[05-2013] C "Новым звеном" - от идеи до инновации

[Admin]

C "Новым звеном" - от идеи до инновации

В ОАО «РЖД» 25 марта 2013 г. стартовал VII молодежный конкурс инновационных проектов «Новое звено». Он является общесетевым и проводится в рамках целевых программ «Молодежь ОАО “Российские железные дороги” (2011 — 2015 гг.)» и «Стратегии развития кадрового потенциала ОАО “РЖД” на период до 2015 г.». Целью конкурса является вовлечение молодежи в процесс инновационного развития ОАО «РЖД». В состав проектной команды могут входить работники аппарата управления, филиалов и других структурных подразделений, дочерних и зависимых обществ ОАО «РЖД», а также студенты, аспиранты и преподаватели вузов железнодорожного транспорта в возрасте до 30 лет.

Консультировать участников конкурса, а также оценивать их проекты будет специальная экспертная комиссия, а в финале — конкурсная комиссия. Подведение итогов конкурса состоится в ходе общесетевого слета молодежи ОАО «РЖД» в сентябре 2013 г.

Члены проектных команд-победите-лей и наиболее перспективные участники конкурса включаются в целевые корпоративные образовательные программы и рекомендуются к зачислению в молодежный кадровый резерв ОАО «РЖД».

По мнению организаторов, конкурс позволяет вовлечь молодых сотрудников в процессы подготовки и реализации функциональных корпоративных стратегий, обучить молодежь Компании методам проектного управления, ускорить процессы обмена знаниями и опытом между сотрудниками различных подразделений Компании.

Наша команда принимает участие в данном конкурсе ежегодно. Все предлагаемые проекты (а за 5 лет участия предложено не менее 50 проектов для ОАО «РЖД») выполнены на кафедре «Электроподвижной состав» в Иркутском государственном университете путей сообщения (ИрГУПС) совместно с Дирекцией тяги — филиалом ОАО «РЖД». Самой важной особенностью стал командный подход к делу в условиях конкурса, который проходил в разных уголках нашей страны.

Программа «Нового звена» превзошла все ожидания. Это позволило расширить круг наших навыков еще с одной стороны: умение работать в коллективе, расставлять приоритеты, уважать друг друга, тонко чувствовать то, что от тебя требуется здесь и сейчас, для чего все это нужно и, конечно же, в каком направлении двигаться дальше. Здесь действительно было что осознать, чему научиться и, самое главное, как приобретенный опыт применить с пользой в теории и на практике.

Полученные опыт, знания, умение, навыки заставили нас думать и работать иначе, чем это было до участия в «Новом звене»: слаженно, быстро, четко и на другом, более высоком, качественном уровне.

Один из наиболее успешных реализованных проектов-победителей конкурса в 2009 г., занявший первое призовое место, — «Повышение качества электрической энергии в контактной сети, ресурса электронного и электрооборудования электровозов переменного тока». Проект обеспечивает энергоэффективную и надежную работу электровоза переменного тока путем модернизации системы его управления и реализацию оптимального алгоритма управления выпрямительно-инверторны-ми преобразователями. Именно принципы управления энергией электровозов влияют на эффективность его использования.

Главные этапы и результаты внедрения данного проекта:

- с 2005 по 2009 гг. проект прорабатывался на уровне идеи: проводились математические и лабораторные исследования, разрабатывались схемы, алгоритмы управления и т.д.;

2009 г. — участие и победа в конкурсе инновационных проектов «Новое звено». По результатам защиты перед экспертами проект при оценке президентом Компании и топ-менеджерами завоевывает первое место. Превзойти себя уже было недостаточно, нужно было мочь и уметь динамично работать за пределами возможного. Сегодня мы можем с уверенностью сказать, что это была школа, которой нам так не хватало, именно она помогла нам «нажать на стартовый курок» и в дальнейшем. Мы — золотые призеры конкурса проектов «Новое звено-2009». Конечно же, не можем не отметить объективность оценки, лучшие проекты стали лучшими — о чем еще может мечтать молодая команда новаторов?

