Разработка и выбор метода диагностирования технического состояния узлов вагона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка и выбор метода диагностирования технического состояния узлов вагона

Введение

рефрижераторный вагон диагностирование

Вагон как единица подвижного состава может быть представлен в виде совокупности составных частей, которые играют определенные роли. Эти части соединены в единую конструкцию с помощью взаимодействующих связей. Необходимое взаимодействие частей вагона предусматривается при его конструировании и изготовлении (размеры, регулирование, взаимное расположение и т.д.).

В процессе эксплуатации агрегаты вагонов теряют свои первоначальные свойства из-за износа как отдельных их элементов, так и всего вагона в целом.

Под износом понимается изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия вследствие разрушения (изнашивания) поверхностного слоя изделия при трении. Износ изделий и деталей машин зависит от условий трения и свойств материала изделия.

Существует понятие морального износа, который является результатом старения машин, находящихся в эксплуатации, при котором нецелесообразна дальнейшая эксплуатация еще работоспособных машин ввиду наличия или создания новых, более прогрессивных машин аналогичного назначения.

Наиболее интенсивный износ происходит во время эксплуатации вагонов. Причем чем интенсивнее эксплуатация вагона, тем быстрее он изнашивается. В результате этого начинают изменяться закономерности взаимодействия деталей, вначале количественно, когда возникают несущественные дефекты, а затем и качественно. При этом накопившиеся или развивающиеся дефекты и повреждения приводят к отказу.

Обычно количественные изменения проявляются в изменении значений параметров составных частей или даже вагона в целом, оставаясь в пределах установленных норм. Эти изменения часто вызывают усиление или трансформацию процессов, сопровождающих работу агрегатов или соединений деталей: появляются дополнительные силы, моменты, ускорения, шумы, вибрации и т.д. Такие физические изменения составных частей вагонов обычно являются необратимыми. Для характеристики этих изменений используется понятие технического состояния вагона, его составной части или в обобщённом виде - объекта (изделия). Под техническим состоянием объекта понимается совокупность подверженных изменению в процессе производства или эксплуатации его свойств, характеризуемых в определенный момент времени признаками, установленными технической документацией на объект.

Таким образом, техническое состояние вагона является некоторой, как правило, медленно изменяющейся функцией времени эксплуатации.

В зависимости от установленных признаков различают виды технического состояния вагонов и их узлов: исправный, неисправный, работоспособный, неработоспособный. Виды технических состояний различаются на основании установленных критериев, которые являются условной оценкой объективно и независимо от них существующего технического состояния, так как при одном и том же техническом состоянии вагон может быть пригодным к использованию в одних условиях и непригодным в других.

При обслуживании систем в вагонах иногда говорят об интуиции, будто присущей некоторым весьма опытным работникам. Между тем эта интуиция основывается на очень точных объективных критериях, наличии у специалиста самостоятельно разработанного общего подхода при решении задач технического обслуживания и поиска неисправностей. Следовательно, главное при эксплуатации сложных систем состоит в разработке общих правил поиска причин неисправностей и обучении этим правилам всего обслуживающего персонала. Для этого следует разработать общие правила поведения при поиске неисправностей; предварительно составить и отработать специальную инструкцию по поиску и устранению неисправностей с учетом различных вариаций последовательностей поиска; обучить обслуживающий персонал составлению последовательности поиска на основании изучения структуры обслуживаемых систем и логического сопоставления полученных при измерении результатов; психологически подготовить персонал для обслуживания устройств в сложных условиях; осуществить контроль знаний пользования измерительной аппаратурой, а также наладить снабжение запасными частями и метрологический контроль. Однако эти мероприятия являются только первым этапом организации технического обслуживания систем вагонов. Вторым этапом и главным направлением в совершенствовании эксплуатации и обслуживания вагонов является широкое внедрение объективных методов приборного контроля, которые получили название системы технического диагностирования.

1. Назначение, условия работы, особенности конструктивного исполнения холодильного оборудования рефрижераторных вагонов, параметры характеризующие его техническое состояние и учитываемые при ремонте

Современная холодильная установка вагона - это сложный и разнохарактерный комплекс устройств, обеспечивающих получение и использование искусственного холода. Этот комплекс обычно состоит из одной или нескольких холодильных машин с системами коммуникационных трубопроводов различного назначения: автоматизации и контроля; строительных сооружений; энергообеспечения; охлаждения; потребителей холода.

Интегральной оценкой технического состояния холодильного оборудования вагона является его основная внешняя характеристика - холодопроизводительность, которая определяется свойствами хладагента и значениями температур конденсации и кипения, а также состоянием всей системы.

Холодопроизводительность холодильной машины является переменной величиной, так как с понижений температуры охлаждающего воздуха изменяется температура кипения хладагента. Поэтому для оценки холодопроизводительности холодильной машины необходимо иметь условия стационарного процесса охлаждения. Следовательно, определить численное значение холодопроизводительности можно в том случае, если имеются какие либо нормированные значения температуры конденсации хладагента, однако для исправной машины температура конденсации однозначно связана с температурой окружающей среды, а температура испарения с температурой воздуха в вагоне. Отсюда следует, что для интегральной оценки технического состояния холодильной машины нужно стабилизировать эти параметры, или построить их характеристики.

