Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса, цель работы и задачи исследования 10
1.1. Анализ существующей системы технического содержания изоляции ТЭД электровозов 10
1.2. Обзор работ по совершенствованию систем технического содержания электровозов с учетом особенностей эксплуатации 18
1.3. Анализ отказов ТЭД электровозов Восточного региона 32
1.4. Цель работы и задачи исследования 43
Глава 2. Теория тепломассообмена как основа моделирования процессов увлажнения и сушки изоляции ТЭД 45
2.1. Моделирование климатических условий эксплуатации электровозов на железных дорогах Восточного региона 45
2.2. Моделирование процессов увлажнения изоляции ТЭД на основе теории тепломассообмена 61
2.3. Математические модели процессов увлажнения и сушки изоляции ТЭД 68
Глава 3. Эффективные методы и средства контроля изоляции тяговых двигателей электровозов 80
3.1. Анализ методов и средств контроля и диагностики изоляции обмоток электрических машин 80
3.2. Теоретическое обоснование создания бортовых систем непрерывного контроля изоляции ТЭД 103
Глава 4. Экспериментальные исследования процессов тепломассообмена в изоляции ТЭД 111
4.1. Методика и техника экспериментальных исследований 111
4.2. Результаты исследования 120
Глава 5. Разработка и внедрение рациональной системы технического содержания изоляции ТЭД электровозов железных дорог восточного региона .. 124
5.1. Опытная проверка усовершенствованной системы в процессе эксплуатации и ремонта электровозов 124
5.2. АРМ технолога ремонтного депо по контролю изоляции ТЭД на основе приборов типа MIC 134
5.3. Рекомендации по совершенствованию системы технического содержания изоляции ТЭД электровозов 138
5.4. Оценка технико-экономической эффективности 139
Основные выводы по результатам исследований 144
Библиографический список 146
Приложения 157
- Обзор работ по совершенствованию систем технического содержания электровозов с учетом особенностей эксплуатации
- Моделирование процессов увлажнения изоляции ТЭД на основе теории тепломассообмена
- Теоретическое обоснование создания бортовых систем непрерывного контроля изоляции ТЭД
- АРМ технолога ремонтного депо по контролю изоляции ТЭД на основе приборов типа MIC
Введение к работе
Актуальность работы В настоящее время на Восточно-Сибирской железной дороге эксплуатируются мощные электровозы переменного тока. Морозы на участках эксплуатации достигают -50 °С и ниже, перепады температуры в течение суток до 20 ... 35 (ТС, продолжительность работы при отрицательной температуре окружающей среды составляет до одиннадцати месяцев в году. При прохождении электровозами в зимний период искусственных сооружений перепады температур достигают более 60 С. Аналогичное положение наблюдается и на других железных дорогах Сибири, Севера и Дальнего Востока.
Анализ технического состояния электровозного парка железных дорог России за последние годы эксплуатации показывают, что порчи и неисправности электровозов ВСЖД в 1,6 раза превышают среднесетевые. В экстремально холодный зимний период 2000-2001 годов это превышение составило 2 ... 2,5 раза.
Пониженная надежность электровозов Восточного региона приводит к задержкам поездов, срывам передач вагонов на соседние железные дороги и снижению безопасности движения поездов.
Исследованию надежности тягового подвижного состава железных дорог, системам технического диагностирования и ремонта уделялось значительное внимание различными научными коллективами. Однако вопросам надежности предельно нагруженного оборудования электровозов с учетом особенностей климатических условий внешней среды начали уделять внимание только в последние годы ушедшего столетия.
Большой вклад в изучение этих проблем внесли Ю.А. Бахвалов, В.И. Бервинов, И.В. Бирюков, И.Н. Богаенко, В.И. Бочаров, А.А- Воробьев, А.И. Володин, И.И. Галиев, З.Г. Гиоев, А.В. Горский, В.Г. Григоренко, Ю.А. Давыдов, А.А. Зарифьян, Д.Д. Захарченко, И.П. Исаев, В.А. Камаев, В.И. Киселев, ВТ. Козубенко, В.А. Кучумов, АЛ. Курочка, А.А. Лисицин, В.Н. Лисунов, В.Б. Мсдель, М.Д. Находкии, Е.С. Павлович, М.П. Пахомов, А.В. Плакс, В.В. Привалов, Н.А. Ротанов, А.Н. Савоськин, И.В. Скогорев, В.В. Стрекопытов, Т.А. Тибилов, В.П. Феоктистов, В.А. Четвергов, В.Г. Щербаков, В. П. Янов и другие исследователи.
