Удосконалення технічної експлуатації електромагнітних реле залізничної автоматики шляхом автоматизації процесів їх діагностування
Loading...
Date
2011
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UK: Дисертація присвячена удосконаленню технічної експлуатації електромагнітних реле залізничної автоматики першого класу надійності шляхом автоматизації процесів визначення їх параметрів та діагностування. У роботі розроблена математична модель об’єкта діагностування, математична модель контактної системи реле, а також моделі комплексного використання методів не контактного контролю основних механічних характеристик реле за допомогою електричного, електромагнітного, оптичного і акустичного каналів вимірювання. Розроблені алгоритми автоматизованого вимірювання параметрів реле одночасно декількома різними неконтактними способами. У дисертації розроблені методи: автоматизованого визначення координати якоря реле за допомогою оптичних і електромагнітних датчиків. Розроблений автоматизований метод контролю повітряного зазору за допомогою акустичного каналу вимірювання в поєднанні з електричною, електромагнітною і оптичною характеристикою роботи реле. Удосконалений метод автоматизованого визначення контактного тиску. Дані методи надають можливість діагностувати стан реле без його практичного розбирання.
Основні наукові результати дисертації набули практичного використання під час випробування експериментального зразка вимірювального діагностичного комплексу для контролю параметрів електромагнітних реле залізничної автоматики в лабораторних умовах дистанції сигналізації та зв’язку.
EN: The dissertation is devoted to the improvement of technical operation of the electromagnetic relays for railway automatics of the first class reliability by automating the processes of determining their parameters. In this work the mathematical models of an object of diagnostics, a relay contact system and a system of integrated methods of non-contact checking the electrical, temporal and mechanical characteristics of the relays through the electrical, electromagnetic, optical and acoustic measurement channels are developed. The following methods are developed in the dissertation: the automated determination of the relay armature coordinate by means of optical sensors and electromagnetic transducers; the automated method for checking the air gap through an acoustic measurement channel in combination with electrical, electromagnetic and optical characteristics of the relay operation. The method for determining the contact pressure is also developed based on the performance characteristics obtained. The given methods provide the ability to monitor the condition of a relay without removal of its protective casing.The algorithms of the simultaneous automated measurement of the relay parameters in several different non-contact ways for reducing the measurement error and improving the reliability of diagnostics are developed as well. The basic scientific results of the dissertation found the practical use in manufacturing and testing an experimental prototype of the measuring diagnostic complex for controlling the parameters of electromagnetic relays for railway automatics.
RU: Диссертация посвящена усовершенствованию технической эксплуатации электромагнитных реле железнодорожной автоматики первого класса надежности путем автоматизации процессов определения их параметров. В диссертации разработаны математические модели объекта диагностики, 21 контактной системы реле и системы комплексного использования методов неразрушающего контроля электрических, временных и механических характеристик реле с помощью электрического, электромагнитного, оптического и акустического каналов измерения, а также методы автоматизированного определения положения якоря реле с помощью оптических и электромагнитных датчиков; автоматизированный метод контроля величины воздушного зазора с помощью акустического канала измерения в сочетании с электрической, электромагнитной и оптической характеристикой работы реле. По полученным рабочим характеристикам разработан метод определения контактного давления. Данные методы предоставляют возможность диагностировать состояние реле без снятия его защитного кожуха. Разработаны алгоритмы автоматизированного измерения параметров реле одновременно несколькими разными неконтактными способами в целях уменьшения погрешности измерений и повышения достоверности диагностики. После проведенного анализа и вычислений предложены оптимальные геометрические формы коллиматоров излучателя для оптического метода измерений, получены формулы для расчета переменного воздушного зазора.Установлено, что случайная величина шумового акустического сигнала реле подчиняется нормальному закону распределения в пределах заданного промежутка времени; с использованием полученного закона определяются дефектные реле. Отбракование ненадежных реле осуществляют с помощью программного комплекса путем сравнения средних значений амплитуд шумовых сигналов эталонного и проверяемого реле. С помощью индукционного датчика получают динамическую характеристику изменения электромагнитного поля вокруг реле, индукцию в сердечнике, тяговое усилие, вибрацию подвижной системы реле и др. Совместный ход определяется путем сопоставления зависимости движения якоря и соответствующих моментов коммутации контактов. Решением полученных систем уравнений определяют скрытые ходы, предварительное нажатие и контактное давление. Предложен метод диагностики расчетов поверхности контактов в режиме раскачивания подвижной системы реле импульсами тока с частотой ее собственных колебаний. Установлено, что изменение сил трения в подвижной системе в большей степени связано с изменением качества поверхности контактных групп. При использовании автоматизированного измерительного диагностического комплекса улучшаются комплексные показатели надежности и уменьшается среднее время восстановления. Кроме этого автоматизация процесса диагностики реле с помощью такого комплекса повышает достоверность контроля и создает значительный экономический эффект.На основе научных результатов работы изготовлен и испытан в лаборатории дистанции сигнализации и связи экспериментальный образец комплекса для контроля параметров реле железнодорожной автоматики.
