что такое реостатные испытания тепловоза
Виды и объем реостатных испытаний
При контрольных реостатных испытаниях проверяют тепловые параметры дизеля, настройку внешней характеристики тягового генератора и других узлов электрооборудования. Разрешается не проверять тепловые параметры дизеля, если причиной постановки тепловоза на испытания являются неисправности электрооборудования, и не проверять в полном объеме работу электрооборудования в случае постановки тепловоза на испытания по причинам, связанным с дизелем.
Полные реостатные испытания продолжаются 5 ч:4 ч обкаточные и 1 ч сдаточные испытания. Все реостатные испытания тепловозов 2ТЭ10М проводят на нагрузочном жидкостном (водяном) реостате типа А455. Он позволяет тяговому генератору работать в любой точке внешней характеристики. Наибольшее напряжение реостата 1000 В, длительный ток 4500 А, максимальный ток 6500 А при напряжении 200 В.
Пластины каждой из групп электрически соединены между собой. Подвижные пластины перемещаются в вертикальном направлении с помощью специального подъемного устройства. Нижние части подвижных пластин выполнены в виде трапеции, обращенной меньшим основанием вниз для возможности получения небольших токов. Бак с пластинами заполняется водой, через которую протекает ток нагрузки тягового генератора. Для увеличения электропроводимости в воду добавляют поваренную соль. При опускании подвижных пластин площадь соприкосновения их с водой увеличивается, а сопротивление протеканию электрического тока уменьшается, что приводит к увеличению тока тягового генератора и наоборот.
Недалеко от реостата устанавливают специальное помещение, в котором размещают пульт управления реостатом и измерительные приборы, необходимые при регулировке дизеля и настройке электрооборудования, и хранят инструмент и переносные приборы. Электроизмерительные приборы реостата один раз в квартал проверяют по контрольным приборам. Один раз в год по установленному в депо графику приборы реостата проходят государственную проверку, дата проведения которой фиксируется в их паспортах.
Перед началом реостатных испытаний должны быть закончены все ремонтные работы и произведена экипировка тепловоза. Проходы в дизельном помещении должны быть свободны, и все части пола уложены на свои места. В обязательном порядке выполняют уборку тепловоза, смазывают узлы согласно карте смазки и измеряют сопротивление изоляции цепей тяговой, управления, освещения и всех других.
При выполнении полных реостатных испытаний или контрольных, но производимых из-за неудовлетворительной работы электрооборудования, проверяют и предварительно устанавливают сопротивления регулировочных резисторов в соответствии с инструкцией на проведение реостатных испытаний. При любых реостатных испытаниях’ проверяют напряжение аккумуляторной батареи, которое должно быть не менее 57,5 В. Если оно меньше этой величины, батарею подзаряжают.
Зачем локомотивам реостатные испытания
Во первых строках ООО “Единая Промышленная Компания” благодарит ОАО “РЖД” за наше успешное настоящее и будущее. Ибо, если бы не политика озвученного монополиста в стиля “А`ля растерзанный Цезарь” — выполняется только пункт “разделяй”, не привалило бы нам работы.
В общем-то, тот необходимый минимум — что необходимо знать про реостатные испытания, обрисован в нашей новой услуге. Мы, как представители “старой гвардии”, рассчитывали, что этого достаточно и что те, кому это нужно или по долгу службы, или по необходимости, более-менее в курсе — что это за процедура, для чего нужна станция реостатных испытаний тепловозов.
Но оказалось, что молодое поколение приходящих в локомотивные депо профильных слесарей плохо представляет, с чем предстоит иметь дело, какими инструкциями руководствоваться, проводя реостатные испытания локомотивов, и для чего это вообще нужно. И зачастую подсказать или обучить новичков некому, а если где и остались такие мастера, то различными инициативами ОАО “РЖД” все их старания сводятся к нулю — читатели “Гудка” в курсе.
Мы не собираемся проводить полный ликбез, но на несколько вопросов ответим. Итак…
Что такое сухой реостат
В отличие от имеющихся в локомотивных депо водяных реостатов, сухой реостат для испытания тепловозов — это мобильная станция реостатных испытаний. Т. е. не вы гоните локомотив в то депо, где есть реостатная установка для испытания тепловозов, а сухой реостат приезжает к вам.
