Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Состояние вопроса и постановка задачи исследований 11
1.1 Общие сведения о работе и контроле систем охлаждения дизелей тепловозов 11
1.2 Обзор и анализ причин снижения теплорассеивающей способности охлаждающих устройств 15
1.3 Анализ известных способов оценки фактического состояния теплообменного оборудования тепловозов 30
1.4 Анализ теплорассеивающей способности охлаждающих устройств тепловозов по результатам реостатных испытаний... 51
1.5 Выводы 58
ГЛАВА 2 Разработка методов контроля текущего состояния охлаждающего устройства тепловоза и определения периодичности его восстановления 59
2.1 Выбор показателя оценки теплорассеивающей способности охлаждающего устройства тепловоза 59
2.2 Оценка факторов, влияющих на снижение теплорассеивающей способности охлаждающего устройства тепловоза 63
2.3 Метод оценки текущего состояния теплорассеивающей способности охлаждающего устройства тепловоза в эксплуатации 73
2.4 Метод определения рациональной периодичности проведения работ по восстановлению теплорассеивающей способности охлаждающего устройства 88
2.5 Оценка погрешности определения общей потери теплорассеивающей способности охлаждающих устройств и её составляющих 109
2.6 Выводы 113
ГЛАВА 3 Результаты оценки технического состояния систем охлаждения тепловозов 115
3.1 Количественная оценка влияния различных факторов на снижение теплорассеивающей способности охлаждающих устройств по результатам реостатных испытаний 115
3.2 Результаты оценки текущего состояния теплорассеивающей способности охлаждающих устройств тепловозов в эксплуатации 121
3.3 Расчет потерь, связанных с перегревом теплоносителей в пути следования тепловоза 143
3.4 Результаты оценки экономических потерь, обусловленных перерасходом дизельного топлива на привод вентиляторных установок тепловозов 162
3.5 Выбор рационального значения периодичности восстановления теплорассеивающей способности охлаждающего устройства для тепловозов серии ТЭП70БС 167
3.6 Выводы 170
ГЛАВА 4 Расчетные исследования по выбору периодичности проведения восстановления теплорассеивающей способности охлаждающего устройства 174
4.1 Цель расчетных исследований 175
4.2 Методика, программа и объем расчетных исследований 176
4.3 Результаты расчетных исследований и их анализ 178
4.4 Выводы 190
ГЛАВА 5 Расчетные исследования технико экономической эффективности изменения периодичности проведения работ по восстановлению теплорассеивающей способности охлаждающего устройства тепловоза 196
5.1 Методика оценки технико-экономической эффективности... 197
5.2 Цель расчетных исследований 201
5.3 Программа расчетных исследований 201
5.4 Исходные данные для расчета 202
5.5 Расчет годовых расходов по сравниваемым регламентам проведения восстановительных работ охлаждающего устройства 207
5.6 Выводы 216
Заключение 218
Список сокращений и условных обозначений 220
Список литературы
- Анализ известных способов оценки фактического состояния теплообменного оборудования тепловозов
- Оценка факторов, влияющих на снижение теплорассеивающей способности охлаждающего устройства тепловоза
- Результаты оценки текущего состояния теплорассеивающей способности охлаждающих устройств тепловозов в эксплуатации
- Методика, программа и объем расчетных исследований
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В условиях реформирования локомотиворемонтного комплекса и распределения ответственности за техническое содержание локомотивов между сервисными компаниями возрастает роль мониторинга технического состояния локомотивов для своевременного предупреждения о предотказном состоянии.
По данным Некоммерческого Предприятия «Совет операторов железнодорожного транспорта» (СОЖТ) за период с 2008 г. по 2013 г. превышение нормы неисправных локомотивов увеличилось с 2,5 до 4,2 раз соответственно. В настоящее время реализуется комплекс мероприятий, направленных на повышение надежности эксплуатируемого парка и сокращение непроизводительных расходов топливно-энергетических ресурсов, в связи с чем перед локомотивным комплексом поставлена задача - сократить количество отказов локомотивов на 50 %.
Охлаждающее устройство (ОУ) тепловоза является одним из наиболее уязвимых узлов в отношении частоты отказов, возникновение которых приводит к ощутимым экономическим последствиям. В процессе эксплуатации в силу различных факторов теплорассеивающая способность (ТРС) ОУ тепловоза снижается. Исследования показывают, что теплорассеивающая способность охлаждающего устройства снижается до предельно допустимого уровня (15 %) быстрее, чем предусмотрено восстановление этого параметра на текущем ремонте при существующей в настоящее время планово-предупредительной системе ремонтов, однако количественная сторона этого вопроса не изучена.
Снижение теплорассеивающей способности в эксплуатации приводит не только к рискам перегрева теплоносителей и сброса нагрузки дизель-генераторной установки в пути следования, но и к перерасходу топлива в связи с более интенсивной работой вентиляторных установок для охлаждения теплоносителей. Начиная с определенного момента времени, издержки при эксплуатации тепловоза с пониженной теплорассеивающей способностью охлаждающего устройства начинают превосходить стоимость работ по восстановлению его исходного состояния. Своевременное обнаружение такого предельного состояния теплообменного оборудования тепловоза и реализация превентивных мер по его предупреждению и устранению обуславливает необходимость поиска новых системных (технических, методологических и
технологических) решений, позволяющих повысить надежность и эффективность составных частей систем охлаждения тепловозных дизелей и сократить расходы на техническое содержание тепловоза в целом.
Существующие методы контроля состояния охлаждающего устройства или носят субъективный характер и позволяют лишь констатировать предельное состояние тепловоза, или имеют высокие трудоемкость и затраты, так как требуют отвлечения тепловоза из эксплуатации. В то же время все вновь выпускаемые отечественные тепловозы оборудованы автоматическими бортовыми системами сбора и контроля параметров дизель-генераторной установки. Указанные устройства теоретически могли бы быть использованы для диагностики текущего состояния ОУ, однако отсутствие методов обработки потока данных в сочетании с низкими метрологическими характеристиками примененного измерительного оборудования в указанных системах, в настоящее время не позволяют использовать их для указанной цели.
Таким образом, задача оперативной диагностирования состояния ОУ тепловоза, без отвлечения его от эксплуатации в межремонтный период, актуальна и является актуальной, т.к. это один из способов сокращения эксплуатационных расходов.
Уровень проработки вопроса. На сегодняшний день известен ряд работ, посвященных поиску и реализации методов и способов диагностирования теплообменного оборудования систем охлаждения транспортных энергетических установок. Их авторами являются отечественные и зарубежные специалисты ведущих институтов и организаций, в т.ч. Куликов Ю.А., Третьяков А.П., Панов Н.И., Луков Н.М., Розенблит Г.Б., ТкаляВ.С, Горин В.И., Перминов В.А., Гайворонский Б.Г., Ситников Е.А., Петухов Б.С., Михеев М.А., Михеева И.М., Кутателадзе С.С., Егунов П.М., Свизяев В.П., Туров Л.С., Слободенюк А.С. и др. Некоторые из предложенных ими методов могут быть применены для оценки состояния системы охлаждения тепловозного дизеля, однако в целом они не удовлетворяют современным требованиям диагностирования и не учитывают специфику тепловозных условий, что говорит о недостаточности их проработанности.
Цель и задачи. Целью исследований является разработка методов контроля ТРС ОУ тепловоза и научного обоснования выбора рациональной периодичности проведения ремонтных работ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Выбрать физического показателя оценки текущего состояния ОУ тепловоза.
-
Разработать метод контроля текущего теплотехнического состояния ОУ по данным измерений параметров оборудования тепловоза.
-
Найти зависимость между состоянием ОУ тепловоза и связанной с таким состоянием величиной избыточных эксплуатационных затрат.
-
Выявить количественную связь скорости снижения теплорассеивающей способности ОУ от времени эксплуатации тепловоза, и разработка алгоритма прогнозирования (тренда) состояния ОУ на перспективу.
-
Разработать метод оценки рациональной периодичности проведения восстановительных работ.
6 Апробировать методы на примере оценки состояния ОУ тепловозов,
эксплуатирующихся в выбранном локомотивном депо.
Объектом исследований является охлаждающее устройство тепловоза, находящегося в работе в режиме рядовой эксплуатации.
