Vydanie tejto publikácie sponzoroval Vojenský opravárenský podnik 027 štátny podnik, Trenčín.

Transcript

1 Vydanie tejto publikácie sponzoroval Vojenský opravárenský podnik 027 štátny podnik, Trenčín. Publikácia: Technická diagnostika je určená študentom vysokých škôl, pracovníkom opravárenských podnikov, autoservisov, staníc technickej kontroly a všetkým záujemcom o motorizmus. Obsahuje základné informácie o metódach zisťovania technického stavu strojov a strojových skupín pomocou technickej diagnostiky. Je rozdelená do štyroch hlavných kapitol: Prvá kapitola je zameraná na vysvetlenie základných pojmov z technickej diagnostiky a riešenie jej systémových problémov. V druhej kapitole sú rozoberané metódy technickej diagnostiky. Tretia kapitola objasňuje špeciálne otázky diagnostikovania vybraných strojových skupín, spaľovacieho motora, elektrických a hydraulických strojov, vozidlových bŕzd, atď. Štrvrtá kapitola sa zaoberá rozdelením diagnostických prostriedkov a popisom vyhotovenia a možností merania jednotlivých druhov diagnostických prostriedkov súčasných výrobcov. Jednotlivé kapitoly a subkapitoly spracovali: doc. Ing. Július Balog, CSc. - kap , kap 2.1, 2.2, , kap doc Ing. Alexej Chovanec, PhD. - kap. 1.1, kap , kap 4. Ing. Marta Kianicová - kap Autori vyslovujú poďakovanie sponzorovi, recenzentom a všetkým spolupracovníkom za pomoc pri príprave publikácie. RECENZENTI: doc. Ing. Viktor FERENCEY, CSc. Ing. Marian GOGORA Vydala Trenčianska univerzita Alexandra Dubčeka v Trenčíne v spolupráci s VOP 027 š.p. Trenčín a vydavateľstvom GC Tech Ing. Peter Gerši. J. BALOG - A. CHOVANEC - M. KIANICOVÁ, 2002 ISBN: EAN

2 REKLAMA 2

3 OBSAH 1 PROBLÉMY TECHNICKEJ DIAGNOSTIKY ÚLOHY A ROZDELENIE DIAGNOSTIKY OBJEKT DIAGNOSTIKY A JEHO TECHNICKÝ STAV OBSLUHA A DIAGNOSTICKÉ PROSTRIEDKY DIAGNOSTICKO-OŠETROVATEĽSKÉ SYSTÉMY PROGNÓZOVANIE ZMENY TECHNICKÉHO STAVU METÓDY TECHNICKEJ DIAGNOSTIKY SUBJEKTÍVNE DIAGNOSTICKÉ METÓDY METÓDY MERANIA PREVÁDZKOVÝCH PARAMETROV MERANIE PREVÁDZKOVÝCH OTÁČOK MERANIE PREVÁDZKOVEJ TEPLOTY MERANIE PREVÁDZKOVÉHO TLAKU DIAGNOSTIKA VÝKONOVÝCH PARAMETROV STROJOV METÓDY MERANIA KRÚTIACEHO MOMENTU MOTORA DIAGNOSTIKA VÔLÍ V MECHANIZMOCH PRIAME MERANIE VÔLÍ DIAGNOSTIKA TESNOSTÍ PRACOVNÝCH PRIESTOROV METÓDY ZALOŽENÉ NA ROZBORE OLEJOV TRIBODIAGNOSTIKA KONTROLA OPOTREBENIA OLEJOV POSÚDENIE TECHNICKÉHO STAVU STROJOVÝCH SÚČIASTOK NA ZÁKLADE SPLODÍN OTERU V OLEJI METÓDY POUŽÍVANÉ NA DETEKOVANIE ÚNAVOVÉHO POŠKODENIA TRHLÍN A VNÚTORNÝCH NECELISTVOSTÍ - DEFEKTOSKOPIA KAPILÁRNE SKÚŠKY ZISŤOVANIE POVRCHOVÝCH TRHLÍN MAGNETICKÝMI SKÚŠKAMI POTENCIOMETRICKÉ METÓDY ELEKTROINDUKTÍVNE SKÚŠKY ULTRAZVUKOVÉ METÓDY ZISŤOVANIA TRHLÍN HOLOGRAFICKÉ METÓDY METÓDY MERANIA TEPLÔT POVRCHOV OBJEKTOV TERMODIAGNOSTIKA METÓDY ZALOŽENÉ NA SNÍMANÍ A ANALÝZE VIBRÁCIÍ OBJEKTOV - VIBRODIAGNOSTIKA MERANIE HLADINY CHVENIA VOĽBA VHODNÝCH ROZSAHOV PRE AMPLITÚDU A KMITOČET DIAGNOSTIKA TYPOVÝCH STROJOVÝCH SKUPÍN DIAGNOSTIKA SPAĽOVACIEHO MOTORA PORUCHY KĽUKOVÉHO HRIADEĽA PORUCHY SPAĽOVACIEHO PRIESTORU DIAGNOSTICKÉ POSTUPY SPAĽOVACIEHO MOTORA PORUCHY A DIAGNOSTIKA PALIVOVEJ SÚSTAVY NAFTOVÉHO MOTORA DIAGNOSTIKA VSTREKOVACIEHO ČERPADLA DIAGNOSTIKA VSTREKOVAČOV KONTROLA A NASTAVENIE UHLA PREDVSTREKU DIAGNOSTIKA DYMIVOSTI MOTOROV DIAGNOSTIKA BATÉRIOVÉHO ZAPAĽOVANIA SYSTÉMY ZAPAĽOVANIA DIAGNOSTIKA ZAPAĽOVANIA

4 3.2 DIAGNOSTIKA HYDRAULICKÝCH ZARIADENÍ DIAGNOSTIKA HYDROMOTOROV DIAGNOSTIKA HYDROGENERÁTOROV DIAGNOSTIKA ROZVÁDZAČOV DIAGNOSTICKÝ POSTUP HYDRAULICKÝCH OBVODOV DIAGNOSTIKA VOZIDLOVÝCH BŔZD DIAGNOSTIKA POJAZDOVEJ ČASTI VOZIDIEL KONTROLA GEOMETRIE RIADENIA KONTROLA RIADIACEHO ÚSTROJENSTVA DIAGNOSTIKA ELEKTRICKÝCH ROTAČNÝCH STROJOV DIAGNOSTIKA GENERÁTOROV PRÚDU DIAGNOSTIKA ELEKTROMOTOROV DETAILNÁ DIAGNOSTIKA SÚČIASTOK ELEKTRICKÝCH STROJOV DIAGNOSTIKA SÚPRAVY AKUMULÁTOR SPÚŠŤAČ DIAGNOSTIKA AKUMULÁTOROVEJ BATÉRIE DIAGNOSTIKA SPÚŠŤAČA DIAGNOSTICKÉ PROSTRIEDKY PRÍSTROJE A ZARIADENIA PRE DIAGNOSTIKU PORÚCH SPAĽOVACIEHO PRIESTORU PRÍSTROJE PRE MERANIE KOMPRESNÉHO TLAKU VO VALCOCH PRÍSTROJE PRE ZISŤOVANIE NETESNOSTÍ VO VALCOCH PRÍSTROJE A ZARIADENIA PRE DIAGNOSTIKU PALIVOVÝCH SÚSTAV SPAĽOVACÍCH MOTOROV PRÍSTROJE PRE SKÚŠANIE VSTREKOVACÍCH TRYSIEK ANALYZÁTORY VÝFUKOVÝCH PLYNOV / DYMOMERY PRÍSTROJE A ZARIADENIA PRE DIAGNOSTIKU ELEKTRICKEJ VÝBAVY VIACÚČELOVÉ MOTORTESTERY DIGITÁLNE MOTORTESTERY TESTERY AKUMULÁTOROVÝCH BATERIÍ TESTERY ŽERAVIACICH SVIEČOK PRÍSTROJE PRE SKÚŠANIE KVALITY PREVÁDZKOVÝCH HMÔT A TESNOSTI SÚSTAV DIGITÁLNE TESTERY BRZDOVEJ KVAPALINY OPTICKÉ PRÍSTROJE PRE SKÚŠANIE ELEKTROLYTU BATÉRIÍ, CHLADIACEJ KVAPALINY A KVAPALINY OSTREKOVAČOV PRÍSTROJE K SKÚŠANIU TESNOSTI CHLADIACICH A VYKUROVACÍCH SYSTÉMOV TEPLOMERY A OTÁČKOMERY PRÍSTROJE A ZARIADENIA PRE DIAGNOSTIKU PODVOZKOV PRÍSTROJE NA MERANIE GEOMETRIE KOLIES PRÍSTROJ PRE MERANIE BRZDNÉHO SPOMALENIA SKÚŠOBNÁ LINKA PRE TESTOVANIE BŔZD SKÚŠOBNÁ LINKA PRE TESTOVANIE BŔZD, TLMIČOV, GEOMETRIE VALCOVÁ SKÚŠOBŇA VÝKONU TESTERY A SKÚŠOBNE ÚČINNOSTI TLMIČOV PRUŽENIA PRÍSTROJE PRE ZISŤOVANIE VÔLE V ZAVESENÍ KOLIES VYVAŽOVAČKY KOLIES

