Тезисы исследовательской работы «Диагностирование дизель-генераторной установки (ДГУ) при помощи комплекса КИПАРИС»

Наименование образовательного учреждения: Тайгинский институт железнодорожного транспорта – филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" факультет среднего профессионального образования «Тайгинский техникум железнодорожного транспорта» 

Дальнейшее реформирование локомотивного хозяйства, запланированное на 2010-2030 годы, потребует не только крупных инвестиций, но и согласованных действий многих служб магистрали. При нарастающем  объеме  перевозок специалисты предлагают в корне поменять систему ремонта и технического обслуживания тягового подвижного состава, подготовку локомотивных бригад в новых условиях работы.

В настоящее время уже разделены депо на эксплуатационные и ремонтные, передислоцированы парки по сериям локомотивов, расширяются и модернизируются производственные площади, внедряются современные технологии. Это и многое другое позволяет значительно увеличить потенциал дорог, успешно решить экономические и социальные проблемы.

За счет системы технического диагностирования предполагаемый экономический эффект  в намеченные годы составит миллиарды рублей, что положительно скажется на деятельности линейных предприятий и локомотивного хозяйства в целом. Это явится прорывом в перевозочном процессе, повысит его бдительность и привлечет новых инвесторов.

Создание систем технического диагностирования является составной частью комплекса работ по обеспечению качества функционирования машин и механизмов. Интерес к техническому диагностированию тягового подвижного состава связан с тем, что сложность конструкции, интенсивность эксплуатации и повышение требований к надежности и безопасности движения не позволяют интуитивным и ручным способом определить его техническое состояние, поэтому применение специализированных средств диагностирования дает возможность достоверно определить реальное техническое состояние локомотива.

Задачами диагностирования являются: проверка исправности объекта, проверка правильности функционирования объекта и поиск неисправностей. Решение этих задач возможно только в том случае, когда диагностирование будет проводиться на стадии производства, эксплуатации и ремонта объекта.Использование систем технического диагностирования при ремонте тягового подвижного состава позволяет быстро отыскать неисправности узлов  локомотива, объективно оценить состояние и проверить их соответствие техническим требованиям перед установкой на локомотив после ремонта, что позволит эффективнее использовать подвижной состав в эксплуатации.

Цель данной исследовательской работы: изучить диагностирование дизель-генераторной установки при помощи комплекса «КИПАРИС».

Гипотеза моей исследовательской работы следующая: я считаю, что диагностирование дизель-генераторной установки с помощью комплекса «КИПАРИС» установит оптимальные с точки зрения надежности и экономичности режимы работы дизель - генератора в эксплуатации за счет более рациональной настройки систем и агрегатов тепловоза.

Оригинальной частью КИПАРИСа является блок справочно-нормативной информации.

Технические возможности Комплекса позволяют решать три основных типа задач, характерных для любой автоматизированной системы контроля и испытаний (АСКИ):

- управление процессом контроля, испытаний и диагностирования тепловозов;

- сбор, обработка, представление в удобном для восприятия виде и хранение полученной при испытаниях информации;

- постановка диагноза и выдача рекомендаций на основе полученной информации для устранения выявленных недостатков.

При внедрении Комплекса в технологический процесс ремонта локомотивов в депо Челябинск исходили из посылки, что использование АСКИ при реостатных испытаниях будет оправдано лишь в том случае, если она позволит:

- проводить оценку технического состояния дизель-генераторной установки тепловоза при минимальном демонтаже его оборудования. Вообще, проблема контролепригодности тепловоза родилась вместе с первыми его промышленными образцами, и о ней нужно говорить отдельно. Пока же отметим, что авторы КИПАРИСа нашли оптимальное (на мой взгляд) количество датчиков для комплексного диагностирования технического состояния ДГУ;

- не вызывать превышения плановых норм простоя на ремонте и самих реостатных испытаниях. С этой целью пришлось отказаться от специальных испытательных режимов и полностью укладываться в регламент проведения штатных реостатных испытаний, выигрывая на сокращении времени за счет автоматизации режимов контроля;

- устанавливать оптимальные с точки зрения надежности и экономичности режимы работы дизель-генераторной установки в эксплуатации за счет более рациональной настройки систем и агрегатов тепловоза;

- обслуживать Комплекс, оснащенный современной персональной ЭВМ, персоналом, не обладающим высокой квалификацией, как в части обращения с компьютером, так и в технологии контроля и настройки тепловоза при реостатных испытаниях. Обучающая программа КИПАРИСа в интерактивном режиме позволяет при отсутствии локомотива проводить виртуальные реостатные испытания, постоянно тренируясь при работе с компьютером, повышать производственную квалификацию; выполнять проверки и регулировки во время испытаний, используя интеллектуальные «подсказки» программы-эксперта.

Сегодняшний КИПАРИС, в частности, позволяет на тепловозе 2ТЭ10:

- автоматизировать управление нагрузочным реостатом и дизель-генераторной установкой тепловоза с непрерывным отслеживанием позиций контроллера машиниста, тока нагрузки, напряжения и мощности тягового генератора на соответствие полю допуска по частоте вращения коленчатого вала дизеля при установленной позиции контроллера машиниста с учетом атмосферных параметров;

- осуществлять текущий контроль температур воды и масла, охлаждающих дизель, давления масла и топлива;

- контролировать параметры автоматической системы регулирования мощности тягового генератора:

• ток возбуждения тягового генератора;
• ток намагничивающей обмотки возбуждения возбудителя;
• ток размагничивающей обмотки возбуждения возбудителя;
• ток регулировочной обмотки амплистата возбуждения;
• ток задающей обмотки амплистата возбуждения;
• ток управляющей обмотки амплистата возбуждения;
• напряжение вспомогательного генератора;
• напряжение синхронного подвозбудителя;
• сигналы о срабатывании реле переходов.

- для проверки работы дизель-генераторной установки выполнять:

• контроль и настройку частоты вращения коленчатого вала дизеля;
• контроль распределения нагрузки по цилиндрам.

- для диагностирования работы топливной аппаратуры дизеля (по ходу иглы форсунки; по изменению давления в топливоподводящей трубке, проводится на режимах холостого хода ДГУ или под нагрузкой):

• определять угол опережения впрыска топлива по ТНВД;
• определять ход иглы форсунки;
• определять параметры впрыска топлива (темп подачи топлива, длительность впрыска, наличие подвпрысков).

- для диагностирования узлов и агрегатов газовоздушного тракта дизеля контролировать температуру и давление воздуха (газов) по основным сечениям:

• после фильтра непрерывного действия;
• после компрессора;
• после нагнетателя второй ступени;
• после воздухоохладителя;
• перед турбиной.

- для диагностирования рабочего процесса в цилиндре дизеля:

определять закоксованность выпускных окон;

анализировать характеристику протекания рабочего процесса по индикаторной диаграмме.

На тепловозе ТЭМ2 КИПАРИС позволяет:

1) контролировать параметры автоматической системы регулирования мощности тягового генератора:

- ток возбуждения тягового генератора;

- ток в обмотках возбуждения возбудителя;

- напряжение вспомогательного генератора;

- напряжение возбудителя;

- сигналы о срабатывании реле переходов.

2) диагностировать работу дизеля:

- контроль и настройка частоты вращения коленчатого вала дизеля;

- контроль распределения нагрузки по цилиндрам дизеля (температура выпускных газов, максимальное давление сгорания топлива в цилиндре).

3) диагностировать работу топливной аппаратуры дизеля (по ходу иглы форсунки; по изменению давления в топливоподводящей трубке), проводить на режимах холостого хода ДГУ:

- определение угла опережения впрыска топлива по ТНВД;

- определение хода иглы форсунки (при установке ДПИФ);

- определение параметров впрыска топлива (темп подачи топлива, длительность впрыска, наличие подвпрысков).

4) диагностировать узлы и агрегаты газовоздушного тракта дизеля по основным сечениям:

- фильтру непрерывного действия;

- компрессору ТК;

- воздухоохладителю;

- турбине ТК.

5) диагностировать работу процесса в цилиндре дизеля:

- определение закоксованности выпускных окон;

- анализ характеристики протекания рабочего процесса по индикаторной диаграмме.

6) оптимизировать настройку дизель-генераторной установки тепловоза на наибольшую экономичность в эксплуатации:

- контроль и настройка изодромного механизма РЧО.

7) выполнять автоматический контроль вредных атмосферных выбросов без привлечения оборудования поста экологического контроля.

8) обеспечивать беспроводную связь между мастером реостатных испытаний за пультом управления комплексом и слесарем, находящимся в кузове тепловоза, при работе дизель-генераторной установки тепловоза.

9) вести архив результатов реостатных испытаний.

10) формировать отчет документов.

Программное и аппаратное обеспечение КИПАРИСа позволяет оптимизировать настройку дизель-генераторной установки тепловоза на наибольшую экономичность в эксплуатации путем:

- контроля и настройки изодромного механизма РЧО;

- контроля и настройки работы механизма объединенного регулирования мощности (ИД);

- проверки эффективности выполненных при испытаниях регулировок по изменению условного удельного расхода топлива.

Беспроводная связь между мастером реостатных испытаний за пультом управления Комплексом и слесарем, находящимся в тепловозе, например, в дизельном помещении при работе дизеля на номинальной мощности – не роскошь, а жизненная, давно назревшая необходимость.

Автоматический контроль вредных атмосферных выбросов без привлечения оборудования поста экологического контроля – это мощный математический аппарат, позволяющий на основе контроля текущих параметров дизель-генераторной установки тепловоза расчетным путем определять до 40 составляющих вредных атмосферных выбросов. Официальное признание разработки позволило бы сэкономить десятки и сотни тысяч рублей, расходуемых ежегодно на содержание постов экологического контроля.

