Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ УЗЛОВ МОТОР-ВАГОННОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА УЧАСТКАХ РЕМОНТА

Изобретение относится к области технической диагностики подвижного состава железнодорожного транспорта и может быть использовано для диагностики технического состояния узлов мотор-вагонного подвижного состава (МВПС) путем объединения в единый комплекс разнородных систем, обеспечивающих диагностику колесных пар (КП), колесно-редукторных блоков (КРБ), тяговых электродвигателей (ТЭД), преобразователей (ПР), компрессоров (КОМ), электрической изоляции (ИЗ), токоприемников (ТКП) на участках ремонта.

Известно устройство диагностики циклически функционирующих объектов по патенту РФ RU 2177607 С1 от 27.12.2001, которое может быть использовано для диагностики КП и КРБ МВПС.

Известно устройство вибродиагностики роторных механизмов по патенту РФ RU 2153660 С1 от 27.07.2000, которое может быть использовано для диагностики КП и КРБ МВПС.

Вышеперечисленные устройства имеют следующие недостатки:

- нет оценки технического состояния объекта диагностики;

- нет оценки степени опасности обнаруженных дефектов;

- отсутствует автоматическое формирование заключения о годности к эксплуатации объекта диагностики.

Таким образом эти устройства обладают низкой достоверностью.

Известна полезная модель системы диагностики механизмов ОМСД-01 (02)(RU 56611 U1 от 10.09.2006), которая может быть использована для диагностики КП и КРБ МВПС.

Это устройство имеет следующие недостатки:

- устройство не позволяют осуществить поддержание заданного режима работы механизма во время измерения виброакустических сигналов в процессе диагностики, что приводит к снижению достоверности диагностики;

- устройство не позволяют осуществить диагностику всех узлов МВПС в целом, включая диагностику электрической изоляции, компрессора, токоприемника, ТЭД и преобразователя, вследствие чего имеет низкую достоверность диагностики технического состояния узлов МВПС.

Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является система комплексной диагностики электросекций МВПС по патенту РФ RU 2386943, предназначенная для комплексной диагностики технического состояния электросекций МВПС на испытательных участках в производстве или ремонте. Данная система может быть использована для диагностики токоприемников и электрической изоляции узлов МВПС на участках ремонта.

Недостатком наиболее близкого аналога, принятого за прототип, является то, что система диагностирует секции в сборе на испытательном участке и не позволяет осуществить диагностику КП, КРБ, ТЭД, ПР, КОМ на участках ремонта узлов МВПС.

Таким образом, рассмотренные аналоги имеют главный общий недостаток - узкие функциональные возможности, которые не позволяют обеспечить диагностирование узлов МВПС на участках ремонта и приводят к снижению достоверности оценки качества проводимого ремонта узлов.

Целью предлагаемого технического решения является повышение достоверности диагностики узлов МВПС на участках ремонта при одновременном обеспечении ее полноты путем изменения конструкции и функциональных возможностей системы диагностики.

Поставленная цель в предлагаемом техническом решении, системе диагностики узлов мотор-вагонного подвижного состава на участках испытаний и диагностики узлов, например, колесных пар, колесно-редукторных блоков, тяговых электродвигателей, электромашинных преобразователей, компрессорных агрегатов, токоприемников, содержащая диагностический пост, в состав которого включены ЭВМ с принтером, блоком беспроводного интерфейса и блоком двунаправленной связи с полевым оборудованием, устройство диагностики с многоканальным блоком измерения, оборудованным датчиком частоты вращения и датчиками вибрации, и блоком управления, соединенными с ЭВМ через блок двунаправленной связи с полевым оборудованием, а также устройство диагностики токоприемников и измеритель изоляции достигается тем, что в состав системы включены устройства диагностики, число которых определяется числом участков ремонта, испытаний и диагностики узлов, каждое устройство содержит многоканальный блок измерения параметров, преимущественно вибрации, температуры, частоты вращения, и/или тока, и/или давления, число датчиков указанных параметров определяется диагностируемым узлом, механизмом, машиной или агрегатом, в состав каждого устройства диагностики введен выносной блок индикации, подключенный к многоканальному блоку измерения, а блок двунаправленной связи с полевым оборудованием выполнен комбинированным, обеспечивающим связь ЭВМ диагностического поста по проводному и/или беспроводному соединению со всеми устройствами диагностики и измерителем изоляции.

Анализ отличительных признаков предлагаемой системы диагностики узлов МВПС на участках ремонта и обеспечиваемых ею технических результатов показал что

- включение в состав устройства диагностики колесных пар многоканального блока измерения, содержащего датчик частоты вращения, два датчика вибрации и два датчика температуры, позволяет оперативно, удобно и с высокой степенью достоверности осуществлять автоматическую диагностику любой колесной пары МВПС непосредственно на участках испытаний и диагностики узлов.

- включение в состав устройства диагностики колесно-редукторных блоков многоканального блока измерения, содержащего датчик частоты вращения, четыре датчика вибрации и четыре датчика температуры, позволяет оперативно, удобно и с высокой степенью достоверности осуществлять автоматическую диагностику любого колесно-редукторного блока МВПС непосредственно на участках испытаний и диагностики узлов.

- включение в состав устройства диагностики тяговых электродвигателей многоканального блока измерения, содержащего датчик частоты вращения, четыре датчика вибрации, четыре датчика температуры и два датчика тока, позволяет оперативно, удобно и с высокой степенью достоверности осуществлять автоматическую диагностику любого тягового электродвигателя МВПС непосредственно на участках испытаний и диагностики узлов.

- включение в состав устройства диагностики преобразователей многоканального блока измерения, содержащего четыре датчика вибрации, четыре датчика температуры и три датчика тока, позволяет оперативно, удобно и с высокой степенью достоверности осуществлять автоматическую диагностику любого преобразователя МВПС непосредственно на участках испытаний и диагностики узлов.

- включение в состав устройства диагностики компрессоров многоканального блока измерения, содержащего три датчика вибрации, три датчика температуры, три датчика тока и один датчик давления, позволяет оперативно, удобно и с высокой степенью достоверности осуществлять автоматическую диагностику любого компрессора МВПС непосредственно на участках испытаний и диагностики узлов.

Таким образом, предложенная совокупность отличительных признаков благодаря сетевой организации под управлением оператора показала, что структура и состав предложенной системы обеспечивают автономную автоматизированную диагностику наиболее ответственных узлов и агрегатов МВПС различных серий на участках ремонта, что позволяет значительно сократить затраты на ремонт и наладку.

Сущность изобретения поясняется Фиг.1-Фиг.7.

На Фиг.1 представлена система диагностики узлов МВПС на участках ремонта;

На Фиг.2 представлен протокол испытаний с результатами диагностики колесных пар МВПС и заключением о годности КП к эксплуатации;

На Фиг.3 представлен протокол испытаний с результатами диагностики колесно-редукторных блоков и заключением о годности КРБ к эксплуатации;

На Фиг.4 представлен протокол испытаний с результатами диагностики тяговых электродвигателей и заключением о годности их к эксплуатации;

На Фиг.5 представлен протокол испытаний с результатами диагностики преобразователя и заключением о годности его к эксплуатации;

На Фиг.6 представлен протокол испытаний с результатами диагностики компрессора и заключением о годности его к эксплуатации;

На Фиг.7 представлен протокол испытаний с результатами диагностики токоприемника и заключением о годности токоприемника к эксплуатации.

Система диагностики узлов МВПС на участках ремонта (Фиг.1) содержит:

- диагностический пост, в состав которого включены ЭВМ 2 с принтером 3, блок беспроводного интерфейса 4, входящий в состав блока двунаправленной связи с полевым оборудованием 5;

- устройство диагностики токоприемников 6, оборудованное внешним портом передачи данных 7;

- устройство диагностики колесных пар 8, в состав которого включены многоканальный блок измерения 9 с датчиком частоты вращения 10, датчиками вибрации 11 и датчиками температуры 12, выносной блок индикации 30 и блок управления 31;

- устройство диагностики колесно-редукторных блоков 13, в состав которого включен многоканальный блок измерения 14, с датчиком частоты вращения 10, датчиками вибрации 11 и датчиками температуры 12, выносной блок индикации 32 и блок управления 33,

- устройство диагностики тяговых электродвигателей 15, в состав которого включен многоканальный блок измерения 16, с датчиком частоты вращения 10, датчиками вибрации 11, датчиками температуры 12 и датчиками тока 17, выносной блок индикации 34 и блок управления 35,

- устройство диагностики преобразователей 18, в состав которого включен многоканальный блок измерения 19, с датчиками вибрации 11, датчиками температуры 12 и датчиками тока 17, выносной блок индикации 36 и блок управления 37;

- устройство диагностики компрессоров 20, в состав которого включен многоканальный блок измерения 21, с датчиками вибрации 11, датчиками температуры 12, датчиками тока 17 и датчиком давления 46, выносной блок индикации 38 и блок управления 39;

- беспроводной терминал 22 и измеритель изоляции 23.