5 1 PROBLÉMY TECHNICKEJ DIAGNOSTIKY 1.1 ÚLOHY A ROZDELENIE DIAGNOSTIKY Technická diagnostika je obecná náuka o zisťovaní porúch, alebo celkového technického stavu zariadení. STN ju definuje ako odbor zaoberajúci sa metódami a prostriedkami zisťovania technického stavu objektu. Podľa tejto normy diagnostický systém je organizovaný systém tvorený : diagnostickými prostriedkami, objektom diagnostiky, obsluhou diagnostického systému. Cieľom činnosti diagnostického systému je určenie technického stavu diagnostikovaného objektu a to: okamžitého stavu diagnózy v prítomnosti, budúceho stavu prognózy, stavu v minulosti - genézy. Technická diagnostika sa zaoberá riešením problémov: analýzy objektov diagnostiky, vytváraním modelov objektov a matematického aparátu diagnostických postupov, výskumom a vytváraním diagnostických zariadení. ANALÝZA OBJEKTOV DIAGNOSTIKY Vyžaduje riešiť tieto úlohy: - štúdium činnosti objektu diagnostiky, - klasifikácia prvkov z hľadiska možného výskytu porúch a ich väzieb, - určenie možných stavov prvkov objektu a kombinácií porúch, - analýza možností zisťovania príznakov charakterizujúcich stav objektu, - rozpracovanie metód a spôsobov merania, - zber a spracovanie štatistických údajov - určenie rozdelenia pravdepodobnosti stavov objektov, - určenie rozdelenia pravdepodobnosti a priebehu zákonitosti porúch prvkov. VYTVÁRANIE MATEMATICKÝCH MODELOV Predpokladá zaoberať sa : - analýzou matematických modelov a zostavením diagnostických modelov a postupov, - rozpracovaním metód zostrojenia diagnostických testov pre vyhľadávanie porúch, - zostavením optimálnych diagnostických programov k posúdeniu stavu objektu. VÝSKUM A ZOSTROJENIE DIAGNOSTICKÝCH ZARIADENÍ Zaoberá sa predovšetkým: - analýzou existujúcich diagnostických zariadení, - oboznámením sa s princípmi projektovania diagnostických zariadení a systémov, - hodnotením parametrov, účelnosti a efektívnosti diagnostického procesu. 5

6 ROZDELENIE TECHNICKEJ DIAGNOSTIKY Technickú diagnostiku je možné z rôznych hľadísk rozdeliť podľa obr.1.1. Z hľadiska účelu sa technická diagnostika rozdeľuje na: - prevádzkovú diagnostiku, - dielenskú diagnostiku, - výskumnú a skúšobnú diagnostiku. Tieto druhy diagnostiky sa od seba podstatne odlišujú a preto vyžadujú samostatný prístup k riešeniu. Prevádzková diagnostika je časť technickej diagnostiky určená k zabezpečeniu spoľahlivej prevádzky objektu diagnostiky o používateľa. Predmetom skúmania je pre ňu objekt (napr. vozidlo) ako celok. Pri realizácií diagnostického procesu nie sú z objektu diagnostiky vynímané žiadne prvky. Demontážne práce sú vykonávané celkom výnimočne, spravidla k zabezpečeniu prístupnosti ku kontrolným bodom. Prevádzková diagnostika sa ďalej delí na diagnostiku funkčnú, profylaktickú a opravárenskú. Funkčná diagnostika (niekedy označovaná ako diagnostika 1.stupňa) je časť prevádzkovej diagnostiky, zaoberajúcej sa rozpoznávaním kvality plnenia predpísaných základných funkcií objektu diagnostiky. Jej úlohou je určenie, či sa objekt diagnostiky nachádza v bezporuchovom, alebo poruchovom stave. Hodnotí iba okamžitý stav objektu diagnostiky. Informácie získané prostriedkami funkčnej diagnostiky, sú podkladom pre rozhodnutia o potrebe opravy, alebo údržby. Profylaktická diagnostika (niekedy označovaná ako diagnostika 2.stupňa) je časť prevádzkovej diagnostiky, zaoberajúcej sa objektom diagnostiky z hľadiska prevencie ich závad a porúch v priebehu ďalšej prevádzky. Zaoberá sa prevádzkyschopnými objektmi a obvykle vychádza z výsledkov funkčnej diagnostiky. Informácie, získané prostriedkami profylaktickej diagnostiky umožňuje ohodnotiť dôsledok narastajúceho opotrebenia jednotlivých prvkov objektu diagnostiky a sú podkladom k individuálnemu určeniu rozsahu preventívneho ošetrenia a k predpovedi (prognóze) jeho budúceho technického stavu v priebehu ďalšieho používania objektu diagnostiky. Opravárenská diagnostika je časť prevádzkovej diagnostiky zaoberajúca sa objektom diagnostiky v poruchovom stave. Ich úlohou je rozpoznanie vyskytujúce sa poruchy (závady) na objekte diagnostiky a špecifikácia ich miest a priamych príčin. Vychádza z výsledkov získaných aparátom funkčnej diagnostiky. Informácie získané opravárenskou diagnostikou sú predpokladom pre stanovenie rozsahu opravy, alebo ošetrenia objektu s cieľom odstrániť zistené poruchy, alebo závady. Z definície opravárenskej diagnostiky vyplýva, že sa nezaoberá skúmaním primárnych príčin porúch a závad objektu vo väzbe na minulosť. Napr. po zistení chyby pruženia vozidla stanoví opravárenská diagnostika ako priamu príčinu prasknutú torznu tyč. Táto informácia stačí užívateľovi k vykonaniu opravy. Ďalšie skúmanie primárnych príčin prasknutia skrutnej tyče (napr. nesprávne opracovanie, tepelné spracovanie, preťažovanie a pod.) nespadá už do oblasti technickej diagnostiky. Dielenská diagnostika je časť technickej diagnostiky, pri ktorej sú predmetom skúmania (objektom diagnostiky) konštrukčné časti, alebo prvky demontované z technického objektu alebo určené na montáž do nich (napr. skupiny, alebo podskupiny vozidiel, diagnostický proces je na ich realizovaný nezávisle na objekte z ktorého boli vyňaté, alebo do ktorého budú zabudované. Dielenská diagnostika je určená pre praktickú potrebu opravovní a využívaná v procese kontroly. 6

