На правах рукописи
ВАЛИЕВ
Мухаммад Шералиевич
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ
ТЕПЛОВОЗОВ СРЕДСТВАМИ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
Специальность 05.22.07 – Подвижной состав железных дорог,
тяга поездов и электрификация
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2011
Работа выполнена на кафедре «Локомотивы и локомотивное
хозяйство» Федерального государственного бюджетного образовательного
учреждения высшего профессионального образования «Петербургский
государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО ПГУПС)
Научный руководитель – кандидат технических наук, доцент
Грачев Владимир Васильевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Черняков Анатолий Андреевич
кандидат технических наук, доцент
Васин Петр Александрович
Ведущее предприятие – ГОУ ВПО «Омский государственный
университет путей сообщения»
Защита диссертации состоится 16 ноября 2011 г. в 15 час. 00 мин. на
заседании диссертационного совета Д218.008.05 в Петербургском
государственном университете путей сообщения по адресу: 190031,
Санкт-Петербург, Московский пр., д.9, ауд.5-407.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского
государственного университета путей сообщения.
Автореферат разослан 14 октября 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор технических наук, профессор В.А. Кручек
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы.
На железнодорожном транспорте РФ и стран
СНГ отказы топливной аппаратуры (ТА) и цилиндро-поршневой группы
(ЦПГ) составляют более 20% от общего количества отказов тепловозных
дизелей в эксплуатации. Данный тип отказов является одной из причин
перерасхода топлива и в значительной мере определяет периодичность и
объем технического обслуживания дизеля.
В настоящее время для оценки технического состояния ТА и ЦПГ
используются в основном средства стационарной диагностики, которые
требуют значительных затрат времени на выполнение подготовительных
операций (постановка тепловоза, подключение датчиков, калибровка
каналов и т.д.), поэтому используются нерегулярно, как правило, для
локализации отказов, что практически исключает возможность учета
реального технического состояния узлов дизеля при планировании
объемов ремонта. Ревизия исправного оборудования дизелей без учета его
реального состояния приводит к увеличению затрат на техническое
обслуживание и интенсивность приработочных отказов.
Задача непрерывного контроля технического состояния ТА и ЦПГ, а
также других узлов дизеля может эффективно решаться средствами
бортовой диагностики, однако долгое время их развитие сдерживалось
низкой контролепригодностью локомотивов.
Бортовые
микропроцессорные
системы
управления
(МСУ)
современных локомотивов (2ТЭ116У, ТЭП70БС, 2ТЭ25К, 2ТЭ25А, 2ТЭ70
и др.) имеют встроенную подсистему диагностики. Однако получаемые ею
данные для оценки технического состояния ТА и ЦПГ в настоящее время
практически
не
используются
ввиду
отсутствия
надежных
параметрических методов диагностирования этих узлов.
1
Существующие методы диагностики в большинстве случаев не
могут быть использованы для непрерывного оперативного контроля
технического состояния ТА и ЦПГ в эксплуатации, так как требуют
демонтажа
ее
с
дизеля
или
установки специального съемного
оборудования.
В связи с этим актуальной является задача разработки методов
обработки диагностической информации, получаемой подсистемами
диагностики бортовых систем управления, которые позволяли бы
своевременно выявлять факт отклонения технического состояния узлов
дизеля от нормального с последующим уточнением вида отказа
средствами стационарной диагностики.
Целью
диссертационной
работы
является
повышение
эксплуатационной надежности и экономичности тепловозов за счет
совершенствования бортовых диагностических комплексов и алгоритмов
обработки диагностической информации.
Объект исследований.
Тепловоз, оборудованный комплексной
микропроцессорной системой управления.
Предмет исследований.
Показатели рабочего процесса тепловозного
дизеля в установившихся режимах работы и их зависимость
от
технического состояния агрегатов и узлов дизеля.