Здесь сплошными линиями показаны проводные соединения между элементами системы, пунктирными линиями показаны соединения элементов системы между собой и с объектом диагностики (узлы МВПС), линиями в виде молнии показаны беспроводные соединения, стрелки на концах линий указывают направления соединений.

Система диагностики узлов МВПС на участках ремонта работает следующим образом.

Диагностический пост 1 обеспечивает организацию рабочего места оператора системы, который управляет процессом диагностики с помощью ЭВМ 2 или беспроводного терминала 22. ЭВМ 2 осуществляет выполнение диагностических процедур, обработку сигналов, вычисление диагностических признаков, оценку технического состояния узлов, формирование, сохранение и передачу на принтер 3 актов испытаний, при этом ЭВМ 2 через блок двунаправленной связи с полевым оборудованием 5 управляет многоканальными блоками измерения 9, 14, 16, 19 и 21, выносными блоками индикации 30, 32, 34, 36 и 38 и блоками управления 31, 32, 33, 34 и 35 входящими в состав устройства диагностики колесных пар 8, устройства диагностики колесно-редукторных блоков 13, устройства диагностики тяговых электродвигателей 15, устройства диагностики преобразователей 18 и устройства диагностики компрессоров 20, и принимает от указанных устройств измеренные сигналы, а через блок беспроводного интерфейса 4, входящий в состав блока двунаправленной связи с полевым оборудованием 5, взаимодействует с устройством диагностики токоприемников 6 и принимает результаты измерений с измерителя изоляции 23, подключенного к внешнему порту передачи данных 7 устройства диагностики токоприемников.

Беспроводной терминал 24 регулярно запрашивает и считывает с ЭВМ 2 через блок беспроводного интерфейса 4, входящий в состав блока двунаправленной связи с полевым оборудованием 5, информацию о процессе диагностирования узлов и обновляет ее на своем экране. Оператор управляет процессом диагностики путем активации управляющих элементов на экране беспроводного терминала 24, при этом беспроводной терминал 24 отправляет команду ЭВМ 2 через блок беспроводного интерфейса 4, входящий в состав блока двунаправленной связи с полевым оборудованием 5, а ЭВМ 2 исполняет команду оператора.

Диагностику узлов МВПС на участках ремонта с помощью предложенной системы производят поэтапно в зависимости от потребности проведения диагностирования того и или иного узла.

1. Диагностика КП

Оператор устанавливает многоканальный блок измерения 9 в непосредственной близости с диагностируемой КП 25, устанавливает датчик частоты вращения 10, датчики вибрации 11 и датчики температуры 12 на узлы КП в зонах действия максимальных суммарных сил. Удостоверившись в правильности установки датчиков, оператор включает привод с помощью блока управления 31 и раскручивает КП на заданную частоту вращения и отдает команду ЭВМ 2 начинать процесс диагностики. В процессе диагностики КП сигналы с датчика частоты вращения 10, датчиков вибрации 11 и датчиков температуры 12 поступают на входы многоканального блока измерения 9, который передает их через блок двунаправленной связи с полевым оборудованием 5 в ЭВМ 2, где они обрабатываются, в результате чего рассчитывается вектор диагностических признаков, формируются экспертные сообщения, производится оценка технического состояния КП, и на выносном блоке индикации 30 отображается техническое состояние КП. По завершению испытаний ЭВМ 2 формирует протокол испытаний с результатами диагностики КП и заключением о годности КП к эксплуатации, и по команде оператора распечатывает протокол (Фиг.2) на принтере 3. Далее оператор выключает привод с помощью блока управления 31 и останавливает вращение КП. Диагностирование проводится в обоих направлениях вращения КП.

Процесс диагностики одной КП, включая подготовительные операции, занимает не более 30 минут.

2. Диагностика КРБ

Оператор устанавливает многоканальный блок измерения 14 в непосредственной близости с диагностируемым КРБ 26, устанавливает датчик частоты вращения 10, датчики вибрации 11 и датчики температуры 12 на узлы КРБ в зонах действия максимальных суммарных сил. Удостоверившись в правильности установки датчиков, оператор включает привод с помощью блока управления 33 и раскручивает КРБ на заданную частоту вращения и отдает команду ЭВМ 2 начинать процесс диагностики. В процессе диагностики КРБ сигналы с датчика частоты вращения 10, датчиков вибрации 11 и датчиков температуры 12 поступают на входы многоканального блока измерения 14, который передает их через блок двунаправленной связи с полевым оборудованием 5 в ЭВМ 2, где они обрабатываются, в результате чего рассчитывается вектор диагностических признаков, формируются экспертные сообщения, производится оценка технического состояния КРБ, и на выносном блоке индикации 32 отображается техническое состояние КРБ. По завершении испытаний ЭВМ 2 формирует протокол испытаний с результатами диагностики КРБ и заключением о годности КРБ к эксплуатации, и по команде оператора распечатывает протокол (Фиг.3) на принтере 3. Далее оператор выключает привод с помощью блока управления 33 и останавливает вращение КРБ. Диагностирование проводится в обоих направлениях вращения КРБ.

Процесс диагностики одного КРБ, включая подготовительные операции, занимает не более 30 минут.

3. Диагностика ТЭД.

Диагностирование проводится двух ТЭД одновременно, подключенных методом взаимной нагрузки.

Оператор с помощью измерителя изоляции 23 производит последовательные измерения параметров холодной электрической изоляции ТЭД1 и ТЭД2, далее устанавливает многоканальный блок измерения 16 в непосредственной близости с диагностируемым ТЭД1 и ТЭД2 27, устанавливает датчик частоты вращения 10, датчики вибрации 11, датчики температуры 12 и датчики тока 17 на узлы ТЭД1 и ТЭД2 в зонах действия максимальных суммарных сил. Удостоверившись в правильности установки датчиков, оператор включает привод с помощью блока управления 35 и раскручивает ТЭД1 на заданную частоту вращения и отдает команду ЭВМ 2 начинать процесс диагностики. После диагностики оператор выключает привод с помощью блока управления 35 и останавливает ТЭД1. Далее включает привод с помощью блока управления 35 и раскручивает ТЭД2 на заданную частоту вращения. В процессе диагностики ТЭД1 и ТЭД2 сигналы с датчика частоты вращения 10, датчиков вибрации 11, датчиков температуры 12 и датчиков тока 17 поступают на входы многоканального блока измерения 16, который передает их через блок двунаправленной связи с полевым оборудованием 5 в ЭВМ 2, где они обрабатываются, в результате чего рассчитывается вектор диагностических признаков, формируются экспертные сообщения, производится оценка технического состояния ТЭД1 ТЭД2, и на выносном блоке индикации 34 отображается техническое состояние ТЭД1 и ТЭД2. После диагностики оператор выключает привод с помощью блока управления 35 и останавливает ТЭД2 и с помощью измерителя изоляции 23 проводит последовательные измерения горячей электрической изоляции ТЭД1 и ТЭД2, после чего подключает измеритель изоляции 23 к внешнему порту передачи данных 7 устройства диагностики токоприемников 6, обеспечивая тем самым соединение измерителя изоляции 23 с блоком двунаправленной связи с полевым оборудованием 5 через блок беспроводного интерфейса 4, и дает команду ЭВМ 2. ЭВМ 2 считывает результаты измерений с измерителя изоляции 23, при этом данные передаются через устройство диагностики токоприемников 6 и блок беспроводного интерфейса 4. ЭВМ 2 рассчитывает вектор диагностических признаков, формирует экспертные сообщения, производит оценку технического состояния изоляции ТЭД1 и ТЭД2. По завершении испытаний ЭВМ 2 формирует протокол испытаний с результатами диагностики ТЭД1 и ТЭД2 и заключением о годности их к эксплуатации, и по команде оператора распечатывает протокол (Фиг.4) на принтере 3.

Процесс диагностики ТЭД1 и ТЭД2, включая подготовительные операции, занимает не более 90 минут.

4. Диагностика ПР

Оператор с помощью измерителя изоляции 23 производит последовательные измерения параметров холодной электрической изоляции ПР, далее устанавливает многоканальный блок измерения 19 в непосредственной близости к диагностируемому ПР 28, устанавливает датчики вибрации 11, датчики температуры 12 и датчики тока 17 на узлы ПР в зонах действия максимальных суммарных сил. Удостоверившись в правильности установки датчиков, оператор включает привод с помощью блока управления 37 и раскручивает ПР на заданную частоту вращения и отдает команду ЭВМ 2 начинать процесс диагностики. В процессе диагностики ПР сигналы с датчиков вибрации 11, датчиков температуры 12 и датчиков тока поступают на входы многоканального блока измерения 19, который передает их через блок двунаправленной связи с полевым оборудованием 5 в ЭВМ 2, где они обрабатываются, в результате чего рассчитывается вектор диагностических признаков, формируются экспертные сообщения, производится оценка технического состояния ПР, и на выносном блоке индикации 36 отображается техническое состояние ПР. После диагностики оператор выключает привод с помощью блока управления 37, останавливает ПР и с помощью измерителя изоляции 23 проводит последовательные измерения горячей электрической изоляции ПР, после чего подключает измеритель изоляции 23 к внешнему порту передачи данных 7 устройства диагностики токоприемников 6, обеспечивая тем самым соединение измерителя изоляции 23 с блоком двунаправленной связи с полевым оборудованием 5 через блок беспроводного интерфейса 4, и дает команду ЭВМ 2. ЭВМ 2 считывает результаты измерений с измерителя изоляции 23, при этом данные передаются через устройство диагностики токоприемников 6 и блок беспроводного интерфейса 4. ЭВМ 2 рассчитывает вектор диагностических признаков, формирует экспертные сообщения, производит оценку технического состояния изоляции ПР. По завершении испытаний ЭВМ 2 формирует протокол испытаний с результатами диагностики ПР и заключением о годности его к эксплуатации, и по команде оператора распечатывает протокол (Фиг.5) на принтере 3.

