Korszerű Diagnosztikai Módszerek Szabó József Zoltán Főiskolai adjunktus Mechatronikai és Autótechnikai Intézet Fszt. 29.
1. Előadás Információk a tantárgyról Általános bevezető, félévi anyag és követelményrendszer ismertetése. A diagnosztika helye a tudományok között. Karbantartás és diagnosztika. Karbantartási stratégiák, kádgörbe. Rezgéselmélet Kiegyensúlyozás és tengelybeállítás elméleti összefoglaló
Információk a tantárgyról Tantárgy címe: Korszerű diagnosztikai módszerek Kódja: BGRKD1VNLK Kreditérték: 3 Előtanulmányi feltétel : Heti óraszám: Előadás : 3 Konzultációk száma : 14 Oktatási cél: A hallgatók ismerjék meg a gépiparban használt korszerű diagnosztikai eljárásokat, műszereket valamint ezek alkalmazási lehetőségeit A félév elfogadásának követelménye : ZH a félév végén (esszé jellegű kérdésekkel) Oktató : Szabó József Zoltán
A félév fontosabb témakörei Általános bevezető, félévi anyag és követelményrendszer. Karbantartás és diagnosztika. Karbantartási stratégiák, kádgörbe. A diagnosztika helye a tudományok között. Diagnosztikai módszerek és információ hordozók Rezgéselmélet Kiegyensúlyozás és tengelybeállítás elméleti összefoglaló Csapágyvizsgálat esettanulmányok és rezgésmérés gyakorlati bemutató. Mozgás-animációs vizsgálatok Gyakorlati bemutató : Forgórészek kiegyensúlyozása. Gyakorlati bemutató : Tengelybeállítás COMBI-LASER Különleges diagnosztikai módszerek Elektromágneses hullámok, Termovízió elmélet és hőkamera gyakorlati bemutató. Különleges diagnosztikai módszerek II. Endoszkóp elméleti és gyakorlati bemutató. Endoszkóp filmek VIDEO Részecskevizsgálat, olajdiagnosztika.. Zajdiagnosztika. Félév végi ZH.
Kötelező irodalom [0.] Előadások anyaga! [1.] dr. Kégl T. - Szabó J. : Műszaki M diagnosztika Főiskolai F jegyzet BDGMF 1994. (3. kiadás s BMF 2005 jegyzetboltban kapható - kötelező) Letölthető segédlet pdf formátumban: http://siva.banki.hu/jegyzetek/korszerü_diagn osztika
A műszaki diagnosztika fogalma A műszaki diagnosztika olyan eljárás, amely műszerek és mérőeszközök segítségével a GÉP LÉNYEGES MEGBONTÁSA NÉLKÜL, ÜZEM KÖZBEN TELJES TERHELÉS ALATT A MÉRHETŐ JELEKBŐL, HATÁSOKBÓL következtet a gép múltbeli, jelenlegi állapotára és jövőbeli viselkedésére
A műszaki rendszerek és berendezések vizsgálatával, állapotuk meghatározásával kapcsolatban háromféle feladat tűzhető ki: a) Múltbeli állapot felderítése, b) A jelenlegi állapot meghatározása, c) A rendszer, a gép jövőjére vonatkozó előrejelzés. Hibaeredet Jelenlegi állapot Várható meghibásodás GENEZIS múlt DIAGNOSZTIKA jelen PROGNOSZTIKA jövő
Karbantartás és diagnosztika KARBANTARTÁS : - karbantartáson azt a fenntartási tevékenységet kell érteni, amelyet az állóeszköz üzemképessége és rendeltetésszerű használati állapotának megőrzése érdekében végzünk. A DIN szabvány szerint : - a karbantartás azon intézkedések összessége, melyek a kívánt állapot megóvására, helyreállítására, illetve a meglévő állapot megítélésére irányulnak. A karbantartás három fő ága a felülvizsgálat (ellenőrzés, mérés), a gondozás(kezelés) és a helyreállítás (javítás), melyek magukba foglalják a karbantartás céljának a vállalkozás céljával való egyeztetését azaz a megfelelő karbantartási stratégia megállapítását és alkalmazását is.