EN: The dissertation is devoted to the improvement of technical operation of the electromagnetic relays for railway automatics of the first class reliability by automating the processes of determining their parameters. In this work the mathematical models of an object of diagnostics, a relay contact system and a system of integrated methods of non-contact checking the electrical, temporal and mechanical characteristics of the relays through the electrical, electromagnetic, optical and acoustic measurement channels are developed. The following methods are developed in the dissertation: the automated determination of the relay armature coordinate by means of optical sensors and electromagnetic transducers; the automated method for checking the air gap through an acoustic measurement channel in combination with electrical, electromagnetic and optical characteristics of the relay operation. The method for determining the contact pressure is also developed based on the performance characteristics obtained. The given methods provide the ability to monitor the condition of a relay without removal of its protective casing.The algorithms of the simultaneous automated measurement of the relay parameters in several different non-contact ways for reducing the measurement error and improving the reliability of diagnostics are developed as well. The basic scientific results of the dissertation found the practical use in manufacturing and testing an experimental prototype of the measuring diagnostic complex for controlling the parameters of electromagnetic relays for railway automatics.
RU: Диссертация посвящена усовершенствованию технической эксплуатации электромагнитных реле железнодорожной автоматики первого класса надежности путем автоматизации процессов определения их параметров. В диссертации разработаны математические модели объекта диагностики, 21 контактной системы реле и системы комплексного использования методов неразрушающего контроля электрических, временных и механических характеристик реле с помощью электрического, электромагнитного, оптического и акустического каналов измерения, а также методы автоматизированного определения положения якоря реле с помощью оптических и электромагнитных датчиков; автоматизированный метод контроля величины воздушного зазора с помощью акустического канала измерения в сочетании с электрической, электромагнитной и оптической характеристикой работы реле. По полученным рабочим характеристикам разработан метод определения контактного давления. Данные методы предоставляют возможность диагностировать состояние реле без снятия его защитного кожуха. Разработаны алгоритмы автоматизированного измерения параметров реле одновременно несколькими разными неконтактными способами в целях уменьшения погрешности измерений и повышения достоверности диагностики. После проведенного анализа и вычислений предложены оптимальные геометрические формы коллиматоров излучателя для оптического метода измерений, получены формулы для расчета переменного воздушного зазора.Установлено, что случайная величина шумового акустического сигнала реле подчиняется нормальному закону распределения в пределах заданного промежутка времени; с использованием полученного закона определяются дефектные реле. Отбракование ненадежных реле осуществляют с помощью программного комплекса путем сравнения средних значений амплитуд шумовых сигналов эталонного и проверяемого реле. С помощью индукционного датчика получают динамическую характеристику изменения электромагнитного поля вокруг реле, индукцию в сердечнике, тяговое усилие, вибрацию подвижной системы реле и др. Совместный ход определяется путем сопоставления зависимости движения якоря и соответствующих моментов коммутации контактов. Решением полученных систем уравнений определяют скрытые ходы, предварительное нажатие и контактное давление. Предложен метод диагностики расчетов поверхности контактов в режиме раскачивания подвижной системы реле импульсами тока с частотой ее собственных колебаний. Установлено, что изменение сил трения в подвижной системе в большей степени связано с изменением качества поверхности контактных групп. При использовании автоматизированного измерительного диагностического комплекса улучшаются комплексные показатели надежности и уменьшается среднее время восстановления. Кроме этого автоматизация процесса диагностики реле с помощью такого комплекса повышает достоверность контроля и создает значительный экономический эффект.На основе научных результатов работы изготовлен и испытан в лаборатории дистанции сигнализации и связи экспериментальный образец комплекса для контроля параметров реле железнодорожной автоматики.
Description
Захист – 23 лютого 2012 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Keywords
електромагнітне реле, залізнична автоматика, засоби автоматизації вимірювання, автоматизація вимірювання параметрів реле, electromagnetic relay, railway automatics, instrumentation of measurement automation, automation of measuring the relay parameters, электромагнитное реле, железнодорожная автоматика, средства автоматизации измерения, автоматизация измерения параметров реле, КВПС
Citation
Бондаренко Б. М. Удосконалення технічної експлуатації електромагнітних реле залізничної автоматики шляхом автоматизації процесів їх діагностування : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.20. Дніпропетровськ, 2011. 22 с.