Admin

Инновационные технологии повышения надежности электрических машин

Проблема повышения надежности и продления ресурса электрических машин тягового подвижного состава (ТПС) приобрела в последние годы большое социально-экономическое значение для железнодорожного транспорта. Необходимым условием его безубыточной работы и эффективного функционирования в рыночных условиях является минимизация всех производственных затрат, что достигается путем анализа бизнес-процессов, необходимым обеспечением и менеджментом с последующим применением инновационных технологий.

Системный анализ данных процессов позволил из комплекса существующих вопросов выделить проблему безопасности и надежности электрических машин ТПС. Для ее решения необходимо обеспечить высокое качество производства, эксплуатации и ремонта электрических машин.

В связи с реформированием железнодорожного транспорта особое значение приобретают повышение надежности и продление срока эксплуатации электрических машин. В соответствии со стратегическими задачами ОАО «РЖД» до 2030 г. предусмотрен переход на полигонные (зональные) технологии эксплуатации и ремонта локомотивов.

Практика эксплуатации электрических машин ТПС на железных дорогах Восточного региона показывает, что порчи и неисправности электровозов Восточно-Сибирской дороги в 1,6 раза превышают среднесетевые. В экстремально холодный зимний период 2000 — 2001 гг. это превышение составило 2 — 2,5 раза. Причем, для одних и тех же серий ТПС степень повреждаемости изоляции обмоток электрических машин значительно отличается в зависимости от зональных особенностей эксплуатации. Например, применительно к Восточно-Сибирской дороге степень повреждаемости изоляции тяговых двигателей (ТД) на электровозах при эксплуатации их в зонах «север» — «центр» — «юг» различается в 2 — 4 раза.

Это указывает на отсутствие системы управления качеством эксплуатации и ремонта электровозов с учетом зональных признаков. К таким особенностям, которые в конечном итоге определяют токовые нагрузки на ТД, необходимо отнести грузонапряженность, план и профиль пути, климатические условия. Решение этой проблемы лежит в необходимости создания надлежащей системы технического содержания изоляции ТД электровозов на основе комплексной диагностики и эффективной технологии восстановления изоляции ТД в зависимости от зональных особенностей эксплуатации.

Такие основы были заложены в трудах советских и российских ученых. Различные научные коллективы уделяли значительное внимание исследованию надежности ТПС, системам технического диагностирования и ремонта. Однако вопросам надежности предельно нагруженного оборудования электровозов с учетом особенностей климатических условий внешней среды начали уделять интерес в последние годы ушедшего столетия.

И, тем не менее, некоторые вопросы в области повышения надежности и продления ресурса электрических машин ТПС требуют к себе большего участия. Поэтому эта проблема остается актуальной по настоящее время и представляет научный и практический интерес.


Для решения поставленной задачи сотрудниками кафедры «Электроподвижной состав» Иркутского государственного университета путей сообщения (ИрГУПС) совместно со специалистами Восточно-Сибирской дороги — филиала ОАО «РЖД» были разработаны теория, технология и техника повышения надежности тяговых электрических машин. Предложен способ капсули-рования и сушки изоляции лобовых частей обмоток якорей с открытыми головками секций, лобовых частей обмоток статоров асинхронных электродвигателей и обмоток магнитной системы остовов ТД. Такой метод решения проблемы был вызван многолетним анализом отказов ТД из-за повреждения изоляции в различных зонах эксплуатации. Основные положения технологии и техники капсулирования излагаются ниже.

Сушка происходит в специальных сушильных шкафах
http://metprommebel.ru/catalogue/shkafy-sushilnye/.

В настоящее время при деповском ремонте для сушки пропитанной или увлажненной изоляции ТД используют конвективные электрические печи мощностью 80 кВт (рис. 1). Рассмотрим существующую технологию сушки изоляции ТД на примере ремонтного локомотивного депо Нижнеудинск.

По технологии в депо при ремонте электровозов сушку изоляции проводят в два этапа. Первый — перед пропиткой лаком, при этом время сушки занимает десять часов, и второй этап — после пропитки, когда время сушки составляет уже пятнадцать часов. Если же изоляция ТД не нуждается в пропитке, единожды выполняют десятичасовую сушку. Такая технология сушки является малоэффективной, ресурсоемкой, длительной и энергозатратной.

Чтобы продлить ресурс ТД с открытыми лобовыми частями обмоток, был предложен локальный способ капсулирования изоляции обмоток якорей при помощи инфракрасного (ИК) излучения (патент РФ № 2396669 МПК Н02К 15/12). Конструктивная схема установки для капсулирования изоляции обмоток якорей ТД типа НБ-514 при осциллирующем ИК-энергопод-воде показана на рис. 2.

Данная установка состоит из двух основных узлов. Первым узлом является станина с пристроенным частотно-регулируемым асинхронным электродвигателем с редуктором. Она предназначена для размещения, фиксации и обеспечения плавного вращательного движения якоря 1 в широком диапазоне скоростей с установленной мощностью 2,2 кВт. Второй узел — это передвижной сменный распылитель-облучатель 2. Он состоит из девяти импульсных керамических преобразователей излучения с установленной мощностью 4,5 кВт и девяти автоматических пневматических распылителей высокого давления. Размещение и фиксация якоря на станине осуществляются при помощи приводно-опорного и опорных резиновых роликов 6 и задней буксы 7.

Частотно-регулируемый привод предназначен для придания плавного вращательного движения якорю ТД в широком диапазоне скоростей. Он состоит из: магнитного пускателя и преобразователя частоты (они расположены в шкафу управления 3); асинхронного трехфазного короткозамкнутого двигателя 8; клиноременной передачи 4. Резиновые ролики соединены с асинхронным двигателем с помощью муфты 5.

В результате применения локального нагрева ИК-излучением в пропитанной электроизоляционным лаком изоляции лобовой части обмотки якоря происходит капсулирование, значительно повышаются надежность и защита ТД от действия внешних факторов. Локальный нагрев ИК-излучением позволяет сократить в 7 — 10 раз расход электроэнергии ив 10 — 12 раз — время на технологические операции пропитки и сушки якорей ТД.


На базе депо Нижнеудинск была реализована опытно-промыш-ленная установка по капсулированию изоляции лобовой части обмотки якоря ТД, изготовленная по патенту РФ (рис. 3). Эксперименты на данной установке проводились на якорях, успешно эксплуатирующихся в дальнейшем на Восточно-Сибирской дороге без повреждений, связанных с их изоляцией.

По аналогии с данной установкой, на основе этой же технологии были также спроектированы стенды для капсулирования изоляции лобовой части обмоток асинхронных вспомогательных машин, а также установка для сушки пропитанной (увлажненной) изоляции обмоток магнитной системы остовов ТД.

Внедрение данных инновационных технологий повышения надежности и продления ресурса электрических машин тягового подвижного состава позволит существенно уменьшить материальные затраты, необходимые для их ремонта в связи со значительным сокращением времени и снижением потребления электроэнергии. Проектно-конструкторская документация имеется в научно-исследовательской части ИрГУПС.

Д-р техн. наук А.М. ХУДОНОГОВ, канд. техн. наук Е.М. ЛЫТКИНА, аспирант Е.Ю. ДУЛЬСКИЙ, ИрГУПС, В.Н. ИВАНОВ, приемщик Восточно-Сибирской дирекции тяги, Д.Ю. АЛЕКСЕЕВ, преподаватель Дортехшколы, В.И. ИСАЧЕНКО, ремонтное локомотивное депо Нижнеудинск, А.А. ВАСИЛЬЕВ, мастер моторвагонного депо Иркутск-Сортировочный

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin