dis_volkova_l_yu

141

1. При помощи специальной оправки с посадочного конуса корпуса рас-

пылителя снимают изношенную поверхность (5 –10 мкм).

2. Удаляют часть поверхности конуса иглы (от вершины) на глубину 0,1–

0,2 мм. Ширина кольца контакта конуса иглы с конусом корпуса распылителя должна быть равна 0,5 –1,0 мм.

3. Зажимают хвостовик иглы в цанговый патрон притирочного устройства.

На уплотняющую поверхность конуса наносят пасту (5 –10 мкм).

4.Соединяют корпус распылителя с иглой, включают привод стенда и при вращении вала (влево – вправо) подбивают конус иглы к конусу корпуса.

5.Проверяют подвижность иглы и с использованием мелкозернистой пас-

ты (0,5 – 1,0 мкм) с направляющей поверхности иглы удаляют при необходи-

мости лаковые и коксовые отложения.

6.Распылитель промывают в керосине и проверяют герметичность конуса

икачество распыливания топлива на стенде КИ-3333 или А-106.

7.При течи топлива в запорном конусе процесс притирки повторяют.

8.Проверяют ход иглы и при необходимости снимают часть металла с торца корпуса распылителя при помощи крупнозернистой пасты (20 – 30 мкм) с

использованием притирочной плиты или шлифовального станка.

Вработе [102] исследованы особенности изнашивания конического уплот-

нения, на долю которого приходится более 30 % всех отказов распылителя.

Нарушение уплотняющих свойств распылителя приводит к закоксовыванию сопловых отверстий и к заклиниванию иглы. Основным фактором, определяю-

щим изнашивание конического уплотнения в процессе работы, являются удар-

ные нагрузки, возникающие при посадке иглы. Для снижения ударных нагрузок предлагается создание в посадочном конусе амортизирующего пояска шириной

0,8 – 1,2 мм и уменьшение максимального хода иглы.

142

4.4. Основные выводы

1. По анализу хода иглы рекомендуется проводить диагностирование ТА и определять фазовые характеристики процесса топливоподачи (начало и конец подачи топлива), угол опережения подачи топлива, продолжительность впрыс-

ка.

2. Для диагностики форсунки по анализу хода иглы в условиях эксплуата-

ции двигателя предлагается съемный датчик давления.

3. Предложена конструкция приспособления для определения хода иглы.

4. Приведена методика расчета утечек топлива через пару «игла – корпус распылителя» и «шток – направляющая» камеры управления аккумуляторных систем. По величине утечек топлива рекомендуется проводить диагностику форсунок с механическим и электрогидравлическим управлением иглы.

5. Подтверждено, что основной причиной образования кокса в сопловых отверстиях распылителей является прорыв в его полость рабочих газов из ци-

линдра.

6. Эксплуатация топливной аппаратуры не допускается при снижении дав-

ления подъема иглы форсунки ниже 20 % от нормативных значений, установ-

ленных заводом-изготовителем.

7. Предложена методика восстановления герметичности посадочного кону-

са распылителей.

143

5. Определение технико-экономической эффективности внедрения прибора для диагностирования угла опережения впрыска топлива и технического

состояния форсунок

Анализ эксплуатации опытных образцов систем контроля и диагностирования показывает, что после доведения парка подвижного состава до исправного состояния (при выполнении всех требований, выдаваемых системами контроля и диагностирования) происходит резкое снижение объемов работ в составе плановых ремонтов и уменьшение расхода дизельного топлива. Сокращается число внеплановых ремонтов, практически исключается возможность возникновения неисправностей и отказов на линии подвижного состава, своевременно прошедшего диагностирование. Наиболее совершенные системы диагностирования с применением компьютерной техники позволяют создать обширные базы данных по диагностируемым узлам с составлением анализа работы этих узлов и элементов, прогнозированием их рабочего ресурса и потребности запасных частей и деталей для нормальной работы.

Диагностирование технического состояния форсунок тепловозных дизелей включает в себя и определение фактического угла опережения подачи топлива.

Определим экономический эффект только от контроля фактического угла опе-

режения подачи топлива и установки его согласно нормативным значениям.

Основной эффект от внедрения методики и прибора для контроля фактического угла опережения впрыска топлива и установки его нормативного значения получа-

ется от экономии топлива в результате более эффективного его сгорания.

Тепловозный двигатель работает в широком диапазоне частот вращения колен-

чатого вала и нагрузок. Мощность и удельный расход тепловозного двигателя из-

меняются от позиции контроллера машиниста и от технического состояния двига-

теля. Расход топлива зависит от времени работы дизеля на каждой позиции кон-

троллера машиниста.