Основные задачи исследования:
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: 1)
теоретически обоснована возможность и целесообразность применения
метода интегральной оценки качества рабочего процесса в цилиндре
тепловозного дизеля по данным бортовых микропроцессорных систем
автоматического регулирования силовой установки тепловоза; 2)
разработана методика непрерывного контроля технического состояния
топливной аппаратуры и цилиндро-поршневой группы дизеля с
2
использованием предложенного метода интегральной оценки качества
рабочего процесса;
3) разработана математическая модель рабочего процесса дизеля как
объекта диагностирования;
4) выполнена проверка эффективности предложенного метода на
математической модели рабочего процесса дизеля;
5)
изготовлен
макетный
образец
устройства
для
контроля
технического состояния топливной аппаратуры и цилиндро-поршневой
группы дизеля, выполнена экспериментальная проверка достоверности
результатов теоретических исследований.
6) сформулированы предложения по рационализации перечня
контролируемых параметров в подсистемах диагностики систем МСУ с
целью обеспечения возможности реализации предложенной методики
диагностирования.
Методы исследований.
При выполнении работы использованы
метод малых отклонений, методы математического моделирования
термодинамических процессов, методы планирования и обработки
эксперимента. При разработке программного обеспечение системы
управления датчиком содержания кислорода в отработавших газах
использовалась современная среда программирования Delphi 7.
Научная новизна работы.
В качестве новых научных результатов
выдвинуты следующие положения:
1. Разработан метод оценки технического состояния топливной
аппаратуры дизеля, основанный на результатах измерения относительного
изменения температуры отработавших газов и коэффициента избытка
воздуха.
3
2. Разработана математическая модель рабочего процесса дизеля как
объекта
диагностирования,
отличающаяся
способом
определения
коэффициента избытка воздуха в цилиндре.
3. Разработана методика измерения значений диагностических
параметров тепловозного дизеля в эксплуатационных режимах.
Практическая ценность.
1.
Применение
предложенного
метода оценки технического
состояния топливной аппаратуры дизеля позволит своевременно выявлять
параметрические
отказы
топливной
аппаратуры,
уменьшить
обусловленный ими перерасход топлива и снизить затраты на техническое
обслуживание дизеля.
2. Изготовлен и испытан макетный образец устройства для
измерения
суммарного
коэффициента
избытка
воздуха дизеля с
использованием датчика содержания кислорода в ОГ. Его применение
позволяет повысить точность и достоверность диагностирования дизелей
по параметрам рабочего процесса.
3. Предложенная методика измерения значений диагностических
параметров тепловозного дизеля в эксплуатационных режимах может
применяться в различных системах функциональной диагностики дизелей.
Основные положения, выносимые на защиту:
- метод интегральной оценки качества рабочего процесса в цилиндре
дизеля;
- способы реализации предложенного метода интегральной оценки
качества рабочего процесса в цилиндре дизеля:
1) по данным систем МСУ-Т(П);
2) с использованием датчика содержания кислорода в отработавших
газах (лямбда - зонда);
4
- методика измерения значений диагностических параметров
рабочего процесса тепловозного дизеля в эксплуатационных режимах
работы.
Достоверность научных положений и результатов.
Достоверность
исследования
подтверждена
путем
сопоставления
полученных
экспериментальных
и
теоретических
результатов.
Погрешность
моделирования рабочего процесса в цилиндре дизеля, определенная
сравнением результатов моделирования с результатами индицирования
цилиндров дизеля в процессе реостатных испытаний, не превышает 6,8%.
Апробация работы.
Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на
научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых
учёных «Шаг в будущее» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2009, 2010, 2011);
восьмой межвузовской научно-практической конференции студентов
бакалавриата,
магистратуры
и
аспирантов
«Молодой
научный
исследователь» (г. Ташкент, ТашИИТ, 2010); Всероссийской научно
практической конференции «Транспорт-2010» (г. Ростов-на-Дону, 2010);
седьмой международной научно-практической конференции «TRANS
MECH-ART-CHEM» (г. Москва, 2010г., МИИТ); третьей Всероссийской
конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения
России» (МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2010); второй региональной научной
конференции «Образование, наука, транспорт в XXI веке: опыт,
перспективы, инновация» (Оренбург, ОрИПС, 2011); международной
научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи,
требования, проекты» (г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2011); четвертой
Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее
машиностроения России» (МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2011).
5
Публикации.
По материалам диссертационной работы опубликовано
14 печатных работ, из них 4 в периодических изданиях, включенных в
перечень ВАК РФ.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из ведения, пяти
глав, библиографического списка из 92 наименований и приложения.