2010 г. — проведение научно-иссле-довательских и опытно-конструкторских разработок по Договору между ИрГУПС и ОАО «РЖД», разработка технической документации, изготовление и установка опытного образца на электровоз Восточно-Сибирской дороги. И вот она — долгожданная реализация нашей новации: разработка и внедрение адаптивной системы разнофазного управления. Проект был успешно испытан и внедрен на электровозе серии ВЛ80Р при поддержке ремонтного локомотивного депо Иркутск-Сортировочный Восточно-Сибирской дороги в 2010 г. Суть технического проекта состоит в создании новой системы управления тиристорными преобразователями электровоза переменного тока.

Остановимся более подробно на разработанном проекте. На серийных электровозах эффективным средством снижения влияния работы локомотивов переменного тока с тиристорными выпрямителями на качество напряжения в тяговой сети является разнофазное управление преобразователями. Суть способа разнофазного управления заключается в том, что импульсы на один преобразователь подают со смещением относительно импульсов, подаваемых на другой, и взаимное смещение их чередуют по периодам напряжения сети. Открытие плеч тиристоров при этом будет достигаться в разные моменты времени. Обеспечивается взаимное наложение свободных колебаний, обусловленных коммутацией тиристоров одного преобразователя, на свободные колебания, вызванные в другом преобразователе, в результате их сложения происходит их гашение. Это обстоятельство позволяет значительно уменьшить послекоммутаци-онные перенапряжения, формирующиеся на токоприемнике электровоза.

Такой подход к решению снижения по-слекоммутационных колебаний был испытан на опытном электровозе ВЛ80Р №829, где показал свою высокую эффективность предложенного технического решения. Новизна этого способа заключается в выделении высокочастотных гармоник напряжения сети и в сдвиге только регулируемого угла ар одних коммутирующих многозонных выпрямителей электровоза относительно других точно на полупериод послекоммутационных колебаний напряжения, образовывая их постоянную про-тивофазу, что в результате приводит к их полному гашению.

Выделение максимальной гармоники производится при использовании цифровых фильтров, настроенных на частоты послекоммутационных колебаний, которые влияют на искажение формы напряжения тяговой сети при работе электровоза.

Создание адаптивной системы разнофазного управления многозонными выпрямителями электровоза позволило, независимо от места его расположения на фидерной зоне, снижать высокочастотный гармонический состав напряжения вплоть до 7-й гармоники. Это повышает не только качество напряжения в тяговой сети, но и коэффициент мощности электровоза.

Предлагаемый способ целесообразно использовать при одновременной коммутации тока тиристоров многозонных выпрямителей.

Функциональная схема АРФУ приведена на рис. 1.

Система содержит следующее оборудование:

- блок управления БУ. В него входит нормирующий усилитель, блок питания датчика, блок АЦП, цифровые фильтры, блок расчета задержки и блок программируемых таймеров. БУ предназначен для преобразования сигнала датчика напряжения LV-100, его фильтрации, выделения максимальной гармоники, расчета времени задержки в зависимости от номера гармоники. Также он задерживает сигналы управления ВИП на расчетное время, равное первому периоду послекоммутацион-ных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза и управляет остальными узлами АРФУ;

- два блока ключей БК. В его составе входной блок согласования, блок входных усилителей и блок реле. БК предназначен для гальванической развязки АРФУ от цепей электровоза, усиления сигналов до величины, необходимой для работы СФИ ВИП, коммутации сигналов между входом и выходом;

- блок питания БП блоков БУ, БК, который включает в себя узел входных преобразователей для сигналов тяга/рекуперация (т/р) и синхронизации. БП предназначен для формирования напряжений, необходимых при работе системы АРФУ и гальванической развязки сигналов т/р синхронизации от цепей электровоза;

- кросс-плата — предназначена для интеграции всех перечисленных блоков.

Внешний вид разработанного блока представлен на рис. 2.

Научная работа проводилась по поручению президента ОАО «РЖД» В.И. Якунина ПП-96 от 17.11.2009 г. по итогам слета молодежи Компании в 2009 г. Модернизация данного электровоза, секций 1 и 2 для режима тяги проводилась путем включения в цепь блока управления БУВИП системы АРФУ.

Эксплуатационные испытания электровоза ВЛ80Р-1829 проводились на участке Иркутск-Сортировочный испытаниях на участке Андриановская (5226 —

5256 км) оценивалась работа электровоза в тяговом номинальном режиме со штатным и предлагаемом способах управления.

