Стационарная система диагностирования токоприемников электроподвижного состава

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………….3

1 Стационарная система диагностирования токоприемников электроподвижного состава..4

2. Система КОМПАКС - Агрегат ………………………………………………………………..7
3. Система контроля и диагностики токоприемников «Доктор-060ПГ»…………………….10

Заключение……………………………………………………………………………………...13

Список использованных источников……………………………………………………...…..14

 

Введение

В настоящее время одной  из причин повреждения контактной сети являются неисправные (поврежденные) токоприемники  на электроподвижном составе. Неисправные  токоприемники при дальнейшей эксплуатации переходят в категорию неработоспособных  и становятся причинами задержек в движении электроподвижного состава (ЭПС).

Для своевременного выявления  неисправных токоприемников их необходимо диагностировать. 

1 Стационарная система диагностирования токоприемников электроподвижного состава

Компания ООО «Инновационные технологии в электроснабжении» разработала стационарную систему диагностирования токоприемников электроподвижного состава.

Схема системы оценки состояния  токоприемников приведена на рисунке 1.

 

Рисунок 1 - Стационарная система диагностирования токоприемников электроподвижного состава

1 - видеокамера с вертикальным направлением оптической оси (вертикальная видеокамера); 2 - видеокамера с фронтальным направлением оптической оси (фронтальная видеокамера); 3 - видеокамера с горизонтальным расположением оптической оси (горизонтальная видеокамера); 4 - датчик прохода токоприемников; 5- блок контроля и управления; 6 - компьютер для хранения и обработки видеоинформации; 7 - источник инфракрасного освещения.

 

Система работает следующим  образом: при проходе токоприемника  электроподвижного состава через  контрольный пункт, датчик прохода  токоприемников 4 подает сигнал в блок управления 5, который запускает  процесс записи видеоинформации  с трех видеокамер (1, 2 ,3). Данные с  видеокамер поступают в устройство хранения и обработки видеоинформации 6 с отметкой времени произведенной  записи. Изображения токоприемника  обрабатываются и распознаются в  блоке 6, после чего выполняется автоматическая оценка технического состояния токоприемника. В случае обнаружения отклонений параметров токоприемника от нормативных, на пульт диспетчера подается предупреждающий сигнал и изображение токоприемника с указанием причины срабатывания системы. Для работы в темное время суток пункт оснащается источником инфракрасной подсветки 7.

 

Система оценки состояния  токоприемников основана на измерении  следующих параметров:

• геометрическое положение и форма токоприемника (при помощи фронтальной видеокамеры);
• сила нажатия токоприемника на контактный провод на основе величины вертикального отжатия контактного провода (при помощи горизонтальной видеокамеры);
• наличие токосъемных пластин на полозах токоприемника (при помощи вертикальной видеокамеры).

 

Основные характеристики, применяемых видеокамер:

• цифровой интерфейc передачи информации (LAN, USB, и. т. п.);
• наличие режимов автоматического и ручного контроля диафрагмы и экспозиции съемки;
• ночной  и дневной режимы съемки.

 

Характеристики фронтальной  видеокамеры:

• разрешение кадра: не менее 1280х800;
• объектив с большим фокусным расстоянием (телеобъектив).

Характеристики вертикальной видеокамеры:

• длительность экспозиции: не более 1/1000 с;
• частота кадров: не менее 60 кадров в секунду.

Характеристики горизонтальной видеокамеры:

• частота кадров: не менее 30 кадров в секунду.

 

Блок контроля и управления размещается в обогреваемом корпусе. Электрическое питание видеокамер и другого оборудования контрольного пункта осуществляется от источника  постоянного тока, напряжением 12 – 50 В, с обязательным резервированием. Блок контроля и управления оснащается GPRS-модемом с постоянным подключением к сети интернет для обеспечения возможности оперативного контроля и настройки системы.

 Компьютер хранения  и обработки видеоинформации  располагается в помещении диспетчерского  пункта или в другом служебном  помещении. Передача информации  от видеокамер осуществляется  по кабельным или оптоволоконным  линиям.

 

Перечень оборудования:

1)    Фронтальные  видеокамеры (2 шт.);

2)    Горизонтальная  видеокамера;

3)    Вертикальная  видеокамера;

4)    Блок контроля  и управления (промышленный компьютер);

5)    Обогреваемый  бокс;

6)    GPRS-модем;

7)    Блок хранения  и обработки информации (сервер  с суммарным объемом дисковых  накопителей не менее 2 ТБ (RAID-1) );

8)    Датчик проходов  токоприемников;

9)    Источник бесперебойного  питания блока контроля;

10)    Источник питания  видеокамер (= 12 – 50 В );

11)    Источник бесперебойного  питания сервера;

12)    Источник инфракрасного  освещения;

13)    Сетевое оборудование  и кабели передачи данных.

 

2 Система КОМПАКС – Агрегат

 

Система КОМПАКС-Агрегат (рисунок 2) предназначена для оперативной оценки технического состояния и качества текущих ремонтов ТР-2 и ТР-3 колесно-редукторных блоков, колесных пар, токоприемников, тяговых электродвигателей, компрессоров и преобразователей (делителей напряжения) с контролем качества их изоляции.

Объектами диагностирования являются следующие узлы и агрегаты электросекции электропоездов, установленные на испытательные стенды:

• колесно-редукторные блоки;
• колесные пары;
• токоприемники;
• компрессоры;
• преобразователи (делители напряжения);
• тяговые электродвигатели.

 

Рисунок 2 - Экран системы  КОМПАКС-Агрегат

 

 

Система КОМПАКС-Агрегат состоит из следующих подсистем:

 

1. Подсистема диагностики колесно-редукторных блоков

Осуществляет оперативную  оценку качества ремонта колесно редукторных блоков, позволяет выявлять скрытые дефекты подшипников, шестерен редукторов, качество и недостаток смазки, дефекты балансировки, центровки и крепления узлов, прогнозирует техническое состояние колесно-редукторного блока на ближайший период эксплуатации до следующего ремонта.

2. Подсистема диагностики колесных пар

Осуществляет оперативную  оценку качества ремонта колесных пар, позволяет выявлять скрытые дефекты  подшипников, качество и недостаток смазки, дефекты балансировки, центровки  и крепления узлов, прогнозирует техническое состояние колесных пар на ближайший период эксплуатации до следующего ремонта.

 

3. Подсистема диагностики преобразователей (делителей напряжения)

Осуществляет оперативную  оценку качества ремонта электродвигателя и генератора преобразователя (делителя напряжения), позволяет выявлять скрытые  дефекты подшипников, качество и  недостаток смазки, определяет коэффициент  преобразования.

 

4. Подсистема диагностики тяговых электродвигателей

Осуществляет контроль технического состояния тяговых электродвигателей, позволяет выявлять скрытые дефекты  подшипников, качество и недостаток смазки, дефекты балансировки, центровки.

 

5. Подсистема диагностики компрессоров

Осуществляет контроль технического состояния двигателя и поршневого компрессора, позволяет выявлять скрытые  дефекты подшипников, качество и  недостаток смазки, диагностирует поршневую  систему компрессора.

 

6. Подсистема диагностики состояния изоляции

Осуществляет контроль технического состояния изоляции тяговых электродвигателей, компрессоров и преобразователей путем  измерения сопротивления и емкости  изоляции, токов утечки, коэффициента абсорбции, коэффициента поляризации.

 

7. Подсистема диагностики силовых и временных характеристик токоприемника

Осуществляет контроль технического состояния токоприемника путем  измерения его силовых и временных  характеристик в рабочем диапазоне  высот при подъеме и опускании.

 

Преимущества системы  КОМПАКС-Агрегат:

• оперативность диагностирования за счет параллельного измерения со всех датчиков;
• высокая достоверность результатов диагностики за счет непрерывного автоматического мониторинга текущего состояния, самодиагностики датчиков, кабельных сетей и всего процесса измерения в целом, автоматической диагностики и формирования акта испытаний;
• архивирование результатов испытаний в базе данных за весь период эксплуатации;
• низкие требования к квалификации персонала;
• высокая надежность и длительный срок эксплуатации;
• снижение энергозатрат и увеличение пропускной способности поста диагностики по сравнению с «ручными» приборами более чем в 10 раз;
• повышение производственно-технологической дисциплины путем подключения стационарных постов к диагностической сети Compacs-Net® с передачей всем заинтересованным службам и уровням управления достоверной информации о качестве выпускаемой продукции в реальном времени. 
  

Основные параметры системы КОМПАКС – Агрегат приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Основные параметры системы КОМПАКС – Агрегат

 

№ п/п	Параметр	Значение параметра
1	Частотные диапазоны измерения  параметров вибрации, Гц:
2	виброускорения	10-3000 (25000)
3	виброскорости	10-1000
4	виброперемещения	10-200
5	Предел измерения параметров усилия  нажатия, Н	0-120
6	Предел измерения параметров тока, А	0-625
7	Предел измерения сопротивления  изоляции, Том	0-10
8	Предел измерения параметров температуры, °С	-40…+100

 

Эксплуатационные характеристики системы КОМПАКС – Агрегат приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Эксплуатационные характеристики системы КОМПАКС – Агрегат

 

№ п/п	Параметр	Значение параметра
1	Параметры питающей сети диагностической станции:
2	напряжение, В	380±10%
3	частота, ГЦ	50,0±0,4
4	потребляемая мощность, Вт, не более	180
5	Диапазон рабочих температур, °С
6	диагностическая станция	+10…+40
7	модуль 8709	-40…+60
8	вибропреобразователь АК-3165	-60…+100
9	Полная диагностика тракта "датчик-дисплей"
10	Наработка на отказ, ч	≥20000
11	Срок службы, лет	10

 

 

3 Система контроля и диагностики токоприемников «Доктор-060ПГ»

 

Система контроля и диагностики  токоприемников «Доктор-060ПГ» предназначена  для контроля технических характеристик  токоприемников электроподвижного  состава в цехах по его ремонту  вне контактной сети.

 

«Доктор-060ПГ» позволяет  выполнять измерения и контроль параметров (норма / не норма) токоприемников, производить идентификацию локомотива, на котором они установлены, и  идентификацию работника, производящего  измерения.

 

«Доктор-060ПГ» применяется  для контроля следующих характеристик  токоприемников:

• статическое нажатие токоприемника на контактный провод в диапазоне рабочей высоты (активное – при подъеме и пассивное – при опускании);
• высота максимального подъема токоприемника;
• разница между наибольшим и наименьшим нажатием при одностороннем движении токоприемника в диапазоне рабочей высоты;
• разница между пассивным и активным нажатием при подъеме и опускании токоприемника в диапазоне рабочей высоты;
• время подъема подвижной системы до наибольшей рабочей высоты;
• время опускания подвижной системы с наибольшей рабочей высоты.

 

Контролируемые параметры  представлены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Контролируемые параметры системы контроля и диагностики токоприемников «Доктор-060ПГ»

 

№ п/п	Параметр	Диапазон измерения
1	Сила	(50 – 150) Н [(5 – 15) кгс]
2	Интервал времени	(0 – 20) с
3	Расстояние	(5-2500) мм

 

Измерение и контроль параметров токоприемников осуществляется переносным электромеханическим блоком, представляющим собой пластиковый кейс, внутри которого расположены: устройство подъема-опускания  токоприемника, датчик веса, датчик угловых  перемещений, коммутационные реле, набор  микропроцессорных интеллектуальных модулей МИМ, аккумуляторная батарея. Также в переносном электромеханическом  блоке находятся отсеки для размещения элементов крепления и зарядного  устройства (рисунок 3).

Управление процессом  диагностики осуществляется дистанционно, с переносного терминала оператора, состоящего из пластикового корпуса, модуля обеспечения беспроводной передачи данных, жидкокристаллического дисплея, клавиатуры и элементов питания.

Рисунок 3 - Система контроля и диагностики токоприемников «Доктор-060ПГ»

 

 

По беспроводной связи  команда с терминала оператора, вводимая с клавиатуры, поступает  в блок контроля и диагностики. Полученная информация обрабатывается и запускается  цикл диагностики, предусматривающий  общение между блоком контроля и  диагностики и переносным терминалом оператора. Например: при поступлении  команды на терминал оператора «поднять токоприёмник», оператор с пульта управления локомотивом поднимает токоприёмник и подтверждает действие, нажимая  на клавиатуре терминал «Enter».

По завершению цикла диагностики  на терминал выдаётся информация результатов. Эта информация передаётся с блока  контроля и диагностики на стационарный блок «Доктор-060СТ» по беспроводной связи, а затем по интерфейсу RS-485 на место мастера, где эта информация обрабатывается и сохраняется.

Необходимые данные поступают  на блок контроля и диагностики с  места мастера, например: «загрузка  справочников», и используются для  качественной оценки измерений (норма / не норма) в зависимости от типа диагностируемого токоприемника.

 

Технические характеристики:

 

• питание стационарного блока приема-передачи данных – от сети переменного тока напряжением (220 ± 22) В, частотой 50 Гц;
• мощность, потребляемая стационарным блоком приема-передачи данных от сети питания при номинальном напряжении – не более 25 Вт;
• питание переносного терминала оператора – автономное, от встроенных аккумуляторных батарей общим напряжением постоянного тока в диапазоне от 6 до 8 В. Зарядка аккумуляторных батарей – от сети переменного тока напряжением (220 ± 22) В, частотой 50 Гц через блок питания, поставляемый в комплекте;
• питание переносного электромеханического блока (далее ПЭБ) – автономное, от сменной, встроенной аккумуляторной батареи напряжением постоянного тока 12 В. Зарядка аккумуляторной батареи – от сети переменного тока напряжением   (220 ± 22) В, частотой 50 Гц через зарядное устройство, поставляемое в комплекте;
• возможность дистанционного управления процессом диагностики и беспроводной передачи значений измеренных параметров в базу данных;
• визуализация результатов измерений на дисплее переносного терминала оператора;
• продолжительность непрерывной работы – не менее 12 часов;
• время установления рабочего режима – не более 10 минут;
• масса переносного терминала оператора – не более 1 кг, габаритные размеры – не более 250х132х50 мм;
• масса стационарного блока приема-передачи данных – не более 4 кг, габаритные размеры – не более 290х245х75 мм;
• масса переносного электромеханического блока – не более 10 кг, габаритные размеры – не более 390х365х280 мм.

 

Заключение

Использование рассмотренных  систем диагностики токоприемников электроподвижного состава выступает  на одно из первых мест в связи с развитием высокоскоростного движения на территории Российской Федерации. От состояния токоприемников зависит безопасность движения, безаварийная эксплуатация железных дорог. 

Список использованных источников

1. В.И. Бервинов. Техническое диагностирование локомотивов. Учебное пособие. М.: УМК МПС России,1998. – 190 с., ил. 96, табл. 3
2. http://www.niitkd.com

3 http://www.itel-engineering.com

4 http://www.dynamics.ru