом технической диагностики считают общую теорию распознавания образов, являющуюся разделом технической кибернетики. К решению задачи распознавания существует два подхода: вероятностный и детерминистский. Вероятностный использует статистические связи между состоянием объекта и диагностическими параметрами и требует накопления статистики соответствия диагностических параметров видам технического состояния. Оценка состояния при этом осуществляется с определенной достоверностью. Детерминистский подход, применяемый чаще всего, использует установленные закономерности изменения диагностических параметров, определяющих состояние объекта.
Помимо теории распознавания, в технической диагностике используют также теорию контролеспособности. Контролеспособность определяется конструкцией объекта, задается при его проектировании и является свойством объекта обеспечивать возможность достоверной оценки диагностических параметров. Недостаточная достоверность оценки технического состояния является фундаментальной причиной низкой достоверности распознавания состояния оборудования и оценки его остаточного ресурса.
Таким образом, в результате предшествующих исследований устанавливают связи между характеристиками диагностических параметров и состоянием объекта и разрабатывают диагностические алгоритмы (алгоритмы распознавания), представляющие собой последовательность определенных действий, необходимых для постановки диагноза. Диагностические алгоритмы включают также систему диагностических параметров, их эталонные уровни и правила принятия решения о принадлежности объекта к тому или иному виду технического состояния.
Определение вида технического состояния оборудования может производиться как в собранном состоянии, так и после его полной разборки. В период нормальной эксплуатации используют методы безразборной диагностики, как наиболее экономичные. Методы технической диагностики, требующие разборки, обычно применяют при капитальном ремонте оборудования - при дефектации его элементов. Основной проблемой безразборной технической диагностики является оценка состояния оборудования в условиях ограниченности информации.
По способу получения диагностической информации техническую диагностику разделяют на тестовую и функциональную. В тестовой диагностике информацию о техническом состоянии получают в результате воздействия на объект соответствующего теста. Тестовая диагностика основана на использовании различных методов неразрушающего контроля. Контроль при этом осуществляется, как правило, на неработающем оборудовании. Тестовая диагностика может производиться как в собранном, так и в разобранном состоянии. Функциональную диагностику проводят только на работающем оборудовании в собранном состоянии.
Функциональную диагностику в свою очередь подразделяют на вибрационную и параметрическую диагностики. При использовании функциональной параметрической диагностики оценка технического состояния осуществляется по величине функциональных параметров оборудования при его работе, при этом подача целенаправленных тестовых воздействий не требуется. Отклонение этих параметров от их номинального значения (температура, давление, мощность, количество перекачиваемого продукта, КПД и т.д.) свидетельствует об изменении технического состояния элементов объекта, формирующих данный параметр. Контроль функциональных параметров обычно осуществляется в постоянном режиме оперативным обслуживающим персоналом с помощью штатных приборно-измерительных комплексов технологического оборудования. В связи с этим функциональную параметрическую диагностику часто называют оперативной. Способы функциональной параметрической диагностики обычно излагаются в инструкциях и руководствах по эксплуатации соответствующего вида оборудования и в данном пособии специально не рассматриваются.
Вибрационная диагностика бывает двух видов: тестовая и функциональная (см. 2.1). Сущность функциональной вибрационной диагностики заключается в использовании параметров вибрации оборудования при функционировании в рабочих условиях для оценки его технического состояния без разборки. Особенностью функциональной вибрационной диагностики является использование в качестве диагностических не статических параметров типа температуры или давления, а динамических - виброперемещения, виброскорости и виброускорения.
Помимо отмеченных выше видов диагностики, для оценки состояния оборудования применяют методы разрушающего контроля, предусматривающие частичное разрушение объекта (например, при вырезке проб для установления свойств материалов путем их механических испытаний), а также инструментальный измерительный контроль элементов оборудования при его разборке во время обследования или ремонта. Классификация видов технической диагностики приведена на рис. 1.3.
