CC BY
27
УДК 631.354.2
Г.В. РЕДРЕЕВ, С.Н. БОЛТОВСКИЙ
Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ
Уборочные работы - завершающий и ответственный период в сезонном перечне полевых работ; очень важно обеспечить эффективную эксплуатацию зерноуборочных комбайнов. Импортные комбайны оснащены средствами диагностирования и дистанционного контроля технического состояния, однако диагностическая информация недоступна инженерной службе сельхозпредприятий. Комбайны российского производства до недавнего времени не были оснащены средствами дистанционного контроля, однако ситуация изменилась с началом продаж заводом Ростсельмаш комбайнов ACROS последней модификации. Контроль над технологическими процессами с целью оптимизации режимов эксплуатации комбайнов и использования рабочего времени ведется с помощью системы дистанционного онлайн-мониторинга и параметрического контроля - А^йготс. Благодаря интегрированному в бортовую систему техники оборудованию и программе на базе серверной и передающей архитектуры обеспечена возможность получать информацию о машине в максимально полном объеме. Информация становится доступной с момента начала уборочных работ, может быть затребована потребителем и после окончания уборки. Осуществляется постоянный мониторинг 33 показателей, позволяющих оценить: активность; параметры систем, работы узлов и агрегатов; параметры технологического процесса; все аварийные и предупредительные сообщения бортовой системы, напоминания о необходимости исполнения ТО. Для оценки эксплуатационной надежности комбайнов наиболее информативны у двигателя: его наработка, частота вращения коленчатого вала, давление масла в системе его смазки, температура охлаждающей жидкости. При оснащении зерноуборочных комбайнов такой системой открываются широкие возможности использования разнообразной информации о состоянии узлов, подсистем, агрегатов и ходе технологического процесса обмолота для повышения эффективности их использования. В послеуборочный период это позволяет проводить глубокий анализ использования комбайнов, уточняющий результаты экспресс-анализа, осуществляемого в период уборки. На этой основе можно скорректировать в дальнейшем методы их использования, способы технического и технологического обслуживания.
Ключевые слова: зерноуборочные комбайны, эффективность эксплуатации, дистанционный мониторинг.
Введение
По данным региональных министерств сельского хозяйства, предприятия в составе машинно-тракторного парка имеют комбайны с возрастом до 33 лет. Средний возраст комбайнов - 10,5 лет (рис. 1) [1; 2].
Штук
600
500
400
200
300
100
о
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 37 39 41 43 45
Срок службы, пет
Рис. 1. Возрастной состав парка зерно- и кормоуборочных комбайнов сельхозпредприятий Омской, Челябинской и Тюменской областей
© Редреев Г.В., Болтовский С.Н., 2018
В комбайновом парке предприятий Омской области 95 модификаций комбайнов 13 фирм производителей. Импортные комбайны представлены машинами с возрастом до 14 лет (рис. 2).
Штук
30
25 20 15 10 5 0
2014 2013 2012 2011 2D10 2009 2008 2007 2006 2005 2004
Рис. 2. Наличие импортных комбайнов в хозяйствах Омской области по годам выпуска
Из комбайнов отечественного производства наиболее многочисленный - парк комбайнов производства Ростсельмаша (данные по ACROS на рис. 3).
Штук
160 -f
2013 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 200S 2007
Рис. 3. Наличие комбайнов ACROS в хозяйствах Омской области по годам выпуска
В 2018 г. одним из предприятий Марьяновского района Омской области приобретено 10 новых зерноуборочных комбайнов ACROS 595 PLUS. Модель обладает уникальными техническими параметрами, позволяющими убирать за сезон порядка 1000 га и работать с культурами разного типа.
Характеристики силового агрегата: рабочий объем - 8,9 л; мощность - 325 л.с. Топливный бак комбайна позволяет вместить до 540 л горючего, длительность работы без дозаправки может достигать 14 ч.
Контроль над технологическими процессами с целью оптимизации режимов эксплуатации комбайнов и использования рабочего времени ведется с помощью системы дистанционного онлайн-мониторинга и параметрического контроля - Agrotronic [3].
Благодаря интегрированному в бортовую систему техники оборудованию и программе на базе серверной и передающей архитектуры обеспечена возможность получать информацию о машине в максимально полном объеме. Бортовая часть системы считывает и автоматически (с регулярным интервалом) отправляет по сети мобильной
связи через GPRS-канал сведения разных параметров работы машины на веб-сервер в течение всего времени работы.