Значительный вклад в решение вопросов надежности наиболее «слабых» узлов тяговых электрических машин - изоляционных конструкций и коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей внесли В.Д. Авилов, А.А. Бакланов, В.Г. Галкин, М.Д. Глушенко, Г.Б. Дурандин, III.K. Исмаилов, М.Ф. Караеев, В.И. Карташев, А.С.Космодамианский, ЕЛО. Логинова, Р.Я. Медлии, А.Т. Осяев, В.М. Попов, А.С. Серебряков, В.П. Смирнов, В.В. Харламов, О.И. Хомутов и многие другие.
Анализ надежности электровозов Восточно-Сибирской железной дороги за последние годы эксплуатации показал, что существенная часть отказов при холится на тяговые электродвигатели (ТЭД). Наблюдается дальнейшее снижение надежности ТЭД. Более половины повреждений тяговых электрических машин приходится на изоляционные конструкции. В значительной степени снижение надежности ТЭД вызвано повышенной влажностью, колебаниями температуры окружающей среды по сравнению с ТЭД электровозов железных дорог западного региона страны.
Актуальность темы обусловлена быстрорастущими требованиями к эффективности технической эксплуатации ТПС (тяговый подвижной состав) и изысканиями резервов ее повышения в условиях конкретного полигона обращения.
Цель работы. Повышение надежности электровозов путем совершенствования системы технического содержания изоляции ТЭД с учетом особенностей климатических условий внешней среды.
Основные задачи исследования:
- выполнить анализ надежности изоляции ТЭД электровозов;
- установить взаимосвязь между климатическими условиями эксплуатации электровозов и надежностью изоляции ТЭД на железных дорогах Восточного региона;
- определить степень и характер влияния особенностей климатических условий внешней среды на механизм процесса повреждения изоляции ТЭД электровозов переменного тока железных дорог Восточного региона;
- проанализировать современные методы и средства контроля и диагностики изоляции ТЭД электровозов и выявить наиболее эффективные из них;
- разработать мероприятия и рекомендации но совершенствованию системы технического содержания изоляции ТЭД с учетом особенностей климатических условий внешней среды;
- внедрить результаты исследований в производство и выполнить расчет технико-экономической эффективности от их внедрения.
Методы исследования, В теоретической части работы использованы методы математического моделирования, теории надежности, метод оптимизации и прогнозирования, методы математической статистики, методы теории планирования эксперимента, теории нагревания и охлаждения твердого тела, методы теории тепломасообмена, метод оценки технико-экономической эффективности результатов исследований.
Экспериментальные исследования проводились в лаборатории и на оборудовании электровозов и заключались в измерении параметров, характеризующих режим работы и состояние ТЭД при тягово-эксплуатационных испытаниях, текущих ремонтах, технических обслуживаниях и нахождении электровозов в ожидании работы при помощи современных средств диагностики степени увлажнения ТЭД. Исследования осуществлялись в соответствии с методами планирования эксперимента. Обработка и анализ опытных данных велись с использованием теорий и методов математической статистики: теории проверки гипотез, теории оценивания, корреляционного и регрессионного анализов. Научная новизна. В работе впервые получены следующие научные результаты:
- получены математические зависимости взаимосвязи между параметром потока отказов изоляции ТЭД электровозов от температуры и влажности окружающей среды конкретного полигона обращения;
- приведено теоретическое обоснование снижения влияния особенностей климатических условий полигона обращения на эффективность системы технической эксплуатации и ремонта изоляции ТЭД электровозов;
- установлена взаимосвязь и характер влияния особенностей климатических условий на развитие процессов повреждения изоляции ТЭД электровозов Восточно-Сибирской железной дороги;
- предложены математические модели и дано физическое обоснование процессов увлажнения и сушки изоляции тягового электродвигателя;
- уточнен процесс изменения надежности изоляции под влиянием эксплуатационных воздействий - изменения свойств изоляции под действием особенностей климатических условий.
