Введение к работе
Актуальность.
Природные топливно-энергетические ресурсы и созданный производственный, научно-технический и кадровый потенциал энергетического сектора экономики - национальное достояние России. Вопросы рационального и эффективного использования топливно-энергетических ресурсов становятся в настоящее время одним из основных необходимых условий дальнейшего развития практически всех отраслей народного хозяйства России.
Одним из направлений осуществления этих мероприятий является повышение эффективности и надежности технических средств железнодорожного транспорта, снижение удельных транспортных издержек на основе ускорения внедрения новой техники, прогрессивной технологии и автоматизированных систем управлення, повышения уровня ремонтных работ.
Использование автоматизированных систем управления и диагностирования локомотивов в перспективе позволяет компенсировать рост затрат на топливно-энергетические ресурсы. Поэтому необходимо проведение научных исследований, направленных на разработку как новых методов и средств контроля и диагностирования тепловозов и их энергетических установок, так и на совершенствование уже существующих систем контроля и диагностирования.
Определение технического состояния тепловозного дизеля по термогазодинамическим параметрам - одно из наиболее развиваемых в настоящее время направлений параметрической диагностики. В связи с этим методы оценки технического состояния тепловозного дизеля по значениям непосредственно измеряемых в процессе работы технологических параметров, то есть косвенным путем, необходимо совершенствовать. Так как в данных методах диагностирования используются параметры и процессы таких сред, как воздух и продукты сгорания, то изменение технического состояния тепловозного дизеля будет влиять на параметры воздуха и газа, поэтому определение состава отработав-
4 ших газов позволит значительно дополнить данные о его техническом состоянии.
Таким образом, совершенствование методов и средств контроля и диагностирования тепловозного дизеля позволит повысить эффективность использования тепловоза в эксплуатации, что является актуальной задачей.
Диссертационная работа подготовлена по результатам научно-исследовательских работ, проведенных на кафедре «Локомотивы» в Самарском государственном университете путей сообщения при непосредственном участии автора в период с 2005 по 2011 годы. Работа поддержана грантом Самарского государственного университета путей сообщения.
Цель и задачи исследований.
Целью исследования является формирование диагностических параметров системы контроля и диагностирования тепловозного дизеля на основе выявления взаимосвязей между параметрами рабочего процесса и составом отработавших газов с использованием метода газового анализа.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
-
Выполнить анализ существующих методов и средств контроля и диагностирования дизелей тепловозов, позволяющих оперативно оценивать их техническое состояние и эффективность использования.
-
Выявить взаимосвязи между диагностическими параметрами системы контроля и диагностирования тепловозного дизеля и составом отработавших газов, позволяющие определять его техническое состояние после ремонта при реостатных испытаниях тепловоза на пункте экологического контроля.
-
Разработать алгоритм диагностирования и локализации отказов основных узлов и агрегатов тепловозного дизеля, включающий в себя диагностические параметры, определяемые по составу отработавших газов.
-
Разработать систему контроля и диагностирования тепловозного дизеля по параметрам рабочего процесса с использованием метода газового анализа.
5. Провести расчет экономической эффективности использования предложенной системы контроля и диагностирования тепловозного дизеля по параметрам рабочего процесса с использованием метода газового анализа.
Объект исследования. Термогазодннамические процессы протекающие в газовоздушном тракте тепловозного дшеля при проведении реостатных испытаний.
Предмет исследования. Взаимосвязь между составом отработавших газов и диагностическими параметрами системы контроля и диагностирования тепловозного дизеля.
Методы исследования.
При выполнении работы применялись методы расчета параметров рабочего процесса, методы контроля продуктов сгорания, методы факторного анализа в среде Statistica, методы планирования и обработки результатов натурного эксперимента, компьютерного моделирования, метод регрессионного анализа и др.
Научная новизна работы.
-
Экспериментально установлены взаимосвязи между значеннями эксплуатационных показателей тепловозного дизеля на номинальном режиме работы, а именно: мощности Ne, частоты вращения коленчатого вала п, удельного расхода топлива ge и значениями коэффициента избытка воздуха СС , температуры отработавших газов Тг и максимального давления сгорания рабочего цикла Pz, для формирования диагностических параметров системы контроля и диагностирования.
-
Экспериментально установлены взаимосвязи между значениями диагностических параметров системы контроля и диагностирования тепловозного дизеля, а именно: коэффициента избытка воздуха СС , температуры отработавших газов Тг, максимального давления сгорания рабочего цикла Pz и значениями состава отработавших газов, а именно: оксида углерода СО, диоксида углерода СОг и оксидами азота NOx.
-
Построен алгоритм диагностирования и локализации отказов основных узлов и агрегатов тепловозного дизеля по параметрам рабочего процесса с
6 использованием метода газового анализа в процессе реостатных испытаний после ремонта.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Алгоритм диагностирования и локализации отказов основных узлов и агрегатов тепловозного дизеля, включающий в себя ряд диагностических параметров: ОС , Тг, Pz, Ne, п и ge, определяемых по составу отработавших газов.
-
Система контроля и диагностирования тепловозного дизеля по параметрам рабочего процесса с использованием метода газового анализа.
Достоверность научных положений и результатов.
Достоверность подтверждена путём сопоставления экспериментальных и расчетных результатов определения диагностических параметров системы контроля и диагностирования тепловозного дизеля по составу отработавших газов. Расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 5 %.
Достоверность результатов так же подтверждается использованием современных методов исследований, применением аттестованных измерительных приборов и устройств.
Практическая ценность.
-
Разработана технология контроля и диагностирования тепловозного дизеля по параметрам рабочего процесса с использованием метода газового анализа, позволяющая эффективно оценивать его техническое состояние после ремонта на пункте реостатных испытаний.
-
Разработана программа для оценки технического состояния тепловозного дизеля по параметрам рабочего процесса с использованием метода газового анализа, позволяющая автоматизировать процесс послеремонтных испытаний.
Реализация результатов работы. Основные теоретические выводы и рекомендации, практические результаты и программные продукты, полученные при выполнении диссертационной работы, внедрены на Оренбургском локомо-тиворемонтном заводе - филиале ОАО «Желдорреммаш».
Апробация работы. Основные материалы диссертации поэтапно докладывались, обсуждались и получили одобрение на международном научно-техническом конгрессе «Двигатели 2008» (г. Москва, 2008 г., АССАД), на пятой международной научно-практической конференции «TRANS-MECH-ART-СНЕМ» (г. Москва, 2008 г., МИИТ), на III Всероссийской конференции-семинаре (г. Сызрань 22-23 мая, 2008 г.), на Всероссийской научно-технической конференции с элементами научной школы для молодежи (г. Тольятти 27-28 ноября 2009 г.), на II Международной научно-практической конференции «Наука и образование транспорту» (г. Самара - Саратов 12-13 мая, 2010 г.), на Региональной научно-практической конференции, посвященной 65-летию со Дня Победы советского народа в Великой Отечественной войне (г. Оренбург, 21 апреля, 2010 г.) и др.
Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в 10 статьях сборников научных трудов, общим объемом 3,28 п.л., авторский вклад 53 %, в том числе в 2 статьях ведущих рецензируемых научных изданиях, определенных перечнем ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста, включая 17 таблиц, 25 рисунков, одну схему и состоит из введения, 4 глав, выводов, библиографического списка из 131 наименований и двух приложений на 9 страницах.