Методы
Для оценки эффективности работ комбайнов, контроля технологического процесса доступны 33 параметра, их условно можно разделить на 7 групп:
1) скорость, км/ч; уровень топлива, %; загрузка/нагрузка двигателя, %; напряжение бортсети, В;
2) кресло оператора пусто; тормоз стояночный включен;
3) давление масла в системе смазки двигателя, Бар; частота вращения коленвала, об/мин; температура охлаждающей жидкости двигателя, масла в ГСТ, °С;
4) потери за очисткой, ротором (соломотрясом), усл. ед.;
5) зазор между гребенками верхнего и нижнего решет; удлинителя, мм; зазор деки молотильного барабана, мм;
6) техническая расчетная ширина захвата адаптера, м; режим работы мотовила; бункер - 100; ИРС - измельчение (валок); выгрузка включена; привод ИРС включен; включен привод НК; включен реверс НК; включен вибратор бункера;
7) частота вращения молотильного барабана, вала привода очистки, мотовила, шнека зернового, шнека колосового, вала соломотряса, барабана ИРС, об/мин.
Информация по всем параметрам доступна на сайте в графическом виде за весь период работы комбайнов. По технической причине информация от одного из комбайнов на сайт не поступала, поэтому дальнейший анализ проведен на основе статистической информации от девяти комбайнов.
Системой дистанционного мониторинга фиксируются уведомления бортовых систем комбайнов (таблица).
Уведомления бортовых систем девяти комбайнов за период уборки 2018 г.
Уведомление Август Сентябрь Октябрь Всего
в шт. в %%
Информационное, шт. 58 133 156 347 3,55
Критичное, шт. 363 4282 2764 7409 75,78
Некритичное, шт. 347 828 622 1797 18,38
Техническое обслуживание, шт. 17 97 110 224 2,29
Итого в шт. 785 5340 3652 9777 100
в %% 8,03 54,62 37,35 100
Графически поступившие уведомления представлены на рис. 4.
4500
4000
3500 ■ информационное
3000 -
2500 ■ критичное
2000 - 1 некритичное
1500 - 1
1000 - 1 ■ техническое |Р обслуживание
500 - L. IL
0 J август сентябрь октябрь
Рис. 4. Распределение уведомлений бортовых систем комбайнов ACROS
Результаты
В уведомлении «техническое обслуживание» водителям комбайнов сообщается о наступлении времени проведения соответствующего ТО [4].
Рис. 5. Распределение уведомления «техническое обслуживание»
С точки зрения оценки эффективности использования комбайнов, наибольший интерес представляют критичные уведомления. Они поступали по 15 узлам и агрегатам комбайнов. По двенадцати узлам количество уведомлений не превышало 200 шт. за весь уборочный период.
КрИТтНОЕ- уВВДОМЛЕНИЕ, ИГ.
/ у
1
. 1.1.
1НГГ1РЧ J
■ ■ЭРГрСТ
■ сентяЭрь з?.тяЭрь
//у / * * / / /
:г У у
Рис. 6. Группа критичных уведомлений (не более 200 шт.)
По трем узлам и агрегатам комбайнов число уведомлений составило в среднем около 2000 шт.
Рис. 7. Группа критичных уведомлений (до 2000 шт.)
Среди 33 параметров, постоянно фиксируемых системой контроля, для оценки эксплуатационной надежности комбайнов [5-8] наиболее информативны:
- наработка двигателя, час [9];
- частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;
- давление масла в системе смазки двигателя, Бар;
- температура охлаждающей жидкости двигателя, °С.
Нами сделан анализ работы по итогам мониторинга одного из комбайнов в октябре 2018 г. в течение 15 рабочих дней.
Нарастающая наработка двигателя (ч) — — Наработка двигателя (ч)
Рис. 8. Наработка двигателя по дням и нарастающим итогом
Как видно из рис. 8, суммарная наработка изменяется по S-образной кривой, ее формулу можно выразить через логистическую функцию Ферхюльста [10]. Представленная на рис. 8 зависимость описывается выражением
1,064(7-6,845)
Ж = 1501 + ^а-б,845) . (!)
с ошибкой 1,5%.
Изменение давления масла в системе смазки двигателя и частота вращения коленчатого вала представлены на рис. 9.
Рис. 9. Изменение частоты вращения коленвала и давления масла в системе смазки двигателя
Статистические данные давления масла за анализируемый период могут быть описаны зависимостью
Р = 550 - 0,23*, Бар (2)
с ошибкой 5%.