Конструктивно сухой реостат для тепловозов представляет собой контейнер с силовым оборудованием, комплектация которого зависит от модели реостата и может состоять из:
Применение реостатной установки сухого типа позволяет проводить как контрольные (неполные), так и полные испытания.
Что собой представляют реостатные испытания локомотивов
Это контрольно-диагностическая процедура, при которой вместо подачи напряжения на ТЭД, к ДГУ тепловоза подключается сухой реостат (сухой — в нашем случае). Т. е. работают дизель и генератор. Система возбуждения генератора оснащена несколькими потенциометрами, которые подкручиваются до тех пор, пока обороты дизеля не начнут проседать. После этого замеряются показания реостата и заносятся в протокол испытаний. И так по каждой мощностной позиции:
• Для увеличения кликните по изображениям: 
Зачем нужны реостатные испытания
Если коротко, то целью испытаний является:
Вроде — всё просто. Однако чуть заострим внимание на настройке электросхемы тепловоза. И связано это в первую очередь с просадкой оборотов дизеля. Мы сейчас не рассматриваем просадку 1-го типа, при которой обороты коленчатого вала на любых режимах не соответствуют номинальным.
Нас интересует 2-ой тип — при отсутствии нагрузки обороты соответствуют номинальным, а под нагрузкой — меньше номинальных более чем на 5 оборотов (особенно характерно для V-образных дизелей по причине сложной конструкции регулятора числа оборотов вала двигателя — РЧО). В депо, как правило, сначала ищут причину именно в РЧО. Или грешат на топливную систему. А зачастую причина в неправильной регулировке резисторов СВВ. Впрочем, виноватым может оказаться и индуктивный датчик (ИД).
Как часто локомотив должен проходить реостатные испытания
Реостатные испытания тепловозы должны проходить:
Вот так коротенько мы осветили наиболее часто звучащие вопросы.
Наш сухой реостат к вашим услугам
В наши дни применение реостатной установки мобильного типа — палочка-выручалочка не только для директоров промышленных предприятий, владеющих дизельными локомотивами, но и для многих ж/д депо, по тем или иным причинам не имеющих в своей инфраструктуре станцию реостатных испытаний тепловозов.
Наш мобильный сухой реостат для тепловозов в ваших депо — отличный выход из положения. Отправлять локомотив никуда не нужно. Мы сами приедем к вам на объект! Т. е. вы сэкономите не только на пересылке тепловоза, но и на ж/д тарифе и оплате работы машинистов. Ждём вашего звонка!
Общие понятия о реостатных испытаниях
При реостатных испытаниях тепловозов проверяют правильность работы дизель-генераторной установки и настройку электрической схемы. Проводят испытания на нагрузочном водяном реостате (рис. 97), представляющим собой бак 1, наполненный водой, в который опущены подвижные 4 и неподвижные 3 электроды. Подвижные электроды (пластины) перемещаются вверх и вниз по направляющим стойкам 2. Подъем пластин производится электродвигателем 12 через ролики 7, укрепленные в горизонтальной направляющей 6. Противовес 8 уравновешивает положение подвижного электрода.
К подвижному и неподвижному электродам подсоединены провода от генератора тепловоза. Ток от плюса генератора поступает на положительный (подвижной) электрод, затем проходит через воду на отрицательный электрод и далее по проводам на минус генератора. При полностью опущенных в воду подвижных пластинах, погруженных в воду, сопротивление реостата наименьшее, а ток нагрузки генератора наибольший. При наибольшем поднятии пластин сопротивление реостата большое, а ток генератора наименьший. Таким образом, путем изменения глубины погружения подвижного электрода в воду изменяется сопротивленце реостата, а это изменяет ток генератора.
Бак 1 наполняется водой из водопровода по трубе 9, а сливается вода по трубе 10. При испытаниях тепловозов в летнее время, когда вода сильно нагревается, обе трубы открыты, т. е. идет одновременное наполнение и слив. Труба 11 предусмотрена для периодического слива загрязнений, которые скапливаются на дне бака. Перед испытанием тепловозов в зимнее время может быть применен электроподогрев от нагревателей, чтобы вода в баке не замерзала. Если же промежутки между испытаниями большие, то вода из бака сливается, если небольшие, то, чтобы не замерзала вода, реостат могут оставить (при неисправном подогреве) на проточной воде, т. е. с открытой входной и выходной трубами.
