Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1 Обзор существующих методов и технических средств
диагностирования для определения технического состояния
ВИП 7

1.1 Выпрямительно-инверторный преобразователь.
Неисправности ВИП. Средства диагностики 7

1.2 Общие характеристики систем диагностирования ВИП
электровозов переменного тока 11

1.3 Анализ существующих условий в разработке системы
диагностирования ВИП электровозов 17

1.4 Постановка цели и задач исследования 19

2 Математическое моделирование электромагнитных процессов
для автоматизированной системы диагностики силовых
преобразователей электровозов переменного тока 21

2.1 Выпрямительно-инверторный преобразователь. Принцип
работы 21

2.2 Математическое описание электромагнитных процессов
ВИП при исправном состоянии и обрывах плеч 27

2.3 Принцип диагностирования по площадям 34

2.4 Структура системы диагностики 46

2.5 Среда разработки 48
2.6 Оценка адекватности математической модели
электромагнитных процессов ВИП 51

3 Программный модуль системы диагностирования 56

3.1 Блок управления 56

3.2 Блок визуализации кривой выпрямленного напряжения 61

3.3 Блок вывода результата 63

3.4 Технико-экономическая оценка разработанной системы
диагностирования ВИП 67

Заключение 71

Список использованных источников 72

Приложение А Математическая модель обрывов плеч
для второй и третьей зон регулирования
………………………………………………….83

Введение

При разработке новых магистральных электровозов одним из критериев, предъявляемых к его работе, является снижение отказов тех или иных узлов, ремонтопригодность и взаимозаменяемость электронного оборудования, а также возможность функционального его диагностирования. Но в тоже время в процессе эксплуатации находится большое количество электровозов старой конструкции, во время разработки которых, вопросы диагностики и ремонтопригодности рассматривались менее детально. Надежное функционирование электровозов старых конструкций зависит от проведенного технического обслуживания непосредственно в депо. Проведение подобного обслуживания требует значительных материальных затрат, а также несет в себе издержки из-за простоя электровозов.

Выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) является одним из основных узлов в силовой электрической схеме электровоза, поэтому от качественного проведения диагностики его работы и ремонта зависит обеспечение надежности работы электровоза. На сегодняшний день разработаны различные методики, способы и комплексы проведения диагностики ВИП, однако эти способы обладают рядом недостатков. Используемые в ходе диагностики приборы и оборудование контролируют отдельно взятые параметры, низкий уровень автоматизации приводит к неточностям измерений, повышению роли субъективного фактора в оценке неисправности. Именно поэтому создание автоматизированной системы диагностирования является актуальной задачей.

В данной выпускной квалификационной работе (ВКР) объектом исследования является ВИП электровозов переменного тока и электромагнитные процессы, протекающие в нем в исправном состоянии и при обрывах плеч на различных зонах регулирования. Также в работе предлагаются принципы разработки автоматизированной системы диагностики неисправного состояния ВИП, которая позволяет проводить диагностику обрывов всех плеч преобразователя в режиме тяги, как в процессе эксплуатации электровоза, так и в стендовом режиме.

Вопросы диагностики преобразователей электровозов переменного тока посвящены труды таких ученых и специалистов как: Бервинов В.И., Голованов В.А., Капустин Л.Д., Донской А.Л.,Бурдасов Б.К., Перцовский М.Л., Бузмакова Л.В., Горбань В.Л., Лозановский А.Л., Плакс А.В., Курмашов С.М., Теттер В.Ю., Власьевский С.В., Вьюненко, Шабалин Н.Г., Л.Ф., Виноградов Ю.Н., Лакин И.К., Дениско Н.П. и других.

Цель работы – разработка автоматизированной системы диагностирования обрывов плеч ВИП, которая позволит определить неисправность на всех зонах регулирования, а также визуализировать электромагнитные процессы и результаты работы системы.

Для достижения целей работы необходимо решить следующие задачи:

– исследовать электромагнитные процессы, протекающие в ВИП электровоза, как в исправном состоянии, так и при обрывах различных плеч;

– выполнить математическое моделирование, с целью анализа электромагнитных процессов и выявления диагностических признаков, которые будут реализованы в автоматизированной системе диагностики;

– выбрать и обосновать алгоритм определения неисправного плеча;

– реализовать предложенный алгоритм в среде разработки программ, позволяющей реализовать графический интерфейс;

– предложить структуру автоматизированной системы диагностики;

– выполнить технико-экономическое обоснование.

Общая методика исследований:

– аналитическое электромагнитных процессов выпрямителя электровоза на второй, третьей и четвертой зонах регулирования;

– математическое моделирование электромагнитных процессов с применением пакета символьной математики Maple;

– амплитудный анализ электромагнитных процессов для определения гармонического состава выпрямленного напряжения с выхода ВИП электровоза.

Научная новизна работы заключается в разработке и реализации автоматизированной системы диагностирования обрывов плеч ВИП, включающей в себя математическую модель электромагнитных процессов ВИП, алгоритм диагностирования и програмно-аппаратный комплекс, позволяющий визуализировать результаты.

Практическая ценность и реализация результатов работы:

 в пакете символьной математики Maple и графической среде программирования LabVIEW реализована математическая модель ВИП;

 доказана адекватность полученной математической модели сравнения данных полученных от модели и снятых непосредственно с электровоза;

 предложена структура и программный модуль автоматизированной системы диагностирования ВИП электровоза переменного тока.

Результаты ВКР докладывались на межвузовской 74-й научно-практической конференции «Научно-техническому и социально-экономическому развитию дальнего востока России – инновации молодых». По результатам ВКР имеется три публикации [89,90 ,91].

Пояснительная записка состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников, приложения. Работа проиллюстрирована таблицами и рисунками.

Во введении отражены актуальность, состояние и степень изученности проблемы, определены цели и задачи, предмет и объект исследования, сформулирована научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе рассматриваются существующие методы и технические средства диагностирования для определения технического состояния ВИП. Вторая глава посвящена математическому моделированию электромагнитных процессов для автоматизированной системы диагностики силовых преобразователей электровозов переменного тока, новому алгоритму диагностики, аппаратной части системы и выбору среды моделирования. Третья глава посвящена разработке программного модуля автоматизированной системы диагностирования ВИП электровоза переменного тока. В приложении представлены графики кривых выпрямленного напряжения и формулы описывающие эти кривые для II и III зон регулирования.

1 Обзор существующих методов и технических средств диагностирования для определения технического состояния ВИП

1.1 Выпрямительно-инверторный

преобразователь. Неисправности ВИП. Средства диагностики

Выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) – статическое устройство для преобразования переменного тока (напряжения) в постоянный (выпрямление) и постоянного в переменный (инвертирование). ВИП – повсеместно применяются на железной дороге. К данным преобразователям предъявляются общие требования надежность и долговечность, из-за необходимости обеспечить определенны уровень надежности установок, в которых они применяются.

Основным узлом электронного оборудования электровоза являются именно ВИП, что означает прямую зависимость между надежностью ВИП и эксплуатационной надежностью и производительностью электровоза. Также нельзя не отметить, что надежная работа ВИП в сфере транспорта существенно влияет на безопасность движения. Потому к вопросу надежности ВИП относятся очень серьезно. В связи с этим ведутся работы по разработке способов диагностирования, контроля технического состояния и испытания ВИП, а также разработка технических средств, которые бы реализовали эти способы.

На данный момент уже существует большое количество различных методов диагностирования ВИП. Обзор литературных источников показывает, что наиболее полные исследования по диагностированию ВИП проведены именно на железнодорожном транспорте, что может быть объяснено следующими факторами:

– значительные материальные затраты по восстановлению вышедшего из строя ВИП. Ведь помимо оплаты работы ремонтной бригады, необходимо учитывать стоимость запасных частей, а также время простоя электровоза, а возможно и целой линии, если поломка произошла в пути;

– значимость надежности ВИП в плане безопасности движения;

– трудные эксплуатационные условия.

В конечном итоге разработка методов диагностирования того или иного дефекта целесообразна с экономической стороны. Потому в первую очередь работы ведутся над методами, которые определяют дефекты наиболее частые и не выявление, которых приносит больший экономический урон в сравнение с другими.

Как говорилось ранее, ВИП используются в различных отраслях, их схемы значительно различаются, во многом отличаются условий эксплуатации, а потому даже при схожести основных дефектов, причины их возникновения отличаются. Учитывая эти отличительные особенности в причинах возникновения дефектов ВИП, определяются основные направления по разработке систем диагностирования в различных сферах.

В области энергетики ВИП применяются на тяговых подстанциях железных дорог [1]. В данной области условия по эксплуатации значительно проще, их работа происходит в постоянных климатический условиях, также они не подвергаются различным факторам типа вибрации, меняющейся влажности и прочих, которые приводят к отказам, как итог при разработке данных ВИП эти факторы в расчет можно не брать, что облегчает и удешевляет их разработку и производство. Главным элементом ВИП является тиристор – управляемый вентиль, пробой этого вентиля и есть наиболее частая причина отказа ВИП на подстанции. Причинами данного пробоя являются перегрев из-за нарушения контакта, в следствие некачественной выполненной пайки или износа припоя [1]. Поэтому главным направлением при разработке методов диагностирования преобразователей в этой отрасли является выявление ненадежных тиристоров. Уже существует множество методов распознавания неисправностей подобного типа с разбором и без разбора схем преобразователей. Основным принципов в разработке таких методов является сравнение определенных параметров с разрешенными допусками.

Проведение исследований по диагностированию технического состояния ВИП на железнодорожном транспорте обусловлено их массовостью в электровозах, сложными условиями при эксплуатации, и наибольшим числом повреждений при использовании относительно других областей. Не стоит забывать и о экономических затратах, которые несут в себе поломки ВИП на электровозах.

Использование тиристоров в ВИП позволяет разрабатывать и применять схемы регулирования напряжения, систему рекуперации.

Полупроводниковые преобразователи на электровозе имеют достаточный уровень надежности, но по статистики на ВИП приходится 15% поломок всего оборудования подвижного состава [2,3]. В процессе эксплуатации ВИП на электровозе происходит изменение его рабочих параметров, под действием внешней среды. Также преобразователи работают при постоянных механических воздействиях со стороны железнодорожного полотна. Важными параметрами, которые оказывают влияние на надежность ВИП, при работе на электровозе являются:

Преобразователь, работающий на электровозе должен обладать устойчивостью к следующим факторам:

– повышенная влажность;

– вибрации и удары;

– в условиях российского климата диапазон температур может быть от - 50 до + 40;

– колебания по току и напряжению;

– электромагнитные помехи и т.д.

Все вышеперечисленные факторы обозначают широкий спектр возможных неисправностей таких частей ВИП, как тиристоры и элементы управления. Исходя из большого списка возможных неисправностей, можно обозначить такой же большой и разнообразный список направлений в исследовании по разработке методов диагностирования неисправностей.

Если сгруппировать неисправности возникающие в ВИП на электровозах, можно выделить следующие группы:

– неисправности, вызванные отказами тиристоров;

– неисправности, вызванные отказами системы формирования импульсов (СФИ);

– неисправности, вызванные отказами и сбоями в работе системы управления ВИП (БУВИП).

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР