CC BY
64
УДК 629.424.14.001.4.004.58-192
Б. е. БОДНАР, В. К. ВАРЧЕНКО, О. Б. ОЧКАСОВ, М. А. ГРИЩЕНКО (ДПТ)
ВИКОРИСТАННЯ ШФОРМАЦП БОРТОВИХ СИСТЕМ Д1АГНОСТУВАННЯ ПРИ ВИЗНАЧЕНН1 ТЕХН1ЧНОГО СТАНУ ВУЗЛ1В ЛОКОМОТИВА
Розглянуп питання пiдвищення ефективностi обробки iнформацiï бортових систем дiагностування локо-мотивiв. Приведенi приклади обробки шформацп бортово1 системи дiагностування електровозiв ДЕ1. Нада-нi пропозицiï по удосконаленню систематизацiï та обробки iнформацiï бортових систем дiагностування.
Рассмотрены вопросы повышения эффективности обработки информации бортовых систем диагностирования локомотивов. Приведены примеры обработки информации бортовой системы диагностирования электровозов ДЕ1. Даны предложения по усовершенствованию систематизации и обработки информации бортовых систем диагностирования.
The issues of increase of efficiency of information processing by оп-board systems of diagnostics of locomotives are considered. The examples of information processing by the on-board system of diagnostics of electric locomotives ДЕ1 are presented. The suggestions on improvement of systematization and processing of information by on-board systems of diagnostics are given.
Посилення конкуренци мiж рiзними видами транспорту вимагае вщ локомотивного госпо-дарства тдвищення експлуатацшно! надшносп локомотивного парку, скорочення часу простою локомотивiв в ремонт i витрат на прове-дення ремонту. Щцвищення експлуатацшно! надшносп повинно досягатись з мшмальними витратами; з точки зору техшчного обслугову-вання це означае максимальне скорочення часу простою локомотивiв i зменшення ймовiрностi виходу локомотивiв з ладу шд час експлуатаци. Одним iз шляхiв вирiшення ще! задачi е впро-вадження на локомотивах засобiв технiчного дiагностування.
Аналiз впровадження i використання систем дiагностування на залiзничному транспортi за кордоном, впровадження систем оптишзаци технiчного обслуговування транспортних засо-бiв в iнших видах транспорту дозволяе зробити висновок про високу ефектившсть використання систем дiагностування при переходi до системи ремонту локомотивiв з урахуванням !х експлуатацшно! надiйностi. Сучасний рiвень розвитку технiчних засобiв дозволяе оргашзу-вати спiльну роботу систем управлшня, дiагно-стування, системи контролю мюця знаходжен-ня локомотива, систем бездротово! передачi ш-формаци на пункти технiчного обслуговування локомотивiв.
Досвiд впровадження засобiв технiчного д> агностування в умовах Укрзатзнищ показав необхiднiсть удосконалення обробки i використання дiагностично! шформацп. В першу чергу це стосуеться використання шформацп борто-
вих систем дiагностування, якими обладнанi новi локомотиви. Iнформацiя, яка збираеться бортовими системи дiагностування, практично не використовуеться, в найкращому варiантi ця шформащя переноситься з бортово! пам'ятi до бази даних депо. Це пояснюеться тим, що на сьогоднiшнiй день не повною мiрою розробленi методи прогнозування змiни технiчного стану вузлiв локомотивiв на основi даних систем дiа-гностування. Розробка цих методiв е трудомiс-тким завданням, виконання якого можливе лише при одночаснш роботi експлуатацiйникiв, науковцiв та розробниюв систем дiагностуван-ня.
В теори техшчно! дiагностики задача прогнозування наробггку до вiдмови технiчного об'екту на основi результатiв дiагностування не е новою, подiбнi задачi виршувались як для за-лiзничного, так i iнших видiв транспорту. Ви-рiшення ще! задачi зводиться до прогнозування термшв вiдмови ¿в1дм деталей рухомого складу.
Вiдомi рiзнi моделi [1], що дозволяють ви-ршувати задачу прогнозування термiнiв вщмо-ви. Найбшьш точною з них можна вважати модель, яка використовуе даш про поточний тех-шчний стан. При вирiшеннi ще! задачi можна скористатися наступною моделлю [2]:
^вщм = + тост , ( 1)
де ¿0 - напрацювання на момент проведення прогнозу;
ТОСТ - прогнозний остаточний ресурс деташ.
