ппаппп. Ответы по клоповой ЭКЗ 3 курс. Вихретоковый метод неразрушающего контроля. Вихретоковый
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
Автоматизированное диагностирование. Все перечисленные методы и способы диагностирования требуют небольшого числа контролируемых параметров. Но для достоверной и всеобъемлющей информации необхо- димо все диагностические параметры объединить в общую систему с учё- том их взаимозависимостей, чтобы обеспечить надёжную работу в эксп- луатации и определить ресурс всех узлов тягового двигателя. Правильность количественной и качественной оценок надёжности двигателей во многом зависит от того, насколько полно и объективно выбранные диагностические параметры отражают их техническое состояние. Поскольку тяговые двигатели представляют собой закрытую систему, лишённую прямого доступа к внутренним элементам, была разработана автоматизированная система диагностирования тяговых двигателей. Все параметры тягового электродвигателя подразделяются на три группы: - значения дискретных параметров, паспортные и технические дан- ные (заводской номер, дата проведения диагностирования и ремонта, пробег от последнего ремонта, место последнего ремонта и др.); - значения дискретных параметров испытаний тяговых двигателей (сопротивление изоляции, сопротивление обмоток и др.), при этом сопро- тивление изоляции контролируется по нескольким параметрам; - основные аналоговые параметры испытаний двигателей (токи якоря, возбуждения, подпитки-отпитки, напряжение на коллекторе, параметры искрения щёток, вибрация в вертикальных и горизонтальных плоскостях, профиль коллектора, частота вращения и др.). Все эти параметры контролируются рассмотренными ранее прибора- ми, которые при диагностировании с использованием микро ЭВМ явля- ются неотъемлемой частью автоматизированного комплекса диагности- рования, располагающегося в основном на испытательной станции. Информация, приходящая от различных приборов и датчиков, распо- ложенных на испытательной станции или вмонтированных в конструк- цию тяговых электродвигателей, должна поступать в ЭВМ в виде, пригод-ном для её обработки. Для преобразования информации из аналоговой формы в цифровую используются анaлого-цифровые преобразователи, а для распределения информации и подачи на ЭВМ в определённой последова-тельности служат бесконтактные коммутаторы-демультиплексоры и демультиплексоры. Все эти устройства выполняются в виде больших интегральных микросхем (БИС). Важным условием выбора соответствую-щих элементов является соответствие скорости преобразования и скорости обработки информации в ЭВМ или микропроцессоре. Программа, по которой ведётся диагностирование, записывается в блоки памяти, выполненные на базе БИС. Использование микропроцессоров и ЕИС памяти позволит расширить возможности средств диагностирования, увеличить скорость обработки информации и иметь банк данных о техническом состоянии каждого диагностируемого объекта. Прогнозирование ресурса любого узла тягового электродвигателя связано с его предельно допустимыми параметрами и характером нарастания отказа. Эти данные являются этaлонными для программы диагностирования и определяются на основании статистических и экспериментальных данных. Основным рабочим параметром фазорасщепителя является время разгона ротора до синхронной частоты вращения при оптимальном напряжении. Временем разгона асинхронного фазорасщепителя считается время от срабатывания пусковых контакторов до момента срабатывания реле оборотов. Следовательно, чтобы оценить время разгона фазорасщепителя, нужно измерить время его запуска, напряжение на обмотке собственных нужд и сравнить их с эталонными параметрами для измерения используется специаль-ное устройство. Оно является одним из узлов комплексной стационарной системы диагностирования и состоит из блока сопряжения, измерителя времени, компаратора, выходного устройства, преобразователя напряжения и источника питания. Сигналом для измерения времени разгона фазорасщепителя является наличие напряжения на пусковых контакторах, которое подаётся на устройство через контакты переключателя. Момент окончания запуска совпадает с моментом снятия напряжения с обмоток этих контакторов и временем срабатывания реле оборотов. Таким образом, время подачи напряжения на обмотку контактора и его снятия больше времени разгона фазорасщепителя на время срабатывания контактора, равное обычно 0,28 с. Для получения чистого времени разгона фазорасщепителя необходимо из общего времени вычесть время срабатывания контактора. Это вычитание выполняется в блоке, который предназначен для сопряжения блока измерителя времени с релейной схемой управления фазорасщепителями. В