Диагностика оборудования термоиндикаторами плавления
По данным Департамента локомотивного хозяйства ОАО «РЖД» за 2007 г. 57 % порч и неисправностей и 31,5 % неплановых ремонтов электровозов связано с их электрооборудованием. Проведенные в Уральском отделении ВНИИЖТ на Свердловской, Южно-Уральской и Куйбышевской дорогах исследования показали, что в эксплуатации наблюдались частые нагревы тяговых двигателей и вспомогательных машин выше допустимых температур.
Неисправности электрических машин электровозов связаны со старением изоляции и снижением ее диэлектрической прочности. Основным фактором, влияющим на снижение диэлектрической прочности изоляции, является ее нагрев. При увеличении температуры нагрева выше допустимой из-за длительных максимальных токов, недостаточного охлаждения воздухом срок службы обмоток сильно уменьшается.
Исследование показало, что увеличение температуры изоляции на 10 °С больше допустимой величины уменьшает срок ее службы на 50 %, а при превышении на 50 °С может наступить тепловой пробой. Очень важно не допустить таких перегревов и иметь информацию для срочного принятия мер, предотвращающих эти перегревы.
Причинами перегрева изоляции обмоток тяговых двигателей могут быть загрязнение снегозащищенных фильтров, засорение сеток, применение низкой частоты вращения вентиляторов при следовании с грузовыми поездами, а также тяжелые метеорологические условия и др.
Перегревы обмоток мотор-компрессо-ров возникают из-за того, что увеличивается продолжительность и частота их включения вследствие больших утечек воздуха в тормозной системе. Этому способствует и то, что многие машинисты не включают вентиляторы на стоянках для охлаждения мотор-компрессоров.
Перегрев подвижных и неподвижных контакторов и переключателей связан с плохим состоянием контакторных поверхностей, слабым нажатием контакторов, ослаблением затяжек болтов, а также с превышением максимальных токов.
Для оценки теплового состояния обычно используют значения средних перегревов, которые установлены государственными стандартами. Одним из эффективных средств контроля тепловых режимов являются термоиндикаторы плавления — вещества, которые изменяют свой цвет в результате плавления одного или нескольких составных компонентов, имеющих строго определенную температуру плавления. Они являются необратимыми термоиндикаторами, у которых при нагреве до температуры перехода и выше происходят необратимые физические или химические процессы, в результате чего первоначальный цвет не восстанавливается.
Термоиндикаторы не требуют специальной аппаратуры. Они применимы в широком интервале температур и для измерения труднодоступных поверхностей (практически любой формы). Ими можно контролировать температуру на поверхности деталей, находящихся под высоким напряжением (до 100 кВ и выше). Температура их перехода не зависит от времени теплового воздействия, влажности (до 98 % при температуре 40 °С), тумана и понижения давления. Они обладают высоким электрическим сопротивлением, на них не оказывают влияния воздействия полей высоких и сверхвысоких частот.
Термоиндикаторы химически нейтральны по отношению к металлам и многим другим покрытиям, применяющимся в промышленности. Они практически не имеют массы, что дает возможность измерять температуру без изменения массы изделия Точность измерения 1 — 2 °С.
Сотрудники Уральского отделения ВНИИЖТ провели комплексные исследования применения термоиндикаторов плавления Рижского лакокрасочного завода (ТП-36 — ТП-424) на электровозах ВЛ11, ВЛ10 и ЧС2 Свердловской, Южно-Уральской и Куйбышевской дорог. Было выявлено, что около 30 % контролируемых электровозов имели
нагрев электрооборудования выше допустимых норм (петушки коллекторов, элементы тормозных, групповых и реверсивных переключателей, контакты электропневматичес-ких и электромагнитных контакторов и др.).
В результате проведенных исследований работники службы локомотивного хозяйства Свердловской дороги и Уральского отделения ВНИИЖТ составили, а заместитель начальника этой магистрали утвердил инструкцию по применению термоиндикаторов плавления для контроля тепловых режимов электрооборудования в эксплуатации. По этому документу некоторое время работали в депо Свердловск-Сорти-ровочный. При испытаниях на контролируемые поверхности термоиндикаторы плавления наносились кисточкой в один слой. Размер меток 10x10 мм, применялись метки в виде полос. Прореагировшие покрытия смывались этиловым спиртом. На петушки коллекторов и обмотки наносилось равномерно расположенных 6 — 8 меток.
Состояние термоиндикаторов плавления контролировали при всех видах технического обслуживания и текущих ремонтах. При изменении цвета термоиндикаторов немедленно выяснялись и устранялись причины перегревов. Применение их было особенно эффективно при технических об-служиваниях ТО-2 на ПТОЛ, где время осмотра электрооборудования ограничено нормой времени простоя двухсекционного электровоза 60 мин.
Поскольку в результате распада СССР нарушились хозяйственные связи, применение термоиндикаторов плавления в депо сейчас приостановлено. Однако вопросы повышения безопасности электровозов в настоящее время более остро стоят на повестке дня, в особенности на направлении Новосибирск — Свердловск. Здесь применение термоиндикаторов будет способствовать повышению пропускной способности.
В настоящее время ЗАО НПО «Люминофор» совместно со Ставропольским заводом химических реактивов разработали и выпускают термоиндикаторы плавления нескольких модификаций, которые вполне заменят термоиндикаторы плавления рижского завода. Эти термоиндикаторы могут работать в диапазоне температур 30 — 255 °С.
В таблице приведены наименование элементов контролируемого электрического оборудования, допускаемые температуры нагрева, применявшиеся термоиндикаторы плавления ТП рижского завода и предлагаемые для замены их российские термоиндикаторы плавления марки ТИП.
Также представляют значительный практический интерес для диагностирования электрооборудования электровозов термоиндикаторные карандаши и краски московского ООО «Краски Samson».
Канд. техн. наук Ю.Н. ВИНОГРАДОВ, УрГУПС, г. Екатеринбург