Для ограничения подъема подвижного электрода служат кон-девые выключатели 5. Каждый реостат снабжен пультом, с которого ведут управление реостатом. На пульте установлены приборы, показывающие ток и напряжение в регулируемых цепях тепловоза.
На пульт реостата выведены провода от обмоток возбуждения возбудителя генератора. Для подключения проводов пульта к схеме тепловоза имеются специальные штепсельные разъемы.
При подготовке тепловозов к реостатным испытаниям замеряют сопротивление изоляции силовой цепи и цепи управления.
Рис. 98. Внешние характеристики генераторов
Сопротивление силовой и высоковольтной цепей управления не должно быть ниже 0,5 МОм, сопротивление высоковольтных цепей управления — не ниже 0,25 МОм. Перед пуском дизеля проверяют последовательность срабатывания аппаратов, производят наружный осмотр всех агрегатов, прокачку дизеля маслом, прослушивают, нет ли посторонних шумов и стуков в дизеле, генераторе и других агрегатах, измеряют температуру воды и масла в дизеле, после чего приступают к реостатным испытаниям (провода от реостата подключают со стороны плюса через шунт амперметра А1 к поездным контакторам ПІ, П2, ПЗ) вместо отсоединенных проводов, идущих к якорям двигателей и к шунту тепловозного амперметра А со стороны минуса.
Зависимость напряжения генератора (тока в обмотке НГ— ННГ) от тока якоря генератора (изображается гиперболической кривой) называется внешней характеристикой генератора (рис. 98); произведение тока на напряжение в каждой точке этой кривой дает значение мощности, постоянное в некоторых пределах.
Как правило, подсоединения в цепи возбуждения выполняются при помощи штепсельного разъема. Регулирование мощно сти каждого тепловоза на реостате сводится к тому, чтобы между током генератора и его напряжением проверить и при необходимости восстановить зависимость, при которой увеличение тока генератора приводит к уменьшению напряжения, а уменьшение тока — к увеличению напряжения в заданных пределах.
Рис. 99 Схема подключения тепловоза ТЭЗ к реостату
При реостатных испытаниях устанавливают напряжение такой величины, чтобы произведение его на ток совпадало с соответствующими точками типовой кривой данного тепловоза. Регулировку тепловоза ТЭЗ производят путем изменения сопротивлений резисторов СВВН и СВВШ в обмотках возбуждения возбудителя В, а результаты регулировки фиксируют по показаниям амперметра А1 и вольтметра VI (рис. 99), включенных в цепь генератора. Амперметр А1 с пределами измерения до 4000 А и вольтметр VI с пределами измерения до 1000 В имеют более высокую точность, чем такие же приборы, установленные на тепловозе. Вольтметры V2, V3 и V4 измеряют напряжение соответственно возбудителя В, тахогенераторов Т1 и Т2, а амперметры А2 замеряет ток возбудителя, АЗ — в дифференциальной обмотке 0—00, А4 — в независимой обмотке возбудителя НВ—ННВ, А5 — параллельной обмотке возбудителя ШВ— ШШВ, А6 — тахогенератора ТІ. Значения тока и напряжения заносят на планшет с типовой характеристикой (см. рис. 98). Регулировку сопротивлений производят до тех пор, пока все точки не лягут на типовую кривую или не будут так близки, как это допускается по техническим условиям.
Все выпускаемые в настоящее время магистральные грузовые тепловозы (2ТЭ116У, 2ТЭ25КМ, 2ТЭ25К, 2ТЭ70) оборудованы электрической передачей переменно-постоянного тока с системой поосного регулирования силы тяги. На этих локомотивах вместо шестифазной выпрямительной установки, обеспечивающей параллельное питание всех шести тяговых двигателей постоянного тока выпрямленным напряжением синхронного тягового генератора, применяется многоканальный управляемый тяговый выпрямитель, обеспечивающий независимое питание каждого тягового двигателя выпрямленным регулируемым напряжением одного из каналов выпрямителя. Это позволяет осуществлять независимое выборочное снижение мощности тягового двигателя боксующей колесной пары без уменьшения мощности двигателей, сохраняющих нормальное сцепление.
