СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ И ПРОГНОЗА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ДИЗЕЛЕЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ АНАЛИЗА МАСЛА
На дорогах сети по разработкам ЦНИИ МПС проводится внедрение автоматизированной системы диагностики состояния и прогноза остаточного ресурса тепловозных дизелей по результатам анализа масла с использованием ЭВМ.
Качество поставляемых масел регламентируется техническими условиями, которые нормируют их физико-химические параметры: кинематическую вязкость при 50 и 100°С, коксуемость и кислотное число, зольность, содержание водорастворимых кислот и щелочей, содержание механических примесей и воды, температуру вспышки и застывания, содержание серы и фенола, цвет, плотность, коррозионность и др.
Получаемые дизельные масла в основном удовлетворяют этим техническим требованиям, однако из-за отсутствия в них ряда показателей, регламентирующих эксплуатационные свойства масел, их качество зачастую оказывается недостаточным. Это отрицательно сказывается на надёжности и долговечности работы тепловозных двигателей [5].
Кроме того, в процессе эксплуатации качество дизельного масла постоянно, иногда резко изменяется. Происходит разжижение (понижение вязкости), загрязнение и обводнение масла. Параметры, характеризующие качество масел в эксплуатации, позволяют диагностировать состояние дизеля, определять причины основных неисправностей. Внедрение оценки состояния дизелей на основе экспрессного спектрального анализа картерных масел организовывалось путем введения квантометров МФС-3 на дорогах с различными климатическими и эксплуатационными условиями, доработки методов классификации состояния дизелей и значений уровней допустимых концентраций элементов износа в масле. В настоящее время более половины дорог используют контроль состояния тепловозных дизелей без разборки путем спектрального анализа масла и намечено завершить к 1980 г. на всех железных дорогах основные работы по вводу этого метода диагностики параллельно с решением задачи функциональной подсистемы АСУТ.
В ЦНИИ МПС под руководством Э. А. Пахомова разработан комплекс задач АСУ.
Первая задача — «Диагноз технического состояния дизеля тепловоза» — состоит в следующем: на основании входной информации (результаты анализа масла, пробеги тепловоза от различных видов ремонта и данные о выполненных на предыдущем техническом обслуживании работ по ремонту, регулировке и техническому обслуживанию сборочных единиц дизеля) и исходных данных, хранящихся в памяти ЭВМ, в ДВЦ по соответствующему алгоритму диагноза производится оценка состояния дизеля тепловоза на момент пробы масла и дается заключение об объемах работы на предстоящем ТО-3 тепловоза по перечню контролируемых сборочных единиц дизеля.
Вторая задача — «Прогноз остаточного ресурса дизеля тепловоза» — состоит в следующем: на основании той же входной информации в ДВЦ по соответствующему алгоритму прогноза производится оценка достаточного ресурса дизеля тепловоза и даются величины допустимого пробега тепловоза до ремонта с переборкой дизеля, по перечню контролируемых параметров.
Третья задача — «Сбор и учет исходных данных для диагноза состояния и прогноза остаточного ресурса дизеля тепловоза» — состоит в следующем: на основании той же входной информации в ДВЦ накапливаются и корректируются исходные данные для диагноза и прогноза, по соответствующим алгоритмам сбора и учета эксплуатационных данных.
В настоящее время имеется возможность использовать 29 параметров. Поэтому накопление и обработка входной информации должны осуществляться на ЭВМ. В дальнейшем по мере внедрения новых технических средств контроля предполагается увеличение числа контролируемых параметров, так как это повышает достоверность диагноза и прогноза. Использование ЭВМ позволяет систематически накапливать данные и хранить их длительное время в памяти машины. Вместе со статистическими данными в машине обобщается, хранится и накапливается профессиональный опыт специалистов по обслуживанию и ремонту тепловозов. Машинная программа не может работать лучше специалистов, которые ее обучали, но она делает меньше логических ошибок и исключает субъективные ошибки.
В перспективе предполагается расширение набора задач, решаемых на ЭВМ, для локомотивной службы. Результаты решения задачи диагностики и прогнозирования будут использоваться в качестве исходной информации для решения задач планирования ремонта, с учетом технического состояния тепловозов и обеспечения запасными частями, а также для сетевого анализа данных технической диагностики в общей системе АСУЖТ.
Предполагается также использовать в качестве входной информации для решения задачи диагностики и прогнозирования выходную информацию других задач общей системы АСУЖТ, в частности задачи учета расхода топлива и масла дизелями тепловозов, так как величины расхода топлива и масла, как известно, являются параметрами, определяющими техническое состояние дизелей.
Переменная информация состоит из: паспортных данных; условий эксплуатации; данных о пробегах тепловоза от различных видов ремонта и осмотров; характеристик выполнявшихся работ на предыдущем (последнем) ТО-3; результатов химического анализа масла; результатов спектрального анализа масла; прочих данных, использование которых определяется наличием технических средств и организацией учета.
Результаты решения задачи должны выдаваться два раза в сутки для дизелей тепловозов, поступающих на ТО-3. Результаты диагноза выдаются по каждому дизелю по всем контролируемым неисправностям в кодовой форме: 0 — состояние нормы; 1 — отказ 1-го уровня; 2 — отказ 2-го уровня; 3 — отказ 3-го уровня.
Выходная информация в виде результатов решения задач диагноза и прогноза передается из ВЦ по телетайпу в ДХТЛ и ТЧ приписки тепловоза, а также в копии в Т по требованию. По требованию в Т выдаются результаты расчета диагностических коэффициентов, а также матрицы диагностики.
Следует отметить, что реальные плотности вероятных входных сигналов с течением времени могут изменяться. В этом случае обучающаяся программа имеет неоспоримые достоинства, так как в процессе ее работы эти изменения учитываются автоматически. Технология решения задачи диагностического управления состоянием контролируемых узлов состоит в том, что входная информация используется как для решения задачи. При переходе дизеля тепловоза на следующий период работы после выполнения ремонта с переброской дизеля в качестве средней величины показателей качества масла принимается его значение на первом ТО-3.
Программа решения задачи должна предусматривать возможность изменения контролируемого парка тепловозов. При этом матрица прогнозирования должна дополняться новыми строками при пополнении парка и из матрицы должны исключаться соответствующие строки при выбытии тепловозов. Для эффективного использования результатов решения задач диагноза и прогноза необходимо организовать предварительный отбор проб масла для анализа и доставку их в лаборатории для выполнения химического и спектрального анализов.
Должна быть также организована оперативная телетайпная связь между депо приписки, лабораториями и вычислительным центром дороги для сокращения времени передачи данных и результатов решения.
Решение задач диагноза и прогноза должно быть также оперативным. Результаты диагноза и прогноза должны обобщаться в депо приписки тепловозов для постановки их на ТО-3. В частности, на Горьковской дороге ВЦ решает три подзадачи: диагностика состояния дизеля на данное техническое обслуживание; прогнозирование остаточного моторесурса; корректировка диагностической матрицы. Для решения этих подзадач в техническом задании дана нормативно-справочная информация: диагностическая матрица; значения порогов, характеризующих состояние дизеля по четырем неисправностям; данные допустимого износа по характерным элементам (свинцу, меди, железу) и загрязненности на момент начала математической обработки [41].
Для решения первой и второй задач в вычислительный центр передается текущая информация, которая содержит следующие данные: номер тепловоза и секции; дату отбора пробы; пробег тепловоза от заводского ремонта; условный номер технического осмотра; концентрацию характерных элементов и другие параметры масла. Информация обрабатывается в ВЦ на электронно-вычислительной машине, результаты передаются в службу локомотивного хозяйства и в соответствующие депо, тепловозы которых контролируются методом спектрального анализа. По этим данным служба дороги ежедневно контролирует своевременную постановку тепловозов на ремонт.
Сообщения из ВЦ в депо содержат следующие данные: номер тепловоза и секции, дату отбора пробы, прогноз остаточного моторесурса в количествах технических осмотров до следующей переборки дизеля по диагностируемым неисправностям. Все данные сообщаются в закодированном виде: 0 — состояние нормы; 1, 2 и 3 — состояние отказа различной степени.
Для определения нормативного моторесурса дизеля тепловоза в километрах пробега наименьшее значение прогнозированного ресурса умножают на величину среднего пробега между ТО. Полученная таким образом величина моторесурса является исходной для планирования постановки тепловоза в ремонт с переборкой дизеля: ТР-2, ТР-3 или СР, КР. Данные о техническом состоянии дизеля, полученные в закодированном виде, являются основой для определения объема работ на предстоящем ремонте. При получении результатов, соответствующих отказам по диагностируемым неисправностям, выполняются следующие работы для их устранения.
По подшипникам коленчатого вала.
Первый уровень отказа. Внешний осмотр верхних и нижних картеров дизеля для поиска в их отсеках частиц баббитовой заливки вкладышей подшипников. При их обнаружении снимают шатунные подшипники для осмотра вкладышей.
Второй уровень отказа. Выполняют работы в соответствии с требованиями для первого уровня отказа и дополнительно замеряют зазоры «на масло» в подшипниках верхнего и нижнего коленчатых валов дизеля.
Третий уровень отказа. Выполняют работы в соответствии с требованиями для первого и второго уровней отказа и дополнительно производят ревизию двух- трех рабочих вкладышей шатунных подшипников нижнего коленчатого вала. При обнаружении бракованных вкладышей подшипников коленчатого вала очищают отсек картера от частиц баббитовой заливки и бронзы для предотвращения лишней работы на следующих осмотрах.
По снижению дымности выпуска.
Первый уровень отказа. Вскрывают люки воздушного ресивера и выпускного коллектора и очищают продувочные и выпускные окна цилиндровых втулок.
Второй уровень отказа. Выполняют работы в соответствии с требованиями первого уровня и дополнительно проверяют величину давления воздуха в воздушном ресивере и работу форсунок на стенде.
Третий уровень отказа. Выполняют работы в соответствии с требованиями для первого и второго уровней и дополнительно производят работы, регламентированные инструктивным указанием № 215/10Д100 от 2/VII 1974 г. по предупреждению повышенного дымления дизелей и случаев прогара поршней.
По прогарам поршней.
Первый-второй уровни отказа. Проверяют состояние днищ поршней по методике «Метод определения прогара поршней на дизелях 2Д100 и 10Д100». Во избежание возможного перегрева дизеля делают осмотр и регулировку автоматического привода гидромуфты вентилятора холодильника.
Третий уровень отказа. Выполняют работы в соответствии с требованиями для первого и второго уровней отказа и дополнительно осматривают зеркала цилиндровых втулок.
По задирам цилиндровых втулок.
Для всех уровней отказа осматривают днища поршней и зеркала цилиндровых втулок.