Расход топлива за год при работе на конкретной позиции контроллера машини-

ста находят по формуле [12]

144

где Nе i – эффективная мощность двигателя на данной позиции контроллера,

кВт;

qе i – удельный часовой расход топлива, кг/(кВт·ч);

toi – относительная величина времени работы дизеля на данной позиции;

Т – время работы дизеля в течение года, 1 500 ч.

Для тепловоза 2ТЭ10М и его исправного дизеля 10Д100 мощность на номи-

нальном режиме (15-я позиция контроллера) равна Nе 15 = 2 200 кВт при среднем удельном расходе топлива qе 15 = 0,226 кг/ (кВт·ч). На данной позиции контроллера двигатель работает 2 % от полного времени эксплуатации [12]. Расход топлива за год при работе дизеля на данной позиции контроллера определяется по формуле

На режиме холостого хода дизель работает 50 % от общего времени эксплуата-

ции в год. Для удельного часового расхода 1, 255 кг/ (кВт·ч) и мощности дизеля

25 кВт, которая необходима для привода вспомогательных агрегатов, годовой рас-

ход топлива составит 23 531 кг. На остальных позициях контроллера (2 – 14), со-

гласно данным таблицы 20 из работы [12], в которой приведены относительное время работы, удельный расход дизельного топлива и мощность дизеля, суммар-

ный годовой расход топлива составит 200 100 кг. Общий расход топлива в год с учетом работы на холостом ходу, на 2 – 14-й и на 15-й позициях контроллера машиниста составит 23 531 + 200 100 +14 916 = 238 547 кг.

Только при контроле угла опережения впрыска топлива и установке его опти-

мального значения во всех цилиндрах дизеля экономия топлива составит 2 % (дан-

ные акта внедрения см. приложение) или для одного двигателя 4 771 кг в год.

В работе [38] указано, что с учетом всех возможных неисправностей ТА тепловозного дизеля 1Д-49 мощностью 2 000 кВт отклонение угла опережения подачи топлива от нормативного значения составляет 40 %. Из десяти обсле-

дованных тепловозных дизелей определено, что у четырех установлен невер-

ный угол опережения подачи топлива.

При стоимости 25 руб. 1 кг дизельного топлива, экономический эффект со-

ставит для одного двигателя 25·4 771 = 119 275 руб., а для четырех – 477 100 руб.

145

Прибор для контроля технического состояния форсунок тепловозных дизелей и угла опережения подачи топлива включает в себя переносной компьютер, ана-

логово-цифровой преобразователь, датчик для измерения хода иглы и датчик ВМТ. Стоимость прибора принимаем равной 200 000 руб.

Применение разработанной технологии контроля технического состояния форсунок тепловозных дизелей предполагает за счет повышения качества оказываемых услуг исключить случаи отказов локомотивов в пути следования, связанных с преждевременным нарушением работоспособного состояния топливной аппаратуры (форсунок), снизить затраты на выполнение неплановых видов ремонта, уменьшить расход топлива.

Экономическая эффективность от внедрения прибора для диагностирова-

ния угла опережения впрыска топлива рассчитана по данным ремонтного локо-

мотивного депо «Карасук» структурного подразделения Западно-Сибирской ди-

рекции по ремонту ТПС ОАО «РЖД» и работ [105, 106, 107, 108].

По статистическим данным число неплановых ремонтов по причине выхода из строя топливного насоса высокого давления и форсунок дизеля составляет 6 – 8 единиц в год для одного ремонтного депо.

Планируется снизить количество неплановых ремонтов в объеме технического ремонта ТР-3 на 50 % за счет внедрения разработанной технологии. В расчетах принимаем сокращение количества неплановых ремонтов (N = 4), которые могли бы возникнуть в результате работы дизеля с неверным углом опережения подачи топлива.

Годовой экономический эффект, полученный от снижения затрат на топливо для одного локомотива:

∆Sт1 = 6 082 948 руб. (25 · 238 547· 1,02);

ST 2 – стоимость топлива за год эксплуатации одного локомотива при контроле и установке нормативного угла опережения впрыска, ST 2 = 5 963 675 руб.

ЭГ = 6 082 948 – 5 963 675 = 119 273 руб.

146

Для четырех локомотивов снижение затрат на дизельное топливо в год

составит 477 092 руб.

Годовые эксплуатационные расходы на установку прибора для измерения угла опережения впрыска топлива будут включать в себя только амортизацион-

ные отчисления и налог на имущество организаций, так как для использования прибора не планируется вводить новых штатных рабочих единиц и поэтому до-

где S А – годовые амортизационные отчисления по прибору, руб./год;

S Н – годовые затраты, связанные с уплатой налога на имущество организации

(учитываются, так как прибор ставится на баланс в депо), руб./год.

Годовые амортизационные отчисления по применению прибора рассчи-

ске в 2006 году на кафедре «Тепловозы и тепловые двигатели» ДВГУПС [38].

Стоимость прибора равна 150 000 руб. Прибор позволяет определять опорный сигнал в виде отметки ВМТ и значения давления в цилиндре (индикаторную диаграмму). Если в данный прибор добавить устройство для измерения хода иглы, то он позволит определять фактический угол опережения впрыска топли-

ва и техническое состояние форсунок по анализу хода иглы.

147

Годовые затраты организации, связанные с уплатой налога на имуще-

Годовые эксплуатационные расходы по применению прибора для контроля угла опережения впрыска топлива, а также технического состояния форсунок равны:

Sэ = 20 000 + 4 400 = 24 400 руб./год.

Таким образом, годовой экономический эффект, согласно формуле (5.4), от применения прибора для диагностирования угла опережения впрыска топлива и технического состояния форсунок в ремонтном депо составит

ЭГ = 477 092 – 244 00 = 452 692 руб./год.

Срок окупаемости затрат, связанных с внедрением новой техники и техно-

логии, рассчитывается из выражения [108]

ТОК = 200 000 / 452 692 = 0,44 года.

Установка на форсунки постоянно действующих датчиков для записи пере-

мещения иглы и обработки полученной информации позволит оценивать их тех-

ническое состояние в любой момент времени.

Внедрение разработанного контроля в виде комплекса прикладных методик диагностики не потребует значительных материальных затрат и позволит:

– решить проблемы внедрения современной техники и методики в систе-

му технического диагностирования ОАО «РЖД»;

– при полномасштабном внедрении результатов исследований в систему диагностирования снизить затраты на ремонт и топливо.

148

Для более точного расчета показателей эффективности внедрения разрабо-

танного прибора, методики контроля угла опережения впрыска и неисправно-

стей форсунок необходимо произвести расчет общей эффективности с исполь-

зованием системы дисконтирования [106, 110].

Величина чистого дисконтированного (конечного) дохода (ЧДД) при постоян-

ной норме дисконта определяется по формуле

где Ri – результаты (прибыль), достигаемые на i-м шаге расчета;

Зi – текущие издержки за минусом амортизации и плюс инвестиции (капиталь-

ные и некапитальные вложения в проект) на i-м шаге;

E – норма дисконта (процентная ставка), принимается в размере 10 %.

Критерием эффективности проекта является выполнение условия ЧДД > 0.

Для рассматриваемого случая величина доходов на каждом шаге дисконтирова-

ния (кроме нулевого года) постоянна и равна произведению величин разности стоимости топлива за год как при работе дизеля с неверным (скрытая неисправ-

ность) углом опережения подачи топлива, так и при работе с углом опережения

R = 119 273 ·4 = 477 092 руб.

С учетом годовых эксплуатационных расходов (24 400 руб.) чистый до-

ход составит 477 092 – 24 400 = 452 692 руб.

Величина текущих издержек принимается равной общим затратам на внедрение новых технологий для нулевого года, а для остальных лет она равна величине эксплуатационных расходов, рассчитанных по формуле (5.4).

Расчет чистого дисконтированного дохода для нормативного срока службы оборудования представлен в таблице 5.1 и на рисунке 5.1.

Для более полной характеристики проекта необходимо рассчитать индекс доходности или рентабельность инвестиций по следующей формуле:

К

Подставив соответствующие значения в формулу (5.10), получим

ИД = 452 692·100 / 200 000 = 226,3 %.

Таблица 5.1 – Результаты расчета чистого дисконтированного дохода

Результаты расчета эффективности разработанной технологии контроля уг-

ла опережения впрыска топлива тепловозных дизелей выглядят следующим об-

разом:

1.Чистый дисконтированный доход – 452 692 руб.

2.Индекс доходности – 226,3 %.

3.Срок окупаемости прибора – 0,44 года.

Доход за нормативный срок службы прибора (10 лет) составит

2 431 669 руб. Таким образом, выполняется условие ЧДД > 0, следовательно, рас-

сматриваемый проект эффективен с экономической точки зрения.

150

Дисконтированный срок окупаемости для проектов с единовременными капитальными вложениями может быть определен аналитически по следующей формуле [109]:

Подставляя в формулу (5.11) величины Е = 0,1; ТДок = 0,44, получим дисконтированный срок окупаемости прибора для диагностирования угла опережения подачи топлива, равный 0,47 годам.

Рисунок 5.1– Изменение чистого дисконтированного дохода по годам

Показатели эффективности технологии контроля угла опережения впрыска топлива тепловозных дизелей доказывают целесообразность ее внедрения в систе-

му технического обслуживания и ремонта подвижного состава.

В заключение следует отметить, что диагностирование угла опережения пода-

чи топлива и при необходимости регулировки его до нормативных значений поз-

волит не только снизить расход топлива, но и дополнительно устранить неравно-

мерную нагрузку по цилиндрам, что уменьшит износ КШМ, увеличит надежность и долговечность дизеля.