7 TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA prevádzková diagnostika funkčná diagnostika profylaktická diagnostika z hľadiska účelu dielenská diagnostika opravárenská diagnostika výskumná a skúšobná diagnostika z hľadiska používaných diagnostických prostriedkov interná (palubná) diagnostika externá diagnostika podľa charakteru vzájomného pôsobenia objektu diagnostiky a diag. prostredia testovacia diagnostika funkčná diagnostika podľa spôsobu realizácie priebežná diagnostika diagnostika v prevádzkových prestávkach podľa toho akú časť výrobku diagnostikuje lokálna diagnostika celková diagnostika ručná diagnostika podľa stupňa automatizácie automatizovaná diagnostika automatická diagnostika Obr. 1.1 Rozdelenie technickej diagnostiky 7

8 Výskumná a skúšobná diagnostika je časť technickej diagnostiky určená pre zabezpečenie úloh spojených s výskumom, vývojom a skúšaním objektu. Jednotlivé diagnostické metódy, alebo prostriedky výskumnej a skúšobnej diagnostiky môžu, ale nemusia byť pre zavedenie objektu do normálneho používania využité i v prevádzkovej, alebo dielenskej diagnostike. Z hľadiska použitých diagnostických prostriedkov sa technická diagnostika delí na: - internú (palubnú) diagnostiku, - externú diagnostiku. Interná (palubná) diagnostika je časť technickej diagnostiky, ktorá využíva k realizácií diagnostického procesu prostriedky, tvoriace stálu časť technického zariadenia (objektu diagnostiky), alebo metódy, ktoré je možné zahrnúť do náplne činnosti ich obsluhy, a pri ktorej sú používané len bežné univerzálne meracie pomôcky. Externá diagnostika je časť technickej diagnostiky, využívajúca k realizácií diagnostického procesu (celého alebo jeho časti) prostriedkov, ktoré netvoria stálu súčasť kontrolovaného technického zariadenia, alebo metódy, ktorú nie je možné zahrnúť do náplne činnosti jeho obsluhy. Podľa spôsobu realizácie diagnostických procesov sa technická diagnostika rozdeľuje na: - priebežnú diagnostiku, - diagnostiku v prevádzkových prestávkach. Priebežná diagnostika je druh technickej diagnostiky, ktorá sa uskutočňuje sa na objekte diagnostiky trvalo. Diagnostické prostriedky obvykle tvoria stálu súčasť objektu a priebežná diagnostika má tak charakter internej (palubnej) diagnostiky. Pri nej môžu byť využívané príznaky, trvalé sledované prítomnou obsluhou (napr. tlak oleja v motore, teplota chladiacej kvapaliny a pod.). Diagnostika v prevádzkových prestávkach sa realizuje v určitých etapách prevádzky objektu (po určitom zábehu vozidla). Spravidla sú pri nej využívané diagnostické prostriedky, ktoré nie sú trvalou súčasťou kontrolovaného technického zariadenia (vozidla), a preto má táto diagnostika charakter externej diagnostiky. Podľa charakteru objektu diagnostiky sa technická diagnostika delí na: - lokálnu diagnostiku, - celkovú diagnostiku. Objektom celkovej diagnostiky je výrobok (napr. vozidlo, alebo pri dielenskej diagnostike skupina vozidiel) ako celok. Objektom pri lokálnej diagnostike býva časť výrobku (systém, sústava, mechanizmus) a táto diagnostika obvykle predstavuje hlbší spôsob objektívnej kontroly. Podľa stupňa automatizácie diagnostického procesu sa technická diagnostika delí na diagnostiku: - ručnú, - automatizovanú, - automatickú. Ručná diagnostika realizuje všetky kontroly operátorom po pripojení diagnostických prístrojov, určených k uskutočneniu diagnostických operácií. Automatická diagnostika predpokladá plnú automatizáciu ako postup diagnostiky podľa určitého programu ako aj analýzy výsledkov diagnostiky. Úloha človeka v tomto prípade spočíva iba v kontrole priebehu diagnostického procesu. Pri automatizovanej diagnostike sa automaticky realizujú len čiastočné diagnostické operácie. 8

9 1.2 OBJEKT DIAGNOSTIKY A JEHO TECHNICKÝ STAV Objektom diagnostiky je objekt, u ktorého vykonávame alebo predpokladáme vykonávať previerku jeho technického stavu. Objektom môže byť výrobný celok, jeho podskupina, strojový prvok, samostatný výrobok atď. Základnou úlohou diagnostiky je vyslovenie diagnózy charakterizujúcej technický stav objektu z hľadiska výskytu porúch, pričom vyslovená diagnóza musí byť využiteľná pre optimalizáciu ošetrovateľských úkonov s cieľom uviesť objekt do normálneho stavu. Pre úspešnosť diagnostického systému sú veľmi dôležité vlastnosti diagnostikovaného objektu. Medzi najdôležitejšie vlastnosti patrí diagnostikovateľnosť, t.j. vlastnosť ktorá umožňuje získavať údaje o technickom stave pomocou diagnostických prostriedkov, inými slovami vyjadruje spôsobilosť objektu pre použitie diagnostických zariadení. ZÁKLADNÉ POŽIADAVKY NA DIAGNOSTIKOVATEĽNOSŤ STROJOV Stroj je dobre diagnostikovateľný, keď je možné všetky diagnostické úkony vykonať ľahko s požadovanou presnosťou a pokiaľ možno s malými nákladmi. Túto obecnú požiadavku je možné splniť pomocou nasledovných zásad: - Zásada ekonomickej výhodnosti. Možno ju vyčísliť pomocou dosiahnuteľného minima priemerných nákladov na prevádzku a obnovu diagnostikovaných strojov v porovnaní s možnosťou diagnostiku nevykonávať. Napriek tomu, že ekonomickú výhodnosť nemožno kvantitatívne vyhodnotiť s dostatočnou presnosťou už počas vývoja a pomocou výsledkov s nultej série, je nutné túto zásadu rešpektovať už pri vývoji a konštrukcii nového stroja. Príslušné technické riešenia musia vychádzať zo znalostí obdobnej problematiky u iných typov strojov a z porovnania rôznych metód, ktoré sú pre daný účel k dispozícii. - Zásada jednotnej koncepcie. Systém diagnostiky je účelné aplikovať z hľadiska celého stroja jednotne. Z hľadiska individuálneho pohľadu na jednotlivé merania by sa ako najvýhodnejšie riešenie mohla často javiť aplikácia mnohých rôznych, vzájomne nezávislých metód. Pri posudzovaní stroja ako celku je však spravidla výhodné obmedziť počet metód, využívať jednotný systém snímania a vyhodnocovania signálov a jednotné vybavenie meracou technikou. Môže to priniesť úspory nielen v investičných nákladoch na prístrojové vybavenie, ale hlavne môže urýchliť proces merania, sú menšie problémy s ciachovaním prístrojov a je nižšia aj kvalifikácia na obsluhu. - Zásada optimálneho prispôsobenia konštrukcie. Nutná úprava konštrukcie jednotlivých mechanizmov stroja by mala priniesť maximálny efekt v podobe zníženia nákladov na diagnostické merania. Je potrebné preto zvážiť, aká úzka konštrukčná väzba medzi strojom a diagnostickými prístrojmi je pre daný stroj najvýhodnejšia. Z tohto hľadiska sú možné nasledovné štyri varianty riešení. Tieto v uvedenom poradí vykazujú síce zvyšujúcu sa produktivitu práce pri meraní, v rovnakom poradí však spravidla rastú investičné náklady. a) Konštrukcia stroja nie je v žiadnom ohľade prispôsobená diagnostickým meraniam. Diagnostické zariadenia sú od stroja úplne oddelené a len v rámci prípravy merania sa vykonávajú dočasné úpravy (čiastočná demontáž, montáž medzikusov, nástavcov a pod.). Úspešná aplikácia diagnostiky vyžaduje trvalú dodatočnú úpravu stroja, čo je u sériovo vyrábaných strojov nelogické. Tento variant prevažuje najmä u starších typov strojov. b) Konštrukcia strojov rešpektuje požiadavky na možnosť ľahkého pripojenia diagnostických prístrojov a snímačov signálu, hlavne pomocou vhodne tvarovaných náliatkov, nástavcov, otvorov, nákrutkov a špeciálnych konektorov. Tento variant sa uplatňuje u väčšiny strojov vyrábaných v súčasnosti, pričom výrobcovia používajú už normalizované konektory pre pripojenie snímačov. 9