Предметом исследований является влияние технического состояния ОУ тепловоза на его энергетические и экономические показатели.
Методы исследований. При выполнении работы применялись методы:
-расчета параметров ОУ, в том числе тепловой, аэродинамический и энергетический расчеты при его работе как в установившемся, так и в неустановившемся температурных режимах;
-вероятностного анализа сочетаний продолжительностеи температур атмосферного воздуха в конкретном климатическом регионе эксплуатации и продолжительностеи различной интенсивности нагрузок дизель-генераторной установки в данном регионе;
факторного анализа;
регрессионного анализа;
планирования и обработки результатов эксперимента и др. Научная новизна
1 Разработан метод оперативной оценки состояния ОУ тепловоза, отличающийся тем, что используется информация бортовых средств диагностики без отвлечения тепловоза от эксплуатации.
-
Разработан метод определения рациональной периодичности проведения работ по восстановлению ТРС ОУ тепловоза, отличающийся тем, что он позволяет определить периодичность профилактических мероприятий по фактическому состоянию.
-
Определены зависимости фактического состояния ОУ от наработки и условий эксплуатации на примере тепловозов серии ТЭП70БС.
-
Установлены аналитические зависимости эксплуатационных затрат в функции показателя состояния ОУ для магистральных тепловозов серии ТЭП70БСи2ТЭ116.
-
Разработан проект изменений Правил технического обслуживания и деповского ремонта тепловозов серии ТЭП70БС.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Метод контроля ТРС ОУ тепловоза, позволяющий оценивать ТРС с использованием данных об интенсивности работы вентиляторных установок, качество проведения ремонтных работ, а также скорость снижения ТРС за выбранный период наблюдения. Метод отличается от известных тем, что оценка проводится в поездке без отвлечения тепловоза от выполнения основных функций.
-
Метод определения рациональной периодичности проведения восстановительных работ по ОУ тепловоза, позволяющий определить периодичность профилактических мероприятий ОУ, что ведет к минимизации эксплуатационных затрат и вероятности сброса нагрузки дизель-генераторной установки в пути следования по причине перегрева.
-
Результаты расчетно-экспериментальных исследований по оценке интенсивности снижения ТРС ОУ тепловозов во время эксплуатации.
Достоверность научных положений и результатов подтверждена:
-посредством сопоставления результатов расчетного и экспериментального определения значений параметров систем охлаждения дизелей тепловозов; расхождение не превышает 10 %;
-использованием современных методов исследований и воспроизводимостью результатов экспериментов.
Практическая ценность:
1 Разработанные методы позволили:
- выполнять оперативную оценку текущего состояния ОУ тепловоза в межремонтные периоды эксплуатации;
-выявлять причины ухудшения технического состояния ОУ и формировать рекомендации по их устранению;
-корректировать объем и периодичность работ по техническому обслуживанию тепловоза с учетом фактического состояния ОУ;
- оценивать качество проведения восстановительных работ ОУ тепловозов (осуществлять выходной контроль).
2 Сформулированы экономически обоснованные рекомендации по изменению существующего регламента проведения восстановительных работ ОУ парка тепловозов ТЭП70БС в эксплуатационном локомотивном депо Ртищево - Восточное Юго-Восточной Дирекции тяги.
Публикации.
Основные положения и результаты изложены в 4 статьях рецензируемых научных изданий, определенных перечнем ВАК при Минобрнауки России, в 5 статьях сборников научных трудов и 1 патенте, общим объемом 6.3 п.л., авторский вклад 70 %.
Апробация работы. Основной материал диссертационной работы представлен в научных докладах, которые обсуждались на:
-
Всероссийской научно-технической конференции по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок. 27.01.2016 г. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана. Тема: «Современная диагностика теплотехнического состояния охлаждающего устройства тепловоза»;
-
Научно-технических советах отделения «Тяговый подвижной состав» ОАО «ВНИИЖТ», в 2011 - 2015 годах, г. Москва.
Структура и объем работы.
Диссертация изложена на 240 страницах машинописного текста, включая 32 таблицы, 45 иллюстраций и состоит из введения, 5 глав, выводов, библиографического списка из 97 наименований и 1 приложения на 9 страницах.
Анализ известных способов оценки фактического состояния теплообменного оборудования тепловозов
Данный отказ обусловлен наличием в составе ОЖ посторонних включений в различной степени концентрации, несмотря на применяющиеся в настоящее время способы водоподготовки. В начальной стадии загрязнения на стенках трубок откладывается шлам, представляющий собой продукты коррозии и накипи, которые образуются в различных частях СО тепловоза и переносятся потоками ОЖ. При этом проходное сечение секций изменяется незначительно, поэтому в этот период загрязнение трудно определить существующими в распоряжении ремонтных служб методами контроля (с помощью тепловизора или по времени пролива секций на испытательном стенде). Однако даже незначительное отложение шлама или продуктов накипно-коррозионных отложений (далее НКО) на стенках трубок приводит к существенному повышению термического сопротивления потоку тепла и, как следствие, к потере ТРС радиатора [36]. Образование слоя накипи 0,3-0,5 мм приводит к падению коэффициента теплопередачи более чем в 3,5 раза [37]. Даная величина загрязнения может быть достигнута всего за 1 год при концентрации в ОЖ способного к распаду гидрокарбоната кальция на уровне 1,0-1,5 мг-экв/л.
Когда дефект удается обнаружить, то, как правило, состояние секций таково, что эксплуатация тепловоза уже длительное время сопровождалась повышенными экономическими затратами. По длине трубки шлам откладывается неравномерно - более интенсивно загрязнение трубок наблюдается на их концах. Причем, при входе потока ОЖ в трубку откладываются, в основном, крупные механические включения, приводящие, в конечном итоге, к закупорке сечения трубок. На выходе потока ОЖ, напротив, наблюдаются отложения на кромках и стенках в виде мелкодисперсной накипи. К закупорке сечения такие отложения не приводят, но, по мере накопления по длине трубки, приводят к существенной потере теплопередачи.
Такое загрязнение происходит, в основном, тополиным пухом, черноземом, если тепловоз эксплуатируется в регионах, богатых плодоносными почвами, а также песком, если тепловоз эксплуатируется в районах пустыни и полупустыни. Нередки случаи загрязнения наружных поверхностей продуктами неполного сгорания топлива [7]. При значительном износе цилиндропоршневой группы в выхлопных газах дизеля начинает возрастать концентрация продуктов неполного сгорания, а также масла, которые выбрасываются в атмосферу. При большой скорости двухсекционного тепловоза, а также при встречном или попутном ветре, выхлопные газы вместе с маслом и продуктами неполного сгорания распространяются вдоль кузова и засасываются ВУ. В результате происходит замасливание наружных кромок охлаждающих пластин радиаторов. Само по себе это уже приводит к снижению ТРС радиатора, но в дополнение к этому к липкой субстанции начинают прилипать различные включения, в т.ч. тополиный пух, песок и мусор, поднятый с дорожного полотна движущимся тепловозом, и прочее. Высыхая, эта субстанция образует твердое покрытие на внешних кромках секций радиаторов (рисунок 1.3). В результате не только падает коэффициент теплопередачи, но происходит закупорка части воздушного сечения радиатора, что, в свою очередь, приводит к снижению поверхности теплопередачи и производительности ВУ. Рисунок 1.3 - Фото блока радиаторов, загрязненного с наружной стороны 1.2.3 Замена радиаторных секций типа 9717.000 (Р62.131.00.000) на секции типа 7317.000
Замена радиаторных секций типа 9717.000 (Р62.131.00.000) на секции типа 7317.000 с пониженной ТРС происходит по мере выхода из строя штатных секций. Технические характеристики секций обоих типов приведены в таблице 1.1 [34]. Применение секций с заведомо худшей теплорассеивающей способностью обусловлено двумя причинами: во-первых, секции 7317.000 менее склонны к загрязнению из-за увеличенных сечений охлаждающих трубок и поэтому достаточно долго сохраняют ТРС; во-вторых, секции дешевле (у различных производителей разница в стоимости составляет от 2 до 8,4 % при ценах на 10.03.2015). Однако предварительные расчеты [20] показали, что в результате такой замены потеря ТРС ОУ в зависимости от рабочих режимов течения теплоносителей составляет от 18 % до 30 %. Среднеэксплуатационный перерасход денежных средств при этом достаточно велик и составляет до 150 тыс. руб. на одну секцию тепловоза 2ТЭ116 в год [20]. Кроме того, такое снижение ТРС ОУ в некоторых режимах эксплуатации тепловоза неизбежно приведёт к перегреву теплоносителей в пути следования, т.к. при проектировании ОУ тепловоза заложен запас всего 15 % [6].
