Содержание к диссертации
Введение
1. Исследование надежности работы и способов диагностирования технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей 11
1.1. Условия работы тепловозов и эксплуатационные факторы, влияющие на надежность и техническое состояние топливной аппаратуры 12
1.2. Статистический анализ неисправностей топливной аппаратуры тепловозов 15
1.3. Анализ методов и технических средств диагностирования топливной аппаратуры тепловозов 22
1.4. Основные выводы 31
1.5. Постановка цели и задач исследования 32
2. Оценка возможности использования тепловизионного метода для контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозов 33
2.1. Задачи проведения экспериментальных исследований 34
2.2. Экспериментальные исследования теплового состояния топливных трубопроводов высокого давления дизеля 34
2.3. Методика проведения экспериментальных исследований технического состояния топливной аппаратуры по температуре внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления дизеля 39
2.4. Результаты экспериментальных исследований технического состояния топливной аппаратуры дизелей с помощью методов пирометрического и тепловизионного контроля 41
3. Математическое моделирование процессов, протекающих в трубопроводах высокого давления тепловозных дизелей 45
3.1. Постановка задач исследования 45
3.2. Основные положения расчета процесса впрыска топлива в топливной системе 46
3.3. Расчет процесса впрыска применительно к топливной аппаратуре дизеля типа ПД1М 57
3.4. Разработка расчетной схемы топливной системы высокого давления дизеля. 66
3.5. Расчет процесса выделения теплоты в нагнетательном трубопроводе высокого давления 70
3.6. Результаты математического моделирования температуры внешней поверхности топливного трубопровода высокого давления 79
3.7. Основные выводы 93
4. Разработка и экспериментальная проверка технологии тепловизионного контроля топливной аппаратуры тепловозных дизелей 94
4.1. Постановка задач исследования 94
4.2. Технология тепловизионного контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей 94
4.3. Эксплуатационные испытания разработанной технологии контроля 100
4.3.1. Результаты испытаний по оценке технического состояния топливной аппаратуры тепловоза перед ТР-1 100
4.4. Основные технические требования по обеспечению контролепригодности топливной аппаратуры дизелей для тепловизионного контроля в эксплуатации 106
4.5. Основные выводы 106
5. Технико-экономическая эффективность внедрения тепловизионной установки для контроля технического состояния топливной аппаратуры дизеля 108
Заключение 117
Список литературы 118
Приложение 131
- Статистический анализ неисправностей топливной аппаратуры тепловозов
- Результаты экспериментальных исследований технического состояния топливной аппаратуры дизелей с помощью методов пирометрического и тепловизионного контроля
- Результаты математического моделирования температуры внешней поверхности топливного трубопровода высокого давления
- Результаты испытаний по оценке технического состояния топливной аппаратуры тепловоза перед ТР-1
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Согласно целевой программе «Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации № 877- р от 17 июня 2008 г., одним из восьми основных направлений научно- технического развития ОАО «Российские железные дороги» является повышение надежности работы и увеличение эксплуатационного ресурса технических средств.
Решение этой проблемы может быть обеспечено комплексными мероприятиями, включающими в себя широкий круг вопросов, связанных с обеспечением устойчивой работы тепловозов и их систем. Эксплуатация тепловозов во многом зависит от надежности и эффективности работы топливной аппаратуры высокого давления (ТА), которая определяется качеством технического обслуживания и ремонта. Количество отказов тепловозов по сети железных дорог по причине выхода из строя дизельной установки достигают 41% от общего числа отказов основных узлов тепловозов, в том числе 12 - 13 % от общего числа отказов по дизелю тепловоза по причине выхода из строя топливной аппаратуры. Подобное состояние тепловозного парка и топливной аппаратуры тепловозных дизелей обусловливается ненадлежащим качеством текущих ремонтов и неэффективным диагностированием, что свидетельствует о недостаточной степени разработанности исследуемой темы.
Увеличение эксплуатационного ресурса топливной аппаратуры тепловозов может быть достигнуто в результате внедрения
методов безразборного и бесконтактного диагностирования и своевременного выявления неисправностей ТА;
автоматизации технологических процессов технического обслуживания и ремонта, контроля качества ремонта.