Karbantartási stratégiák Azért szükséges ismernünk őket, hogy adott termelési szolgáltatási folyamathoz megfelelő és gazdaságos karbantartási módszert választhassunk. Az általánosan alkalmazott módszerek három fő csoportba sorolhatók: 1. Hibaelhárító, vagy tűzoltó jellegű stratégia 2. Merev ciklusú TMK jellegű karbantartási stratégia. Naptári idő, elvégzett munka, lefutott, ledolgozott üzemóra szerint 3. Műszaki állapottól függő karbantartási stratégia
Karbantartási/fenntartási stratégiák (módszerek) Károrientált karbantartási stratégia Időorientált karbantartási stratégia Állapotorientált karbantartási stratégia Kiesésen alapuló módszer ( tűzoltókarbantartás ) Ciklikus (periodikus) módszer (megelőző jellegű) ciklikus ápolás-gondozás ciklikus javítás üzemszünethez kötött javítás Felülvizsgálaton alapuló, állapotfüggő módszer (megelőző jellegű) rendszeres felülvizsgálat (műszaki diagnosztika) alapján folyamatos állapotfigyelés alapján szakértő rendszereken alapuló
Hibaelhárító, vagy tűzoltó jellegű karbantartási stratégia Előnyei: A gépek 100%-ig kihasználhatók Nem kell hosszú kísérleteket végezni a károsodási magatartás felmérése céljából Egyszerű módszer Hátrányai: Az alkatrészek váratlanul, nagy termelési veszteséget okozva mennek tönkre Mivel előre nem tervezhető a javítást csak hosszabb idő alatt nagyobb ráfordítással lehet elvégezni Csak olyan helyen alkalmazható ahol a működésképtelenség nem veszélyeztet emberi életet
Előnyei: Jól tervezhető Merev ciklusú TMK karbantartási stratégia Javul a gépek rendelkezésre állása Csökkenti az üzemzavarok számát, rendszeres gondozás és kontroll van a gépeken Hátrányai: Nagy raktárkészletet és jelentős személyi állományt tehát nagy költséget igényel Gyakori hibák a javítás során Az egyébként tökéletes, üzemképes gépeket is javítják, mert a ciklusidő nem változtatható Nem a tényleges állapot, hanem az előírások szerint javítanak emiatt időnként tűzoltásba megy át
Ciklusidő felosztása TMK jellegű karbantartási stratégia esetén
Előnyei: Állapot függő karbantartási stratégia A gépek jól, 90-95% -ig kihasználhatók Alkatrészeket csak akkor cserélnek, ha ezt műszeres mérések alapján indokoltnak tartják. Javul a gépek rendelkezésre állása Csökkenti a raktárkészletet, mivel jól tervezhető kisebb anyag és bérköltség szükséges Csak a hibás alkatrészt cserélik Hátránya: Drága műszerek és hozzáértő szakemberek szükségesek egy ilyen rendszer működtetéséhez. Gazdaságossági számítást igényel a bevezetése
Az állapotfüggő stratégia alapfogalmai
Az állapotfüggő stratégia alapfogalmai
Az állapotfüggő stratégia alapfogalmai
Az állapotfüggő stratégia alapfogalmai
A kádgörbe származtatása
A kádgörbe és szakaszai
Előre nem tervezhető Előre tervezhető KARBANTARTÁSI STRATÉGIÁK Hibajavító karbantartás Megelőző karbantartás vagy gyógyító karbantartás rendszeres (tervszerű megelőző) karbantartás vagy működési időn alapuló karbantartás álapottól függő karbantartás vagy előrejelző karbantartás melyet üzemzavar esetén végeznek amelyet szabályos időközönként (naptári idő, üzemeltetési idő) végeznek javítás csak hiba esetén, ha üzemzavar bekövetkezése várható gondozás felülvizsgálat elemek cseréje műszeres állapotfigyelés teljes felújítás - hibák korai meghatározása - nincs előrejelzés - kieső termelés - gépkárosodás - nagy költségek - jól tervezhető - csökkenti az üzemzavarok számát - alkatrészeket feleslegesen is cserélnek - nagy költségek - hibák bekövetkezésének előrejelzése - gépkihasználás növelése - alkatrészek élettartamának kihaszn. - csökk. a karbantartás okozta hibák
A gépészeti g állapotjelző paraméterek rezgés, ütésimpulzus, zaj, csapágyhőmérséklet, kenőolaj nyomása és hőmérséklete, szivattyúk szívó- és nyomócsonkján mért nyomás, forgórész pozíciója, stb.
