poster777

Продолжаем дискуссию

В журнале «Локомотив» № 9, 2004 г. был поднят комплекс вопросов, связанных с вибродиагностикой локомотивов.
Авторам публикуемой статьи по роду службы пришлось многие годы непосредственно заниматься проблемами ди­агностики и их мнение, надеемся, будет небезинтересно для специалистов локомотивного хозяйства.

Обеспечение надежности подшипниковых узлов и зубча­тых передач подвижного состава во все времена было одной из главных задач и для эксплуатационников, и для ре­монтников. Отказы этого оборудования наиболее опасны из-за последствий вплоть до сходов подвижного состава, и их число измерялось десятками в год. Ревизия и ремонт подшипников зубчатых передач очень трудоемки и дорого­стоящи по сравнению с техническим обслуживанием друго­го оборудования локомотивов.
По различным причинам, в том числе из-за резкого ухуд­шения качества изготовления подшипников с середины 80-х годов прошлого столе­тия, количество случаев брака из года в год уве­личивается. Так, доля неплановых ремонтов подшипников от общего их количества с электро­возами выросла с 7,8 % в 2002 г. до 8,1 % в 2003 г. Только порчи электровозов по моторно-якорным подшипникам составля­ют 3,9 % от их общего количества. Это очень много.
Технических средств диагностики подшипниковых узлов в эксплуатации и ремонте до последнего времени практичес­ки не существовало. Напольные устройства контроля нагре­ва буксовых узлов (ПОНАБ, Диск-2, КТСМ) неисправности подшипников тягового подвижного состава (ТПС) достовер­но не выявляют из-за сильного мешающего влияния штатно­го нагрева двигателей. В этой связи помощникам машинис­тов ТПС на стоянках вменено в обязанность касанием тыль­ной стороны руки проверять температуру нагрева крышек буксовых подшипников.
В технологию ремонта локомотивов было введено прослу­шивание работы зубчатой передачи стетоскопом. Неслож­ным медицинским прибором опытные слесари-ремонтники пытались выявить посторонние шумы при работе редукторно­го и подшипниковых узлов.
По сравнению с использованием стетоскопа и руки по­мощника машиниста в качестве диагностирующих средств внедрение виброакустических приборов стало явно прогрес­сивным шагом. Начиная с 1985 г. в ремонтных цехах появи­лись первые компьютеры и опытные специалисты-электрон­щики в области диагностики с оборонных предприятий. По­чувствовав спрос, в депо пришли фирмы с предложениями поставки своих технических средств.
В результате в локомотивном хозяйстве появилось более 15 различных типов приборов виброакустики как отечественных, так и иностранных производителей. Наиболее распространены из них: «Прогноз-1» (ГУП Центр «Транспорт», г. Омск) — 31 %, «Вектор-2000» и его стационарная модификация «КПА-1В» (АО ВАСТ, г. Санкт-Петербург) — 24 %.
При всех различиях данных приборов у них много обще­го. Ранее они использовались в других отраслях промыш­ленности, в том числе в военно-промышленном комплексе. Для расширения рынка были предприняты стихийные по­пытки их адаптации для подвижного состава. Разрешитель­ной документации в полном объеме для применения на же­лезнодорожном транспорте они не имели. В них, как прави­ло, используются стандартные методы обработки снимае­мых с объектов спектров частот виброакустических сигна­лов и их идентификации с эталонными спектрами для кон­кретных видов неисправностей.
дискуссию
Как следствие — недопустимо низкий уровень достоверно­сти результатов (не более 40 — 60 %), что соответствует обыч­ной статистической выборке. Результаты диагностики полно­стью зависят от субъективных факторов — опыта и интуиции инженера-диагноста. В начале внедрения поставщики заверя­ли, что при накоплении опыта и расширении базы данных до­стоверность диагностики достигнет 80 — 90 %. Однако за 8 — 10 лет использования этих приборов обещанного прогресса в повышении достоверности не обеспечено.
В результате появляются, например, такие прогнозы: «уро­вень развития дефекта 80 % с вероятностью 60 %», т.е. полная
неопределенность. То же — и в сходимости результа­тов. Техническое реше­ние о выкатке колесно­моторного блока (КМБ) в тех случаях, когда в прото­коле испытаний дается рекомендация «сильный дефект моторно-якорного подшипника» или «заме­нить подшипник», принимается комиссионно — голосованием.