Найбшьш досконалим можна вважати пiдхiд до визначення ТОСТ з урахуванням стохастич-ного характеру змiни технiчного стану. Цей тдхщ передбачае, що значення Тост визнача-еться з урахуванням виду закону розподшу за-лишкового ресурсу Z його параметрiв - мате-матичного очiкування M, коефщента варiацil v , а також заданою ймовiрнiстю безвщмовно! роботи P(t).
Тост = f [Z, М, v, P(t)].
(2)
Ц параметри визначаються на основi анал> зу шформаци, отримано! в результат прове-дення дiагностування поточного стану локомотива. Для прогнозування термiну вiдмови нако-пичена статистика по кожнш 7-тш реалiзацil в> дображуеться у виглядi функци:
Тост = f (Y):
(3)
де Ут - значення поточного техшчного стану на момент проведення прогнозу ^ .
При формуваннi експериментально! функци (3), для кожно! /-то! точки статистики викорис-товуеться вираз:
Т
J- г\
= t ■ -1.
в1дм J
(4)
Де tBщU - нароб™к на вiдмову;
- наробгток при проведеннi /-того дiагно-стування.
Пюля перетворення отримуеться статистика ощнки залишкового ресурсу, що характеризуе залежшсть зuiни ТОСТ вiд поточного техшчного стану.
Використовуючи значення ТОСТ по кожнiй реатазаци, яка вщповщае початку експлуатацп деталi при У = 0 i застосовуючи традицшний апарат математично! статистики, визначають параметри: закон розподшу залишкового ресурсу 2 i коефщент варiацil V .
Подальша обробка ще! статистики дозволяе отримати функцiю для тренда залишкового ресурсу залежно вщ значення поточного технiч-ного стану У :
М = / (У). (5)
Таким чином, в результатi обробки статистики ощнки залишкового ресурсу отримуються значення параметрiв: 2, М(У) i V, необхщш при прогнозуваннi.
Як бачимо, прогнозування терuiну вiдuови вимагае неодноразового проведення дiагносту-
вань кiлькiсть яких залежить вiд технiчного стану локомотива. Якщо використовуеться бор-това система дiагностування, то момент часу ty
може розглядатися як перiод часу мiж зчиту-ваннями та обробкою шформаци бортових систем дiагностування. Кiнцевиu результатом ви-значення остаточного ресурсу вузла, в будь-якому випадку, буде висновок про необхiднiсть проведення ремонту та його обсяг.
Розглянутий метод е одним з найпростших методiв прогнозування змни технiчного стану об'екпв. Вiн достатньо точно характеризуе на-дiйнiсть локоuотивiв, тобто дозволяе ощнити середне напрацювання на вщмову, вiрогiднiсть вiдuови локомотива при певному значенi про-бiгу, ресурс його агрегата та ш. Цей тдхщ може бути використаний на попередньому ета-пi розробки системи утримання локоuотивiв, що базуеться на обробщ результатiв дiагносту-вання.
Основною проблемою впровадження роз-глянутого методу е визначення критерда (3), тобто параметру, за яким буде оцiнюватись змна технiчного стану кожного конкретного вузла i агрегату локомотива, та розробка спещ-алiзованих програмних засобiв для накопичен-ня i аналiзу достатшх обсягiв статистично1 ш-формаци. В лiтературi [4, 5] розглянутi бшьш складнi методи, якi базуються не лише на ощн-цi йuовiрнiсних характеристик, а й на оцiнцi параuетрiв вщновлення вузла.
Для реатазацп запропоновано1 методики проведено аналiз дiагностичноl шформаци, отримано1 з системи дiагностування електрово-зiв ДЕ1. При обробцi шформаци було виявлено суттеву рiзницю uiж параметрами вiбрацil мо-тор-вентиляторiв рiзних електровозiв. Для по-рiвняння вибирались даш, якi вiдповiдали режиму роботи при середнш швидкостi вентиля-торiв. Для прикладу на рис. 1 наведеш значення вiбрацiй для кожного з мотор-вентиляторiв електровозу ДЕ1 № 33.
Аналiз вiбрацiйних показникiв мотор-венти-ляторiв показав, що у мотор-вентиляторiв, сек-цiя «А» вентилятор № 2 та секщя «Б» вентилятор № 1 горизонтальш вiбрацil в декiлька разiв перевищують вертикальш, а для одше! з машин - перевищують допустимi значення. Таке явище може бути пояснене кшькома причинами: вихiд з ладу амортизатора, недолши конструктивно! схеми крiплення мотор-вентилятора; недостане балансування електромотору. Така рiзниця в рiвнях вiбрацil свiдчить про не-обхiднiсть додаткових дослiджень причин вiб-раци електричних машин.