Существует ещё одна причина, по которой целесообразность замены секций 9717.000 на 7317.000 требует дополнительных исследований. Секция 9717.000 является своеобразным водяным фильтром, препятствующим попаданию шлама в водяные полости крышек цилиндров, а также на поверхности охлаждения цилиндров дизеля. Последствия от загрязнения этих поверхностей более серьёзные, чем от загрязнения секций. Таким образом, несмотря на существующее мнение, целесообразность замены секций 9717.000 на 7317.000 не очевидна и требуется проведение специальных технико-экономических исследований, чтобы обосновать такую замену.
Оценка факторов, влияющих на снижение теплорассеивающей способности охлаждающего устройства тепловоза
Выявление некоторых из дефектов в работе ОУ не требует применения сложного математического аппарата. Так, например, перегревы воды или масла дизеля однозначно указывают на неисправности в работе ОУ или водомасляного теплообменника, а переохлаждение теплоносителей явно указывает на неисправности в работе САРТ. Но большинство дефектов в явном виде оценить затруднительно. Так, например, загрязнение внутренних полостей радиаторов долгое время может оставаться незамеченным, а перерасходы топлива тепловоза списываться на дефекты работы топливной аппаратуры ДГУ. В этом случае определение наличия дефекта, идентификация элемента ОУ, ответственного за его появление, а также количественная оценка его негативных последствий с целью выдачи решения о сроках устранения дефекта возможны только при наличии специальных методик, опирающихся на проведение комплексного анализа потока данных. При этом из-за большого объема поступающей информации, обработка потока данных должна проводиться в автоматизированном режиме, в том числе для исключения человеческого фактора. Очевидно, что для машинной обработки требуется задание некоторого алгоритма и показателя, по которым будет приниматься то или иное решение в автоматизированном режиме.
Оценку эффективности работы ОУ можно делать по следующим показателям: - по отношению фактического значения расхода V1ф ОЖ или перепада АР1ф давлений в секциях к ожидаемым (расчетным) значениям Vlо, ЛР1о этих параметров [7] v 7 P -P" соответственно значения фактической (измеренной при испытаниях) и ожидаемой (полученной расчетным путем) температур «горячего» теплоносителя (температура ОЖ) при входе в теплообменный аппарат (ТА), К; температура «холодного» теплоносителя (температура охлаждающего воздуха) при входе в ТА, К. К недостаткам первых двух способов следует отнести то, что показатели отражают только изменение расхода воды через радиатор, в то время как изменение ТРС ОУ может быть вызвана иными причинами. Поэтому показатели нельзя признать полностью пригодными для оценки ТРС ОУ. Показатель єМЕ достаточно полно отражает общее состояние ТРС ОУ. К недостаткам его можно отнести то, что с помощью него трудно выявить конкретную причину возникновения дефекта.