Практическая значимость;
1. уточнены временные характеристики зон риска эксплуатации с учетом климатических условий полигона обращения электровозов;
2. предложена усовершенствованная система сбора, хранения и учета информации о состоянии изоляции ТЭД электровозов;
3. разработаны мероприятия и рекомендации по совершенствованию системы технического содержания изоляции ТЭД электровозов с учетом особенностей климатических условий внешней среды, обеспечивающие повышение надежности ТЭД электровозов.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Анализ надежности ТЭД электровозов с учетом особенностей климатических условий внешней среды.
2. Математические зависимости взаимосвязи между параметром потока отказов изоляции ТЭД электровозов от температуры и влажности внешней среды конкретного полигона обращения.
3. Теоретическое обоснование снижения влияния особенностей климатических условий полигона обращения на эффективность системы технической эксплуатации и ремонта изоляции ТЭД электровозов.
4. Математические модели и физическое обоснование процессов увлажнения и сушки изоляции тягового электродвигателя.
5. Усовершенствованная система сбора, хранения и учета информации о состоянии изоляции обмоток ТЭД электровозов.
6. Мероприятия и рекомендации по совершенствованию системы технического содержания изоляции ТЭД электровозов с учетом особенностей климатических условий внешней среды. Реализация результатов работы.
Полученные автором результаты работы приняты для внедрения в локомотивных депо Нижиеудинск, Вихоревка и Иркутск-Сортировочный Восточно-Сибирской железной дороги, а также внедрены в процессе создания лаборатории «Комплекс эффективных электротехнических методов и средств повышения надежности локомотивов и работоспособности локомотивных бригад», которая используется в научном и учебном процессе ИрГУПС при подготовке инженеров по специальности 190303 - «Электрический транспорт железных дорог», по дисциплинам «Тяговые электрические машины» и «Бесколлекторный привод ЭПС».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на III международной научно-технической конференции «Энергетика, экология, электроснабжение, транспорт» (Омск, 2007); VIII научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва, 2007); научных семинарах кафедры «Электроподвижной состав» ИрГУПС (Иркутск, 2006, 2007, 2008); V Байкальском экономическом форуме (Иркутск, 2008); Международной научно-практической конференции «Развитие транспортной инфраструктуры - основа роста экономики Забайкальского края» (Чита, 2008); заседании кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог» ОмГУПС (Омск, 2008); «Инновационном форуме - 2009» (Иркутск, 2009); П Научно-практической конференции «Безопасность регионов - основа устойчивого развития» (Иркутск, 2009).
Публикации и вклад автора, По результатам проведенных исследований опубликовано 20 статей (пять из них - в изданиях, определенных перечнем ВАК РФ по транспорту).
Автору принадлежит формулировка цели и постановка задач исследований, разработка математических моделей и алгоритмов решения задач, выполнение анализа по надежности ТЭД локомотивов с учетом особенностей климатических условий внешней среды, проведение значительной части экспериментов и вклад в создание новых устройств для управления процессами тепломассообмена в изоляции ТЭД электровозов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, 7 выводов, библиографического списка из 120 наименований и приложения и содержит 145 страниц основного текста, 55 рисунков и 11 таблиц.
Обзор работ по совершенствованию систем технического содержания электровозов с учетом особенностей эксплуатации
Основным направлением совершенствования системы ремонта локомотивов является установление рациональной структуры ремонтного цикла. Определение межремонтных пробегов, количества необходимых ремонтов и их объемов осуществляется эмпирически. Действующая система планово-предупредительных ремонтов недостаточно обоснована с точки зрения надежности и не является оптимальной в технико-экономическом отношении. Дальнейшее развитие и совершенствование системы должно осуществляться на основе научных исследований о надежности локомотивов с применением современных форм и методов планирования и организации эксплуатации.
Все технические характеристики и номинальные параметры локомотива устанавливают его возможности, которые могут быть реализованы лишь в определенных условиях эксплуатации. Способность сохранять свои первоначальные технические характеристики в течение регламентированного срока эксплуатации определяется надежностью локомотива. Надежность - это комплексное или интегральное свойство объекта, которое характеризуется безотказностью, ремонтопригодностью, долговечностью и сохраняемостью. Таким образом, локомотив может считаться надежным, если он обладает этими четырьмя свойствами.
Безотказная работа локомотивов является важнейшей качественной характеристикой системы технического содержания. Она существенно влияет на безопасность и эффективность использования ТПС. Поэтому поиски методов, направленных на поддержание достаточного уровня надежности локомотивов при максимально эффективном использовании, составляют основную часть научных исследований.
С точки зрения технологичности проведения ТОР необходимо, чтобы локомотив или его агрегат были удобны в обслуживании. Показатель при этом является одной из характеристик конструкции локомотива и планируется на этапе проектирования. Удобство технического обслуживания локомотива трудно измерить количественно. Для указанных целей получило распространение понятие «ремонтопригодность», определяемое как вероятность того, что неисправность может быть устранена за определенное время. В этом случае продолжительность простоя охватывает либо все время, в течение которого локомотив не работает из-за несоответствия требованиям Правил технической эксплуатации, либо время нахождения на ремонтной базе (без времени пересылки). Продолжительность простоя зависит от времени обнаружения отказа (времени диагностирования), времени выполнения технологических мероприятий непосредственно на ремонт, а также времени выполнения вспомогательных операций, в том числе доставки запасных частей, материалов, инструментов.
Однако общий простой в ТОР характеризует и уровень совершенства ремонтной базы (механизация и автоматизация, технологические связи, квалификация, экономические и социальные условия и т.п.), что необходимо также учитывать при совершенствовании системы технического содержания.
Условия эксплуатации даже в пределах одной дороги значительно различаются, поэтому техническое состояние и уровень надежности локомотивов одной и той же серии различны. Возникает необходимость научного обоснования мероприятий по поддержанию заданного уровня надежности локомотивов с учетом региональных особенностей эксплуатации. Решение таких задач основано на методах математической статистики, теории вероятностей, теории надежности, теории восстановления и др. Исследования, проведенные в научно-исследовательских и учебных институтах И.П. Исаевым (МГУПС), Е.С. Павловичем , В.А. Четверговым (ОмГУПС), явились методологической основой для решения этих задач;
Благодаря исследованиям, проведенным докторами технических наук В.В. Стрекопытовым, И.П. Исаевым, А.А. Мурзиным, А.Л. Лисицыным, В.А. Четверговым, В.В. Горским, А.А. Воробьевым, В.П. Слободянюком и другими, выведен ряд зависимостей влияния климатических факторов на эксплуатационную надежность локомотивного парка (рисунки 1.5—1.8).
Выполнен анализ статистических данных об отказах изоляции ТЭД в зависимости от качества пропитки. Наблюдается существенное снижение отказов по изоляции в летний период эксплуатации и возрастание в зимний на качественно пропитанных ТЭД. Ситуация усугубляется на дорогах с более суровыми климатическими условиями. Установлено, что качество пропитки оказывает существенное влияние и на изоляцию ТЭД с открытыми головками лобовых частей якоря.
Для оценки влияния абсолютной влажности охлаждающего воздуха на параметр потока отказов изоляции якорей проведен анализ корреляционных зависимостей для ТЭД типа НБ-514. Установлено существенное снижение отказов пропитанных якорей ТЭД.
Результаты исследований, проведенных в отраслевых НИИ и вузах, доказывают преимущества системы технического содержания по реальному состоянию объекта восстановления перед системой планово-предупредительных ремонтов.
В работах, выполненных под руководством Е.С. Павловича и В.А. Четвергова, рассмотрены теоретические и прикладные вопросы оптимизации параметров системы ремонта тепловозов и, в частности, межремонтных пробегов. В качестве критерия оптимальности принят минимум суммарных удельных затрат на плановые и неплановые ремонты с учетом порч электровозов на линии и обеспечения заданной вероятности безотказной работы между плановыми ремонтами.
В работе В.В. Иванова предлагается установление четырех уровней для вероятности безотказной работы, которые следует принимать при определении величины межремонтных пробегов. Каждый из этих уровней отнесен к определенным элементам оборудования локомотивов.
Моделирование процессов увлажнения изоляции ТЭД на основе теории тепломассообмена
Если внутри влажного электроизоляционного материала имеется перепад температур, то под влиянием температурного градиента влага в виде жидкости или в виде пара перемещается по направлению потока тепла.