10 c) Snímače diagnostických signálov zostávajú trvalo namontované na mechanizmoch strojov. U tohto variantu klesajú náklady na samotné meranie na minimum. Stratové časy na prípravu úkonov sa spravidla redukujú na pripojenie prístrojov pomocou viacpólovej zásuvky umiestnenej na stroji, do ktorej sú vývody jednotlivých snímačov napojené. Tento variant vyžaduje mimoriadne spoľahlivé snímače, ktoré svojou životnosťou prežijú plánovanú životnosť stroja. Ide o riešenie progresívne a perspektívne, ktoré je už v súčasnosti samozrejmosťou u automobilov. d) Nielen snímače ale aj meracie prístroje sú trvalou súčasťou stroja. Diagnóza je tu redukovaná len na odčítanie údajov z trvalo zabudovaného indikátora, alebo sú medzné hodnoty signálov indikované zvukovým alebo sveteľným efektom. Tento variant je vhodný najmä pre tú časť diagnostických informácií, na ktorých je priamo závislá bezpečná a spoľahlivá prevádzka stroja (napr. priebežná kontrola tlaku mazacieho oleja, teploty významných miest, tlaku vzduchu v brzdových systémoch a pod.). Veľmi často je priebežne monitorovaná aj hospodárnosť premeny energie, napr. u mobilných strojov merná spotreba paliva. Aj v tomto prípade musí snímač a celá meracia aparatúra svojou životnosťou prevýšiť diagnostikovaný stroj. Pri priebežnom sledovaní väčšieho počtu signálov je však obsluha zaplavená veľkým množstvom nespracovaných signálov, z ktorých časť by len odpútavala pozornosť od hlavnej úlohy obsluhy t.j. riadenia prevádzky stroja. Preto perspektívna je tá modifikácia variantu, pri ktorej obsluha dostáva signály spracované na báze mikroprocesorov do podoby jednoznačných rozhodnutí alebo odporúčaní k úprave pracovného režimu. TECHNICKÝ STAV OBJEKTU Hľadanou vlastnosťou objektu je jeho technický stav t.j. súhrn vlastností, ktoré vystihujú jeho schopnosť vykonávať požadované funkcie v danom okamihu za stanovených podmienok jeho používania. U strojárskych výrobkov to môže byť: bezchybný stav, keď objekt zodpovedá všetkým požiadavkám stanoveným výrobnotechnickou dokumentáciou, prevádzkyschopný stav, keď objekt je schopný plniť stanovené funkcie a dodržuje hodnoty stanovených parametrov v medziach stanovených technickou dokumentáciou, poruchový stav, pri ktorom objekt nie je schopný plniť požadovanú funkciu v medziach stanovených technickou dokumentáciou. Z hľadiska rôznych možných stavov sa často používa aj tzv. dvojstavový model. Znamená to, že sa vždy uvažujú dva základné, vzájomne sa vylučujúce stavy a to stav bezporuchovej prevádzky a stav poruchového prestoja. Takýto dvojstavový model je uplatňovaný najmä v elektrotechnickom priemysle, pretože z hľadiska vonkajšieho prejavu sa väčšina výrobkov týchto odvetví podľa neho správa. Pre strojárenské výrobky však pri bližšom skúmaní dvojstavový model nevyhovuje. U týchto výrobkov dochádza k zmenám technického stavu väčšinou plynulo od začiatku prevádzky a to buď následkom prevádzkového namáhania (opotrebenie, únava) alebo vplyvom prirodzeného starnutia (korózia, starnutie materiálu). Stav objektu možno určiť pomocou pozorovania rôznych príznakov diagnostických signálov t.j. fyzikálnych veličín alebo ich funkcií, napr. tlak, uhlové zrýchlenie, atď. Príznaky môžu byť jednoparametrické a viacparametrické. Pod pojmom parameter príznakov diagnostický parameter (ukazovateľ) chápeme fyzikálnu veličinu, ktorá charakterizuje príznak a vyjadruje vlastnosti diagnostikovaného objektu, napr. 5 MPa, 60 rad.s

11 KVANTITATÍVNE UKAZOVATELE TECHNICKÉHO STAVU Doba používania kalendárna doba prevádzky objektu včítane prípadných prestávok od začiatku prevádzky do okamihu vzniku medzného stavu. Kvalita informácie o technickom stave je závislá na príslušnom konkrétnom mechanizme poruchy, u opotrebenia je kvalita informácie nízka (prestávky), naproti tomu pre korózne deje je čas používania jedným z najkvalitnejších signálov. Doba prevádzky môže sa vyjadriť buď dobou potrebnou na vykonanie určitej práce alebo rozsahom vykonanej práce objektu. V prvom prípade termín vyjadruje čas, počas ktorého objekt plní požadované funkcie. Jeho nedostatkom je, že neodráža prípadný premenlivý prevádzkový režim. Preto sa používa len v prípade, že ide o monotónnu činnosť objektu. V druhom prípade je rešpektovaná aj prípadná premenlivosť pracovného režimu. Rozsah vykonanej práce sa vyjadruje obyčajne rozsahom požadovanej činnosti (kilometre, litre spotrebovaného paliva, počet výrobkov, počet výrobných cyklov, počet hektárov). Úroveň prevádzkového namáhania je vyjadrená presnejšie a ako diagnostický signál dáva kvalitnejšiu informáciu. Prevádzkové parametre sú druhom diagnostického signálu, ktoré charakterizujú stav objektu nepriamo. Vyjadrujú vlastnosti objektu, prípadne vonkajšie prejavy zmeneného technického stavu (teplota, spotreba paliva, účinnosť, výkonnosť). Ich veľkou výhodou je, že nevyžadujú demontáž prvkov. Na druhej strane ich nedostatkom je, že sú použiteľné len u objektov, ktoré sú prevádzkyschopné. Štruktúrne parametre. Sú to diagnostické signály, ktoré priamo charakterizujú úroveň prevádzkyschopnosti objektu. Vyjadrujú v danom okamihu prevádzky rozsah defektov funkčných plôch, t.j. rozsah vonkajšieho prejavu mechanizmov poruchy (veľkosť opotrebenia, vôľu, polomer ostria, geometriu povrchu). Sú najkvalitnejším diagnostickým signálom. Ľahko sa však získavajú len u ľahko prístupných prvkov zložitých objektov. U vnútorných prvkov je nutná demontáž. Sú nevyhnutným podkladom pri rozhodovacej činnosti pri oprave. V porovnaní s prevádzkovými parametrami presnejšie vyjadrujú stav objektu. Prevádzkové náklady. Môžu sa uvádzať ako náklady kumulatívne alebo ako priemerné jednotkové. Kumulatívne náklady N(t) narastajú ako funkcia času prevádzky a sú neustále sčítavané. Poskytujú informáciu o tom, aká celková suma nákladov sa v ľubovoľnom okamihu prevádzky objektu vynaložila. Priemerné jednotkové náklady možno charakterizovať vzťahom: 1 u ( t) = N( t). t (1) a vyjadrujú akou priemernou čiastkou je od začiatku sledovania do daného okamihu skúmania zaťažená jednotka času prevádzky. N N(x) N(t) u u(x) N u(t) x x t t a b Obr. 1.2 Druhy prevádzkových nákladov: a - kumulatívne, b - priemerné jednotkové 11

12 1.3 OBSLUHA A DIAGNOSTICKÉ PROSTRIEDKY Pod obsluhou sa rozumie pracovník - diagnostik, ktorý sa podieľa na príprave, vykonávaní a vyhodnocovaní diagnostických testov. V snahe vylúčiť subjekt z rozhodovania a objektivizovať rozhodovanie o záveroch diagnostického testu sú zaraďované do diagnostických systémov čoraz dokonalejšie diagnostické prostriedky, hlavne výpočtová technika. Tieto preberajú potom celú riadiacu a vyhodnocovaciu činnosť, odbremenia tak obsluhu a znižujú možnosť chybného rozhodovania. Vylúčiť úplne subjekt z diagnostického systému však u väčšiny strojov nie je možné a v súčasnosti v diagnostických systémoch má ešte dôležitú úlohu, s veľkými nárokmi na kvalifikáciu a skúsenosti. Pod pojmom diagnostické prostriedky rozumieme súbor technických (diagnostických) zariadení, metód a pracovných postupov, ktoré umožňujú vykonávať analýzu a vyhodnocovanie technického stavu diagnostikovaného objektu (viď kap. 4). Praktická realizácia diagnostických previerok vyžaduje na jednej strane technické vybavenie meracie a diagnostické zariadenie, na druhej strane vybavenie programové meracie návody, predpisy testov, programy pre automatické diagnostické zariadenia. Stupeň technického vybavenia pritom zodpovedá typu diagnostiky manuálnej alebo automatickej, resp. poloautomatickej. Manuálny diagnostický systém Automatický diagnostický systém Diagnostický objekt Diagnostický objekt Signálny generátor operátor Merací prístroj Programový vstup Riadiaca jednotka Generátory, adaptéry Výstup (tlač) manuály záznam Obr. 1.3 Diagnostické systémy operátor Manuálnu diagnostiku vykonáva obsluha (operátor), ktorý pomocou meracích prístrojov meria a vyhodnocuje úroveň signálov a porovnáva ich s normatívnymi a limitnými hodnotami. Meranie a vyhodnocovanie vykonáva podľa predpisu uvedeného v príručke pre prevádzku (manuálu), výsledky previerky zachycuje písomne vo forme protokolu (obr. 1.3). Vyšším stupňom diagnostického procesu (a prostriedkov) je automatický diagnostický systém, kde väčšiu časť činnosti technika (operátora) pri testovaní nahradzuje činnosťou automatu (riadiacej jednotky). Technik (operátor) len zadáva program buď automatickým programovým vstupom, napr. pomocou magnetickej pásky alebo ručne, napr. pomocou tlačidlových vstupov. Proces vyhodnocovania je riadený automaticky. Výsledky previerky sa zobrazujú a tlačia na výstupných zariadeniach. 12

13 DIAGNÓZA TECHNICKÉHO STAVU Proces vedúci k detekcii poruchy (získavanie informácií o tom, či má objekt poruchu) a k lokalizácii poruchy (proces získania informácie o tom, ktorá časť objektu má poruchu) sa nazýva diagnostický proces. Diagnostický proces predstavuje obecne mnohonásobné privádzanie určených podnetov vstupných signálov a mnohonásobné meranie a analýzu odoziev výstupných signálov na tieto podnety. Podnety prichádzajú na diagnostický objekt buď od diagnostických prostriedkov, alebo sú to vonkajšie signály určené algoritmom činnosti diagnostického objektu. Meranie a analýza odoziev sa vždy vykonáva diagnostickými prostriedkami. Rozlišujeme diagnostické systémy testovacie (obr.1.4) a diagnostické systémy funkčné (obr. 1.5). V testovacích systémoch sa zavádzajú zvláštne testovacie signály z diagnostických prostriedkov. Obyčajne zabezpečujú previerky správnosti a vyhľadávania porúch a pracujú vtedy, keď diagnostický objekt nie je v prevádzke. Funkčné systémy neposkytujú špeciálne testovacie signály z diagnostických prostriedkov, ale na tento prostriedok prichádzajú len signály vytvárané činnosťou diagnostikovaného objektu. Používajú sa spravidla pri činnosti objektu, v opačnom prípade je nutné imitovať prevádzkové podmienky objektu (pracovných signálov). Často sú používané previerky, ktoré sú kombináciou funkčných a testovacích previerok. Diagnostické zariadenie testov. signály odozvy (informácie) Diagnostický objekt pracovný režim Diagnostické zariadenie informácie Diagnostický objekt diagnóza diagnóza Obr. 1.4 Stimulačná (testovacia) diagnostika Obr. 1.5 Funkčná diagnostika Proces diagnózy sa môže skladať z jednotlivých častí, každá z nich je charakterizovaná privádzaným alebo pracovným signálom a snímanou odozvou objektu. Tieto časti nazývame elementárnymi previerkami objektu. Potom formálny popis diagnózy, t.j. algoritmus diagnózy technického stavu objektu, predstavuje nepodmienený alebo podmienený sled previerok a pravidiel ich analýzy. Detekcia a lokalizácia majú následnú postupnosť (obr. 1.6). Program výberu previerok technického stavu býva spravidla daný: - množinou previerok (väčšinou elementárnych), pričom ide o simultánne vykonanie určitého počtu previerok alebo postupné vykonávanie určitej postupnosti previerok, ktorých poradie nemá vplyv na proces spracovania získaných informácií tzv. kombinačný program. - postupnosťou previerok ide o postupné vykonávanie jednotlivých previerok, pričom ich sled je určený: vopred pevne stanoveným poradím vykonávania previerok tzv. sekvenčný nepodmienený (pevný) program, programom pre voľbu poradia previerok, pričom aspoň raz je ďalší sled vykonávania určený výsledkami už vykonaných previerok, je to tzv. sekvenčný podmienený (pružný) program. 13

14 Podprogram kontroly prevádzkyschopnosti kombinačný prevádzkyschopný nie program lokalizácie poruchy na úrovni bloku áno koniec sekvenčný podmienený má i-tý blok poruchu i = 1,2,...,n nie program lokalizácie poruchy na úrovni prvkov i-tého bloku sekvenčný nepodmienený Obr. 1.6 Detekcia a lokalizácia poruchy Ak požadujeme v rámci diagnostickej previerky u každého prvku objektu informáciu o technickom stave, neznamená to ešte, že musíme každý prvok detailne merať. Ak máme nájsť jednotlivé konkrétne poruchy na stroji, prípadne vysloviť prognózu týchto porúch, musíme meraním získať najmenej toľko nezávislých informácií, o koľko porúch sa jedná. Pri stanovení diagnózy či prognózy sa však spravidla môžeme uspokojiť s konštatovaním, že v stroji alebo v jeho skupine porucha nie je, alebo že porucha v období do budúcej previerky nevznikne. V takomto prípade nám často úplne postačí len jediná informácia získaná jediným meraním pre skupinu prvkov. Ak teda tento tzv. súhrnný ukazovateľ je v poriadku, prechádza sa na previerku ďalšieho bloku (ďalšieho súhrnného ukazovateľa). V prípade, že ukazovateľ nevyhovuje nastupuje sekvenčný nepodmienený program a previerka detailných ukazovateľov. Nepodmienený test teda chápeme ako postupnosť úkonov (krokov), v ktorom druh a poradie nasledujúceho úkonu je nezávislé na výsledkoch predchádzajúcich úkonov a podmienený test ako postupnosť, v ktorom druh a poradie nasledujúceho úkonu je závislé na výsledkoch predchádzajúceho úkonu. 14

