Совершенствование технологии контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.07, кандидат технических наук Балагин, Дмитрий Владимирович

• Балагин, Дмитрий Владимирович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Балагин, Дмитрий Владимирович

Введение.

1. Исследование надежности работы и способов диагностирования технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей.

1.1. Условия работы тепловозов и эксплуатационные факторы, влияющие на надежность и техническое состояние топливной аппаратуры.

1.2. Статистический анализ неисправностей топливной аппаратуры тепловозов.

1.3. Анализ методов и технических средств диагностирования топливной аппаратуры тепловозов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей»

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:

1) оценить возможность использования тепловизионного метода для контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей;

2) 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;

3) определить зависимость температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления от технического состояния топливной аппаратуры (топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунка) и температуры окружающего воздуха;

4) предложить технологию контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей с применением портативного компьютерного термографа;

ГТ 1Л ПП/1Л Т I I V\niV4n^/\TnTTriAli TÛVITn TT/^T^TJTJ Т/*/~Ч I I ппк> ri tj n j upuD^vin аирииацти pciopcivjw юппин i^Anujiui nn литрилл d 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 температуре внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления;

2) обосновано использование температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления в качестве диагностического параметра для оценки технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей;

3) определен ряд критических значений температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления, определяющих техническое состояние топливной аппаратуры тепловозов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) математическая модель процесса нагрева топливного трубопровода высокого давления ТА тепловоза, позволяющая исследовать техническое состояние топливной аппаратуры по температуре внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления;

2) 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.

3) 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:

1) решение задачи моделирования работы топливной аппаратуры позволяет сократить объем экспериментальных исследований и количество технологических операций для выявления неисправностей тепловозных дизелей;

2) 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:

1) в обосновании использования тепловизионного метода для контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей;

2) 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;

3) 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;

4) 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 Западно-Сибирской 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-практическои 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.

Заключение диссертации по теме «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация», Балагин, Дмитрий Владимирович

3.7. Основные выводы

На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований сделаны следующие выводы.

1. Разработана математическая модель процесса нагрева топливного трубопровода высокого давления ТА тепловоза, позволяющая исследовать техническое состояние топливной аппаратуры (ТНВД, форсунка) по изменению температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления.

2. В результате моделирования получены значения температуры на внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления в зависимости от температуры окружающего воздуха и технического состояния топливной аппаратуры (ТНВД, форсунка).

3. Предложен диагностический параметр для контроля технического состояния топливнои аппаратуры тепловозных дизелей — температура внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления.

4. Проведена оценка достоверности разработанной математической модели на практике с использованием портативного термографа. Расхождение расчетных и экспериментальных данных находится в пределах четырех процентов.

5. Определен 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, возможному отказу в пути следования и необходимости непланового ремонта тепловоза.

4. Разработка и экспериментальная проверка технологии тепловизионного контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей

4.1. Постановка задач исследования

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили сформулировать следующие задачи:

1. Разработать технологию контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей на основе метода тепловизионного контроля.

2. Провести эксплуатационные испытания разработанной технологии контроля и сделать оценку возможности внедрения портативного компьютерного термографа.

4.2. Технология тепловизионного контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей

На основе комплекса выполненных теоретических и экспериментальных исследований, на базе ремонтного локомотивного депо Московка Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава разработана технология оценки технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей на основе метода тепловизионного контроля, состоящая из:

- операции подготовки и прогрева тепловозного дизеля на номинальной позиции контроллера машиниста до стабилизации его теплового состояния;

- безразборного оперативного измерения температуры на поверхности трубопроводов высокого давления с помощью портативного термографа;

- математической обработки результатов измерения с помощью созданного программного обеспечения;

- выдачи заключения о необходимости замены ТНВД, форсунки дизеля, имеющих конструктивные элементы с неудовлетворительным техническим состоянием.

Предлагаемая технология контроля ориентирована на использование портативного тепловизора, адаптированного к применению на тяговом подвижном составе при реализации в системе ремонта и технического обслуживания топливной аппаратуры дизелей. Разработанная технология контроля может быть элементом общего технологического цикла диагностирования дизеля, либо рассматриваться как самостоятельная задача.

Режим проведения испытаний - номинальная позиция контроллера машиниста. В качестве диагностического параметра, характеризующего техническое состояние топливной аппаратуры, используется температура поверхности топливных трубопроводов высокого давления дизеля.