Одной из причин такой миграции влаги является молекулярное движение жидкости и пара - явление термодиффузии. С увеличением температуры уменьшается поверхностное натяжение воды и соответственно ее поверхностное давление. В местах с более высокой температурой поверхностное давление воды меньше, поэтому влага в капиллярно-пористых телах перемещается в сторону низких температур. Перемещению влаги внутри нагретого капиллярно-пористого тела способствует также увеличение объема «защемленного» воздуха, благодаря чему происходит механическое проталкивание влаги по капиллярам.
Таким образом, основными законами перемещения влаги в материале являются законы диффузии (молекулярное перемещение), закон капиллярного движения (молярное перемещение) и механическое проталкивание влаги «защемленным» воздухом. Законы диффузии и капиллярного перемещения объединяются в один закон - закон влагопроводности, который может быть сформулирован следующим образом: плотность потока влаги прямо пропорциональна градиенту концентрации или градиенту влажности в направлении нормали к изоконцентрической поверхности [39].
Перемещение влаги в нагретом капиллярно-пористом теле называется термовлагопроводностью, это явление было открыто в 1934 г. А.В. Лыковым [39, 40].
Следует учитывать, что по закону Фурье, устанавливающему зависимость между плотностью теплового потока и температурным градиентом, тепловой поток распространяется от более нагретого места к менее нагретому; поток влаги также распространяется от места с большей концентрацией к месту с меньшей концентрацией, а под влиянием температурного поля влага распространяется в направлении теплового потока. Поэтому распространение влаги в замкнутом влагоизолированном объеме влажного тела будет отличаться от распространения ее в теле, имеющем поверхность испарения.
Если мы имеем влагоизолированное увлажненное тело, один конец которого нагрет больше, а другой меньше, то со временем температура более холодного конца несколько возрастет, а влажность повысится.
Если же увлажненное тело имеет поверхность, с которой может происходить испарение влаги, то картина будет следующей. Разность парциальных давлений пара у поверхности материала и в окружающем воздухе вызывают массообмен - движение водяного пара от поверхности материала в окружающий воздух. Закон испарения жидкости со свободной поверхности был установлен в 1802-1803 гг. Д. Дальтоном. Согласно этому закону, количество испарившейся жидкости прямо пропорционально разности парциальных давлений пара испаряющейся жидкости у поверхности жидкости и окружающей среде, времени и поверхности испарения.
Анализ исследований о взаимосвязанном тепломассообмене показал, что пропитанная изоляция ТЭД является коллоидным капиллярно-пористым телом, а непропитанная (постаревшая) - капиллярно-пористым.
В коллоидном капиллярно-пористом теле при наличии температурного градиента внутри влажного материала влага перемещается в направлении потока теплоты. Это создает в материале градиент влагосодержания.
Если внутри влажного материала существует градиент влагосодержания и градиент t, то влага будет перемещаться вследствие влагопроводности и термовлагопроводности.
При контактной сушке увлажненной изоляции (рисунок 2.5, а) направления градиента влагосодержания и градиента t совпадает, поэтому явление термовлагопроводности усиливает общую влагопроводность и процесс сушки идет более интенсивно. Такое распределение температуры вызывает температурный градиент, направленный от поверхности материала к середине и увеличивающий общую влагопроводность.
Если градиенты влагосодержания и температуры обратны по направлению (рисунок 2.5, б), то направление суммарного потока влаги зависит от соотношения движущих сил влагопроводности, термовлагопроводности д. При конвективной сушке увлажненной изоляции из-за испарения влаги и прогрева материала с поверхности, внутри материала появится градиент влагосодержания, направленный от поверхности к середине материала, вследствие термовлагопроводности — градиент термовлагосодержания д, направленный от середины к поверхности материала. Вследствие этого возникают два противоположно направленных потока влаги: за счет влагопро-водности Gu — от середины к поверхности материала и за счет термовлаго-проводности Gt - от поверхности к середине.
Если влагопроводность более интенсивна, чем термовлагопровод-ность (поток влаги, вызванный влагопроводностью, значительно превышает поток влаги, вызванный термовлагопроводностью), то влага перемещается в направлении уменьшения влажности материала — от внутренних слоев материала к поверхности, а термовлагопроводность препятствует перемещению потока влаги.
Теоретическое обоснование создания бортовых систем непрерывного контроля изоляции ТЭД
При разработке и создании электровозов нового поколения они должны быть оснащены бортовыми адаптивными системами непрерывного темпера-турно-влажностно-пылевого контроля изоляции обмоток предельно нагруженного электрооборудования и в первую очередь тяговых двигателей. Не менее важно организовать и стационарные пункты по планово-периодическому контролю за состоянием изоляции обмоток ТЭД, например на ПТОЛ. Организация управления процессом качества эксплуатации и ремонта изоляции обмоток ТЭД по ее реальному техническому состоянию лежит в плоскости совершенствования системы технического содержания изоляции с учетом особенностей климатических условий [69].
Теоретическое обоснование необходимости введения системы непрерывного контроля температуры предельно нагруженного оборудования электровоза было дано в исследованиях В.П. Смирнова [13]. По аналогии с этой работой Д.А. Оленцевичем под руководством A.M. Худоногова, В.П. Смирнова и И.С. Гамаюнова была предложена бортовая адаптивная система контроля температурно-влажностного режима изоляции обмоток ТЭД электровозов. С небольшим интервалом по времени была предложена бортовая адаптивная система температурно-влажностно-пылевого контроля изоляции ТЭД. Существенная часть теоретических и экспериментальных работ по обоснованию и внедрению бортовых адаптивных систем непрерывного температурно-влажностно-пылевого контроля изоляции обмоток ТЭД была выполнена с участием автора настоящей диссертации. При создании систем непрерывного контроля степени увлажнения изоляции была выдвинута гипотеза о том, что в случае снижения превышения температуры нагрева изоляции обмоток ТЭД ниже 8 С происходят процессы сорбции влаги из воздуха, подаваемого из окружающей среды для охлаждения ТЭД. И чем выше будет относительная влажность подаваемого для охлаждения ТЭД воздуха, тем интенсивнее будет увлажняться изоляция. По аналогии с правилом восьми градусов, сформулированном относительно надежности изоляции в процессах ее перегрева, в вышеприведенном случае можно говорить о правиле восьми градусов, сформулированном относительно надежности изоляции в процессах ее переохлаждения и в результате этого переувлажнения.
Устройство для автоматического регулирования температурно-влажностно-пылевых режимов обмоток ТЭД постоянного тока
Предшественниками (Н.М. Луковым, А.С. Космодамианским, В.П. Смирновым, И.С. Гамаюновым и другими) ранее были разработаны и предложены устройства для автоматического регулирования температурно-влажностных режимов обмоток тяговой электрической машины постоянного тока. В вышеупомянутые устройства встроен электронно-ионный пылеуловитель 29, который защищает изоляцию обмоток ТЭД от пыли.
Разработаны устройства для автоматического регулирования темпера-турно-влажностно-пылевых режимов обмоток тяговых электрических машин с компенсационной обмоткой.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для автоматического регулирования темпера-турно-влажностных режимов обмоток тяговой электрической машины постоянного тока [70, 71, 72]. Недостатком данного устройства является то, что оно не может быть использовано для защиты изоляции обмоток тяговых электрических машин электровозов от пыли.
