Admin

Повысить надежность цепей управления электровозов переменного тока

В сервисном локомотивном депо Иркутское Восточно-Сибирского филиала

ООО «ТМХ-Сервис» накоплен большой опыт обслуживания электровозов переменного тока, в частности, локомотивов ЭП1 и ЭП1П. Усилия инженерно-технического персонала депо направлены, прежде всего, на восстановление работоспособности наиболее ответственного оборудования, такого как вспомогательные машины. Проанализировав значительный объем данных о видах неисправностей, их причинах и способах устранения повреждений, постоянный автор нашего журнала, технолог сервисного депо Иркутское В.В. БОНДАРИК подготовил рекомендации, которые позволяют избежать тяжелых повреждений электрооборудования и почти полностью устраняют причины отказов вспомогательных машин. Предлагаем их нашим читателям.
Панель напряжения ПРН-318 электровозов ЭП1 и ЭП1П. С начала эксплуатации электровозов ЭП1 и ЭП1П, приписанных к эксплуатационному депо Иркутск-Сортировочный, нередко происходили отказы (незапуск) вспомогательных машин. Причиной таких неисправностей оказалась потеря проводимости после под-гара размыкающих контактов Н240-Н244 peneKVOI панели реле напряжения А1 (ПРН-318). Чтобы обеспечить нормальную работу вспомогательных машин, контакты реле напряжения необходимо зачищать на каждом ТО-2, что не всегда соблюдалось, притом что электровозы эксплуатировались в пределах трех дорог.

Контакты Н240-Н244 реле напряжения — сдвоенные. Через них одновременно запитываются катушки контакторов КМ1 — КМЗ, катушки вентилей разгрузочных клапанов компрессоров У15 и У16, а также катушки реле времени КТб. На реле имеется еще одна пара размыкающих контактов Н400-Н404, через которые подается напряжение на лампу сигнализации «PH» (рис. 1). При включении и выключении кнопки «Вспомогательные машины» из-за большой индуктивности цепи контакты подгорают.

Чтобы повысить надежность работы панели реле напряжения ПРН-318, было предложено отсоединить и заизолировать питающий провод Н400 и подать питание на лампу сигнализации «PH» перемычкой от провода Н240. Провода Н404 и Н244 также следует объединить перемычкой.

Таким образом, при включении кнопки «Вспомогательные машины» питание на катушки контакторов КМ1 — КМЗ, разгрузочных клапанов У15 и У1б, а также реле времени КТб пойдет уже через три пары контактов, а не через две. Поэтому в полтора раза снижается ток, протекающий через контакты и, как следствие, контакты перестают подгорать.
Доработка схемы электровозов ЭП1 и ЭП1П была произведена на плановых видах ремонта в течение весеннего комиссионного осмотра. На электровозах ЭП1 отсоединяли и изолировали один подходящий провод Н400, а на ЭП1П, где к блокировке подведены два провода Н400, — оба. Их наконечники скрепляли болтовым соединением и изолировали.

Данное исполнение схемы внесло изменение в алгоритм работы сигнализации. При включении кнопки «Сигнализация» лампа «PH» гореть не будет. Но после нажатия кнопки «Вспомогательные машины» она загорится, а погаснет при срабатывании панели, свидетельствуя о ее работе, что является штатным вариантом. При включении кнопки «Вспомогательные машины» раньше кнопки «Сигнализация» загорается лампа «PH».

Чтобы локомотивные бригады не воспринимали перечисленный алгоритм индикации как ошибочный, на лицевые обложки бортовых журналов формы ТУ-152 нанесли информационные наклейки следующего содержания:

«Согласно плану мероприятий по снижению отказов оборудования локомотивов, утвержденному начальниками дирекций тяги ВСЖД, КРЖД и директором ВС филиала «ТМХ-Сервис», произведена доработка панели ПРН-318А1, снижающая токовую нагрузку на блокировки панели. В результате доработки питание на лампу «PH» приходит при включении на пульте машиниста выключателя «Вспомогательные машины».

После произведенной в течение 2016 — 2017 гг. доработки схемы отказов, связанных с неисправностью блокировок реле панели ПРН-318, на электровозах ЭП1 и ЭП1П приписки Иркутск-Сортировочный не было.

Повышение надежности контакторного элемента КЭ-33 15-16 контроллера машиниста КМ-35-01 электровоза ЭП1П. Контакторный элемент КЭ-33 15-16 контроллера машиниста на электровозах зачастую выходит из строя из-за подгара соприкасающихся поверхностей. Этот элемент запитывает катушки реле KV21 — KV23, блокировки которых стоят в цепи включения главного и быстродействующего выключателей, микропроцессорной системы управления и диагностики МСУД, а также в цепи сбора схемы тяги. Частые отказы этого элемента вынуждали снимать его с электровоза на каждом ремонте для обслуживания в аппаратном цехе. Однако выходы из строя продолжались.

