Совершенствование методов контроля расхода топлива на маневровые и хозяйственные работы с использованием бортовых систем Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

где / (Ьх) и / (Ьв) - уравнения, характеризующие износ пальца «по ходу поршня» и «по валу».

Расчет объема изношенного металла с пальцев шатунов дизеля отображен на рисунке 8.

Номер дизеля ►

Рисунок 8 - Объем изношенного метала с поршневых пальцев дизеля

Так как все контролируемые детали дизеля имеют форму вала или цилиндра, то полученные выражения применимы для расчета объема металла, изношенного с деталей. Таким образом, в результате исследований установлены закономерности изнашивания контролируемых деталей по поясам и плоскостям обмера и предложены уравнения, позволяющие оценить объем металла, изношенного с деталей в процессе эксплуатации, что позволяет по значению концентрации продуктов износа в моторном масле безразборным способом оценить степень износа деталей.

Список литературы

1. Пушкарев, И. Ф. Контроль и оценка технического состояния тепловозов [Текст] / И. Ф. Пушкарев, Э. А. Пахомов. - М.: Транспорт, 1985. - 160 с.

2. Нестеренко, И. Ф. Исследование и разработка метода оценки технического состояния судового дизеля [Текст]: Автореф дис ... канд. техн. наук / И. Ф. Нестеренко, 1972. - 24 с.

4. Чанкин, В. В. Спектральный анализ масел в транспортных двигателях и методы контроля их состояния без разборки [Текст] / В. В. Чанкин. - М., 1967. - 84 с.

УДК 629.488

Ю. А. Петухов, Е. И. Сковородников, Д. Э. Тиссен

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ РАСХОДА ТОПЛИВА НА МАНЕВРОВЫЕ И ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАБОТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БОРТОВЫХ СИСТЕМ

В статье предложен метод контроля расхода топлива на маневровые и хозяйственные работы с использованием бортовых систем. Получены первые результаты по оценке эффективности использования данного метода в ходе эксперимента на станции Омск - Пассажирский.

Стратегия ОАО «РЖД» на перспективу до 2030 года направлена на снижение удельных затрат топливно-энергетических ресурсов при обеспечении перевозочного процесса.

В настоящее время норму расхода топлива на маневровую работу устанавливают опыт-

№ 3(15) 2013

ИЗВЕСТИЯ Транссиба 61

ным путем с учетом выполнения задаваемых объемов перевозочной работы. В соответствии с «Инструкцией по техническому нормированию расхода электрической энергии и топлива на тягу поездов» для установления норм дизельного топлива проводятся опытные поездки на исправном локомотиве под управлением квалифицированных машинистов. Учитывая изношенность парка тепловозов, определить норму расхода дизельного топлива для всех тепловозов достаточно сложно. Для расчета норм расхода топлива на маневровую работу путем опытных поездок определяют часовой расход топлива при данных температурных условиях и величине выполненной перевозочной работы. Норму расхода топлива на простой локомотива в рабочем состоянии устанавливают на один час простоя локомотива.

Действующая в локомотивных депо система учета расхода топлива маневровыми тепловозами имеет ряд недостатков, и не исключается возможность влияния человеческого фактора -ошибки по невнимательности при замерах уровня топлива, обман в корыстных целях и др.

При определении израсходованного за смену топлива используется значение его плотности, измеряемое на складе топлива работниками химической лаборатории два раза в сутки. При этом машинист в период до следующей экипировки использует для расчета массы топлива значение плотности по данным на дату последней экипировки. В связи с суточными колебаниями температуры, а также из-за влияния подогрева топлива значение его плотности, принятое для расчетов, может значительно отличаться от фактического. С этим связана дополнительная погрешность в определении массы израсходованного топлива. Отметим, что практически не учитывается плотность остатка топлива в баке перед экипировкой - она может значительно отличаться от плотности топлива, заливаемого в бак, так как плотность дизельного топлива, применяемого на российских железных дорогах, изменяется в широких пределах.

Учет расхода топлива тепловозами выполняется в группах учета локомотивных депо, в которых данные маршрутов машиниста переводятся в электронный вид для последующей их обработки в дорожных информационных системах. Таким образом, до перевода данных в электронный вид на величину фактического расчета топлива влияет «человеческий фактор».

Эффективный контроль за расходом топлива невозможен без объективного нормирования. Показатели работы при существующей неравномерности загрузки локомотивов по различным сменам и в течение смены существенно отличаются. При этом определение норм и их корректировка для разных видов работы носят во многом приближенный характер.

Тепловозы, выполняющие большой объем работы, часто находятся в «пережоге», а простой тепловозов представляется в виде экономии топлива. В связи с этим вопросы достоверного учета, анализа, нормирования и контроля расхода топлива маневровыми тепловозами являются актуальными, и одним из важнейших направлений решения задачи экономии топлива маневровыми тепловозами служит автоматизация этих процессов.

Установленные на тепловозах бортовые системы учета расхода дизельного топлива (далее - бортовые системы) определяют работу дизель-генераторной установки (ДГУ) тепловоза по параметрам мощности тягового генератора с записью на съемные элементы памяти, после чего данные передаются для последующей автоматизированной расшифровки в стационарную подсистему обработки АРМ «Борт» [1, 2]. Анализ информации, полученной с бортовых систем, используется при техническом нормировании расхода дизельного топлива по участкам маневровых работ тепловозов. Для этого разработано приложение информационной программы АРМ «Борт» АРМ «Борт-нормирование».

Программа АРМ «Борт-нормирование» предназначена для контроля работы тепловозного парка и технического нормирования расхода дизельного топлива тепловозами при выполнении маневровой работы. По данным с бортовых систем и введенным в программу координатам участков работы локомотивов, а также по информации об их удельных расходах оператор видит картину выполненной работы и расхода дизельного топлива и может осуществлять планирование.

62 ИЗВЕСТИЯ Транссиба _№ 3(15) 2013

В программе сформирован файл базы данных координат полигонов станций для автоматического определения местонахождения тепловоза и дальнейшего автоматизированного нормирования. Сбор информации для формирования исходного файла базы данных координат о географическом положении участков работ маневровых локомотивов осуществляется по разработанной методике задания полигонов станций.

Для определения координат участков работ тепловозов используются од-нониточные планы станции (рисунок 1), на которых машинист-инструктор обозначает границы участков работ с присвоением каждому участку своего номера.

Границами участка являются входные и выходные светофоры для крупных станций, где есть несколько маневровых районов (участков).

Алгоритм расчета, заложенный в программе АРМ «Борт-нормирование», включает в себя математические операции определения расхода дизельного топлива, необходимого для выполнения определенного объема работы ДГУ и последующего сравнения с фактическим расходом по данным с бортовой системы.

Фактический расход дизельного топлива измеряется датчиками уровня топлива АПК «Борт», относящимися к топливоизмерительной подсистеме комплекса.

С целью исключения дополнительных погрешностей измерения количества топлива в ходе эксплуатации (топливо в баке при движении колеблется вследствие ускорений, торможений и т. п.) измерительная часть этих частей датчиков помещается внутрь топливного бака. Место расположения этих частей датчиков максимально приближено к топливным рейкам, и расположены они по диагонали, что позволяет рассчитать средний уровень топлива в баке независимо от профиля пути.

Расчетный расход дизельного топлива за смену определяется программой-обработчиком как сумма расхода дизельного топлива в тяги и расхода на холостом ходу [3]:

Мрасч = Мтяг + Мхх (1)

где М - общий расчетный расход дизельного топлива за смену, кг;

Мтяг - расчетный расход дизельного топлива в режиме тяги за смену, кг;

Мх х - расчетный расход дизельного топлива в режиме холостого хода за смену, кг.

Расчет расхода дизельного топлива в режиме тяге от времени выполненной работы и удельного расхода топлива (кг/кВт ч) на интервалах реализуемой мощности дизель-генераторной установкой выполняется по выражению:

М = М(1) + М(2) +... + М{п), (2)

тяг тяг тяг тяг > \ /

где Мп - расход дизельного топлива в режиме тяге на п-м интервале реализуемой мощности ДГУ, кг;

п - количество интервалов.

На каждом п-м интервале реализуемой мощности определяется

М(и) = о(п) ■ Ап) ■ К , (3)

тяг Л^гяг ^гяг У у

№ 3(15) ЛЛИ О ИЗВЕСТИЯ Транссиба 63

=2013 ■

где Q<Ill - удельный расход в режиме тяги на п-м интервале реализуемой мощности ДГУ, кг/(кВтч);

Аэт - работа, выполненная на п-м интервале реализуемой мощности ДГУ, кВт ч; К - поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры окружающего воздуха на величину удельного расхода дизельного топлива.

Расход дизельного топлива в режиме холостого хода за смену

М = Q -Т ■ К, (4)

х.х ¿^час х.х г > V /

где ^ - часовой расход топлива на холостом ходу ДГУ, кг/ч; Тхх - время работы ДГУ на холостом ходу, ч.

Перерасход или экономия дизельного топлива оценивается в результате сравнения фактического расхода дизельного топлива, определяемого бортовыми системами, с расчетным:

А = Мфакт "Мрасч , (5)

где А - экономия или перерасход дизельного топлива, кг;

Мфакт - фактический расход топлива, определенный АПК «Борт».

Количество интервалов реализуемой мощности ДГУ маневрового тепловоза ТЭМ2 для дизеля ПД1М принимаем равным восьми интервалам в соответствии с количеством позиций контроллера машиниста.

Удельный расход дизельного топлива в тяге на каждом интервале реализуемой мощности определяется по техническим характеристикам ДГУ и установленному нормативными документами для данной серии тепловозов удельному расходу (кг/кВтч) на интервалах реализуемой мощности. Значения удельного расхода дизельного топлива в режиме тяги и часового расхода дизельного топлива на холостом ходу вводятся в программу АРМ «Борт-нормирование» с учетом поправочного температурного коэффициента (таблица 1).

Таблица 1 - Величина температурного коэффициента

Температура, ° С К, Температура, ° С К,

-60 1,205 0 1,075

-55 1,2 +5 1,050

-50 1,199 +10 1,025

-45 1,195 +15 1,0

-40 1,193 +20 0,975

-35 1,190 +25 0,950

-30 1,187 +30 0,941

-25 1,184 +35 0,938

-20 1,175 +40 0,935

-15 1,15 +45 0,932

-10 1,125 +50 0,929

-5 1,1 - -

Первые результаты по оценке эффективности использования программы АРМ «Борт-нормирование» в условиях эксплуатации получили в Омском локомотивном эксплуатационном депо в ходе проведения эксперимента, описанного в газете «Гудок» от 26 июня 2012 г. в статье «Недооцененный эффект».

В ходе эксперимента на станции Омск-Пассажирский комиссией были проведены три контрольных поездки на тепловозе ТЭМ-2 7481 в обычном режиме работы локомотива и одна контрольная поездка в режиме завышенного расхода дизельного топлива.

Получение завышенного расхода дизельного топлива было произведено при подключении в топливную систему тепловоза дополнительного патрубка, настроенного на объем

64 ИЗВЕСТИЯ Транссиба _№ 3(15) 2013

= _

наполнения емкости 30 л за 9 ч работы локомотива (имитация несанкционированного слива дизельного топлива в режиме работы локомотива под нагрузкой).

Наполнение емкости производилось в период работы локомотива при нагрузке и на холостом ходу в течение всей смены.

Перед проведением эксперимента проверено теплотехническое состояние ДГУ тепловоза. Удельный расход топлива тепловоза - в пределах нормы.

Анализ первых трех контрольных поездок показал, что расчетный расход дизельного топлива исправным тепловозом отличается от фактического расхода на 2,5 %. Данные о поездке обрабатывались информационной программой АРМ «Борт-нормирование».

В ходе четвертой поездки произведен слив топлива в количестве 30 л в течение смены. Программа АРМ «Борт-нормирование» после расшифровки и обработки полученных данных показала перерасход за смену 29 л дизельного топлива (температура топлива Гтоп =35 °С и

плотность топлива р = 839 кг/м3). Относительная погрешность составила 3,3 %.

Данные результата эксперимента, сформированного программой АРМ «Борт-нормирование» о расходе дизельного топлива на тепловозе ТЭМ-2 №7481, представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты эксперимента о расходе дизельного топлива на тепловозе ТЭМ-2 №7481

мер контрольной поездки Машинист Начало смены Конец смены ыполненная работа, кВтч Расход, кг Норма, кг -Э/+П, кг Пробег, км

о X В

1 Паньшин Роман 27.03.2012 28.03.2012 176,4 116 119 -3 28,2

Витальевич 15:54 3:51

2 Абель Карл Вильгельмович 28.03.2012 15:47 29.03.2012 3:44 118,1 117 117,4 -0,4 17,8

3 Бурмистров Игорь Владимирович 29.03.2012 3:46 29.03.2012 15:58 80,2 81 81,6 -0,6 13,7

4 Паньшин Роман 30.03.2012 30.03.2012 100,5 113 88,6 24,4 16

Витальевич 4:14 15:00

По результатам экспериментального исследования комиссией были приняты следующие решения.

