1

1. INTRODUCERE IN DIAGNOZA Suport de curs

Definiie: Prin diagnoza, n general, se nelege procesul prin care un sistem (sistem biologic, sistem

chimic, sistem social, sistem tehnic) este evaluat, n vederea stabilirii strii normale sau anormale de funcionare sau n vederea ameliorrii performanelor sale printr-un control adecvat.

Necesitatea diagnozei

Diagnoza este un proces preventiv care are ca scop minimizarea efectelor generate ntr-un

sistem ca urmare spre exemplu a uzurilor, nvechirii, degradrii componentelor acestuia sau ca urmare a aciunii unor factori externi, perturbatori. Exemplu: Sistem social-economic - monitorizarea periodic a strii de sntate a angajailor unei instituii, n vederea minimizrii efectelor generate spre exemplu de o boal. Implicaiile posibile generate de o stare de sntate deteriorat a angajailor se materializeaz prin ntrzieri n procesul de producie, producerea de accidente, transmiterea pe mai departe a unor boli contagioase.

In cazul sistemelor si echipamentelor tehnice, n special n cazul celor complexe, diagnoza

este justificat prin: a) minimizarea efectelor produse ca urmare a defectrii sau uzurii componentelor

sistemului (nlocuirea din timp a componentelor problematice)

b) minimizarea efectelor produse de uzura sau lipsa agenilor de lucru (gaze, lichide, ageni de lubrifiere, catalizatori etc.)

Lipsa unui sistem de diagnoz ar conduce la: - deteriorarea parial sau integrala a echipamentului (costuri mari) - implicaii sociale, producerea de accidente - implicaii ecologice (deversarea n mediul nconjurtor a substanelor periculoase i a

noxelor)

- implicaii economice (ntrzieri, perturbarea activitii de producie) Diagnoza se realizeaz prin msurarea unor parametrii specifici ai sistemului analizat i

compararea acestora cu valori de referin, care sunt asociate unei stri de normalitate. n cazul sistemelor tehnice, diagnoza presupune msurarea unor mrimilor fizice (presiuni, debite, turaii, acceleraii, vibraii, temperaturi etc.) i compararea rezultatului fie cu valori de referina fie cu domenii de valori asociate unor stri considerate normale.

2

METODE DE DIAGNOZA

Analiza vibraiilor Analiza vibrailor se preteaz n special pentru sisteme mecanice i permite operatorilor evaluarea condiiilor normale sau anormale de funcionare. Prin analiza vibrailor se pot identifica defecte cum ar fi:

- rulmeni defeci - roi dinate defecte - lipsa lubrefierii sau lubrefiere deficitar a componentelor aflate n micare relativ - defecte rezultate n urma nealinierii ghidajelor

- defecte de montaj

- dezechilibre n cazul componentelor aflate n micare de rotaie (ex. roata de automobil, rotorul turbinelor)

Termografierea

Definiie: Metoda de diagnoz bazat pe nregistrarea i analiza radiaiei infraroii emise de corpuri (amprent termografic)

Termografia la echipamente electrice:

Prin termografiere se pot identifica defecte cum ar fi:

- conexiuni imperfecte

- scurtcircuite

- suprasarcini

- componente electrice defecte

- sarcini dezechilibrate

Avantajele diagnozei prin metode termografice n cazul instalaiilor si echipamentelor electrice - se asigur conformitate cu normele i msurile de protecie i siguran - se asigur identificarea echipamentelor periculoase - se asigura prevenirea defectrii premature a echipamentelor - se minimizeaz numrul de situaii de cdere accidental de tensiune - se localizeaz zonele problematice fr ntreruperea produciei

Termografia la echipamente mecanice:

n cazul echipamentelor i sistemelor mecanice diagnoza prin termografiere este frecvent nsoit i de analiza vibraiilor. Defectele sau situaiile de avarie n echipamente mecanice pot fi puse n evidenta prin termografiere, prin aceea c, de regul, temperatura componentelor defecte precum i a zonelor adiacente crete.

3

O alt aplicaie a diagnozei prin termografiere, se refer la economisirea energiei termice. n exemplul din figura de mai jos sunt prezentate dou cldiri cu proprieti termice diferite.

Monitorizarea eficientei izolaiei termice la cldiri

Imagini termografice

n cazul diagnozei pasive un operator calificat realizeaz o comparaie ntre imagini preluate din sistem i imagini standard corespunztoare unei stri de normalitate se preteaz de regul pentru operaiuni de ntreinere i service i se realizeaz de cele mai multe ori offline.