Персонал сервисного депо предложил ввести «токовую разгрузку» данного элемента. Так, по штатной схеме через контакторный элемент 15-16 получают питание три катушки промежуточных реле. Специалисты дополнили ее промежуточным реле РП-282, через блокировки которого будут запитываться реле KV21 — KV23 (рис. 2).

Диодная сборка V2 размещена на панели блока № 14, который расположен напротив кабины № 2. На ней размещены также реле KV21 и KV22. Над сборкой V2 имеется свободная позиция для размещения промежуточного реле. Подводить напряжение к перечисленным устройствам предложено через резервный автоматический выключатель в кабине № 2, номинал выключателя — 5 А.

Выключатель не подключен к цепи электровоза, поэтому его необходимо соединить с питающей шиной и от него проложить провод до блокировочных контактов устанавливаемого реле. Автоматический выключатель нужно подписать, например «KV21 — KV23 не выключать», чтобы локомотивные бригады сразу могли обратить на него внимание.

Предложенные изменения внедрили на нескольких локомотивах ЭП1П. Полтора года эксплуатации подтвердили работоспособность данной схемы. Сокращение втрое токовой нагрузки на контакторный элемент 15-16 позволило существенно увеличить надежность этого узла.

Замена выключателей пульта машиниста типа В-16. Эксплуатационники знают, что выключатели В-6 и В-7 с контактами открытого типа, которые применены в пультах управления электровозов ЭП1, практически не выходят из строя. После установки в пультах локомотивов ЭП1П устройств В-16 с контактами закрытого типа нарушения контакта в этих выключателях приобрели массовый характер. Об этом свидетельствуют записи в бортовых журналах формы ТУ-152.
Электровозы регулярно вставали на неплановые ремонты. Визуальные осмотры выключателей зачастую не выявляли под-гаров их контактов. При разовом измерении переходного сопротивления контактов также не выявляли отклонений от номинального значения. И только когда стали измерять переходное сопротивление контакта после шести-десяти включений, установили, что оно нестабильно, его величина меняется случайным образом, иногда от (0,2 — 0,3) Ом до десятков и даже сотен Ом.

Отсутствие видимых подгаров позволяет предположить, что повышение переходного сопротивления контактов обусловлено либо появлением довольно небольшого по размеру (возможно, точечного) окисного слоя, либо появлением какого-то органического грибкового отложения.

Рассмотрим конструктивные особенности выключателей В-16. Закрытое исполнение контактов и расположение устройства приводят к тому, что внутрь корпуса выключателя постоянно попадают посторонние частицы (мусор). Это приводит к подклиниванию подвижных частей выключателя или ухудшает проводимость контакта. Наличие двух пар контактов вместо одной пары как в выключателях В-6 также ухудшает надежность выключателей В-16.

Следует заметить, что эти устройства смонтированы так, что при текущих ремонтах пульта управления визуально доступен только один из двух контактов выключателя В-16 — с наружной стороны смонтированного блока выключателей. Ранее из-за большого потока отказов было решено снимать на текущих ремонтах для оздоровления выключатели «Главный выключатель», «Возврат защиты», «Вспомогательные машины» и «ЭПТ».

Для остальных устройств были предусмотрены проверка переходного сопротивления после включения их не менее четырех раз и замена отремонтированными устройствами, если контролируемый параметр превысит 0,6 Ом. Затем к этому перечню добавили выключатель «МСУД». В итоге все выключатели В-16 и В-16-01 стали снимать для ремонта в аппаратном цехе на каждом текущем ремонте. Однако даже в этих условиях в течение года происходят три-четыре отказа из-за неисправности выключателей В-16.

В сервисном депо Иркутское оценили дополнительные трудозатраты на ремонт указанных аппаратов. Так, на то, чтобы снять и поставить 12 выключателей с одного пульта, в цехе текущего ремонта требуется 0,9 нормо-часов для слесаря 4-го разряда. На ремонт 12 аппаратов В-16 в аппаратном цехе отведено 3,12 нормо-часа слесарю 5-го разряда. Таким образом, дополнительная трудоемкость ремонта выключателей В-16 на одном электровозе ЭП1П составляет порядка 8 нормо-часов на один пульт.

Кроме того, приходится снимать для ремонта аналогичные аппараты В-15 и В-16 на электровозах «Ермак». Приняв во внима

ние месячный объем их текущих ремонтов, можно оценить трудоемкость оздоровления выключателей — более 200 нормо-часов. Таким образом, приходится содержать дополнительную единицу слесаря-аппаратчика только для ремонта этих аппаратов, что повышает затраты на ремонт, а также увеличивает длительность простоев электровозов.

Вопросы повышения надежности выключателей рассматривали неоднократно. В 2016 г. был разработан план мероприятий по результатам совещания под председательством заместителя генерального директора ООО «Локомотивные технологии» В.Н. Пустового № 267 от 09.09.2016. В нем предусматривалось доработать конструкцию выключателей В-16 для исключения потерь контакта в выключателе при эксплуатации. Более того, в мероприятиях по совершенствованию конструкции и повышению надежности электровозов 2(3, 4)ЭС5К на 2017 — 2018 гг. имеется пункт — «Изменить конструкцию выключателя В-16 в части исключения попадания посторонних предметов».

Представляется целесообразным не совершенствовать неудачную конструкцию аппаратов В-16, а использовать проверенный выключатель. Предлагаем на пульте заменить выключатели В-16 в дальнем ряду от машиниста на В-7 и на В-6 — в ближнем ряду (В-6 и В-7 выполнены зеркально относительно друг друга).


На рис. 3 представлено существующее расположение выключателей В-16 в пульте, на рис. 4 — предлагаемый вариант. Открытые контакты располагаются в средней части пульта. Высоту монтажной скобы, к которой крепится пучок проводов, необходимо увеличить до 85 мм, чтобы вывести ее и связку проводов из зоны контактов выключателей.

В эксплуатации это можно сделать, разрезав вертикальные боковины скобы либо установив на боковинах скобы дополнительные врезки, закрепленные болтами, либо применив другую скобу. При использовании выключателей В-6 и В-7 вместо В-16 их габариты выступают за пределы уровня нижнего люка пульта на 25 мм. В связи с этим необходимо конструктивно опустить нижний люк. Он крепится к каркасу пульта винтами. Чтобы понизить место расположения нижнего люка, можно проложить по его периметру дополнительные деревянные бруски толщиной 35 мм и прикрепить люк к каркасу пульта через них на прежние точки крепления. Эти работы проводятся однократно.

Если использовать только выключатели В-6, то контакты дальнего ряда могут начать взаимодействовать с пучками проводов, свободно размещенными в пульте, что может вывести контакты из строя. Если использовать только выключатели В-7, то контакты выключателей ближнего ряда выйдут за габарит люка. Это потребует проделать вырез в пульте, что нежелательно.

Следует отметить, что выключатель В-16-01 с самовозвратом «Возврат защиты» придется оставить на месте, так как устройств В-7 с самовозвратом не существует. Придется этот выключатель обслуживать индивидуально, хотя наилучшим выходом для этого случая станет разработка выключателя В-7-01 с самовозвратом. Перечисленные схемные решения предложено включить в план модернизации депо. Аналогичным образом следует заменить выключатели В-16 и В-16-01 на электровозах «Ермак».

Конструктивный недостаток выключателей В-16 непосредственно влияет на безопасность движения, но никаких конкретных действий по устранению этого дефекта цепей управления со стороны локомотивостроителей не предпринято. Поэтому считаю целесообразным заменить выключатели В-16, показавшие свою несостоятельность, аппаратами В-6 или В-7.

Модернизация схемы включения главного воздушного выключателя. Проанализировав причины отказов главных выключателей (ГВ) и проверив их в аппаратном цехе, выяснили, что зачастую эти аппараты включаются при напряжении (40 — 42) В, т.е. на включающую катушку поступает напряжение на (8 — 10) В меньше номинального 50 В. Нормативной документацией при выпуске выключателей из деповского ремонта установлено максимальное напряжение включения — 32,5 В, а в эксплуатации допускается не более 37 В.


Если ГВ не включается при напряжении 40 В, то наиболее вероятна неисправность включающего электромагнита (например, межвитковое замыкание катушки). Однако выявить эту развивающуюся неисправность на текущих ремонтах не представляется возможным, так как на текущих ремонтах «Ермаков» и ЭП1 всех индексов не предусмотрена проверка работы электрических аппаратов пониженным напряжением.
В течение года в депо регистрируются пять-шесть таких случаев. Практически столько же случаев встречается, когда неисправный выключатель заменяют, а во время проверки в цехе он включается при напряжении 32 В. Это указывает на то, что катушка включающего электромагнита исправна, а падение напряжения в цепи электровоза превышало 18 В.

Рассмотрим упрощенную штатную схему управления главным воздушным выключателем электровоза ЭП1П и определим места возможной потери напряжения. Определим, через какое число пар электрических контактов проходит ток от автоматического выключателя (проводов Н013, Н014) до штекерного разъема главного выключателя.

Напомню, по две пары контактов на тумблерах В-16 «Главный выключатель» («ГВ») и В-16-01 «Возврат защиты» («ВЗ»), кнопке S9 (S10) «Аварийное отключение ГВ», на реле KV23, KV39, KV41 и KV44, на блокировочном переключателе SA3 (SA4) — одна пара. Итого, в рассмотренной цепи стоят последовательно 15 пар контактов. Оценим величины токов, протекающих в указанных цепях. Предположим, что в начальный момент напряжение в цепи управления — 50 В, переходное сопротивление на всех контактах равно нулю, а омическое сопротивление катушек соответствует их номинальному значению.