15 1.4 DIAGNOSTICKO-OŠETROVATEĽSKÉ SYSTÉMY Uplatnenie technickej diagnostiky nie je samoúčelné. Vzhľadom na skutočnosť, že diagnostikovaním je možné získať diagnózu či prognózu, priamo sa núka ju začleniť do ošetrovateľských systémov strojov. Väčšina súčasných ošetrovateľských systémov je založená na preventívnom vykonávaní údržbárskych a opravárskych úkonov na základe normatívov strojom vykonanej práce (čas, spotreba paliva, atď.). Nedostatkom týchto systémov je skutočnosť, že nezohľadňujú technický stav stroja a jeho podskupín, teda skutočnú potrebu vykonania. Napríklad motorový olej sa vymieňa nie preto, že je už opotrebený, ale preto, lebo normatív spotreby paliva pre výmenu bol prekročený. Podobne generálna oprava motora sa vykonáva po nabehnutí daného množstva motohodín alebo kilometrov, bez ohľadu na technický stav klzných ložísk kľukového hriadeľa. Ak ošetrovateľský úkon nezohľadní technický stav ošetrovaného prvku, môže to znamenať ekonomickú stratu buď v dôsledku nevyužitia jeho celého technického života pri predčasnom vykonaní úkonu, alebo straty zapríčinené zvýšeným rizikom havárie pri oneskorenom vykonaní úkonu. Aby sa odstránil tento nedostatok, javí sa zaradenie technickej diagnostiky do systému starostlivosti ako všestranne výhodné. Jej uplatnením sa vytvárajú tzv. diagnosticko-údržbárske alebo diagnosticko-opravárske systémy (obr. 1.7). DIAGNOSTICKO OŠETROVATEĽSKÝ SYSTÉM Diagnostický systém Ošetrovateľský systém Obsluha Diagnostické prostriedky Diagnostické zariadenia Diagnostické metódy Diagnostické postupy prevádzka Diagnostikovanie Príprava testov Realizácia (signál) Vyhodnotenie (ukazovateľ) výmena Diagnostikovaný objekt (Diagnostikovateľnosť) Diagnóza Prognóza Genéza Technický stav Poruchový Bezchybný Prevádzky schopný opravy údržby Obr. 1.7 Diagnosticko ošetrovateľský systém 15

16 Ich cieľom je pomocou diagnostickej previerky zistiť technický stav jednotlivých častí stroja a v prípade potreby, vzápätí vykonať ošetrovateľský úkon tak, aby mohol byť prognózovaný bezporuchový technický stav do nasledujúceho diagnostického testovania. Pri určovaní diagnostických intervalov je nutné vychádzať zo základného údržbárskeho systému a sledu technických údržieb predpísaného výrobcom stroja. Pri viacstupňových údržbárskych systémoch prechádzajú obyčajne úkony vyšších stupňov do diagnostických prehliadok. Tvorba diagnosticko-ošetrovateľských postupov Základom diagnostických postupov uplatnených v diagnosticko-opravárskych systémoch je diagnostický test. Ich cieľom je vytvoriť takú postupnosť diagnostických a ošetrovateľských úkonov, ktorá poskytne potrebný počet informácií pre vyslovenie správnej diagnózy a zabezpečenie prevádzkyschopného stavu. Vetvenie postupu je určované podľa logických väzieb diagnostických veličín tak, aby k vysloveniu správnej diagnózy viedla vždy najkratšia možná cesta, s minimálnym, ale pre presnosť diagnózy dostatočným počtom diagnostických meraní. Súčasne s úkonmi diagnostickými sa zaraďujú do postupu aj potrebné nadväzujúce údržbárske alebo opravárske úkony, ktorými sa prípadná porucha odstráni. Diagnostický postup je v podstate tvorený z diagnosticko-opravárskych uzlov (obr. 1.8). Diagnostický úkon (parameter) Vyhovuje nie Opravársky úkon Obr. 1.8 Diagnosticko-opravársky uzol U zložitejšieho stroja možno použiť v podstate dva typy diagnostických postupov: 1. Jednoduchý diagnostický postup je charakterizovaný nemenným sledom detailných úkonov a dáva detailný obraz o technickom stave všetkých sledovaných prvkov, ale za cenu pomerne značnej prácnosti (detekcia + lokalizácia). 2. Vetvený diagnostický postup je charakterizovaný sústavou súhrnných (detekcia) a detailných úkonov (lokalizácia), pričom úkony detailné sú vykonávané len v prípade, že pri súhrnných je vyslovená diagnóza alebo prognóza porucha. U vetveného postupu budú podriadené detailné úkony vykonávané len s určitou pravdepodobnosťou, a to takou, akou bude u súhrnného úkonu vyslovená prognóza porucha. Pri overovaní prevádzkyschopnosti bloku (podskupiny stroja) sa využije súhrnný ukazovateľ a ak je tento nevyhovujúci, pribudnú postupne jednotlivé detailné úkony (prípadne úkony opravárske) od 1 až n overovaných prvkov. 16

17 Začiatok Súhrnný ukazovateľ bloku Diagnosticko-ošetrovateľský postup Detekovanie poruchy Lokalizácia a odstránenie poruchy vyhovuje nie Detailné ukazovatele bloku i = 1,..,n i-tý diagnostický úkon (ukazovateľ) vyhovuje nie Opravársky úkon Koniec Obr. 1.9 Diagnosticko-ošetrovateľský postup (vetvený) 1.5 PROGNÓZOVANIE ZMENY TECHNICKÉHO STAVU Najvyšším stupňom diagnostickej činnosti je prognózovanie technického stavu. Jeho účelom je predpovedať čas bezporuchovej prevádzky objektu časového intervalu od daného okamihu (napr. diagnostickej previerky) po vznik poruchy. Ak sa dívame na poruchu ako na jav, ktorý nastal u daného objektu v dôsledku postupného zhoršenia stavu (postupná porucha), potom je možné, pri znalosti priebehu zmeny stavu objektu, určiť dobu, v ktorej opravy alebo výmena objektu či jeho prvku umožní predísť poruche. Úlohou predpovedí porúch je práve vhodným spôsobom vyjadriť toto zhoršenie stavu a určiť okamih, kedy je nutné vykonať opatrenia (výmenu, opravu, atď.) s cieľom predchádzať nečakaným poruchám. Ak stav prvku či objektu bude definovaný určitým parametrom S, potom tento parameter je možné vyjadriť pomocou funkcie závislej na čase S(t). Na základe známych hodnôt S(t i ) pre diskrétne časové okamihy t i (i = 0,1,2,...,k) v čase od uvedenia do prevádzky do okamihu diagnostikovania t k možno predpovedať hodnoty funkcie S(t k+1 ), S(t k+2 ),..., S(t k+j ),..., S(t k+m ) pre budúce okamihy t k+1, t k+2,..., t k+τ, (obr. 1.10). Úloha predpovedi porúch je predstavovaná predpoveďou zmeny tohto parametra vyjadrujúceho stav zariadenia, ktorý v určitom okamihu dosiahne svoju kritickú hodnotu S m, stanovenú napr. optimalizáciou. 17

18 Čas do dosiahnutia kritickej hodnoty možno stanoviť na základe posledných dvoch stavov t.j. stavu pri diagnostikovaní S(t k ) a stavu pri predchádzajúcom diagnostikovaní S(t k-1 ). Porucha nastane v okamihu t k+τ t.j. keď S ( t k τ = S. + ) m Potom pre dosiahnutie kritickej hodnoty S m predpokladáme čas: S m S( tk ) ( S m S( tk ))(. tk tk 1 ) tk + τ = = (2) S S t S t m ( ) ( ) k Túto metódu výpočtu možno bez problémov použiť pri relatívne krátkych diagnostických intervaloch. Pri dlhších intervaloch uvedený vzťah nemusí vystihnúť charakter opotrebenia z viacerých dôvodov: - rýchlosť opotrebenia sa v poslednom štádiu technického života objektov obyčajne zvyšuje a k poruche môže dôjsť skôr, než to z uvedeného vzťahu vyplynie, inými slovami, zvyšuje sa riziko havarijnej poruchy. - pri rovnakej veľkosti parametrov S(t k ) a S(t k-1 ) vzťah nie je možné použiť (delenie nulou). Prípad môže nastať vtedy, keď z hľadiska praktického odčítania hodnôt je merací prístroj nevyhovujúci. Pri výpočte zostatkovej prevádzkyschopnosti je preto potrebné brať do úvahy nielen posledné dve hodnoty reálnej funkcie S(t), ale celú genézu priebehu opotrebenia t. j. všetky parametre S(t 1 ), S(t 2 ),.. S(t k-1 ), S(t k ) v okamihu t k a matematickou (korelačnou) analýzou stanoviť funkciu S (t). V takomto prípade bude porucha prognózovaná v okamihu t k + τ t.j. keď S ( t k + τ ) = S m. Určenie intervalu ďalšej prevádzkyschopnosti vozidla je zložitou úlohou. Je to zložitá poznávacia procedúra. Možnosti prognostického odhadu technického stavu objektu sú obmedzené. Žiadna situácia v činnosti objektu sa nikdy úplne neopakuje. Jedná sa vždy len o odhad, aj keď s veľkou pravdepodobnosťou. Determinovaný údaj, t.j. istota, nie je možný. Pravdepodobnosť odhadu je tým väčšia, čím väčšia je znalosť objektu a čím väčšie je zvládnutie zákonitostí samotného procesu diagnostikovania. k = 1 S S m S (t k+τ ) S(t k+τ ) S(t k ) S (t) S(t k-1 ) S(t 1 ) S (t 2 ) S(t 2 ) S(t) τ(k) τ (k) t 0 t 1 t 2 t k-1 t k t k+τ t k+τ Obr Časová změna diagnostického parametra 18