Analiza comparativ automat a imaginilor se preteaz pentru monitorizarea online a unui sistem. Monitorizarea are ca scop fie aducerea automat a unor parametrii de funcionare la valori acceptate prin proiectare, fie pentru semnalarea unor defeciuni ca urmare spre exemplu a unor uzuri, micorarea volumului sau lipsa unui agent de lubrifiere, rcire etc..

Monitorizarea procesului de achiere

Exemplu 1: monitorizarea procesului de achiere monitorizarea si adaptarea regimului de achiere, monitorizarea uzurii sculelor achietoare, stabilirea debitului de lichid de achiere Exemplul 2: monitorizarea i controlul flcrii arztoarelor n sistemele de sudur automate (controlul automat al debitului de aer sau acetilen)

4

Analiza fluidelor de lucru sau a fluidelor lubrifiante (diagnoza pasiv)

Analiza fluidelor de lucru ofer informaii despre starea de funcionare a unui echipament. Detectarea de particule metalice n fluide sugereaz situaii de uzura a componentelor echipamentului. Detectarea de particule nemetalice sugereaz faptul ca n sistemul sau echipamentul analizat a ptruns apa sau contaminani care pot prejudicia buna funcionare.

Analiza ultrasunetelor

Analiza ultrasunetelor ofer o metod de monitorizare i diagnoz prin interpretarea undelor acustice situate n afara domeniului audibil (20 100 Khz). Aceste unde acustice sunt produse n

cazul apariiei turbulenelor n sisteme fluidice, a frecrilor uscate, a scprilor de gaze, etc.

Fenomenul emisiei acustice

Fenomenul emisiei acustice consta n generarea de unde elastice ca urmare a unei excitaii de cele mai multe ori de natur mecanic. Fenomenul apare n sistemele tehnice n care sursa de excitaie produce mici deplasri n materialul componentelor din care sunt formate echipamentele. Ca urmare a excitaiei, apar tensiuni n material (acumulare de energie). Cnd sursa de excitaie i nceteaz aciunea energia acumulat n material este eliberat rapid ceea ce conduce la generarea de unde elastice. Sursa de excitaie poate s fie, o component mecanic aflat n micare sau un fluid. O alt posibil surs de excitaie poate fi considerat o variaie de temperatur care produce tensiuni n materialul componentelor sistemului.

Frecventele emise se situeaz n domeniul sutelor de Khz pn n domeniul Mhz sau chiar zeci de Mhz.

Exemple de diagnoza:

Exemplul 1: Monitorizarea si diagnoza strii de sntate a pacienilor

n exemplul prezentat n figura 1, pacientul, care acuz o stare de sntate degradat, apeleaz la serviciile unui medic. n cazul prezentat este vorba de o diagnoza simpl bazat pe interpretarea sunetelor msurate cu ajutorul unui stetoscop. Prin diagnoz, medicul realizeaz de fapt o comparaie cu o aa numit baz de date, materializat prin experiena dobndit n decursul timpului, prin evaluarea unui numr mare de pacieni cu afeciuni diferite sau sntoi. Aceasta metod de diagnosticare are un caracter probabilistic n stabilirea unui diagnostic. Probabilitatea ca medicul s decid asupra corectitudinii diagnosticului este cu att mai mare cu cat experiena sa profesional este mai bogat.

5

training

experienta

comparatiecu o bazade date stabilirediagnostic

training

pacientsanatos

pacientbolnav

interpretareasunetului

remediu,tratament

verificarea periodica a starii de sanatate - prevenire

verificarea periodica a starii de sanatate

pacient medic

Figura 1. Exemplu de diagnoza bazat pe interpretarea sunetului

Ca urmare a procesului de diagnosticare, medicul este n msur decid dac pacientul este bolnav sau sntos. n cazul unui pacient sntos, o stare de sntate degradat poate fi generat de cauze minore i/sau temporare. Prin urmare medicul recomand verificarea periodic a strii de sntate. n cazul pacientului bolnav medicul recomand att un tratament ct i evaluarea periodic a strii de sntate.

Exemplul 2. Monitorizarea i diagnoza sistemului de semnalizare luminoas a frnrii i schimbrii direciei de mers la autovehicule

Sistemul de semnalizare al frnarii respectiv a schimbrii direciei de mers prezint o deosebit important pentru sigurana traficului. Una dintre consecinele nefaste n cazul defectrii sistemului de semnalizare este producerea de accidente. Pentru evitarea unor situaii neplcute n trafic, este necesar prin urmare, un sistem de monitorizare i diagnoz, care s permit conductorului auto, avertizarea n astfel de situaii precum i posibilitatea de a lua masuri de remediere.