Общий объем диссертации 161 страниц, включая 63 рисунков и 22 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во
введении
обоснована
актуальность
темы
диссертации,
сформулирована цель и задачи исследования, определены научная новизна
и практическая значимость работы.
В первой главе
проведен анализ материалов, посвященных
проблеме повышения эффективности использования и совершенствования
методов и средств диагностирования технического состояния дизелей.
Совершенствованием
функционирования
и
диагностирования
технического состояния тепловозных дизелей занимаются специалисты
ВНИИЖТа, ВНИКТИ, ПГУПСа, МИИТа, ОмГУПСа, ДВГУПСа, РГУПСа,
СамГАПСа и др. Решению этой проблемы посвящены труды А.И.
Володина,
А.В.Грищенко,
И.П.Исаева,
Е.Е.Коссова,
Е.А.Никитина,
Д.Я.Носырева,
Е.С.Павловича,
И.Ф.Пушкарева,
А.Э.Симсона,
В.В.Стрекопытова, Э.Д.Тартаковского, А.З.Хомича, В.А.Четвергова, А.А.
Чернякова и многих других, но данная проблема по-прежнему остается
актуальной.
На
основании
анализа
материалов работ установлено, что
наибольшие осложнения в эксплуатации тепловозов вызывают отказы
дизелей, на долю которых приходится более 40% неплановых ремонтов.
Узлами,
лимитирующими
надежность
дизеля,
являются:
группа
коленчатого вала, цилиндро-поршневая группа, топливная аппаратура,
6
воздухонагнетатели и система охлаждения. Отказы цилиндро-поршневой
группы и топливной аппаратуры дизелей составляют более 20% всех
отказов.
Предотвращение значительной доли отказов дизеля и повышение
эффективности
использования
тепловозов
возможно
за
счет
своевременного
выявления
неудовлетворительного
технического
состояния узлов дизеля средствами диагностирования.
В настоящее эта задача решается преимущественно системами
стационарной диагностики
.
Эффективность использования стационарных
систем может быть существенно повышена использованием их в
сочетании со средствами бортовой диагностики, осуществляющими
непрерывный контроль значений основных параметров оборудования
тепловоза во время его эксплуатации.
В связи с этим актуальной является задача разработки методов
бортовой диагностики, которые могли бы своевременно выявлять факт
отклонения технического состояния узлов дизеля от нормального с
последующим
уточнением
вида
отказа
средствами
стационарной
диагностики.
Во второй главе
выполнен анализ факторов, влияющих на величину
температуры отработавших газов на выходе из цилиндров дизеля.
Температура отработавших газов является одним из важнейших
диагностических параметров рабочего процесса дизеля. Ее значение в
каждый момент времени обусловлено действием целого ряда разных
факторов, связанных как с конструкционными особенностями дизеля, так и
с режимом его работы. В результате анализа, выполненного с
использованием
метода
малых
отклонений,
установлено,
что
относительное изменение температуры отработавших газов на выходе из
цилиндра определяется следующим выражением:
7
.
ОГ
1
K
2 3 4 5 6
H
7
Д
Δ
Т
=
H
⋅
Δ
T
−
H
⋅
Δ
α
−
H
⋅
Δ
ϕ
−
H
⋅
Δ
λ
−
H
⋅
Δ
ε +
H
⋅
Δ
n
+
⋅
Δ
σ
(1) где
Н
1
, H
2
, Н
3
, H
4
, Н
5
, H
6
, Н
7
- безразмерные коэффициенты влияния,
зависящие от текущих значений параметров дизеля (в основном от
температуры воздуха во впускном коллекторе Т
К
и термического
коэффициента полезного действия дизеля),
Δ
Т
К
- малое относительное
отклонение температуры воздуха во впускном коллекторе;
Δ
α
- малое
относительное отклонение суммарного коэффициента избытка воздуха в
цилиндре;
Δ
ϕ
- малое относительное отклонение коэффициента продувки;
Δ
λ
- малое относительное отклонение степени повышения давления при
вспышке;
Δ
ε
- малое относительное отклонение степени сжатия;
Δ
n
- малое
относительное отклонение частоты вращения коленчатого вала;
Δ
σ
Д
- малое
относительное отклонение отношения давления в выпускном коллекторе
P
T
к давлению во впускном коллекторе Р
К
.
