Процесс диагностирования двигателей

Процесс диагностирования двигателей. Процесс диагностирования заключается в восприятии диагностических параметров S1, S2 Sп, измерении их величин, определяющих в известном масштабе параметры технического состояния X1, X2 Xn механизма, и выдачи заключения на основе сопоставления измеренных величин с упреждающими Sу1, Sу2, Sуn или предельными Sп1, Sп2 Sпn величинами.

Процесс восприятия и измерения диагностических параметров показан на рис. 1. Объект диагностики О имеет техническое состояние, характеризующееся параметром Х. Функционируя, или под воздействием стимулирующего устройства например, стенда, он порождает соответствующий диагностический параметр S. Этот параметр воспринимается при помощи какого-либо одного или нескольких датчиков D механических, тепловых, электрических, X S? бX S Рис. 1. Схема процесса диагностики. индукционных и др От датчика параметр в трансформированном виде S? поступает в устройство У для соответствующей обработки расчленения усиления, дешифровки, анализа и т.п. и далее в измерительное устройство И, где измеряется параметр X технического состояния в определённом масштабе б при помощи прибора стрелочного типа, индикатора, диаграммы, компостера и т.п Простые механизмы диагностируют по одному наиболее весомому признаку, а сложные по нескольким. Диагностика сложных механизмов возможна либо по одному признаку путём анализа полученной информации, либо одновременно по нескольким диагностическим параметрам путём синтеза сведений о состоянии объекта.

В последнем случае заключение о техническом состоянии делают на основе логической обработки полученных результатов.

При логической обработке учитывается, что каждый из структурных параметров, достигнув упреждающей или предельной величины т.е. превратившись в неисправность, может породить одновременно несколько различных диагностических параметров соответствующей величины.

При этом различные неисправности могут частично сопровождаться одинаковыми диагностическими параметрами. Так, например, износ запорной иглы поплавковой камеры карбюратора может вызвать расход топлива, превышающий норму, перегрев двигателя, рост содержания СО в отработавших газах и т.д. Такие же и некоторые другие диагностические параметры сопровождают износ дозирующих устройств. При этом неисправности могут быть такими, что механизм не перестаёт функционировать.

В этом случае для локализации неисправности сложного устройства необходимо пользоваться целым комплексом диагностических параметров. Для решения подобных задач надо знать количественные характеристики типичных неисправностей т.е. величины структурных параметров, при достижении которых требуется профилактика или ремонт и порождаемых ими диагностических параметров, достигших упреждающих или предельных величин, а также связей между теми и другими.

Рассмотрим схематический пример методики выявления одной из возможных неисправностей механизма, при наличии которой он требует профилактики. Пусть известно, что механизм может иметь три типичных неисправности Xy1, Xy2, Xy3 и три порождаемых ими диагностических параметра Sy1, Sy2, Sy3. Взаимосвязь между неисправностями и параметрами можно выразить таблицей рис. 2 , называемой диагностической матрицей.

Единицы, проставленные в клетках горизонтального ряда этой матрицы, указывают на существование неисправности механизма при наличии данного диагностического параметра S ? Sy, а нули - на отсутствие неисправности. Подобные диагностические матрицы составляют на основе изучения структурных связей между элементами механизма, параметрами его состояния и диагностическими параметрами. В рассматриваемом примере существование первого диагностического параметра, Пара- метры Sy1 Sy2 Sy3 Неисправности Xy1 Xy2 Xy3 1 1 0 1 0 1 0 1 1 имеющего величину Sy1, оз- начает возможность первой Xy1 или второй Xy2 неисправ- ности существование второ- го Sy2 - соответственно пер- вой Xy1 и третьей Xy3, а су- ществование третьего Sy3 - второй Xy2 и третьей Xy3 не- исправностей.

Анализируя эту элементарно простую Рис. 2. Принципиальная схема диагности- таблицу, нетрудно заметить, ческой матрицы. что наличие у механизма первой неисправности сопровождается первым и вторым диагностическим параметром, наличие второй - первым и третьим, наличие третьей - вторым и третьим.

Из этого следует, что при возникновении параметров Sy1 и Sy2 механизм имеет неисправность Xy1, при наличии Sy1 и Sy3 - неисправность Xy2 а при наличии Sy2 и Sy3 - неисправность Xy3. Реальные задачи этого вида значительно сложнее из-за большого числа неисправностей и признаков и вследствие множественных связей между теми и другими. В этих случаях целесообразно применение логических автоматов с датчиками, воспринимающими диагностические признаки, и пороговыми устройствами для включения соответствующих цепей автомата при достижении диагностическими параметрами нормативных величин.