Alapvető diagnosztikai módszerekm Alapvetően kétfajta eljárást különböztethetünk meg: Passzív eljárások : -melyek a testekből kiáramló információt (pl. infravörös sugarak, rezgés, zaj, stb.) regisztrálják és elemzik Aktív eljárások : - melyek valamilyen információ hordozót (pl. röntgen, vagy gamma sugarat) juttatnak át a testen és ennek változását regisztrálják, elemzik
A legfontosabb műszaki diagnosztikai eljárások Rezgésmérés (alkatrészek, részegységek, gépláncok, üzemrészek, stb.) Hőmérséklet mérés (csapágy, olaj, hűtőközeg, stb.) Zajmérés Termográfia (hőképek készítése mechanikus és villamos alkatrészekről) Szemrevételezés endoszkópos vizsgálattal Aktív átvilágításos technikák (röntgen, gamma sugarak) Olajminőség és az olajban lekopott részecskék vizsgálata Ultrahang diagnosztika Szivárgás vizsgálat Akusztikus emisszió Gépbeállítási műveletek a hiba megszüntetésére irányulnak, de diagnosztikai műszer kell a hibák kiküszöböléséhez: Rezonanciacsökkentés rezgésméréssel és a géplábak beállításával Helyszíni kiegyensúlyozás Lézeres tengelybeállítás Lézeres szíjbeállítás Mozgás-animációs vizsgálatok
Diagnosztikai információ hordozók
Diagnosztikai információ hordozók
Diagnosztikai módszerek
Diagnosztikai rendező elvek
Diagnosztikai rendező elvek Közvetlen diagnosztikai eljárást alkalmazunk akkor, ha a mért diagnosztikai információhordozó önmagában is alkalmas az üzemi állapot jellemzésére, mint pl. a fizikai alapmennyiségek (méret-, tömeg-, szín-, hőmérséklet, stb. változások), vagy felületi korróziós gödrösödés mértéke (mélységméréssel) stb. Közvetett diagnosztikai módszereknél több üzemi paraméter komplex elemzéséből következtetünk az üzemi állapot megfelelőségére. Mint például egy forgó elem kiegyensúlyozatlanságának mérését rezgésméréssel, vagy optikai módszerekkel diagnosztizáljuk. A belső anyagszerkezeti változásokra is közvetett diagnosztikai módszerekkel (elektronmikroszkóp, repedésvizsgálat, ultrahang, örvényáram stb.) lehet következtetni. A szubjektív diagnosztika a hagyományos (kezdeti) módszert képviseli, amikor a mérést és annak kiértékelését maga a vizsgáló szakember végzi, amely magában rejti a szubjektív és az objektív hibák lehetőségét, viszont biztosítja a szakember ismereteit, tapasztalatait, szintetizáló pozitív differenciáló képességét. Az automatikus diagnosztikában az érzékelőkön szerzett információkat számítógép segítségével értékeljük ki, amely módszer megkülönbözteti az ideális és a valós állapotot, így a szubjektív tévedést kizárva hívja fel a figyelmet a hibára, vagy súlyosabb esetben a vészhelyzetre, pl. erőművekben, vagy a nagy értékű technika berendezésein a folyamatos monitorozás, ügyelet, stb. esetén stb.
Diagnosztikai rendező elvek A részdiagnosztika a vizsgált rendszer, berendezés működése szempontjából meghatározó szerepű részegységeinek figyelemmel kísérését szolgálja. A teljes diagnosztika a rendszer, a berendezés minden lényeges elemének, részegységének folyamatos állapot felügyeletét biztosítja. A passzív diagnosztika azon információ jeleket méri és mutatja, amelyek a vizsgált rendszerben, a berendezés működésében keletkeznek. Passzív diagnosztikai módszer például a szemrevételezés, a rendellenes zaj figyelése, a rezgésmérés, a hőmérsékletmérés, az akusztikus emisszió figyelése, a nyomásmérés, a térfogat áram mérése, a leváltkopott részecskék vizsgálata, a tribodiagnosztika módszerei stb. Az aktív diagnosztika esetén a jel nem a vizsgált rendszerből, a berendezés működéséből származik, hanem valamilyen külső energiaforrásból, mint például mágneses-, ultrahangos-, radiológiai-, endoszkópos stb. vizsgálatok esetében..
Diagnosztikai rendező elvek Az időszakos diagnosztikával, az időszaki ellenőrzéseknél a mért (vizsgált) jellemző várható, esetleg számított trendje (prognózisa) alapján jelezhetjük előre a meghibásodás várható időpontját. A folyamatos diagnosztikában a rendszer, a berendezés működésének figyelését és az állapotellenőrzést beépített érzékelőkkel folyamatosan végzik, lehetőséget teremtve ez által a folyamatba való bármikor történő beavatkozásra is. A folyamatos állapot ellenőrzést általában monitorozásnak is nevezzük Szimplex diagnosztikáról beszélünk akkor, ha a figyelt jellemző paraméter önmagában is alkalmas az állapot jellemzésére. A komplex diagnosztikát jellemzi, hogy általában egy rendszer, vagy berendezés vizsgálata, értékelése csak több mért információhordozó jel vagy paraméter komplex elemzésével valósítható meg.
Diagnosztikai vizsgálati módszerek
Az időszakos és folyamatos állapotvizsgálat jellegzetességei A műszaki diagnosztika az előzőekben megfogalmazott állapotjelző paraméterek felhasználásával lehetővé teszi a gépek belső szerkezetének vizsgálatát, azok leállítása és szerelése nélkül! Az állapotjelző paraméterek használata során az alábbi munkafázisokat lehet megkülönböztetni: 1. lépés: a gépre jellemző, ún. állapotjelző paramétert meg kell találni; 2. lépés: azonosítani kell az állapotjelző paraméter normális és abnormális értékeit; 3. lépés: meg kell találni az észlelt abnormális érték kiváltó okát; 4. lépés: föl kell mérni az abnormális értéket kiváltó okok lehetséges következményeit; 5. lépés: a körülmények és a várható következmények figyelembevételével dönteni kell az esetleges beavatkozás módjáról
MŰSZAKI ÁLLAPOTTÓL FÜGGŐ KARBANTARTÁS IDŐSZAKOS ÁLLAPOTVIZSGÁLATLAT FOLYAMATOS ÁLLAPOT- FELÜGYELET JELZŐ RENDSZER FIGYELŐ RENDSZER
Fogalom meghatározások Az időszakos állapotvizsgálat lényege, hogy a felülvizsgálatok idő-pontjait, időközeit a gépek elhasználódási sajátosságainak figyelembevé-telével előre megállapítják és az éves vizsgálati tervben rögzítik. Az előírt időpontban ellenőrzik az alapvető üzemi jellemzőket, rendszerint hordozható,
Folyamatos állapotvizsgálat Folyamatos állapotfigyelésről beszélünk, ha a működési- és állapot-ellenőrzést beépített érzékelők és műszerek folyamatosan, illetve minta-vételesen végzik. A beépített készülékek jellegének megfelelően jelző- és figyelőrendszereket (monitor rendszer) különböztetnek meg. A jelző rendszer a gép kritikus pontjait folyamatos méréssel ellenőrzi. A rendszerben általában két jelzési szint programozható. Az alsó vészjelzési szint megszólalása a hiba kezdetét jelenti. Ha ezt követően nincs beavatkozás és a gép állapota tovább romlik, akkor a felső érték elérésekor megszólal a riasztási jelzés, és a rendszer le is állíthatja a berendezést A figyelő rendszer egy számítógéppel vezérelt ellenőrző rendszer, amely tárolja és feldolgozza a mérési eredményeket. Jelzi a gép várható meghibásodását. A rendszer adatszolgáltatása felhasználható egyéb hibaelemzések, karbantartási tervek készítéséhez is
A jelző rendszer a gép kritikus pontjait folyamatos méréssel ellenőrzi. A rendszerben általában két jelzési szint programozható. Az alsó vészjelzési szint megszólalása a hiba kezdetét jelenti. Ha ezt követően nincs beavatkozás és a gép állapota tovább romlik, akkor a felső érték elérésekor megszólal a riasztási jelzés, és a rendszer le is állíthatja a berendezést
A figyelő rendszer A figyelő rendszer egy számítógéppel vezérelt ellenőrző rendszer, amely tárolja és feldolgozza a mérési eredményeket. Jelzi a gép várható meghibásodását. A rendszer adatszolgáltatása felhasználható egyéb hibaelemzések, karbantartási tervek készítéséhez is