МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СОБЩЕНИЯ СССР
МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА
И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ИМЕНИ Ф.Э. ДЗЕРЖИНСКОГО
На правах рукописи
КАСИМОВ РАФАИЛ ЗАМАЛИЕВИЧ
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ОДНОФАЗНО-ПОСТОЯННОГО ТОКА
05.09.03. – Электротехнические комплексы и системы,
включая их управление и регулирование
А В Т О Р Е Ф Е Р А Т
Диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва 1991г.
Работа выполнена во Всесоюзном институте инженеров железнодорожного транспорта
Научный руководитель – доктор технических наук, профессор
РОТАНОВ Николай Алексеевич
Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор
УЗАРС Валдис Янович.
- кандидат технических наук, с.н.с.
ХОМЯКОВ Борис Иванович.
Ведущее предприятие - Проектно-конструкторское бюро
Главного управления локомотивного
хозяйства МПС СССР
Защита диссертации состоится « 25» октября 1991г в 14 час 00 мин
На заседании специализированного совета Д 114.05.07 при Московском
институте инженеров железнодорожного транспорта по адресу: 101 475,
г. Москва, А-55, ул. Образцова 15, ауд.2310.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.
Автореферат разослан « 15» сентября 1991г.
Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять
по адресу совета института.
Ученый секретарь специализированного совета
Матвеевичев А.П.
Актуальность работы: недостаточный уровень надежности выпрямительных
устройств (ВУ) электровозов ВЛ-80с, особенно в период приработки, не обеспечивая необходимую эффективность использования электровозов. Это свидетельствует о необходимости глубоких исследований режимов их работы, определения периодичности их обслуживания, разработки и внедрения средств и методов технического диагностирования указанного узла как при текущем ремонте (ТР), так и при техническом осмотре (ТО) в пунктах технического обслуживания (ПТОЛ). Содержание диссертации совпадает с направлением научно-технической работы кафедры «Электрическая тяга» ВЗИИТа, с комплексным планом технической диагностики тягового подвижного состава (проблема 05.40.117), планом НИР МПС СССР (приказ № 48Ц 03.00.16 от 25.12.85г).
Целью работы является повышение надежности ВУ электровозов одно фазно-постоянного тока за счет совершенствования системы их ТО на базе применения бездемонтажных методов диагностирования и соответствующей переносной аппаратуры для контроля работоспособности и поиска отказов. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- анализ существующих методов и средств диагностирования ВУ,
- анализ эксплуатационной надежности ВУ,
- разработка методов диагностирования ВУ,
- разработка аппаратуры и стендового оборудования для диагностирования ВУ,
- технико-экономическая целесообразность диагностирования ВУ.
Методика исследований базируется на анализе вероятных отказов элементов ВУ электровозов ВЛ-80с, полученных в условиях эксплуатации. При этом использованы методы математической статистики, с помощью которых рассчитаны вероятности безотказной работы отдельных ВУ, что позволило определить периодичность их диагностирования при проведении ТО в ПТОЛ.
Научная новизна заключается в следующем:
- на основе вероятных отказов элементов ВУ обоснована периодичность диагностирования электровозов,
- составлены математические модели ВУ, на основе которых разработаны методы диагностирования применительно к условиям ПТОЛ,
- разработаны технология и аппаратурное обеспечение для проведения диагностирования ВУ при ТО без разборки электрической цепи,
- на основе вероятных отклонений параметров от средних значений определены их величины, позволяющие производить диагностирование с необходимой достоверностью.
Практическая ценность работы состоит в том, что разработаны: методика составления диагностического обеспечения ВУ электровозов в виде таблиц функций неисправностей (ТФН); методы и технология диагностирования при ТО-2 в ПТОЛ; универсальные диагностические устройства, позволяющие осуществлять контроль работоспособности, поиск отказов без разборки электрической цепи; кроме этого обоснован необходимый перечень контролируемых параметров ВУ и их вероятностные значения. Предложена периодичность диагностирования ВУ при
ТО-2 в ПТОЛ. Внедрение этих разработок в ПТО-электровозов станции Балезино Горьковской ж.д.