качестве измерителя времени используется интегратор. Он выполнен на базе операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включён конденсатор. После отключения входного сигнала интегратор переходит в режим запоминания, значение напряжения на его выходе остаётся неизменным. Результаты измерения времени разгона подаются на вход компаратора, где сравниваются с напряжением, пропорциональным допустимому времени разгона при данном напряжении на обмотке собственных нужд силового трансформатора. Результат сравнения с выхода компаратора поступает на вход выходного устройства, состоящего из усилителя мощности и сигнальной лампы. Если измеренное время разгона превышает допустимое, то на выходе усилителя появляется сигнал, указываю-щий на наличие отклонений в техническом состоянии фазорасщепителя. Для устойчивой работы электровоза в режиме электрического торможения важную роль играет подбор и регулировка характеристик мотор-генератора (преобразователя, возбудителя). Основными диагностическими параметрами, определяющими его техническое состояние, являются: ток якоря двигателя, напряжение генератора, прирост напряжения на каждой тормозной позиции контроллера машиниста и ток утечки изоляции. Значение напряжения определяет значение тока в независимой обмотке возбуждения преобразователя, который регулируется регулировочными резисторами, выводимыми тормозной рукояткой контроллера машиниста. Контролируя периодически значение выходного напряжения генератора на каждой тормозной позиции, можно определять с достаточной достоверностью техническое состояние мотор-генератора. Для измерения приращения напряжения по тормозным позиции-ям используют устройство диагностирования, состоящее из коммутатора, самопишущих ампервольтметров и пульта управления. Диагностирование ведётся по схеме. Токоприёмник относится к электроаппарату, влияющему на эксплуатационную надёжность, поэтому для проверки его технического состояния существует много различных измерительных приборов. Контроль параметров токоприёмников, влияющих па качество токосъёма, осуществ-ляется на стадиях его испытания, изготовления, эксплуатации и хранения. Так как токоприёмник является неотъемлемой частью электровоза все средства его диагностирования считаются специализированными и локальными в общей системе диагностирования локомотива. Наиболее перспективными являются средства диагностирования токоприёмника непосредственно в движении. При техническом диагностировании токоприёмников главным явля- ется правильный выбор диагностических параметров, определяющих с достаточной достоверностью качество токосъёма и необходимую надёж- ность. К основным параметрам, характеризующим техническое состояние токоприёмников, относятся; статическое нажатие полоза токоприёмника на контактный провод; время подъёма и опускания; перекосы полоза. Контроль всех этих параметров требует большого количества датчиков и специальных методик. Устройства диагностирования подразделяются на устройства, рабо- тающие без снятия токоприёмника с крыши локомотива и со снятием. Устройства первой группы обеспечивают контроль статического нажатия полоза токоприёмника на контактный провод во всём рабочем диапазоне износа контактных вставок и перекоса полоза с помощью светотехнических или лазерных устройств. Эти устройства дают возможность измерить один-два параметра в автоматическом режиме. Ко второй группе относятся в основном ручные средства контроля: динамометры, линейки, отвесы, штангенциркули, микрометры и др. Для автоматического диагносгирования необходимо использование встроенных датчиков, средств и различных устройств непосредственно на ремонтных и испытательных стендах. Применение информационно- вычислительных и измерительных систем диагностирования токоприём- ников способствует накоплению данных о влиянии параметров на безот- казную работу локомотива. Широкое распространение получают устройства диагностирования, встроенные непосредственно в проверяемый объект. Для диагностиро- вания используют оптические и тепловые устройства. Их применение позволяет определять работоспособность токоприёмников не по пробегу, а по реальному состоянию. Для регистрации отрывов токоприёмника от контактного провода используются оптические устройства, а для контроля за качеством электрических соединений и изоляции— инфракрасные пирометры. Применение вычислительной техники, бесконтактных датчиков износа, перекоса и смещения , времени подъёма и опускания, нажатия и отрывов даёт возможность создания автоматизированных средств диагностирования токоприёмников, единых для всех позиций техноло-гического цикла обслуживания токоприёмников любого типа. 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ Электрические аппараты на тяговом подвижном составе относятся к узлам низкой надёжности, поэтому необходимость в диагностировании их является важной задачей при разработке и внедрении систем диагностиро-вания. Следует отметить, что многие электрические аппараты обладают низкой контролепригодностью, особенно для встроенных средств контроля, требуют большого количества разнотипных датчиков и преобразователей. Из-за большого количества электрических аппаратов нa локомотивах и особенно на электровозах необходимо иметь много контрольных точек, стыковочных узлов и тестовых сигналов, а следовательно, и усложняются средства контроля. Для диагностирования электрических аппаратов применяют переносные, бортовые и стационарные средства. Часть аппаратов, таких как, например, аппараты защиты, предпочтительнее диагностировать в процессе испытания и настройки, а коммутационные аппараты— при техническом обслуживании с помощью стационарных средств. Но всё же большую достоверность диагностирования следует ожидать от встроенных средств, так как с любого аппарата в процессе работы можно снять самую объективную информацию, учитывающую влияние всех факторов. Поэтому сочетание встроенных и стационарных средств контроля является наибо-лее оптимальным вариантом при разработке систем технического контроля. Если диагностирование цепей управления локомотивом и низковольтной аппаратурой необходимо проводить встроенными средствами, то диагнос-тирование групповых контакторов (силовых и реостатных контроллеров, ЭКГ-8 и др.) предпочтительнее выполнять на специализированных стен-дах, на которых установлены постоянные или временные датчики позиций. Особенно важное значение имеет наличие на локомотиве постоянных средств контроля за состоянием цепей управления, обеспечивающих живучесть локомотива в условиях эксплуатации. Это даёт возможность быстро отыскать отказ в схеме локомотива и освободить перегон. Если на обычном локомотиве без средств технического контроля возникает неисправность в цепях управления, то для её отыскания необходимо иметь простейшие средства, такие как лампочка-прозвонка или омметр, а у работника должeн быть психологический фактор уверенности. Поэтому для быстрого обнаружения места отказа необходимо на локомотивах внедрять быстродействующие автоматизированные средства технического контроля. Таким образом электрические аппараты можно подразделить на аппараты, подлежащие диагностированию стационарными средствами контроля, и на аппараты, которые необходимо диагностировать встроенными средствами. Электрические аппараты на локомотиве при их большом разнообра- зии имеют много общих параметров, которые легко поддаются измерению и способствуют внедрению автоматизированных средств контроля. К таким параметрам можно отнести сопротивление электрической изоляции, качество электрического контакта, активные сопротивления обмоток, контактное нажатие и др. Для выбора диагностических параметров необходимо выполнить исследовательские работы, эксплуатационные испытания и расчёт надёжности. Основу для таких исследований составляет изучение условий эксплуатации и закономерностей развития отказов. Используя теорию вероятности и математическую статистику, выбирают систему диагностических параметров, методику диагностирования и разрабатывают средства диагностирования по группе аппаратов и силовых цепей. Важной задачей является разработка и выбор датчиков для снятия информационных сигналов и преобразования их в форму, удобную для передачи на средства обработки полученной информации. Датчики должны обеспечивать точность измерений, иметь небольшие размеры, высокую помехоустойчивость и надёжность. Такими свойствами обладают датчики, построенные на основе полупроводниковых элементов. Силовые контакторы. В процессе эксплуатации силовые контакторы подвергаются воздействию сил вибрации, колебаниям температуры и влажности окружающей среды, а также процессу гашения электрической дуги при размыкании контакта. В результате анaлиза факторов, характери-зующих техническое состояние электропневматического или электромагнит-ного контактора, установлены наиболее информативные диагностические параметры; переходное сопротивление и температура в зоне контакта. Если температуру можно измерить бесконтактным способом (балометром), то переходное сопротивление необходимо измерять контактным способом, используя при этом специальные схемы и устройства. Кроме контакторов, имеющих контакты, на локомотивах есть боль- шое количество электрических соединений, в которых возникают ана- логичные ситуации. Поэтому при диагггостировании электромагнитных и электропневматических контакторов проводится диагностирование всех электрических контактов (соединений). Для зтого используется стенд, который состоит из стационарного измерительно-регистрационного устройства и переносных устройств, подключаемых к контрольным точкам. Стенд имеет четыре поста, к которым подключается переносное устройство. Для измерения переходного сопротивления ток выбирают значительно большего значения, чем необходимо для самоочищения контактных зон, что позволяет получить стабильные значения переходного сопротивления. Состояние контакторов и контактных соединений можно проверять при любом виде ремонта. Проверка ведётся по заранее разработанному aлгоритму. Схема разбивается на отдельные небольшие участки, где имеется контакт. Процесс проверки начинается с исходной точки и заканчивается записью результатов измерения всех параметров. Применение средств технического диагностирования при ремонте локомотивов позволяет предупредить отказы силовых цепей. Появлению отказа в электрооборудовании любого локомотива предшествует довольно продолжительная стадия развития дефекта, трудно определяемая внешним осмотром. Скрытые дефекты в электрических проводах, в местах силового контакта можно обнаружить только с помощью специальных устройств, проводя периодическое обследование каждого электрического соединения или контакта. Своевременное обнаружение дефекта на ранней стадии его развития позволяет предупредить его последствия, не доводя до расследования. Поэтому для быстрого и достоверного диагностирования необходимо иметь специальные автоматизированные средства. Групповые многопозиционные переключатели нашли большое распространение в основном на электроподвижном составе, магистрaльных локомотивах и вагонах метрополитена. Основным их достоинством является строгая очерёдность срабатывания контакторных элементов, обеспечиваемая конструкцией кулачкового вала. Но в процессе работы происходит износ кулачковых шайб роликов, что приводит к нарушению очерёдности замыкания контактов, т.е. нарушается развёртка, что приводит к запаздыванию замыкания контакта на угол и уменьшению раствора, а следовательно, и к снижению качества контакта. Роль качества контакта в групповых переключателях аналогична обычным контакторам. Диагностирование групповых переключателей предпочтительнее проводить стационарными средствами при очередном ремонте или осмотре, так как для внедрения бортовых средств требуются изменения конструкции и дополнительные расходы. Следует отметить, что все многопозиционные переключатели обладают низкими контролепригодностью и надёжностью. К основным диагностическим параметрам, характеризующим надёжную работу переключателей, относятся: качество электрического контакта; качество изоляции конструкции; качество работы привода; правильность замыкания контакторных элементов. Для диагностирования групповых переключателей следует выбрать такие параметры, чтобы их можно было легко определить и использовать для обработки в микропроцессорных устройствах. При диагностировании развёртки кулачковых шайб необходимо иметь эталонный параметр, с которым можно было бы сравнивать полученную величину. Эталонный параметр можно получить с помощью специального лимба, разбитого на позиций. На каждой позиции на лимбе наносятся метки фиксированного положе- ния в виде контактного медного провода или небольшого отверстия (последнее имеет продолговатую форму, определяющую размер допуска). Эталонный сигнал, полученный контактным или бесконтактным способом, через усилители поступает на элемент сравнения, где сравнивается с полученным сигналом числа замкнутых контактов на проверяемой позиции. Для получения сигнала технического состояния кулачкового вала можно воспользоваться резисторной матрицей, рассчитанной таким образом, чтобы на каждой позиции при правильном замыкании контактов суммарное сопротивление резисторов было одинаковым. Это позволяет процесс диагностирования перевести в автоматический режим. Если хотя бы один контакт не замкнётся на фиксированной эталонной позиции, то суммарное сопротивление изменится, а следовательно, изменится значение сигнала технического состояния , а при сравнении его с эталонным, получим разностную величину, которая и будет характеризовать качество развёртки кулачковых шайб. Диагностирование привода многопозиционного переключателя ос- новано на способности его выдерживать необходимую частоту враще- ния. На частоту вращения электромашинного привода (ЭКГ-8) влияет состояние электрического двигателя и редуктора. Отсутствие смазочного материaла в подшипниках двигателя и редукторе, износ или перекосы в детaлях редуктора приводят к появлению посторонних сил, препят- ствующих работе двигателя. |