Основа структуры системы диагностики технического состояния основных механизмов буровых станков

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.