Прибыльная диагностика
Правилами деповского ремонта предусматривается систематическая проверка оборудования электровозов для своевременного обнаружения, устранения и предупреждения возможных повреждений при плановых осмотрах и ремонтах. Однако в эксплуатации появляются такие неисправности в узлах и элементах, которые из-за несовершенства существующих средств контроля могут быть не обнаружены. Это ведет к порчам и неплановым ремонтам, перерасходу электроэнергии.
Для большей части оборудования, прежде всего электрического, визуальный осмотр и проверка на «слух» не дают возможности объективно оценить состояние того или иного узла, поскольку качество осмотра и ремонта во многом зависит от квалификации исполнителей. Во время ремонта оборудования важно не только устранить отказ, но и прогнозировать его. Поэтому необходимо иметь четкие характеристики параметров оборудования и их критические значения. Получать надежные результаты контроля можно только при использовании современных средств технической диагностики на базе ЭВМ и микропроцессорной техники.
Поняв эту аксиому, в депо Петропавловск Южно-Уральской дороги в 1987 г. создали лабораторию диагностики. В ее состав включили трех инженеров-электронщи-ков, трех инженеров-программистов, инженера, знающего локомотивное хозяйство, и трех слесарей. Основной целью этого «сплава» теоретической и практической мысли стала разработка и внедрение автоматизированных систем управления технологическим процессом, а также рабочих мест на базе ПЭВМ и изготовление средств диагностирования.
В 1988 г. уже эксплуатировался первый вариант информационно-измерительного комплекса диагностики силовых электрических цепей локомотива ВЛ10 на базе микроЭВМ «Искра-1256». Комплекс позволял контролировать изоляцию тяговых двигателей, измерять секвенцию, проверять и настраивать нейтрали электрических машин, в частности тяговых электродвигателей (ТЭД).
Наряду с этим, можно было проверять ТЭД на обрыв и витковое замыкание. Однако данный комплекс показал ряд недостатков. Прежде всего, диагностированием охватывалось лишь 20 % электрооборудования силовых цепей. Этого было явно недостаточно. Кроме того, время диагностирования составляло 1 ч 30 мин, требовалось 32 линии связи с электровозом. Стационарный комплекс не позволял охватить весь эксплуатируемый парк — лишь 15 %. Мала была вычислительная мощность микроЭВМ «Искра-1256». Но самое главное — не контролировались цепи управления.
На каком-то этапе работы специалисты нашей группы поняли, что наиболее перспективно для условий депо диагностирование переносным прибором, охватывающим весь парк электровозов, имеющим минимальное количество связей с локомотивом и максимальное число измеряемых параметров как силовой, так и цепей управления. Поэтому в нашем депо был разработан и изготовлен переносной пост диагностики на базе микропроцессорного комплекта серии КР580. Он позволял замерять 8 параметров (3 — электрических машин и 5 — аппаратуры) и выводить протокол на печать. До 4 проводов снизилось число связей с электровозом. Однако и этот прибор не мог решить проблему сокращения времени диагностирования, которое достигало 2 ч.
При эксплуатации переносного поста диагностики (универсальный микропроцессорный комплект диагностики локомотивов УМКДЛ) выявили причины, которые влияли на техническое состояние электровоза в целом (речь идет об электрических цепях). Среди них такие важные, как межвитковое замыкание обмоток двигателей (ведет к неплановым ремонтам), смещение геометрической нейтрали
(ведет к повышенному расходу электроэнергии, круговому огню на коллекторе), увеличение пусковых сопротивлений и сопротивлений контактов аппаратов. Не последнее место занимают здесь межвитковое замыкание дугогасительных катушек (ведет к обгоранию контактов аппаратов) и несинхронность включения аппаратов, работающих в паре’ (ведет к увеличению нагрузки на один из них, вследствие чего подгорают контакты).
Выяснив это, группа провела анализ состояния аппаратуры, в результате чего было выявлено, что основными параметрами, характеризующими контактор, являются: переходное сопротивление контактов, время включения и отключения аппаратов, а также состояние дугогасительной и вентильной катушек.
К основным параметрам, характеризующим состояние электродвигателей, относятся: положение геометрической нейтрали, переходное сопротивление щетка — коллектор и наличие или отсутствие межвиткового замыкания обмоток.
Для выявления этих неисправностей изготовлен переносной прибор, который наряду со всем прочим выполняет экспресс-контроль электроаппйратуры электровоза в целом, тем самым значительно сокращает контрольные операции. С помощью разработанного пакета прикладных программ на ПЭВМ оценивается предотказное состояние элементов электрооборудования по наиболее характерным и важным эксплуатационным параметрам. Выход такого параметра за допустимые пределы означает, что пора выполнять профилактические работы.
Проведение же планового профилактического ремонта на всех электроаппаратах, независимо от их состояния, часто приводит к тому, что сбиваются характеристики оборудования, ранее нормально работавшего. Чтобы эти аппараты опять вошли в нужный режим, необходимо какое-то время на «притирку» узлов, либо опять вмешательство ремонтного персонала. Такая ситуация в лучшем случае ведет к перерасходу электроэнергии, но могут быть и порчи, неплановые ремонты и т.д. Поэтому в депо решили ремонт проводить не по пробегу, а по реальному состоянию электроаппаратуры, т.е. прогнозировать отказ аппаратов на величину пробега, в результате либо гарантировать безотказную работу до следующего очередного ремонта, либо рекомендовать профилактический ремонт данного оборудования, так как какой-то из его параметров вскоре выйдет за пределы допусков.
К концу 1991 г. был спроектирован и изготовлен новый переносной прибор СКД, а в 1993 г. — второй, где применены принципиально новые методы контроля межвиткового замыкания индуктивностей (мощный импульс с силой тока до 180 — 300 А и амплитудой напряжения до 100 В), более современная быстродействующая (12 МГц) однокристальная ЭВМ типа 1816ВЕ31. С помощью датчиков Холла выполнена гальваническая развязка электрических цепей прибора. Это позволяет без разбора схем электровоза измерять практически все аппараты и узлы локомотива, применяя всего 4 измерительных провода, а также вести последующую обработку полученных данных на персональном компьютере.
Что же входит в комплекс измеряемых параметров электрических цепей и аппаратов локомотива с помощью СКД? Прежде всего — контроль межвиткового замыкания якорей электродвигателей постоянного тока и определение межвиткового замыкания в обмотках их возбуждения. Затем определение межвиткового замыкания индуктивных шунтов, контроль межвиткового замыкания катушек контактов и реле, а также настройка нейтрали электрических машин постоянного тока. Важен также контроль переходного сопротивления контактов, тока включения и отключения реле защиты, контакторов, а также времени включения и отключения электрических аппаратов. Весьма необходим контроль секвенции включения аппаратов от контроллера машиниста. Прибор проводит экспресс-контроль локомотива для определения технического состояния в целом и самоконтроль микропроцессорного комплекта.
Измеренные данные передаются в ЭВМ с целью накопления и прогнозирования состояния электрооборудования по действительному техническому состоянию и наработке на отказ. Эксплуатация СКД показала практическую возможность диагностирования до 85 % электрических цепей и аппаратов, высокую точность определения неисправностей, а также осуществимость проверки качества ремонта на выходе из него. С помощью СКД осуществляется накопление информации по каждому аппарату и локомотиву, т.е. создается банк данных по всему парку.
Реально же сегодня анализ состояния электроаппаратуры производится только по действительному техническому состоянию. В соответствии с этим выдается машинограмма, которая вклеивается в журнал ремонта по каждому электровозу. Надежность прибора СКД оставляет желать много лучшего, так как он собран в условиях депо и в основном из элементов 1970 — 1980 гг. выпуска. Это ставит под сомнение их пригодность для длительной работы. И тем не менее, в настоящее время создана база данных, найдены пределы, при которых аппарат является гарантированно исправным.
Проанализировав замеры по всему парку электровозов, мы выяснили, что примерно 10 % аппаратуры находится в неисправном состоянии по одному из четырех параметров. Среди них межвитковое замыкание дугогасительной и вентильной катушек, большое переходное сопротивление контактов и время включения и отключения электрических аппаратов.
Около 8 % пусковых резисторов также не в норме. За период с 1.01.93 г. до настоящего времени на опытном текущем ремонте (ОТР) была проверена геометрическая нейтраль на 5664 тяговых электродвигателях, произведена ее настройка на 329 двигателях, что составляет 6 % от проверенных.
