Средства технической диагностики

Под средствами технической диагностики (СТД) понимается комплекс технических средств для оценки технического состояния объекта контроля.

В зависимости от поставленных задач и области применения средства технической диагностики можно квалифицировать по разным признакам.

Штатные СТД предназначены для рабочего диагностирования, когда информация о техническом состоянии объекта поступает в процессе его нормального функционирования в условиях эксплуатации. Специальные СТД позволяют получить информацию о техническом состоянии объекта в процессе подачи на него специальных тестовых сигналов (стенды, дефектоскопы, установки). Для этого применяются специальные устройства-имитаторы дефектов.

По назначению СТД подразделяются на универсальные (общего назначения) и специализированные. Универсальные СТД предназначены для измерения параметров (электрического тока, напряжения, напряженности и индукции магнитного поля, спектрального анализа вибрации и шума, средства и т. д.) технического состояния вагонов различного конструктивного исполнения. Специализированные СТД создаются для диагностики конкретных элементов машин, однотипных вагонов и локомотивов. Например, дефектоскоп УД2-12 является дефектоскопом общего назначения, предназначен для акустического контроля широкого спектра деталей машиностроения и подвижного состава, а дефектоскоп УДС1-22-специализированный, используемый только для измерения диаметров цельнокатаных колёс вагонов и бандажей локомотивов, а также обнаружения в ободьях колес дефектов на глубине до 15 мм от поверхности обода.

СТД состоят, как правило, из источников воздействия на контролируемый объект (при тестовом методе), преобразователей, каналов связи, усилителей и преобразователей сигналов, блоков измерения, расшифровки и регистрации (записи) диагностических параметров, блоков накопления и обработки информации на основе микропроцессорной техники, совместимой с персональным компьютером.

С точки зрения мобильности СТД подразделяются на внешние и встроенные. Внешние СТД выполняют в виде стационарных, передвижных установок, переносных приборов, подключаемых к вагону в период контроля.

Встроенные СТД компонуются в общей конструкции объекта контроля (например, датчики нагрева буксовых подшипников пассажирских вагонов) и применяются для непрерывного контроля сборочных единиц, отказы которых угрожают безопасности движения поездов, или техническое состояние которых может быть определено только при рабочих нагрузках (параметры работающего дизеля, компрессора).

По видам диагностирования методы и средства диагностирования подразделяются на функциональные и тестовые. Функциональные методы заключаются в измерении сигналов, возникающих при работе вагонов или сборочных единиц в обычных условиях эксплуатации. При тестовом методе сигналы образуются как отражение внешнего воздействия диагностического средства.

Принципиальная структурная схема СТД представлена на рис. 1.26.

На объект диагностирования ОД устанавливают датчики-Д (преобразователи), которые определяют значения диагностических параметров. Сигналы усиливаются в усилителе У и передаются для записи на магнитограф М, на видеотерминал ВТ для визуального контроля процесса получения диагностической информации, а также на аналого-цифровой преобразователь АЦП для переработки аналогового сигнала в цифровой код, удобный для дальнейшей обработки и анализа. Информация с АЦП поступает на устройство экспресс анализа ЭА, в блок хранения информации БХИ и одновременно в вычислительную машину ЭВМ. Вычислительная машина производит необходимый анализ диагностического сигнала, выделяя наиболее информативные его части, и оценивает их количественно. Обработанные результаты с ЭВМ передаются на цифропечатающее устройство ЦПУ для визуального контроля и на логический блок сравнения БС, сопоставляющий по заданному критерию диагностический сигнал с нормированным значением, которое хранит задающее устройство ЗУ. В результате сравнения формируется решение и передаётся в блок постановки диагноза ПД, информирующий обслуживающий персонал о результатах диагностирования.

Схема автоматической диагностической установки достаточно сложна, так как снабжена дублирующими системами для визуального контроля работы ВТ, ЭА, ЦПУ, блоками хранения информации М, БХИ и принятия решения ЗУ, БС, ПД.

Современные диагностические установки представляют собой компактные комплексы специализированных ЭВМ, внутри которых предусмотрены соответствующие блоки (структура Д-У-ЭВМ).

Наметились две тенденции построения СТД: в виде многопараметрических структур и систем с углублённой дешифровкой информации.

В первом случае на объект диагностирования устанавливают по определённой схеме большое количество различных преобразователей, с помощью которых регистрируют много параметров для оценки технического состояния объекта. Такой подход требует значительных затрат времени и снижает вероятность безотказной работы системы диагностирования.

Вторая тенденция заключается в установке минимального количества преобразователей, но более углублённом анализе получаемой информации за счёт выделения сигналов – помех и полезных сигналов от контролируемого объекта, по которым принимается решение о его техническом состоянии.

Современные СТД позволяют реализовать вторую тенденцию, при которой, несмотря на усложнение общей схемы диагностирования, можно достигнуть значительного сокращения материальных затрат при высокой достоверности контроля.

При плановых видах ремонта применяются различные стенды для определения характеристик (параметров) и правильности функционирования различных сборочных единиц и деталей вагонов:

– виброакустического контроля роликовых подшипников и буксовых узлов (СВП-1, ОМСД-02);

– испытания тележек грузовых вагонов после ремонта;

– акустико-эмиссионного контроля боковых рам тележек грузовых вагонов, котлов железнодорожных цистерн;

– испытания гидравлических и фрикционных гасителей колебаний тележек пассажирских вагонов;

– испытания деталей вагонов на растяжение;

– испытания тормозов вагонов после ремонта;

– испытания тормозных приборов (воздухораспределителей, соединительных рукавов, запасных резервуаров, пружин и т.д.)

– испытания поглощающих аппаратов автосцепного устройства и т.д.