Рис. 1. Горизонтальш в1брацп мотор-Бентилятор1в електровозу ДЕ1 № 33: 101 - мотор вентилятор 1 секцп А; 102 - мотор вентилятор 2 секци А; 201 - мотор вентилятор 1 секцп Б; 202 - мотор вентилятор 1 секци Б
Рис. 3. Середш значення в1броприскорень
Порiвняння середшх значень вiбрацiй мо-тор-вентиляторiв електровозiв ДЕ1 №25, 33, 34 наведет на рис. 2. Як видно з наведено1 шфор-маци, горизонтальнi вiбрацii для трьох елект-ричних машин (33-102, 33-201, 34-101) значно перевищують вертикальш вiбрацii, та середнi значення вiбрацiй для iнших електричних машин. Таке порiвняння вiбрацiйних характеристик дозволяе лише за рахунок вщносного пор>
вняння виявити електричнi машини, якi потре-бують проведення додаткового техшчного об-слуговування та ремонту. Таким чином, можна виявити електричш машини, технiчнi парамет-ри яких знаходяться у встановлених межах. Для таких електричних машин перюдичшсть проведення вщповщних видiв ТО може бути ско-регована в сторону збшьшення.
Основними джерелами вiбраци електричних машин е фактори магштного, механiчного i аеродинамiчного походження. Магнiтнi джере-ла вiбрацп пов'язанi з ексцентриситетом повгг-ряного зазору, несинусо!дальним розподiлом МДС обмотки i цiлим рядом iнших причин [6]. До мехашчних факторiв вщносяться дисбаланс ротора i перекiс. Серед вiбрацiйних сил мехаш-чного походження слщ зазначити сили, обумо-влеш пiдшипниками кочення.
Одним з основних джерел вiбрацп мехашч-ного походження е залишкова неврiвноваже-нiсть частин електрично! машини. Неврiвнова-женiсть ротора порушуе значнi вiбраци. При терт щiток та колектора, або контактних кшець в електричнiй машинi збуджуються вiбраци, що мають високочастотнi складовг Сили аероди-намiчного походження викликають вiбрацп, рь вень яких залежить вiд стану лопаток вентилятора, правильносп розташування вентиляторiв щодо деталей i вузлiв електрично! машини.
Завдання зниження вiбрацi! вiд залишково! неврiвноваженостi ротора в даний час можна вважати практично вирiшеним. Якiсть сучасно-го устаткування для динамiчного та статичного балансування дозволяе виконати це завдання iз заданим ступенем точности що е умовою для
отримання вiбрацiйних характеристик, якi за-довольняють заданим вимогам.
До мехашчних причин вiбрацi! слiд вщнести i пошкодження крiплення мотор-вентилятора. На електровозi ДЕ1 використовуються аморти-затори АКСС-300М i одностороння схема установки цих амортизаторiв на жорстку платформу (рис. 3, а).
Статичш i динамiчнi характеристики амортизатора АКСС-300 наведенi в табл. 1. З наве-дених характеристик видно, що статична та особливо динамiчна жорсткосп в напрямку ру-ху електровоза (вюь У) значно меншi жорсткос-тi в напрямку ос Х. Така неврiвноваженiсть призводить до впливу на вiбрацi! електричних машин горизонтальних сил, що виникають шд час руху по!зда.
Одним з пояснень перевищення горизонта-льних вiбрацiй над вертикальними можуть бути i пошкодження крiплення мотор-вентиляторiв. В ходi фактичного огляду крiплення мотор-вентиляторiв на електровозах було виявлено ряд пошкоджень:
- пошкодження болтового з'еднання крш-лення лап амортизатора мотор-вентилятора до жорстко! опори;
- пошкодження амортизатора АКСС-300М.
Таблиця 1
Статичш 1 динам1чн1 (вюрацшш) жорсткост амортизатора АКСС-300
Номшальна статична ма-са в напрямку осей, кг Статичш жорсткосп, яю в1дпо-вщають деформащям в напрямку осей, Н/см Динам1чш жорсткосп, яю вщповь дають деформащям в напрямку осей, Н/см
X У ъ X У ъ X У ъ
300 210 90 52000 32000 8000 110000 30000 18000
Виходячи з вище викладеного, пропонуеть-ся удосконалити схему встановлення амортиза-торiв типу АКСС, що в свою чергу дасть мож-ливють збалансувати вiбрацi! по осях за раху-нок вирiвнювання жорсткосп кршлення по осях.