На рисунке 4.1 представлен алгоритм последовательности выполнения операций подготовки и термосъемки топливных трубопроводов высокого давления дизеля согласно разработанной технологии контроля.

Перед началом проведения испытаний необходимо провести ряд подготовительных операций:

- настроить и проверить работоспособность тепловизора в соответствии с инструкцией по его эксплуатации;

- подготовить топливные трубопроводы высокого давления к процедуре диагностирования: обеспечить открытый доступ для проведения термосъемки, удалить пылевые и масляные отложения с поверхности трубопроводов;

- прогреть дизель на холостом ходу и вывести на номинальную позицию контроллера машиниста до стабилизации его теплового состояния.

Рисунок 4.1. Алгоритм технологии тепловизионного контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей

Необходимым условием применения тепловизора для целей диагностирования является то, что в момент проведения съемки поверхность объекта измерения должна находиться в прямой видимости под углом наблюдения не менее 60°. Поверхности нагнетательных трубопроводов в период тепловизионных обследований не должны подвергаться дополнительному тепловому воздействию от посторонних источников, помимо этого, чтобы снизить вероятность появления ложного диагностического сигнала, необходимо исключить воздействие прямых солнечных лучей на объект исследования.

Тепловизионные измерения необходимо производить при режиме теплопередачи, близком к стационарному. Стационарности процесса достигают путем прогрева дизеля на номинальной позиции контроллера машиниста в течении 15-30 мин. до стабилизации значений температуры воды и масла дизеля.

В процессе проведения испытаний необходимо фиксировать значение температуры наружного воздуха.

Далее останавливают дизель-генераторную установку и приступают к термографированию.

Алгоритм обработки результатов термографирования и выдачи заключения о техническом состоянии ТА тепловоза представлен на рисунке 4.2.

Процесс контроля рекомендуется проводить при нахождении тепловоза на территории локомотивного депо до или после ТО-3, ТР-1, ТР-2 и ТР-3. Проведенный контроль позволит вовремя выявить ТНВД и форсунки, не обеспечивающие необходимый рабочий процесс дизеля, что даст возможность оперативно восстановить необходимые мощностные, экономические и экологические характеристики ДГУ [20, 33, 107]. Кроме того, оперативный контроль технического состояния ТА позволит оценить качество ремонта и в случае необходимости принять соответствующие меры для улучшения технического состояния топливной системы тепловоза.

Рисунок 4.2. Алгоритм обработки результатов термографирования ТА дизеля 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 т^20'414"' = 47,2 °С.

Максимальное расхождение между расчетным и экспериментальными значениями 1:16э20 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 1:р20 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.

5. Технико-экономическая эффективность внедрения тепловизионной установки для технического контроля состояния топливной аппаратуры дизеля

Внедрение систем контроля и диагностирования предполагает на начальной стадии внедрения выполнение полной и объективной оценки технического состояния парка подвижного состава и приведение его (технического состояния парка) в соответствие с предъявляемыми требованиями. При этом на данной стадии внедрения систем контроля и диагностирования объемы ремонтов подвижного состава могут возрасти [108].

Как показывает анализ эксплуатации опытных образцов систем контроля и диагностирования, после доведения технического состояния парка подвижного состава до необходимых кондиций (при выполнении всех требований, выдаваемых системами контроля и диагностирования) происходит резкое снижение объемов работ в составе плановых ремонтов, сокращается число внеплановых ремонтов, практически исключается возможность возникновения порч на линии подвижного состава, своевременно прошедшего диагностирование. Наиболее совершенные системы диагностирования с применением компьютерной техники позволяют создать обширные базы данных по диагностируемым узлам с составлением анализа работы этих узлов и элементов, прогнозированием их рабочего ресурса и потребности запасных частей и деталей для нормальной работы.

Внедрение комплексных систем диагностирования подвижного состава дает возможность перехода на ремонт с учетом технического состояния. Однако переход на «ремонт по состоянию» с работой оборудования до прогнозируемого отказа в настоящее время невозможен, в связи с тем, что техническое состояние большей части узлов и деталей подвижного состава имеющимися средствами диагностирования и неразрушающего контроля оценено быть не может. На определенных стадиях эксплуатации, независимо от рекомендаций систем диагностирования, необходимо производить восстановительный ремонт оборудования со снятием с подвижного состава.

Применение разработанной технологии тепловизионного контроля топливной аппаратуры тепловозных дизелей предполагает за счет повышения качества оказываемых услуг исключить случаи отказов локомотивов в пути следования, связанных с преждевременным нарушением работоспособного состояния топливной аппаратуры (ТНВД, форсунка), и снизить затраты на выполнение неплановых видов ремонта.

Экономическая эффективность разработанной технологии контроля рассчитана по данным ремонтного локомотивного депо Московка ЗападноСибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава (таблица 5.1) и работ [108-112].

По данным статистики ремонта ТА число неплановых ремонтов по причине выхода из строя топливного насоса высокого давления и форсунки дизеля составляет 6-8 единиц в год для одного ремонтного депо.

Планируется снизить количество неплановых ремонтов в объеме ремонта ТР-3 на 50 % за счет внедрения разработанной технологии.

Стоимость проведения планового ремонта ТР-3 составляет 92354 руб., а непланового ремонта ТР-3 составляет 158327 руб. (на основании распоряжения ОАО «РЖД» № 2331 от 10.02.2010), поэтому при выявлении неисправности ТА проводится его плановый ремонт, вместо непланового за счет чего и достигается экономия денежных средств.

Годовой экономический эффект, получаемый в результате применения новых технологических решений [109-112]:

Эг = ДБ • N - 8Э, (5.1) где А8 - разность стоимости проведения непланового и планового среднего ремонта ТА, руб./ед.;

N - ожидаемое среднегодовое количество сокращений средних неплановых ремонтов ТА, ед./год, на основе вышеизложенного принимается равным 4 ед./год;

Бэ - годовые эксплуатационные расходы, связанные с внедрением новой технологии, руб./год;

Годовые эксплуатационные расходы на тепловизионную установку будут включать в себя только амортизационные отчисления и налог на имущество организаций, так как для использования установки не планируется вводить новых штатных единиц рабочих и поэтому дополнительных затрат на заработную плату не потребуется.

S3=Sa+SH, (5.2) где Sa - годовые амортизационные отчисления по тепловизионной установке, руб./год;

SH - годовые затраты связанные с уплатой налога на имущество организаций (учитываются так как тепловизионная установка ставится на баланс в депо), руб./год.

Годовые амортизационные отчисления по тепловизионной установке рассчитываются по формуле линейного метода начисления амортизации:

5.3) сл где К - стоимость тепловизионной установки, руб, принимается равной 640 тыс. руб. (модель - Testo 875-3232 по данным филиала ООО «Терра Импэкс» г. Омск на 01.03.2013);

Тсл - срок службы тепловизионной установки, лет, при ресурсе работы тепловизора 15000 часов, принимается равным 10 годам. 640000 ^ллл

Sa =-= 64000 руб./год.

10

Годовые затраты связанные с уплатой налога на имущество организаций вычисляются по выражению:

SH=c-K, (5.4) где с — ставка налога на имущества, в соответствии с [102, глава 30], принимается равной 2,2%.

Подставив значения в формулу 5.4. получим: 2,2-640000 1/1ЛОЛ г/

SH =—-= 14080 руб./год.

100 ™

Годовые эксплуатационные расходы по тепловизионной установке: S3 = 64000 +14080 = 78080 руб./год.

Таким образом, годовой экономический эффект от применения одной установки в одном ремонтном депо составит:

Эг = (158327 - 92354) • 4 - 78080 = 185812 руб./год.

Срок окупаемости затрат связанных внедрением новой техники и технологии рассчитывается по выражению [108]:

T,=f (5-5) г 640000

Т =-= 3,44 года (3 г. 5,5 мес.)

3 185812

Вместе с вышеизложенным следует отметить, что внедрение новых технических решений способствует повышению безопасности движения, сокращению числа неплановых ремонтов и задержек поездов.

Кроме того проведение тепловизионного контроля ТА можно совмещать с комплексным контролем всего тепловоза при ремонте в объеме ТР-3 (тепловизионный контроль дизель-генераторной установки, с характеристикой работы системы охлаждения, высоковольтной камеры, тяговых электродвигателей и т.д.). Полученный таким образом теплоэнергетический паспорт будет содержать термограммы всех узлов технического объекта, полученных при различных режимах его эксплуатации (работы), с анализом температур поверхностей и заключением о качестве его функционирования. Только при проведении энергоаудита применение энергопаспорта позволит получить значительный экономический эффект.

Внедрение разработанных технологий контроля в виде комплекса прикладных методик тепловизионной диагностики не потребует значительных материальных и трудовых затрат и позволит:

- решить проблемы внедрения современной тепловизионной техники в системы технического диагностирования ОАО «РЖД»;

- при полномасштабном внедрении результатов исследований в систему технического диагностирования снизить затраты на ремонт и топливно-энергетические ресурсы.

Для более точного расчета показателей эффективности внедрения разработанной технологии необходимо произвести расчет общей эффективности, с использованием системы дисконтирования [108, 112]. Сущность дисконтирования заключается в приведении будущих финансовых результатов и затрат к современной оценке, т. е. к начальному периоду инвестирования. В основу дисконтирования положен принцип неравноценности текущих и будущих затрат и результатов. Будущие денежные средства всегда дешевле сегодняшних и не только из-за инфляции.

Величина ЧДД при постоянной норме дисконта определяется по формуле:

ЧДД = ¿(К.-З,)^ (5.6)

1=и у А ~Т~ у где И.; - результаты (выручка), достигаемые на соответствующем ьм шаге расчета;

Зi - текущие издержки за минусом амортизации и плюс инвестиции (капитальные и некапитальные вложения в проект) на ьм шаге;

Е - норма дисконта (процентная ставка в долях единицы) принимается в размере 10%.

Критерием эффективности проекта является выполнение условия ЧДД>0. Для рассматриваемого случая величина доходов на каждом шаге дисконтирования (кроме нулевого года) постоянна и равна произведению величин разности стоимости проведения непланового и планового среднего ремонта ТА и ожидаемого среднегодового количества сокращений неплановых ремонтов за счет внедрения новой технологии диагностирования:

Я = Д8-Ы, (5.7)

Я = (158327 - 92354) • 4 = 263892 руб./год.

Величина текущих издержек принимается равной общим затратам на внедрение новых технологических решений для нулевого года, а для остальных лет она равна величине экплуатационных расходов рассчитанных по формуле (5.2).

Расчет чистого дисконтированного дохода для нормативного срока службы оборудования представлен в таблице 5.1 и на рисунке 5.1.

116 Заключение

На основе комплекса выполненных теоретических и экспериментальных исследований научно обоснована, испытана и внедрена в ремонтные локомотивные депо разработанная технология контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей, которая обеспечивает повышение надежности работы тепловозов в эксплуатации. В целом по работе можно сделать следующие выводы.

1. Выполнена оценка возможности использования тепловизионного метода для контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей на лабораторной стендовой установке.

2. Разработана математическая модель процесса нагрева топливного трубопровода высокого давления топливной аппаратуры тепловоза, позволяющая исследовать техническое состояние топливной аппаратуры по изменению температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления. Расхождение результатов расчета с использованием разработанной модели и экспериментальных данных не превышает 4 %.

3. В результате моделирования установлена зависимость температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления от технического состояния топливной аппаратуры (топливный насос высокого давления, форсунка) и температуры окружающего воздуха.

4. Предложен диагностический параметр для контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей - температура внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления.

5. Определен ряд критических значений температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого давления, при которых дальнейшая эксплуатация тепловозного дизеля приводит к ухудшению его мощностных, экономических и экологических характеристик, к возможному отказу в пути следования и к необходимому неплановому ремонту тепловоза.

6. Предложена технология контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей, состоящая из операций подготовки и прогрева тепловозного дизеля на номинальной позиции контроллера машиниста до стабилизации его теплового состояния; безразборного оперативного измерения температурных полей на поверхности топливных трубопроводов высокого давления с помощью портативного термографа; математической обработки результатов измерения с помощью созданного программного обеспечения; формирования заключения о техническом состоянии топливной аппаратуры.

7. Эксплуатационные испытания разработанной технологии контроля показали работоспособность и высокую эффективность обнаружения неисправных топливных насосов высокого давления и форсунок. Проведена оценка эффективности внедрения портативного компьютерного термографа. Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной технологии контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей составляет 263 892 р. в год на эксплуатационный парк тепловозов ремонтного локомотивного депо Московка Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного состава.

118

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Балагин, Дмитрий Владимирович, 2013 год

1. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года. М., № 877-р РФ. 2008 г. - 171 с.

2. Стратегические направления научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. М., ОАО РЖД, 2007. 54 с.

3. П а н к о в Ю. Н., Трикунов В. М. Ресурсосбережение в локомотивном хозяйстве // Железнодорожный транспорт. 2002 № 1. с. 2 8.

4. Разработка алгоритма принятия решения о наличии неисправностей топливной аппаратуры Текст. : отчет № 519 о НИР (промежуточный) / Омский институт инженеров железнодорожного транспорта ; рук. работы А. И. Володин. Омск : ОмИИТ, 1988. - 69 л.

5. Беленький А. Д., Дмитриев Н. И., Мухутдинов. Эксплуатация тепловозов в различных климатических условиях. М., Транспорт, 1971. 120 с.

6. Володин А. И., Фофанов Г. А. Топливная экономичность силовых установок тепловозов. М., Транспорт, 1979. 126 с.

7. Галкин В. Г., Парамзин В. П., Четвергов В. А. Надежность тягового подвижного состава. М., Транспорт, 1981. 184 с.

8. Анализ технического состояния тепловозов и дизельного моторвагонного подвижного состава федерального железнодорожного транспорта России за 2006 год . М.: Трансиздат, 2007. - 70 с.

9. Анализ технического состояния тепловозов и дизельного моторвагонного подвижного состава федерального железнодорожного транспорта России за 2007 год . М.: Трансиздат, 2008. - 82 с.

10. Анализ технического состояния тепловозов и дизельного моторвагонного подвижного состава федерального железнодорожного транспорта России за 2008 год. М.: Желдориздат, 2009. - 76 с.

11. Анализ технического состояния тепловозов и дизельного моторвагонного подвижного состава федерального железнодорожного транспорта России за 2009 год. М.: Желдориздат, 2010. - 76 с.

12. Анализ технического состояния тепловозов и дизельного моторвагонного подвижного состава федерального железнодорожного транспорта России за 2010 год. М.: Желдориздат, 2011. - 62 с.

13. Анализ технического состояния тепловозов и дизельного моторвагонного подвижного состава федерального железнодорожного транспорта России за 2011 год. М.: Желдориздат, 2012.-65 с.

14. Находкин В.М., Черепашенец Р.Г. Технология ремонта тягового подвижного состава: Учеб. для техникумов железнодорожного транспорта, — М.: Транспорт. 1998. 461 с.

15. Л ы ш е в с к и й А. С. Питание дизелей: Учебное пособие Текст. / А. С. Лышевский. Новочеркасск: Типография политехи, института, 1974. -468 с.

16. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий Текст.: справочник: в 2 кн. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, / ред. В. В. Клюев.- 2-е изд., перераб. и доп. - 1986. - 487 с.

17. Технические средства диагностирования Текст. : справочник / ред. В. В. К л ю е в. — М. : Машиностроение, 1989. 672 с. : ил. - Предм. указ.: с. 664 - 672.

18. Блинов П. Н. Совершенствование технического обслуживания и ремонта топливной аппаратуры тепловозных дизелей Текст.: дис. канд. техн. наук: 05.22.07 / П. Н. Блинов; Омский институт инженеров железнодорожного транспорта. Омск : ОмИИТ, 1986,- 178л.

19. Надежность топливной аппаратуры тракторных и комбайновых дизелей Текст. : научное издание / Р. М. Баширов [и др.]. М. : Машиностроение, 1978. - 184 с.

20. В а в и л о в В. П. Тепловые методы неразрушающего контроля Текст. : справочное издание / В. П. Вавилов. М. : Машиностроение, 1991. - 240 с.

21. Фоменко В. К. Разработка технологии тепловизионного контроля технического состояния якорей тяговых электродвигателей локомотивов: Дис. на соискание ученой степени кандидата техн. наук. Омск -2009.- 143 с.

22. Балагин О. В. Разработка технологии тепловизионного контроля технического состояния секций холодильников тепловозных дизелей: Дис. на соискание ученой степени кандидата техн. наук. Омск -2005.- 165 с.

23. Балагин О. В. Применение тепловизионного контроля в обследовании узлов тепловоза // Тезисы докладов XXX межвузовской научной конференции студентов и аспирантов. Самарская гос. акад. Путей сообщения. Самара, 2003. с. 65 66.

24. В а в и л о в В. П. Тепловые методы неразрушающего контроля Текст. : справочное издание / В. П. Вавилов. -М.: Машиностроение, 1986. 223 с.

25. Гуревич А. Н. Топливная аппаратура тепловозных и судовых дизелей типа Д100 и Д50 Текст. / А. Н. Гуревич, 3. И. Сурженко, П. Т. Клепач. 2-е изд., доп. - М. : Машиностроение, 1968. - 247 с.

26. Луков Н. М., С т р е к о п ы т о в В. В., Рудая К. И. Передачи мощности тепловозов: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / Под ред. Н. М. Лукова М.: Транспорт, 1987. - 279 с.

