17.7Системы неразрушающего контроля
Неразрушающий контроль - важнейшее средство обеспечения безопасности железнодорожного транспорта (Рис.5.8). Именно методы неразрушающего контроля позволяют находить скрытые дефекты (микротрещины, раковины, посторонние вкрапления в металл и др.) в ответственных узлах подвижного состава: колесных парах (шейка оси, ось, бандаж), поводках механических передач, редукторах, автосцепках, элементах ДГУ и др. В этом виде диагностирования накоплен большой положительный опыт. Продолжается широкая научно-методическая работа по внедрению современных научно-технических разработок, направленных на повышение безопасности работы подвижного состава.
Рисунок 5.8 – Стенд ультразвуковой и магнитной (магнитопорошковой) дефектоскопии
Примечание: все АСТД, по сути, относятся к неразрушающим методам контроля. Термин «Неразрушающий контроль» пришел из Материаловедения, где первые методы испытания образцов материалов (на прочность, хрупкость, текучесть, твердость, упругость и др.) были именно разрушающими.
Б
ольшинство
используемых стендов неразрушающего
контроля до сих пор нельзя отнести к
классу АСТД: диагноз формируется
субъективно путем визуального наблюдения
результатов ультразвукового или
магнитного контроля. Как и в случае с
другими неавтоматизированными системами
диагностирования, для ввода результатов
диагностирования в АСУ используются
терминалы, представляющие собой стойку
с сенсорным монитором или вандало-защищенной
клавиатурой снаружи, и компьютером и
сетевым оборудованием внутри (Рис.5.9).
Рисунок 5.9 – Терминал для ввода информации в АСУ
17.8Вибродиагностирование
В особую крупную группу стационарных АСТД следует выделить вибродиагностирование колесно-моторных блоков локомотивов (Рис.5.10). В отличие от неразрушающего контроля, вибродиагностирование позволяет проверить узел без его разбора, путем вывешивания локомотива, тележки или одного колесно-моторного блока (КМБ) на домкраты с последующим «прокручиванием» колес и контролем виброускорений с помощью специальных датчиков.
Все виды дефектов вращающегося оборудования с помощью вибродиагностирования определяются за несколько месяцев до возникновения опасного отказа, что позволяет планировать объем и сроки проведения ремонтных работ. Во всех типах стационарных систем измерения проводятся автоматически.
Основные производители систем вибродиагностирования – компании ВАСТ (АСТД серии «Вектор») и НИИТКД (АСТД серии «Прогноз»).
а - Вывешивание КМБ при вибродиагностировании
б - Контрольные точки для установки вибродатчиков
в - аппаратные средства системы вибродиагностирования «Прогноз-1М»
Рисунок 5.10 – Вибродиагностирование
17.9Переносные диагностические устройства
Переносные АСТД находят всё более широкое применения. Причина тому – развитие микропроцессорной техники, средств отображения информации и систем передачи данных. Можно выделить два подхода к созданию переносных АСТД: создание специализированных устройств на базе специальной аппаратной части и использование стандартных измерительных средств с настройкой и адаптацией их под диагностируемый объект. Оба варианта построения систем одинаково распространены на транспорте. Однако использование стандартных промышленных узлов и устройств, в т.ч. планшетных компьютеров, становится всё более популярным.
Унифицированное построение аппаратной части и относительная простота разработки программного обеспечения с использованием языков программирования высокого уровня (С++, Pascal и др.) позволяют достаточно быстро разрабатывать различные виды переносных систем, поэтому их число измеряется десятками. Далее описаны наиболее распространенные из них.
Доктор-30. Пожалуй, самая известная и распространенная переносная АСТД в отечественных локомотивных депо – это «Доктор-30» (Рис.5.11). Система предназначена для измерения активного сопротивления постоянному току, индуктивности, временных интервалов срабатывания электрокоммутационной аппаратуры, измерения сопротивления нагрузки низковольтных цепей, коэффициентов трансформации электрических машин постоянного тока и трансформаторов, а также выдачи напряжения постоянного и пульсирующего тока, используемых для диагностирования и настройки электрических цепей, узлов и аппаратов локомотивов. «Доктор-30» обрабатывает и сохраняет результаты измерений, может выводить их на встроенный ЖКИ-экран, а в случае подключения – на экран монитора и печать. Данные могут накапливаться и передаваться на стационарный компьютер.