Программа позволяет хранить информацию о проведенных испытаниях. Архив испытаний тепловозов представляет собой совокупность файлов формата Paradox 5.0.

Формирование архива производится автоматически по результатам проведенных испытаний, и данных полученных при проведении испытаний. В архив заносятся данные по тепловозам с датой и временем начала и окончания испытаний. Также фиксируется время работы, работа тепловоза под нагрузкой и на холостом ходу по всем позициям. Информация об испытаниях из архива может быть только отображена и не может быть модифицирована (кроме заметок, которые могут корректироваться). Имеется возможность быстрого поиска интересующего тепловоза или вида испытаний, возможность фильтрации записей по определенным критериям. Поддерживается функция удаления записи испытаний. (Рекомендуется хранить в архиве не более 3 последних испытаний по каждому тепловозу).

По проведенным реостатным испытаниям программа формирует протокол испытаний, кроме этого имеется возможность распечатывать результаты определенного испытания, рекомендации и диагноз по результатам испытания определенной части тепловоза или группы его характеристик.

При внедрении Комплекса в технологический процесс ремонта локомотивов исходили из посылки, что использование автоматизированной системы контроля и испытаний при реостатных испытаниях будет оправдано лишь в том случае, если она позволит проводить оценку технического состояния дизель-генераторной установки тепловоза при минимальном демонтаже его оборудования. Авторы КИПАРИСа нашли оптимальное (на наш взгляд) количество датчиков для комплексного диагностирования технического состояния ДГУ; не вызывать превышения плановых норм простоя на ремонте и самих реостатных испытаниях (выигрывая на сокращении времени за счет автоматизации режимов контроля); устанавливать оптимальные с точки зрения надежности и экономичности режимы работы дизель-генераторной установки в эксплуатации за счет более рациональной настройки систем и агрегатов тепловоза;

Обучающая программа КИПАРИСа в интерактивном режиме позволяет при отсутствии локомотива проводить виртуальные реостатные испытания, постоянно тренируясь при работе с компьютером, повышать производственную квалификацию; выполнять проверки и регулировки во время испытаний, используя интеллектуальные «подсказки» программы-эксперта, а также хранить информацию о проведенных испытаниях.

Данная система обусловлена экономической целесообразностью с учетом безопасности движения и возможностями существующего и создаваемого диагностического оборудования. Внедрение этого комплекса позволит сократить расходы на ремонт и эксплуатацию тепловоза за счет увеличения межремонтного периода эксплуатации технологических комплексов, сокращения сроков проведения плановых остановочных ремонтов, снижения эксплуатационных затрат и потерь путём исключения неэффективных внеплановых.

Мы считаем, что диагностирование ДГУ с помощью комплекса КИПАРИС установит оптимальные с точки зрения надежности и экономичности режимы работы ДГ в эксплуатации за счет более рациональной настройки систем и агрегатов тепловоза.

Библиографический список:

1. Инструкция по применению комплекса интеллектуального производственного автоматизированного реостатного испытания тепловозов «КИПАРИС». – О.: Транспорт,  2000-115с. 
2. Инструкция по охране труда. Производственный технический справочник по охране труда. - Н.:  Вента-2.
3. Бервинов, Владимир Иванович. Техническое диагностирование и неразрушающий контроль деталей и узлов локомотивов [Текст]: учебное пособие для студентов техникумов и колледжей железнодорожного транспорта / В. И. Бервинов, И. П. Зенин, Е. Ю. Доронин. - М.: ГОУ "Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте", 2008. - 332 с.: рис., табл. - (Среднее профессиональное образование). - Библиогр.: с. 327-328. - 2000 экз. - ISBN 978-5-89035-462-4 (в пер.).(5) Рек. Упр. учеб. заведений и правового обеспечения Федерального агенства ж.-д. транспорта
4. Заболотный, Николай Григорьевич. Устройство и ремонт тепловозов. Управление и техническое обслуживание тепловозов [Текст]: учебник для профессиональной подготовки рабочих железнодорожного транспорта / Н. Г. Заболотный. - М.: ГОУ "Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте", 2007. - 478 с. : рис., табл. - (Профессиональная подготовка). - Библиогр.: с. 476. - 2000 экз. - ISBN 978-5-89035-319-1 (20) Рек. Упр. учеб. Заведений и правового обеспечения Федерального агентства ж.-д. транспорта
5. Устройство и ремонт тепловозов [Текст]: учебник для образовательных учреждений начального профессионального образования / Л. А. Собенин [и др.]. - М.: Академия, 2004. - 416 с. (10)
6. Технология ремонта тепловозов [Текст]: учебник для техникумов железнодорожного транспорта / ред. В. П. Иванов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1987. - 336 с. (138) Утв. ГУУЗ  МПС