27. Ахмедов Б. Ш. Оценка состояния цилиндро-поршневой группы тепловозного дизеля в эксплуатации: Автореферат дис.канд. техн. наук. М., 1984. 23 с.

28. Пути снижения расхода топлива тепловозами в северном регионе эксплуатации. М., Транспорт, 1991. 56 с.

29. X о м и ч А. 3. Топливная эффективность и вспомогательные режимы тепловозных дизелей. М., Транспорт, 1987. 271 с.

30. Михеев М. А. Основы теплопередачи Текст. : производственно-практическое издание / М. А. Михеев, И. М. Михеева. 2-е изд., стер. - М. : Энергия, 1977.-343 с.

31. Кузнецов Владимир Никифорович. Термодинамика и теплопередача Текст. : методические указания / В. Н. Кузнецов, А. П. Стариков ; Омский государственный университет путей сообщения. Омск : ОмГУПС, 2007. - 29 с.

32. Полежаева В. И. Математическое моделирование конвективного тепломассообмена на основе уравнений Навье Стокса / Под ред. В. И. Полежаева, А. В. Бунэ, Н. А. Верезуб и др. М., Наука, 1987.-272 с.

33. Ю д а е в Б. Н. Теплопередача Текст. : учебник для вузов / Б. Н. Юдаев. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Высшая школа, 1981.- 319с.

34. Газитулин Р. К. Совершенствование топливных систем и повышение экономичности тепловозных дизелей Текст. / Р. К. Гизатуллин ; Белорусский государственный университет транспорта. Гомель : БелГУТ, 1998.- 144 с.

35. Ш в а л о в Д. В. Системы диагностики подвижного состава/ Д.В.Швалов, В.В.Шаповалов. М: Маршрут, 2005.

36. ГазизоваГ. Г.Физические основы неразрушающего контроля. Технические средства неразрушаю-щего контроля деталей подвижного состава. Г. Г. Газизова, Л. Н. Косарев и др. Учебно-методическое пособие. М.: «РЖД», 2005. - 302 с.

37. М и х е е в М. А. Основы теплопередачи Текст. : учебник / М. А. Михеев. 3-е изд., перераб. - Л. : Госэнергоиздат, 1956. - 392 с.

38. Наземный транспорт на новых технологических принципах Текст. : монография :в2ч. / В. А. Винокуров [и др.] ; Московский государственный университет путей сообщения. М. : МИИТ, 2004. - 140 с.

39. Методы и средства диагностирования технических средств железнодорожного транспорта Текст. : тез. докл. всесоюз. науч.-техн. конф. / Омский институт инженеров железнодорожного транспорта. Омск : ОмИИТ, 1989.-280 с. с.

40. Пушкарев И. Ф. Контроль и оценка технического состояния тепловозов Текст. / И. Ф. Пушкарев, Э. А. Пахомов. М. : Транспорт, 1985. - 161 с. с. 110-119

41. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. Кикоина. М., Атомиздат. 1976, 1008 с.

42. Справочник по электротехническим материалам : В 3 т. Т. 1 / Под ред. Ю. В. Корицкогои др. 3-е изд., перераб. - М.: Энергоатом издат,1986.-368 с.

43. Правила тяговых расчетов для поездной работы. М.: Транспорт. 1985.-285 с.

44. Математические модели и вычислительные методы: Сборник / Под ред. А. Н. Тихонова, А. А. Самарского. М., Издательство МГУ,1987. 270 с.

45. С к у р и х и н В. И., Шифрин В. Б., Дубровский В. В. Математическое моделирование. Киев, Техника, 1983. 270 с.

46. Ч е р п а к о в П. В. Теория регулярного теплообмена М., Энергия, 1975. 244 с.

47. Л у к а н и н В. Н. Теплотехника: Учеб. для вузов / В. Н. Луканин, М. Г. Шатров, Г. М. Камфер и др.; Под ред. В.Н. Луканина. 3-е изд., испр. -М.: Высш. шк., 2002. - 671 с.

48. Б е р в и н о в, В. И. Техническое диагностирование локомотивов Текст. : учеб. пособие / В. И. Бервинов. М. : УМК МПС РФ, 1999. - 188 с.

49. Эксплуатация тепловозов в различных климатических условиях Текст. / А. Д. Беленький [и др.]. М. : Транспорт, 1971. - 121 с.

50. Четвергов В. А. Надежность локомотивов Текст. : учебник для вузов / В. А. Четвергов, А. Д. Пузанков; Ред. В. А. Четвергов. М. : Маршрут, 2003. - 414 с.

51. Разработка методов и технических средств диагностирования топливной аппаратуры дизелей типа ПД1М на основе анализа вибросигналов Текст. : отчет № 589 о НИР (заключительный) / ОмИИТ; рук. работы А. И. Володин. Омск : ОмИИТ, 1988. - 53 с.

52. X о м и ч А. 3. Диагностика и регулировка тепловозов Текст. : производственно-практическое издание / М. : Транспорт, 1977. 222 с.

53. КулаковМ. В., Макаров Б. И. Изменение температуры на поверхности твердых тел. 2-е изд. - М.: Энергия, 1979. - 96 с.

54. Брук М. А. Инженерные основы эксплуатации. Издание СевероЗападного политехнического института, Ленинград, 1976 г. 248 с.

55. Экспериментальные исследования работы топливной аппаратуры тепловозных дизелей: отчет № 841 / Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта. Москва: ВНИИЖТ, 1973. - 112 е.

56. Терешин Е. А. Разработка и исследование тепловизионной аппаратуры для контроля качества точечной сварки в металлоизделиях сложной формы: дис. канд. техн. наук: 05.11.07 / Е. А. Терешин ; Сибирская гос. геодезическая акад. Новосибирск : - 2002. - 183 л.

57. Кантемиров И. Ф. Разработка метода диагностики объектов трубопроводного транспорта на основе тепловизионного контроля: дис. канд. техн. наук: 05.15.13 / И. Ф. Кантемиров; Уфимский гос. нефтяной тех. ун-т. Уфа : - 2000. - 143 л.

58. Володин А.И. Моделирование на ЭВМ работы тепловозных дизелей / А.И. Володин. М.: Транспорт, 1985. 216 с.

59. А л е к с е е в В. П. Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигателей: Учебное пособие / В.П. Алексеев, Д.И. Вырубов, Н.И. Ко сты го в др.; Под. общ. ред. A.C. Орлина. М.: Машиностроение, 1973. 480 с.

60. Астахов И. В. Подача и распыливание топлива в дизеля: Учебник/И.В. Астахов,В.И. Трусов, A.C. Хачиян и др. Под.общ. ред. И.В. Астахова. М.: Машиностроение, 1971. 359 с.

61. Г о л о в а ш А.Н. Проблемы ремонта и настройки топливной аппаратуры тепловозов / А.Н. Головаш // Локомотив. 2007. №10 С. 30 33.

62. Русинов Р.В. Топливная аппаратура судовых дизелей Л. : Судостроение, 1971. - 223 с.

63. Русинов Р.В. Конструкция и расчет дизельной топливной аппаратуры Текст. / Р. В. Русинов. Л. : Машиностроение, 1965. - 147 с.

64. Гизатуллин Р.К. Методы и средства повышения эксплуатационной эффективности тепловозных дизелей Текст. : автореф. дис. д-ра техн. наук : 05.22.07 / Р. К. Гизатуллин ; Белорусский государственный университет транспорта. Гомель : БелГУТ, 1998. - 41 с.

65. Федотов. Г.Б. Топливные системы тепловозных дизелей Текст. : ремонт, испытания, совершенствование / Г. Б. Федотов, Г. И. Левин. М. : Транспорт, 1983. - 192 с.

66. Г у р е в и ч А.Н. Топливная аппаратура тепловозных дизелей Текст. / А. Н. Гуревич. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Транспорт, 1971. - 113 с.

67. Справочник слесаря по топливной аппаратуре двигателей Текст. : справочное издание. М. : Машиностроение, 1990. - 287 с.

68. Балагин Д. В. Исследование процессов теплопередачи в тепловозном дизеле / Известия Транссиба: Науч.-технический журнал / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2011, №4(8). 122 с.

69. Б а л а г и н Д. В. Методика оценки рабочего процесса дизеля по изменению температуры трубопроводов насоса высокого давления / Вестник СибАДИ: Научный рецензируемый журнал. Омск: СибАДИ. - № 5(27).-2012. 175 с.

70. ФайнлейбБ. Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей Текст. : справочник / Б. Н. Файнлейб. JI. : Машиностроение, 1974. - 263 с.

71. Б а х т и а р о в Н. И. Повышение надежности работы прецизионных пар топливной аппаратуры дизелей Текст. / Н. И. Бахтиаров, В. Е. Логинов, И. И. Лихачев. М. : Машиностроение, 1972. - 200 с.

72. В и х е р т M. М. Топливная аппаратура автомобильных дизелей: Конструкция и параметры Текст. / M. М. Вихерт, М. В. Мазинг. М. : Машиностроение, 1978. - 176 с.