Экспертизой ВНИИЖТа на основе многолетней эксплуата­ции этих систем по данным дорог установлена достоверность диагностики «Вектором-2000» —62 %, «Прогнозом-1» —65 %. В отдельных депо ситуация еще хуже. Так, в депо Нижне- удинск Восточно-Сибирской дороги в 2001 г. «Вектором- 2000» выявлено 112 дефектных узлов, а подтверждено лишь 23 из них (20,6 %). Кроме того, осуществлено 9 выкаток КМБ, что, по сути, является пропуском дефекта. В депо Московка Западно-Сибирской дороги в 2000 г. из 79 узлов, признанных «Прогнозом-1» негодными, подтвердились лишь 18 случаев, в то же время 31 опасный дефект, угрожающий безопасности движения, был пропущен.
Как следствие, комплексы лишь дезориентировали специа­листов и руководителей депо. Таких примеров можно привес­ти множество. Идея вибродиагностики при подобных результа­тах могла полностью дискредитировать себя. Поэтому необхо­димо было принципиально совершенствовать данный метод.
В 1997 г. в рамках конверсии ученые ВНИИ эксперимен­тальной физики Федерального ядерного центра предло­жили руководству Горьковской дороги сотрудничество в ре­шении проблем улучшения безопасности движения на желез­нодорожном транспорте. Учитывая высокую квалификацию разработчиков, по согласованию с Департаментом локомотив­ного хозяйства Министерство путей сообщения РФ поручило им создать систему вибродиагностики нового поколения.
Разработчикам был поставлен ряд принципиальных техни­ческих требований к вновь создаваемой системе:
выявлять с достоверностью не менее 92 % и однознач­но (годен/брак) все недопустимые дефекты в подшипнико­вых узлах, установленные Инструкцией по техническому об­служиванию и ремонту узлов с подшипниками качения локо­мотивов и МВПС (№ ЦТ/330 1995 г.), а также редукторных уз­лов, исключив влияние человеческого фактора;
обеспечить комплексность диагностирования по всей технологической цепочке от подшипника до колесно-мотор­ного блока под локомотивом;
минимизировать количество датчиков и время диагно­стирования;
обеспечить возможность передачи по электронной свя­зи диагностической информации в дорожные или региональ­ные центры в реальном времени;
максимально унифицировать системы для всех типов подвижного состава при минимальной адаптации.
После пяти лет напряженного труда российские ученые в целом успешно справились с поставленными задачами. Со­зданная ими одноканальная многофункциональная система диагностики (ОМСД) полностью соответствует заявленным тех­ническим требованиям. За счет применения уникальных мето­дов математической обработки снимаемой информации — спектрального анализа, интегральной комплексной оценки по­роговых значений для каждого дефекта, новейшего программ­ного обеспечения удалось одним датчиком (второй — конт­рольный) обеспечить достоверную диагностику такой сложной электромеханической системы, как КМБ под локомотивом, а так­же каждой ее составляющей.
Система успешно прошла приемочные испытания комис­сией МПС РФ с присвоением комплексу диагностики лите­ры «01». Получена рекомендация к производству и внедре­нию установочной партии. Комплекс диагностики имеет пол­ный комплект технической и технологической документации, сертифицирован Госстандартом РФ и внесен в отраслевой Реестр. В установленном порядке система диагностики вы­держала конкурсную и ценовую комиссии МПС.
В течение трех — пяти лет ОМСД проходила эксплуата­ционные испытания в нескольких локомотивных и вагонных депо Горьковской дороги. При диагностике более 50 тыс. объектов достоверность составила от 93 до 96,4 %. С 2003 г. данная система внедряется в локомотивных депо дорог восточного региона.
Сложилась ситуация, когда по инвестиционным програм­мам МПС РФ в депо централизованно поставлялись сис­темы вибродиагностики одного назначения, но с разными потребительскими свойствами. Появление еще одного кон­курента — ОМСД — было встречено не дружелюбно. По просьбам дорог, неоднократно звучавшим с трибун сетевых совещаний, о необходимости объективного выбора наиболее эффективного средства диагностики, руководство МПС РФ приняло решение о проведении натурных испытаний комп­лексов, поставляемых централизованно.
Указанием министерства от 27.06.2003 № Н-639у пору­чалось комиссии МПС под председательством заместителя руководителя Департамента локомотивного хозяйства с участием ВНИИЖТа, ПКБ ЦТ, дороги и предприятий-разработчиков провести эту работу на базе депо Горький-Сортировочный В конкурсе приняли участие разработчики и из­готовители комплексов «Прогноз-1», «Вектор-2000» и ОМСД. В связи с истечением в 2001 г. срока регистрации в отрас­левом Реестре комплекс «КПА-1В» решением комиссии к конкурсу допущен не был.
На первом этапе конкурса комиссия МПС проверяла нали­чие технической и разрешительной документации на комп­лексы и ее соответствие порядку разработки и постановки на производство согласно ГОСТ Р15.201—2001 и ОСТ 32.181—2001. Было установлено, что комплексы «Прогноз-1» и «Вектор-2000» разрабатывались без технических заданий, согласованных с МПС РФ, приемочные испытания комиссия министерства не проводила. Эти грубые нарушения требова­ний государственного и отраслевого стандартов исключаютвозможность применения на железнодорожном транспорте комплексов «Прогноз-1» и «Вектор-2000».
Тем не менее, с учетом большой подготовительной рабо­ты, комиссия МПС все же сочла возможным допустить их к натурным сравнительным испытаниям. Объектом испытаний был взят электровоз ВЛ80С-1489, имевший опасные дефек­ты: неисправность буксового подшипника шестого КМБ и тя­гового редуктора восьмого КМБ. Только система ОМСД бе­зошибочно выявила обе неисправности, комплекс «Про­гноз-1» определил неисправность редуктора, а «Вектор-2000» не выявил ни одной. Сравнение потребительских свойств си­стем отображено в таблице.
Приведенные данные говорят сами за себя. ОМСД в оч­ном споре с двумя другими комплексами, являясь системой нового поколения, доказала свои преимущества по каждому пункту. Результаты работы комиссии были доложены руко­водству МПС РФ. Однако, в связи с реформированием от­расли, принципиальных решений принято не было.
Система ОМСД в полной комплектации представляет со­бой 5 стендов для диагностирования:
собственно подшипников всех типов в роликовом отделении; > подшипников на валах тяговых двигателей в электрома- шинном цехе;
буксовых подшипников на осях колесных пар в колесном цехе; > собранного КМБ с редуктором;
КМБ под локомотивом — на завершающей стадии.
В зависимости от специализации локомотивного депо по­ставляется как комбинация отдельных стендов, так и вся си­стема в целом.
В ОМСД реализован так называемый «японский» метод пооперационного контроля сборочных работ. Причем, выпол­няются не только контроль диагностируемых операций, но и проверка экипажной части локомотива в целом.
Так, по данным депо Агрыз Горьковской дороги, делающе­го все виды технического обслуживания и ремонта вплоть до КР-1 тепловозам ТЭ10, М62, ЧМЭЗ, использование ОМСД с 2001 г. существенно улучшило технологию и качество ремон­та. Обеспечен входной контроль подшипникам, тяговым элек­тродвигателям (ТЭД), локомотивам, поступающим с завод­ских ремонтов разных объемов. Из 18 ТЭД, полученных с ре­монтных заводов, системой ОМСД забраковано 6 двигателей по моторно-якорным подшипникам и разбегам якоря, в том числе в присутствии представителя ОТК завода.
За первое полугодие 2004 г. системой ОМСД было продиаг- ностировано 544 КМБ под локомотивом, 57 из них забракова­но. Кроме того, система забраковала 3 КМБ «ложно», так как на стенде перед подкаткой дефектов обнаружено не было. Повторная диагностика после выкатки подтвердила их ис­правность. Эти блоки были вновь подкачены под локомотив, и система их снова забраковала.
Более детальный разбор такого несоответствия показал, что из-за неправильного подбора по высоте пружин рессор­ного подвешивания и увеличенного зазора между хвостови­ком поводка и дном паза произошел незначительный пере­кос буксы и штока гасителя колебаний, что нарушило нор­мальную работу буксового и моторно-якорного подшипни­ков. После соответствующего ремонта диагностика под ло-
комотивом подтвердила исправность КМБ и правильность сборки экипажной части тележки тепловоза в целом. Систе­ма ОМСД дала добро на выдачу локомотива в эксплуатацию.
Диагностика КМБ на стенде системой ОМСД позволяет выявлять такие сложные дефекты зубчатого колеса и малой шестерни, как неправильный подбор сопрягаемых поверхно­стей по делительной окружности, односторонний перекос эвольвенты зуба при изготовлении малой шестерни и др. Из 480 КМБ, продиагностированных за тот же период, забракова­но 67, из них 31 по тяговому редуктору, чем предотвращены возможные тяжелые последствия.
Принцип работы ОМСД показан на примере диагностики КМБ № 90533 под локомотивом.
Из приведенных на ри­сунке гистограмм видно, что ОМСД зафиксировала превыше­ние предельно допустимого (порогового) значения виброус­корения измеренного системой:
в 12-м диапазоне (справа) и поставила диагноз: рако­вины, трещины на поверхности качения моторно-якорных подшипников (МЯП), износ зубьев зубчатой передачи;
в 4-м диапазоне (слева) — дефекты МЯП и сколы на ро­ликах подшипника буксы;
При ремонте дефекты подтвердились, неисправные под­шипники заменены.