Данные локомотивы оборудованы также комплексной микропроцессорной системой управления (МСУ-ТП), в состав которой входит подсистема диагностики. Последняя осуществляет непрерывное измерение и накопление большого объема диагностической информации (включающей в себя до 200 аналоговых и до 250 дискретных сигналов), позволяющих контролировать работу основного оборудования тепловоза в пути следования при работе его под нагрузкой в различных режимах.
Кроме того, все вновь выпускаемые магистральные тепловозы оборудованы системами электродинамического торможения, позволяющими также осуществлять кратковременное нагружение силовой установки тепловоза для проверки ее функционирования под нагрузкой.
По состоянию на сентябрь 2015 г. в эксплуатационных локомотивных депо Дирекции тяги — филиала ОАО «РЖД» эксплуатировались 333 тепловоза 2ТЭ116У, 9 единиц ЗТЭ116У (т.е. всего 693 секции данного типа тепловозов); 15 тепловозов серии 2ТЭ25К и 30 единиц 2ТЭ25КМ; 12 тепловозов серии 2ТЭ70 — итого 399 тепловозов (или 807 секций). Сюда необходимо добавить 38 тепловозов 2ТЭ116УМ, работающих в Монголии и обслуживаемых дочерней компанией ООО «ТМХ-Сервис».
Однако темпы обновления локомотивного парка существенно превышают темпы обновления нормативно-технологического обеспечения ремонтной базы. В результате сервисное обслуживание новых локомотивов в ремонтных депо ООО «ТМХ-Сервис», в основном, осуществляется с использованием Инструкции по эксплуатации локомотивов. При выполнении ремонтных операций, не предусмотренных инструкцией, как правило, руководствуются устаревшей нормативной базой, разработанной для локомотивов прежних серий.
В частности, деповской ремонт тепловозов серии 2ТЭ116У осуществляется в соответствии с Правилами технического обслуживания и текущего ремонта тепловозов 2ТЭ116 (№ ЦТ-468), утвержденными МПС России в 1997 г. Этими правилами предусмотрены
следующие виды реостатных испытаний тепловозов, выполняемых при технических обслуживаниях и текущих ремонтах:
□ плановые контрольные реостатные испытания, выполняемые после проведения каждого четного ремонта в объеме ТР-1;
□ неплановые контрольные реостатные испытания, выполняемые при наличии записей машинистов в журнале технического состояния тепловоза о ненормальной работе дизель-генератора или электрооборудования (недостаточная мощность, дымный выхлоп, неудовлетворительная работа реле переходов и узла автоматического регулирования мощности, броски тока или напряжения при трогании с места или переводе штурвала контроллера на 2-ю позицию и др.), а также при замене ответственных узлов и агрегатов дизеля;
□ полные реостатные испытания, выполняемые после ремонтов большого объема (ТР-2 и ТР-3).
Целью плановых контрольных реостатных испытаний является проверка тепловых параметров дизеля и мощности дизель-генератора, регулировка электрооборудования тепловоза.
Неплановые испытания выполняются с целью выявления и устранения причин ненормальной работы силовой установки тепловоза, а также обкатки дизеля при замене его узлов.
В соответствии с требованиями п. 2 Приложения 2 Инструкции № ЦТ-468, при проведении реостатных испытаний дизель-генератор тепловоза нагружается на водяной реостат, обеспечивающий «реализацию и измерение параметров силовой установки и проверку регулировки дизель-генератора и электрической схемы».
Водяной реостат представляет собой одноканальный нагрузочный модуль с регулируемым жидкостным сопротивлением. Он оснащается комплектом измерительной аппаратуры, подключаемой к различным точкам электрической схемы тепловоза для контроля токов и напряжений. Такая технология проведения испытаний оборудования тепловоза полностью соответствовала конструкции тепловозов практически всех ранее выпускавшихся серий. Однако она совершенно не соответствует конструкции новых тепловозов по следующим причинам.
