КОНТРОЛЬ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ БЕЗ СНЯТИЯ С ТЕПЛОВОЗА
Электрические аппараты тепловоза можно условно разделить на две основные группы: I — аппараты, подвергаемые только визуальному осмотру и испытанию изоляции на электрическую прочность (контроллеры, переключатели, панели резисторов и др.); II — аппараты, которые требуют также регулировки и проверки соответствия их параметров техническим данным (контакторы, все реле, регулятор напряжения и др.). При этом испытания аппаратов I группы проводятся, как правило, с использованием стенда для испытания электрической прочности изоляции, II группы — специализированных стендов для регулировки и испытания.
Контрольные параметры электрических аппаратов определяются на основе влияния характерных неисправностей на те параметры, которые поддаются измерению с использованием контрольных точек, расположенных в рабочих цепях аппарата. При рассмотрении конкретной неисправности таких параметров может быть несколько. Например, износ, ослабление крепления или неправильная регулировка приводят к изменению начального воздушного зазора реле, что отражается на индуктивности обмотки, полном сопротивлении обмотки, токе и времени срабатывания аппарата. Из всех этих параметров необходимо выбрать тот, который несет наибольшее количество информации о величине оцениваемого параметра.
Неисправности электрических аппаратов приводят к изменению параметров, которые в большинстве случаев имеют «неэлектрическую» природу и поэтому не всегда могут быть измерены, особенно при автоматическом контроле, без применения специальных датчиков, использование которых нецелесообразно при оперативных проверках в условиях эксплуатации. На первом этапе внедрения средств диагностики следует считать критерием, позволяющим сопоставлять параметры по степени их информативности, отклонение от номинальных значений, установленных техническими требованиями и Правилами деповского ремонта.
Работоспособность электрических аппаратов в эксплуатации определяется также вибрацией контактов, особенно в процессе замыкания и размыкания. Различают вибрации трех видов: первоначальную, ударную и колебательную. Вибрация выражается в виде повторяющихся нарушений электрической связи между контактами или в виде увеличения или уменьшения площади контакта в зоне упругой деформации.
На характеристики вибрации оказывает влияние много различных факторов, основные из них следующие: начальное натяжение и жесткость притирающей и отпускающей пружин; согласование тяговой и механической характеристик аппарата, определяющее скорость движения контактов в момент их соударения; масса подвижных частей; коэффициент жесткости конструкции и др.
Между механическими параметрами аппарата и вибрацией существует тесная связь. Для исследования информативности характеристик вибрации аппаратов электровоза во ВЗИИТе разработано устройство, позволяющее производить измерения при значениях тока и напряжения, не влияющих на вибрацию контактной пары. Это устройство может быть использовано при автоматическом контроле состояния электрических цепей локомотивов.
Неудовлетворительное состояние контактов возникает при отклонении от нормы основных параметров аппарата — уменьшения нажатия, увеличения времени отключения, неполного раскрытия и т. д. Опыт эксплуатации тепловозов и организации технического обслуживания показывает, что, устраняя следствие — зачищая или заменяя негодные контакты, обычно оставляют без регулировки и смены неисправный аппарат. Это не предусмотрено существующей технологией при ТО-1 и других видах обслуживания. Очевидно, необходимо предусмотреть на каждом ТО-1 проведение диагностических проверок аппаратов при замечаниях со стороны локомотивных бригад, а плановые проверки проводить при текущих ремонтах.
Для определения цикличности и объемов диагностики при техническом обслуживании необходимо прежде всего проведение количественной оценки работы отдельных аппаратов в функции времени параллельно с определением их технического состояния. В ХИИТе совместно с депо Основа разработаны и применяются специальные устройства — режимомеры, позволяющие количественно оценить срабатывания (включений-выключений) электрических аппаратов тепловозов. Накопителем информации в этих устройствах являются электромеханические счетчики импульсов (ИС), которые подключаются параллельно катушкам исследуемых аппаратов. Последовательно с ИС включается диод для предотвращения ложных срабатываний счетчика при размыкании цепи катушки аппарата. Показания счетчика периодически снимаются, после чего подсчитывается количество срабатываний аппарата за интересующий период эксплуатации.
Количественная оценка производится по формуле
Рис. 60. Принципиальная схема установки импульсного счетчика для определения количества пусков и проворотов коленчатого вала дизелей тепловозов 2ТЭ10Л (обозначения см. на рис. 55)
Рис. 61. Функциональная схема режимомера по определению количества срабатываний реле боксования и включении песочниц тепловоза
Предложенными режимомерами определяется количество включений- выключений любых электрических аппаратов. В качестве примера рассмотрен режимомер для оценки влияния количества пусков и проворотов валов дизелей на уровень надежности вкладышей подшипников коленчатого вала и аккумуляторных батарей (рис. 60).
При подключении импульсного счетчика ИС на один из пусковых контактов определяется количество пусков и проворотов вала дизеля за определенный промежуток времени. Указанные устройства являются упрощенными моделями режимомеров для бортовой технической диагностики тепловозов. В качестве примера более сложного устройства рассмотрим режимомер по определению количества срабатываний реле боксования и включений песочниц тепловоза 2ТЭ10Л в эксплуатации [23]. Схема устройства приведена на рис. 61. Счетчиками ИС2 и ИС3 управляет мультивибратор, собранный на триодах Т1 и Т2, который настраивается на 0,5 с (период переключения). Триоды Т3, Т4, Т5, Т6 управляют работой счетчиков ИС2—ИС5. Счетчик ИС2 имеет катушку, рассчитанную на напряжение 75 В и включается непосредственно на напряжение питания цепей управления тепловозом. Счетчики ИС2—ИС5 имеют катушки, рассчитанные на напряжение 9 В и питаются от делителя напряжений совместно с мультивибратором. При срабатывании реле боксования сигнал от клеммы 1/17 приводит в действие счетчик ИС1, а также подает питание на мультивибратор. После этого срабатывают счетчики отсчета времени ИС2 и ИС3. При нажатии на педаль песочницы поступает положительный сигнал на эмиттер триодов Т6 и Т5. При включенном реле боксования на базе триода Т6 положительный потенциал счетчика ИС5 не срабатывает, а включается счетчик ИС4. При этом на базе триода Т4 появляется положительный потенциал и счетчик ИС3 прекращает отсчет импульсов мультивибратора. В период предупредительного нажатия на педаль песочницы триод Т6 открывается и включается счетчик ИС5.
Получаемая информация о количестве включений РБ в зависимости от атмосферных условий, веса поезда, участков обращения, проката колесных пар, качества ведения поезда позволяет установить количественные зависимости основных параметров, характеризующих уровень надежности ТЭД по боксованию.
В связи с внедрением АСУ в локомотивном хозяйстве появляется возможность накопления, хранения и переработки эксплуатационной информации в ЭВМ. Для устройства ввода информации в вычислительные машины, а также для создания цифровых измерительных приборов все более широкое применение находят преобразователи напряжения в частоту следования импульсов (ПНЧ). Основные требования к преобразователям следующие: линейность статической характеристики преобразования, широкий частотный диапазон, простота исполнения. Вместе с тем задачи оперативной диагностики требуют создания комплекса стационарных и переносных устройств для проверки работоспособности и настройки параметров электрических аппаратов и приборов без снятия их с тепловоза. Первым таким устройством была разработанная ПКБ ЦТ МПС установка для проверки и регулировки реле и аппаратов тепловозов (тип А52. 02). Установка переносного типа, что дает возможность производить испытание как в цехе, так и непосредственно на тепловозе. Данной установкой можно испытывать: реле перехода Р42Б1 и Р42Б3; реле боксования Р46Б1 и PK111; реле промежуточное Р45М и ЭР1500; реле заземления Р45Г8.