19 NÁKLADY NA DIAGNOSTIKU - OPTIMALIZÁCIA DIAGNOSTICKÝCH METÓD Náklady na diagnostiku samozrejme vznikajú len u prvkov, ktoré sú diagnostikované a možno ich rozdeliť na dve základné položky: 1. Náklady spojené s meraním hodnôt zvoleného diagnostického signálu S. Sú vyvolané: - priamymi a nepriamymi nákladmi vlastného merania (náklady pracovné, materiálové, na energiu a náklady režijné); - dopravou celého objektu na diagnostické pracovisko a späť; - prestojom objektu počas dopravy a diagnostického merania. Všetky tieto nákladové položky sú relatívne ľahko zistiteľné a je možné ich bežnými technologickými a organizačnými opatreniami ovplyvňovať (napr. náklady na dopravu a prestoje počtom a rozmiestnením diagnostických pracovísk, všetky položky zvoleným diagnostickým postupom a intervalom medzi previerkami a pod.). U zložitých objektov sa spravidla určuje konštantný interval medzi previerkami a konštantná náplň previerok, takže je možné počítať s tým, že jednotka času prevádzky je zaťažená konštantnou veľkosťou týchto nákladov na diagnostiku. 2. Náklady vyplývajúce z úrovne kvality použitého diagnostického signálu, z kvality (presnosti) diagnózy alebo prognózy. Presnosť získavaných veličín pri diagnostických meraniach a úroveň kvality vyslovených diagnóz a prognóz pôsobia na úroveň kvality optimalizačných podkladov: na veľkosť normatívu signálu S, veľkosť číselných ukazovateľov, veľkosť rizika havárie v danom okamihu a priebeh prevádzkových nákladov. Predpokladajme, že pre diagnostické meranie objektu je možné použiť niekoľko rôznych diagnostických metód. Je logické, že za optimálnu diagnostickú metódu (najvýhodnejší signál) je treba považovať takú, pri použití ktorej vykazuje optimalizačné kritérium - priemerné jednotkové náklady u priemerného prvku v optimálnom okamihu obnovy - minimálnu veľkosť. Logicky by sa teda mali uplatňovať len presné a čo najmenej nákladné diagnostické metódy. Stanovenie medzného stavu ako normatívu pre obnovu Jednou zo základných úloh oblasti spoľahlivosti a obnovy je stanoviť, pri akej hodnote príslušného ukazovateľa technického stavu diagnostického signálu má byť u objektu vykonaná obnova. Medzný stav možno charakterizovať ako technický stav objektu, pri ktorom musí byť ďalšie využitie objektu prerušené pre: - neodstrániteľné porušenie bezpečnostných požiadaviek, alebo - neodstrániteľné prekročenie predpísaných medzí stanovených parametrov, alebo - neodstrániteľné zníženie efektívnosti prevádzky pod prípustnú hodnotu, alebo - nutnosť vykonania generálnej opravy. u u(t o ) u(t) t(s o ) N p (t).t -1 N o.t -1 t t o - stredná doba prevádzky prislúchajúca optimálnej hodnote diagnostického signálu S o - nákladový ekvivalent normatívu S o. Obr Jednotkové náklady u ako funkcia času prevádzky t 19

20 Kritériá medzného stavu sú obyčajne stanovené technickou dokumentáciou pre daný objekt (napr. uhol predvstreku paliva, prebehové otáčky motora). Niektoré sú určované predpismi o prevádzkovaní objektu (napr. ekologické predpisy pre dymivosť spaľovacieho motora) a niektoré sú odporúčané odbornou literatúrou. Hodnotu diagnostického signálu, pri ktorej je obnova prvku optimálna (tj. ekonomicky najvýhodnejšia), je možné definovať ako normatív diagnostického signálu pre obnovu a normatív pre obnovu teda ako takú hodnotu diagnostického signálu, pri ktorej je pomer sumy nákladov na obnovu a prevádzku k času prevádzky minimálny. u () t ( t) N N P = o + (3) t t kde: u(t) stredná hodnota priemerných jednotkových nákladov na obnovu a prevádzku pri dosiahnutí technického stavu S (alebo t(s) pri nahradení signálu S časom prevádzky t), Sk.w -1, t čas prevádzky do stavu S, w, N o stredné náklady na obnovu, Sk, N P (t) stredné kumulatívne náklady na prevádzku do stavu S, Sk. Jednotkové náklady vlastnej obnovy N o.t -1 s rastúcou hodnotou t majú klesajúci priebeh a podporujú teda predlžovanie času prevádzky do obnovy - obr Náklady na obnovu N o pozostávajú z nákladov na vlastné vykonanie údržbárskeho zásahu (m9zdy, materiál) a z jednotlivých položiek nepriamych (režijných) nákladov. Ide o jednorázovo vynaložené náklady, ktoré v jednotkovej forme majú trvalo klesajúci priebeh a podporujú predlžovanie údržbárskych intervalov (odďaľovanie okamihu technickej údržby). Náklady na prevádzku N p (t) sú ovplyvnené konkrétnou veľkosťou diagnostického signálu, určujúcou okamih vykonania údržby: - môže sa zvyšovať riziko havarijnej poruchy (napr. u strojov nečistených, nevhodne mazaných alebo kontrolovaných), - môže sa skrátiť technický život udržovaného prvku (napr. pri nadmerne predlžovaných intervaloch mazania, pri nedostatočnej starostlivosti o pneumatiky), - môžu sa zhoršiť prevádzkovo-ekonomické parametre stroja (napr. pri nadmerne dlhých intervaloch kontroly palivovej sústavy). Tieto položky súvisia s kvalitou i okamihom vykonania údržby a tvoria spolu s nákladmi na diagnostiku (pri jej uplatnení) tzv. komplexné náklady na prevádzku. V jednotkovej podobe majú rastúci priebeh a podporujú skracovanie času prevádzky do obnovy. Musia byť preto presne stanovené (alebo odhadované a upresnené). S S o S(t) Lokálnemu minimu súčtovej funkcie u(t) zodpovedá úsečka t(s o ), čo je čas prevádzky zodpovedajúci optimálnej hodnote, t.. normatívu signálu pre obnovu S o ; vlastný normatív je možné ľahko stanoviť z empirickej funkcie t(s) (obr. 1.11). t o (S) t Obr Závislosť diagnostického signálu S na čase prevádzky t o 20