6

acumulator

rezistenta de masura0.1 ohm

rezistenta decontact (parazita)

2 ohm

amplificator diferentialamplificare 12

comparator detensiune

referinta detensiune 2 volti

afisare diagnostic

bord autovehicul

tensiune proportionalacu curentul

12 V

siguranta

BEC 5.9 ohm

masuri- inlocuire bec- verificare siguranta- verificare contacte- verificare instalatie electrica

normal defect

sistem monitorizare sidiagnoza

Figura 2. Monitorizarea i diagnoza sistemului de semnalizare luminoas a frnrii i

schimbrii direciei de mers la autovehicule

n cazul n care n sistemul de semnalizare al autovehiculului este defect (parial sau total) oferul este avertizat prin aprinderea unor lmpi de avertizare pe bordul autovehiculului.

Situaiile posibile n cazul semnalizrii unui defect sunt: - lampa arsa

- contact imperfect

- sigurana arsa - instalaie electrica defecta (conductoare defecte)

Descrierea funcionrii sistemului de diagnoz

Diagnoza sistemului de semnalizare luminoas a frnrii i schimbrii direciei de mers la autovehicule, se realizeaz n acest caz, prin interpretarea valorilor de curent care parcurge circuitul de alimentare a lmpilor. n cazul prezentat curentul prin circuit poate lua patru valori i anume:

curentul maxim, care corespunde unei situaii de scurtcircuit (1) curentul nominal, care corespunde situaiei normale de funcionare (2) curentul minim, care corespunde unei rezistene de contact diferite de zero (3) curent zero, care corespunde situaiei in care circuitul este ntrerupt (4)

1. Cazul de scurtcircuit apare atunci cnd, fie conductorii interni ai lmpii monitorizate sunt n scurtcircuit, fie bornele soclului n care este introdus lampa sunt n scurtcircuit. n acest caz rezistena total a circuitului devine minim i prin urmare pentru o tensiune de alimentare constant de 12 V curentul devine maxim. Aceast situaie devine periculoas datorit riscului de producere de incendii ca urmare a supranclzirii componentelor n special a conductorilor.

7

2. Curentul nominal este acela care corespunde situaiei de funcionare normal, situaie n care toate componentele sistemului de semnalizare sunt valide (lamp n stare de funcionare, rezistene de contact minime, siguran valid)

3. Curentul minim este acela care se stabilete n circuit n cazul apariiei unor consumatori suplimentari, care prin rezistena lor electric diferit de zero (considernd c toate componentele sunt nseriate) conduc la micorarea curentului. Acesta este cazul spre exemplu a rezistenelor de contact parazite, ca urmare a nvechirii componentelor circuitului electric, a coroziunii, datorit unor ageni chimici ajuni accidental n zona circuitelor samd. Acestui caz trebuie s i se acorde o atenie deosebit deoarece zonele cu rezistene de contact se pot nczi necontrolat i prin urmare crete riscul apariiei incendiilor. Acest tip de defect poate evolua lent i din acest motiv este mai dificil de detectat

4. Curentul zero corespunde situaiei n care circuitul electric este ntrerupt. Aceast situaie se datoreaz fie arderii lmpilor sau a siguranelor, fie ntreuperii accidentale a conductoarelor circuitului. n aceast situaie apare riscul producerii de accidente ca urmare a nesemnalizrii frnrii sau a schimbrii direciei de mers.

Prin urmare pentru realizarea unui sistem de monitorizare i diagnoz pentru cazul descris mai sus este necesar introducerea unui traductor de curent. Acesta este materializat printr-un rezistor electric de valoare foarte mic (pentru a nu perturba circuitul electric) i cunoscut. Curentul electric monitorizat va parcurge acest rezistor i prin urmare la bornele sale va apare o diferen de tensiune (proporional cu curentul). Prin compararea acestei diferene de tensiune cu valori de referin asociate diferitelor situaii de avarie, se genereaz un semnal electric de tensiune, care este folosit pentru avertizarea conductorului auto sau a operatorului de service. Datorit valorii foarte mici a rezistorului de msurare, diferena de tensiune va fi de asemenea foarte mic. Pentru a putea realiza o comparaie corect aceast diferen de tensiune trebuie amplificat.