Во-первых, шестиканальный управляемый тяговый выпрямитель М-ТПП-3600Д тепловоза 2ТЭ116У включает в себя шесть независимых полностью управляемых трехфазных выпрямителей. При подключении их к одному нагрузочному сопротивлению реостата они оказываются соединенными параллельно (рис. 1). При таком соединении разброс вольт-амперных характеристик тиристоров (даже в пределах допустимых значений их параметров), а также параметров формирователей импульсов может приводить к разности токов по каналам выпрямителя и звездам статорной обмотки синхронного тягового генератора. Кроме того, резко возрастает опасность тяжелого повреждения как выпрямителя, так и тягового генератора, поскольку короткое замыкание (пробой) фазы одного из каналов приводит к перегрузке цепей как этого канала, так и двух других каналов, подключенных к этой же звезде статорной обмотки тягового генератора (рис. 2), а также к разности нагрузки звезд.
Еще более тяжелые последствия может иметь пробой обратного диода любого из каналов. В этом случае имеет место одновременное короткое замыкание всех каналов выпрямителя с непредсказуемыми последствиями (рис. 3). Быстродействия предохранителей Пр 1 — ПрЗ во многих случаях не хватает, что приводит к выходу из строя тиристоров или даже внутренних цепей выпрямителя.
Как показывает статистика, в период 2014 — 2015 гг. только в сервисных локомотивных депо полигона обращения Октябрьской дирекции тяги повреждено при проведении обкатки дизелей с нагрузкой на жидкостный нагрузочный реостат два тяговых генератора на тепловозах 2ТЭ116У собственности ОАО «РЖД», один тяговый генератор на тепловозе 2ТЭ116У собственности ООО «БалтТрансСервис» и две выпрямительные установки на тепловозах собственности ОАО «РЖД».
Во-вторых, проверка внешней характеристики тягового генератора на реостате при наличии микропроцессорной системы регулирования напряжения является абсолютно бессмысленной операцией. При исправных датчиках напряжения и тока на выходе каждого из каналов выпрямителя, а также датчика напряжения тягового генератора, исправном функционировании вычислительной части МСУ и правильной настройке рычажной передачи и датчика положения выходного вала исполнительного устройства электронного регулятора дизеля внешняя характеристика генератора будет гарантированно представлять собой идеальную гиперболу, уровень которой соответствует текущему значению свободной мощности дизеля.
Настройка рычажной передачи и датчика положения выходного вала исполнительного устройства электронного регулятора дизеля выполняется на остановленном дизеле и не требует проверки при работе под нагрузкой. Исправность датчиков токов тяговых двигателей может быть проверена в стоповом режиме на 1-й позиции контроллера машиниста. Исправность датчиков напряжения на выходе каналов выпрямителя, напряжения тягового генератора, канала измерения давления наддува блока управления электронного регулятора дизеля, а также функционирование всего регулятора мощности в целом может проверяться кратковременным нагружением дизель-генератора на собственные тормозные резисторы электродинамического тормоза. При этом изменять значение тока нагрузки не требуется, достаточно проверить работу датчиков и регулятора мощности в единственной точке характеристики. При достаточной мощности резисторов они могут использоваться также для обкатки дизеля после замены его узлов.
Такой же бессмысленной операцией является проверка на реостате точек срабатывания ступеней ослабления поля тяговых двигателей. В отличие от прежних систем, моменты включения контакторов ослабления поля микропроцессорной системой управления определяются только по уровню напряжения тягового генератора без использования сигнала потоку. Поэтому достаточно проверить включение контакторов ослабления поля при увеличении напряжения тягового генератора в отсутствие токов каналов (отключенных тумблерах ОМ 1 —ОМ6 при включенном тумблере «Реостат»). Если контакторы включаются, они гарантированно будут включаться и при работе генератора по внешней характеристике.
В-третьих, объем диагностической информации, накапливаемый бортовой подсистемой диагностики, в разы превосходит объем информации, который может быть получен с измерительного комплекса реостатной станции (даже если она оборудована комплексом «КИПАРИС» или любым другим ему подобным). Анализ данных подсистемы диагностики позволяет выявить широкий круг неисправностей оборудования тепловоза, включая ухудшение качества рабочего процесса в цилиндрах дизеля, без подключения его к реостатной станции.
Единственными технологическими операциями, требующими нагружения силовой установки на реостат, являются обкатка дизеля после плановой или внеплановой замены его узлов и проверка технического состояния дизеля в случае снижения мощности дизель-генератора при правильной настройке рычажной передачи регулятора дизеля (проверяется при остановленном дизеле) и исправном состоянии аппаратной части системы управления.