Согласно полученной зависимости давление масла в системе смазки двигателя снижается на 0,23 Бар по истечении каждого рабочего дня. Исходя из примерного сходства ежегодных условий уборки для данного сельхозпредприятия, можно прогнозировать время работы двигателя комбайна до достижения допустимых и предельных значений давления масла в системе смазки двигателя.
Зависимость температуры охлаждающей жидкости двигателя и давления масла в системе его смазки представлена на рис. 10.
Рис. 10. Изменение давления масла в системе смазки двигателя и температуры охлаждающей жидкости
Из графиков следует, что характер кривых отражает реальную картину взаимосвязи давления масла и частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Выводы
При оснащении зерноуборочных комбайнов системой дистанционного онлайн-мониторинга и параметрического контроля открываются широкие возможности использования разнообразной информации о состоянии узлов, подсистем, агрегатов и ходе технологического процесса обмолота для повышения эффективности их эксплуатации. Получение информации в послеуборочный период с сайта Agrotronic позволяет проводить глубокий анализ использования комбайнов, уточняющий результаты экспресс-анализа, осуществляемого в период уборки [11]. Это позволит скорректировать в дальнейшем методы их использования, способы технического и технологического обслуживания.
G.V. Redreev, S.N. Boltovskiy
Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk
The use of diagnostic information to improve the efficiency of operation
of combine harvesters
Harvesting is the final and responsible period in the seasonal list of field works. Therefore, it is very important to ensure the efficient operation of combine harvesters. Imported combines are equipped with means of diagnostics and remote control of technical condition, but diagnostic information is not available to the engineering service of agricultural enterprises. Combines of the Russian production until recently were not equipped with means of remote control; however, the situation changed with the beginning of sales by plant of Rostselmash combines of ACROS of the last modification. Control over technological processes for the purpose of optimization of operating modes of combines and use of working time is conducted by means of system of remote online monitoring and parametric control - Agrotronic. Due to the equipment integrated into the on-board system and the program based on the server and transmitting architecture, it is possible to obtain information about the machine as fully as possible. Information becomes available from the beginning of harvesting and can be requested by the consumer after the end of cleaning. 33 indicators are constantly monitored to assess activity; system parameters, operation of units and assemblies; process parameters; all emergency and warning messages of the onboard system, reminders of the need for maintenance. To assess the operational reliability of combines the most informative are: the operating time of the engine, the rotational speed of a crankshaft of the engine, the oil pressure in the lubrication system of the engine, the coolant temperature of the engine. The equipment of grain harvesters for such a system opens the possibility of using a variety of information about all the components, subsystems, assemblies and the process of threshing to improve the efficiency of harvesters. In the post-harvest period it allows to carry out the deep analysis of use of combines specifying results of the Express analysis carried out during cleaning. On this basis it is possible to correct further methods of use of combines, ways of maintenance and technological service of combines.
Keywords: combine harvesters, operating efficiency, remote monitoring.
Список литературы
1. http://msh.omskportal.ru/.
2. Редреев Г.В. Обоснование концепции обеспечения работоспособности машинно-тракторных агрегатов / Г.В. Редреев // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 2 ; URL: www.science-education.ru/122-22971 (дата обращения: 18.10.2018).
3. https://agrotronic.rostselmash.com/.
References
1. http://msh.omskportal.ru/.
2. Redreev G.V. Obosnovanie koncepcii obes-pecheniya rabotosposobnosti mashinno-traktornyh agregatov / G.V. Redreev // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. - 2015. - № 2 ; URL: www.science-education.ru/122-22971 (data obrash-cheniya: 18.10.2018).
3. https://agrotronic.rostselmash.com/.
4. Редреев Г.В. Совершенствование технологии технического обслуживания и технических средств контроля системы смазки двигателей / Г.В. Редреев, А.С. Сиряк // Инженер. вестн. Дона. -2013. № 4 - URL: http://www.ivdon.ru/maga-zine/archive/n4y2013/2040 (доступ свободный).
5. Адигамов Н.Р. Теория и методы расчета повышения технологической надежности сельскохозяйственных уборочных машин с учетом состояния их элементов : автореф. дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.03 / Адигамов Наиль Рашатович. - Казань, 2002. - 32 с.
6. Васильев Ю.А. Обоснование и разработка эффективных систем технического диагностирования для мобильных машин сельскохозяйственного назначения : дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.03 / Васильев Юрий Александрович. - Челябинск, 1994. -398 с.
7. Калачин С.В. Оптимизация режимов работы машинно-тракторного агрегата на основе непрерывного контроля интенсивности изменения его эксплуатационных параметров : автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.03 / Калачин Сергей Викторович. - Саранск, 2011. - 32 с.