1. Признать результаты эксперимента достоверными и использовать их в режиме опытной эксплуатации методики нормирования на Западно-Сибирской железной дороге.

2. Принимать решение по завышенному расходу дизельного топлива о качестве настройки ДГУ тепловоза и контроля его несанкционированного слива.

Проведенный эксперимент доказывает необходимость внедрения системы учета расхода дизельного топлива, используемой в программе АРМ «Борт-нормирование». В целях совершенствования системы нормирования и контроля расхода дизельного топлива локомотивами на Западно-Сибирской железной дороге выпущено распоряжение от 3 декабря 2012 г. № 1341/р «О проведении опытной эксплуатации Методики технического нормирования расхода дизельного топлива на маневровую работу», используемой в программе АРМ «Борт-нормирование».

Совершенствование методов контроля расхода топлива на маневровые и хозяйственные работы с использованием бортовых систем на Западно-Сибирской железной дороге позволит осуществить следующее.

№ 3(15) ИЗВЕСТИЯ Транссиба 65

2013

1. Максимально приблизить норму расхода дизельного топлива к техническим параметрам расхода ДГУ локомотива.

2. Автоматизировать систему технического нормирования и исключить погрешность при замерах уровня топлива, ошибки при заполнении маршрута машиниста и его обработке операторами и т. д.

3. Выявить несанкционированный слив дизельного топлива не только на холостом ходу, но и в режиме тяги.

4. Определять загрузку локомотивов на участках работ по фактическому пробегу и выполненной ДГУ работе.

5. Принимать решение о качестве настройки ДГУ тепловоза по завышенному расходу дизельного топлива.

Список литературы

1. Головаш, А. Н. Использование бортовых систем в эксплуатации и ремонте тепловозов [Текст] / А. Н. Головаш, С. М. Кузнецов, Д. Э. Тиссен // Энергосбережение в теплоэлектро-энергетике и теплоэлектротехнологиях: Материалы междунар. науч.-практ. конф. / Омский гос. техн. ун-т. - Омск, 2010. - С. 148 - 152.

2. Головаш, А. Н. Опыт использования бортовых систем [Текст] / А. Н. Головаш, В. М. Бочаров, С. М. Кузнецов // Железнодорожный транспорт. - 2009. - № 2. - С. 38 - 39.

3. Кузнецов, С. М. Использование бортовых систем при техническом нормировании расхода дизельного топлива [Текст] / С. М. Кузнецов, С. Н. Волошин, Ю. А. Петухов // Инновации для транспорта: Сб. науч. статей с междунар. участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2010. - Ч. 3. -С. 66 - 70.

УДК 621.336.2

О. А. Сидоров, А. Н. Смердин, М. В. Емельянов

РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ТОКОПРИЕМНИКА

ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА ОСНОВЕ БАЗОВОЙ КОНСТРУКЦИИ Т(Л)А1-УКС.160

В статье рассмотрена конструкция универсального измерительного токоприемника, предназначенного для получения при проведении испытательных поездок наборов точных и адекватных данных о качестве токосъема за счет возможности моделирования параметров и характеристик перспективных отечественных и зарубежных токоприемников, устанавливаемых на современном электроподвижном составе.

Представлены результаты его апробации на Западно-Сибирской железной дороге.

Проведение экспериментальных поездок по действующим электрифицированным линиям железных дорог для определения динамических параметров взаимодействия токоприемников электроподвижного состава (ЭПС) с контактными подвесками связано с преодолением ряда трудностей, обусловленных в первую очередь особенностями применяемых средств измерений и точностью настройки их параметров [ 1, 2].

В России в настоящее время качество токосъема оценивается с помощью специальных измерительных токоприемников (ИТ), входящих в состав оборудования испытательного подвижного состава.

Широкое распространение получили ИТ, выполненные на базе Л-13У. Они устанавливаются на вагонах-лабораториях ВИКС ЦЭ, диагностических комплексах АДК-И «ЭРА» и «Интеграл».

66 ИЗВЕСТИЯ Транссиба _№ 3(15) 2013

= _