При работе исправного дизеля по тепловозной характеристике
абсолютные значения
φ, λ, ε, n, σ
Д
и их относительные отклонения
изменяются незначительно (в пределах нескольких процентов), вследствие
чего относительное отклонение температуры
Δ
T
ОГ
будет преимущественно
определяться относительным отклонением суммарного
коэффициента
избытка воздуха
̅̅̅̅
̅
:
.
Δ
Т
ОГ
≈ −
H
2
⋅
Δ
α
(2)
Изменение технического состояния дизеля (прежде всего топливной
аппаратуры) будет приводить к изменению характера зависимости
Δ
T
ОГ
от
̅̅̅̅
̅
.
Рассматривая величину коэффициента
Н
2
(характер зависимости
Δ
T
ОГ
от
̅̅̅̅
̅
) в
качестве диагностического признака для каждого цилиндра, можно
контролировать изменение технического состояния цилиндра в
эксплуатации.
8
Для проверки сделанного вывода была разработана математическая
модель рабочего процесса дизеля как объекта диагностирования.
В
третьей главе
приводятся результаты исследования рабочего процесса
дизеля на математической модели.
Проверка
адекватности
модели
производилась
посредством
сравнения индикаторных диаграмм рабочего процесса дизеля, полученных
с использованием комплекса КДП «Магистраль» при реостатных
испытаниях, и результатов моделирования рабочего процесса в тех же
режимах работы.
Как показали результаты сравнения, погрешность определения
максимального давления в цилиндре не превышает 6,8%, что с учетом
характера решаемой задачи можно считать вполне удовлетворительным
результатом.
Значение суммарного коэффициента избытка воздуха является одним
из
параметров
рабочего
процесса,
определяемых
в
процессе
моделирования.
Для
сравнения
результатов
моделирования
с
экспериментальными данными относительные изменения суммарного
коэффициента избытка воздуха при изменении режима работы дизеля
вычислялись как разность относительных отклонений давления наддува
Δ
P
K
и цикловой подачи топлива
Δ
g
Ц
:
Δ
α
≈
Δ
P
−
Δ
g
. (3)
c
K Ц
Анализ результатов моделирования
,
представленных на рис. 1,
показывает, что относительное изменение температуры отработавших
газов дизеля практически пропорционально относительному изменению
суммарного коэффициента избытка воздуха в цилиндре и мало зависит от
изменения давления наддува, что соответствует зависимости (2).
9
В четвертой главе
предложен метод интегральной оценки
технического состояния цилиндров дизеля в эксплуатации. Реализация
метода для силовой установки тепловоза с раздельной системой
автоматического регулирования (САР) сводится к контролю зависимости
(2) для каждой позиции контроллера машиниста и сопоставлению ее с
полученной в процессе реостатных испытаний или в процессе
эксплуатации дизеля, техническое состояние которого определяется как
исправное. В силовых установках с объединенной САР, обеспечивающей
поддержание постоянного режима работы дизеля (цикловой подачи
топлива и частоты вращения коленчатого вала), реализация метода
сводится к контролю текущих относительных изменений суммарного
коэффициента избытка воздуха и температуры отработавших газов
относительно исходных (базовых) значений для каждой позиции
контроллера.
Рис. 1 Изменение параметров рабочего процесса на 13 позиции
контроллера машиниста
10
Условием соответствия текущего технического состояния исходному
(исправному) будет выполнение неравенств:
Δ
Т
ОГ
≤
ε
t
Δ
α
≤
ε
,
α
где,
– допустимые отклонения, обусловленные погрешностью
измерения относительных отклонений температуры и суммарного
коэффициента избытка воздуха.
Поскольку силовая установка тепловоза до 80% времени под
нагрузкой работает в неустановившихся режимах, корректное измерение
контролируемых параметров дизеля во время эксплуатации является
необходимым условием реализации любого параметрического метода
функциональной диагностики. В работе предложена методика измерения
диагностических параметров дизеля в эксплуатационных режимах. Суть ее
состоит в том, что измерение диагностических параметров (т.е.
определение их математических ожиданий) осуществляется после
стабилизации режима работы силовой установки, критерием которой
является выполнение условия:
| [ ( )] [ ( )]| [ ( )]
,
(4) где,
X(t) –
измеряемый параметр;
[ ( )]
-
математическое ожидание параметра
X(t)
на интервале [
t
O
…t
n
];
[ ( )]
-
математическое ожидание параметра
X(t)
на интервале [
t
O
…t
m
];
[ ( )]
-
среднеквадратическое отклонение параметра
X(t)
на
интервале [
t
O
…t
m
].
Объем выборки, необходимый для достоверного определения
параметра, зависит от величины допустимой погрешности, обусловленной
11
случайным характером изменения параметра, которая для выполнения
условия (3) должна удовлетворять неравенству:
√
( [ ( )])
, (5)
где, - текущая постоянная абсолютная погрешность канала
измерения параметра
X(t).
Доверительный интервал случайной ошибки измерения параметра
X(t)
в долях от среднеквадратического отклонения
[ ( )]
√ (
[ ( )]
)
. (6)
Объем выборки, обеспечивающий требуемую точность измерения
параметра, определяется, исходя из величины доверительного интервала
(6) и принятого уровня доверительной вероятности (как правило, 95%), с
использованием распределения Стьюдента.
С целью определения абсолютных значений погрешности измерения
контролируемых параметров была выполнена оценка точности измерения
контролируемых параметров в комплексе бортовой диагностики системы
МСУ-Т(П) тепловозов 2ТЭ116У и ТЭП70БС.
Вывод о текущем техническом состоянии цилиндра дизеля делается
в соответствии с разработанной таблицей (см. табл.) решающих правил
диагностирования. Ее графическое представление на координатной
плоскости
̅̅̅̅
̅̅
̅̅̅̅
̅
приведено на рис.2.
Границы и допустимых отклонений параметров определяются
погрешностью определения значений математического ожидания
параметров, которая в свою очередь обусловлена систематической
ошибкой каналов измерения параметров и случайной ошибкой измерения:
12
√ ̅ ̅ ̅ ̅
(
[ ] [ ]
)
. (7)
√( ) ( [ ])
̅ ̅
( [ ])
, (8) где,
̅
- относительная погрешность термопары;
̅
-
относительная погрешность термосопротивления измерения температуры
холодного спая;
̅
- относительная погрешность измерения термо э.д.с.;
̅
-
относительная погрешность измерения термосопротивления;
̅
-
относительная погрешность рычажной передачи от рабочего органа
регулятора к рейкам ТНВД;
̅
- относительная погрешность измерения
положения рабочего органа регулятора.
Рис. 2 Графическое представление таблицы решающих правил
13
Таблица 1
Решающие правила для оценки технического состояния цилиндра дизеля
№
п/п
Отклонения диагностических параметров
за допустимые пределы
Заключение о
техническом состоянии
цилиндра
̅
̅
̅
̅
1
*
*
*
Отказы
МСУ,
нарушение
нормальной работы РЧВ,
разрегулировка рычажной
передачи к ТНВД,
ограничение выхода реек
ТНВД.
2
*
*
*
3
+
+
+
Ухудшение
технического
состояния ТА, нарушение
регулировки ТНВД.
4
+
+
+
Уменьшение
мощности
цилиндра, отказ
термопары, ухудшение
технического
состояния ТА.
5
+
+
Повышение качества
воздухоснабжения цилиндра
(за счет включения других
цилиндров, повыщения атм.
давления, снижения
температуры окружающего
воздуха и др.).
6
+
+
Нарушение
регулировки
рычажной передачи ТНВД.
7
+
+
Отключение цилиндров
дизеля или ухудшение
качества
воздухоснабжения.
8
+
+
Нарушение
регулировки
рычажной передачи,
отсутствие давления
топлива.
9
+
+
+
Отказ датчика давления
наддувочного воздуха или
термопары.
Условные обозначения:
* - изменение параметра не учитывается; + - изменение параметра
находятся в области допустимых изменений; - увеличение параметра за
границу области допустимых изменений;
- уменьшение параметра за
границу области допустимых изменений; РЧВ – регулятор частоты
вращения; ТНВД – топливный насос высокого давления.
14
Для экспериментальной проверки предложенного метода была
выполнена оценка технического состояния дизеля тепловоза 2ТЭ116У по
данным бортового накопителя. Оценка выполнялась с использованием
информации, полученной в течении 3-х поездок. Как следует из
результатов, частично представленных на рис. 3, текущее состояние дизеля
распознается как соответствующее исходному (исправному), что в данном
случае свидетельствует о достоверности предложенного метода.
В процессе обработки информации бортового накопителя изменение
коэффициента избытка воздуха определялось косвенным способом, по
изменениям давления надувочного воздуха и положения рабочего органа
регулятора.
Рис. 3 Границы допустимых отклонений и контрольные точки
нескольких цилиндров на 11 ПКМ
Такой способ характеризуется относительно высокой погрешностью
(до 6%). Точность измерения коэффициента избытка воздуха может быть
повышена при прямом измерении его значения с помощью специального
датчика.
В пятой главе
представлены результаты разработки и испытаний
макетного образца устройства для непрерывного контроля величины
суммарного коэффициента избытка воздуха тепловозного дизеля на базе
15
широкополосного датчика содержания кислорода в отработавших газах
Bosch LSU 4.2.
Датчик устанавливается на выпускную трубу тепловоза с помощью
специального патрубка.
Стендовые испытания макетного образца устройства выполнялись на
тепловозе серии 2ТЭ116У в процессе нагружения его силовой установки
на тормозные резисторы.
Эксплуатационные испытания проводились на тепловозе серии
ТЭП70БС во время поездки на участке Санкт-Петербург Витебский –
Новосокольники Октябрьской ж.д.
Как следует из некоторых результатов, приведенных на рис.4,
техническое
состояние
дизеля
устойчиво
определяется
как
соответствующее исходному (исправному), несмотря на изменение
величины коэффициента избытка воздуха и температуры отработавших
газов, что свидетельствует о достоверности метода и устойчивости
получаемых результатов.
Рис. 4 Контрольные точки состояния цилиндров на 11-й и 13-й позициях
контроллера машиниста
16
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
В процессе выполненных теоретических и экспериментальных
исследований получены следующие результаты:
1.
Существенное
повышение
уровня
контролепригодности
современных тепловозов (2ТЭ116У, ТЭП70БС, 2ТЭ25К, 2ТЭ25А),
оборудованных комплексной микропроцессорной системой управления
дизель-генераторной установкой, включающей подсистему диагностики
силовой установки, не привело к изменению структуры и эффективности
системы их технического обслуживания.
2.
Разработана
математическая
модель
рабочего
процесса
тепловозного дизеля как объекта диагностирования, которая дает
возможность выполнить анализ влияния различных факторов на величину
температуры отработавших газов в неноминальных режимах работы
дизеля. Погрешность моделирования изменения давления в цилиндре,
определенная сравнением результатов моделирования с индикаторными
диаграммами цилиндров дизеля, полученными в процессе реостатных
испытаний, не превышает 6,8%.
3. В результате анализа рабочего процесса дизеля с применением
метода малых отклонений, установлено, что основными факторами,
определяющими величину температуры отработавших газов дизеля,
являются значение коэффициента избытка воздуха и техническое
состояние топливной аппаратуры дизеля.
4. Предложен и обоснован метод интегральной оценки качества
рабочего процесса в цилиндре дизеля, основанный на контроле
соответствия относительных изменений температуры отработавших газов
в цилиндрах дизеля и коэффициента избытка воздуха.
5. Предложен и обоснован метод измерения относительного
изменения коэффициента избытка воздуха в цилиндре дизеля по
17
косвенным параметрам, основанный на анализе малых отклонений
давления наддува и цикловой подачи топлива. Относительная погрешность
измерения не превосходит 6 %.
6. Теоретически обоснована и экспериментально проверена методика
измерения значений диагностических параметров тепловозного дизеля в
эксплуатационных режимах, исключающая влияние переходных процессов
на точность измерения.
7. Изготовлен и испытан в эксплуатационных условиях макетный
образец устройства для непрерывного контроля величины суммарного
коэффициента избытка воздуха дизеля с использованием датчика BOSCH
LSU 4.2
8.
С
целью
повышения
точности
определения
изменения
коэффициента избытка воздуха в цилиндрах дизеля, перечень параметров
контролируемых подсистемой диагностики бортовых микропроцессорных
систем управления силовой установкой тепловоза, должен быть дополнен
температурой надувочного воздуха и суммарным коэффициентом избытка
воздуха дизеля.
9.
Проведенные
стендовые
и
эксплуатационные
испытания
подтвердили эффективность предложенных методик и технических
решений. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов
работы составил 4,9 млн. рублей в год на 60 тепловозов при сроке
окупаемости затрат 1 год.
Основные положения диссертации опубликованы:
а) В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
1) Грачев В.В., Валиев М.Ш. Оценка технического состояния
тепловозного дизеля по данным бортовой микропроцессорной системы
управления // Известия Петербургского университета путей сообщения. -
2010. - №1(22). - с. 22 - 32.
18
2) Валиев М.Ш. Диагностика рабочего процесса тепловозного дизеля
в условиях эксплуатации // Вестник Транспорта Поволжья. - 2011. - №1(25).
- с. 35 - 39.
3) Грачев В.В., Валиев М.Ш. Оценка технического состояния
цилиндров дизеля с использованием датчика содержания кислорода в
отработавших газах // Известия Петербургского университета путей
сообщения. - 2011. - №2(27). - с. 25 - 32.
4) Грачев В.В., Базилевский Ф.Ю., Валиев М.Ш. Устройство для
контроля величины коэффициента избытка воздуха тепловозного дизеля //
Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2011. - №3(28).
- с. 153 - 161.
б) В других изданиях:
5) Валиев М.Ш. Диагностирование тепловозных дизелей по
параметрам рабочего процесса // Материалы VII международной научно
практической конференции «Trans –Mech-Art-Chem». Москва. - 2010. - с. 49
- 50.
6) Грачев В.В., Валиев М.Ш. Интегральная оценка качество рабочего
процесса тепловозного дизеля в эксплуатации // Сборник трудов третьей
всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее
машиностроения России». Москва. - 2010. - с. 228 - 229.
7) Грачев В.В., Валиев М.Ш. Контроль значения температуры
выпускных газов дизеля в эксплуатации // Сборник трудов третьей
всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее
машиностроения России». Москва. - 2010. - с. 231.
8) Валиев М.Ш. Оценка технического состояния тепловозного дизеля
по параметрам рабочего процесса // Труды всероссийской научно
практической конференции «Транспорт-2010». - 2010. - с. 289 - 290.
9) Валиев М.Ш. Интегральная оценка качества рабочего процесса
тепловозного ДВС в эксплуатации // Материалы VIII межвузовской
научно-практической конференции «Молодой научный исследователь».
Ташкент. - 2010. - ч.2. - с. 24 - 25.
10)
Валиев
М.Ш.,
Грачев
В.В.
О
контроле
температуры
отработавших газов дизеля в эксплуатации // Вестник Ташкентского
института инженеров транспорта. Ташкент. - 2010. - №3. - с. 41 - 44.
11) Валиев М.Ш. Применение датчика содержания кислорода в
отработавших газах для оценки технического состояния цилиндров
тепловозного дизеля // Материалы межвузовской научно-технической
конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Шаг в будущее».
Неделя науки-2011. - 2011. - с. 47 - 50.
12) Валиев М.Ш. Совершенствование системы контроля
технического состояния дизеля в эксплуатации // Тезисы докладов VII
19
Международной научно-технической конференции «Подвижной состав
XXI века: идеи, требования, проекты», ПГУПС. - 2011. - с. 126 - 128. 13)
Валиев М.Ш., Грачев В.В. Оценка технического состояния
цилиндро-поршневой группы и топливной аппаратуры тепловозного
дизеля с использованием датчика содержания кислорода в отработавших
газах (лямбда-зонда)// сборник трудов «Образование, наука, транспорт в
XXI веке: опыт, перспективы, инновации» Оренбург. - 2011. - с. 11. 14)
Грачев В.В., Базилевский Ф.Ю. Валиев М.Ш. Применение датчика
содержания кислорода для контроля качества рабочего процесса
тепловозного дизеля //Сборник трудов четвертой всероссийской
конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения
России». Москва. - 2011. - с. 208 - 209.
Подписано к печати
07.10.2011
Печ.л. – 1,25
Печать - ризография Бумага
для множит. апп. Формат 60×84 1\16 Тираж 100 экз. Заказ №_____
Тип.ПГУПС 190031, С-Петербург, Московский пр.9
20