Тогда ток в цепи удерживающей катушки УА2 (активное сопротивление катушки — 360 Ом) равен 0,14 А. Ток в цепи включающей катушки УА1 (активное сопротивление — 6 Ом) составляет 8,33 А. Ток в цепи включающих катушек быстродействующих выключателей QF1BK — QF6BK (активное сопротивление одной катушки — 286 Ом) достигает 1,05 А. Ток в цепи удерживающих катушек быстродействующих выключателей ОНУД — QF6yfl (активное сопротивление одной катушки — 90 Ом) равен 3,33 А. Суммарный ток, протекающий через контакты тумблера типа В-16 «Главный выключатель» при включении, составляет 12,85 А.
Переходное сопротивление выключателей В-16 на электровозах, встающих на текущий ремонт, нередко достигает 0,3 Ом и более. При таких его величинах потери напряжения на выключателе «Главный выключатель» составляют около 4 В. Последовательно с этим выключателем в цепи включающего электромагнита установлен выключатель В-16-01 «Возврат защиты», имеющий схожие величины потерь.

Кроме указанных устройств, в цепи имеется еще 11 пар контактов, переходное сопротивление каждой из которых отлично от нуля. Следует отметить, что контакты блокировок промежуточных реле рассчитаны на номинальный ток 5 А. Через контакты реле KV39, KV44, KV23 проходят токи более 8 А, что значительно превышает номинальное значение. Таким образом, контакты реле работают в нерасчетном режиме, что приводит к их сверхнормативному подгару и повышению переходного сопротивления.

Представленная схема управления главным выключателем для электровозов переменного тока практически не менялась на протяжении многих лет. Изначально включающая катушка имела активное сопротивление 22 Ом. При этом ток в цепи питания не превышал 2,5 А.

Затем электровозостроители начали применять катушки на 10 и 6 Ом. И именно это значение (6 Ом) указано в настоящее время в нормативной документации на ремонт электровозов «Ермак» и ЭП1 всех индексов. Таким образом, значительно повысившиеся токи в цепи включающего электромагнита увеличили потери напряжения, что в отдельных случаях приводило к несрабатыванию электромагнита из-за недостаточного уровня подведенного напряжения.

В связи с выявленными недостатками схемы управления главным выключателем предлагается доработать штатную схему (рис. 5). От блокировки реле KV23 питание подают не на включающую катушку УА1, а на катушку дополнительного промежуточного реле РП-282 (ДР) с четырьмя замыкающими контактами.Теперь через блокировки этого реле подают питание на катушку включающего электромагнита от источника напряжения 50 В (например, проложив провод от резервного автоматического выключателя, установленного в кабине № 1).

Чтобы уменьшить токовую нагрузку на блокировочные контакты, на реле ДР следует соединять параллельно две-три пары замыкающих контактов. Таким образом, после включения реле ДР на катушку включающего электромагнита будет поступать напряжение 50 В, т.е. номинальное напряжение цепей управления.

При использовании промежуточного реле ДР РП-282 с активным сопротивлением катушки 156 Ом ток в цепи включающего электромагнита уменьшается в 26 раз (с 8,33 до 0,32 А). Соответственно, уменьшается падение напряжения. Поскольку напряжение включения промежуточных реле составляет (20 — 25) В, дополнительное устройство будет включаться практически всегда (если нет явного обрыва цепи).

Таким образом, предложенная доработка существенно повышает надежность работы включающей катушки, сокращает число отказов и неплановых ремонтов как из-за повреждений включающей катушки главного выключателя, так и из-за неисправностей в цепях управления выключателем.


Опыт показывает, что на электровозах ЭП1 всех индексов схему можно доработать, установив дополнительное реле ДР на увеличенную панель вместе с реле KV23, запитав блокировки реле ДР от резервного автомата в кабине № 1.

На электровозах «Ермак» дополнительное реле ДР можно расположить на свободном посадочном месте блока 7 (здесь от двух до четырех свободных зон) в непосредственной близости от реле KV41. Катушка реле ДР запитывается от провода Н210, а блокировки — от провода резервного автоматического выключателя SF42, расположенного возле шкафа питания в каждой секции.

Аналогичные доработки можно выполнять и на электровозах ВЛ80 всех индексов. Конкретный монтаж для этих локомотивов можно разрабатывать после принятия принципиального решения о внедрении данной модернизации.

Хотелось бы надеяться, что изложенные предложения привлекут внимание специалистов, занятых проектированием и ремонтом локомотивов, а сами технические решения будут широко внедрены в конструкции электровозов переменного тока.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com