Основа структуры системы диагностики технического состояния основных механизмов буровых станков
Московский
Государственный Горный Университет
Кафедра
Электрификация и энергоэффективность горных предприятий
Основа структуры системы диагностики
технического состояния основных механизмов буровых станков
Д.т.н. И.М. Хошмухамедов
Широкий диапазон условий и режимов эксплуатации
буровых станков приводит к снижению работоспособности и времени достижения
предельного состояния. Применение методов диагностирования позволяет получить
большой экономический эффект за счет более полного использования потенциальных
возможностей буровых станков и учета конкретных свойств и условий эксплуатации.
Результаты диагностирования могут быть
использованы для прогнозирования надежности буровых станков и для организации
службы ремонта и технического обслуживания. Для таких сложных систем, какими
являются буровые станки, необходима разработка автоматизированных систем
диагностики, которые при помощи датчиков могли бы измерять большое число
параметров, обрабатывать показания и давать заключение о работоспособности станка.
Буровой станок должен быть приспособлен для нужд
диагностики - иметь встроенные приборы и датчики, оценивающие рабочие
параметры, или периодически подключаться к устройству, осуществляющему контроль
рабочих параметров и дающему заключение о его состоянии. Параметры и признаки
буровых станков разделяются на следующие группы: выходные параметры, которые
определяют работоспособность станка согласно установленным техническим
условиям. Однако контроль выходных параметров дает ответ на вопрос о работоспособности,
но не определяет места и вида повреждения, приводящего к отказу; повреждения,
которые приводят или могут привести к отказу станка. Они являются первопричиной
отказа и связаны с выходными параметрами функциональной зависимостью. Контроль
повреждений является следующим этапом диагностирования после контроля выходных
параметров, когда необходимо установить причины потери работоспособности.
Исключение могут составлять лишь те элементы, о которых заранее известно, что
их повреждение является основной причиной изменения выходных параметров
системы; косвенные признаки, по которым контроль производится в том случае,
корда непосредственное измерение выходных параметров затруднительно или когда
требуется интегральная характеристика состояния его элементов. Эти признаки
должны быть функционально связаны с работоспособностью изделия и отражать
изменения, происходящие в машине. Существенным преимуществом использования
косвенных признаков является возможность оценки изделия в процессе работы или
без разборки.
При осуществлении процесса диагностирования
выбираются те признаки и параметры, контроль которых дает наиболее объективные
и полные сведения о состоянии бурового станка, а затраты на создание такой
системы технического диагностирования экономически целесообразны.
Сигнал, по которому можно судить о значении
признака (выходной параметр, степень повреждения или косвенный признак), может
иметь различный характер. Наиболее прост случай, когда показания датчика
характеризуют состояние объекта, точность измерения и не учитывают влияния
посторонних факторов. Тот факт, что показания прибора находятся в допустимых
пределах, свидетельствует о работоспособности изделия, а по величине сигнала
можно судить о близости к предельному состоянию.
Однако в ряде случаев, особенно когда судят о
повреждении по косвенным признакам, на сигнал может оказывать влияние не только
степень повреждения элемента или узла, но и посторонние факторы (помехи),
искажающие полученную информацию. В этом случае для повышения достоверности
показаний необходимо иметь группу признаков, характеризующих степень
приближения к отказу "синдром отказа", с тем, чтобы по их сочетанию
судить о действительности состояния объекта.
Большую информацию о состоянии объекта обычно
несут те диагностические сигналы, которые непосредственно связаны с
функционированием изделия и отражают изменения его состояния. При этом для
диагностирования более широкие возможности имеются при одновременном анализе
входных и выходных параметров. Это позволяет определить, где находится источник
отклонений выходного параметра, а также установить взаимосвязь между
изменениями в характере диагностического сигнала и работоспособностью элемента.
Анализ и расшифровка диагностического сигнала могут дать достоверную информацию
о близости измеряемого параметра к предельному состоянию и о причинах изменения
начальных показателей качества.
Разработка системы диагностирования бурового
станка может осуществляться двумя основными способами или их комбинацией.
Первый способ диагностирования заключается в
получении большого числа сигналов, характеризующих работу отдельных узлов и
элементов станка. При тестовом методе диагностирования для получения
необходимых диагностических сигналов выбирается вид и последовательность
специальных воздействий на станок.