При этом в автомат последовательно поступают дозы информации, снижающие неопределённость состояния энтропию диагностируемого объекта, и происходит выявление неисправности, которая может существовать при данной комбинации диагностических параметров. В итоге срабатывает индикатор, фиксирующий искомую неисправность. 5. Методы диагностики.

Методы диагностики двигателей базируются на способах измерения параметров, наиболее приемлемых для данного механизма диагностических признаков. Для выбора таких параметров используют структурно-следственную схему диагностируемого механизма. Эта схема связывает элементы механизма с его структурными параметрами, а структурные параметры с соответствующими им диагностическими признаками и диагностическими параметрами. На рис. 3 показана такая схема применительно к узлу поршень, кольцо, цилиндр.

На основе анализа структурной схемы выбирают наиболее эффективный метод измерения параметров диагностических признаков, т.е. метод диагностики. На рис. 4 показаны основные группы методов диагностики двигателей. Метод диагностики по параметрам эффективности, т.е. по параметрам рабочих процессов, широко используется для комплексной оценки работоспособности двигателя. Он заключается в имитации условий и режимов работы двигателя.

Применительно к двигателю это может быть измерение мощностных и экономических показателей. Диагностика по герметичности рабочих объёмов используется для оценки технического состояния цилиндро- поршневой группы двигателя, его систем охлаждения и смазки. Метод тепловой диагностики по скорости и температуре нагрева применяют главным образом для оценки состояния сопряжений по выделению ими тепла соответственно работе трения при заданном скоростном и нагрузочном режимах. По геометрическим соотношениям зазорам, смещениям диагностируют подшипники и шкворни.

Метод диагностики по колебательным процессам шумам, вибрациям широко применяют для общей оценки технического состояния двигателя по уровню шума и для локальной проверки кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. Метод диагностики по составу эксплуатационных материалов и отработавших газов используется для общей оценки системы питания по содержанию СО в отработавших газах, для определения интенсивности изнашивания основных механизмов двигателя по концентрации в картерном масле Элементы узла Структурные параметры Рис. 3.Структурно-следственная схема узла поршень, кольцо, цилиндр двигателя.

Рис. 4. Методы диагностики двигателей. продуктов износа, исправности его систем фильтрации, годности картерного масла. Важной характеристикой основных методов диагностики является их применение в динамике и статике, т.е. в рабочем и нерабочем состоянии механизма. В динамике применяют те методы, в которых диагностическими признаками являются рабочие или сопутствующие процессы, а в статике - геометрические соотношения и некоторые другие, доступные для прямого измерения структурные параметры при обеспечении достаточной достоверности результатов.

По способу и средствам проведения различают стационарную стендовую и ходовую диагностику. При стационарной диагностике работу двигателя на заданном режиме имитируют при помощи специальных стендов, а при ходовой - путём ходовых испытаний. Кроме того, к ходовой диагностике можно отнести наблюдение за постоянно действующими контрольными приборами в процессе работы двигателя. Стационарную диагностику осуществляют, пользуясь стендами, передвижными и переносными диагностическими устройствами.

Ходовая диагностика проводится при помощи переносных диагностических приборов десселерометр, бачок для измерения расхода топлива и т.п. или же встроенных измерительных средств термометр, манометр, расходомер и др В настоящее время наибольшее развитие получила стационарная диагностика.

Диагностику проводят по принципу от целого к частному. Это означает, что, прежде чем делать углублённую поэлементную диагностику сложного механизма, необходимо определить его техническое состояние комплексно по показателям эффективности рабочим параметрам. Использование этого принципа упрощает и рационализирует процессы диагностики. Совершенство методов диагностики зависит от качества применяемой аппаратуры и от уровня автоматизации процесса. При этом возможна автоматизация отдельных диагностических комплексов или всей системы диагностических работ по двигателю в целом.

Степень автоматизации может быть тем выше, чем больше число объектов диагностики, т.е. в тех случаях, когда надлежащая объективность и производительность диагноза операторами невозможна или экономически невыгодна. Добротность методов и средств диагностики оценивают экономичностью, достоверностью и доступностью. 6.