Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 июля, печатный экземпляр отправим 23 июля
Опубликовать статью

Молодой учёный

Бесконтактная оценка технического состояния элементов основных систем тепловозов

9. Транспорт
21.02.2020
61
Поделиться
Библиографическое описание
Бесконтактная оценка технического состояния элементов основных систем тепловозов / О. В. Балагин, Д. В. Балагин, В. Д. Новоселова [и др.]. — Текст : непосредственный // Актуальные вопросы технических наук : материалы VI Междунар. науч. конф. (г. Краснодар, апрель 2020 г.). — Краснодар : Новация, 2020. — С. 17-23. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/367/15672/.


В статье рассмотрены основные положения создания системы бесконтактной оценки технического состояния элементов основных систем тепловозов. Представленные методики позволяют оценить техническое состояние секций холодильников и топливной аппаратуры высокого давления тепловозов с использованием тепловизионного метода контроля.

Ключевые слова: тепловоз, тепловой контроль, надежность.

Сложившаяся к настоящему моменту ситуация с техническим состоянием парка тепловозов требует решения ряда важных технических задач, связанных с повышением эффективности их использования. Сохранение на этом этапе эксплуатации тепловозного парка необходимого уровня его надежности во многом зависит от тех технологий, которые применяются как в ремонтном производстве, так и в процессе диагностирования узлов и систем тепловозов [1].

С целью реализации системы бесконтактного теплового контроля основных узлов и систем тепловозов на первом этапе в результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны методики для оценки технического состояния секций холодильников, электрических машин и топливной аппаратуры (ТА) высокого давления тепловозов с использованием тепловизионного метода контроля.

Экономичная работа тепловозов в условиях эксплуатации во многом зависит от технического состояния элементов топливной аппаратуры высокого давления. В процессе работы основные элементы топливного насоса высокого давления (ТНВД) (плунжерная пара, нагнетательный клапан) и форсунки (прецизионная пара «игла — корпус», щелевой фильтр) подвержены износу и засорению абразивными частицами. В результате ухудшается качество рабочего процесса в цилиндре дизеля, снижается уровень вырабатываемой цилиндровой мощности, повышается удельный эффективный расход топлива и сокращается ресурс дизеля в целом. Оперативный бесконтактный контроль с минимумом вспомогательных операций и затрат времени позволяет избежать вышеперечисленных последствий.

В качестве диагностического параметра для оценки технического состояния ТНВД и форсунки принято значение температуры поверхности трубопровода топливной системы высокого давления — .

Тепловизионные измерения необходимо производить при режиме теплопередачи, близком к стационарному. Стационарность процесса достигается путем прогрева дизеля на номинальной позиции контроллера машиниста в течении 15–30 мин. до стабилизации значений температуры воды и масла дизеля. В процессе проведения испытаний необходимо фиксировать значение температуры наружного воздуха. Далее останавливается дизель-генераторная установка и проводятся операции термографирования [1].

Алгоритм обработки результатов термографирования и выдачи заключения о техническом состоянии (ТА) тепловоза представлен на рис. 1.

Процесс контроля рекомендуется проводить при нахождении тепловоза на территории локомотивного депо до или после ТО и ТР. Проведенный контроль позволит вовремя выявить ТНВД и форсунки, не обеспечивающие необходимый рабочий процесс дизеля, что даст возможность оперативно восстановить необходимые мощностные, экономические и экологические характеристики тепловозного дизеля.

Кроме того, оперативный контроль технического состояния ТА позволит оценить качество ремонта и в случае необходимости принять соответствующие меры для улучшения технического состояния топливной системы тепловоза.

Для определения расчетным способом температуры поверхности стенки топливной трубки высокого давления i-го цилиндра введено следующее обо-значение: расчетное нормативное значение температуры поверхности трубопровода исправной топливной системы при j-той температуре.

Рис. 1. Алгоритм обработки результатов термографирования ТА дизеля

Полученные результаты математического моделирования температуры поверхности топливного трубопровода высокого давления показывают, что отклонение температуры поверхности трубопровода топливной системы с неисправным ТНВД от температуры поверхности трубопровода с исправной топливной системой находится в пределах от 10,4 % до 14,3 %. В качестве граничного значения отклонения температуры трубопровода топливной системы с неисправным ТНВД принято значение — 10 %.

Отклонение температуры поверхности трубопровода топливной системы с неисправной форсункой от температуры поверхности трубопровода с исправной топливной системой находится в пределах от 5,8 % до 9,2 %. В качестве граничного значения отклонения температуры трубопровода топливной системы с неисправной форсункой принято значение — 5 %.

Для практической реализации предложенной технологии контроля технического состояния топливной аппаратуры разработано специализированное программное обеспечение.

По результатам проведенных исследований предложен и обоснован новый диагностический параметр для проведения тепловизионного контроля секций холодильника тепловоза — температурный напор стенки трубки секции .

На рис. 2 представлен алгоритм оценки технического состояния системы охлаждения тепловозов.

Рис. 2

Устойчивая эксплуатация тепловозов во многом зависит от качества функционирования системы охлаждения, эффективность которой в процессе эксплуатации снижается, что приводит к работе дизеля при повышенной температуре теплоносителей, понижению надежности локомотивов, ограничению мощности силовой установки и, как следствие, к ухудшению топливной экономичности дизеля.

Значительный вклад в решение данной проблемы внесли А. И. Володин, В. А. Перминов, В. Г. Григоренко, Н. И. Панов, А. П. Третьяков, Ю. А. Куликов и др.

Основными элементами системы охлаждения тепловоза, определяющими эффективность ее работы, являются секции холодильника. В процессе эксплуатации теплорассеивающая способность отдельных секций холодильника тепловозов снижается. Следовательно, необходимо проводить периодический оперативный контроль технического состояния холодильника тепловоза с целью выявления неисправных секций [1].

Процесс диагностирования рекомендуется проводить при нахождении тепловоза на станции реостатных испытаний на ТР-2 и ТР-3.

Диагностика на ТР-2 позволит вовремя выявить секции, не обеспечивающие необходимую теплорассеивающую способность, и тем самым предотвратить увеличение отбора мощности на привод вентилятора, исключить увеличение расхода топлива на 1–1,5 % и не допустить возможный перегрев дизеля в эксплуатации.

На втором этапе реализации системы бесконтактного теплового контроля необходимо: разработать единую термодинамическую модель тепловоза с целью исследования тепловых режимов его узлов и систем в различном техническом состоянии; разработать единую методику бесконтактного теплового контроля тепловозов; создать необходимое программное обеспечение для оперативной обработки результатов термографирония и формирования заключения.

Реализация поставленных задач позволит разработать энергетический паспорт тепловоза и выполнить оценку эффективности его внедрения в комплексной системе менеджмента качества.

Литература:

  1. Овчаренко С. М. Реализация комплексной системы бесконтактного теплового контроля узлов тепловозов [Текст] / С. М. Овчаренко, О. В. Балагин, Д. В. Балагин // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2014. № 4 (20). С. 35–40.
Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Ключевые слова
тепловоз
тепловой контроль
надежность

Молодой учёный