內燃機車檢測技術的開發(fā)與應用

高勤云 楊曉燕 王雷 王琰琰

摘要：內燃機車在當前企業(yè)中的應用是多方面的，機車的檢修是保障正常作業(yè)的基礎，通過對內燃機車進行系統(tǒng)的檢測，探討內燃機車檢測技術的開發(fā)與應用情況，構建以預防為主的檢測維修模式，實現內燃機車檢測效率提升，有效控制檢測和維修成本。

關鍵詞：內燃機車;檢測技術;開發(fā);應用

中圖分類號：TP391? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0119-02

0? 引言

對內燃機車的檢測主要需要確認其各個部位的運行狀態(tài)，具體檢測包括柴油機狀態(tài)檢測、整體異常振動故障檢測、輪轂紅外測溫檢測等，通過全面綜合的檢測及時采取故障預防措施，并對發(fā)現的故障進行及時維修，實現內燃機車的穩(wěn)定運行。內燃機車所包含的機械設備是多樣化的，因此實現準確的檢測，才能夠為維修打好基礎，這就需要我們對內燃機車的檢測技術進行積極開發(fā)和應用，總結經驗尋求簡單便捷、實用高效的檢測手段。

1? 內燃機車檢測現狀概述

在當前內燃機車檢測方面，科研部門堅持簡單、高效、實用三項原則，在檢測時只針對內燃機車關鍵部位進行檢測診斷，在此基礎下，內燃機車檢測效率明顯提升，故障排出速度快。在內燃機車檢測過程中，減少了對機車拆卸的行為，同時很少進行部件改造，做到此種程度的重要技術支持是多種診斷儀的科學運用，包括電氣系統(tǒng)檢測儀、機車軸承診斷儀、柴油機燃油噴射壓力波測試儀等等，通過便捷有效的檢測儀設備，快速高效的實現內燃機車的故障檢測。隨著技術的提升，檢測技術也在不斷開發(fā)和進步，尤其是對于內燃機車的關鍵部位和重要設備的檢測。例如柴油機增壓器轉速檢測、主電路瞬間接地檢測、牽引電機火花測試、機車車輪踏面自動檢測、主發(fā)電機軸承狀態(tài)檢測等等，針對不同部位的快速檢測技術在提升，機務部門對于內燃機車的診斷檢測及監(jiān)控效率在不斷提升，技術手段也變得多樣化，有效把握準確性。

2? 某部門內燃機車基本狀態(tài)

企業(yè)某部門現有內燃機車總共22臺，型號分別是CK1F、GK2B、GK1C、DF10D、GKD1A，目前雖然制定了定期檢修的工作任務，但是在實際的檢修工作開展過程中，仍然容易出現維修不到位、維修過剩的情況。維修不到位的情況，會導致內燃機車設備故障未檢測到的情況，為機車運行遺留隱患。維修過剩意味著機車設備經過了多次檢測診斷以及維修，可能存在頻繁拆裝的情況，維修過剩會造成人力資源的浪費，同時消耗維修經費。

為了能夠提升機車穩(wěn)定性，需要針對機車檢測維修制定合理的維修模式，就機車狀態(tài)情況為基礎制定維修計劃，把握機車狀態(tài)。這就要求機車檢測技術要積極提升，才能夠準確的檢測機車故障情況，理清機車狀態(tài)，為機車修成優(yōu)化提供可靠的參考依據。

3? 柴油機狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)組成? 柴油機狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)的設備組成主要有：柴油機上止點傳感器（HHK-8020D型霍爾傳感器）、轉速傳感器（SZMB-5型磁電轉速傳感器）、柴油機氣缸檢測儀。其中的上止點傳感器主要測量和收集凸輪軸喉箍磁頭位置信息，以達到確認氣缸位置的目的;轉速傳感器則是為了檢測手機曲軸輸出端盤車齒輪的轉速信息。柴油機狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)構成如圖1所示。

