Видеоканал РЦИТ на YouTUBE


Яндекс.Метрика

Рейтинг@Mail.ru


Статьи технической тематики из периодических изданий
«Регионального Центра Инновационных Технологий»
Новые технологии заводского ремонта
Больше внимания тяговым двигателям


ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ
Новые технологии заводского ремонта
 Больше внимания тяговым двигателям

   Оценивать надежность локомотивов в эксплуатации специалистам Дирекции «ЖелДорРемМаш» ОАО «РЖД» позволяет анализ претензий и рекламаций. Он показывает, что наиболее повреждаемый узел — электрические машины. В общем количестве неисправностей оборудования доля их отказов на тепловозах составляет 42 %, на электровозах — 53 %. При этом чаще выходят из строя тяговые электродвигатели (ТЭД) грузовых электровозов постоянного тока. Предполагаемая причина — повышение нагрузок на данные локомотивы в последние годы.

   Так, при обследовании технического состояния приписного парка депо Тайга Западно-Сибирской дороги установлено: с 1980 по 2004 гг. средняя масса поездов увеличилась на 20 — 25 % (с 2965 до 3724 т). Это вызвало рост числа выходов из строя ТЭД (с 1999 по 2003 гг. — в 1,9 раз). Соответственно повысилась и загрузка электромашинных цехов. В среднем 50 % тяговых двигателей требуют капитального ремонта не по установленным нормам пробега, а из-за межвиткового замыкания и пробоя изоляции в якоре и катушках полюсов, образования трещин у валов якорей, чрезмерного износа моторно-осевых горловин.

   Как показывает анализ, большое число выходов из строя тяговых двигателей связано с пробоем изоляции. Причины — перегрузки и перегрев, коммутационные перенапряжения и др. Кроме того, увеличивается число отказов тяговых двигателей из-за пробоя изоляции в периоды года, когда сильно возрастает вероятность увлажнения обмоток. Таким образом, можно сделать вывод, что применяемые электроизоляционные материалы и пропиточные составы, конструкции ряда узлов не всегда соответствуют условиям эксплуатации электрических машин.

   Чтобы сокращать случаи отказов электрических машин, на ремонтных заводах Дирекции «Желдорреммаш» до разработки проектов модернизации опытно внедряют перспективные электроизоляционные материалы и пропиточные составы. В частности, на Челябинском, Екатеринбургском, Новосибирском и Ярославском ЭРЗ при изготовлении катушек обмоток якорей тяговых двигателей и вспомогательных машин экспериментально применяют новую ленту «Элмикотерм» производства АО ХК «Элинар», вместо слюдинитовых ЛСК-110 и ЛСЭК-5.

   На Оренбургском и Улан-Удэнском ЛВРЗ опробовали сбалансированную систему изоляции, основные элементы которой — слюдоленты Лсп-F и Лсп-Н. Изготовленные обмотки затем пропитывали в компаунде КП-303, который разработан ЗАО «Диэлектрик». Применение данной системы изоляции позволило уменьшить количество отказов. При этом снизилась себестоимость ремонта тяговых двигателей за счет сокращения времени пропитки.

   На Ростовском ЭРЗ с 2004 г вместо лент ЛСК-110 и ЛФК-ТТ, пропитанных лаками ФЛ-98 и КО-916К, опытно используют рекомендуемые ЗАО «Электроизолит» изоляционные ленты «Элизтерм-155», предварительно пропитанные компаундом «Элпласт-155», с последующей пропиткой им якоря. Это позволяет сократить время термообработки катушек главных, добавочных полюсов и компенсационной обмотки. При использовании лент ЛСК-110 процесс термообработки составляет 36 ч, а при использовании изоляции «Элизтерм-155» он уменьшается до 8 — 10 ч.

   С 2003 г. для пропитки якорей ТЭД на Ярославском ЭРЗ используют вместо лака ФЛ-98 компаунд ПК-11 класса изоляции F. При этом снизился внутризаводской брак по меж- витковым замыканиям катушек якоря, сократилось число претензий в эксплуатации. Так, заводами приняты рекламации по пробою и межвитковым замыканиям якоря: в 2002 г. — 21, в 2003 — 14, а в 2004 — 8. На Уссурийском ЛРЗ в 2002 г. при капитальном ремонте пропитали 150 якорей ЭД-118А (Б) компаундом КП-98ИД (ТУ16-90ИЭ902660—02). Претензий на качество изоляции до настоящего времени не поступало.

   Преимущества применения пропиточных компаундов перед лаками — отсутствие большого содержания растворителей. Это позволяет улучшить технологический процесс, так как компаунды нетоксичны, пожаро-взрывобезопасны, не загрязняют окружающую среду. Якорь становится ремонтопригодным. При нагревании до 180 — 200°С снижается цементирующая способность компаунда, что позволяет демонтировать его обмотки без ущерба для сердечника. Несмотря на то, что компаунд дороже лака, расход последнего при пропитке в 2 — 3 раза больше. Таким образом, затраты на ремонт электрических машин уменьшаются.

   Так как постоянно увеличивается номенклатура выпускаемых электроизоляционных материалов, число возможных их сочетаний при изготовлении обмоток электрических машин также увеличивается. В связи с этим возникают вопросы совместимости используемых материалов. Для этого требуются специальные исследования, которые не под силу заводам «Желдорреммаш».


Рисунок 1. Ультразвуковая установка мойки и пропитки
остовов тяговых двигателей ТЛ2К электровозов ВЛ10

   На Уссурийском ЛРЗ в 2002 г. и Новосибирском ЭРЗ в 2003 г. внедрены установки для ультразвуковой пропитки (УЗК) якорей электрических машин. Преимущества новой технологии — способность лака под воздействием ультразвука проникать в узкие каналы за счет усиления капиллярного эффекта. Кроме того, обеспечивается возможность одноразовой пропитки якорей с постоянными бандажами, предоставляются условия для применения лака вязкостью до 50 с, а также компаундов, что повышает качество изоляции.


Рисунок 2. Ультразвуковая установка мойки и пропитки
якорей тяговых двигателей ЭД-118 тепловозов ТЭ10.

   Проверка якорей после ультразвуковой пропитки показала, что лак проникает в закрытые постоянным бандажом полости обмотки, равномерно покрывает катушки в лобовых частях и пазах якорей. Анализируя работу электрических машин, пропитанных в установке УЗК Уссурийским ЛРЗ, можно сделать вывод, что есть тенденция к снижению отказов. Кроме того, внедрение установки сократило время пропитки, сушки и снизило трудоемкость в результате упразднения ряда вспомогательных операций на 30 — 40 %. За счет сокращения времени работы сушильных печей уменьшился расход электроэнергии на 60 %.


Рисунок 3. Камера для сушки якорей и остовов ТЭД с автоматическим контролем
сопротивления изоляции обмоток, не допускающим искусственного старения изоляции

   Но, несмотря на все декларируемые преимущества ультразвуковой пропитки, для полной оценки качества изоляции якорей после ультразвуковой пропитки необходимо проведение ресурсных испытаний согласно ГОСТ 2582—81.

   Заводы «Желдорреммаш» в последние годы инициируют использование современного диагностического и испытательного оборудования, повышающего контроль качества ремонта электрических машин. Так, на Новосибирском ЭРЗ внедрены испытательные устройства и приборы «СКАТ- 5000», ОМЗ-З, КМИ-5000 для контроля межвитковой изоляции якорей и полюсных катушек при среднем и капитальном ремонтах электрических машин. На Челябинском ЭРЗ для испытания якорей электрических машин применяется новая установка ИП-01-2001 разработки ВЭлНИИ.

   С 2002 г. на заводах используют вибродиагностические комплексы «Прогноз» и КПА-1В для проверки технического состояния узлов с подшипниками качения. При диагностике подшипниковых узлов выявляются различные дефекты монтажа подшипников и сборки электрических машин, раковины, забоины на кольцах и телах качения, наличие примесей в смазке и др. Однако согласно рекомендациям разработчиков и опыта депо для 100%-ного выявления дефекта в подшипниковом узле необходима его приработка в течение 10 — 20 тыс. км пробега, что невозможно в условиях завода.

   Приведенные комплексы виброакустической диагностики не в полной мере удовлетворяют потребностям заводов, так как созданы для оценки технического состояния подшипников в эксплуатации. При контроле отремонтированных, новых моторно-якорных и моторно-осевых подшипников целесообразно утвердить единый перечень современного диагностического оборудования для заводов и депо, ввести единый на всей сети дорог и на ремонтных заводах метод диагностики работы подшипниковых узлов электрических машин.

   Чтобы повысить надежность работы и увеличить межремонтные пробеги электрических машин, необходимо четко обозначить основные требования к изоляционным материалам, определить показатели надежности системы изоляции, создать испытательное оборудование. На основе современных электроизоляционных материалов для каждой группы машин, которые имеют близкие номинальные напряжения, должна быть разработана, испытана и внедрена единая система изоляции.

   Заводам остро требуются надежные технологии неразрушающего контроля состояния изоляции, а также специальное диагностическое оборудование для определения возможностей продления ресурса остовов, подшипниковых щитов, букс моторно-осевых подшипников электродвигателей, отслуживших более 25 лет. Подобное оборудование необходимо также для входного контроля материалов, применяемых при ремонте электрических машин.

   К сожалению, многие предложения ремонтных заводов, которые направлены на улучшение качества и повышение надежности электрических машин, остаются нереализованными. Назрела необходимость определить головную организацию в разработке проектов модернизации электрических машин и корректировке конструкторской документации. Ее специалистам следует заняться также внедрением новых материалов и технологий, обеспечением технической документацией на вновь разрабатываемые электрические машины.

   При изменениях конструкции электрических машин, материалов, технологии изготовления и ремонта, влияющих на ресурс, согласно ГОСТ 2582 должны проводиться ресурсные испытания, для чего необходимо иметь соответствующую базу и оборудование. Поэтому целесообразно создать научно-исследовательскую лабораторию для испытания электроизоляционных материалов и конструкций электрических машин на базе одного из отраслевых НИИ.

В.А. Тутов
Главный инженер Дирекции "Желдорреммаш"

 


Статьи технической тематики из периодических изданий
 Новые технологии заводского ремонта - Больше внимания тяговым двигателям