Распоряжением начальника депо в 1993 г. было выделено 5 электровозов для проведения ОТР по новой технологии — ремонт по техническому состоянию с использованием новых средств диагностики. После испытаний вклеиваются протоколы в журналы до ремонта и после. В результате с 1.10.93 г. по сегодняшний день на этих пяти локомотивах проводился лишь профилактический ремонт. Характеристики аппаратуры практически не изменились. Она работает устойчиво.
Ни один из испытуемых электровозов не заходил на неплановый ремонт по причине отказа электрооборудования. На треть снизилась трудоемкость, а это в расчете на один локомотив — многие тысячи рублей. Если же учесть, что экономия электроэнергии на один электровоз составляет 1300 кВт-ч только за счет настройки нейтрали, то налицо факт извлечения прибыли из применения диагностических приборов.
Настройка нейтрали ТЭД начата во II квартале 1992 г. Сравнительный анализ неплановых ремонтов за 1992 и 1993 гг. показал следующее. В 1992 г. было 189 неплановых ремонтов, а в 1993 г. — 122, т.е. их количество снизилось на треть. Общий пробег локомотивов составил в 1992 г. 19,7 млн. км, в 1993 г. — 13, т.е. уменьшился также на треть. В то же время по вине ТЭД (по электрическим причинам) в 1992 г. было 30 случаев, а в 1993 г. всего 8 — уменьшение не на треть, а почти в 4 раза! Значит, сэкономлена значительная сумма средств, которые пришлось бы потратить на подобные ремонты.
Динамика отказов электроаппаратуры с 1990 по 1994 гг. показывает: в 1990 г. процент отказов составлял 24,8, в т.ч. по электрическим причинам — 17,8, в 1991 — 18,4 и 12,2 соответственно, в 1992 — 16,9 и 11, а в 1993 и 1994 гг. отказы остались на том же уровне, что в 1992 г. и составляют 16,4 %. Однако по электрическим причинам они составили 7,4 %. В результате прибыль на один электровоз достигла 350 тыс. руб. ежемесячно. Положительный эффект от использования средств диагностики налицо. Еще один пример.
Оценим эффективность применения средств диагностики на неплановых ремонтах. Сравним четыре года, так как диагностика проводится только по электрическим цепям, разделим причины неплановых ремонтов на механические и электрические. Из табл. 1 и 2, а также рис. 1 и 2 видно, что количество неплановых ремонтов на 1 млн. пробега ежегодно уменьшается.
Из табл. 3 и рис. 3 видно резкое снижение неплановых ремонтов, более чем в 3 раза на 1 млн. км пробега по сравнению с 1992 г.
Таким образом, явно прослеживается положительный эффект от использования средств диагностики.
С помощью разработанного пакета прикладных программ «Прогноз» на ЭВМ производится оценка предот-казного состояния элементов электрооборудования. Следовательно, проведя диагностирование и проанализировав параметры аппаратов, ремонт необходимо проводить не по пробегу, а по реальному состоянию электроаппаратуры и тяговых двигателей.
Развивая диагностику в дальнейшем, мы предполагаем перевести еще 25 локомотивов на ремонт по состоянию. Наряду с этим контроль будем проводить с помощью «Экспресс-диагностики».
Подготовим также документацию для промышленного изготовления СКД. Намечаем приступить к проектированию бортовой системы контроля как самой перспективной системы предупреждения непланового ремонта.
Параллельно с СКД на базе микроЭВМ «Искра-1256» был разработан и внедрен информационно-вычислительный комплекс (ИВК) для измерения и обработки электрических параметров тяговых электродвигателей, прошедших ремонт. Применение ИВК на испытаниях ТЭД позволило поднять точность измерения проверяемых параметров, кроме того, форсировать и анализировать полученную информацию. В настоящее время идут работы по замене морально устаревшей микроЭВМ (из-за сбоев при вводе программы с кассетного накопителя на магнитной ленте и низкой надежности аппаратных средств) на «Ро-ботрон 1715», имеющий дисководы.
Коллектив лаборатории диагностики депо в постоянном творческом поиске. Разрабатываются и внедряются автоматизированные рабочие места (АРМ) в отделах и цехах предприятия. Так, для производственно-технического отдела мы предложили АРМы по анализу работы приборов безопасности, межремонтных приборов, неплановых ремонтов, другой отчетности.
