内燃机车检测技术的开发与应用

高勤云 杨晓燕 王雷 王琰琰

摘要：内燃机车在当前企业中的应用是多方面的，机车的检修是保障正常作业的基础，通过对内燃机车进行系统的检测，探讨内燃机车检测技术的开发与应用情况，构建以预防为主的检测维修模式，实现内燃机车检测效率提升，有效控制检测和维修成本。

关键词：内燃机车;检测技术;开发;应用

中图分类号：TP391                                     文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）12-0119-02

0  引言

对内燃机车的检测主要需要确认其各个部位的运行状态，具体检测包括柴油机状态检测、整体异常振动故障检测、轮毂红外测温检测等，通过全面综合的检测及时采取故障预防措施，并对发现的故障进行及时维修，实现内燃机车的稳定运行。内燃机车所包含的机械设备是多样化的，因此实现准确的检测，才能够为维修打好基础，这就需要我们对内燃机车的检测技术进行积极开发和应用，总结经验寻求简单便捷、实用高效的检测手段。

1  内燃机车检测现状概述

在当前内燃机车检测方面，科研部门坚持简单、高效、实用三项原则，在检测时只针对内燃机车关键部位进行检测诊断，在此基础下，内燃机车检测效率明显提升，故障排出速度快。在内燃机车检测过程中，减少了对机车拆卸的行为，同时很少进行部件改造，做到此种程度的重要技术支持是多种诊断仪的科学运用，包括电气系统检测仪、机车轴承诊断仪、柴油机燃油喷射压力波测试仪等等，通过便捷有效的检测仪设备，快速高效的实现内燃机车的故障检测。随着技术的提升，检测技术也在不断开发和进步，尤其是对于内燃机车的关键部位和重要设备的检测。例如柴油机增压器转速检测、主电路瞬间接地检测、牵引电机火花测试、机车车轮踏面自动检测、主发电机轴承状态检测等等，针对不同部位的快速检测技术在提升，机务部门对于内燃机车的诊断检测及监控效率在不断提升，技术手段也变得多样化，有效把握准确性。

2  某部门内燃机车基本状态

企业某部门现有内燃机车总共22台，型号分别是CK1F、GK2B、GK1C、DF10D、GKD1A，目前虽然制定了定期检修的工作任务，但是在实际的检修工作开展过程中，仍然容易出现维修不到位、维修过剩的情况。维修不到位的情况，会导致内燃机车设备故障未检测到的情况，为机车运行遗留隐患。维修过剩意味着机车设备经过了多次检测诊断以及维修，可能存在频繁拆装的情况，维修过剩会造成人力资源的浪费，同时消耗维修经费。

为了能够提升机车稳定性，需要针对机车检测维修制定合理的维修模式，就机车状态情况为基础制定维修计划，把握机车状态。这就要求机车检测技术要积极提升，才能够准确的检测机车故障情况，理清机车状态，为机车修成优化提供可靠的参考依据。

3  柴油机状态在线检测系统

3.1 系统组成  柴油机状态在线检测系统的设备组成主要有：柴油机上止点传感器（HHK-8020D型霍尔传感器）、转速传感器（SZMB-5型磁电转速传感器）、柴油机气缸检测仪。其中的上止点传感器主要测量和收集凸轮轴喉箍磁头位置信息，以达到确认气缸位置的目的;轉速传感器则是为了检测手机曲轴输出端盘车齿轮的转速信息。柴油机状态在线检测系统构成如图1所示。

其检测适用范围主要针对12V180、6V240、12V240、16V240型号柴油机，通过收集柴油机瞬时转速数据，并进行频谱分析，进一步对具体参数进行研究分析，以判断柴油机故障类别和位置。

柴油机状态在线检测系统主要具备的功能主要有：状态检测、显示记录、故障报警、数据转储功能、数据查询等。

3.2 故障诊断原理  柴油机的机械运动形式属于往复式，在工作状态下，其瞬时转速具有一定的规律性，收集柴油机瞬时转速信息以得到丰富的机械设备运行信息，通过分析判断柴油机故障情况。

一般情况下，柴油机在正常运转时其各缸动力性能以及运转平稳度趋于一致，且瞬时转速大体会在固定范围内规律波动。但是如果柴油机某个气缸出现问题，在实际检测中会体现在瞬时转速状态中，其速度规律被打破，动力紊乱、平稳性变差，反馈给传感器的信号会发生较大波动和变形，根据实际数据情况，可以具体分析柴油机气缸内问题情况。柴油机状态在线检测系统对采集的瞬时转速数据进行快速傅立叶变换，将时域图象转换到频域，可以反映出瞬时转速的各个阶段的能量分布，为故障检测判断提供数据基础，提高检测效率。

4  机车振动检测

机车异常振动可能的影响因素有很多，对于此类难题的检测诊断是有一定难度的。在实际检测过程中，运用振通904检测设备开展基于频率振动功率能量为参考的机车振动检测思路，以司机室振动情况为基础数据源，推断机车动力部件是否存在异常工作状态或振动情况。

这种机车振动检测原理的依据主要是因为机车司机室本身不是动力源，同时与动力部件并无连接，如果司机室发生振动，可以判定是其他动力部件振动而引起的。振动通过机械零部件的传导而造成的司机室异常振动。