21 2 METÓDY TECHNICKEJ DIAGNOSTIKY Technická diagnostika využíva rôzne fyzikálne zákonitosti a všeobecne známe meracie metódy z rôznych oblastí techniky, pričom sa neustále vyvíjajú nové, špeciálne meracie metódy, ktoré vyplývajú z konkrétnych požiadaviek na diagnostiku. Pri výbere správnej metódy merania určitého prvku je treba si uvedomiť, že zdanlivo menej presné metódy a ich vzájomná kombinácia môžu byť v konečnom dôsledku z hľadiska ekonomického efektu výhodnejšie. Najrozšírenejšie metódy technickej diagnostiky sú: 1. subjektívne (bezprístrojové), 2. prístrojové ( objektívne): - metódy merania prevádzkových parametrov strojov, - metódy merania vôlí v mechanizmoch a tesností pracovných priestorov strojov, - metódy založené na rozbore opotrebených olejov tribodiagnostika, - metódy používané na detekovanie únavového poškodenia, trhlín a vnútorných necelistvostí defektoskopia, - metódy merania teplôt povrchov objektov termodiagnostika, - metódy založené na snímaní a analýze vibrácií objektov - vibrodiagnostika. 2.1 SUBJEKTÍVNE DIAGNOSTICKÉ METÓDY Patria k najstarším diagnostickým metódam. Sú založené na pozorovaní typických vonkajších prejavov porúch strojov a na obyčajne subjektívnom vyhodnotení týchto prejavov zmyslami skúseného a kvalifikovaného pracovníka. Veľmi mnoho z týchto metód sa uplatňuje aj v súčasnosti a využívajú sa hlavne ako súhrnné metódy, ktoré dávajú obyčajne pokyn pre prístrojovú diagnostiku. Tieto metódy delíme na: - vizuálne metódy sledovania; - akustické metódy; - tepelné metódy; - aromatické metódy. Medzi subjektívne metódy môžeme zaradiť aj hodnotenie povrchu z hľadiska drsnosti a zafarbenia. Vizuálna kontrola má veľmi široké možnosti uplatnenia. Vizuálna prehliadka diagnostikovaného objektu niekedy ľahšie odhalí aj také poruchy, ktoré by sa prístrojmi veľmi ťažko hľadali. Uveďme aspoň niekoľko jednoduchých príkladov vizuálnej kontroly: - kontrola tesnosti olejových mazacích sústav. Únik oleja spolu s usadeným prachom vytvára dobre viditeľnú stopu na povrchu stroja; - prehliadka prístupného povrchu namáhaných súčiastok z hľadiska ich deformácie, trhlín, znečistenia, poškodenia laku, korózie a pod. (podrobnejšie viď kap. 2.6); - previerka tesnosti tlakových nádob, prvkov vzduchotlakových bŕzd a chladičov. Únik vzduchu možno indikovať mydlovou vodou, ktorá vytvára pri úniku vzduchu bubliny; - kontrola pomocou vonkajšieho prejavu vnútorných zmien. Napr. nesprávna činnosť tlmičov odpruženia motorových vozidiel pomocou charakteristického opotrebenia pneumatík, nesprávna zbiehavosť kolies a hustenie pneumatík podľa opotrebenia pneumatík; - posúdenie niektorých splodín a produktov činnosti stroja. Napríklad na základe sfarbenia výfukových plynov možno zistiť nesprávnu funkciu niektorých častí spaľovacieho motora. Pre zlepšenie rozlišovacej schopnosti ľudského oka sa používajú rôzne pomôcky ako napr. zväčšovacie sklá, svetlovody (pri osvetlení nedostupných plôch), boroskopy a endoskopy (pre vizuálnu kontrolu s minimálnou demontážou), penetračné kvapaliny (pri zisťovaní malých povrchových trhlín), termografické kriedy a pod. 21

22 Akustická kontrola je založená na základe snímania akustických kmitov vybudených nesprávnou činnosťou rôznych mechanizmov, ktoré sú vnímateľné priamo ľudským uchom alebo pomocou stetoskopu. Ako príklad možno spomenúť kontrolu kovových súčiastok poklepom kladivom. Opotrebenie rôznych dvojíc súčiastok v pracovnej činnosti je často sprevádzané charakteristickým klepaním alebo hlukom. Úlohou akustickej kontroly je posúdiť a lokalizovať poruchu, ktorá toto klepanie vyvolala. Klasickým príkladom akustickej metódy je odpočúvanie pracujúceho spaľovacieho motora pomocou stetoskopu. Priložením jeho dotykovej ihly na vhodné miesta možno vyhodnotiť vôľu v jednotlivých mechanizmoch. Opotrebenie ložísk kľukového hriadeľa spôsobuje nevýrazné kovové údery v oblasti uloženia hriadeľa, zvlášť pri nízkych otáčkach. Opotrebenie piestového čapu sa prejavuje zvonivým kovovým zvukom a pod. Podobne možno použiť stetoskop aj pri prevodoch a kolesách. Presnosť diagnózy je však veľmi malá. Preto nie je možné vysloviť pri tejto metóde jednoznačnú diagnózu a využíva sa len ako pomocná informácia pri ďalšom meraní. Jedným zo zjavných príznakov vzniku poruchy je zníženie alebo najčastejšie zvýšenie teploty. Zvýšenú teplotu súčiastok rozpoznáme dotykom, prejavuje sa nepriamo vznikom dymu, zápachom alebo ju môžeme zviditeľniť použitím farieb citlivých na zmenu teploty podložky, na ktorú sú nanesené. Aromatická diagnostika. Pri tejto kontrole strojov a mechanizmov využívame zápachy. Zápachy horiacej alebo spálenej izolácie dajú veľmi konkrétnu informáciu, zápach unikajúceho benzínu alebo plynu okamžite upozorní na poruchu. Charakteristický je aj zápach horiaceho brzdového obloženia a obloženia spojky. Aromatická diagnostika má výhodu v tom, že signál sa šíri bezkontaktne, nezávisle na tom, či je súčiastka na povrchu stroja alebo na najneprístupnejšom mieste, či je pohyblivá alebo sa otáča. 2.2 METÓDY MERANIA PREVÁDZKOVÝCH PARAMETROV Tieto metódy tvoria veľkú skupinu a sú založené na meraní fyzikálnych veličín pri určitej činnosti stroja. Ich výhodou je, že merané veličiny sa obyčajne môžu imitovať aj v dielenských podmienkach, napr. zaťaženie hydraulického valca, zaťaženie spaľovacieho motora výkonovou brzdou a pod MERANIE PREVÁDZKOVÝCH OTÁČOK Prevádzkové otáčky patria medzi najdôležitejšie parametre točivých strojov. V technickej diagnostike ich možno použiť buď vo forme vstupných veličín, alebo výstupného parametra. Ako vstupná veličina sa merajú a nastavujú pri meraniach niektorých charakteristík, kde sa otáčkami definujú podmienky merania, napr. výkonové parametre pri rôznych otáčkach. Dosiahnuté otáčky sa môžu používať aj v podobe výstupného parametra, ktorý priamo určuje technický stav prvku, napr. prebehové otáčky motora charakterizujú stav regulátora vstrekovacieho čerpadla, spúšťacie otáčky motora technický stav spúšťača a akumulátora, otáčky dynama zapojeného ako motora určujú jeho technický stav. Na meranie otáčok možno použiť niekoľko typov otáčkomerov. Často sú tieto trvalo zabudované v ovládacom paneli stroja ako prístroje palubnej diagnostiky. Z prenosných otáčkomerov sú najjednoduchšie ručné mechanické otáčkomery. Pri meraní sa ich hriadeľ pritláča ručne na meranú rotujúcu časť stroja, ku ktorej je prístup. Možno ich použiť pri jednorázovom meraní otáčok. O niečo sú zložitejšie otáčkomery, ktoré pracujú na princípe snímania impulzov, ktorých frekvencia je úmerná meraným otáčkam. Otáčky naftového motora možno napríklad určiť na základe tlakových impulzov vo vysokotlakových rúrkach, otáčky benzínového motora na základe vysokonapäťových impulzov alebo prerušení zapaľovacieho obvodu. 22