Системы диагностирования на основе принципов неразрушающего контроля
Доктор 030
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЛОКОМОТИВОВ (Доктор-030М)
НАЗНАЧЕНИЕ
Система контроля и диагностики (СКД) «Доктор-030М» предназначена для измерения напряжения постоянного тока, напряжения переменного тока частотой 1000 Гц, сопротивлений, индуктивности, временных интервалов и выдачи напряжения постоянного и пульсирующего тока, используемых для диагностирования и настройки электрических цепей локомотивов, а также прогнозирования отказов электрокоммутационной аппаратуры и электрических машин. При помощи СКД экспресс - контроль оборудования проводится в течение 30 минут с выявлением неисправных узлов и агрегатов, и дальнейшей их локализацией.
ОПИСАНИЕ
СКД позволяет измерять параметры электрических аппаратов, производить обработку и вывод результата на встроенный ЖКИ дисплей, печатающее устройство, а также накапливать данные диагностики для дальнейшей обработки и прогнозирования состояния электрооборудования. Управление работой “Доктор-030М” производится с помощью дистанционного пульта управления, либо с помощью стандартной клавиатуры, подключаемой к базовому блоку. В составе программного обеспечения “Доктор-030М” имеется режим формирования результатов измерения для передачи в общую базу данных. После передачи в общую базу, результаты диагностирования можно просмотреть и получить отчеты о работе узлов и аппаратов. Накопленные данные диагностики подвижной единицы служат для дальнейшего прогнозирования состояния электрооборудования.
Для достижения максимальной достоверности результатов диагностирования и ускорения процесса ввода СКД в эксплуатацию, “Доктор-030М” включает в себя два режима формирования эталонных значений параметров оборудования: режим автоматического формирования эталонных значений в процессе накопления измерений и режим ввода эталонных значений пользователем вручную. Режим формирования выбирается оператором-диагностом.
В составе аппаратной части СКД находится управляемый источник питания, позволяющий формировать на выходных клеммах системы напряжения 50В, 75В, 110В, необходимые для срабатывания коммутационных аппаратов тяговых подвижных единиц с различной бортовой сетью.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Питание со встроенным стабилизатором, В
- переменного тока
45-230 В
- постоянного тока
45-300 В
Потребляемая мощность, не более
250 Вт
Время непрерывной работы, не менее
8 часов
Время установления рабочего режима, не более
10 минут
Вес, не более
7,0 кг
Средний ресурс системы, не менее
5000 ч.
Средний срок службы
6 лет
Способ визуализации данных
алфавитно-цифровой дисплей
Способ хранения данных
общий сервер
Виброакустическая диагностика буксовых подшипников вагонов и ТПС
В ТПС и вагонных колесных парах используются крупногабаритные подшипники качения, работающих в условиях больших динамических нагрузок до 25g и частоте вращения до 2000 об/мин. Такие подшипники характеризуются низкой точностью изготовления по сравнению с приборными подшипниками.
Для диагностики колесных пар вагонов и ТПС в РГУПСе – РИИЖТе был разработан универсальный подъёмник для вывешивания и для их вращения и изготовлен в вагонном депо ЗАО «Лукойл – Транс».
Проведённые испытания колесных пар РУ-1 показали, что на интересующем диапазоне частот вращения на стенде станции (f<25Гц) функция распределения амплитуд СКВ описывается нормальным законом.
Уровень СКВ пропорционален частоте вращения подшипника и радиальному зазору в нем и практически позволяет использовать узкополосный спектральный анализ вибросигналов.
Из виброосциллограммы видно, что при появлении в подшипнике скрытой периодичности дефекта (увеличенные радиальные зазоры, дефекты усталостного происхождения – раковины, шелушение; дефекты внезапного происхождения – трещины задиры и т. д.) приводят к увеличению общего уровня СКВ и повторяются с определенной периодичностью скрытых дефектов.
Если на элементах буксового подшипника нет дефектов, что уровень ускорений СКВ подает и идет процесс квантования вибрации вокруг нулевого уровня.
Теоретические исследования и экспериментальные результаты показали, что работоспособность буксовых подшипников в значительной мере зависит от величины радиального зазора.
Подшипник 1 с малым зазором δ1 имеет в нагрузочной зоне угол φ1 больше роликов, чем подшипник 2 имеющий больший зазор δ2 и меньший угол зоны нагружения φ2, т. е. чем меньше зазор, тем меньше роликов участвуют в восприятии радиальной нагрузки.
Подшипники качения 42726 ЛМ и 23272 Л1М, установленные в буксы РУ-1, являются источником возмущения СКВ и звеном упругой системы колесной пары.
По этому в данной работе виброакустические характеристики подшипников используются при диагностики их технического состояния во время работы.
В подшипниках техническое состояние его элементов контролируется на резонансных частотах.
Частота собственных колебаний подшипника определяется по формуле:
где Goz – среднее значение жёсткости подшипника в радиальном направлении по оси OZ;
m – масса внутреннего кольца с оправкой.
Для виброакустической диагностики были выбраны по амплитудно-частотным характеристикам виброизмерительные приборы фирмы ООО «Измеритель» г. Таганрога типа ВШВ-003-М2 с датчиками ДН-4М.
Усилитель звуковой частоты
Структурная схема виброакустической диагностической системы приведена на схема.
На основании экспериментальных данных созданы нормы на общем уровне ускорений СКВ, которые приведены и рассчитаны частоты скоростных периодичностей, которые позволили разработать диагностическую карту «болезни» буксовых подшипников.
Техническое состояние буксового подшипника определяется радиальным зазором по номограмме, а также по энергетическому спектру.
На основании выше переведенного материала можно кратко сформулировать технологию виброакустической диагностики буксовых подшипников колесных пар:
1. Устанавливается колесная пара на обкаточный стенд;
2. Устанавливается определенная частота обращения колесной пары от 0 до 50 Гц. Экспериментально выбрали частоту 20Гц, что соответствует 200 оборотам колесной пары.
3. Устанавливается датчик на корпусе буксы на оси OZ на определенной контрольной точке, например, правая букса имеет точки 1т и 2т; левая букса имеет 3т и 4т.
4. Замеряемой при помощи ВДУ-2 общий уровень ускорений СКВ на выбранной контрольной точке. После этого по замеренному параметру ускорений СКВ определяют по таблице 1 область технического состояния по зависимостям:
δi=f(Li)
5. По рассчитанным частотам скрытых дефектов определяют источники дефектов на спектре и окончательно устанавливают техническое состояние буксовых подшипников, что позволяет перейти от плановой системы ремонта буксовых подшипников к их ремонту по необходимости.
По предварительным данным обнаруживают более 80% радиальных зазоров и дефектов в буксовых подшипниках.
Не обнаруживаются на спектрах те дефекты, которые не создают ударные вибрационные импульсы (шелушение дорожек, коррозионные повреждение и т. д.).