具体振动检测思路：以司机室振动情况为参考，测试某种工况下司机室振动频率，如果测试出超标的情况。那么在同等工况下测试机车动力部件振动频率，如果存在某动力部件与司机室振动频率相类似或吻合，则可以判定振动来源是由于此动力部件所引起的。

在实际的检测过程中，异常振动情况发生，司机室内有着明显的感受，振动会影响驾驶操作准确性，也会影响乘务员身心健康。基于此，以司机室为参考点，对振动频率进行检测，同时对比其他动力部件振动频率，从而实现对异常振动故障的定位。在故障消除后，司机室乘务员是可以直观感受到的。

基于上述检测技术和思路，已成功检测部门GK1F1019机车因曲轴不平衡造成的异常振动。

5  轴承检测技术

振动检测技术的运用，能够对机车轴承进行离线状态检测，这需要首先建立地面数据分析系统，通过地面检测平台，实现对机车轴承检测、机车车轴齿轮箱性能测试的同步进行，以此达到计划修、状态修两种状态的有机结合。这样的优势在于在故障检测的同时，为检测定修做准备，检修效率更高，节省维修时间，实现一体化操作，有效提升机车车辆检修质量。

5.1 地面检测平台的建立

出于投资成本控制、试验资源整合的目的，检测平台需要具备两方面的功能，驱动轮对转动实现对轴承、传动箱轴承、齿轮啮合的检测以及性能试验。

基于功能性的要求，在技术方面也有一定的要求：首先，轮对转动过程中要平稳。输入性激振造成的干扰信号要少，确保需要采集的信号不失真。其次要具有调速功能，可实现轮对分别以100-170r/min、250r/min、420r/min三种转速条件的转动。

5.2 振动检测数据库的建立与使用

作为检测维修工作的重要基础，是建立振动检测数据库，数据库的建立能够将振动数据信息存储，对不同监测点振动参数进行分类和对比，以指导振动检测工作的进行。数据库需要将检测点名称、位置、频率、灵敏度、波形、报警值等相关数据进行存储。通过记录正常运转状态的数值与检测时数值形态的对比，实现对设备故障的判断。

5.3 轴承状态的分析与评价

针对轴承状态的分析评价需要予以足够的重视，通过数据库数据信息对比，判断轴承运行状态。在实际的数据对比过程中，需要对原始数据信息进行一定处理，这是由于振动波形数据信息的属性为时域信号，不能够直接与轴承故障进行对比分析，因此利用傅里叶变换法，实现数据的转换，呈现出振动频谱，在进行一些列对比分析研究，判断轴承的运用状态和故障的部位。

6  机车轮箍的红外检测

企业环境、道路、线路、坡道、轮轨、工况、运输等综合因素的影响，机车在长时间的作业过程中，容易出现轮箍迟缓的情况。在以往的机车故障经验中，可以知道轮箍迟缓情况的发生，可能是由于摩擦生热造成的轮箍热胀导致的。在机车作业过程中，需要注意轮箍温度情况，避免过热造成迟缓影响作业效率甚至引发其他故障发生。机车轮箍的红外检测装置的应用，可以对轮箍温度进行实时监控，使乘务员能够及时了解机车轮箍温度情况，合理把控作业时间，合理操作控制。轮箍红外检测装置以flex3530工控板和IRTP-300L红外传感器为主要核心构成的。工控板通过循环读取IRTP-300L红外传感器检测值并显示在LCD屏幕，做到实时检测;在程序控制中通过对检测温度值的判断，在不同温度范围时进行闪灯蜂鸣器鸣叫的分级报警处理，在温度到达预警值时发出报警声音，提醒可乘人员采取降温措施，规范机车操作，预防弛缓现象发生。

7  讨论

①通过提升检测能力和水平，对柴油机工作状态进行全方位检测，对柴油机的运行状态进行检测，实现对故障发生的预防，同时对故障及时检修。通过对柴油机的状态检测，能够及时发现诸如喷油器雾化不良、喷油器故障等现象，及时预防、及时发现、及时维修。通过柴油机在线检测系统的应用，实现对故障的积极预防，故障在出现苗头时进行调整，避免故障影响的扩大，为机车的运行效率提供了保障。②通过振动检测技术的应用，将机车中异常振动情况进行对比检测，实现对故障的精准定位，掌握机车各个部件的运行状态，同时通过数据库信息实现对故障信息的记录和对比。在之后的故障检测维修中，可以通过数据对比实现快速便捷的故障诊断，提高故障检测诊断效率。③合理运用数据库存储信息，对轴承状态进行对比分析，实现对轴承故障、质量的检测，为检修效率提升奠定基础，与此同时根据检测结果可以有效避免过剩检修的情况。④轮箍温度检测装置的启用，是将机车温度状态可视化，发现异常进行报警提示，以保证机车运行状态的稳定。

8  结束語

内燃机车状态检测技术的运用，是为机车的正常运行做保障，通过对数据信息的收集和比较，为机车状态进行全面把控，做到对故障的预知、预控、积极预防和诊断处理。通过内燃机车检测技术的开发与应用，不断完善检测技术水平，能够有效提升机车检修效率和检修质量，有效控制成本，为机车稳定运行提供了保障。

参考文献：

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