Порiвняння дiагностично! iнформацi! щодо вiбрацi! електричних машин дозволяе лише за рахунок вщносного порiвняння виявити елект-ричнi машини, яю потребують проведення до-даткового техшчного обслуговування та ремонту. Також таким чином можна виявити елект-ричш машини, технiчнi параметри яких знахо-дяться у встановлених межах. Для таких електричних машин перюдичшсть проведення
вщповщних видiв ТО та ТР може бути скорего-вана в сторону збшьшення.
Використання такого шдходу е досить при-близним i не дозволяе в першу чергу прогнозу-вати змiну технiчного стану вузлiв електровоза, але його реалiзацiя е першим кроком при пере-ходi до системи ремонту рухомого складу з урахуванням його техшчного стану. Як показуе аналiз накопичено! дiагностично! iнформацi! в системi дiагностування електровозiв ДЕ1 «Ма-гiстраль ДЕ1м», необхiдне удосконалення ор-ганiзацi! роботи цiе! системи в напрямку визна-чення перiодичностi запису шформацп в модулi пам'ятi та корегування обсягу iнформацi!, яка збер^аеться.
а б
Рис. 3. Схеми розташування амортизатор1в: а - юнуюча; б - запропонована
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
Основними пропозицiяuи по вдосконален-ню роботи системи дiагностування «Магiстраль ДЕ1м» е:
1. Доповнення системи реестращею пробйу (напрацювання) електровоза, як за весь перюд експлуатацii, так i пробй на момент виникнен-ня вщмови. Така пропозицiя пояснюеться тим, що вся iнфорuацiя про надiйнiсть вузлiв рухо-мого складу аналiзуеться в залежносп вiд напрацювання. В юнуючш систеui дiагностуван-ня фшсуеться астроноuiчний час i дата вщмови.
2. У зв'язку з великим обсягом iнфорuацii, що фiксуеться системою, необхщно оптимзу-вати алгоритми и роботи. Визначити ращона-льну перюдичшсть опитування датчикiв, удо-сконалити алгоритми запису даних до енерго-незалежно^' паu'ятi, необхiдний обсяг паu'ятi.
3. Розробити технологiю зчитування шфор-маци в локомотивних депо та технолопю и по-дальшого аналiзу.
Удосконалення системи дiагностування «Магiстраль ДЕ1м» дозволить виконати роботи з шдвищення контролепридатност вузлiв та агрегатiв електровоза та уточнити перелш вуз-лiв, що дiагностуються. Iнфорuацiя, отримана вiд системи дiагностування, повинна викорис-товуватись для розрахунку системи утримання електровозiв з урахуванням !х фактичного тех-шчного стану.
1. Михлик, В. М. Прогнозирование технического состояния машин [Текст] / В. М. Михлик. - М.: Колос, 1976. - 288 с.
2. Ченщв, М. О. Загальний вид модел1 прогнозу-вання тершну вщмови деталей машин на стадп експлуатаци [Текст] / М. О. Ченщв, В. М. Ручко // Межд. сб. науч. тр.: Прогресивные технологии машиностроения. - Донецк: ДонГТУ, 1998. - № 5. - С. 121-124.
3. Болотин, В. В. Ресурс машин и конструкций [Текст] / В. В. Болотин. - М.: Машиностроение, 1990. - 447 с.
4. Галкин, В. Г. Надежность тягового подвижного состава [Текст]: учебн. пособие для вузов ж.-д. трансп. / В. Г. Галкин, В. П. Парамзин,
B. А. Четвергов - М.: Транспорт, 1981. - 184 с.
5. Фалидин, А. П. Розрахунок показнишв надшносп рухомого складу [Текст] / А. П. Фалидин, П. О. Харламов, Н. Д. Чигирин // Тр. 7 Мгжн. наук.-практ. конф. - Т. 6. - Д.: Наука 1 освгга, 2004. - С. 76-78.
6. Бакшиш, А. К. Исследование вибраций электрических машин статистическими методами [Текст] / А. К. Бакшиш, К. М. Рагульскис, Ю. К. Томанюшас // Науч. тр. вузов ЛитССР. -Рига: Вибротехника. - 1972. - Т. 16, № 3. -
C. 43-44.
Надшшла до редколегп 25.12.2008.
