Оценка технического состояния оборудования. Техническое состояние объекта

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

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.

Переход оборудования из одного технического состояния (ТС) в другое обычно происходит вследствие повреждения или отказа.

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.

Диагностика технического состояния оборудования

3.3.1. Техническое диагностирование (ТД) - элемент системы ППР, позволяющий изучать и устанавливать признаки неисправности (работоспособности) оборудования, устанавливать методы и средства, при помощи которых дается заключение (ставится диагноз) о наличии (отсутствии) неисправностей (дефектов). Действуя на основе изучения динамики изменения показателей технического состояния оборудования, ТД решает вопросы прогнозирования (предвидения) остаточного ресурса и безотказной работы оборудования в течение определенного промежутка времени.
3.3.2. Техническая диагностика исходит из положения, что любое оборудование или его составная часть может быть в двух состояниях - исправном и неисправном. Исправное оборудование всегда работоспособно, оно отвечает всем требованиям ТУ, установленных заводом изготовителем. Неисправное (дефектное) оборудование может быть как работоспособно, так и неработоспособно, т. е. в состоянии отказа.
3.3.3. Оборудование может отказать в связи с изменением внешней среды и по причине физического износа деталей, находящихся как снаружи, так и внутри оборудования. Отказы являются следствием износа или разрегулировки узлов.
3.3.4. Техническая диагностика направлена в основном на поиск и анализ внутренних причин отказа. Наружные причины определяются визуально, при помощи измерительного инструмента, несложных приспособлений.
Методы, средства и рациональная последовательность поиска внутренних причин отказа зависят от сложности конструкции оборудования, от технических показателей, определяющие его состояние. Особенность ТД состоит в том, что она измеряет и определяет техническое состояние оборудования и его составных частей в процессе эксплуатации, направляет свои усилия на поиск дефектов.
3.3.5. По величине дефектов составных частей (агрегатов, узлов и деталей) можно определить работоспособность оборудования. Зная техническое состояние отдельных частей оборудования на момент диагностирования и величину дефекта, при котором нарушается его работоспособность, можно предсказать срок безотказной работы оборудования до очередного планового ремонта, предусмотренного нормативами периодичности Системы ППР, а также необходимость их корректировки.
3.3.6. Заложенные в основу ППР нормативы периодичности являются опытно усредненными величинами, установленными так, чтобы ремонтные периоды были кратными и привязанными к календарному планированию основного производства (год, квартал, месяц).
3.3.7. Любые усредненные величины имеют свой существенный не достаток: даже при наличии ряда уточняющих коэффициентов они не дают полной объективной оценки технического состояния оборудования и необходимости вывода в плановый ремонт. Почти всегда присутствуют два лишних варианта: остаточный ресурс оборудования далеко не исчерпан, остаточный ресурс не обеспечивает безаварийную работу до очередного планового ремонта. Оба варианта не обеспечивают требование Федерального закона № 57 ФЗ об установлении сроков полезного использования основных фондов путем объективной оценки потребности его постановки в ремонт или вывода из дальнейшей эксплуатации.
3.3.8. Объективным методом оценки потребности оборудования в ремонте является постоянный или периодический контроль за техническим состоянием объекта с проведением ремонтов лишь в случае, когда износ деталей и узлов достиг предельной величины, не гарантирующей безопасной, безотказной и экономичной эксплуатации оборудования. Такой контроль может быть достигнут средствами ТД, а сам метод становиться составной частью Системы ППР (контроля).
3.9.9. Другой задачей ТД является прогнозирование остаточного ресурса оборудования и установления срока его безотказной работы без ремонта (особенно капитального), то есть корректировка структуры ремонтного цикла.
3.9.10. Техническое диагностирование успешно решает эти задачи при любой стратегии ремонта, особенно стратегии по техническому состоянию оборудования. В соответствии с этой стратегией работы по поддержанию и восстановлению работоспособности оборудования и его составных частей должны осуществляться на основе ТД оборудования.
3.3.11. Техническое диагностирование является объективным методом оценки технического состояния оборудования с целью определения наличия или отсутствия дефектов и сроков проведения ремонта, в том числе прогнозирования технического состояния оборудования и корректировки нормативов периодичности ремонта (особенно капитального).
3.3.12. Основным принципом диагностирования является сравнение регламентированного значения параметра функционирования или параметра технического состояния оборудования с фактическим при помощи средств диагностики. Под параметром здесь и далее согласно ГОСТ 19919-74 понимается характеристика оборудования, отображающая физическую величину его функционирования или технического состояния.

Техническое состояние - это совокупность изменяющихся в процессе эксплуатации свойств машины. Данные свойства характеризуют пригодность машины к дальнейшему использованию по назначению, а также определяю значения параметров и качественные признаки, состав которых установлен согласно технической документацией. Могут различаться следующие виды технического состояния: неисправное и исправное, неработоспособное и работоспособное. Ремонт гусеничных кранов производит "Стройтехноктракт".

Исправным называют состояние объекта, которое удовлетворяет абсолютно всем требованиям конструкторской и нормативно-технической документации.

Работоспособным называют состояние объекта, которое имеет значения параметров, характеризующих способность выполнять все заданные функции, а также соответствуют требованиям конструкторской и нормативно-технической документации.

Машина может быть одновременно работоспособной, но неисправной. Ярким примером будет, поврежденная окраска кабины трактора или автомобиля, помята обшивка бункера комбайна. При этом работоспособность машины (производительность, расход топлива и т. п.) сохраняется. Однако она считается неисправной, так как не удовлетворяет абсолютно всем требованиям конструкторской и нормативно-технической документации.

Предельное состояние - есть состояние, при котором применение объекта по назначению нецелесообразно или недопустимо. Причинами может быть низкая эффективность эксплуатации или невозможность безопасной работы, а также значительные затраты на ремонт. Предельное состояние устанавливается на основании критериев (признаков или совокупности признаков).

При использовании объекта параметры состояния изменяются. в результате чего теряется работоспособность или исправность.

Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправности.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособности. Устранение последствий отказа всегда связано с материальными и трудовыми затратами. Они складываются из разборочно-сборочных и регулировочных работ, затрат на запасные части или замену агрегата и убытков от простоя машин. Особенно весомы убытки от простоя машины, так как за это время она не используется по назначению.

Поддержание машин в работоспособном состоянии дает значительный экономический эффект вследствие снижения суммарных издержек, связанных с убытками от простоев и затратами на устранение последствий отказов.

Для оценки технического состояния машины используют различные параметры.

Различают структурные и диагностические параметры, которые можно количественно измерить.

Структурные параметры - это износ, размер детали, зазор или натяг в сопряжении, физико-механические свойства материала, технические характеристики машины и ее составных частей, непосредственно обусловливающие техническое состояние машин.

Диагностические параметры, используемые для оценки технического состояния машин, косвенно характеризуют их структурные параметры (температура, шум, вибрация, герметичность, расход масла, давление, параметры движения деталей и т. п.). В тех случаях, когда структурный параметр определяется в процессе диагностирования прямым измерением, он одновременно будет и диагностическим.

Качественные признаки технического состояния, появляющиеся в результате изнашивания, деформации, разрушения или старения детали, обычно проявляются в виде наличия течи масла, топлива, охлаждающей жидкости, определенного цвета отработанных газов, в появлении характерного шума, скрежета, специфического запаха и т. п. Эти признаки не измеряют, а только оценивают органолептически, то есть на основании восприятия органов чувств - зрения, обоняния, слуха, осязания, вкуса.