железной дороги позволило сократить время контроля ВУ в 8-12 раз и повысить пропускную способность ПТОЛ при тех же материальных затратах и штате ремонтного персонала.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на следующих совещаниях и заседаниях:
- на заседании кафедры «Электрическая тяга» ВЗИИТа (г.Москва 1986,1987, 1991гг);
- научно-техническом семинаре кафедры «Электрическая тяга» МИИТа (г.Москва 1985г);
- на заседании кафедры «Электрическая тяга» МИИТа (г.Москва 1988г);
- школа передового опыта по организации и выполнения технического осмотра электровозов на Горьковской железной дороге (ПТО-электровозов ст.Балезино 1987г);
- ремонтный съезд с участием представителей Горьковской и Северной железных дорог (локомотивное депо Киров 1987г., локомотивное депо Горький-Сортировочный 1987г);
- на заседании технического совета локомотивного депо Лянгасово Горьковской железной дороги ( 1987г).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы. Она содержит 110 страниц основного текста, 54 таблиц, 48 рисунков, 80 наименований использованной литературы. Общий объём работы 190 страниц.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, её цель и основные пути решения проблемы.
В первой главе выполнен сравнительный анализ существующих методов и используемых средств диагностирования ВУ. Анализ показал, что в настоящее время в зависимости от решаемых задач используют различные методы контроля работоспособности и поиска отказов, а в зависимости от природы контролируемых параметров объектов контроля – параметрические и функциональные методы диагностирования. При ТО-2 электровозов, как показал анализ методов контроля работоспособности, наиболее высокую достоверность результатов проверки обеспечивают параметрический и тепловой методы, а при поиске отказов ВУ – метод информации. Анализируя возможности систем диагностирования, следует прежде всего определить области применения встроенных и стационарных диагностических устройств. В настоящее время на электровозах встроенные системы диагностирования выполняют защитную функцию. Но на перспективном электроподвижном составе (ЭПС) встроенные диагностические устройства найдут широкое применение, которые необходимы для непрерывного функционального контроля узлов, отказы которых угрожают безопасности движения поездов, а так же периодического их контроля, состояние которых может быть определено лишь при рабочих нагрузках. Однако и в этом случае необходимы будут стационарные диагностические устройства для поиска отказов ВУ с локализацией дефекта с глубиной до элемента.
На существующем ЭПС основные диагностические функции необходимо возложить на стационарную аппаратуру и переносные устройства. Такие устройства выполняются в виде самостоятельных узлов, подключаемых к диагностическому объекту лишь на время проверки. Подобные устройства могут быть простыми, позволяющими контролировать только основные параметры блоков. Более сложные диагностические устройства выполняются в виде стендов и предназначены для полного контроля и наладки диагностируемого объекта.
При ТО-2 в условиях ПТОЛ проблему диагностирования необходимо решать путем создания переносных диагностических устройств. Для этого необходимо двухуровневое диагностирование: первый уровень – контроль работоспособности ВУ без демонтажа с электровоза и поиск отказов; второй уровень – ремонт и наладка неисправных узлов на стенде. Для реализации первого уровня диагностирования на электровозе необходимо иметь универсальные диагностические разъёмы, исключающие разборку электрической цепи контролируемого объекта. При этом необходимо ограничить количество контролируемых сигналов, с обеспечением достаточной достоверности результатов проверки.
Во второй главе выполнен анализ эксплуатационной надежности ВУ электровозов ВЛ-80с приписки локомотивного депо Лянгасово Горьковской железной дороги за период с момента их начала эксплуатации (выпуск с завода НЭВЗ) до первого заводского ремонта. Как показал опыт эксплуатации данных электровозов, надежность их определяется работой электронного оборудования как за период приработки, так и период нормальной эксплуатации. Анализ вероятных отказов ВУ электровозов ВЛ-80с позволил определить период приработки данного
оборудования, который равен: для выпрямителей типа ВУК-4000Т-02 и ВУВ-758 – 60-70 тыс.км., для регуляторов напряжения типа РН-43 и БУРТ-125 – 80-100 тыс.км. и сделать вывод, что закон распределения отказов характерен распределению отказов по закону Вейбулла. Исследования распределения отказов в последующий период (период нормальной эксплуатации) показал, что для этого периода характерен экспоненциальный закон распределения. Это подтверждается и в трудах 
известных ученых Исаева И.П., Матвеевичева А.П., Голованова В.А., Хомяова Б.И., Горского А.В. и др. Полученные законы распределения отказов в период приработки и период нормальной эксплуатации дали возможность составить выражения для расчета вероятности безотказной работы ВУ.