Более достоверную оценку состояния ОУ можно провести по отношению фактического и ожидаемого значений удельных тепловых эффективностей ТА K0F0 где индексы - соответствуют значениям фактических «ф» и «о» (полученных при обработке потока данных испытаний) и ожидаемых значений параметров; К - коэффициент теплопередачи от воды к воздуху, приведенный к среднелогарифмическому Вт температурному напору, ; F - поверхность теплообмена ТА обдуваемая воздухом, м2. Площади радиаторных секций F$ и F0 могут отличаться в результате применения радиаторных секций типа, отличного от регламентированного чертежом на тепловоз. С помощью этого показателя из общего состояния ОУ тепловоза можно выделить конкретный фактор, отвечающий за возникновение дефекта. Z = П" ! indi = l 2 7317 заг рем пл з ж щ МКП н ВУ, (2-7) где Пф - количество факторов снижения ТРС ОУ, ед.; і - порядковые номера каждого фактора; indt - индекс обозначения i-го фактора; sind - значение снижения относительной ТРС ОУ по причине воздействия фактора indi. В (2.7) выделены следующие значимые факторы: Е± - загрязнение внутренних поверхностей трубок радиатора; 2 - загрязнение наружных поверхностей охлаждающих пластин и трубок радиатора; 7зі7 - замена расчетного типа секций на менее эффективные типа 7317.000; заг - исключение части секций из контура охлаждения (заглушены) в следствие их разгерметизации или иной причины; рем- применение секций расчетного типа, но прошедших ремонт с отъемом коллекторов; пл - замятие охлаждающих пластин у отдельных секций радиаторов; 3 - отсутствие заделок при установке блока радиатора в шахту охлаждающего устройства, предназначенных для исключения перетока воздуха мимо радиаторов; ж - дефекты в работе привода жалюзи, не обеспечивающего их полное открытие; мкп - эксплуатация тепловоза с открытым или наличие нештатного МКП в летнее время года; щ - наличие утеплительных щитов, которые должны быть демонтированы в летнее время года; н - снижением производительности водяного насоса; ву - ухудшение работы вентиляторной установки относительно расчетных параметров. Предполагается, что за время эксплуатации тепловоза в межремонтный период относительная ТРС его ОУ снижается по некоторому закону є т) = Д(г). (2.8)
Снижение эффективности работы ОУ неизбежно приводит к риску перегрева теплоносителей дизеля в пути следования тепловоза с составом и, как следствие, к его вынужденной остановке. Риски наступления такого события тем выше, чем выше температура атмосферного воздуха, выше нагрузка ДГУ тепловоза и ниже значение є . Экономические потери от такого события велики и их следует заблаговременно предотвращать. Кроме того, снижение ТРС ОУ постоянно приводит к повышенному расходу мощности ДГУ на привод вентиляторных установок ОУ и, как следствие, к перерасходу дизельного топлива. Суммарные издержки, связанные с эксплуатацией тепловоза с пониженной ТРС ОУ, обозначены П = /2(г).
В некоторый момент времени (назовем его критическим гкр) возникает ситуация, когда без проведения работ по восстановлению ТРС ОУ дальнейшая эксплуатация тепловоза за период гэксп будет приносить больше убытков, чем затраты на проведение таких работ. При этом значение относительной ТРС ОУ, соответствующее этому времени (кр) является критерием для принятия решения о необходимости проведения восстановительных работ.
Величина кр может различаться не только для тепловозов различных серий, но также и для тепловозов одной серии, так как зависит от возможных потерь, связанных с рисками перегрева теплоносителей в пути следования тепловоза с составом и перерасходом дизельного топлива, которые, в свою очередь, зависят от региона эксплуатации тепловоза, характера загрузки его ДГУ и скорости снижения ТРС ОУ. Поэтому разработка метода для оценки этого критерия является одной из задач настоящей работы.
Результаты оценки текущего состояния теплорассеивающей способности охлаждающих устройств тепловозов в эксплуатации
В таблице 3.2 приведены результаты выборочного ревизионного осмотра пяти тепловозов серии 2ТЭ116, проведенного автором в депо Великие Луки в августе 2012 г. с целью определения отклонений в работе ОУ тепловозов. Анализ результатов осмотра позволяет заключить следующее: - в среднем в ОУ пяти тепловозов 2ТЭ116 размещены 71 % радиаторных секций типа 7317.000; - доля ремонтных или заглушенных секций незначительна и составляет не более 3 %; - утеплительные щиты установлены на двух тепловозах из пяти осмотренных, что свидетельствует о систематическом характере эксплуатации тепловозов с утеплительными щитами. В пользу этого факта говорят Результаты расчетно-экспериментальной оценки фактического состояния относительной теплорассеивающей способности охлаждающего устройства тепловозов в эксплуатации
В таблице 3.3 приведены расчетные значения потерь ТРС ОУ, обусловленные наличием недемонтированных утеплительных щитов, для тепловозов серий 2ТЭ116 и М62. Из таблицы следует, что эксплуатация тепловоза 2ТЭ116 с недемонтированными щитами эквивалентна потере 30 % ТРС ОУ, а для тепловоза М62 - 36 %. Если принять во внимание результаты ревизионного осмотра этих тепловозов (таблица 3.2), то усредненное значение коэффициента щ для тепловозов серии 2ТЭ116 составляет щ = 0,82, а для серии М62 - щ = 0,64.
Из таблицы 3.2 также следует, что в ОУ тепловозов 2ТЭ116 «со стажем» установлено более 70 % секций типа 7317.000 вместо предусмотренных чертежом Р62.131.000 (или 9717.000). Предполагается, что такая тенденция сохранена для всего парка тепловозов, что подтверждается наблюдениями. Согласно выражению (2.12) потеря ТРС тепловозов, обусловленная заменой секций, составляет Zq717+Z7417.Z3l7ZZSIZ./aZlZyn! 25 + 75-1 21,0 0,00132 0ш1 « С9717 F9717 l/7317J = 25 + 751Д29,5Ч003і; = 0 уд 7617 z9717 +z7317 100
Количество заглушенных и ремонтных секций, а также секций с большой площадью замятых передних кромок пластин в ОУ тепловозов в среднем не превышает 3 %, и ими можно пренебречь. При осмотрах тепловозов, указанных в таблице 3.2, не были выявлены дефекты в работе жалюзи и отсутствие заделок в шахтах ОУ. Поэтому принимаем рем — пл — з — ж — заг — 1 00. Ревизия водяной системы тепловозов, указанных в таблице 3.2, показала, что на трех из них не были открыты краны межконтурного перепуска. Открытый МКП провоцирует переток тепла из ГК в ХК, что, с одной стороны, создает видимость нормальной работы радиаторов ГК, в то время как они могут иметь пониженную ТРС, а с другой стороны, создает ложное представление о недостаточной ТРС радиаторов ХК. Влияние открытого МКП на перераспределение тепла между контурами не постоянно, а зависит от режимов нагрузки тепловоза и температур атмосферного воздуха. Поэтому учет этого фактора требует проведение отдельных исследований, которые выходят за рамки настоящей работы. Подводя итог сделанному анализу можно предположить, что средняя суммарная относительная ТРС ОУ тепловозов эксплуатируемого парка составляет не более
Условия проведения оценки и подбор исходных данных Оценка производилась с помощью методики, изложенной в главе 2 п. 2.3. Для оценки ТРС СО были использованы данные регистрации подсистем бортовой диагностики микропроцессорных систем управления МСУ-ТЭ, разработки ООО «ВНИКТИ», которыми оборудованы тепловозы ТЭП70БС приписки эксплуатационного локомотивного депо Ртищево-Восточное Юго-Восточной Дирекции тяги [60], а также данные бортовых систем АСК-ВИС, установленных на тепловозах серии 2ТЭ116 Октябрьской Дирекции тяги.
Исследованиям были подвергнуты четыре тепловоза ТЭП70БС №№ 095, 096, 121 и 122 и 2ТЭ116 № 1398Б в период их эксплуатации с июня 2010 г. по июнь 2012 г. Из общего перечня регистрируемых МСУ-ТЭ и АСК-ВИС параметров для оценки ТРС их ОУ с учетом особенностей работы САРТ плавного типа были использованы параметры, приведенные в таблице 3.4. Там же приведены требования к образцовой системе, позволяющей более точно проводить оценку ТРС ОУ.
При расчетной оценке ТРС ОУ учитывалось следующее: 1) Расчет проводился для ГК и ХК СО на указанных тепловозах серии ТЭП70БС и для ГК на тепловозе 2ТЭ116.
Методика, программа и объем расчетных исследований
Выводы по главе 3 были получены при следующих допущениях: - тепловозы эксплуатируются в регионе с умеренным климатом; - интенсивность нагрузок ДГУ тепловозов соответствует приведенной на рисунке 3.10; - затраты на проведение восстановительных работ ОУ (Зр) соответствуют трудоемкости и нормативам, существующим в ремонтном локомотивном депо Ртищево Юго-Восточной Дирекции по ремонту; - после проведения восстановительных работ ТРС ОУ тепловоза (є0) ожидается на уровне не выше 0,71 от номинального (максимально-возможного) значения; - скорость (темп) снижения ТРС ОУ в эксплуатации (тє) соответствует скорости снижения ТРС ОУ тепловоза ТЭП70БС № 121, полученной в результате расчетно-экспериментальных исследований.
В то же время, оптимальная продолжительность межремонтной эксплуатации тепловоза данной серии в регионах с более холодным климатом или на участках дороги, где не требуется высокая загрузка его ДГУ, будет выше, чем в рассмотренном в главе 3 примере.
Инструмент для оценки качества проведения восстановительных работ позволит эксплуатационным службам устанавливать требования к ремонтным службам. Это приведет к восстановлению ТРС ОУ после ремонтов, при этом время межремонтной эксплуатации тепловоза также может быть увеличено. Вместе с тем, это увеличит затраты на ремонт, так как потребует проведения дополнительных ремонтных работ, а также организации и проведения выходного контроля состояния ТРС ОУ. Экономическая целесообразность проведения таких работ требует отдельного изучения и будет рассмотрена в следующей главе 5.
В настоящем разделе предполагается выявить влияние начального состояния ТРС ОУ и условий эксплуатации на изменение сроков межремонтной эксплуатации или периодичности проведения мероприятий по восстановлению ТРС ОУ. Оптимальное время межремонтной эксплуатации тепловоза зависит от скорости снижения ТРС ОУ. Необходимо учитывать, что скорость снижения ТРС ОУ других серий тепловозов, а также тех же серий, но эксплуатируемых в других условиях, может отличаться от полученной расчетно-экспериментальным путем скорости для тепловоза ТЭП70БС № 122. Так, например, расчетами установлено, что вероятность перегрева теплоносителей указанного тепловоза, эксплуатируемого в регионе с достаточно теплым климатом и высокой интенсивностью нагружения ДГУ за период 2 года, близка к нулю (см. рисунок 3.17). Реальная угроза перегрева наступает после снижения ТРС ОУ до уровня 0,4...0,42. При скорости снижения тє, равной 0,00138 (см. п. 3.2.2), ТРС ОУ тепловоза не достигнет опасных значений за указанный период. В то же время, периодически имеют место случаи перегрева теплоносителей разных тепловозов даже при более низких температурах атмосферного воздуха. Следовательно, уровень ТРС ОУ таких тепловозов гораздо ниже, а скорость её снижения, соответственно, выше, чем у исследованных тепловозов. Косвенно об этом свидетельствуют результаты анализа, изложенные в п. 3.1. Очевидно, что прогноз аварийного состояния ОУ таких тепловозов и своевременное устранение его причин позволит избежать значительных экономических потерь. Экономичность эксплуатации и ремонта ОУ и тепловоза в целом зависит от качества такого прогноза. Для выдачи наиболее вероятных результатов прогноза необходимо знать тенденции влияния каждого фактора.
Для выполн ения цели 1 произвести оценку Гкр, j;Kp и (Пх)уд по аналогии с расчетом, проведенным в главе 3, для эксплуатации тепловоза ТЭП70БС в регионе с умеренно-холодным (Якутск) климатом (рисунок 4.1). Скорость снижения (тє) ТРС ОУ, а также характер интенсивности нагрузок ДГУ (рисунок 3.10) тепловоза принять аналогичными тепловозу ТЭП70БС № 121. Начальное значение ТРС ОУ (є0) принять равными 0,71 и 1,00. 4.2.2 Для выполнения цели 2 произвести оценку гкр, єЕщі и (Пх)уд аналогичную проведенной в главе 3 для тепловоза, эксплуатируемого в эксплуатационном локомотивном депо Ртищево-Восточное Юго-Восточной Дирекции тяги при распределении нагрузок ДГУ, соответствующих реальной загрузке тепловоза ТЭП70 на участке Воркута - Котлас. Данные получены по результатам опытных поездок специалистами ОАО «ВНИИЖТ» и приведены на рисунке 4.2. Скорость снижения (тє) ТРС ОУ тепловоза принять аналогичными тепловозу ТЭП70БС № 121. Начальное значение ТРС ОУ (є0) принять равными 0,71 и 1,00.