Модернизация метрологического обеспечения тепловоза серии ТЭМ2УМ

1.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Санкт-Петербургский горный университет
Кафедра метрологии, приборостроения и управления качеством
Выпускная квалификационная работа
Тема работы: Модернизация метрологического обеспечения тепловоза серии ТЭМ2УМ Предприятия технологического
железнодорожного транспорта ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель»
Автор: студент гр.
МО-17
Гороховская Д.А.
(шифр группы)
Руководитель работы:
доцент
(Ф.И.О.)
Ивкин А.Е.
(должность)
(Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2021
1

2.

Актуальность
В
настоящее
время
на
первый
план
при
маневровых
работах
выходит
экономия дизельного топлива.
Предприятие технологического железнодорожного транспорта (ПТЖТ) З Ф П А О
«ГМК «Норильский никель», являясь непосредственным потребителем дизельного
топлива заинтересовано в экономии б ю д ж ет ных средств.
Достичь этого можно, в том числе, путем модернизации метрологического
обеспечения средств учета топлива тепловоза.
А к т у а л ь н ос т ь д а н н о й р а б о т ы о б у с л о в л е н а возможностью практического
применения
результатов
исследования
непосредственно
на
Предприятии
технологического железнодорожного транспорта.
2

3.

Цель
Разработка проекта модернизации метрологического обеспечения средств учета
топлива тепловоза серии ТЭМ2УМ Предприятия технологического железнодорожного
транспорта ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель»
Задачи
• Проанализировать теоретические сведения об устройстве топливной системы;
• Проанализировать текущее состояние метрологического обеспечения измерений расхода топлива
тепловозов серии ТЭМ2УМ на ПТЖТ;
• Рассмотреть альтернативные системы контроля расхода топлива;
• Предложить план модернизации метрологического обеспечения измерений расхода топлива;
• Оценить эффективность модернизации метрологического обеспечения;
3

4.

Анализ современного состояния метрологического обеспечения
измерения расхода топлива на ПТЖТ
1. Измерение уровня топлива в баке производится машинистом
тепловоза путем прямого измерения уровня топлива с помощью
топливо-замерной рейки.
2. В качестве итогового значения расхода топлива за смену
принимается фактический расход, равный разности топлива в
баке в начале и конце смены.
3. Теплотехником
осуществляется
нормирование
расхода
топлива по виду и времени выполняемой маневровой работы.
4

5.

Анализ современного состояния метрологического обеспечения
измерения расхода топлива на ПТЖТ
Недостатки метода:
Во-первых, отсутствуют данные о погрешностях топливо-замерных реек.
Во-вторых, не исключен человеческий фактор.
В-третьих, отсутствует возможность оценки реального расхода топлива по фактически
выполненной работе.
В результате несоответствие нормированного расхода топлива
фактическому может достигать 70%
5

6.

Анализ современного состояния метрологического обеспечения
измерения расхода топлива на ПТЖТ
Расход дизе ль н ог о т о п л и в а 2 0 1 5 - 2 01 8 гг.
4500
3769
Расход дизельного топлива, тн
4000
3500
3000
2809
3984
3097
2500
2000
1500
1000
500
0
2014.5 2015 2015.5 2016 2016.5 2017 2017.5 2018 2018.5
t, год
Увеличение расхода дизельного топлива в 2018 году по отношению к 2015 году составляет 42%.
6

7.

невозможность анализа расхода топлива с
значительные погрешности определения
+ учетом фактически выполненной работы и
количества топлива в баках тепловозов
технического состояния локомотивов
Искусственное завышение нормативов расхода топлива локомотивами;
Возможность использования топлива не по назначению.
Необходимость осуществления контроля фактического расхода топлива
расходомеры и уровнемеры
7

8.

Расходомеры
Расходомеры, устанавливаемые в топливную
магистраль дизеля контролируют топливный
трафик непосредственно в напорной и сливной
магистралях, но не позволяют контролировать
поступление топлива при экипировке и сливах.
8

9.

Уровнемеры
Уровнемеры, устанавливаемые в бак тепловоза, учитывают
все возможные изменения количества топлива без разделения
на потребление его дизелем и прочие потери.
Поплавковый – при измерении уровня
топлива, изменяется положение поплавка
Емкостной – подсчет времени заряда конденсатора
Ультразвуковой – свойство ультразвуковых волн
отражаться на границе двух сред, которые имеют
различные физические свойства
9

10.

Таблица 1
Виды уровнемеров
Тип уровнемера
Емкостные
Измеряемая среда
Жидкая (в т.ч. масла,
жидкие хладагенты)
Характеристики
Диапазон
среды
измерений, м
от -40 до 80 °С
от 0,2 до 20
Достоинства уровнемера
Недостатки уровнемера
надежность, высокая точность
ограниченность работы в вязких
(налипающих) средах
возможность измерять при высоком
Кондуктометрические
проводящие жидкие
до плюс 350 °С
среды
до 6,3 Мпа
до 25
давлении и температуре,
невозможность измерять при
нечувствительность к
турбулентности, прочность и
наличии диэлектриков и клейких
веществ
простота использования
Ультразвуковые
парящие, бурлящие,
дымящие жидкости,
жидкости с пеной
Гидростатические
Поплавковые
от - 30 до 60 °С
от 0,3 до 3 бар
Однородные, вязкие
от - 10 до 16 °С
жидкости
от 0,1 до 16 бар
жидкости (в т.ч. с
от - 40 до 130 °С
низкой плотностью)
до 25 бар
от 0,2 до 12
высокая помехозащищенность,
удобство расположения на
резервуаре.
от 2 до 100
низкая цена; простота конструкции
высокая точность; независимость
до 25
показаний от состояния поверхности
продукта
неудобство измерений
пенообразующих жидкостей
низкая точность измерений,
ограниченность применения
сложность монтажа, зависимость
показания от плотности среды,
сложность измерения
колеблющихся жидкостей
10

11.

Предложение по модернизации метрологического обеспечения
• В топливную магистраль установить расходомер для диагностики
потребления топлива тепловозом.
• В топливный бак тепловоза установить 2 уровнемера для получения
точных данных об экипировках и расходе, для предотвращения
несанкционированного использования топлива.
11

12.

Расчет погрешностей средств измерений
Расчет погрешности производился на основе топливной ведомости за 10 дней.
Норма расхода топлива в заданный период составляла 300 литров за смену.
Таблица 2
Информация о расходе топлива за 10 дней
Принято топлива, л
Сдано топлива, л
3300
3000
2700
2300
4400
4050
3750
3400
3000
2750
5350
5000
4700
4300
4000
3650
3350
3050
2750
2400
Среднее значение xРср
Расход, л
300
400
350
350
250
350
400
350
300
350
340
12

13.

Расчет погрешностей топливо-замерной рейки
Абсолютная приборная погрешность:
50
∆ р приб =
= 25 л
2
Абсолютная случайная погрешность (при норме расхода 300 л):
∆рслуч=