Предложенная в статье методика диагностирования технического состояния автотормозной системы электросекции моторвагонного подвижного состава обеспечивает наиболее достоверное определение неисправностей, позволяет обнаруживать утечки в любом узле автотормозной системы, включая тормозные цилиндры, а также обладает высокой степенью автоматизации, что, в свою очередь, предотвращает влияние «человеческого фактора».
За счет полученных преимуществ, данная методика повышает достоверность и увеличивает глубину диагностики, обеспечивает комплексную диагностику всех подсистем автотормозной системы электросекции, в результате чего обеспечивается полнота диагностики.
Достигнутая глубина и полнота диагностики в совокупности с малыми временными затратами позволяет существенно сократить время устранения неисправностей, а также затраты на диагностику, ремонт и обслуживание электропоездов, способствует повышению качества ремонта, и как следствие, способствует повышению безопасности на железных дорогах.
Литература
Пат. 71103 U1 Российская Федерация, МПК В60Т 17/22, G01IL 5/58; Стенд для испытаний тормозного оборудования локомотива / Муртазин А.В., Сосновских А.В. №2007138255/22, заявл. 27.02.2008; опубл. 27.02.2008.
Инструкция по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог, ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277: утв. Первым министром путей сообщения от 16 мая 1994 г. / МПС РФ. - М., 2002. - 116с. - (Инструкции).
Пат. 2457966 Российская Федерация, МПК В60Т 17/22, G01M 17/08; Способ диагностики технического состояния автотормозной системы электросекции моторвагонного состава / Костюков В.Н., Костюков Ал.В., Щелканов А.В. №2011118784/11, заявл. 10.05.2011; опубл. 10.08.2012. Бюл. №22.
Костюков Ал.В., Щелканов А.В. Методика диагностирования технического состояния автотормозной системы электросекции моторвагонного подвижного состава // Наука, образование, бизнес: матер. Всероссийской науч.-практ. конф. ученых, преподавателей, аспирантов, студентов, специалистов промышленности и связи, посвященной Дню радио. - Омск, 2013. - С. 210-216
Система вспомогательных машин обеспечивает нормальное функционирование всего без исключения оборудования электропоезда и является одной из наиболее ответственных систем. На электропоездах постоянного тока для питания вспомогательных цепей используется электромашинный преобразователь. В качестве источника сжатого воздуха используются поршневые компрессоры, а с 2010 года - также винтовые компрессорные агрегаты. Кроме того в систему вспомогательных машин входит оборудование климатической установки и освещения салона, трансформаторы управления и возбуждения.
Целью разработки предлагаемого метода является повышение эксплуатационной надежности оборудования вспомогательных цепей моторвагонного подвижного состава, а также своевременное обнаружение и устранение дефектов начальной стадии их развития путем непрерывного мониторинга технического состояния данного оборудования.
Основное преимущество предложенного метода диагностирования применительно к системе вспомогательных машин электропоездов заключаются в наиболее широком охвате диагностируемого оборудования системы вспомогательных машин. В то же время необходимость установки только трех датчиков тока на линейных проводах генератора преобразователя, питающего всю систему вспомогательных машин, делает данный метод наименее затратным, обеспечивающим простоту монтажа диагностического оборудования и высокую надежность системы диагностики в целом.
Литература
Костюков В.Н. Мониторинг безопасности производства. М.: Машиностроение, 2002. 224 с.
Костюков В.Н., Науменко А.П. Основы диагностики и мониторинга машин: учеб. пособие. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. - 360 с.: ил.
Федюков Ю.А. Режимы работы и диагностика вспомогательных машин электровозов переменного тока // Локомотив. - №7 - 2011.
Цурпаль А.Е. Выбор метода диагностирования вспомогательных машин электропоездов // Наука, образование, бизнес: матер. Всероссийской научно-практ. конф. ученых, преподавателей, аспирантов, студентов, специалистов промышленности и связи, посвященной 15-летию ИРСИД. - Омск, 2012. - С. 202-205.
Костюков Ал.В. Формирование вектора независимых диагностических признаков технического состояния роторных агрегатов // Сб. науч. тр. по проблемам двигателестроения, посвященный 175-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана / Под редакцией Н.А. Иващенко, Л.В. Грехова. - М., 2005. – С. 48-49.
Костюков В.Н., Костюков Ал.В., Казарин Д.В., Цурпаль А.Е., Илюшин М.С. Разработка метода диагностирования вспомогательных цепей электропоездов постоянного тока // Наука, образование, бизнес: матер. Всероссийской науч.-практ. конф. ученых, преподавателей, аспирантов, студентов, специалистов промышленности и связи, посвященной Дню радио. - Омск, 2013. - С. 189-194
В целях подтверждения гипотезы о влиянии частоты вращения подшипника на уровни вибропарамеров и зависимости этого влияния от технического состояния подшипника были проведены исследования с использованием экспериментальной установки и реальных подшипников.
Для достижения поставленной цели необходимо было получить и проанализировать зависимости вибропараметров от частоты вращения как для исправных, так и для подшипников с заранее известными неисправностями.
Исследованию подвергались исправный подшипник, подшипники с физически смоделированными дефектами внутренней и внешней обоймы и подшипник с дефектом тел качения, образовавшимся в процессе его продолжительной эксплуатации.
Из результатов экспериментов можно сделать вывод, что на характер зависимости уровня виброперемещения от частоты вращения подшипника существенно влияет его техническое состояние.
Литература
Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 277 с.
Костюков В.Н. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин: учеб. пособие / В.Н. Костюков, А.П. Науменко. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. - 360 с.
Спришевский А.И. Подшипники качения. М.: Машиностроение, 1968. - 632с.
Зайцев А.В., Басакин В.В., Тетерин А.О. Исследование зависимости величины вибропараметров подшипника от частоты вращения // Наука, образование, бизнес: матер. Всероссийской науч.-практ. конф. ученых, преподавателей, аспирантов, студентов, специалистов промышленности и связи, посвященной Дню радио. - Омск, 2013. - С.109-112
В процессе управления производством на металлургических предприятиях решаются две основные задачи – управление непосредственно технологическим процессом и управление техническим состоянием оборудования. При управлении технологическим процессом необходимо обеспечить его стабильность, которая зависит не только от правильного ведения его операторами, но и от состояния оборудования, так как нестабильность технологического процесса оборачивается большими финансовыми потерями и может привести к авариям и техногенным ситуациям. Поэтому, обеспечение безопасной ресурсосберегающей эксплуатации с обеспечением наблюдаемости и управляемости техническим состоянием оборудования является первостепенной задачей всего менеджмента предприятия.
Поставленную задачу решают с помощью SM™ – технологии эксплуатации оборудования по фактическому техническому состоянию (ФТС) на основе АСУ БЭР™ КОМПАКС®, которая позволяет путем оснащения опасных производственных объектов системами комплексного мониторинга технического состояния оборудования КОМПАКС®, обладающими встроенной автоматической экспертной системой, инвариантной к конструкции агрегата, обеспечить безопасную ресурсосберегающую эксплуатацию оборудования, перейти на эксплуатацию по ФТС с максимально увеличенным межремонтным пробегом как машинного, так и технологического оборудования установок, существенно повысить эффективность и экономичность производств.
Костюков В.Н., Бойченко С.Н., Синицын А.А., Лагаев А.А. Новая сберегающая технология эксплуатации колесно-прокатного стана на основе систем мониторинга состояния КОМПАКС // Теория и практика технического диагностирования оборудования предприятий металлургических и энергетических комплексов: междунар. науч.-практ.конф. - Мариуполь, 2012. - С.64
Для обеспечения надежности производства необходимо в любой момент времени знать техническое состояние эксплуатируемого оборудования, точно знать узлы с критическим техническим состоянием и принимать своевременные меры для предотвращения аварийных ситуаций. Выпуск продукции предприятий нефтехимического комплекса обеспечивает сложный технологический процесс, в котором участвует несколько сотен единиц технологического оборудования. Сбой в работе любого элемента в технологической цепочке может привести не только к снижению качества или уменьшению объема выпускаемой продукции, но и к аварийному останову.
Предотвращение подобных сбоев может быть осуществлено только при условии комплексного мониторинга всей установки, включающего мониторинг как динамического оборудования (насосы, компрессоры), так и статического (колонны, реактора, резервуары, печи).
Система КОМПАКС® использует практически все распространенные методы НК: вибрационный, акустико-эмиссионный, тепловой, электрический, вихретоковый, акустический, оптический и в автоматическом режиме производит оценку технического состояния машинного оборудования, в том числе обеспечивает визуальное отображение текущего технического состояния цветовыми пиктограммами, выдает предупреждение персоналу посредством речевого сообщения и рекомендации по ближайшим неотложным действиям, которые необходимо провести для обеспечения безаварийной эксплуатации оборудования. Использование этих методов в комплексе, а не по отдельности и позволяет контролировать практически любое оборудование.
Оснащение машинного оборудования стационарной системой КОМПАКС® позволило устранить аварии и исключить так называемые «внезапные» отказы, возникающие там, где нет наблюдаемости процесса зарождения и развития неисправности, роста её до критического уровня и далее до возникновения аварийной ситуации.
Костюков В.Н., Костюков А.В. Система комплексного мониторинга состояния оборудования опасных производств - пути и технологии реализации // Проблемы устойчивости функционирования стран и регионов в условиях кризисов и катастроф современной цивилизации: тез. докл. VII Междунар. науч.-техн. конф. по проблемам защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. - М., 2012. - С. 45-47
Одним из типов оборудования высокорисковых объектов нефтегазохимических комплексов являются роторные агрегаты – насосы, компрессоры, сепараторы широкого сектора мощности, давления, чисел оборотов, расходов, рабочих сред, температур и ресурса эксплуатации. Отказы и аварии на таком оборудовании могут быть сопряжены со значительными экономическими потерями и возможностью возникновения тяжелых чрезвычайных ситуаций.
Для обеспечения и повышения ресурса и безопасности роторного оборудования на протяжении двух последних десятилетий организации Научно-производственного союза «Риском» вели поэтапную разработку методов и систем:
оперативной дискретной диагностики состояния этого оборудования в соответствии с требованиями нормативно-технической документации;
непрерывной диагностики состояния несущих элементов по общепринятым критериям и параметрам виброактивности;
непрерывного и дискретного мониторинга состояния роторных агрегатов, основанных на результатах текущей диагностики и прогнозе наступления опасных состояний (отказов и аварий).
Эти разработки позволили впервые сформировать и начать реализацию нового этапа – мониторинга рисков роторных агрегатов для нефтегазохимического комплекса. Его научно-методическая сущность состоит в том, что по данным диагностики и мониторинга текущего состояния объектов, производится количественная оценка рисков возникновения опасных и чрезвычайных ситуаций, роста экономических затрат и рисков, обусловленных деградацией оборудования, сокращением межремонтного периода и ростом затрат на диагностику, мониторинг и обоснование продления остаточного ресурса безопасной эксплуатации.
Махутов Н.А., Костюков В.Н., Лещенко В.В., Костюков А.В. Формирование и реализация мониторинга состояния роторных систем в нефтегазовом комплексе // Проблемы устойчивости функционирования стран и регионов в условиях кризисов и катастроф современной цивилизации: тез. докл. VII Междунар. науч.-техн. конф. по проблемам защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. - М., 2012. - С. 35
Эксплуатация находящихся в неудовлетворительном техническом состоянии электродвигателей приводит к прямым финансовым потерям, связанным с непрогнозируемым выходом из строя оборудования и вызванным этим нарушением технологического процесса, а также и к значительным затратам электроэнергии, обусловленным повышенным электропотреблением.
В некоторых случаях диагностика по току или мощности потребления является едва ли не единственным способом безразборной диагностики электрооборудования. Такая проблема возникает при диагностировании аппаратов воздушного охлаждения, ветрогенераторов. Такие объекты имеют ограниченный доступ с точки зрения установки датчиков вибрации, в тоже время установка датчиков потребления тока и контроль потребляемой или отдаваемой электрической мощности не вызывает никаких затруднений.
Спектр-токовый анализ – это процедура мониторинга (записи) сигналов тока и напряжения на клеммах электродвигателя, их последующий спектральный анализ с целью определения наличия электрических и механических неисправностей (повреждений) электродвигателей.
Бойченко С.Н., Ткаченко А.А. Исследование зависимости параметров тока потребления электродвигателя от его технического состояния // Наука, образование, бизнес: тез. докл. регион, науч.-практ. конф., посвящ. Дню радио. - Омск, 2012. - С. 199-200
Эксплуатация находящихся в неудовлетворительном техническом состоянии электродвигателей приводит к прямым финансовым потерям, связанным с непрогнозируемым выходом из строя оборудования и вызванным этим нарушением технологического процесса, а также и к значительным затратам электроэнергии, обусловленным повышенным электропотреблением.
Один из таких методов, опираясь на то, что, в общем случае, системы вспомогательных машин каждой из секций являются независимыми, путем ранжирования измеренных значений, позволяет выделять секции с отклонениями значений токов от средних по поезду, тем самым указывая на секцию с развивающимися неисправностями в системе вспомогательных машин.
Перспективным направлением является развитие метода диагностики технического состояния электрических машин, основанного на выполнении спектрального анализа потребляемого/генерируемого тока, который позволят определять состояние различных элементов машины и выявлять характерные виды неисправностей.
Физический принцип, положенный в основу этого метода, заключается в том, что любые возмущения в работе электрической и механической части машины приводят к изменениям магнитного потока в воздушном зазоре и, следовательно, к изменению мгновенного значения электрического тока. Соответственно, наличие в спектре тока трехфазной системы питания вспомогательных машин характерных частот определенной величины свидетельствует о наличии и развитии определенных повреждений того или иного агрегата.
Таким образом, для непрерывного мониторинга оборудования системы вспомогательных машин, достаточно размещение трех датчиков тока на соответствующих линейных проводах генератора преобразователя.
Литература
Костюков В.Н. Мониторинг безопасности производства. М.: Машиностроение, 2002. 224 с.
Костюков В.Н., Науменко А.П. Основы диагностики и мониторинга машин: учеб. пособие. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. - 360с.: ил.
Завидей В.И., Крупенин Н.В. и др. Новые аспекты технологии проведения диагностики вращающихся электрических машин в тепловом и ультрафиолетовом диапазонах излучения. // Энергетика Татарстана. 2008, №4, с.45-48.
Диагностика состояния электродвигателей. Метод спектрального анализа потребляемого тока. Петухов B.C., Соколов В.А. // Новости Электротехники. - 2005. - № 1(31). - С. 50-52.
Цурпаль A.E. Выбор метода диагностирования системы вспомогательных машин электропоездов // Наука, образование, бизнес: тез. докл. регион, науч.-практ. конф., посвящ. Дню радио. - Омск, 2012. - С. 202-205
Эксплуатация находящихся в неудовлетворительном техническом состоянии электродвигателей приводит к прямым финансовым потерям, связанным с непрогнозируемым выходом из строя оборудования и вызванным этим нарушением технологического процесса, а также и к значительным затратам электроэнергии, обусловленным повышенным электропотреблением.
Диагностирование роторного оборудования обычно осуществляется по параметрам вибрации. Однако весьма перспективным является диагностирование оборудования по параметрам энергопотребления, что позволяет повысить глубину диагностирования, так называемых, электрических дефектов, т.е. дефектов и неисправностей, связанных с нарушением баланса электромагнитных сил. Например, если появляется сопротивление движению вала, то это отражается в изменении соответствующего сигнала тока, увеличении расхода энергопотребления.
Физический принцип, положенный в основу работы диагностического комплекса, заключается в том, что любые возмущения в работе электрической и/или механической части электродвигателя и связанного с ним устройства приводят к изменениям магнитного потока в зазоре электрической машины и, следовательно, к модуляции потребляемого электродвигателем тока.
Литература
Петухов, В.С. Диагностика состояния электродвигателей, на основе спектрального анализа потребляемого тока [Электронный ресурс] / В.С. Петухов, В.А. Соколов. — Режим доступа: http://ww.tesla.ru/publications/files/051.pdf, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.
Ткаченко А.А., Науменко А.П. Исследование зависимости параметров тока потребления электродвигателя от его технического состояния // Наука, образование, бизнес: тез. докл. регион, науч.-практ. конф., посвящ. Дню радио. - Омск, 2011. - С. 217-219
Поршневые компрессоры - незаменимое оборудование нефтеперерабатывающих предприятий, отказ которого может привести к значительному снижению выпуска продукции, к дорогостоящим ремонтам, повышению опасности для жизни и здоровья работников.
Одной из проблем, возникающей при эксплуатации поршневых компрессоров и требующей незамедлительного обнаружения, является гидравлический удар. Гидравлический удар - явление, сопровождающиеся скачкообразным повышением давления в полости нагнетания. Гидроудары могут приводить к разрушению деталей цилиндропоршневой группы и возникновению аварийной ситуации.
Внедрение автоматической системы виброакустической диагностики и виброакустического мониторинга состояния поршневых компрессоров КОМПАКС® позволяет успешно предотвращать простои и аварии вследствие возникновения гидравлических ударов. Диагностика и мониторинг основаны на контроле уровня виброакустического сигнала датчика с крышки цилиндра в осевом направлении в момент приближения поршня к верхней мертвой точке и уровня конденсата в сепараторе. Однако повышение достоверности постановки диагноза всегда будет являться актуальной задачей.
Литература
Костюков В.Н., Науменко А.П. Практические основы виброакустической диагностики машинного оборудования. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002. – С. 108.
Костюков В.Н., Науменко А.П. Проблемы и решения безопасной эксплуатации поршневых компрессоров // Компрессорная техника и пневматика. - №3. - 2008. - С. 21-28.
Вешкурцев Ю.М. Прикладной анализ характеристической функции случайных процессов. М.: Радио и связь, 2003. - С. 204.
Сидоренко И.С., Науменко А.П. Оценка возможности использования характеристической функции для диагностики гидроударов // Наука, образование, бизнес: тез. докл. регион, науч.-практ. конф., посвящ. Дню радио. - Омск, 2011. - С. 215-217
Публикации 