По неполной программе могут быть испытаны реле времени (с замером выдержки времени по секундомеру) РВП1М; РЭ513; РЭ515; РЭ8812; Р3200Б, а также могут быть проверены все однокатушечные и двухкатушечные аппараты постоянного тока с установками 0—120 В, 0—3 А и 0—4 В, 0—1,5 А.
Рис. 62. Принципиальная схема переносной установки для проверки и регулировки реле и аппаратов тепловозов (тип А52.02)
Принципиальная электрическая схема установки представлена на рис. 62. В первой цепи (напряжения) в качестве трансформатора и одновременно регулятора напряжения использован вариатор типа РНО-250-0,5 с установкой ограничителя повышения напряжения до 140 В. В качестве выпрямителя Д1—Д4 использована однофазная мостовая схема, в каждом плече которой по одному диоду Д226Б. Выпрямитель, питаемый синусоидальным переменным током, дает на выходе пульсирующий выпрямленный ток. Для сглаживания пульсации напряжения предназначен конденсатор С1.
Во второй цепи (токовой) установлен трансформатор Тр, напряжение на первичной обмотке которого регулируется в пределах от 0 до 100 В, а со вторичной обмотки трансформатора снимается напряжение 0—4 В. В качестве выпрямителя Д5—Д8 использована однофазная мостовая схема, в каждом плече которой по одному диоду Д214. Для сглаживания пульсаций применен сглаживающий фильтр, состоящий из индуктивности Др и емкости С2.
Корпус переносной установки должен быть надежно заземлен через третий провод питающего кабеля (шлейфа). Установка поставляется комплектно со шлейфом длиной 10 м для подключения к сети переменного тока.
В связи с важностью обеспечения работоспособности блока реле боксования (РБ) в ряде депо разработаны и применяются переносные устройства для регулировки РБ без снятия с тепловоза.
Рис. 63. Общий вид стенда комплексной диагностики электрооборудования тепловозов:
1 — панель проверки коммутации электрических цепей тепловоза; 2 — установка электронных цифровых приборов для контроля частоты вращения коленчатых валов дизелей, роторов турбокомпрессоров, параметров питания цепей; 3 — панель измерительных приборов; 4 — контроллер машиниста; 5 — панель контроля цепей возбуждения тягового генератора; 6 — устройства для проверки и настройки реле боксования, реле времени, реле переходов и контроля исправности пожарной сигнализации; 7 — цифропечатающая машинка
Разработанный ХИИТом принцип проверок параметров настройки аппаратов без снятия с тепловоза положен в основу создания целого ряда переносных устройств: для проверки и регулировки реле времени, реле переходов, селективной характеристики, объединенных регуляторов дизеля и др. [23].
Опыт применения отдельных переносных приборов и устройств для технической диагностики электрических цепей и аппаратов показал необходимость их комплексного использования. Депо Основа и ХИИТ по проекту И. И. Бабинского создали специализированный стенд для диагностических проверок электрических цепей и аппаратов тепловозов 2ТЭ10Л (рис. 63). Указанный стенд для стационарной диагностики состоит из отдельных блоков следующего назначения: проверки изоляции и целостности цепей управления тепловозом; порядка включения и оценки параметров контрольно-измерительных приборов; проверки состояния контактов контакторов, реле и других аппаратов; проверки и настройки реле времени, реле боксования, реле переходов; диагностики и регулировки параметров схемы возбуждения тягового генератора и селективной характеристики.
Для автоматизации контроля электрических схем тепловозов разработан перечень работ по модернизации, в конструкцию стенда введено цифропечатающее устройство и предусмотрен ввод программы испытаний, записанной на перфоленту. Стенд устанавливается на центральном посту диагностики или на пункте технического обслуживания Для экспресс-диагностики электрической схемы.