ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Цели и задачи технической диагностики По данным МАГАТЭ в настоящее время в ведущих промышленно развитых странах мира существенная доля. - презентация

1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Цели и задачи технической диагностики По данным МАГАТЭ в настоящее время в ведущих промышленно развитых странах мира существенная доля электроэнергии вырабатывается на атомных электростанциях: во Франции более 75%, Бельгии около 60%, Швейцарии более 35%, Японии около 35 %, Великобритании более 20%, США около 20%, России около 15%. Приведенные сведения свидетельствуют о значительной экономической и социальной значимости этой отрасли в мире. Объекты атомной энергетики относятся к потенциально опасным техническим системам. Поэтому к ним предъявляются повышенные требования надежности и безопасности эксплуатации. Более того, от безопасной эксплуатации АЭС зависят не только перспективы развития атомной энергетики, но и существование самой отрасли. Техническая безопасность ядерных энергетических установок обеспечивается комплексом технико-организационных мероприятий, среди которых особая роль отводится их диагностическому обслуживанию. Четкая организация работ по диагностике и профилактике оборудования АЭС позволяет избежать аварийных ситуаций на станциях. Лекция 1

2 Объекты атомной энергетики относятся к потенциально опасным техническим системам. Поэтому к ним предъявляются повышенные требования надежности и безопасности эксплуатации. Более того, от безопасной эксплуатации АЭС зависят не только перспективы развития атомной энергетики, но и существование самой отрасли. Техническая безопасность ядерных энергетических установок обеспечивается комплексом технико-организационных мероприятий, среди которых особая роль отводится их диагностическому обслуживанию. Четкая организация работ по диагностике и профилактике оборудования АЭС позволяет избежать аварийных ситуаций на станциях. Лекция 1

3 Техническая безопасность ядерных энергетических установок обеспечивается комплексом технико-организационных мероприятий, среди которых особая роль отводится их диагностическому обслуживанию. Четкая организация работ по диагностике и профилактике оборудования АЭС позволяет избежать аварийных ситуаций на станциях. Российское законодательство в области промышленной безопасности в качестве приоритетов декларирует обеспечение безопасной эксплуатации потенциально опасных производственных объектов и снижение их техногенного воздействия на окружающую среду. Безусловное выполнение этих требований основа Государственных программ по развитию атомной энергетики. Лекция 1

4 Первоочередными задачами этих программ являются: - разработка и проведение инженерно-организационных мероприятий по снижению риска аварий с тяжелыми экологическими и экономическими последствиями; - создание на объектах атомной энергетики современных систем диагностического обслуживания; - анализ и управление риском, связанным с воздействием ядерных энергетических установок на население, обслуживающий персонал и окружающую среду. Лекция 1

5 Экономическое значение диагностики можно пояснить исходя из того, что существуют три типа срока службы ответственных объектов: -экономически обоснованный, определяемый конкурентоспособностью и экономической целесообразностью; -проектный, определяемый техническим заданием; -лицензионный, назначаемый надзорными органами. При определении проектного срока службы ответственных и потенциально опасных объектов (трубопроводов, ядерных реакторов, объектов нефтехимического и газового комплекса и др.) исходят из оценок срока безопасной эксплуатации по пессимистическим и оптимистическим сценариям (моделям) накопления повреждений. Лекция 1

6 Эти оценки могут различаться в десять и более раз, особенно там, где сроки эксплуатации составляют десятки лет. Это происходит из-за того, что в проекты закладываются предельные, а не реальные характеристики объектов. Поэтому часто объект может эксплуатироваться даже после исчерпания проектного срока службы. В связи с этим разрабатываются программы продления срока службы крупных технических объектов за счет внедрения современных средств диагностики. Эти средства должны своевременно предупреждать о приближении объекта к критическому состоянию. Лекция 1

7 Слово диагностика образовано от греческого «диагнозис» распознавание, определение. Техническая диагностика означает распознавание состояния технических объектов и систем, как правило, в процессе их функционирования. Под термином техническая диагностика также понимают отрасль научно- технических знаний, сущность которой составляют теория, методы и средства обнаружения и поиска дефектов объектов технической природы. Основное назначение технической диагностики (ТД) повышение надежности и безопасности технических объектов на этапе их эксплуатации, а также предотвращения брака на этапе изготовления объектов. Основная задача ТД распознавание состояния технических систем в условиях ограниченной информации в процессе эксплуатации системы. Лекция 1

8 Различают следующие технические состояния технических систем (ТС): - исправное техническое состояние; - работоспособное техническое состояние; - неработоспособное техническое состояние. 1. Объект, удовлетворяющий всем требованиям нормативно-технической документации, является исправным или, говорят, что он находится в исправном техническом состоянии. 2. Объект находится в работоспособном техническом состоянии, если он может выполнять все заданные ему функции с сохранением значений заданных параметров в требуемых пределах. 3. Неисправное (неработоспособное) техническое состояние, а также состояние неправильно функционирования объекта невыполнение объектом своего функционального назначения.

9 Техническая диагностика предназначена для проверки исправности, работоспособности и правильности функционирования технических объектов (ТО); поиска дефектов, нарушающих исправность, работоспособность и правильность функционирования ТО. Постановка перечисленных задач предполагает задание класса (группы) возможных (наиболее вероятных) дефектов; наличие методов построения алгоритмов диагностирования, реализация которых обеспечит обнаружение дефектов из заданного класса (группы). Лекция 1

10 Техническая диагностика занимается определением и изучением параметров и признаков, характеризующих отказы оборудования, наличие дефектов в технических объектах, оценкой их состояния и предсказанием возможных отклонений в режимах работы, а также разработкой методов и средств обнаружения и локализации дефектов (отказов) в технических системах.. Лекция 1

11 Для диагностирования ТО могут применяться следующие средства диагностирования: - аппаратурные; - программные; - в качестве средств диагностирования может выступать человек- оператор, контролер или наладчик. Средства и объект диагностирования, взаимодействующие между собой, составляют систему диагностирования. Различают системы: - тестового диагностирования; - функционального диагностирования. В системах тестового диагностирования на ТО подаются в определенном порядке специальные тестовые воздействия (сигналы) и определение состояния объекта на основе его отклика на указанные сигналы. В системах функционального диагностирования ТО подвергается рабочему воздействию, которое предусмотрено его алгоритмом функционирования. Лекция 1

12 Три типа задач определения технического состояния объектов При определении приходится сталкиваться с тремя типами задач: 1. Первый тип определение технического состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени. Это задача диагностирования. 2. Второй тип предсказание технического состояния, в котором окажется объект в некоторый будущий момент времени. Это задача прогнозирования. 3. Третий тип определение технического состояния, в котором находился объект в некоторый момент времени в прошлом. Это задача генеза, (греческое «генезис» означает происхождение). Задачи 1-го типа относятся к области технической диагностики, 2-го типа к техническому прогнозированию, 3-го типа к технической генетики. Лекция 1

13 Техническая диагностика и неразрушающий контроль С понятием техническая диагностика тесно связано понятие неразрушающий контроль, под которым понимают совокупность методов и средств для обнаружения нарушений сплошности и однородности макроструктуры материалов и изделий, отклонений химического состава и свойств материалов, определения размеров изделий, причем указанные операции проводятся без нарушения целостности и потребительских качеств контролируемого объекта. Основными преимуществами неразрушающего контроля являются: возможность 100%-го контроля качества изделий; возможность проведения эксплуатационного контроля; возможность проведения испытаний одного и того же изделия несколькими методами; возможность повторного контроля изделия по прошествии некоторого определенного времени; сохранение дорогостоящих деталей и изделий. Недостатки неразрушающего контроля: результаты испытаний, как правило, носят вероятностный или качественный характер; неоднозначность заключения о годности объекта и ресурсе его работы. Лекция 1

14 Различают следующие задачи контроля объектов и материалов: дефектоскопия обнаружение нарушений сплошностей макроструктуры объектов и отклонений от химического состава; толщинометрия контроль и определение размеров изделий; структуроскопия контроль химического состава и структуры материалов; техническая диагностика текущего состояния и служебных свойств. В индустриальной сфере сравнительно часто приходится решать задачи дефектоскопии, которые независимо от используемого метода контроля включают следующие этапы: обнаружение дефектов в конструкциях и изделиях; классификация или определение типа дефектов трещина, раковина, включение и т. п.; определение координат и размеров, обнаруженных дефектов; оценка их степени опасности. Лекция 1

15 В инженерной практике под термином дефект понимают отклонение от нормального, предусмотренного заданными техническими условиями качества, ухудшающее рабочие или технические характеристики изделия. Обнаружение дефекта установление факта его наличия в техническом объекте. Поиск дефекта указание с определенной точностью факта его местоположения в техническом объекте. Различают следующие виды дефектов: производственно-технологические; эксплуатационные. По происхождению различают: дефекты изготовления материалов: трещины, раковины, ликвация и др.; дефекты обработки материалов, возникающие, например, при прокатке: расслоения, изменение структуры зерна, текстура; дефекты, появляющиеся при обработке и изготовлении деталей, например, закалке, шлифовке, закалочные трещины; дефекты соединения деталей, например, при сварке раковины, трещины, шлаковые включения и др.; дефекты, возникающие при эксплуатации конструкции, усталостные трещины, коррозия, коррозия под напряжением. Возможность выявления дефектов характеризуется предельной чувствительностью или порогом чувствительности, под которой подразумевается минимальный размер дефекта, который может быть обнаружен с помощью данного метода или средства контроля. Лекция 1

16 Задачей технического диагностирования является оценка фактического состояния технического объекта. Для этого априорно задается множество возможных состояний объекта и в результате обработки диагностической информации из этого множества определяется наиболее вероятное состояние. Множество возможных состояний в простейшем случае может включать лишь два состояния объекта исправное и неисправное, а процесс определения, в каком из них находится объект, называется дихотомией. Диагностика в значительной степени базируется на теории распознавания образов, характеризующейся эвристическим подходом, то есть методом проб и ошибок, наводящих вопросов при изучении объектов. Лекция 1

17 В качестве составляющих научной базы диагностики применяют теорию информации, теорию передачи и преобразования сигналов, математическую статистику, теорию распознавания образов, теорию колебаний, электронику, вычислительную технику и другие смежные дисциплины. Диагностическое обслуживание объектов атомной промышленности, как составная часть системы предотвращения аварий, также нуждается в подготовленных специалистах. Такие специалисты должны владеть: процедурами диагностического обследования с применением различных методов и средств неразрушающего контроля; методиками анализа причин и последствий аварий и отказов, в том числе идентификации результатов разрушений и поломок; методами расчетно-экспериментального прогнозирования долговечности и оценки безопасных сроков службы элементов конструкций АЭС, если по результатам обследования известно их состояние и условия будущей эксплуатации. Лекция 1