Устройство (приложение 4) для автоматического регулирования темпе-ратурно-влажностно-пылевых режимов обмоток тяговой электрической машины постоянного тока 1 (рисунок 3.17) содержит канал 2 для охлаждающей среды; вентилятор 3 с управляемым приводом 4; перфорированный электроосушитель воздуха 25 с управляемым преобразователем мощности 24 и с датчиком тока 1э 28; датчики 5 и 26 температуры Твз и влажности Wus охлаж-дающе-нагревающей среды с преобразователями 6 и 27; электронно-ионный пылеуловитель 29; датчики 7, 8 и 9 падения напряжений AUrn, AUKO И АЦДП, соответственно на обмотке главных 10 полюсов, на компенсационной обмотке 11 и на обмотке добавочных 12 полюсов электрической машины; датчик 13 частоты вращения пд вала электрической машины; датчик 14 тока 1д и датчик 15 напряжения ид на зажимах электрической машины; датчик 16 частоты вращения пв вала вентилятора, пропорциональной подаче GB3 вентилятора; блоки 17, 18 и 19 расчета значений омического сопротивления в горячем состоянии Rr„ar, RKOar и RAnar, соответственно обмотки главных полюсов, компенсационной обмотки и обмотки добавочных полюсов, причем на вход блока 17 подают выходные сигналы преобразователей 7 и 14, на вход блока 18 подают выходные сигналы преобразователей 8 и 14, а на вход блока 19 подают выходные сигналы преобразователей 9 и 14; блок 20 расчета (измерений БИ) значений средней температуры и влажности изоляции обмотки главных (ТП1аср) полюсов, компенсационной обмотки (Ткоаср) и обмотки добавочных (Тдпаср) полюсов (являющихся измеренными значениями температуры этих обмоток в соответствии с правилами измерения температуры обмоток электрических машин стандартным методом сопротивления), причем на вход блока 20 подают выходные сигналы блоков 17, 18 и 19, в блок 20 вводят также значения сопротивления обмотки главных Rrnax полюсов, компенсационной обмотки RKOax и обмотки добавочных R;uiax полюсов в холодном состоянии; блок 21 расчета величины мощности Рд электрической машины, причем на вход блока 21 подают выходные сигналы преобразователей 14 и 15; блок 22 вычислений, содержащий математическую модель тяговой электрической машины как тепло-влажностного объекта, позволяющую определять нестационарное поле распределения температур в ней как едином тепло-влажностном объекте при работе в электрической цепи локомотива в реальных условиях эксплуатации и расчетным путем определять значения максимальной локальной температуры и влажности изоляции вращающейся якорной обмотки Тяар, обмотки главных Тгпар полюсов, компенсационной обмотки Ткоар и обмотки добавочных Тдпар полюсов тяговой электрической машины в зависимости от регулирующих (подача охлаждающей среды GB3) и возмущающих (напряжение ид, ток 1д электрической машины, частота пд вращения вала электрической машины и температура Твз охлаждающей среды) воздействий, причем на вход блока 22 подают выходные сигналы преобразователей 6, 13, 14, 15, 16, 20, 21 и 27, в блок 22 вводят также заданные значения максимальной локальной температуры и влажности изоляции якорной обмотки Тяа3, обмотки главных Тгпа3 полюсов, компенсационной обмотки Ткоа3 и обмотки добавочных Тдпа3 полюсов тяговой электрической машины; монитор М (поз. 23) для визуального представления информации.
Устройство для автоматического регулирования температуры обмоток электрической машины постоянного тока работает следующим образом. Предварительно в ячейки памяти ЭВМ вводят информацию о значениях Rrnax, RKOax, ROTax, Тяа3, ТП1а3, Ткоа3 и Тдпа3 для данного типа тяговой электрической машины. В соответствии с заложенной программой в ЭВМ вводят сиг-.налы с измерительных преобразователей 6, 7, 8, 9, 13, 14, 15 и 16. В блоке 22 (рисунок 3.17), содержащем математическую модель ММ тяговой электрической машины как теплового объекта (поз. 30), производят расчетное определение значений Тяар, Тгпар, Ткоар и Тдпар, а также значений средней температуры обмотки главных (Тгпаср)р полюсов, компенсационной обмотки (Ткоаср)р и обмотки добавочных (Тдпаср)р полюсов по измеренным значениям Твз, пд, 1д, ид и пв. В блоках 17, 18 и 19 по измеренным значениям AUrn, AUK0, ДЦщ и 1д рассчитывают значения Rrnar, RKOar и Rflnar. В блоке 20 рассчитывают значения (Тгпаср)н, (Ткоаср)н и (Тдпаср)и, являющиеся измеренными значениями средней температуры обмотки главных полюсов, компенсационной обмотки и обмотки добавочных полюсов электрической машины, информацию о них выводят на монитор 23 и вводят также в блок коррекции БК поз. 32 (рисунок 3.18) блока БВ. В блоке 32 проводят сравнение рассчитанных и измеренных значений средней температуры обмотки главных полюсов, компенсационной обмотки и обмотки добавочных полюсов.
АРМ технолога ремонтного депо по контролю изоляции ТЭД на основе приборов типа MIC
В настоящее время технолог, заполняющий все учетные и отчетные формы депо, получает информацию о проведении технологического регламента работ у мастеров соответствующих цехов (ТУ-28, ТУ-29 и др.), т.е. он получает возможность внести неверную информацию. В рамках решаемой задачи предлагается распределить внесение первичной информации в базу данных между первоисточниками этой информации на линейном предприятии.
Задачами, решаемыми в рамках технологической поддержки ремонтного процесса, являются: - ведение и корректировка нормативно-справочной документации; - планирование ремонта; - составление и корректировка операционных технологических карт; - анализ выхода из строя оборудования; - генерирование установленной отчетности; - анализ технического состояния подвижного состава с учетом диагностических данных; - технические заключения о причинах повреждения оборудования. Основные функции технологической поддержки ремонтного процесса: - составление графика ремонта на долгосрочный и среднесрочный периоды; - корректировка графика ремонта; - определение объемов работы вспомогательных цехов в рамках графика ремонта; - корреляционный анализ причин выхода из строя оборудования; - регрессионный анализ причин выхода из строя оборудования; - дисперсионный анализ причин выхода из строя оборудования; - сравнительный анализ смены оборудования за любой промежуток времени. Настоящий эффект эти АРМ могут дать при использовании математического аппарата анализа информации о работе локомотивов и депо в целом. Компьютерная обработка информации о работе локомотивов, их отказах и ремонтах должна рассматриваться как одна из ключевых задач информационной сети депо.
Ввод в базу данных необходимой технологической информации
Ввод в базу данных информации проводится вручную технологом, при этом используются формы, созданные на основе существующей учетной документации. Для простоты перехода на компьютерные технологии экранные формы должны содержать все разделы, которые ведутся в учетной форме, при этом дублируемая информация должна появляться на экране автоматически. В процессе опытной эксплуатации необходимо предусмотреть удаление экранных форм, в которые вводится значительное количество информации (2-3 позиции), и объединять их с экранными формами, существующими в тех же информационных потоках. Целесообразно предусмотреть возможность внесения информации из бортового журнала локомотива формы ТУ-152 нарядчиком при введении данных с маршрутного листа локомотивной бригады. Ввод нормативно-справочной документации
Ввод, составление и утверждение технологических карт операций в рамках существующей утвержденной нормативной документации происходит в экранных формах, которые по своей структуре и оформлению дублируют утвержденные формы технологических карт. Программное обеспечение должно позволять изменять технологические карты операций, а также предполагать изменение автоматически, при появлении на линейном предприятии нового технологического оборудования, или изготовление нового оборудования, при его отсутствии или его модернизации.
Программное обеспечение должно позволять ведение и корректировку утвержденных норм времени на прохождение соответствующего цикла ремонтных работ с учетом наличия и квалификации ремонтного персонала в зависимости от регламентируемого времени прохождения соответствующего ремонтного цикла.
Программное обеспечение должно позволять регламентировать межремонтные пробеги и время с учетом фактического состояния подвижного состава. Заложенные алгоритмы пересчета межремонтных пробегов и времени должны основываться на результатах автоматизированных диагностических центров (по мере их разработки и внедрения в эксплуатацию).
Необходимо предусмотреть возможность введения и корректировки технологических данных на поставляемое и эксплуатируемое оборудование и материалы, а также возможность введения и корректировки утвержденного диапазона на изменение технологических параметров эксплуатируемого оборудования и материалов.
Учет информации о техническом состоянии и работе локомотивов существовал всегда. Но «бумажная» технология не позволяла оперативно обрабатывать имеющуюся информацию и принимать правильные решения. Ситуация усугублялась и желанием работников депо скрыть реальную ситуацию с техническим состоянием локомотивов. Внедрение компьютерных технологий в значительной мере решает задачи как повышения надежности и достоверности информации, так и ее обработки. Достоверность информации - это не только технический, но и экономический вопрос: работники депо должны быть заинтересованы в получении полной информации о ситуации с тяговым подвижным составом.
В области анализа работы и надежности ТПС имеются глубокие научные разработки [91, 92, 93], внедрение которых сдерживалось отсутствием средств вычислительной техники [93]. По мере разработки АРМ технологов появляется возможность широко внедрять разработки научных коллективов. Аналогичная ситуация имеет место и с другими АРМ, которые представляют собой программно-техническую платформу для решения научно-технических задач (АРМ нарядчика, АРМ группы учета и др.). Однако научные разработки других АРМ существенно отстают от их инженерной реализации.
