Использование диагностической информации для повышения эффективности эксплуатации зерноуборочных комбайнов

По данным региональных министерств сельского хозяйства, предприятия в составе машинно-тракторного парка имеют комбайны с возрастом до 33 лет. Средний возраст комбайнов – 10,5 лет (рис. 1) [1; 2].

Срок службы, пет

Рис. 1 . Возрастной состав парка зерно- и кормоуборочных комбайнов сельхозпредприятий Омской, Челябинской и Тюменской областей

В комбайновом парке предприятий Омской области 95 модификаций комбайнов

13 фирм производителей. Импортные комбайны представлены машинами с возрастом

Рис. 2 . Наличие импортных комбайнов в хозяйствах Омской области по годам выпуска

Из комбайнов отечественного производства наиболее многочисленный – парк комбайнов производства Ростсельмаша (данные по ACROS на рис. 3).

Рис. 3 . Наличие комбайнов ACROS в хозяйствах Омской области по годам выпуска

В 2018 г. одним из предприятий Марьяновского района Омской области приобретено 10 новых зерноуборочных комбайнов ACROS 595 PLUS. Модель обладает уникальными техническими параметрами, позволяющими убирать за сезон порядка 1000 га и работать с культурами разного типа.

Характеристики силового агрегата: рабочий объем – 8,9 л; мощность – 325 л.с. Топливный бак комбайна позволяет вместить до 540 л горючего, длительность работы без дозаправки может достигать 14 ч.

Контроль над технологическими процессами с целью оптимизации режимов эксплуатации комбайнов и использования рабочего времени ведется с помощью системы дистанционного онлайн-мониторинга и параметрического контроля – Agrotronic [3].

Благодаря интегрированному в бортовую систему техники оборудованию и программе на базе серверной и передающей архитектуры обеспечена возможность получать информацию о машине в максимально полном объеме. Бортовая часть системы считывает и автоматически (с регулярным интервалом) отправляет по сети мобильной связи через GPRS-канал сведения разных параметров работы машины на веб-сервер в течение всего времени работы.

Методы

Для оценки эффективности работ комбайнов, контроля технологического процесса доступны 33 параметра, их условно можно разделить на 7 групп:

• 1)    скорость, км/ч; уровень топлива, %; загрузка/нагрузка двигателя, %; напряжение бортсети, В;

• 2)    кресло оператора пусто; тормоз стояночный включен;

• 3)    давление масла в системе смазки двигателя, Бар; частота вращения коленвала, об/мин; температура охлаждающей жидкости двигателя, масла в ГСТ, ºС;

• 4)    потери за очисткой, ротором (соломотрясом), усл. ед.;

• 5)    зазор между гребенками верхнего и нижнего решет; удлинителя, мм; зазор деки молотильного барабана, мм;

• 6)    техническая расчетная ширина захвата адаптера, м; режим работы мотовила; бункер – 100; ИРС – измельчение (валок); выгрузка включена; привод ИРС включен; включен привод НК; включен реверс НК; включен вибратор бункера;

• 7)    частота вращения молотильного барабана, вала привода очистки, мотовила, шнека зернового, шнека колосового, вала соломотряса, барабана ИРС, об/мин.

Информация по всем параметрам доступна на сайте в графическом виде за весь период работы комбайнов. По технической причине информация от одного из комбайнов на сайт не поступала, поэтому дальнейший анализ проведен на основе статистической информации от девяти комбайнов.

Системой дистанционного мониторинга фиксируются уведомления бортовых систем комбайнов (таблица).

Уведомления бортовых систем девяти комбайнов за период уборки 2018 г.

Уведомление		Август	Сентябрь	Октябрь	Всего
					в шт.	в %%
Информационное, шт.		58	133	156	347	3,55
Критичное, шт.		363	4282	2764	7409	75,78
Некритичное, шт.		347	828	622	1797	18,38
Техническое обслуживание, шт.		17	97	110	224	2,29
Итого	в шт.	785	5340	3652	9777	100
	в %%	8,03	54,62	37,35	100

Графически поступившие уведомления представлены на рис. 4.

Рис. 4 . Распределение уведомлений бортовых систем комбайнов ACROS

Результаты

В уведомлении «техническое обслуживание» водителям комбайнов сообщается о наступлении времени проведения соответствующего ТО [4].

Рис. 5 . Распределение уведомления «техническое обслуживание»

С точки зрения оценки эффективности использования комбайнов, наибольший интерес представляют критичные уведомления. Они поступали по 15 узлам и агрегатам комбайнов. По двенадцати узлам количество уведомлений не превышало 200 шт. за весь уборочный период.

КрИГЖНЭЕ уВЕДОМ/ЕНИЕ, шт.

Рис. 6 . Группа критичных уведомлений (не более 200 шт.)

По трем узлам и агрегатам комбайнов число уведомлений составило в среднем около 2000 шт.

Рис. 7 . Группа критичных уведомлений (до 2000 шт.)

Среди 33 параметров, постоянно фиксируемых системой контроля, для оценки эксплуатационной надежности комбайнов [5–8] наиболее информативны:

• –    наработка двигателя, час [9];

• –    частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

• –    давление масла в системе смазки двигателя, Бар;

• –    температура охлаждающей жидкости двигателя, С.

Нами сделан анализ работы по итогам мониторинга одного из комбайнов в октябре 2018 г. в течение 15 рабочих дней.

Рис. 8. Наработка двигателя по дням и нарастающим итогом

Как видно из рис. 8, суммарная наработка изменяется по S-образной кривой, ее формулу можно выразить через логистическую функцию Ферхюльста [10]. Представленная на рис. 8 зависимость описывается выражением

1,064( t- 6,845)

^W = ¹⁵⁰₁     1,064( t -6,845) ,                                          (1)

1 +e^v ’   '

с ошибкой 1,5%.

Изменение давления масла в системе смазки двигателя и частота вращения коленчатого вала представлены на рис. 9.

Рис. 9. Изменение частоты вращения коленвала и давления масла в системе смазки двигателя

Статистические данные давления масла за анализируемый период могут быть описаны зависимостью

P = 550 – 0,23 t , Бар                                (2)

с ошибкой 5%.

Согласно полученной зависимости давление масла в системе смазки двигателя снижается на 0,23 Бар по истечении каждого рабочего дня. Исходя из примерного сходства ежегодных условий уборки для данного сельхозпредприятия, можно прогнозировать время работы двигателя комбайна до достижения допустимых и предельных значений давления масла в системе смазки двигателя.

Зависимость температуры охлаждающей жидкости двигателя и давления масла в системе его смазки представлена на рис. 10.

Рис. 10 . Изменение давления масла в системе смазки двигателя и температуры охлаждающей жидкости

Из графиков следует, что характер кривых отражает реальную картину взаимосвязи давления масла и частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Выводы

При оснащении зерноуборочных комбайнов системой дистанционного онлайн-мониторинга и параметрического контроля открываются широкие возможности использования разнообразной информации о состоянии узлов, подсистем, агрегатов и ходе технологического процесса обмолота для повышения эффективности их эксплуатации. Получение информации в послеуборочный период с сайта Agrotronic позволяет проводить глубокий анализ использования комбайнов, уточняющий результаты экс-пресс-анализа, осуществляемого в период уборки [11]. Это позволит скорректировать в дальнейшем методы их использования, способы технического и технологического обслуживания.

G.V. Redreev, S.N. BoltovskiyOmsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk

The use of diagnostic information to improve the efficiency of operationof combine harvesters