Полученное от датчиков большое количество данных
должно обрабатываться по специальной программе с тем, чтобы определить ту
категорию состояния, в которой находится элемент и те действия, которые
необходимо предпринять, чтобы восстановить его работоспособность. Для оценки
состояния элементов по многим показателям может использоваться теория
распознавания незрительных образов, когда по совокупности значений множеств
параметров судят о принадлежности объекта к тому или иному классу, например
первый класс - объект работоспособен; второй класс - объект работоспособен, но
требует подналадки; третий класс - объект не работоспособен и требует ремонта.
В "образ" объекта включаются
параметры, характеризующие его качество, спектры эксплуатационных нагрузок,
характеристики окружающей среды, показатели оператора и другие компоненты,
определяющие работоспособность элементов.
Второй способ диагностирования заключается в
применении методов, которые позволяют судить о состоянии станка по параметрам
какого-либо динамического процесса, связанного с функционированием механизмов и
отражающего состояние станка. Такой процесс можно разложить на составляющие и
получить необходимую информацию.
В общем виде задача диагноза бурового станка
заключается в следующем: система должна анализировать и определять
неисправности в узлах и механизмах без демонтажа и изменений в конструкции. В
результате применения системы диагностики должно сократиться время
профилактического осмотра бурового станка и сроки ремонтных работ.
Структурная схема системы диагностики бурового
станка, представленная на рис. 1, содержит ЭВМ, соответствующие датчики и
измерительно-усилительную структуру.
В основу выбора датчиков закладываются следующие
критерии: продолжительный срок службы в сложных условиях, точность,
взаимозаменяемость, стоимость, и постоянство основных параметров. Сигналы на
выходе датчиков имеют аналоговую форму. Для преобразования сигналов в цифровой
код служит преобразователь "аналог-код". Информация с выхода
преобразователя поступает в память ЭВМ. Последовательность замеров и адресация
ячеек осуществляются по специальной программе.
Для получения цифровых данных, характеризующих
состояние элементов, узлов и механизмов бурового станка, проводятся
экспериментальные исследования на различных режимах работы бурового станка, на
основании которых устанавливаются неисправности и составляются таблицы
критериев исправности (таблицы соответствия), хранящиеся в памяти ЭВМ.
Выявленные неисправности печатаются на
карточках, в которых указаны также номера деталей, требующих замены или
ремонта. Окончательной операцией является запись всех измерений и расчетных
величин в память ЭВМ. Таким образом, накапливается статистический материал,
который позволит улучшить методику диагноза и выявить скорость изнашивания
различных элементов, узлов и механизмов для организации ремонта. Блок-схема
диагноза представлена на рис. 2.
Для определения технического состояния станка
подаются специальные тестовые воздействия, т.е. формируются стимулирующие
сигналы и направляются в объект диагностирования для оценки его ремонта.
Результаты анализа могут быть использованы для дальнейшего управления процессом
диагностирования. Для этого в системе предусматриваются блок регистрации получаемых
данных, и логическое устройство для принятия решений по управлению процессом
диагностирования.
Применение средств технической диагностики
предусматривает безотказность работы машины, так как контролируется ее
фактическое состояние, и сокращение затрат на ремонт за счет более точного
использования ресурса изделия и осуществления ремонта по потребности.
Применение средств технической диагностики
предусматривает безопасность ведения процессов бурения, надежность работы
буровых станков благодаря своевременному обнаружению возникающих неисправностей
и принятию необходимых мер по предотвращению опасных последствий, а также
сокращение затрат на ремонт за счет точного использования ресурса изделия и
осуществления ремонта по потребности.
буровой станок механизм
диагностирование
Литература
1. Труханов
В.М. Методы обеспечения надежности изделий машиностроения.- М.:
Машиностроение, 1995
. Хошмухамедов
И.М. Эксплуатационная надежность и техническая диагностика электросилового
оборудования. - М.: издательство МГГУ, 2010.
. Хошмухамедов
И.М., Шишкин Ю.Е. Техническая диагностика буровых станков, автоматизированное
управление добычей угля открытым способом. - М.: издательство Недра, 1985.