В отделе кадров внедрена система АРМ «Кадры» (ведение электронной картотеки, отчетность). Не забыта и лаборатория психофизиологических исследований. Здесь уже действуют АРМ «Фильтр» (дополнение к комплексу «Фильтр») и АРМ «Зеркало» (психологические тесты для поездных бригад).
Делаем кое-что и непосредственно для себя, т.е. для лаборатории диагностики. Наряду с АРМ «Диагностика-прогноз» (база данных по каждому аппарату каждого локомотива, анализ технического состояния и прогнозирование отказов) действует система автоматического проектирования (САПР). С помощью последней автоматизировано проектирование печатных плат при разработке средств диагностики и программного обеспечения для автоматизированных рабочих мест.
Сегодня практически в каждом отделе депо есть хотя бы одно АРМ. Безусловно, это хорошее подспорье в работе. Оборудовали мы также и современный компьютерный класс для обучения локомотивных бригад ПТЭ и сигнализации. Все это компоненты комплексной программы автоматизированной системы управления производством и технологическим процессом.
Итак, к чему мы стремимся и что предполагаем сделать в недалеком будущем? Жизнь подсказывает, что планово-предупредительная система ремонта не позволяет снизить расходы на ремонт и требует дополнительных затрат на устранение лослеремонтных отказов, так как какое-то время идет приработка аппаратов и агрегатов. Известно, что около 70 % неисправностей локомотивов происходит из-за неудовлетворительного деповского ремонта. Поэтому нам представляется, что перспективным
должен быть ремонт по действительному техническому состоянию локомотива. Это позволит увеличить межремонтный пробег, снизить трудоемкость и число заходов на межпоездной ремонт. Таким образом, ремонт смещается в сторону профилактического осмотра и замены пред-отказной аппаратуры.
Приближенно технология ремонта будет включать в себя такие позиции, как непосредственный контроль аппаратуры и основных агрегатов в пути следования с помощью бортовой системы контроля (БСК) и передачи данных на вычислительный центр депо. Затем, уже на месте, т.е. на предприятии, проводится анализ принятых данных с бортовой системы контроля локомотива. Выявляются предотказная аппаратура и агрегаты. В ремонтный цех выдается ведомость по замене (допускается замена непосредственно в парке прибытия локомотива без отцепки от состава).
Предполагается внедрить в депо месячную стационарную комплексную диагностику с применением системы контроля «Доктор-010», виброакустики и другой измерительной техники для накопления данных по параметрам каждого аппарата, узла или агрегата с последующим ремонтом или регулировкой, если это необходимо.
Намереваемся также проводить так называемый годовой ремонт со снятием аппаратуры и агрегатов, доведением их до соответствующих норм в цехах депо, испытание и обкатку электровоза в целом после ремонта.
В депо Петропавловск есть определенный опыт разработки и внедрения диагностических средств контроля, имеется группа квалифицированных специалистов для решения данной задачи. Однако для того, чтобы новая технология ремонта подвижного состава нашла применение, нам необходимо провести ряд организационных и технических мероприятий. Среди них разработка комплексной стационарной технической диагностики всех узлов и агрегатов локомотива (включая и механическую часть с применением виброакустики), исследование и создание макетного образца контроллера бортовой системы контроля параметров электровоза. Необходимо также провести экспериментальные работы по отладке бортовой системы контроля, с выделением для этих целей локомотива и вагона для измерительной аппаратуры. На основе полученных данных будет подробно разработана новая технология ремонта электроподвижного состава.
Для более полного успеха дел неплохо было бы модернизировать локомотивный парк с учетом новой технологии. Интеллектуальные силы в лаборатории достаточны, но надо усилить материально-техническую базу по разработке средств контроля и диагностики, укомплектовать современной, более мощной вычислительной техникой и прогрессивной элементной базой на основе интегральных микросхем с большой степенью интеграции, микропроцессоров. Необходима также современная измерительная техника.
Для внедрения новой технологии и повышения технического состояния локомотивного парка в депо Петропавловск есть практически все. Дело за малым — необходима поддержка Министерства путей сообщения и заинтересованность во внедрении новой технологии специалистов других депо и всего локомотивного хозяйства сети дорог.
В.В. МОЛЧАНОВ, старший электромеханик депо Петропавловск Южно-Уральской дороги
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire