Multiparametrická diagnostika technických systémů (FSI-9MDT)

Cílem kurzu je získání teoretických a praktických znalostí a zkušeností z oblasti diagnostiky technických systémů, a to s důrazem na nové moderní přístupy a postupy.

Student získá ve smyslu uvedené anotace a osnovy rozsáhlé a komplexní znalosti z oblasti multiparametrické diagnostiky technických systémů, které mu umožní se v průmyslové strojírenské a elektrotechnické praxi erudovaně zapojit do řešení různých technických problémů.

Předmět je zaměřen na multiparametrickou diagnostiku technických systémů. Pozornost je věnována nejprve úvodu do technické diagnostiky. Dále je krátce zmíněna senzorika, jako důležitá součást technické diagnostiky. Student je také seznámen se zpracováním diagnostického signálu. Následně se již rozebírá poměrně podrobně vibrodiagnostika s důrazem na základy diagnostiky různých závad, jako např. statická, dynamická a momentová nevyváženost, úhlová a osová nesouosost, ohnutý hřídel, excentrický rotor, mechanické uvolnění. Jedná se o závady, které mohou způsobit vyřazení celého technické systému z provozu a tím způsobit značné především ekonomické ztráty. Řeší se také diagnostika závad ložisek, čerpadel, kompresorů apod. V současné době se v rámci multiparametrické diagnostiky využívá elektrodiagnostika, která je značně perspektivní diagnostickou metodou pro popis stavu technických systémů. Totéž je možné konstatovat o termodiagnostice, tribodiagnostice apod. Vše uvedené je součástí moderního přístupu, a to využití multiparametrické diagnostiky. Proto se student také značně podrobně prakticky a teoreticky seznámí s tvorbou protokolu z diagnostického šetření konkrétního vybraného technického systému. Moderní přístup k multiparametrické diagnostice se neobejde bez on-line diagnostiky, která zvláště v poslední době nabývá po stránce metodiky, hardwaru i softwaru na významu. S tímto je spojena celá řada problémů, jako je např. analýza, automatizace a vizualizace velkých dat (big data). Rovněž je pozornost věnována využití nových moderních směrů, jako je např. digital twin (digitální dvojče). V oblasti multiparametrické diagnostiky je perspektivní nasazení různých metod umělé inteligence a strojového učení.

Předmět je vyučován formou přednášek a dále konzultací v předem domluvených termínech. U studia tohoto předmětu se předpokládá i intenzivní příprava ze základní a doporučené literatury.

Ke zkoušce studenti nastudují předepsanou látku. Dále písemně v určeném rozsahu zpracují předem zadané konkrétní téma z oblasti multiparametrické diagnostiky, jehož obhajoba je součástí ústní zkoušky. Ústní zkouška probíhá po obhajobě písemně zpracovaného tématu z oblasti multiparametrické diagnostiky formou rozpravy nad problémy dle osnovy předmětu.

Přednáška (konzultace):
1. Úvod do technické diagnostiky-základní pojmy, diagnostická veličina, diagnostický prostředek a systém. Diagnostický řetězec. Rozdělení technické diagnostiky dle diagnostické veličiny, popis. Diagnostika off-line a on-line. Pochůzková diagnostika – rozbor, diagnostické prostředky, vlastnosti. Multiparametrická diagnostika. On-line diagnostika. Normy z technické diagnostiky.
2. Senzorika, funkce senzoru, rozdělení, vývoj senzorů, parametry, smart senzory, měřící řetězec, senzory v diagnostické praxi.
3. Diagnostický signál, jeho popis a rozbor. Metody analýzy signálů. Fourierova transformace, popis metod výpočtu FFT, popis charakteristik signálů, postup měření a vyhodnocení spekter a frekvenčních charakteristik. Teorie analytického signálu, Hilbertova transformace.
4. Vibrodiagnostika. Mechanické kmitání technických systémů. Senzory, klasifikace signálů, algoritmus FFT, měření a vyhodnocení spektra signálů, zásady volby měřicích míst.
5. Vibrodiagnostika. Základní metody vibrační diagnostiky, frekvenční analýza pomocí FFT, mohutnost kmitání, trendování vibrací, kepstrální analýza, orbitální analýza, modální analýza, metoda zviditelnění provozních tvarů kmitů, měření fáze.
6. Základy diagnostiky závad s využitím vibrodiagnostiky-statická, dynamická a momentová nevyváženost, úhlová a osová nesouosost, ohnutý hřídel, excentrický rotor, mechanické uvolnění, ozubené a řemenové převody, valivá a kluzná ložiska, čerpadla, kompresory apod.
7. Elektrodiagnostika. Poruchy a jejich zjišťování. Provozní diagnostika točivých elektrických strojů (přerušení rotorové tyče, vadné ustavení motoru, analýza statorového proudu, závitové zkraty). Metody diagnostiky vinutí. Další projevy provozu elektrických zařízení – ložiskové proudy, hřídelové napětí. Diagnostika transformátorů. Diagnostika kabelů. Diagnostika stejnosměrných strojů. Elektrické výboje a jejich diagnostika u elektrických zařízení.
8. Termodiagnostika-kontaktní a bezkontaktní. Diagnostické prostředky a jejich vlastnosti. Termokamery. Tribodiagnostika – olejů a maziv, strojů a zřízení – teplotní pole. On-line tribodiagnostika. Hluková diagnostika. Montážní a optická diagnostika.
9. Komplexní posouzení stavu technických systémů. Multiparametrická diagnostika. Zpracování protokolů z diagnostických šetření – pravidla, postupy, tvorba protokolu na základě posouzení stavu konkrétního systému. Závěry pro další provoz technických systémů, doba života, údržba. Návrh údržby v rámci moderních přístupů a metod.
10. On-line diagnostika zařízení. Vyhodnocovací jednotky. Dispečerský PC, OPC server-vizualizace. Vnitřní nezávislá podniková síť. Server, vyhodnocovací SW. GSM Router. Internet, ethernet. Vzdálený monitoring a správa on-line systému. Analýza a vyhodnocení získaných dat. Nástroje pro analýzu, automatizaci a vizualizaci velkých dat (big data). Digital twin (digitální dvojče), využití v diagnostice a údržbě technických systémů. Umělá inteligence a strojové učení.