Так в период приработки;
а) для ВУК-4000Т-02,
P(L)=
б) для ВУВ-758
P(L)=
в) для РН-43
P(L)=1-
-17.27*10
г) для БУРТ-125
P(L)=exp(-40.0*10
В период нормальной эксплуатации;
а) для ВУК-4000Т-02,
P(L)=
б) для ВУВ-758
P(L)=[2*exp(-0.1136*10
L)-exp(-2*0.1136*10
L)]
в) для РН-43
P(L)=1-
[1-exp(-3.6*10
*L)]
г) для БУРТ-125
P(L)=exp(-3.6*10
*L)
где П – знак произведения
S – количество ВУ данного типа в электровозе ВЛ-80с.
По выше приведенным выражениям вероятностей безотказной работы и с учетом стоимостных показателей восстановления работоспособности ВУ была рассчитана периодичность их диагностированная по методике А.М. Харазова и С.Ф.Цвида, приведенной в книге «Методы оптимизации в технической диагностике машин». М. Машиностроение. 1983г.
C(L
)=C
(L
)+C
(L
)+C
(L
)+C
(L
)
где C
(L
)=f [P(L). L. N]. – соответственно затраты на плановые,
C
(L
)=f [P(L). L. N]. внеплановые ремонты; затраты на
C
(L
)= f [N. L
]. диагностирование и ТО
C
(L
)=const.
В результате минимизации полученных общих затрат на эксплуатацию диагностируемого ВУ предложена следующая периодичность: в период приработки выпрямители контролируются на каждом 4-м ТР-1, выпрямители ВУВ-758 – через 8 ТО-2, РН-43 – через 3 ТО-2, БУРТ-125 – через ТО-2; в период нормальной эксплуатации соответственно выпрямители ВУК-4000Т-02 на каждом ТР-2, ВУВ-758 – на каждом ТР-1, РН-43 – через 8 ТО-2, БУРТ-125 – через 9 ТО-2.
Диагностирование ВУ с предложенной периодичностью позволило снизить параметр потока отказов в 7-10 раз (период приработки) и интенсивность отказов в 5-7 раз (период нормальной эксплуатации).
Третья глава посвящена разработке методов диагностирования ВУ в условиях ПТОЛ. Для этого рассмотрен метод построения логической модели ВУ, так как только на основе построенной модели объекта диагностирования решается задача технической диагностики. Представим выход каждого блока Z
конкретного ВУ как логическое произведение логических переменных Q
и F
, т.е.
Z
= Q
* F
где F
- логическая функция, характеризующая условия работы блока, и выражаемая логическим произведением всех входов блоков, т.е.
F
= X
* Z
. Q
- логическое высказывание о состоянии блока Q
, где
Q
=1, если i-й блок исправен, и Q
=0, если блок неисправен. Полагая, что каждый из внешних вхoдов объекта находится в пределах допусков ( Х
=1), получим логическую зависимость состояния выхода блока от его собственного состояния и состояния внутренних входов. Z
= Q
* Z
* Х
. Следовательно, выход блока Z
находится «в норме» ( Z
=1), если блок исправен (Q
=1) и все внутренние входы находятся в поле допусков (Z
=1), и выход Z
находится не «в норме» (Z
=0), если хотя бы одна из двух или обе логические переменные равны нулю. Таким образом, модель регулятора напряжения типа РН-43, выполненная по этой методике, описывается следующей системой логических уравнений:
Z
=Q
*Z
*Z
. Z
=Q
*Z
. Z
=Q
*X
. Z
=Q
*X
Z
=Q
*Z
. Z
=Q
*Z
. Z
=Q
*Z
(1)
Полагая, что в РН-43 в каждый момент времени может возникнуть только один отказ, то последовательно, начиная с i =1, при помощи выше приведенной системы логических уравнений (1) определяет его состояние, т.е. значение параметров Z
. На основе соотношений Q
и Z
получена таблица функций неисправностей (ТФН). Пусть каждому отказу РН-43 соответствует S
неисправностей его состояния, а исправное состояние S
, то образуется множество возможных неисправностей S. Столбцы ТФН соответствуют неисправным состояниям S
из множества S, а строка – проверкам П
из множества П. В клетку ТФН ij заносится результат R
проверкам П
РН-43, находящегося в техническом состоянии S
. Совокупность всех результатов проверки R
образует множество R. По данной методике составлены логические уравнения остальных ВУ электровоза ВЛ-80с и построены ТФН, которые приведены в диссертационной работе. Таким образом, логические модели ВУ соответствуют аналитическим ТФН, представляющие собой квадратную матрицу. Эти ТФН являются математическими моделями одиночных отказов. Каждый столбец представляет двоичный код состояния ВУ при отказе соответствующего блока, причем эти коды столбцов не совпадают друг с другом, что свидетельствует о различимости всех одиночных отказов при полном наборе выходных параметров.