Для дефектоскопирования деталей вагонов используется широкий спектр дефектоскопных установок. В настоящее время наиболее распространенными из них являются: ультразвуковые дефектоскопы УД2-12 общего назначения, УДС2-32,УД2-102 «Пеленг», УДС2-52, УД-4Т, УД2-70 – для контроля осей и колес подвижного состава, ультразвуковые толщиномеры УТ-93П, УТ-100П, течеискатели ТЧ-205, ДУ-101Б, индикаторы состояния подшипников ИСП-1.

Магнитопорошковые дефектоскопы:

– МД-12ПШ, МД-12ПЭ – для контроля шеек осей колесных пар и других деталей;

– МД-13ПР, МД-12ПС – для контроля средней части оси, тяговых хомутов, корпусов автосцепок, деталей длиной более 600 мм;

– МД-14ПКМ – для контроля шеек, средней открытой подступичной части оси, круглых деталей диаметром до 240 мм, тяговых хомутов, колец роликовых подшипников; корпусов автосцепок, шеек коленчатых валов, других деталей сложной формы;

Установки:

– УМДП-01 – для магнитопорошкового контроля внутренних и наружных колец подшипников диаметром 160–240 мм, Р8617 – для магнитопорошкового контроля шеек, средней части оси, внутренних колец подшипников без снятия их с шеек осей;

– Намагничивающие устройства:

– УНМ-300/2000 – для магнитопорошкового контроля деталей диаметром до 50 мм различной формы, отдельных участков крупногабаритных деталей;

– электромагниты и постоянные магниты: УН-5, МД-4К, МД-5, ЭМПД-12/36, МЭД-40, МЭД-120, МСН-12,14 – для магнитопорошкового контроля деталей с толщиной стенок до 25 мм, участков крупногабаритных деталей;

Прибор МФ-10 - СП – для проверки выявляющей способности магнитных индикаторов;

Устройство для намагничивания стандартных образцов МОН-721.

Феррозондовые установки:

– 1-ДФ-201; 1-ДФ-205 с намагничивающими устройствами МСН-11-01 и МСН-12-01 – для контроля корпусов автосцепок, тяговых хомутов, автосцепных устройств СА-3, СА-3М;

– 2ДФ-201; 2ДФ-205 с намагничивающими устройствами МСН-21, МСН-12-01 – для контроля надрессорных балок, рам тележек КВЗ-ЦНИИ, КВЗ-5;

– 3-ДФ-201; 3ДФ-205; 4-ДФ-201; 4-ДФ-205; 7-ДФ-201; 7-ДФ-205; 8-ДФ-201; 8-ДФ205; 9-ДФ-201; 9-ДФ-205 – для контроля боковых рам, надрессорных балок тележек грузовых вагонов моделей 18-100, 18-493;

– 91-ДФ-201, 91-ДФ-205 – для контроля боковых рам тележек модели 18-100, 18-493 после изготовления на заводе;

– 6-ДФ-201; 6-ДФ-205 – для контроля надрессорных балок и рам тележек КВЗ-И2, ЦМВ;

– 51-ДФ-201, 51-ДФ-205 – для контроля надрессорных балок тележек моделей 18-100 и 18-493 после изготовления на заводе;

– 10-ДФ-205 – для контроля сварных соединений котла, стяжного хомута;

– 11-ДФ-205 – для контроля диска колеса.

Вихретоковые дефектоскопы:

ВД-12 НФП, ВД-12 НФМ, ВД-15НФ, ВД-13НФ, ВД-18НФ, ВД-213.1 – для контроля цельнокатаных колес (приободной зоны диска, зоны перехода от диска к ступице, кромки ступицы), боковых рам, надрессорных и соединительных балок грузовых тележек, надрессорных балок тележек КВЗ-И2; КВЗ-ЦНИИ, деталей центрального люлечного подвешивания; корпусов автосцепок, тяговых хомутов, корпусов хомутов поглощающих аппаратов Р-5П, Ш-6-ТО-4, клиньев тяговых хомутов, валиков тяговых хомутов, маятниковых подвесок;

– модуль технологической ВД-233.100 для контроля наружных колец подшипника №2726;

– ВД-211.5 – для контроля цилиндрических роликов подшипников №2726;

– модуль технологический ВД-233.200 для контроля внутренних колец подшипника № 2726 и др.

Кроме основных средств диагностики применяются стандартные образцы, стандартные образцы предприятий, фиксирующие насадки, сканирующие устройства, приборы для метрологической поверки средств контроля, калибровки автоматизированных дефектоскопов, приборы для проверки характеристик индикаторов, измерения физических параметров на поверхности контролируемых объектов и т.д.

Для оценки технического состояния вагонов, их сборочных единиц и деталей в эксплуатации в настоящее время применяются:

– КТСМ – комплекс технического состояния многоуровневый для обнаружения перегретых букс и заторможенных колес;

– САКМА – система автоматического контроля механизма автосцепных устройств грузовых вагонов;

– АС ООД – автоматизированная система контроля вагонов с отрицательной динамикой;

– АСКО ПВ – автоматизированная система коммерческого осмотра поездов и вагонов;

– ДДК – детектор дефектных колес;

– КТИ – автоматизированный диагностический комплекс для измерения колесных пар на подходах к станции;

– АРМ ОВ – автоматизированное рабочее место осмотрщика вагонов;

– автоматизированный бесконтактный комплекс контроля колесных пар подвижного состава на ходу поезда «Экспресс – Профиль»;

– УЗОТ-Р – устройство зарядки и опробования тормозов;

– АСОТ – автоматизированная система опробования тормозов;

– УСОТ – устройство опробования тормозов.

Ряд автоматизированных устройств находятся в стадии разработки.