Совершенствование системы диагностирования тяговых электродвигателей тепловоза

Введение………………………………………………………………………………...6
1 Диагностика тяговых электродвигателей тепловозов……………………………...8
1.1 Основы диагностирования технического состояния локомотивов…………....8
1.2 Тяговый электродвигатель как объект диагностирования…………………....12
1.3 Методы контроля изоляции……………………………………………………..13
1.3.1 Контроль изоляции по ее сопротивлению……………………………….13
1.3.2 Контроль изоляции по тангенсу диэлектрических потерь……………..17
1.4 Методы контроля искрения в коллекторных машинах…………………...…..18
1.5 Магнитопорошковый метод………………………………………………….…22
1.6 Вихретоковый метод…………………………………………………………….23
1.7 Тепловой контроль ……………………………………………………………...24
1.8 Вибрационная диагностика …………………………………………………….25
1.8.1 Диагностика по общему уровню вибрации……………………………...25
1.8.2 Ультразвуковая дефектоскопия ………………………………………….26
1.8.3 Визуально-измерительный метод………………………………………...26
2 Анализ теплового состояния тяговых электродвигателей тепловозов………….27
3 Перспективные системы диагностики теплового состояния тяговых электродвигателей тепловозов…………………………………………………….37
3.1 Применение инфракрасного пирометра «Кельвин» при диагностике теплового состояния якоря тягового электродвигателя……………………..37
3.2 Система мониторинга теплового состояния тягового электродвигателя…..40
4 Технико-экономическое обоснование внедрения бесконтактной системы контроля температуры изоляции тягового электродвигателя тепловоза…….....45
4.1 Общие сведения………………………………………………………………...45
4.2 Определение величины капитальных вложений …………………………….46
4.3 Определение эксплуатационных расходов, связанных с эксплуатацией системы контроля температуры изоляции ТЭД тепловоза………………….50
4.4 Определение величины выгод за счет сокращения неплановых ремонтов
по замене или восстановлению изоляции ТЭД тепловоза…………………..52
4.5 Определение показателей экономической эффективности от внедрения системы контроля температуры изоляции ТЭД тепловоза………………….53
5 Безопасность и экологичность решений проекта…………………………………55
5.1 Общая характеристика тепловоза……………………………………………..55
5.2 Анализ потенциальных опасных и вредных факторов при эксплуатации тепловоза………………………………………………………………………..56
5.3 Мероприятия по снижению опасных и вредных факторов при
эксплуатации тепловоза …………………………………….…………………59
5.4 Влияние тепловоза на окружающую среду …………………………………..63
5.5 Мероприятия по снижению негативного воздействия на окружающую
среду тепловоза……………………………………………………….………...65
5.6 Расчет массы выбросов загрязняющих веществ при зарядке аккумуляторных батарей и платы за эти выбросы………………………………………………66
Заключение…………………………………………………………………………….70
Список использованных источников………………………………………………...72

Весь текст будет доступен после покупки

Система диагностирования тяговых электродвигателей (ТЭД) должна быть направлена на выполнение задач по обнаружению основных видов дефектов.
Под дефектом электрической машины, работающей в заданном режиме, с точки зрения диагностики, понимают такое отклонение её параметров от нормированных значений, которое немедленно или с течением времени может привести к полной или частичной утрате ее работоспособности. Выбор наиболее информативных и эффективных диагностических параметров является главной задачей при разработке средств диагностирования электрических машин. Для тягового двигателя основными элементами являются: якорь, коллекторно-щёточный аппарат, остов, подшипниковый щит, моторно-осевые подшипники и зубчатая передача. Подробное разделение конструкции на отдельные элементы позволяет выделить на каждом из них характерные диагностические параметры и выявить между ними функциональные связи. Диагностические параметры определяют и вид диагностирования: с разборкой объекта или без разборки. В условиях эксплуатации предпочтительнее безразборное диагностирование, а в условиях ремонта – разборное. Безразборная диагностика осуществляется с помощью чувствительных элементов (датчиков, которые закрепляются на контролируемом узле), или диагностической аппаратуры, не требующей контакта с объектом контроля (тепловизионный и вихретоковый методы). При проведении диагностики со снятием и разборкой тяговых электродвигателей используют визуальный, визуально-измерительный методы контроля, а также ультразвуковую и магнитопорошковую дефектоскопию. Безразборная диагностика предпочтительней, поскольку она менее трудоемкая и исключается время, необходимое для снятия ТЭД с подвижного состава и разборки.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Диагностика тяговых электродвигателей тепловозов

1.1 Основы диагностирования технического состояния локомотивов

Для диагностирования технического состояния локомотивов, их систем, узлов и агрегатов используются различные методы (рис. 1.1).


Рисунок 1.1 – Классификация методов диагностирования

Многообразие методов диагностирования обусловлено в основном двумя причинами: сложностью систем диагностирования, определяемой сложностью структуры локомотивов как объектов диагностирования, большим разнообразием технических задач, вытекающих из требований, предъявляемых к обслуживанию и ремонту локомотивов. Классификация методов диагностирования основывается на признаках, отражающих наиболее существенные отличия между ними приведена на рис. 1.1.
Методы диагностирования тепловозов различаются в зависимости от комбинации признаков, характеризующих особенности структуры и взаимодействия трех основных частей системы технического диагностирования: объекта диагностирования; системы сбора, преобразования и передачи информации; системы обработки, накопления и отображения результатов диагностирования. Чаще всего методы диагностирования локомотивов различают в зависимости от физической природы контролируемых процессов и диагностических параметров.
По этапам развития методов диагностики, а также по способам их применения и дискретизации процесс диагностирования можно разделить на следующие классификации:
- неавтоматизированная диагностика с применением простейших методов диагностики и инструментария (визуальное диагностирование отказа, диагностирование отказа в результате дефектовки с применением простейшего измерительного и вспомогательного инструментария: щупы, штангенциркуль, микрометр и прочее [2];
- автоматизированная стационарная диагностика с применение диагностических стендов, комплексов, устройств и приборов, применяющихся в условиях эксплуатации планово-предупредительной системы ремонта и обслуживания локомотивов в сервисных локомотивных депо, локомотиворемонтных заводах и на производственных участках железнодорожного транспорта [3];
- мобильная диагностика с использованием переносных систем, комплексов и устройств диагностирования [4];
- непрерывная бортовая диагностика, используемая в составе локомотива с применением непрерывных средств регистрации диагностических параметров, устройств хранения, отображения и передачи данных [5].
Известные в настоящее время диагностические системы характеризуются большим разнообразием технических средств измерения и обработки диагностического сигнала, а также методов и правил решения диагностической задачи. В зависимости от признака, классификацию диагностических систем можно представить в виде схемы (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 – Классификация диагностических систем по признаку

Вид диагностического сигнала определяет особенности исполнения измерительного оборудования. Так, например, если диагностическим признаком является температура на некоторой контролируемой поверхности машины, то и измерять необходимо температуру. В этом случае можно говорить о тепловой системе диагностики. Вместе с тем такое деление носит условный характер, так же, как и условно деление самих природных процессов, протекающих в действительности в сложной взаимосвязи друг с другом. Например, контроль температуры возможен и с применением тепловых красок, меняющих свой цвет в зависимости от температуры. В этом случае диагностическая система по праву может считаться как оптической, так и тепловой. Необходимо отметить, что перечень наименований диагностических систем по рассматриваемому признаку ограничен из методических соображений и легко может быть расширен. Если бортовая система была спроектирована и установлена на объекте в процессе его изготовления, то систему называют встроенной.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Пляскин, А.К. Современные системы диагностирования локомотивов / А.К. Пляскин, А.С. Кушнирук // Вестник Института тяги и подвижного состава. –2017. – С. 3–5.
2 Швалов, Д.В. Системы диагностики подвижного состава: учебник / Д.В. Швалов, В.В. Шаповалов ; под ред. Д.В. Швалова. – Москва: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2005. – 268 с.
3 Ахмеджанов, Р.А. Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвижного состава железнодорожного транспорта: учеб. пособие / Р.А. Ахмеджанов, В.Ф. Криворудченко ; под ред. В.Ф. Криворудченко. – Москва: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2005. – 436 c.
4 Серия приборов контроля и диагностики «Доктор-060»: руководство по эксплуатации / А.Н. Головаш [и др.]. – М. : ЦВНТиТ МПС РФ «Транспорт», 2001. – 43 c.
5 Звягин, А.Д. К вопросу создания бортовой системы диагностики колесно-моторных блоков локомотивов / А.Д. Звягин, М.Н. Букин // Вестник ВГАВТ. – 2017. – С. 103–106.
6 Грищенко, А. В. Электрические машины и преобразователи подвижного состава : учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / А. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов. – М. : Издат. центр «Академия», 2005. – 320 с.
7 Сапожников, В. В. Основы технической диагностики : учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп. / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников. – М. : Маршрут, 2004. – 318 c.

Весь текст будет доступен после покупки