73. Надежность топливной аппаратуры тракторных и комбайновых дизелей Текст. : научное издание / Р. М. Баширов [и др.]. М. : Машиностроение, 1978. - 184 с.

74. К р у т о в В. И. Топливная аппаратура автотракторных двигателей Текст. : учебник / В. И. Крутов, В. Е. Горбаневский, В. Г. Кислов ; ред. В. И. Кругов. М. : Машиностроение, 1985. - 207 с. : рис. - Библиогр.: с. 203.

75. К и с л о в В. Г. Топливные насосы распределительного типа Текст. : научное издание / В. Г. Кислов, Р. М. Баширов, В. Я. Попов. -М. : Машиностроение, 1975. 149 с.

76. А л е к с е е н к о В. М. Тепловая диагностика элементов подвижного состава: Монография. / В. М. А л е к с е е н к о. М.: Маршрут, 2006. 398 с.

77. С д о б н и к Е. Ф. Тепловозы ТЭМ1 и ТЭМ2: Изд. 2-е, испр. и доп. Под ред. Е. Ф. Сдобника. М.: Транспорт, 1978. 184 с.

78. Правила технического обслуживания и текущего ремонта тепловозов ТЭМ2, ТЭМ2А, ТЭМ2У, ТЭМ2УМ. М.: Транспорт, 1998. 187 с.

79. Подшивалов А. Б. Диагностирование локомотивов / А. Б. По дшивалов. Локомотив. 1977. № 6. С. 27-29.

80. Б и р г е р И. А. Техническая диагностика. / И. А. Б и р г е р. М.: Машиностроение, 1978. 240 с.

81. Б а л а г и н Д. В. Исследование надежности работы и средств диагностирования технического состояния топливной аппаратуры дизелей / Известия Транссиба: Науч.-технический журнал / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012, №3(11). 146 с.

82. НИР № 700 Стенд для определения гидравлических узлов и деталей топливной аппаратуры Текст. : отчет № 700 о НИР (промежуточный) / Омский институт инженеров железнодорожного транспорта ; рук. работы А. И. Володин. Омск : ОмИИТ, 1990. - 37 л.

83. Б а л а г и н Д. В. Экспериментальные исследования тепловых процессов в трубопроводах высокого давления топливной аппаратуры дизелей / Омский научный вестник: Серия Приборы, машины и технологии.: Омск: ОмГТУ. - 3(113). 368 с.

84. Ф о м и н Ю Я. Топливная аппаратура дизелей Текст. : справочник / Ю. Я. Фомин, Г. В. Никонов, В. Г. Ивановский. М. : Машиностроение, 1982. - 168 с. : ил. - Библиогр.: с. 166.

85. Петр о в Ю. Д. Организация, нормирование, и оплата труда на железнодорожном транспорте: Учебник/ Ю. Д. П е т р о в, М. В. Б е л к и н, В. П. Катаев и др.; Под ред. Ю. Д. П е т р о в а, М. В. Б е л к и н а. М., Транспорт, 1998. 279с.

86. Т е р е ш и н а Н. П. Экономика железнодорожного транспорта: Учебник / Под ред. Н.П. Терешиной, Б. М. Лапидуса, М. Ф. Триху н к о в а. М., Транспорт, 2001. 600 с.1. Утверждаю»:

87. Зам. начальника локомотивного депо по ремонту тепловозов ТЧР-1 Московка Западно-Сибирской дирекции по ремонту тягового подвижного о&Яав!.

88. АКТ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИИ научно-технической продукции

89. Наименование на>чно-технической продукции: «Технология контроля технического состояния топливной аппаратуры тепловозных дизелей»

90. В процессе испытания технологии контроля получены следующиерезультаты

91. Применение разработанной технологии контроля позволяет оценитьЩ техническое состояние топливной аппаратуры (ТНВД, форсунка) по изменению температуры внешней поверхности топливных трубопроводов высокого Цдавления

92. Технология контроля позволяет с достаточно высокой точностью 1 определить наличие неисправной топливной аппаратуры, чтовсвою очередь 3 позволяет повысить надежность работы дизеля тепловоза в целом.

93. Применение тепловизора для целей диагностирования не требует -значительных трудовых затрат и позволяет с высокой достоверностью-провести -оценку технического состояния отдельных узлов топливной аппаратуры \ (ТНВД, форсунка) 1

94. ШЩъ А Четвергов В Балагин В Балагин451. Л. Батеньков ¡к.В. Шилин