Поэтому разработка технологии контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей является важной составляющей технических мероприятий, направленных на повышение эффективности эксплуатации тепловозов.
Цель диссертационной работы заключается в совершенствовании технологии контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей для повышения эксплуатационной надежности тепловозов.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:
-
-
оценить возможность использования тепловизионного метода для контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей;
-
разработать математическую модель процесса нагрева топливного трубопровода высокого давления ТА тепловоза, позволяющую исследовать техническое состояние топливной аппаратуры по температуре внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления;
-
определить зависимость температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления от технического состояния топливной аппаратуры (топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунка) и температуры окружающего воздуха;
-
предложить технологию контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей с применением портативного компьютерного термографа;
-
провести апробацию разработанной технологии контроля в эксплуатации.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы математической статистики, математического моделирования уравнений теплового баланса, термодинамики, теплопередачи и гидравлики. Для расчета и анализа математических зависимостей применялись электронные таблицы Microsoft Excel 2007 и математическое программное обеспечение MathLab 7.0. Разработка программного продукта производилась на языке программирования Delphi 7. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных стендовых установках кафедры «Локомотивы» и тепловозах локомотивного депо Московка Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава на станции реостатных испытаний.
Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем:
1) разработана математическая модель, позволяющая выполнять оценку технического состояния топливной аппаратуры тепловозного дизеля по темпе-
ратуре внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления;
-
-
-
обосновано использование температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления в качестве диагностического параметра для оценки технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей;
-
определен ряд критических значений температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления, определяющих техническое состояние топливной аппаратуры тепловозов.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
-
-
-
математическая модель процесса нагрева топливного трубопровода высокого давления ТА тепловоза, позволяющая исследовать техническое состояние топливной аппаратуры по температуре внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления;
-
ряд критических значений температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления, при которых дальнейшая эксплуатация тепловозного дизеля может привести к ухудшению его мощностных, экономических и экологических характеристик, к возможному отказу в пути следования и к необходимому неплановому ремонту тепловоза.
-
технология контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей с применением портативного компьютерного термографа.
Степень достоверности результатов работы. Создание на основе разработанных теоретических положений математической модели процесса нагрева топливного трубопровода высокого давления топливной аппаратуры тепловозных дизелей, позволяющей исследовать техническое состояние топливной аппаратуры по изменению температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления, стало возможным благодаря комплексному использованию теоретических и экспериментальных методов исследования, корректного применения известных достижений научных дисциплин: теории теплообмена, механики жидкости и газа, базируется на строго доказанных выводах фундаментальных и прикладных наук, таких как математический анализ и математическая статистика.
Экспериментальные исследования и опытная апробация результатов работы проведены на реальных объектах с использованием сертифицированных и поверенных средств контроля и оборудования.
Достоверность теоретических исследований на предложенной математической модели подтверждена массивом экспериментальных данных, полученных в локомотивных депо сети железных дорог ОАО «РЖД». Расхождение результатов математического моделирования и экспериментальных данных не превышает 4 %.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
-
-
-
-
-
решение задачи моделирования работы топливной аппаратуры позволяет сократить объем экспериментальных исследований и количество технологических операций для выявления неисправностей тепловозных дизелей;
-
разработанная технология контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей с применением портативного компьютерного термографа позволяет повысить эксплуатационную надежность тепловозов.
Реализация результатов работы. Разработанная технология контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей прошла эксплуатационные испытания и принята к внедрению в ремонтном локомотивном депо Московка Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава.
Личный вклад соискателя состоит:
-
-
-
-
-
-
в обосновании использования тепловизионного метода для контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей;
-
разработке математической модели процесса нагрева топливного трубопровода высокого давления топливной аппаратуры тепловозных дизелей, позволяющей производить оценку технического состояния топливной аппаратуры по изменению температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления;
-
определении ряда критических значений температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления, при которых дальнейшая эксплуатация тепловозного дизеля может привести к ухудшению его мощностных, экономических и экологических характеристик, возможному отказу в пути следования и неплановому ремонту тепловоза;
-
разработке технологии контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей, позволяющей повысить эксплуатационную надежность тепловозов;
5) проведении эксплуатационных испытаний разработанной технологии контроля на базе ремонтного локомотивного депо Московка ЗападноСибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава и оценке эффективности ее внедрения.