Результаты испытаний представлены в виде мгновенных значений диаграмм электромагнитных характеристик (на примере 4 зоны регулирования напряжения) на рис. 3.

Для наглядной оценки работы указанной системы на рис. 4 приведены показатели коэффициента искажения формы кривой напряжения на токоприемнике электровоза при типовом и предлагаемом алгоритмах управления ВИП, в зависимости от положения электровоза на участке фидерной зоны Выдрино-Переемная Восточно-Сибирской дороги. Данные измерены в одинаковых условиях работы электровоза серии ВЛ80Р с помощью современных средств измерения показателей качества электрической энергии.

Использование способа разнофазного управления не влияет на разность токов ТЭД тиристорных преобразователей электровоза.

|родолжая рассказ о главных этапах и результатах внедрения данного проекта, надо отметить, что в 2009 — 2011 гг. велась подготовка и защита диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Положительный отзыв на диссертацию дали старший вице-пре-зидент ОАО «РЖД» В.А. Гапанович и вице-президент Компании А.В. Воротилкин.

После двухлетней обкатки электровоза с новыми блоками и подтверждением заявленных в техническом задании нормативных требований старшим вице-президентом В.А. Гапановичем принято решение об оборудовании новой разработкой опытной партии электровозов в рамках инвестиционной программы «Внедрение ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте». Данные работы проведены успешно. Внедрение проводилось через ЗАО «Отраслевой центр внедрения новой техники и технологий» в 2012 г. на Восточно-Сибирской дороге в ремонтном локомотивном депо Иркутск-Сортировочный.

В прошлом, 2012, году ОАО «РЖД» получило патент на изобретение по техническому решению, алгоритму и программному обеспечению разнофазного управления ВИП электровозов. При испытаниях опытного электровоза достигнуто уменьшение затрат электроэнергии на тягу поездов, улучшение электромагнитной совместимости и снижение искажения формы кривой напряжения на токоприемнике локомотива при его работе независимо от режима работы и расстояния от тяговой подстанции, [так, каковы же факторы, образующие экономический эффект? При внедрении данной системы мы получаем:

> повышение коэффициента мощности электровоза переменного тока на 6 %;
> снижение искажения формы кривой напряжения на токоприемнике электровоза при его работе не ниже 30 % благодаря изменению алгоритма управления ВИП электровоза;

> упрощение алгоритма управления выпрямительно-ин-верторными преобразователями на первой зоне регулирования импульсами управления только с фазой ар, на последующих зонах регулирования исключение импульсов управления с фазой

безотказность, ремонтопригодность и долговечность выше фактического уровня их значений в штатной схеме, в том числе за счет снижения высокочастотных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза.

Годовой экономический эффект от внедрения одного изделия — свыше 200 тыс. руб.

На сегодняшний день эти решения целесообразно использовать на электровозах с микропроцессорной системой управления при минимальных финансовых затратах, так как начиная с №166 электровоза ЗЭС5К уже выполнено ЗАО «ЛЭС» техническое решение повипного управления для улучшения сцепных свойств электровоза. Внедрение разнофазного управления ВИП сводится лишь только к изменению программного обеспечения.

Направление конкурса «Новое звено» заложило новый инновационный фундамент в научно-техническое развитие ОАО «РЖД», основанное на молодом поколении с приумножением ее потенциала. Участие в данном конкурсе — очень интересный, но, в то же время, сложный процесс, так как целями его являются не только отбор, но и внедрение наиболее перспективных идей. Поэтому победа в конкурсе — это лишь начало долгого, порой трудного, но необходимого пути — пути, который должен пройти каждый инженер-инноватор.

В настоящее время нашей научной группой ставятся амбициозные планы по перспективам будущего электровозостроения. И работа уже активно ведется в содружестве «наука — производство — центральный аппарат Компании ОАО “РЖД”». А всем, кто только вступает на этот путь, советуем эффективно использовать свое время, проявлять инициативу в делах и любить свою работу.

О.В. МЕЛЬНИЧЕНКО, ИрГУПС, Ю.В. ГАЗИЗОВ, Дирекция тяги — филиал ОАО «РЖД»

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin