內燃機車增壓器量值傳遞智能控制系統的研制

段良彬　中國鐵路上海局集團有限公司南京東機務段

通過對機務段增壓器生產組織的調研發現，當前增壓器檢修模式為：零件測量、裝配采用人工方式，數據人工檢測、人工填記，質檢員抽檢記錄臺賬。該模式存在較多問題：一是作業時增壓器及其配件放在橡膠地板上，使用常用工具檢修、組裝，效率低。二是作業時各項檢測數據為人工測量、人工記錄，存在測量失準、人為誤報瞞報、填記錯誤等現象，使得對檢修過程追溯難。三是使用普通扭矩扳手無法識別螺紋錯牙等問題，存在假擰緊的可能，有質量隱患。四是質檢員的檢測手段原始，無法直接對組裝情況進行檢測，存在誤判的可能。五是整個檢修組裝過程中，無法為檢修大數據提供可信的數據積累。為落實“以工藝保質量，以過程控結果”，使增壓器檢修質量受控，作業者按標作業，提高檢修工作效率，保障機車運行安全。

1 概況

增壓器量值傳遞智能控制系統由零件運輸車、檢測臺、翻轉架、組裝工具臺等組成。將已經清洗好的增壓器渦輪等零部件，通過運輸車運至測量臺,選用測量臺上的各型量尺，對增壓器的零部件進行測量、判定，測量結果將自動上傳至服務器。將判定為合格的零件放至儲運車上規定的零件盒；將殼體安裝至翻轉架,按照系統設置的增壓器組裝作業指導書的要求與步驟，由數顯扭矩扳手緊固完成，作業全過程數據無線上傳至服務器。具體如圖1。

圖1 結構圖

2 系統組成

2.1 運輸小車

運載增壓器殼體、渦輪等零部件，通過蓄電池供電，能夠3600任意換向，帶有遙控功能，運輸時無需拖帶電源等電纜線，運行平穩方便。

2.2 增壓器零件檢測臺

用于增壓器零件拆解清洗后，檢測各零部件的尺寸，并判定質量是否合格；檢測后，將質量合格的零部件，放置于相對應外形尺寸的嵌入式零件存放盒，由運輸存放車推入組裝區域組裝；主要由檢測臺和零件存儲車組成。2.2.1檢測臺

零件檢測工作臺上放置有工控機用于記錄和存放檢測數據；游標卡尺、千分表、深度尺等工具內置無線發射裝；具有絕對零點系統，無需置零即可直接測量。有效避免測量誤差和人工記錄錯誤；能判定檢測不合格的零件；實現測量數據自動存儲、無線上傳。

2.2.2 智能零件存放小車

存放檢測后合格零件，運輸至組裝區域；小車上帶有零件識別的傳感器，能夠識別零件缺失，提醒工作人員及時補缺零件，并通過Wi-Fi與工控機連接，在工作業臺顯示器上呈現零件狀態。

2.3 增壓器組裝臺

增壓器拆卸檢測完畢之后，確認更換零部件后開始組裝增壓器；主要由：翻轉架、懸臂吊和組裝工具臺組成。

2.3.1 翻轉架

裝有步進電機，可實現線性180度翻轉，通過懸臂吊將增壓器殼體安裝至翻轉架；能夠根據操作人員的指令翻轉至恰當角度，方便配件的安裝。

2.3.2 組裝工具臺

報警燈、無限路由器、手動數顯扭矩扳手、電動扭矩扳手。

（1）報警燈：用于零件缺失提醒，裝配錯位提醒（未按順序拿取零部件）。

（2）無限路由器：用于無線條碼槍和無錫扭矩扳手進行數據交換。

（3）手動數顯扭矩扳手：用于組裝時精準顯示關鍵部位的扭矩角度數據等，以便傳輸至計算內處理分析。數顯扭矩扳手精度±1%，扭矩范圍（2～250）N·m；數顯扭矩扳手通過無線方式上傳數據，也可接收服務器或工作站發來的工作指令。數顯扭矩扳手具有權限管理功能，分三級權限等級進行管理。操作者級別只能使用扳手進行鎖緊作業而無法對設置進行任何修改；生產管理者級別可以對扳手的基本設置進行修改；系統管理員可以對所有設置進行修改及去除報警信息。無線數據扳手通過內置Wi-Fi功能，連接使用現場的Wi-Fi網絡，實時傳輸數據。數顯扭矩扳手可儲存不少于4000組數據，以及5個最近鎖緊連接件的鎖緊曲線；扳手可內置50個不同規格的螺栓預置值，并可預置不少于50鎖緊序列，每個工作序列可包含不多于50個螺栓。

（4）手持式電池扭矩扳手：用于安裝M8以下的螺栓。每次充電最小擰緊次數：大于 1500次擰緊。通過無線通訊技術與控制器連接，上傳扭矩、角度、時間、條碼，包含曲線，方便進行質量問題分析。擰緊扳手須有條碼掃描功能。

3 作業流程

（1）將已經清洗好,并做好動平衡試驗后的增壓器渦輪等零件，通過遙控蓄電池運輸車運至測量臺。

（2）選用測量臺上的各型量尺，對增壓器的零部件進行測量，測量結果將自動上傳至服務器。把不合格零件，放入廢件筐。良好件依次按智能零件存儲盒上的名稱放入對應智能零件存儲盒的存放格。

（3）檢測完成后，補充智能零件存儲盒內缺少的必換件，通過智能零件存放小車自動流轉至組裝工作臺。

（4）調用增壓器作業指導書，按工藝組裝增壓器。

（5）噴漆并吹干每個增壓器，掛上信息條碼。把檢修好的增壓器放入規定處所。

4 主要功能

該量值傳遞智能控制系統由三部分組成，按照檢修工藝步驟合理規劃，形成了統一的整體，系統設置科學，技術先進。實現了實時記錄檢修作業過程，避免“漏檢漏修”，及時糾正不按工藝修的“非法修”，檢修數據自動采集、網絡傳輸，為機車檢修決策提供大數據積累等功能。使得作業過程規范，生產效率提升，裝配質量過硬。

（1）測量數字化。測量臺卡尺、深度尺、千分表等測量工具采用內置無線傳輸系統，可實時將數據無線上傳至U盤大小的數據接收棒中，極大簡化了測量數據的采集和記錄，并與設定的閾值做比對，來判定零件是否合格。同時，測得的數據可通過兩種方式完成數據的采集和匯總，一是直接將接收棒插入電腦USB端口；二是通過Wi-Fi傳輸 。

（2）裝配智能化。一是增壓器翻轉組裝臺，安裝增壓器殼體，能夠實現1800翻轉，利于增壓器的規范組裝；二是配備有無線數顯扭矩扳手，用于精準顯示組裝關鍵部位的扭矩角度數據等，并傳輸至計算機內分析處理；三是數字扭矩扳手可以通過多種方式與服務器雙向聯絡；四是扳手采用換頭設計，可搭配不同規格及長度的插頭使用，以滿足各種使用要求。

（3）數據管理高效化。實現分三級權限等級管理。操作者級別只能進行鎖緊作業，而無法對設置進行任何修改；生產管理者級別可以對扳手的基本設置進行修改；系統管理員可以對所有設置進行修改及去除報警信息。各級管理人員可通過局域網內任一電腦遠程查詢數據，現場操作人員只能查詢，不能修改與管理數據。管理人員可調閱數據，分析數據，追溯數據。

（4）檢修工藝標準化。一是預先將增壓器組裝作業指導書導入計算機，指導作業者按照規定步驟進行組裝作業。組裝的步驟、過程，緊固的各類數據，存入計算機，并通過無線WIFI傳輸給服務器。二是根據檢修工藝要求，通過光電傳感器的順序控制技術，提示操作者按工序零件，若拿錯零件電腦組裝順序圖顯示紅色，并發出報警音，以此保證作業標準的落實，配合量化輸出的扭矩值，保證增壓器組裝質量。

（5）裝配錯誤的識別自動化。可自動識別錯牙、脫扣、螺栓漏擰、重復鎖緊等裝配錯誤，并實時發出錯誤警報。

[1]《關于發布〈內燃機車增壓器檢修規范（試行）〉的通知》.鐵運[2006]128號.

[2]聞邦椿.《機械設計手冊》.機械工業出版社.

[3]張乃平.《計算機網絡技術》.華南理工大學出版社.

[4]雷玉堂.《光電信息實用技術》.電子工業出版社.