其檢測適用范圍主要針對12V180、6V240、12V240、16V240型號柴油機，通過收集柴油機瞬時轉速數據，并進行頻譜分析，進一步對具體參數進行研究分析，以判斷柴油機故障類別和位置。

柴油機狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)主要具備的功能主要有：狀態(tài)檢測、顯示記錄、故障報警、數據轉儲功能、數據查詢等。

3.2 故障診斷原理? 柴油機的機械運動形式屬于往復式，在工作狀態(tài)下，其瞬時轉速具有一定的規(guī)律性，收集柴油機瞬時轉速信息以得到豐富的機械設備運行信息，通過分析判斷柴油機故障情況。

一般情況下，柴油機在正常運轉時其各缸動力性能以及運轉平穩(wěn)度趨于一致，且瞬時轉速大體會在固定范圍內規(guī)律波動。但是如果柴油機某個氣缸出現問題，在實際檢測中會體現在瞬時轉速狀態(tài)中，其速度規(guī)律被打破，動力紊亂、平穩(wěn)性變差，反饋給傳感器的信號會發(fā)生較大波動和變形，根據實際數據情況，可以具體分析柴油機氣缸內問題情況。柴油機狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)對采集的瞬時轉速數據進行快速傅立葉變換，將時域圖象轉換到頻域，可以反映出瞬時轉速的各個階段的能量分布，為故障檢測判斷提供數據基礎，提高檢測效率。

4? 機車振動檢測

機車異常振動可能的影響因素有很多，對于此類難題的檢測診斷是有一定難度的。在實際檢測過程中，運用振通904檢測設備開展基于頻率振動功率能量為參考的機車振動檢測思路，以司機室振動情況為基礎數據源，推斷機車動力部件是否存在異常工作狀態(tài)或振動情況。

這種機車振動檢測原理的依據主要是因為機車司機室本身不是動力源，同時與動力部件并無連接，如果司機室發(fā)生振動，可以判定是其他動力部件振動而引起的。振動通過機械零部件的傳導而造成的司機室異常振動。

具體振動檢測思路：以司機室振動情況為參考，測試某種工況下司機室振動頻率，如果測試出超標的情況。那么在同等工況下測試機車動力部件振動頻率，如果存在某動力部件與司機室振動頻率相類似或吻合，則可以判定振動來源是由于此動力部件所引起的。

在實際的檢測過程中，異常振動情況發(fā)生，司機室內有著明顯的感受，振動會影響駕駛操作準確性，也會影響乘務員身心健康?；诖?，以司機室為參考點，對振動頻率進行檢測，同時對比其他動力部件振動頻率，從而實現對異常振動故障的定位。在故障消除后，司機室乘務員是可以直觀感受到的。

基于上述檢測技術和思路，已成功檢測部門GK1F1019機車因曲軸不平衡造成的異常振動。

5? 軸承檢測技術

振動檢測技術的運用，能夠對機車軸承進行離線狀態(tài)檢測，這需要首先建立地面數據分析系統(tǒng)，通過地面檢測平臺，實現對機車軸承檢測、機車車軸齒輪箱性能測試的同步進行，以此達到計劃修、狀態(tài)修兩種狀態(tài)的有機結合。這樣的優(yōu)勢在于在故障檢測的同時，為檢測定修做準備，檢修效率更高，節(jié)省維修時間，實現一體化操作，有效提升機車車輛檢修質量。

5.1 地面檢測平臺的建立

出于投資成本控制、試驗資源整合的目的，檢測平臺需要具備兩方面的功能，驅動輪對轉動實現對軸承、傳動箱軸承、齒輪嚙合的檢測以及性能試驗。

基于功能性的要求，在技術方面也有一定的要求：首先，輪對轉動過程中要平穩(wěn)。輸入性激振造成的干擾信號要少，確保需要采集的信號不失真。其次要具有調速功能，可實現輪對分別以100-170r/min、250r/min、420r/min三種轉速條件的轉動。