Процесс диагностики одного ПР, включая подготовительные операции, занимает не более 60 минут.

5. Диагностика КОМ

Оператор с помощью измерителя изоляции 23 производит последовательные измерения параметров холодной электрической изоляции электродвигателя КОМ, далее устанавливает многоканальный блок измерения 21 в непосредственной близости к диагностируемому КОМ 28, устанавливает датчики вибрации 11, датчики температуры 12, датчики тока 17 и датчик давления 40 на узлы КОМ в зонах действия максимальных суммарных сил. Удостоверившись в правильности установки датчиков, оператор включает привод с помощью блока управления 39, и раскручивает электродвигатель КОМ на заданную частоту вращения и отдает команду ЭВМ 2 начинать процесс диагностики. В процессе диагностики КОМ сигналы с датчиков вибрации 11, датчиков температуры 12, датчиков тока 17 и датчика давления 40 поступают на входы многоканального блока измерения 21, который передает их через блок двунаправленной связи с полевым оборудованием 5 в ЭВМ 2, где они обрабатываются, в результате чего рассчитывается вектор диагностических признаков, формируются экспертные сообщения, производится оценка технического состояния КОМ, и на выносном блоке индикации 38 отображается техническое состояние ПР. После диагностики оператор выключает привод с помощью блока управления 39, и останавливает электродвигатель КОМ и с помощью измерителя изоляции 23 проводит последовательные измерения горячей электрической изоляции электродвигателя КОМ, после чего подключает измеритель изоляции 23 к внешнему порту передачи данных 7 устройства диагностики токоприемников 6, обеспечивая тем самым соединение измерителя изоляции 23 с блоком двунаправленной связи с полевым оборудованием 5 через блок беспроводного интерфейса 4, и дает команду ЭВМ 2. ЭВМ 2 считывает результаты измерений с измерителя изоляции 23, при этом данные передаются через устройство диагностики токоприемников 6 и блок беспроводного интерфейса 4, ЭВМ 2 рассчитывает вектор диагностических признаков, формирует экспертные сообщения, производит оценку технического состояния изоляции электродвигателя КОМ. По завершении испытаний ЭВМ 2 формирует протокол испытаний с результатами диагностики КОМ и заключением о годности его к эксплуатации, и по команде оператора распечатывает протокол (Фиг.6) на принтере 3.

Процесс диагностики одного КОМ, включая подготовительные операции, занимает не более 90 минут.

6. Диагностика ТКП

Оператор устанавливает устройство диагностики ТКП 6 на токоприемник 24 и выполняет диагностику ТКП. В процессе диагностики оператор осуществляет ручной подъем и опускание ТКП. Результаты диагностики ТКП 26 через блок беспроводного интерфейса 4, входящего в блок двунаправленной связи с полевым оборудованием 5, передаются в ЭВМ 2, которая рассчитывает вектор диагностических признаков, формирует экспертные сообщения, производит оценку технического состояния ТКП, формирует протокол испытаний с результатами диагностики ТКП и заключением о годности ТКП к эксплуатации, по команде оператора распечатывает протокол (Фиг.7) на принтере 3.

Процесс диагностики ТКП занимает не более 20 минут.

Таким образом, предлагаемая система диагностики узлов МВПС обеспечивает диагностирование на участках испытаний и диагностики колесных пар, колесно-редукторных блоков, тяговых электродвигателей, преобразователей, компрессоров и токоприемников и благодаря широким функциональным возможностям существенно повышает достоверность диагностирования и качество ремонта данных узлов, и позволяет значительно сократить затраты на их наладку и повышает их надежность в эксплуатации.