Исходной информацией для решения задачи определения минимального набора диагностических признаков как при контроле работоспособности, так и при поиске отказов является табличная диагностическая модель ВУ – ТФН, так как позволяет определить из большого перечня возможных проверок только минимально необходимый. При этом учитываются такие характеристики, как вероятность состояний, стоимость и время контроля признаков.
В диссертации приведен анализ различных методов минимизации признаков при контроле работоспособности и поиска отказов, на основании которых выбраны наиболее подходящие для ВУ и учитывающие вероятности состояний объекта контроля. Так при решении минимизации признаков при контроле работоспособности ВУ использован метод оптимизации теста по вероятностям не работоспособных состояний, предложенный доктором технических наук И.М.Синдаевым, по которому произведен расчет вероятностей состояний по выражению:
P(П
)=
/П
) (2)
В качестве первого признака выбирается тот, для которого сумма вероятностей состояний, где П
=0, максимальна. Затем ТФН переписывается, из которой исключаются состояния отличимые первым признаком от работоспособного состояния S
. По этой же методике определяются остальные признаки. Таким образом определяется весь перечень признаков определения работоспособности ВУ. Контроль ВУ осуществляется с первого полученного признака, для которого сумма вероятностей состояний максимальна и прекращается после контроля последнего признака иди того признака, который фиксирует неработоспособность ВУ. Расчет минимизации каждой ВУ приведен в диссертационной работе.
Минимизация алгоритмов поиска отказов ВУ электровоза ВЛ-80с осуществляется методом информации. В качестве ведущей функции используется количество информации, содержащее в проверке. Алгоритм начинается с проверки, несущей наибольшее её количество. Следующая проверка выбирается с учетом результата предыдущей. Алгоритм диагностирования составляется при следующих допущениях: известно, что объект неработоспособен, имеет только один отказ, известны вероятности появления отказов. Допустим, что объект неработоспособен вследствие отказа только одного какого-либо К-го блока из общего числа N с условной вероятностью q
,тогда
H(S)=-
q
*Loq
q
(3).
Где Н(S) – энтропия, характеризующая неопределенность состояния объекта.
Процесс поиска отказов определяется множеством проверок П={П}, где | П|=n – число элементов объекта. Каждая проверка П
содержит некоторое количество информации I
относительно состояния системы S:
I
= H(S) – H(S/П
) (4)
где H(S/П
) - средняя условная энтропия состояния системы при условии
осуществления проверки П
.
Если при проверке П
контролируется m элементов, сумма вероятностей отказов которых Q
= 
q
то,
H(S/П
) = {- Q
*
q
/Q
*Loq
q
/Q
+
(1-Q
)*
q
/(1-Q
)*Loq
q
/(1-Q
)} (5).
I
= {Q
*Loq
Q
+ (1-Q
)*Loq
(1-Q
)} (6).
Тогда поиск отказа в ВУ следует начинать с проверки П
несущей наибольшее количество информации, которая определяется выражением:
dI
/dQ
= -{Loq
Q
- Loq
(1-Q
)}=0 (7)
Где Q
=1/2, т.е. проверка П
, соответствующая проверке m элементов, сумма вероятностей которых 
q
=1/2 несет наибольшее количество информации.
Следовательно, поиск отказа необходимо начинать с проверки П
, сумма вероятностей отказов проверяемых элементов для которой близка к. Следующая проверка выбирается исходя из результатов проверки П
. Если при проверке зафиксировано, что отказ содержится в какой-либо из элементов j=1,m
при R
=0, то следующая проверка выбирается из ТФН, содержащей только элементов по максимуму количества информации:
I
=H(S/R
) – H(S/П
) (8)
Если R
=1, то по ТФН, содержащей элементы с номерами m+1….N найдем
I
=H(S/R
) – H(S/П
) (9)
Таким образом по этой методике разработан алгоритм и деревья поиска отказов каждой ВУ, приведенные в диссертационной работе. Использование разработанных алгоритмов контроля работоспособности ВУ и поиска отказов при ТО-2 в ПТОЛ позволило сократить время проведения ремонтных работ в 6-9 раз.
Как известно, качество работы ВУ определяется качеством их выходных параметров, которые выражаются количественными значениями или, точнее, расположением этих значений в определенных пределах. Проблема выбора или формирования наиболее информационных параметров до сих пор остается одной из наименее исследованных. Большое разнообразие свойств объектов контроля затрудняет формулировку общего подхода к её решению и вынуждает в каждом конкретном случае искать свой способ выделения информативных параметров. Для выпрямителей типа ВУК-4000Т-02 и ВУВ-758 эти параметры определены с учетом разброса величин, характеризующих вольтамперную характеристику (ВАХ) вентилей – величина порогового напряжения U
и величина динамического сопротивления R
. Технологические причины разброса значений параметров порогового напряжения и динамического сопротивления полупроводниковых вентилей исследованы доктором технических наук, профессором И.П.Исаевым и кандидатом технических наук Д.Н. Брунштейном, и обоснована возможность использования нормального закона распределения для аппрокоммации функций распределения данных параметров, и для фиксированного U
практически все интересующие нас эти значения лежат в диапазоне 3
от средних значений:
U
(U
) - 3
U
U
(U
) + 3
(10)
R
(U
) - 3
R
R
(U
) +3
С помощью известных методов математической статистики определены математические ожидания и средне квадратичные отклонения U
и R
вентилей, позволяющие определить величину тока параллельных ветвей плеча выпрямителей:
I
= (I
+0.5*B-
)/(1-A) (11)
Где А= (3,71/МR
)
*(m-1)*
/m*n,
B= (3,71/МR
)
*{(m-1)/m*n}*{(П+
)/П}*
*
*r,
C= (3,71/МR
)
*{(m-1)/m*n}*{(П+
)/2*П}
*
который является основным диагностическим параметром, определяющий состояние полупроводниковых вентилей в плече.
В качестве дополнительного диагностического параметра предлагается температура нагрева структуры полупроводникового вентиля, которая рассчитана по методике доктора технических наук, профессора Г.Г.Маркварта и доктора 
технических наук С.Д.Соколова:
= 
+
+
+
+
(12)
Где 
=
,
=
+(
-
)*{1-exp(-
t/
)}
=
+(
-
)*{1-exp(-
t/
)}
=
+(
-
)*{1-exp(-
t/
)}
=R
*
P
=R
*
P
=R
*
P
= R
*
P
P
=I
*U
+I
*R
I
- среднее значение тока, проходящего через вентиль за период;
I
- эффективное значение тока, проходящего через вентиль.
Анализ полученных данных о температуре нагрева полупроводниковых вентилей
при различных режимах работы электровоза показал, что целесообразно вести
контроль за техническим состоянием ВУ путем замера температуры их нагрева и тем
самым прогнозировать надежность работы данных узлов.
Диагностические параметры регулятора напряжения РН-43 и блока БУРТ-125
определены исходя из устойчивой работы оборудования и разброса характеристик элементов этих ВУ. Перечень параметров и их выбор приведен в диссертационной работе.
Согласно разработанного алгоритма контроля работоспособности и поиска отказов ВУ и выбора диагностических параметров для их реализации предложены методы диагностирования применительно к условиям ПТОЛ при ТО-2 электровозов ВЛ-80с. Причем эти методы позволяют производить диагностирование без разборки электрической цепи электровоза. Так при контроле выпрямителей ВУК-4000Т-02 и ВУВ-758 предложены: метод сравнения токов, проходящих по параллельным ветвям плеча – при поиске отказа типа «обрыв» и метод сравнения обратного падения напряжения на эквипотенциальном ряду плеча – при поиске отказа типа «обрыв». Контроль регулятора напряжения РН-43 и блока БУРТ-125 осуществляется путем оценки выходных сигналов при подаче на вход возмущающих сигналов, или срабатывание исполнительных устройств.
Применение предложенных в диссертационной работе методов диагностирования ВУ при ТО-2 в ПТОЛ позволило сократить время простоя электровозов при контроле работоспособности в 8-12 раз, при поиске отказов в 5-7 раз, что способствует увеличению плана проведения ТО-2 электровозов ВЛ-80с.
Четвертая глава посвящена разработке комплекса аппаратуры диагностирования при ТО-2 в соответствии предложенных в третьей главе алгоритмов и значений диагностических параметров. В диссертации приведены их описания, технология их использования при ТО-2. Ниже приведено краткое описание некоторых устройств для диагностирования ВУ.
- Устройство для контроля выпрямительных установок типа ВУК-4000Т-02 (Рис.1) используется для поиска отказов плече без разборки электрической цепи ВУ. Устройство выполнено в виде переносного прибора с питанием от низковольтной розетки электровоза 50 вольт. Вентили проверяются на пропуск прямого тока и на выдержку обратным напряжением. Локализует неисправный вентиль при помощи амперметра. Контроль ряда вентилей осуществляется за одно подключение контактных штанг.
- Устройство для контроля выпрямительной установки типа ВУВ-758 (Рис.2) используется для контроля работоспособности и поиска отказов в плече ВУ без разборки цепи. Устройство выполнено в виде переносного прибора с питанием от однофазной сети 220 вольт 50 герц. Контролирует пропуск прямого тока и выдержку обратным напряжением. Локализует неисправность в виде шкалы неисправностей, состоящей из светодиодов.
- Стенд для диагностирования электронных цепей управления используется для поиска отказов и наладки регулятора напряжения типа РН-43 и блоков БУРТ-125. Стенд выполнен в виде стационарного устройства с питанием от сети 380 вольт, 50 герц и состоит: из пяти регуляторов-стабилизаторов напряжения каждый мощностью 70 ватт, позволяющие регулировать подаваемые на отдельные блоки величину напряжения до 75 вольт и ток нагрузки до 1,5 ампер; измерительного устройства, содержащее электроизмерительные приборы; устройство расшифровки результатов; контроллер машиниста КМ-70-04; устройства проверки полупроводниковых приборов (диодов, тиристоров, стабилитронов, транзисторов и др.). Все устройства для диагностирования ВУ, приведенные в диссертации внедрены в локомотивном депо Лянгасово Горьковской железной дороги и используются при ТО-2 и ТР-1 электровозов ВЛ-80с.
В пятой главе приведена оценка экономической эффективности от внедрения предложенных методов и средств диагностирования ВУ при ТО-2 в ПТОЛ Балезино Горьковской железной дороги. Эффективность обеспечивается снижением количества отказов ВУ, сокращением времени контроля ВУ.
ВЫВОДЫ
- Анализ применяемых методов и средств диагностирования показал, что наиболее приемлемым при проведении ТО-2 выпрямительных устройств в ПТО электровозов ВЛ-80с является использование переносных диагностических устройств – при контроле работоспособности ВУ и поиске отказов и стационарного стенда – при ремонте и наладке ВУ с применением тестового метода.
- Анализируя данные об отказах ВУ электровоза ВЛ-80с в начальный период эксплуатации можно сделать заключение, что надежность электровозов определяется в основном надежностью электронного оборудования в течении периода приработки, длительность которого равна: для выпрямителей типа ВУК-4000Т-02 и ВУВ-758 – 60-70 тыс.км., для регуляторов напряжения типа РН-43 и блоков БУРТ-125 – 80-100 тыс.км.
- Опыт эксплуатации электровозов ВЛ-80с за период 1983-90гг. показал, что существующая периодичность контроля ВУ не удовлетворяет тому уровню надежности, которая необходима для устойчивой работы локомотивного парка депо Лянгасово и выполнения плана объёма перевозок. Исходя из рассчитанных значений безотказной работы и минимальных суммарных затрат при эксплуатации ВУ предложена и внедрена в депо Лянгасово следующая периодичность их диагностирования: в период приработки выпрямители типа ВУК-4000Т-02 контролируются на каждом 4-м ТР-1, выпрямители типа ВУВ-758 – на каждом 8-м ТО-2, регуляторы напряжения типа РН-43 – на каждом 3-м ТО-2, блоки БУРТ-125 – на каждом 2-м ТО-2; в период нормальной эксплуатации выпрямители типа ВУК-4000Т-02 контролируются на каждом ТР-2, выпрямитель типа ВУВ-758 – на каждом ТР-1, регуляторы напряжения типаРН-43 – на каждом 8-м ТО-2, блоки БУРТ-152 – на каждом 9-м ТО-2. Применение предложенной периодичности диагностирования ВУ при ТО-2 электровозов позволило сократить количество отказов в период приработки в 7-10 раз, в период нормальной эксплуатации в 5-7 раз.
- Для определения совокупности диагностических параметров, характеризующих состояние ВУ, необходимо использовать диагностические модели в виде логических моделей, так как они дают возможность решить задачи разработки алгоритмов контроля работоспособности и поиска отказов и определить необходимый перечень диагностических параметров.
- В результате анализа логических моделей ВУ и применения метода минимизации признаков (метод оптимизациитеста по вероятностям неработоспособных состояний объекта) разработаны алгоритмы контроля работоспособности указанных устройств при проведении ТО-2 в ПТОЛ.
- В результате оптимизации количества контролируемых параметров при поиске отказов методом теории информации составлены алгоритмы поиска в виде деревьев поиска отказов, позволяющие сократить время поиска по сравнению с алгоритмов, приведенных в технологических инструкциях ТИ-425 и ТИ-444 ПКБ ЦТ МПС в 6-9 раз.
- В результате обработки случайных значений выходных параметров ВУ методами математической статистики определены допустимые значения диагностических параметров, обеспечивающие работоспособность этих устройств. Для выпрямительной установки типа ВУК-4000Т-02 таким параметром является величина падения напряжения обратной полярности на диодах эквипотенциального ряда плеча и величина тока ветвей в прямом направлении; для выпрямительной установки типа ВУВ-758 соответственно величина тока ветви плеча в проводящем направлении; для регулятора напряжения типа РН-43 – величина выходного напряжения; для блока БУРТ-125 – величина тока возбуждения в тормозном режиме.
- В результате анализа топологических схем ВУ электровоза ВЛ-80с и применения алгоритмов диагностирования разработаны методы контроля работоспособности и поиска отказов этих устройств, позволяющие сократить время на их ТО в 12 раз – выпрямительных установок типа ВУК-4000-02 и ВУВ-758, а 6-8 раз – регуляторов напряжения типа РН-43 и блоков БУРТ-125.
- Для реализации разработанных алгоритмов и методов диагностирования ВУ разработаны и внедрены переносные диагностические устройства и стационарный стенд для их наладки и ремонта в ПТОЛ Балезино и локомотивном депо Лянгасово Горьковской железноц дороги.
- Применение разработанных методов диагностирования и предложенной периодичности контроля ВУ в условиях ПТОЛ позволило снизить расходы на ТО-2, выражаемое экономическим эффектом 74,79 тыс.руб. при годовом плане проведения ТО-2 35000 электровозов ВЛ-80с в ПТОЛ Балезино.
Основные положения диссертации опубликованы в работах:
- Касимов Р.З. Устройство контроля конденсаторов //Электрическая и тепловозная тяга. 1985. №4. С.29.
- Касимов Р.З. Устройство и методика диагностирования полупроводниковых выпрямительных установок. –М.: Тр.ВЗИИТа. 1985. – вып.128.-С.85-91.
- Касимов Р.З. Тепловой метод контроля полупроводниковых приборов // Электрическая и тепловозная тяга. 1986. 9. С.34.
- Касимов Р.З. Стенд проверки и настройки электронных схем электровоза ВЛ-80с //Электрическая и тепловозная тяга. 1986. № 12. С.28.
- Касимов Р.З. Неисправности распределительного щита // Электрическая и тепловозная тяга. 1987. № 6. С.21.
- Касимов Р.З. Устройство контроля вентилей //Электрическая и тепловозная тяга. 1987. № 8. С.17.
- Касимов Р.З. Расчет показателей надежности выпрямительных устройств электровоза ВЛ-80с. – М.: Тр. ВЗИИТа. 1987. –вып.138. С.102-108.
- Касимов Р.З. Поиск неисправностей ускорен // Электрическая и тепловозная тяга. 1989. № 3. С.31-32.
- Касимов Р.З. Отчего разрушаются контакты //Электрическая и тепловозная тяга. 1989. №11. С.47.
Касимов Рафаил Замалиевич
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ОДНОФАЗНО-ПОСТОЯННОГО ТОКА
05.09.03. – Электрические комплексы и системы, включая их управление и
регулирование
Сдано в набор 19.09.91. Подписано к печати 19.09.91.
Формат бумаги 60х90 1/16 Объём 1,5 п.л. Заказ 1287. Тираж 100 экз.
Типография МИИТ. Москва. 101475. ГСП
. Москва. А-55 ул.Образцова 15