5.2 振動檢測數據庫的建立與使用

作為檢測維修工作的重要基礎，是建立振動檢測數據庫，數據庫的建立能夠將振動數據信息存儲，對不同監(jiān)測點振動參數進行分類和對比，以指導振動檢測工作的進行。數據庫需要將檢測點名稱、位置、頻率、靈敏度、波形、報警值等相關數據進行存儲。通過記錄正常運轉狀態(tài)的數值與檢測時數值形態(tài)的對比，實現對設備故障的判斷。

5.3 軸承狀態(tài)的分析與評價

針對軸承狀態(tài)的分析評價需要予以足夠的重視，通過數據庫數據信息對比，判斷軸承運行狀態(tài)。在實際的數據對比過程中，需要對原始數據信息進行一定處理，這是由于振動波形數據信息的屬性為時域信號，不能夠直接與軸承故障進行對比分析，因此利用傅里葉變換法，實現數據的轉換，呈現出振動頻譜，在進行一些列對比分析研究，判斷軸承的運用狀態(tài)和故障的部位。

6? 機車輪箍的紅外檢測

企業(yè)環(huán)境、道路、線路、坡道、輪軌、工況、運輸等綜合因素的影響，機車在長時間的作業(yè)過程中，容易出現輪箍遲緩的情況。在以往的機車故障經驗中，可以知道輪箍遲緩情況的發(fā)生，可能是由于摩擦生熱造成的輪箍熱脹導致的。在機車作業(yè)過程中，需要注意輪箍溫度情況，避免過熱造成遲緩影響作業(yè)效率甚至引發(fā)其他故障發(fā)生。機車輪箍的紅外檢測裝置的應用，可以對輪箍溫度進行實時監(jiān)控，使乘務員能夠及時了解機車輪箍溫度情況，合理把控作業(yè)時間，合理操作控制。輪箍紅外檢測裝置以flex3530工控板和IRTP-300L紅外傳感器為主要核心構成的。工控板通過循環(huán)讀取IRTP-300L紅外傳感器檢測值并顯示在LCD屏幕，做到實時檢測;在程序控制中通過對檢測溫度值的判斷，在不同溫度范圍時進行閃燈蜂鳴器鳴叫的分級報警處理，在溫度到達預警值時發(fā)出報警聲音，提醒可乘人員采取降溫措施，規(guī)范機車操作，預防弛緩現象發(fā)生。

7? 討論

①通過提升檢測能力和水平，對柴油機工作狀態(tài)進行全方位檢測，對柴油機的運行狀態(tài)進行檢測，實現對故障發(fā)生的預防，同時對故障及時檢修。通過對柴油機的狀態(tài)檢測，能夠及時發(fā)現諸如噴油器霧化不良、噴油器故障等現象，及時預防、及時發(fā)現、及時維修。通過柴油機在線檢測系統(tǒng)的應用，實現對故障的積極預防，故障在出現苗頭時進行調整，避免故障影響的擴大，為機車的運行效率提供了保障。②通過振動檢測技術的應用，將機車中異常振動情況進行對比檢測，實現對故障的精準定位，掌握機車各個部件的運行狀態(tài)，同時通過數據庫信息實現對故障信息的記錄和對比。在之后的故障檢測維修中，可以通過數據對比實現快速便捷的故障診斷，提高故障檢測診斷效率。③合理運用數據庫存儲信息，對軸承狀態(tài)進行對比分析，實現對軸承故障、質量的檢測，為檢修效率提升奠定基礎，與此同時根據檢測結果可以有效避免過剩檢修的情況。④輪箍溫度檢測裝置的啟用，是將機車溫度狀態(tài)可視化，發(fā)現異常進行報警提示，以保證機車運行狀態(tài)的穩(wěn)定。

8? 結束語

內燃機車狀態(tài)檢測技術的運用，是為機車的正常運行做保障，通過對數據信息的收集和比較，為機車狀態(tài)進行全面把控，做到對故障的預知、預控、積極預防和診斷處理。通過內燃機車檢測技術的開發(fā)與應用，不斷完善檢測技術水平，能夠有效提升機車檢修效率和檢修質量，有效控制成本，為機車穩(wěn)定運行提供了保障。

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