Исследование изменения технического состояния систем при их эксплуатации
Акусов В.В., Топоров A.A.
При эксплуатации любой технической системы происходит взаимодействие ее элементов между собой, а также с рабочей и окружающей средой. Такое взаимодействие приводит к изменению геометрические параметров элементов, таких как форт, размеры, шероховатость: физико-механические и химические свойства, например электропроводность, прочность и т.п. и происходит вследствие процессов коррозии. износа. возникновению микротрещин. изменение структуры конструкционных материалов.
Изменение геометрических параметров важно учитывать для несущих элементов системы, сопрягаемых поверхностей элементов, а так же для элементов, непосредственно взаимодействующих с рабочей и окружающей средой. Так. например, для несущих силовых конструкций изменение формы может приводить к изменению напряженно-деформированного состояния, для быстровращающихся масс типа роторы, турбины - к возникновению дебаланса. что в свою очередь вызывает вибрации. Для поверхностей, обеспечивающих уплотнение изменение - приводят к разгерметизации, утечкам, выбросам, потерям веществ. Все это в конечном итоге может привести к техногенным авариям, масштабным выбросам в окружающую среду.
Таким образом, в процессе эксплуатации всей системы изменяются ее первоначальные свойства. В результате, в каждый момент времени, параметры и свойства системы отличаются и порой значительно от свойств первоначальной системы. Для разработки рекомендаций по эксплуатации системы с учетом изменения ее состояния, мероприятий по предотвращению негативных изменений, создания графиков ремонтов возникает необходимость прогнозировать состояние системы в заданные моменты времени при заданных условиях эксплуатации.
Наиболее приемлемым методом для решения проблемы является системный подход когда технический объект рассматривается как система, состоящая из элементов, обладающая внутренними и внешними связями. Для каждого элемента и связи определяются значимые факторы и свойства. Изменение свойств элементов приводит к изменению свойств всей системы, поэтому' необходимо выявить изменяемые величины, а так же модели их изменения. Для ряда параметров их изменения фиксируются средствами диагностики с занесением в базу данных для других возможно использование известных аналитических зависимостей изменения состояния контролируемых параметров. Также, при накоплении достаточно
Реализовать такую модель возможно только с применением ЭВМ так как требуется обработка больших объемов информации.
Предлагаемая реализация поставленной задачи выполнена в системе «клиент-сервер» с использованием СУБД MySQL - для хранения и накопления информации, модуля PHP - для обработки данных и реализации математической модели, а также браузера для отображения полученных результатов на экране у пользователя, т.е. создания пользовательского интерфейса.
В настоящее время разработана структура база данных, реализована подсистема структурирования объектов, т.е. построения его в виде дерева иерархии (рнс.1) – с учетом подчиненности элементов в сборочной единице и узле, используя информацию, хранящуюся в базе данных.
Рисунок 1 - Построение дерева иерархии
Рисунок 2- Пример построения график «Паук-ЦИС»
Также реализована подсистема расчета изменения состояния элемента системы, внутренних и внешних связей, узлов и объекта в целом. В качестве критерия состояния применен график «Паук ЦИС», благодаря его наглядности отображения и возможности использования не только для элементов и связей, но и для узлов и объекта в целом. Для отображения изменения технического состояния элементов и связей откладываются по осям графика величины изменяемых параметров объекта в процентном соотношении по сравнению с начальным состоянием (рис. 2). В основе расчета уровня изменения состояния лежит изменение площади получаемого многоугольника. При оценке уровня изменения состояния узлов и всей системы на осях откладываются уровень состояния каждого элемента и связи.
Разрабатываемая система позволяет накапливать в базе данных информацию о структуре объекта, историю изменения параметров элементов системы, рассчитывать степень изменения состояния элементов связей, а также всей системы с отображением в графическом виде. Имеется возможность выдачи практических рекомендаций, к примеру, о возможных заменах материалов, изменениям точности сопрягаемых элементов, замене видов смазочных материалов и т.п.
Реализация предлагаемой модели и программы выполнена на примере щековой дробилки и базой рекомендаций по принятию мероприятий в соответствии с износом ее элементов.