8. Курочкин В.Н. Эффективность и надежность функционирования технологических систем эксплуатации машинно-тракторного парка : дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.03 / Курочкин Валентин Николаевич. - Зерноград, 2001. - 546 с.
9. Никитин Е.А. Диагностирование дизелей / Е.А. Никитин, Л.В. Станиславский, Э.А. Уланов-ский. - М. : Машиностроение, 1987. - 224 с.
10. Эбелинг В. Образование структур при необратимых процессах. Введение в теорию дис-сипативных структур / В. Эбелинг ; пер. с нем. А.С. Доюровольского ; под ред. проф. Ю.Л. Кли-мантовича. - М. : Мир, 1979. - 139 с.
11. Мартынов Б.Г. Обоснование эффективной эксплуатации индивидуальных машин по результатам их технического состояния : автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.03 / Мартынов Борис Григорьевич. - СПб., 2005. - 362 с.
Редреев Григорий Васильевич, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой технического сервиса, механики и электротехники, Омский ГАУ, gv.redreev@omgau.org; Болтовский Сергей Николаевич, аспирант кафедры технического сервиса, механики и электротехники, Омский ГАУ, sn.boltovskiy3 5.06.04@omgau. org.
4. Redreev G.V. Sovershenstvovanie tekhnolo-gii tekhnicheskogo obsluzhivaniya i tekhnicheskih sredstv kontrolya sistemy smazki dvigatelej / G.V. Redreev, A.S. Siryak // Inzhener. vestn. Dona. - 2013. № 4. - URL: http://www.ivdon.ru/magazine/ar-chive/n4y2013/2040 (dostup svobodnyj).
5. Adigamov N.R. Teoriya i metody rascheta povysheniya tekhnologicheskoj nadezhnosti sel'sko-hozyajstvennyh uborochnyh mashin s uchetom sos-toyaniya ih ehlementov : avtoref. dis. ... d-ra tekhn. nauk: 05.20.03 / Adigamov Nail' Rashatovich. - Kazan', 2002. - 32 s.
6. Vasil'ev Yu.A. Obosnovanie i razrabotka ehf-fektivnyh sistem tekhnicheskogo diagnostirovaniya dlya mobil'nyh mashin sel'skohozyajstvennogo na-znacheniya : dis. ... d-ra tekhn. nauk: 05.20.03 / Vasil'ev Yurij Aleksandrovich. - Chelyabinsk, 1994. -398 s.
7. Kalachin S.V. Optimizaciya rezhimov raboty mashinno-traktornogo agregata na osnove nepreryvno-go kontrolya intensivnosti izmeneniya ego ehkspluata-cionnyh parametrov : avtoref. dis. ... d-ra tekhn. nauk: 05.20.03 / Kalachin Sergej Viktorovich. - Saransk, 2011. - 32 s.
8. Kurochkin V.N. Ehffektivnost' i nadezhnost' funkcionirovaniya tekhnologicheskih sistem ehksplua-tacii mashinno-traktornogo parka : dis. ... d-ra tekhn. nauk: 05.20.03 / Kurochkin Valentin Nikolaevich. -Zernograd, 2001. - 546 s.
9. Nikitin EA. Diagnostirovanie dizelej / E.A. Nikitin, L.V. Stanislavskij, Eh.A. Ulanovskij. - M. : Ma-shinostroenie, 1987. - 224 s.
10. Ehbeling V. Obrazovanie struktur pri ne-obratimyh processah. Vvedenie v teoriyu dissipativnyh struktur / V. Ehbeling ; per. s nem. A.S. Doyuro-vol'skogo ; pod red. prof. Yu.L. Klimantovicha. - M. : Mir, 1979. - 139 s.
11. Martynov B.G. Obosnovanie ehffektivnoj ehkspluatacii individual'nyh mashin po rezul'tatam ih tekhnicheskogo sostoyaniya : avtoref. dis. ... d-ra tekhn. nauk: 05.20.03 / Martynov Boris Grigor'evich. -SPb., 2005. - 362 s.
Redreev Grigory Vasilyevich, Cand. Techn. Sci, Ass. Prof., head of the Department of technical service, mechanics and electrical engineering, Omsk SAU, gv.redreev@omgau.org; Boltovskiy Sergey Nikolaevich, postgraduate student of Department of technical service, mechanics and electrical engineering, Omsk SAU, sn.boltovskiy35.06.04@ omgau.org.