Основные положения и результаты, представленные в диссертации, получены автором самостоятельно.
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Инновации для транспорта» (Омск, 2010); научно-практической конференции «Инновационные проекты и новые технологии для транспортного комплекса» (Омск, 2011); всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава» (Омск, 2011); научно-практической конференции «Инновационные проекты и новые технологии в образовании, промышленности и на транспорте» (Омск, 2012); всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов» (Омск, 2012); международной научно-практической конференции «Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе» (Новосибирск 2013).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано одиннадцать печатных работ, в том числе четыре - в изданиях, определенных перечнем ВАК Министерства образования и науки РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 112 литературных источников и приложения. Общий объем диссертации составляет 132 страницы, включая 35 рисунков, 12 таблиц.
Статистический анализ неисправностей топливной аппаратуры тепловозов
Анализ результатов диагностирования топливной аппаратуры показывает, что основными неисправностями топливных форсунок и насосов высокого давления являются:
- малый подъем и «подклинивание» иглы форсунки;
- закоксование отверстий сопловых наконечников форсунки;
- излом или «просадка» пружины форсунки;
- малая плотность плунжерных пар;
- нестабильность цикловой подачи и нестабильность впрыска топлива;
- потеря упругости пружин плунжера и нагнетательного клапана;
- потеря герметичности нагнетательного клапана по запирающему конусу.
Основные и часто возникающие причины неисправностей топливной аппаратуры высокого давления тепловозных дизелей можно свести к следующим:
- несвоевременное и неквалифицированное техническое обслуживание;
- нарушение режимов эксплуатации дизеля;
- использование топлива низкого качества и нарушения в работе фильтров;
- естественный износ трущихся прецизионных пар [9, 22, 28].
Если учесть общеизвестный факт, что значительная часть отказов дизелей приходится на топливную аппаратуру, то становится очевидным, что в общем объеме затрат основную часть составляют топливные потери.
Анализ отчетных данных ОАО «РЖД» за период с 2006 г. по 2011 г. позволил установить распределение неисправностей основных узлов тепловозов, возникающих в процессе эксплуатации [10-15].
Согласно отчетным данным ОАО «РЖД» и отчётам РБ-2Т за период с 2006 г. по 2011 г. (таблица 1.1) общая доля неисправностей дизельного оборудования локомотивов по всем дорогам ОАО «РЖД» составила 41% от всех отказов на ТПС, в том числе 5 - 6 % по топливной аппаратуре. Круговая диаграмма распределения неисправностей по основным узлам тепловозов представлена на рисунок 1.2.
Каждый третий случай непланового ремонта тепловозов связан с выходом из строя топливной аппаратуры. Эксплуатация тепловозов зачастую характеризуется условиями, когда и отдельные агрегаты, и двигатель в целом работают при частичной потере работоспособности без проведения достаточных профилактических мероприятий.
По статистическим данным в условиях эксплуатации основные неисправности составных частей топливной аппаратуры дизеля в процентном соотношение выглядят следующим образом: (рисунок 1.5)
- к неисправностям топливных насосов высокого давления (ТНВД) относятся: задиры трущихся поверхностей плунжерных пар и заклинивание плунжеров во втулках - 17 %; кавитационно-эрозионное разрушение деталей плунжерных пар, нагнетательного клапана, корпуса топливного насоса трещины втулок плунжеров - 8%; задиры и чрезмерный износ трущихся поверхностей деталей толкателей и кулачковых шайб - 5%; протекание топлива через зазоры в соединениях - 3%. Средняя наработка на отказ ТНВД в тепловозных дизелях составляет 1-7 тыс. часов. Наиболее частый дефект ТНВД - заклинивание плунжера. Средняя периодичность технического обслуживания ТНВД равна 6000-10000 часов. Срок службы плунжерных пар равен 6000-20000 часов.
- основными неисправностями форсунок являются: нарушение герметичности запирающего конуса распылителя - 25%, зависание иглы и износ распылителей - 13%, излом или «просадка» пружины форсунки - 9%, падение давления начала впрыскивания - 7%, закоксовывание отверстий распылителя - 5%, ухудшение качества распыливания топлива - 4%.
Статистические данные по отказам показывают, что форсунки выходят из строя, в основном, в результате потери герметичности запирающего конуса распылителя и заклинивания игл в направляющих. Так, потеря герметичности распылителей дизелей 1 ОД 100 и 5Д49 достигает соответственно 68,5 % и 90 % всех отказов по форсункам. Зависание игл, присущее главным образом распылителям с низким качеством изготовления, происходит, как правило, в начальный период работы (до 300 - 500 ч.).
Средняя продолжительность работы форсунок между профилактическими обслуживаниями составляет 500-2000 часов. Ресурс распылителей для тепловозных дизелей составляет в среднем 5000-8000 часов.
- основные неисправности нагнетательного топливопровода высокого давления - это свищи, продольные трещины и поперечные изломы концевых головок — 4%, вызванные кавитационными износами топливопроводов, высоким давлением топлива в них и изгибными напряжениями, износ посадочных конусов. Доля отказов топливопроводов от общих отказов топливной аппаратуры изменяется в широких пределах [21].
Топливная система должна обеспечивать бесперебойную подачу топлива для работы дизеля в любых возможных режимах его эксплуатации.
Дизельное топливо при транспортировке и последующем хранении может загрязниться, в него может попадать пыль из воздуха. Возможно засорение дизельного топлива и при экипировке тепловозов, особенно если заправка топливного бака производится одновременно с набором песка или после этой операции [39].
В результате в дизельное топливо могут попасть вредные для работы системы механические примеси (главным образом, мелкие частицы кремне-и глинозема). Эти частицы имеют очень высокую твердость, равную или даже превышающую твердость сталей, применяемых для изготовления деталей топливной аппаратуры. Попадая в зазор между плунжером и гильзой топливного насоса, такие частицы могут заклиниваться в нем, и при работе насоса будут истирать поверхности плунжера и гильзы. Заклиниванию частиц способствует также то, что в момент подачи топлива под действием его давления гильза топливного насоса деформируется, как бы «раздается», увеличивается зазор между плунжером и гильзой. В этот увеличенный зазор (он может быть в два - три раза больше первоначального, который составляет z, — J мкм могут проникать иолее крупные частицы, после отсечки и падения давления гильза стягивается и зажимает проникшие в зазор частицы. В результате по мере износа деталей плунжерной пары радиальный зазор между ними возрастает, увеличиваются утечки и снижается давление подачи [30].
Для надежной эксплуатации дизеля необходима постоянная и тщательная очистка топлива, и поэтому в топливную систему дизеля для этой цели обязательно включают топливные фильтры.
Надежная работа форсунок возможна только при строгом выполнении профилактических работ по смене и очистке фильтроэлементов, предотвращающих попадание грязи и воды, соблюдении чистоты при проведении ремонтных операций. Особенно важно не допустить попадание в распылитель из каналов форсунки и топливопроводов технологической грязи (шлам от механических и сварочных работ, продукты износа во время приработки и сборки) в начальный период эксплуатации [33, 70].
Расчеты, выполненные в МГУПСе (МИИТе) (даже по заниженным оценкам), показывают, что по отмеченным выше причинам дизель магистрального тепловоза в современных условиях эксплуатации перерасходует в среднем в год 14 - 26 т топлива (двухсекционный тепловоз перерасходует цистерну дизельного топлива) и увеличивает выброс в атмосферу вредных компонентов: СО - на 300...650 кг, СН - на 120...350 кг. При этом отклонение энергоэкономических параметров (мощность и топливная экономичность) от номинальных значений составляет 8 - 15% и более. Это означает, что в условиях реальной эксплуатации тепловоз будет расходовать топлива на 10 - 18% больше [3].
Отказы и ухудшение характеристик топливной аппаратуры в эксплуатации говорят о необходимости дальнейшего совершенствования в равной мере, как конструкции отдельных узлов, так и системы их технического обслуживания, диагностирования и ремонта.
Результаты экспериментальных исследований технического состояния топливной аппаратуры дизелей с помощью методов пирометрического и тепловизионного контроля
Результаты пирометрического контроля представлены в таблице 2.3, в которой приведены для каждого цилиндра дизеля давление воздуха в конце процесса сжатия (Рс), максимальная величина давления сгорания топлива (Р7) и температура на поверхности трубопроводов (Ц,). Исследования проведены для режимов работы дизеля на малых нагрузках. Температура на поверхности трубопровода определялась на расстоянии 40 см от ТНВД (для других типов дизелей за штуцером насоса).
Одновременно с пирометрическим контролем проводилось термографирование топливной аппаратуры дизеля при первоначальном расположении форсунок по цилиндрам (рисунки 2.3, 2.4).
Анализируя полученные термограммы можно сделать вывод, что применение тепловизора позволяет наглядно оценить распределение температуры по внешней поверхности трубопровода.
Эксперимент проводился на дизеле, имеющем удовлетворительное состояние цилиндропоршневой группы, следовательно, возможное влияние поршневых колец на давление и температуру в цилиндре было исключено.
Анализ результатов эксперимента показал, что температура поверхности нагнетательного трубопровода свидетельствует о неудовлетворительном техническом состоянии топливной аппаратуры (форсунок). Правомерность принятого заключения подтверждается переустановкой форсунок по цилиндрам и определением максимального давления сгорания (см. таблицу 2.3).
Результаты термографирования подтверждают данные пирометрического контроля. Кроме того, тепловизионный метод диагностирования позволяет получить устойчивую и наиболее информативную картину распределения температуры по поверхности трубопровода, которая наглядно отражает качество работы топливной аппаратуры дизеля.
На основе анализа результатов проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы.
1. Разработана методика проведения экспериментальных исследований технического состояния топливной аппаратуры дизелей в лабораторных условиях.
2. Метод тепловизионного контроля показал высокую эффективность и достоверность при оценке технического состояния ТА на основе анализа полученных термограмм.
3. Результаты проведенных исследований подтвердили возможность применения тепловизионного метода для контроля технического состояния трубопроводов высокого давления тепловозных дизелей.
4. Портативный термограф для контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозов показал быстродействие, высокую разрешающую способность, оперативность обработки результатов термосъемки и удобство в обращении.
Результаты математического моделирования температуры внешней поверхности топливного трубопровода высокого давления
Для математического моделирования теплообменных процессов, протекающих в ТА, в качестве объекта исследований выбран дизельный двигатель 6ЧНЗ 1,8/33 (ПД1М), применяемый на тепловозах серий ТЭМ-2.
Широкое применение маневровых локомотивов серии ТЭМ-2 обуславливает актуальность выбранного объекта исследования.
Согласно проведенным теоретическим исследованиям, наиболее часто встречающимися неисправностями ТНВД и форсунок являются: задиры трущихся поверхностей плунжерных пар и заклинивание плунжеров во втулках - 17 %; кавитационно-эрозионное разрушение деталей плунжерных пар, нагнетательного клапана, корпуса топливного насоса - 8 %; нарушение герметичности запирающего конуса распылителя - 25%, зависание иглы и износ распылителей - 13%.
Моделирование характерных неисправностей осуществляется заданием различных значений площади поперечного сечения плунжера (fn), поперечного сечения нагнетательного клапана по разгружающему пояску (fK), проходного сечения под конусом иглы форсунки (fu)), суммарной проходной площади сопловых отверстий распылителя (fc), коэффициента расхода проходного сечения под конусом клапана, дк, коэффициента расхода проходного сечения под конусом иглы, ци, коэффициента расхода сопловых отверстий распылителя, ( [7, 8].
Расчет температуры внешней поверхности топливного трубопровода высокого давления выполнялся для температуры окружающего воздуха в диапазоне от плюс 10 С до плюс 30 С с шагом 1 С (таблица 3.1).
Результаты моделирования для нескольких значений температуры окружающего воздуха представлены в таблицах 3.3, 3.4, 3.5.
Математическое моделирование температуры поверхности топливного трубопровода высокого давления выполнялось при различных начальных условиях: температура окружающего воздуха; исправное и неисправное техническое состояние ТНВД и форсунки. Полученные результаты 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 %. Следовательно, принимаем в качестве граничного значения отклонения температуры трубопровода топливной системы с неисправным ТНВД - 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 %. Следовательно, принимаем в качестве граничного значения отклонения температуры трубопровода топливной системы с неисправной форсункой - 5 %.