«Доктор-030М» представляет собой аппаратно-программный диагностический комплекс, состоящий из базового блока, в котором установлен промышленный компьютер, источники питания, жидкокристаллический дисплей, и набора сменных измерительных модулей, осуществляющих измерения соответствующих параметров и передачу данных в компьютер базового блока. Управление работой СКД «Доктор-030М» производится с помощью пульта дистанционного управления, либо с помощью стандартной клавиатуры, подключаемой к базовому блоку.
Рисунок 5.11 – Переносная универсальная АСТД
Серия мобильных приборов контроля и диагностики «Доктор-060». В НИИТКД разработана и широко внедрена серия приборов диагностирования (переносных АСТД) для различных видов оборудования. В состав комплекса входит рабочее место мастера «Доктор-060ММ», стационарный блок приёма-передачи данных «Доктор-060СТ» и набор мобильных приборов контроля и диагностирования (Рис.5.12). Приборы серии «Доктор-60» приходят на смену прибору «Доктор-30»
Рисунок 5.12 – Переносной диагностический прибор серии «Доктор-060»
Процесс измерения диагностических параметров и показателей оборудования осуществляется оператором при помощи мобильных приборов и диагностирования. Результаты замеров отображаются на встроенном дисплее мобильного прибора и передаются в базу данных АРМ Мастера, где происходит их качественная оценка и хранение. Результаты диагностирования (норма / не норма) передаются обратно на мобильные приборы и выводятся на дисплей.
На основании накопленной информации на рабочем месте мастера формируется протокол испытаний оборудования, который при необходимости может быть выведен на печать. Связь между составными частями системы беспроводная, питание блоков контроля и диагностики автономное от встроенных аккумуляторных батарей.
Использование «Доктор-060»в цехах при техническом обслуживании позволяет выявлять неисправности на ранних стадиях, что сокращает число отказов электрического оборудования во время эксплуатации.
«Доктор-060Z» предназначен для контроля параметров и выявления дефектов обмоток тяговых электродвигателей и другого электрооборудования тягового подвижного состава железнодорожного транспорта. Для подключения к объекту диагностирования «Доктор-060Z» комплектуется специальным щупом с зажимами типа «крокодил» на концах. Оператор управляет процессом измерения при помощи клавиатуры, расположенной на лицевой стороне прибора, путем выбора соответствующих пунктов меню, выводимого на дисплее. Служебные операции, связанные с идентификацией диагностируемого оборудования, выбором вида ремонта и передачей данных на рабочее место мастера, также осуществляются при помощи клавиатуры. «Доктор-060Z» позволяет производить измерение (вычисление) и оценивать в соответствии с нормированными значениями следующие параметры диагностируемого оборудования:
фактор потерь (тангенс угла диэлектрических потерь), который характеризует потери, вызываемые токами проводимости в изоляции. Несоответствие данного параметра нормативному, свидетельствует об увлажнении, местном разрушении или загрязнении изоляции;
добротность (величина обратная фактору потерь), измерение которой наиболее рационально при контроле наличия межвитковых замыканий, ухудшения изоляционных свойств обмоток;
емкость, также позволяет оценивать качество изоляции: степень увлажнения изоляции, загрязнение, местное разрушение и ухудшение характеристик масла;
индуктивность, измеряется для контроля состояния катушек электрических аппаратов, выявления межвитковых замыканий и обрывов;
сопротивление (активное) катушек (обмоток) контролируется на соответствие заводским нормам и требованиям Правил ремонта и ТО электрических аппаратов;
в автоматизированном режиме осуществлять поиск межвитковых замыканий в обмотке якоря.
«Доктор-060М» предназначен для контроля параметров и выявления дефектов изоляционных конструкций различного электрооборудования подвижного состава. Может использоваться как в составе комплекса диагностического оборудования серии «Доктор-060», так и в качестве самостоятельного измерительного устройства.
«Доктор 060Е» предназначен для диагностирования электрических цепей подвижного состава при проведении периодических ремонтов, а также по выходу локомотива из ремонта.
«Доктор-060ПГ» предназначен для контроля технических характеристик токоприемников электроподвижного состава в цехах по его ремонту вне контактной сети. Позволяет выполнять измерения и контроль параметров (норма / не норма) токоприемников, производить идентификацию локомотива, на котором они установлены, и идентификацию работника, производящего измерения.
«Доктор-060АТ» предназначен для контроля технических характеристик автотормозного оборудования тягового подвижного состава на тракционных путях депо, согласно требованиям инструкции ЦТ-533 и ЦТ – ЦВ – ЦЛ – ВНИИЖТ/ 277. "Доктор -060АТ" позволяет выполнять измерения и контроль параметров (норма / не норма) автотормозного оборудования, производить идентификацию локомотива и идентификацию персонала, производящего измерения.
Рабочее место мастера «Доктор-060ММ» предназначено для:
сбора, обработки и хранения данных, полученных от приборов серии "Доктор-060" в результате выполнения операций диагностики;
управления процессом контроля и диагностики;
передачи нормированных значений диагностируемых параметров на приборы серии "Доктор-060";
самодиагностики системы;
визуального отображения информации о ходе процесса диагностики на дисплее;
формирования протоколов испытаний с возможностью вывода на печать;
передачи данных в общую базу для создания электронного паспорта локомотива.
Диагностирование токоприемников. На ПТОЛ и в депо необходимо проверять основные параметры токоприемников электроподвижного состава непосредственно на крыше локомотива. Для этого удобно использовать переносные АСТД, пример которой показан на Рис.5.13. Система содержит магниты, выдвигаемые при повороте рукоятки. Внутри находится лента и электро-механический элемент измерения. Имеется микропроцессорный блок, фиксирующий результаты измерений и позволяющий передать информацию по радиоканалу на переносной или стационарный компьютер. Система фиксирует силу натяжения, временные параметры поднятия и опускания, а также сами линейные перемещения. Система имеет автономное питание.
Рисунок 5.13 – Переносная АСТД токоприемников (на примере ОКО-ПГ)
Охлаждение ТЭД. Важный показатель для надежной работы ТЭД – напор охлаждающего воздуха. Необходимо контролировать статический напор воздуха в системе охлаждения тяговых электродвигателей в условиях локомотивного депо и ремонтных заводов (Рис.5.14). Прибор ОКО-Д позволяет дополнительно контролировать дифференциальное давление воздуха, измерять температуру.
а – ОКО-Д б - Прибор ПМУ СНВ
Рисунок 5.14 – Переносные АСТД системы охлаждения ТЭД
Сопротивление изоляции. Одна из главных диагностических операций при техническом обслуживании и ремонте локомотивов – контроль параметров изоляции ТЭД, электрических аппаратов, других цепей электровоза. Примеры систем контроля изоляции показаны на Рис.5.15. Приборы позволяют измерять сопротивление изоляции, определять увлажненность изоляции по коэффициенту абсорбции, определять степень старения изоляции по коэффициенту поляризации и др. Результаты измерения сохраняются в памяти прибора и могут передаваться на переносной или стационарный компьютер.
а - "Кедр-2" б - "ОКО-М"
Рисунок 5.15 – Переносные приборы контроля изоляции
П
ереносные
системы контроля вибрации
(Рис.5.16)
менее
распространены, чем стационарные
(Вектор, Прогноз и др.), однако их применение
также может быть полезным. Системы могут
быть полезны для определения мест
разбалансировки, ослабления креплений,
потери соосности и отказа подшипников.
Рисунок 5.16 – Переносная система контроля вибрации (ОКО-ВД)
С
Рисунок
5.17–
Прибор
прооверки
электрических
цепей
Переносные системы диагностирования также используются для измерения конечного нажатия контакторов, контроля параметров полупроводниковых силовых приборов (диодов, тиристоров и др.), контроль электромагнитных контакторов, диагностирование пневмоприводов, диагностирования реле и резисторов и многого другого.
В заключение раздела приведем пример еще одного вида переносного диагностирования, находящего в последнее время всё большую популярность. Это – тепловизоры (Рис.5.18). Любая неисправность как правило приводит к нарушению (увеличению и или уменьшению) теплообмена. Плохой контакт или не затянутое болтовое соединение приводит к повышению температуры в зоне контакта, неработающий электронный узел – к понижению температуры, загрязненность холодильных камер – к перераспределению температуры в системе охлаждения дизеля. Увеличивается нагрев и при наличие дефекта в механических передачах, подшипниках и др. Всё это можно наглядно увидеть с помощью тепловизора. Тепловизор идеально подходит для технического обслуживания электроустановок, электромеханического оборудования, контрольно-измерительных приборов, систем обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Рисунок 5.18 – Тепловизоры