Системы диагностики различаются уровнем получаемой информации об объекте. В зависимости от решаемой задачи выделяют следующие виды диагностических систем: для разбраковки объектов на исправные и неисправные или для аттестации объектов по классам; поиска и измерения дефектов и повреждений; мониторинга состояния объекта и прогнозирования его остаточного ресурса. Последняя из перечисленных систем является наиболее сложной и применяется для ответственных и дорогостоящих опасных производственных объектов и технологического оборудования. Такие системы, предусматривающие проведение постоянного мониторинга с применением комплекса методов контроля технического состояния, позволяют проводить оперативную корректировку прогнозных оценок определяющих параметров и уточнение остаточного ресурса. В качестве основных методов контроля развития дефектности в комплексных системах мониторинга в настоящее время используют: для емкостного оборудования - акустико-эмиссионный контроль, для машинного - контроль вибрационных параметров.
Современное технологическое оборудование представляет собой сложные технические системы. Обеспечение требуемой надежности таких систем, оцениваемой вероятностью безотказной работы Р(1) (см. табл. 1.1), является более проблематичным по сравнению с простыми. Надежность любой технической системы определяется надежностью составляющих ее элементов. В большинстве случаев для сложных систем контроль одного или нескольких элементов малоэффективен, так как остается неизвестным состояние остальных.
Составляющие элементы сложных технических систем могут соединяться между собой последовательным, параллельным или комбинированным способами. При последовательном соединении элементов с вероятностью безотказной работы Р 1 Р 2 , ..., Рn вероятность безотказной работы системы определяется из выражения
,
Где P i – вероятность безотказности i-го элемента.
При параллельном соединении
При комбинированном способе вначале определяют вероятность безотказной работы элементов с параллельным соединением, а затем - с последовательным.
Способ параллельного соединения дублирующих элементов называется резервированием. Резервирование позволяет резко повысить надежность сложных технических систем. Например, если в системе перекачки сырой нефти предусмотрены два независимых параллельных насоса с вероятностью безотказной работы Р 1 = Р 2 = 0,95, то вероятность безотказной работы всей системы
Р(t) = 1 - (1 – Р 1)(1 – P 2) = 1 - (1 - 0,95)(1 - 0,95) = 0,998.
Суммарная надежность системы определяется надежностью ее составляющих. Чем больше количество составляющих, из которых состоит система, тем выше должна быть надежность каждой из них. Например, если техническая система состоит из 100 последовательно соединенных элементов с одинаково высокой вероятностью безотказной работы 0,99, то общая ее надежность будет равна 0,99 100 , что составит около 0,37, т. е. вероятность безотказной работы системы в течение заданного времени t составляет только 37 %. В связи с этим при диагностировании сложных систем, прежде всего включающих большое число составляющих без резервирования, для получения достоверной оценки их надежности необходимо осуществлять сплошной контроль всех составляющих.
Состояние технической системы может описываться множеством параметров. При диагностировании сложных систем, работоспособность которых характеризуется большим числом параметров, возникает ряд дополнительных проблем, а именно:
Необходимо установить номенклатуру основных диагностических параметров, характеризующих работоспособность системы, и задать технические средства их контроля;
По совокупности этих параметров необходимо разработать алгоритм оценки технического состояния системы и соответствующие программные продукты для ЭВМ.
При проведении диагностики применяют сплошной и выборочный контроль. Крайне важным фактором является то, что применение современных неразрушающих методов позволяет перейти к сплошному контролю. Для сложного технологического оборудования, состоящего из большого числа зависимых элементов, введение сплошного неразрушающего контроля является необходимым условием достоверной оценки его технического состояния.
Диагностика требует определенных затрат, которые растут по мере повышения требований к надежности и безопасности. Для сравнения: в атомной промышленности США затраты на дефектоскопию составляют до 25% всех эксплуатационных затрат, в России - около 4%. По данным ВНИКТИ нефтехимоборудования, затраты на диагностику нефтехимического оборудования в США составляют около 6% эксплуатационных затрат, в России - менее 1%. Вместе с тем эта статья расходов оправдана, так как использование систем технического диагностирования позволяет эксплуатировать каждый экземпляр технологического оборудования до предельного состояния и за счет этого получить значимый экономический эффект.