2. Влияние внешних и внутренних факторов на работу холодильного оборудования рефрижераторных вагонов, характерные отказы с вызывающими их причинами и формами проявления

Самое главное влияние на работу холодильного оборудования рефрижераторных вагонов оказывают перепады температуры. От воздействия высокой температуры снаружи, вагон защищает теплоизолирующая прослойка. Внутри вагон снабжен встроенной системой охлаждения.

В производственных условиях диагностирование технического состояния холодильного оборудования вагонов начинают с определения его холодопроизводительности нетто и брутто.

По данным групп надежности рефрижераторных вагонных депо на компрессор холодильной машины приходиться 15% отказов в год, теплообменные аппараты и трубопроводы 25% и электрооборудование с приборами автоматики 60%. Хотя в процентном отношении отказов электрооборудования и трубопроводов значительно больше, чем компрессоров, но их быстро обнаруживает и устраняет поездная бригада. Зафиксированные отказы компрессоров характеризуют последнюю фазу отказа, так как постепенное снижение его холодопроизводительности из-за износов составных частей установить трудно. Кроме того, при выходе из строя компрессора поездная бригада не может устранить этот отказ, что может привести к порче перевозимого груза.

3. Круговая диаграмма основных дефектов холодильного оборудования рефрижераторных вагонов

Рис. 1 Статистика неисправностей холодильного оборудования рефрижераторных вагонов за 2016 г.

Перечень неисправностей холодильного оборудования и способ их устранения:

1. Низкое давление масла в системе компрессора. Возникает по причине: а) подсоса в систему смазки паров хладона R12

б) большой торцевой зазор между шестерней и корпусом масляного засоса

в) засорен масляный фильтр

г) износились шестерни насоса

д) нарушена регулировка перепускного клапана.

Способ устранения неполадок:

а) восстановить плотность системы смазки

б) отрегулировать зазор (допустимое значение зазора 0,08 мм.)

в) промыть фильтр

г) заменить шестерни

д) отрегулировать клапан

2. Быстрый унос масла в систему из картера. Возникает по причине:

а) сработались или заклинились кольца

б) неравномерный износ втулок компрессора

в) высокое давление масла

г) работа установки на вакуум

Способ устранения неполадок:

а) заменить кольца

б) расточить и прошлифовать втулки или заменить их

в) уменьшить давление масла перепускным клапаном

г) следить за установкой, избегая работы на этом режиме.

3. Установка не снижает температуру в грузовом помещении вагона.

Возникает по причине:

а) засорение фильтра на жидкостной линии

б) загрязнение конденсатора

в) закрыты жалюзи

г) недостаточно открыт нагнетательный вентиль компрессора

д) наличие воздуха в системе

е) недостаток хладона в системе

Способы устранения:

а) разобрать и промыть фильтр

б) очистить конденсатор

в) открыть жалюзи

г) открыть нагнетательный вентиль

д) выпустить воздух из системы

е) найти место утечки, устранить ее и добавить хладон.

4. Стук в компрессоре. Возникает по причине:

а) Ослабли шатунные болты, износились поршневые пальцы и шатунные шейки коленчатого вала

б) «Влажный» ход компрессора

в) Недостаточная величина «вредного» пространства

г) Отсутствует масло в компрессоре

д) Излишек масла в картере

е) Недостаточная упругость

ж) просадка буферной пружины клапанов

Способы устранения неполадок:

а) Произвести ревизию компрессора на месте или направить компрессор в цех

б) Отрегулировать ТРВ на больший перегрев

в) Проверить и отрегулировать прокладками, установить ли- нейное пространство в пределах 0,3--0,5 мм

г) Добавить масло

д) Слить лишнее масло

е) Слить лишнее масло

5. Недостаточное понижение температуры в вагоне. Компрессор работает без остановки. Возникает по причинам, указанным в п. 3 «Установка не снижает температуру в грузовом помещении вагона», а так же из-за пропуска всасывающих клапанов или поршневых колец, их излом.

Способы устранения неполадок приведены в п. 3 «Установка не снижает температуру в грузовом помещении вагона», а так же нужно заменить всасывающие клапаны, кольца.

4. Структурная схема холодильного оборудования рефрижераторных вагонов

Структурная схема системы охлаждения воздуха в вагоне приведена на рис. 2. К основным подсистемам относятся: источник энергии ИЭ, холодильный агрегат X, рабочий промежуточный теплообменник РТ, основной теплообменник ОТ, устройство общего Р и индивидуального ИР распределения воздушных потоков, вентиляторные агрегаты В с фильтрами Ф и заборными устройствами З. Эти подсистемы связаны друг с другом и работают как единый комплекс. Кроме того, в этот комплекс входят регулировочные устройства РИЭ, РХ, РРТ, РОТ и приборы аварийного отключения АИЭ, АХ, APT соответствующих систем.



Рис. 2. Структурная схема холодильного оборудования рефрижераторных вагонов.

5. Алгоритм диагностирования теплоизоляции и гермитичности кузов, холодильного оборудования (компрессора, конденсатора, испарителя)

Теплоизоляция широко используется в конструкции систем вентиляции, отопления, охлаждения воздуха. Без теплоизоляции практически невозможно создать экономичные вагоны с кондиционированием воздуха.

По назначению различают несколько видов теплоизоляции: для обеспечения допустимого уровня потерь тепла (холода); для предотвращения конденсации влаги и замерзания воды; для создания необходимых санитарно-гигиенических условий; для предотвращения возгораний.

Первый вид изоляции характерен для общей теплоизоляции кузовов вагонов, когда нормируется термосопротивление ограждающих конструкций, исходя из общего баланса тепла (холода) с учетом внешних, внутренних воздействий и производительности системы кондиционирования воздуха.

Теплоизоляцию для предотвращения конденсации влаги используют в системе водоснабжения и вентиляции. В системах водоснабжения водяного отопления иногда изолируют отдельные элементы для предотвращения замерзания воды при кратковременной остановке её циркуляции.

Значительную роль, особенно на рефрижераторных вагонах, играет изоляция энергетических и холодильных агрегатов для создания нормальных санитарно-гигиенических условий работы обслуживающего персонала.

Все системы отопления обязательно снабжаются теплоизоляцией источников тепла для предотвращения возгораний элементов вагонов и защиты обслуживающего персонала (пассажиров) от ожогов.

Таким образом, каждый вид изоляции выполняет определенные функции, поэтому методы диагностирования должны учитывать эту специфику.

В процессе эксплуатации вагонов происходит изменение свойств теплоизоляции и герметичности вследствие старения термоизоляции под действием многократных изменений температуры, увлажнения, вибраций, коррозии и других факторов. Поэтому при постройке и особенно после ремонта изотермических вагонов должна проводиться диагностика технического состояния ограждающих конструкций кузовов по следующим основным показателям: среднему коэффициенту теплопередачи всего кузова и в локальных его зонах, относительной герметичности.

Контроль целесообразно выполнять при обеспечении стационарного режима теплопередачи. Стационарный режим теплопередачи через ограждающие конструкции кузова может быть получен двумя методами: охлаждением или нагреванием воздуха в вагоне.

Для определения среднего коэффициента теплопередачи кузов вагона устанавливают в закрытом помещении (сборочный участок депо или специальная диагностическая камера), где поддерживается постоянная температура воздуха (20±3°С) и где нет прямой солнечной радиации.

В вагоне должны быть закрыты люки, дефлекторы, сифоны, окна, двери и другие технологические отверстия в ограждающих конструкциях. Система отопления и охлаждения должна быть выключена заранее, чтобы исключить дополнительные тепловыделения и теплопоглощения.

При испытании теплоизоляции путем охлаждения воздуха, внутри вагона 1 (рис. 3, а) устанавливают холодогенератор (испаритель 6 холодильной машины) и нагревательные печи 2 для того, чтобы обеспечить регулирование и поддержание температуры на заданном уровне. Сама холодильная машина 7 должна располагаться вне вагона и соединяться с испарителем 6 теплоизолированными трубопроводами. Внутри вагона по определенной схеме устанавливают термометры 4 для контроля и регулирования температуры воздуха, воздействующего на теплоизоляцию 3. Снаружи вагона на крыше, боковых стенах, на нижней части пола устанавливают термометры 5 для измерения температуры поверхности ограждающих конструкций.

Охлаждая воздух внутри вагона примерно 36 часов, сначала добиваются установления постоянного температурного режима. Контрольные измерения температуры выполняют с интервалом 4 ч. Когда температура на поверхности кузова вагона стабилизировалась (постоянная температура внутри вагона и в испытательном помещении), производят диагностические замеры температуры и расчеты осредненных коэффициентов теплопередачи контролируемых элементов ограждающих конструкций.

Испытания теплоизоляции путем нагрева воздуха внутри вагона (рис. 3, б) выполняют аналогичным образом, как в предыдущем случае, только нагрев выполняют электропечами более интенсивно.

Рис. 3. Схема установки для диагностирования теплоизоляции кузова вагона.

Преимуществом этого метода является то, что проведение испытаний для определения коэффициентов теплопередачи упрощается. Теплопроизводительность нагревательной аппаратуры легко регулируется, и стационарный тепловой режим может быть достигнут быстрее и с высокой точностью. В то же время надо учитывать, что в результате нагрева может происходить частичное испарение воды из увлажнённой в процессе эксплуатации вагона термоизоляции, что вызовет снижение достоверности замеров. Однако, как показывают исследования, в замкнутой многослойной изоляции кузовов пассажирских и рефрижераторных вагонов сушка увлажнённой термоизоляции происходит значительно медленнее, чем достижение стационарного режима теплопередачи. Поэтому влиянием этого фактора в практических испытаниях можно пренебречь.

Перспективным методом диагностирования теплоизоляционных свойств вагона является измерение процесса остывания кузова. Этот метод основан на том, что в нагретом обычным способом до стационарного состояния вагоне с теплоизолированным кузовом температурное поле можно считать приблизительно равномерным. В этом случае вместо уравнения теплопроводности Фурье можно рассматривать дифференциальное уравнение теплового баланса:

где W_k - теплоемкость кузова; ф - время; К_а - среднее значение коэффициента теплопередачи вагона, учитывающее аккумуляцию тепла кузовом; S_k - расчетная поверхность ограждающих конструкций; и_t - перепад температуры t воздуха внутри и вне вагона.

Решение уравнения при K₀ = 0 имеет простую форму:



где и_р - начальный равновесный перепад температур в исходном стационарном режиме вагона.

Опыт испытаний показывает, что при остывании вагона график lnи_ф быстро превращается в прямую линию, соответствующую решению. Экстраполяция этой прямой до начального момента (ф = 0) остывания дает возможность оценить и_р и коэффициент теплопередачи кузова. Значение К_а можно определить и непосредственно по величине о - темпа регулярного режима, т.е. тангенса угла наклона прямой In и_tф (рис. 4).

Рис. 4. График процесса остывания вагона.

Метод диагностирования теплоизоляционных качеств кузовов вагонов по темпу остывания наиболее эффективно применять при деповском ремонте вагонов, поскольку он позволяет снизить время, трудоемкость и энергозатраты на испытания.

Герметичность кузовов вагонов можно проверять обдувкой, прозвучиванием и повышенным давлением.

Контроль герметичности кузова методом обдува (рис. 5, а) производят при движении вагона или в специальной аэродинамической камере, в которой имитируются эксплуатационные режимы воздействия на кузов воздушных потоков 2.

В кузове 1 вагона устанавливают газоанализаторы 3 и внутрь вагона вводится газ-индикатор 4. Во время испытания, вследствие неплотностей в кузове, происходит газообмен с окружающей средой, и концентрация газа-индикатора внутри вагона уменьшается. По величине этой утечки определяют степень герметичности кузова вагона.

Метод прозвучивания (рис. 5, б) основан на проникновении звуковых колебаний через неплотности кузова внутрь вагона. Для проведения контроля вагон 1 помещают в камеру, и с помощью звукогенераторов 6 и экрана 7 создают стационарное звуковое поле. Интенсивность звукового давления, проникающего в вагон, измеряют шумомерами 5. По полученной шумограмме судят о герметичности кузова.

Рис. 5. Схема установок для диагностирования герметичности кузова вагонов.

Значительное распространение получил метод, основанный на создании повышенного давления внутри кузова (рис. 5, в).

Для этого в кузове вагона 1 с помощью компрессора 10 и регулируемого воздухоподающего устройства 9 повышается давление, которое измеряется манометрами 8. Подбирается стационарный режим, при котором утечки воздуха равны его притоку. По величине утечек судят о герметичности кузова. Если на первом этапе контроля обнаружено, что теплоизоляция и герметичность кузова нарушены, то выполняют более детальную проверку по определению мест дефектов. Это осуществляется с помощью тепломеров, радиометров или тепловизоров.

Тепломеры, применяемые для исследования ограждающих конструкций кузовов вагонов, изготавливают обычно в виде диска, склеенного из трех резиновых или пластмассовых слоев, общая толщина которых не превышает 5% диаметра. В средней части центрального слоя должны быть отверстия, в которые помещают термоэлементы, образующие термобатарею. В большинстве случаев применяют железоконстантановые термоэлементы. Половина спаев термобатареи находится на одной стороне центрального слоя, другая - на противоположной.

При прохождении теплового потока через тепломер возникает электродвижущая сила вследствие разности температур спаев, расположенных на противоположных поверхностях центрального слоя. Тепломеры имеют малые размеры и позволяют выполнять практически точечные измерения.

Недостатком тепломеров является возможность заметного искажения теплового потока на металлических поверхностях. Кроме того, должен обеспечиваться полный контакт между тепломером и поверхностью ограждающей конструкции, так как недостаточный контакт также приводит к существенным погрешностям.

Радиометры и тепловизоры основаны на бесконтактном измерении инфракрасного излучения, которое распространяется от нагретого тела. Количество излучаемой энергии зависит от температуры объекта, состояния его поверхности и излучательной способности. Однако чем выше температура, тем больше энергии излучается.

Исследования показывают, что энергия, излучаемая нагретым предметом, распределяется во всем электромагнитном спектре. В то время как форма распределения остается довольно постоянной, количество и спектральное распределение энергии зависят в значительной мере от температуры. Для любого предмета с определенной температурой имеется только одна длина волны, для которой излучаемая энергия является максимальной.

На основе этой закономерности конструируют все современное радиометры и тепловизоры. С помощью радиометров производят точечное измерение температуры. Тепловизоры на экране воспроизводят картину распределения тепловых полей по поверхности объекта. В вагонном хозяйстве получила распространение система "Поиск". Она предназначена для выявления дефектов в термоизоляционном слое ограждающих конструкций кузовов при постройке и ремонте вагонов. Она состоит из пирометра регистрации инфракрасного излучения, который на определенном расстоянии с помощью транспортного механизма совершает возвратно-поступательные движения, построчно как бы ощупывает кузов, измеряя разность температур поверхности и окружающей среды, сравнивая их с эталонным значением. Если соотношение рабочего и эталонного сигналов превысит уровень, то это указывает на наличие дефекта в изоляции. Тепловизоры успешно применяют для контроля теплоизоляции вагонов промышленного транспорта типа миксер.

Эти вагоны представляют собой резервуары, облицованные огнеупорным материалом, которые могут перевозить до 300 т расплавленного металла. Для обнаружения участков перегрева корпуса вагона, которые могут привести к опасным прорывам металла, используют тепловизоры.

Диагностирование изоляции с целью предотвращения конденсации влаги из воздуха на поверхности изолированного объекта производят с учетом следующих обстоятельств.

Выпадение конденсата из воздуха на поверхности какого либо тела возможно тогда, когда температура этого тела будет ниже температуры воздуха. Это явление основано на том, что воздух содержит в себе некоторое количество водяного пара, которое зависит от его температуры.

Соприкасаясь с более холодной поверхностью, воздух может охладиться до температуры насыщения, и тогда часть содержащегося в нем водяного пара сконденсируется на этой поверхности.

Тепловая изоляция служит средством для предотвращения конденсации влаги на поверхности. Покрывая холодную поверхность слоем соответствующей толщины, изоляция обеспечивает температуру поверхности более высокую, чем температура насыщения; соприкасаясь с этой поверхностью, воздух не выделяет влагу. Такая изоляция имеет практический смысл только для изолируемых объектов, расположенных внутри вагона, где влажность воздуха относительно стабильна и где выпадение влаги на поверхности нежелательно.

На участках расположения опор, подвесок, ребер жесткости и других элементов конструкции газохода, где возможны утечки тепла, может произойти местное охлаждение стенки газохода. Поэтому при больших перепадах температур эти места следует изолировать особо тщательно.

В отдельных случаях, когда заранее известно, что температура газа будет ниже "точки росы" и выпадение конденсата неизбежно, наличие тепловой изоляции газохода существенно снизит интенсивность этого явления, а следовательно, и процесса коррозии стенки. В этих случаях на газоходе устанавливают наиболее эффективный вид тепловой изоляции с максимальной конструктивно возможной толщиной.

При контроле изоляции для предотвращения конденсации влаги из воздуха температура на поверхности является заданной: она должна быть выше температуры точки росы. Процесс испытания должен включать имитацию внешнего и внутреннего температурного воздействия на воздуховод и контроль температуры изоляции.

Диагностирование изоляции трубопроводов для предотвращения замерзания содержащейся в них жидкости имеет следующие особенности.

Наибольшая опасность замерзания жидкости, протекающей в трубопроводах, расположенных в местах с пониженной температурой (в концевых частях вагона), возникает при прекращении ее движения. В этом случае тепловая изоляция, как бы эффективна она ни была, не в состоянии предотвратить замерзание жидкости. Однако изоляция может замедлить процесс охлаждения, и при кратковременных перерывах в работе предохранить трубопровод от аварийного промерзания по всей площади сечения до возобновления движения жидкости.

При расчете времени, в течение которого можно оставить жидкость в трубопроводе неподвижной при данных температурных условиях, обычно исходят из баланса тепла, по которому тепло, аккумулированное в изолированном, наполненном жидкостью трубопроводе в пределах от начальной температуры до температуры замерзания, и тепло, освобождающееся при образовании некоторого допускаемого слоя замерзшей жидкости (льда), приравнивается к тепловой потере за период приостановки движения жидкости. При этом допускаемый слой льда (в виде корки у стенки трубопровода) принимается равным 25% площади сечения трубопровода. Такое количество льда не создает опасности для работы трубопровода и быстро размывается при возобновлении движения жидкости. В строгом виде расчет очень сложен. Эта сложность определяется наличием нестационарного теплового состояния в системе и усугубляется многообразием величин, которые могут влиять на процесс. Однако для практических расчетов с достаточной точностью может быть принята методика, позволяющая свести расчетные формулы к формулам для стационарного теплового состояния и упрощает расчет исключением из рассмотрения некоторых факторов, мало влияющих на результат.

Схема диагностирования изоляции этого типа может быть следующей. В контролируемых точках трубопровода изоляцию просверливают и на поверхность трубы устанавливают датчики для измерения температуры, которые сверху тщательно изолируют. Контроль выполняют в режиме самопроизвольного охлаждения трубопровода. Для этого трубопровод отключают от системы отопления и замеряют время охлаждения при фиксированном перепаде температур также, как и при диагностике кузова вагона.

Контроль изоляции при заданной температуре на ее поверхности имеет следующие особенности. При заданной температуре поверхности изоляции толщина последней определяется обычно в том случае, когда требования технологического процесса изолированного объекта не ограничивают его тепловых потерь. В данном случае изоляция нужна как средство, предохраняющее обслуживающий персонал от ожогов при соприкосновении с горячей поверхностью; для предотвращения возможных возгораний близкорасположенных от источника тепла частей вагона или для уменьшения общих тепловыделений в производственных помещениях.

Температура поверхности изоляции, не вызывающая болезненного ощущения ожога при соприкосновении, составляет примерно 60°С. Эта температура на поверхности изоляции допускается как максимальная на участках, вблизи которых возможно появление людей. В закрытых помещениях из соображений уменьшения тепловыделений обычно в качестве максимальной температуры на поверхности изоляции принимается 45°С. В отдельных случаях могут быть заданы и иные значения температуры на поверхности изоляции.

Схема диагностирования этого типа изоляции, как правило, следующая. Имитируется высокая температура внутри изолированного объекта и контролируется температура на поверхности изоляции, которая не должна превышать установленной нормы.

При испытаниях системы охлаждения необходимо чтобы внешние и внутренние теплопоступления соответствовали расчетным. Испытания обычно проводят в климатических камерах с имитацией тепловых воздействий с помощью электропечей и воздухоувлажнителей. Испытываемый вагон по рельсовому пути вкатывают в камеру, которая герметизируется дверью. Вентиляторы создают циркуляцию воздуха, который подогревается в подогревателе и насыщается влагой в увлажнителе. Камера снабжена системой автоматического регулирования скорости движения температуры и влажности воздуха.

Имитацию тепловыделений внутри вагона производят с использованием электропечей. Например, если необходимо имитировать теплопоступления от nП пассажиров, то дополнительно включают электропечи мощностью, Вт,

ДQ_B = n_П(186 - 4,65 Ц)

и испарители воды паропроизводительностью, кг/ч

Дб = n_П (0,0076t_B - 0,12)

где t_B - температура воздуха в вагоне.

Перед проведением испытаний холодильное оборудование осматривают и с помощью галоидной лампы выявляют возможные неплотности и утечки хладона. Проверяют количество хладона и масла, в случае необходимости производят дозаправку, затем делают пробное включение холодильной установки. При пробном включении установки проверяют температуру испарения хладона и его паров в коллекторе испарителя, температуру конденсации нагнетаемых компрессором паров хладона, разность показании масляного манометра и мановакуумметра. Схема размещения измерительной аппаратуры для определения холодопроизводительности порожнего вагона приведена на рис. 6. Измеряют температуру входящего рециркуляционного 1 и наружного 2 воздуха, температуру воздуха перед 4 и после 6 испарителя 5, на входе 7 и выходе 9 из конденсатора 8. Кроме этого, измеряют скорость движения воздуха в воздуховодах и характеристики работы холодильной установки. Холодопроизводительность определяют по количеству тепла, поглощаемого испарителем от проходящего через вентилятор 3 воздуха. Зная соотношение количеств и температуры наружного и рециркуляционного воздуха, а также температуру перед и после испарителя 5 с учетом влажности воздуха, определяют холодопроизводительность порожнего вагона.

Рис. 6. Схема размещения аппаратуры для определения холодопроизводительности порожнего вагона

Недостатком этого метода являются трудность точного определения влагосодержания в случае имитации паровыделений, поскольку часть паров может удаляться или поступать извне вследствие инфильтрации через неплотности кузова, особенно при движении поезда, или сорбироваться внутренним оборудованием вагона.

Для определения холодопроизводительности порожнего вагона иногда используют другой метод, основанный на измерениях температур воздуха в четырех точках воздуховода и относительной влажности его снаружи и внутри вагона. Далее, используя соответствующую диаграмму, находят необходимые параметры и рассчитывают холодопроизводительность.

Холодопроизводительность груженого вагона находят также двумя способами: по количеству тепла, отданного воздуху в конденсаторе, и отношению изменений энтальпии хладогента в испарителе и конденсаторе; по параметрам хладагента циркулирующего в системе.

Q_{х бр} = r_мвW_в(t_вых - t_вх)i_и/i_к

где r_мв - расход массы воздуха проходящего через конденсатор, кг/с; W_a - теплоемкость воздуха; t_вых, t_вх - температура воздуха на выходе и входе в конденсатор, °С; Дi_и, Дi_k - изменения энтальпий хладагента в испарителе и конденсаторе, кДж/кг.

Разность энтальпий хладагента на выходе и входе из тепло-обменного агрегата определяется с помощью диаграммы для данного хладагента, на которой по известным температурам на выходе и входе; давлениям конденсации и испарения строится цикл холодильной машины. Холодопроизводительности груженого и порожнего вагона для данной установки не должны отличаться более чем на 7-10%. При большей разнице необходима более подробная диагностика установки с целью выявления неисправностей.

Аналогичный подход к диагностике холодильного оборудования может быть применен в случае отсутствия испытательной камеры. Для проверки оборудования вагон подают в помещение депо, где поддерживается постоянная температура. Теплопоступления от наружного воздуха и солнечной радиации имитируют включением электропечей, мощность которых определяют по формуле, Вт.

Q_э = K_aS_at + K_крS_крK_пкркр/_н + (K_стS_стK_пст /_н + K'_сосK''_сосS_окон)_ст

где К_a - коэффициент теплопередачи кузова, Вт/(м2К); S_k - поверхность кузова, м²; Дt_рд - разница расчетной и действительной температур наружного воздуха; K_kp, K_ст - коэффициент теплопередачи крыши и боковой стены, Вт/(м2К); S_kp , S_ст - поверхность крыши и боковой стены, м²; Д_кр, Д_ст - разница расчетной и действительной интенсивностей радиации на крыше и боковых стенах вагона; К_пкр, К_пст - коэффициенты поглощения солнечных лучей поверхностями крыши и боковых стен; К'_сосК"_сос - коэффициент пропускания солнечных лучей оконными стеклами (наружными и внутренними); S_окон - поверхность окон солнечной стороны, м².

Имитировав таким образом внешние тепловые воздействия, приступают к испытаниям по описанной выше методике. Если в результате первого этапа диагностирования установлено, что холодильное оборудование не обеспечивает требуемых параметров по холодопроизводительности, то на втором этапе контроля производят поиск возникших неисправностей.

6. Схема устройства (стенда) для испытания или диагностирования холодильного оборудования рефрижераторных вагонов с кратким описанием принципа работы и методикой проведения испытания или диагностирования

В условиях производственного участка и лабораторий холодильные агрегаты можно контролировать в специальной установке (рис. 7), которая состоит из холодильного агрегата и калориметрической камеры. Испаритель 1 и вентиляторы-циркуляторы 2 холодильного агрегата размещены в калориметрической камере. Остальные элементы холодильной машины находятся в помещении лаборатории. Калориметрическая камера представляет собой замкнутый объем, в котором размещены источник тепловой энергии и система циркуляции. Ограждение камеры выполнено из термоизоляционного материала (ячеистый полистирол) толщиной 100 мм и двух парозащитных слоев - снаружи и внутри.

Рис. 7. Схема лабораторной установки для диагностирования холодильной машины.

В качестве источников тепловой энергии в камере установлены электрические печи 3 переменной мощности. Система циркуляции 4 состоит из вертикальной шахты, камеры с испарителем холодильной машины и горизонтального канала, в котором имеются щели, через которые охлажденный воздух поступает в камеру. Из последней подогретый воздух через шахту засасывается вентиляторами-циркуляторами холодильной машины, продувается через испаритель и поступает в горизонтальный канал. В камере циркулирующий воздух обдувает нагревательные элементы электрических печей.

При проведении экспериментов можно измерить температуру воздуха внутри камеры; давление масла в системе смазки компрессора; давление кипения холодильного агента в испарителе; скорость движения воздуха в шахте; мощность электрической энергии; питающей электродвигатель компрессора и электропечи в калориметрической камере; относительную влажность воздуха в калориметрической камере; атмосферное давление.

Для дистанционного измерения температуры воздуха в калориметрической камере при выходе и входе из испарителя используют мосты сопротивления, в одну из диагоналей в которых установлен полупроводниковый термодатчик. Методика испытания холодильной машины может учитывать имитацию различных температурных условий эксплуатации; температура охлаждаемого объекта (воздух в камере) в пределах от 15 до 20°С. Необходимое значение температуры и ее стабилизацию в камере можно обеспечивать путем изменения мощности электронагревательных элементов, помещенных в камере.

Нагрев помещения лаборатории, необходимый для варьирования и стабилизации температуры охлаждающей среды, можно осуществлять за счет специальных электропечей, размещенных в помещении.

7. Меры по охране труда при испытании и диагностировании.

Перед испытанием оборудование рефрижераторных вагонов должно быть очищено от пыли и загрязнений. Очистку оборудования необходимо производить обтирочной ветошью или подобными материалами. Обтирочная ветошь и материалы должны быть чистыми и не содержать посторонних примесей (иглы, металлическая стружка, стекло и т.п.). Запрещается для очистки оборудования использовать бензин, керосин и другие легковоспламеняющиеся вещества.

Испытания и диагностирование холодильной установки необходимо производить с откидных площадок, размещаемых в машинном отделении рефрижераторного вагона. Запрещается производить обслуживание холодильной установки, расположенной на монтажных рельсах.

Запрещается допускать к эксплуатации запорную арматуру с поврежденными сальниками, клапанами, а также маховичками, затрудняющими открывание и закрывание сосудов, аппаратов и баллонов.

При техническом обслуживании и ремонте рефрижераторных вагонов вскрывать холодильную установку можно только после откачки хладагента из вскрываемой части установки.

Для осмотра оборудования рефрижераторного подвижного состава должны применяться переносные электрические светильники напряжением не выше 42 В (а в машинном отделении рефрижераторного вагона - не более 12 В) или электрические карманные и аккумуляторные фонари.

Подводящий кабель переносного светильника должен иметь двойную изоляцию, а лампа защищена стеклянным колпаком и металлической сеткой.

Пользоваться для освещения открытым огнем запрещается.

Утечку хладоагента из холодильной установки необходимо устранять немедленно после ее обнаружения. Подтягивать болты, полностью или частично менять сальниковую набивку, запорную арматуру допускается только после снижения давления хладагента в поврежденном участке до атмосферного и отключения холодильной установки от основной магистрали.

Заполнение хладагентом системы должно выполняться со стороны низкого давления. При заполнении холодильной установки подогревать баллоны запрещается.

Материалы, применяемые при техническом обслуживании холодильных установок, должны соответствовать установленным стандартам и техническим условиям.

Запрещается допускать к эксплуатации холодильную установку с манометрами, у которых:

· отсутствует пломба или клеймо;

· стрелка манометра при его включении не возвращается на нулевую отметку шкалы;

· разбито стекло или имеются другие повреждения, которые могут отразиться на правильности их показаний.

Задвижки, краны, вентили и прочие запорные устройства оборудования рефрижераторного подвижного состава необходимо содержать в полной исправности и систематически смазывать в соответствии с Инструкцией по эксплуатации и техническому обслуживанию рефрижераторных вагонов.

Течи запорной арматуры не допускаются.

Запрещается добавление к используемому хладоагенту хладоагентов других типов.

Не располагать в одном помещении с холодильными установками и баллонами с хладоагентом аппаратуры и приборы с открытым пламенем или внешними поверхностями, температура которых превышает 300 градусов C.

При техническом обслуживании и ремонте электрооборудования рефрижераторного подвижного состава необходимо соблюдать ГОСТ 12.1.019, ГОСТ 12.3.019 и Правила эксплуатации электроустановок потребителей.

Во время экипировки (деэкипировки) дизельным топливом РПС запускать дизель - генераторы и производить какие-либо работы в машинном отделении не допускается.

При запуске дизелей рефрижераторного подвижного состава в холодное время года для разогрева не пользоваться открытым огнем.

После окончания испытания рефрижераторного подвижного состава необходимо произвести уборку оборудования и помещений машинных отделений.

Заключение

В процессе выполнения контрольной работы мною была детально изучена литература, касающаяся вопросов технического диагностирования, и в в частности технической диагностики холодильного оборудования рефрижераторных вагонов.

Во введении к работе было рассмотрено понятие технического диагностирования, изложены цели и задачи проведения испытаний технического состояния подвижного состава. Рассмотрена виды технического состояния вагонов, введено понятие износа и обоснована необходимость проведения технического диагностирования.

В первой части работы приводится описание конструктивных особенностей холодильного оборудования рефрижераторных вагонов, описываются назначение и условия его работы. Также рассматривается структурная схема холодильного оборудование с описанием входящих в нее элементов. Рассмотрены параметры, характеризующие его техническое состояние. Показано, что основным анализируемым при диагностировании параметром является холодопроизводительность.

Во второй части работы рассматриваются факторы, влияющие на холодопроиводительность, возможные дефекты и способы их выявления. Приводятся конструкции установок для технического диагностирования герметичности кузова, теплоизоляции и холодильного оборудования рефрижераторных вагонов, описываются методики проведения испытаний.

Наконец в третьей части работы приводятся основные меры по охране труда при испытании и диагностировании холодильного оборудования рефрижераторных вагонов.

Список используемой литературы

1. Сергеев К.А., Гатаулин В.В. Техническая диагностика вагонов. Учебное пособие для студентов 4 курса специальности 150800 Вагоны. М.: РГОТУПС, 2003. - 133 с.

2. Швалов Д.В., Шаповалов В.В. Системы диагностики подвижного состава. М.: Маршрут, 2005. - 268 с.

3. Биргер И.А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978. - 240 с.

4. Соколов М.М. Диагностирование вагонов. М.: Транспорт, 1990. - 197 с.

5. Карибский В.В., Пархоменко П.П., Согомонян Е.С. и др. Основы технической диагностики. М.: Энергия, 1976. -- 464 с.

6. Технические средства диагностирования. Справочник / Под, общ. ред. Клюева В.В. --М.: Машиностроение, 1989. --672 с.

7. Коллакот Р. Диагностика повреждений. М.: Мир, 1989. -- 426 с.

8. Пигарев В.Е., Архипов В.Е. Холодильные машины и установки кондиционирования воздуха. М: Маршрут, 2003 - 424 с.

Размещено на Allbest.ru

...