Однако такая обкатка может производиться при постоянном значении нагрузочных сопротивлений каналов тягового выпрямителя (в одной точке внешней характеристики тягового генератора), вследствие чего наиболее целесообразно выполнять ее при нагружении дизель-генераторной установки на собственные нагрузочные резисторы электродинамического тормоза. Для этого их мощность и теплорассеивающая способность системы обдува резисторов должны допускать непрерывную работу дизель-гене-ратора в номинальном режиме в течение не менее 3 ч.
При недостаточной мощности резисторов ЭДТ нагрузка ди-зель-генератора тепловоза с поосным регулированием тяги должна осуществляться на внешний многоканальный нагрузочный модуль с гальванически развязанными сухими нагрузочными каналами (рис. 4).
После проведения деповских ремонтов большого объема (ТР-2 и ТР-3) выполняются полные реостатные испытания. Основной операцией, отличающей их от контрольных испытаний, является обязательная длительная (до 6 — 8 ч) обкатка дизеля. Она также должна выполняться при нагружении дизель-генератора на сухой многоканальный нагрузочный модуль с постоянными нагрузочными сопротивлениями всех каналов, т.е. в одной точке внешней характеристики тягового генератора. Одновременно могут контролироваться исправность работы датчиков напряжения на выходе каналов, датчиков тока каналов, аппаратной части системы МСУ, электронного регулятора дизеля.
Проверка внешней характеристики генератора при исправном функционировании указанного оборудования не требуется. Проверка работы системы управления полем тяговых двигателей выполняется по напряжению тягового генератора без подключения его к нагрузочному модулю.
Все остальные операции, предусмотренные п. 2 Приложения 2 Инструкции № ЦТ-468 для полных реостатных испытаний, также могут выполняться либо на холостом ходу дизеля, либо в одной точке внешней характеристики генератора.
Тем не менее, в настоящее время приемщики Дирекции тяги при приемке тепловозов 2ТЭ116У из ремонта, руководствуясь положениями Инструкции № ЦТ-468, требуют выполнения реостатных испытаний с нагружением дизель-генераторной установки на жидкостный реостат. Это приводит к необоснованному увеличению простоя локомотива в ремонте, существенным необязательным затратам на топливо, а часто и к повреждению оборудования тепловоза с последующими затратами на его замену и ремонт.
С целью снижения необоснованного времени нахождения тепловозов новых серий в ремонте, а также для недопущения случаев повреждения электрооборудования, на наш взгляд, представляется целесообразным внести следующие изменения в Инструкцию № ЦТ-468:
□ пункты 4.1 и 7.1 необходимо дополнить требованием о выполнении контроля текущего технического состояния основного оборудования тепловоза по данным бортовой подсистемы диагностики системы МСУ-ТП перед постановкой на техническое обслуживание ТО-3 и текущий ремонт ТР-1 тепловозов серий 2(3)ТЭ116У, 2ТЭ116УД, 2ТЭ116УМ, 2ТЭ116УР (далее — новых серий);
□ в пункте 7.6 исключить требование обязательного проведения контрольных реостатных испытаний после каждого четного ремонтаТР-1 (при условии, что в процессе ремонта не производилась замена узлов дизель-генератора, перечисленных в пункте 1 Приложения 2) и безреостатной диагностики систем возбуждения и автоматики после каждого нечетного ремонта ТР-1 для тепловозов новых серий;
□ в пункте 1 Приложения 2 исключить требование обязательного выполнения контрольных реостатных испытаний при наличии записей машинистов в журнале технического состояния о ненормальной работе дизель-генератора или электрооборудования для тепловозов новых серий;
□ в пункте 2 Приложения 2 исключить требование нагружения тепловоза на водяной реостат для тепловозов новых серий и дополнить его требованием нагружения тепловозов новых серий на многоканальный сухой нагрузочный модуль с гальванически развязанными каналами и постоянным сопротивлением каждого из каналов.
Д-р техн, наук А.В. ГРИЩЕНКО, кандидаты технических наук В.В. ГРАЧЁВ, Ф.Ю. БАЗИЛЕВСКИЙ, ПГУПС, инж. Е.В. ДОЛГАНОВА, ОАО «ВНИКТИ», инж. А.Е. ЛЕОНОВ, ООО «БалтТрансСервис»