Сопоставление термограмм и результатов теоретических исследований подтверждают достаточную точность разраоотанной математической модели. Расхождение опытных и теоретических данных не превышает четырех процентов (таблицы 3.4, 3.5).
Термограммы трубопроводов высокого давления (рисунки 3.12-3.18) получены в ходе экспериментальных исследований тепловозов ТЭМ-2 № 6158 и № 6034 на базе ремонтного локомотивного депо Московка. В ходе проведения эксперимента неисправность топливной системы высокого давления дизеля моделировалась установкой ТНВД с повышенным износом плунжерной пары и форсунки с нарушением герметичности запирающего конуса распылителя. Данные ТНВД и форсунка прошли предварительную проверку на стендовом оборудовании топливного отделения депо.
На рисунках 3.12 и 3.13 представлены термограммы нагнетательных трубопроводов всех цилиндров дизеля ПД1М тепловоза ТЭМ-2 № 6158 при работе на позиции контроллера машиниста № 8 по истечении 30 мин. испытаний при температуре окружающего воздуха плюс 4 С. На термограммах отчетливо видны поверхности трубопроводов высокого давления дизеля.
Распределение температуры по поверхности нагнетательных трубопроводов находится в пределах от 36-38 С. ТНВД и форсунки дизеля, имеют конструктивные элементы с удовлетворительным техническим состоянием.
На рисунке 3.14 представлены термограммы нагнетательных трубопроводов всех цилиндров дизеля при работе на позиции контроллера машиниста № 8 по истечении 30 мин испытаний, но на второй цилиндр дизеля был установлен ТНВД со следующей технической неисправностью -износ плунжерной пары. Распределение температуры по поверхности нагнетательных трубопроводов увеличилось до предела от 31 до 38 С. Температура по трубопроводу высокого давления второго цилиндра составила 31,1 С, что свидетельствует о подтверждении неисправности ТНВД и необходимости его замены на технически исправный. Топливная аппаратура остальных цилиндров дизеля имеет конструктивные элементы с удовлетворительным техническим состоянием.
На рисунке 3.15 представлены термограммы нагнетательных трубопроводов всех цилиндров дизеля при работе на позиции контроллера машиниста № 8 по истечении 30 мин испытаний, но на первый цилиндр дизеля была установлена технически неисправная форсунка (нарушение герметичности запирающего конуса и направляющей распылителя). Распределение температуры по поверхности нагнетательных трубопроводов увеличилось до предела от 33,4 до 37,2 С. Температура по трубопроводу высокого давления первого цилиндра составила 33,4 С, что свидетельствует о подтверждении неисправности форсунки и необходимости ее замены на технически исправную. Топливная аппаратура остальных цилиндров дизеля имеет конструктивные элементы с удовлетворительным техническим состоянием.
На рисунке 3.16 представлены термограммы нагнетательных трубопроводов всех цилиндров дизеля ПД1М тепловоза ТЭМ-2 № 6034 при работе на позиции контроллера машиниста № 8 по истечении 30 мин. испытаний при температуре окружающего воздуха плюс 12 С. На термограммах отчетливо видны поверхности трубопроводов высокого давления дизеля. Распределение температуры по поверхности нагнетательных трубопроводов находится в пределах от 41,8 до 44,0 С. ТНВД и форсунки дизеля, имеют конструктивные элементы с удовлетворительным техническим состоянием.
На рисунке 3.17 представлены термограммы нагнетательных трубопроводов всех цилиндров дизеля при работе на позиции контроллера машиниста № 8 по истечении 30 мин испытаний, но на четвертый цилиндр дизеля был установлен ТНВД со следующей технической неисправностью -износ плунжерной пары. Распределение температуры по поверхности нагнетательных трубопроводов увеличилось до предела от 36,9 до 43,6 С. Температура по трубопроводу высокого давления четвертого цилиндра составила 36,9 С, что свидетельствует о подтверждении неисправности ТНВД и необходимости его замены на технически исправный. Топливная аппаратура остальных цилиндров дизеля имеет конструктивные элементы с удовлетворительным техническим состоянием.
На рисунке 3.18 представлены термограммы нагнетательных трубопроводов всех цилиндров дизеля при работе на позиции контроллера машиниста № 8 по истечении 30 мин испытаний, но на третий цилиндр дизеля была установлена технически неисправная форсунка (нарушение герметичности запирающего конуса и направляющей распылителя). Распределение температуры по поверхности нагнетательных трубопроводов увеличилось до предела от 39,0 до 43,8 С. Температура по трубопроводу высокого давления первого цилиндра составила 39,0 С, что свидетельствует о подтверждении неисправности форсунки и необходимости ее замены на технически исправную. Топливная аппаратура остальных цилиндров дизеля имеет конструктивные элементы с удовлетворительным техническим состоянием.
Применение разработанной математической модели позволит определять техническое состояние топливной аппаратуры (ТНВД, форсунка) в зависимости от температуры на поверхности нагнетательного трубопровода.
Результаты испытаний по оценке технического состояния топливной аппаратуры тепловоза перед ТР-1
Экспериментальные исследования проводились согласно основным положениям разработанной технологии гепловизионого контроля. Перед проведением термографирования были выполнены все необходимые подготовительные операции. В качестве диагностического оборудования использовался тепловизор типа ИРТИС 2000 с портативным нетбуком.
Учитывая большой объем экспериментальных данных, на рис. 4.4, 4.5 приведена часть термограмм ТА после обработки. Полный массив результатов термосъемки тепловоза ТЭМ-2 № 6158 и ТЭМ № 6124 приведен в работе [99].
На рисунке 4.4 представлены термограммы нагнетательных трубопроводов всех цилиндров дизеля ПД1М тепловоза ТЭМ-2 № 6158 при работе на позиции контроллера машиниста № 8 по истечении 30 мин. испытаний при температуре окружающего воздуха плюс 20 С. На термограммах отчетливо видны поверхности трубопроводов высокого давления дизеля. Распределение температуры по поверхности нагнетательных трубопроводов находится в пределах от 45,7 до 46,9 С. Результаты обработки полученных термограмм представлены в табл. 4.1. Расчетное теоретическое значение температуры поверхности топливного трубопровода высокого давления t 20 С(н) = 47,2 С.
Максимальное расхождение между расчетным и экспериментальными значениями t16320 с =45,7 С равно 3,2 %. Согласно алгоритму разработанной технологии контроля ТНВД и форсунки дизеля имеют конструктивные элементы с удовлетворительным техническим состоянием.
На рисунке 4.5 представлены термограммы нагнетательных трубопроводов всех цилиндров дизеля ПД1М тепловоза ТЭМ-2 № 6124 при работе на позиции контроллера машиниста № 8 по истечении 30 мин. испытаний при температуре окружающего воздуха плюс 20 С. Распределение температуры по поверхности нагнетательных трубопроводов увеличилось до предела от 41,5 до 47,0 С. Температура поверхности топливного трубопровода высокого давления шестого цилиндра составила 41,5 С. После обработки результатов термографирования с помощью созданного программного комплекса установлено, что расхождение между минимальным значением температуры поверхности топливного трубопровода высокого давления шестого цилиндра и расчетным значением t 20 С(н)при 20 С составляет 12,1 %. Согласно разработанной технологии тепловизионного контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей ТНВД шестого цилиндра находится в неисправном состоянии - не обеспечивает необходимое давление подачи топлива. Топливная аппаратура остальных цилиндров дизеля имеет конструктивные элементы с удовлетворительным техническим состоянием.
Результаты выполненного контроля работоспособности топливной аппаратуры тепловоза ТЭМ-2 № 6124 были подтверждены после демонтажа неисправного ТНВД с дизеля и последующего его испытания на специализированном стенде и дефектации плунжерной пары (гильза плунжер) в топливном отделении депо (рисунок 4.6).
Тепловизионная установка отвечает большинству требований, предъявляемым к техническим средствам диагностирования, рассмотренным выше (раздел 1.3). Разработанная технология контроля доступна и позволяет оперативно оценить работоспособность топливной аппаратуры (ТНВД, форсунка). Весь процесс контроля, включая обработку результатов термографирования и выдачу заключения, занимает 0,5-0,7 часа. В зависимости от модели тепловизионнои установки участие в процессе контроля может принимать один или два человека.
Похожие диссертации на Совершенствование технологии контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