Диагностика того же КМБ под локомотивом после ремон­та подтвердила устранение дефектов и высокое качество сборки, что хорошо видно на представленных гистограммах. Надо отметить, что на них зафиксированы интегральные пре­дельные показатели величин ускорений, установленные для каждой из 15 неисправностей, регламентируемых Инструкци­ей № ЦТ/330, а не спектры частот снимаемых сигналов. При­чем, каждый диапазон строго соответствует тому или иному браковочному параметру. Ключевым звеном системы ОМСД является достоверное определение порогового значения для каждого дефекта. Достижение, и тем более превышение, это­го параметра является необходимым и достаточным услови­ем для однозначной браковки узла с указанием причины.
Сравнивая полученные значения с пороговыми для каж­дой неисправности, в депо не только делают прогноз относи­тельно дальнейшей работы каждого узла, но и планируют объемы ремонта локомотивов с учетом прогнозного ресурса.
Таким образом, система ОМСД — это мощ­ный инструмент для гарантированного обеспечения высокого уровня работоспособ­ности и безопасности движения всей эки­пажной части (а не только подшипниковых узлов) подвижного состава. Данный комп­лекс диагностики — базовый для планируе­мого перехода от планово-предупредитель­ной системы ремонта экипажной части, наи­более трудоемкой и затратной, к ремонту по фактическому ее техническому состоянию.
Именно по этим причинам распоряжени­ем министра путей сообщения от 22.01.2003 № 65р «Об организации работы объединенного локомотивного парка на полигоне Мариинск — Хабаровск — Находка» Департаменту локомо­тивного хозяйства поручено «в целях исключе­ния массового характера отцепок локомотивов на неплановый ремонт и увеличения надежно­сти оснастить депо Красноярской, Восточно- Сибирской, Забайкальской и Дальневосточной дорог вибродиагностическими системами ОМСД и распространить их внедрение на ос­тальных дорогах сети».
Следует пояснить, что комиссия МПС при анализе эксплуатационной работы общим парком электровозов в экстремальных усло­виях на данном полигоне (а это более 4 тыс. км), выявила, что именно отказы подшипни­ковых и редукторных узлов явились причи­ной массовых неисправностей локомотивов и, как следствие, нарушения нормальной ра­боты Транссиба.
На базе ОМСД 8 кратчайшие сроки разрабо­тана аналогичная система для грузовых вагонов.
По инвестиционным программам МПС РФ и ОАО «РЖД» в 2003 — 2004 гг. внедрено 10 ОМСД в локомотивных и 7 в вагонных депо. В Хабаровске сдан в эксплуатацию еди­ный дорожный диагностический центр (ЕДДЦ), куда по линии Интранет передаются и где обрабатываются результаты диагностики локомотивов и вагонов не только Дальневос­точной магистрали, но и других дорог России и стран СНГ, чей подвижной состав диагнос­тируется в депо этого региона.
По решению научно-технического совета ОАО «РЖД» продолжается дальнейшее совершенствование ОМСД и улучшение ее потребительских качеств. Созданы опытный образец пере­носного портативного сборщика диагностической инфор­мации и устройство передачи информации по цифровому защищенному радиоканалу, что позволит отказаться от ка­бельных линий. Завершаются работы по адаптации систе­мы ОМСД для пассажирских вагонов, включая диагностику под нагрузкой, электропоездов, стендов для проверки кони­ческих подшипников грузовых вагонов.
Таким образом, уже в 2005 г. будет создана и начнет активно внедряться на сети дорог единая система вибро­диагностики нового поколения для всех типов подшипни­ков и подвижного состава с пооперационным контролем сборочных операций. Вся диагностическая информация будет концентрироваться и обрабатываться ЕДДЦ с вы­дачей прогноза и планированием ремонтных работ по фактическому состоянию. Это очень важно при работе единым парком на длинных полигонах, особенно грузовыхвагонов. Впоследствии планируется объединить все ЕДДЦ в единую сеть на базе ГВЦ ОАО «РЖД».
В рамках НИОКР ВНИИЖТ разрабатывает технические требования к еще более совершенному поколению — ин­теллектуальным системам виброакустического диагности­рования. Создается нормативно-техническая документа­ция на проведение эксплуатационных испытаний диагно­стических комплексов.
Создаваемая на базе ОМСД единая система вибродиаг­ностики нового поколения для всех типов подвижного соста­ва полностью соответствует Стратегической программе раз­вития ОАО «РЖД», одобренной правительством России.

А.М. КРИВНОЙ,
заместитель генерального директора ОЦВ,
д-р техн. наук А.Т. ОСЯЕВ,
заведующий отделом ремонта ТПС ВНИИЖТа

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin