МАЛАКАВИЙ БИТИРУВ ИШИ «ЎЗБЕКИСТОН ТЕМИР ЙЎЛЛАРИ» ДАТК

«ЎЗБЕКИСТОН ТЕМИР ЙЎЛЛАРИ» ДАТК
Тошкент темир йўл муҳандислари институти
Ҳимоя қилишга рухсат берилсин
Кафедра мудири
“___”___________2012 й
“Электр транспорти”
кафедраси
МАЛАКАВИЙ БИТИРУВ ИШИ
Мавзу: «Использование автоматизированного системы
управление вентиляторами на электровозах ВЛ-80с».
«ВЛ-80с электровозларида вентиляторларни автоматлаштирилган
бошқариш тизимини қўллаш»
Муаллиф
Раҳбар
Маслахатчилар:
Такризчи
Тошкент – 2012 й.
Шафиков Т.Р
Исроилов У.Ш.
Акбаров М.У.
Криворучко Б.В.
Қулахметов А.П.
Введение
Стабильное функционирование отраслей промышленности и сельского
хозяйства обеспечивается развитой транспортной системой, в числе которой
ведущее место занимает железнодорожный транспорт.
Сегодня в Республике Узбекистан проводятся целенаправленные
мероприятия по дальнейшему развитию транспортного потенциала, что
способствует укреплению политической и экономической независимости
страны, обеспечивает её активную интеграцию в мировое сообщество. В
частности, ведется строительство новых железнодорожных линий внутри
страны, проводится реконструкция и электрификация основных транзитных
железнодорожных участков, производится организация новых маршрутов и
формирование контейнерных поездов, с целью открытия клиентоориентированных, коротких и удобных путей перевозок.
За годы независимости в Узбекистане сделаны достаточно весомые
шаги по формированию единой сети железных дорог - сданы в эксплуатацию
железнодорожные линии: Навои-Учкудук-Нукус и Ташгузар-БайсунКумкурган; электрифицированы линии Ташкент-Самарканд и ТашкентХоджикент; продолжается электрификация линии Тукимачи-Ангрен;
построен совмещенный железнодорожно-автомобильный мост через реку
Амударья: проведена реабилитация пути на участке Ташкент-СамаркандБухара; завершено строительство волоконно-оптических линий связи
протяженностью более 600 км на участке Келес — Бухара.
Железнодорожным транспортом страны перевозится грузов больше,
чем всеми остальными видами транспорта. Особенно велико его значение в
экспорте и импорте грузов.
На сегодняшний день ГАЖК «Узбекистан темир йуллари» является
единым производственно-хозяйственным комплексом, предоставляющим
транспортные железнодорожные услуги народному хозяйству и населению
Республики Узбекистан.
Общая протяженность сети железных дорог составляет более 6020 км, в
т.ч. общего пользования — 4230 км. Средняя плотность железных дорог
Узбекистана составляет 13,5 км на 1000 кв. км площади страны. В
Узбекистане электрифицировано около 15% железных дорог общего
пользования.
Охват средствами диспетчерской централизации составляет
43%, автоблокировкой — 54,6%, бесстыковыми путями —55,8%о.
За период 2004-2008 гг. рост объема перевозок грузов составил 45%,
пассажирооборот вырос на 24%. грузооборот на 38%, объемы транзитных
перевозок увеличились на 52%.
Изм Лист
ют
Разраб.
Пров.
Н.конт.
контр.
Утв.
№ докум.
Подп.
Дата
Лит.
Лист
Листов
Несмотря на мировой финансово-экономический кризис, который
способствует снижению объемов перевозок грузов в целом в большинстве
стран мира, в Республики Узбекистан продолжается рост объемов перевозок.
Особо следует отметить рост объема перевозок транзитных грузов в
направлении Афганистана и Ирана.
В ГАЖК «Узбекистан темир йуллари» проводится работа по
обновлению парка подвижного состава, до настоящего времени продлены
сроки службы более 7000 грузовых, более 300 пассажирских вагонов и около
350 секций локомотивов. Кроме того, организовано строительство
пассажирских вагонов, цистерн, крытых вагонов и полувагонов на базе
имеющихся промышленных предприятий.
Железная дорога за годы независимости и создания государственной
акционерной железнодорожной компании не только получила свое мощное
развитие в виде новых линий и мостов, выхода на линию скоростных
комфортабельных поездов «Регистан» (Ташкент-Самарканд), «Насаф»
(Ташкент-Карши),
«Шарк»
(Ташкент-Бухара),
но
и
украсилась
красивейшими зданиями вокзалов, которые стачи олицетворением мощи и
прогресса страны, щедрости и гостеприимства нашего народа.
В целях организации первого в Центральной Азии высокоскоростного
пассажирского движения от Ташкента до Самарканда, ведутся переговоры с
компанией «Тальго» (Испания) по приобретению высокоскоростного
электропоезда, согласно подписанного Меморандума. Применение
подвижного состава компании Тальго» позволит минимизировать затраты на
модернизацию верхнего строения пути на участке высокоскоростного
движения.
В целях обеспечения непрерывного и безопасного перевозочного
процесса осуществляются проекты по обновлению и модернизации
подвижного состава, как за счет собственных средств компании, так и с
привлечением кредитных средств международных финансовых институтов.
Управление эксплуатации локомотивов является одним из важных
подразделений ГЛЖК «Узбекистан темир йуллари» и имеет в своем
распоряжении мощный парк тяговой силы — тепловозов, электровозов и
обеспечивает все виды пассажирских, пригородных и грузовых перевозок,
маневровые работы. В восьми, имеющихся в распоряжении управления, депо
выполняются работы по обслуживанию и ремонту техники.
Начиная с 2000 года управлением эксплуатации локомотивов на УП
«Узжелдорреммаш» проводится капитально- восстановительный ремонт
магистральных и маневровых тепловозов с продлением срока их службы, что
позволяет увеличивает их пробег, сэкономить значительные валютные
средства, как на покупку новых тепловозов, так и на их содержание, а также
обеспечивает снижение эксплуатационных расходов по ГСМ на 15-20 %. Так,
за указанный период через капитально-восстановительный ремонт прошли
372 секции.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
В целях более высокого сервисного обслуживания пассажиров в 2004
году компанией за счет кредитной линии ЕБРР были приобретены 12
современных
электровозов
производства
Чжучжоуского
электровозостроительного завода (КНР) общей стоимостью 40 млн. долл.
США. Производство локомотивов на данном заводе осуществляется под
контролем и на основе высокотехнологического оборудования компании
Siemens, которое соответствует европейским стандартам качества. Указанные
электровозы
используются как для грузового, гак и для пассажирского движения.
Также приобретены четыре пассажирских тепловоза серии ТЭП70БС
производства Коломенского тепловозостроительного завода, продукция
которого полностью отвечает техническим требованиям по эксплуатации и
ремонту на предприятиях ГРЖК «Узбекистон темир йуллари».В период
2009-2013 годов предусматривается приобретение 13 единиц пассажирских
тепловозов и 10 секций электровозов.
Компанией также реализуется проект «Модернизация дизельных
локомотивов», который предусматривает установку 90 комплектов дизелей
производства Коломенского завода (Россия) и вспомогательного
оборудования на существующие тепловозы серии ТЭ10М.
На предприятиях республики освоен выпуск триплекса для локомотивов и
МВПС, силовых контактов для главного контроллера электровоза, для
тепловозов типа ТЭМ-2 и ТЭ-10 изготавливаются цилиндры компрессора
КТ-76. Согласно ежегодного Единого комплексного плана повышения
технического уровня компании в текущем году внедрены в локомотивное
депо комплексы интеллектуальных производственных автоматизированных
реостатных испытаний «Кипарис», стенды по обкатке топливных насосов
высокого давления дизелей типа «-100, Д-49, Д-50, комплекс оперативной
диагностики «Прогноз-1 М».
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
ГЛАВА 1
КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ ЯКОРЯ
ТЭД ЭЛЕКТРОВОЗА ВЛ80С
1.1 КОНСТРУКЦИЯ ЯКОРЯ ТЭД ЭЛЕКТРОВОЗА ВЛ80С
Якорь ТЭД НБ-418.
1 – кольцо; 3 – гайка; 5 – груз балансировочный; 7 – катушка якоря;
2 – шайба; 4 – втулка; 6 – бандаж; 8 – вал якоря.
Изм Лист
ют
Разраб.
Пров.
Н.конт.
контр.
Утв.
№ докум.
Подп.
Дата
Лит.
Лист
Листов
На поверхности сердечника якоря в его пазах уложена обмотка
выполненная из медной изолированной проволоки. Концы секций обмотки
соединены с коллекторными пластинами Чтобы обмотка якоря при
вращении вала двигателя не выпадала из пазов, в пазовую часть
сердечника забивают текстолитовые клинья, а лобовые части обмотки
укрепляют бандажами из стеклобан-дажной ленты.
Коллектор служит для изменения направления тока в секциях обмотки якоря при переходе их под главный полюс другой полярности
(чтобы якорь вращался в какую-либо определенную сторону). Коллектор
собирают из медных пластин — ламелей. На задней стороне каждой
коллекторной пластины сделан выступ — "петушок", в продольную
прорезь (шлиц) которого впаяны концы проводников секций обмотки
якоря. Число коллекторных пластин зависит от числа секций якорной
обмотки. Пластины не должны касаться друг друга, чтобы между ними не
было электрического контакта, приводящего к замыканию накоротко
секций обмоток якоря, присоединенных к этим пластинам. Поэтому
коллекторные пластины изолированы друг от друга миканитовыми
пластинами (межламельная изоляция).
Миканитовые пластины тверже коллекторных и изнашиваются
медленнее. Чтобы на поверхности коллектора не образовались выступы
изоляции, нарушающие контакт щеток с коллектором, изолирующие
пластины периодически профрезеровывают на 0,8-1,2 мм ниже
поверхности коллектора. Эту операцию называют продороживанием
коллектора. При вращении якоря коллекторные пластины под действием
центробежной силы стремятся сместиться наружу. Но этому препятствуют
нижние части коллекторных пластин, имеющие форму ласточкина хвоста
и зажатые между втулкой коллектора и нажимным конусом . От
нажимного конуса и корпуса коллектор изолирован фигурными
манжетами и цилиндром (втулкой) ,выполненными из формовочного
миканита. Нажимной конус и коллекторная втулка стянуты восемью
болтами.
1.2 Основные неисправности и их влияние
на безопасность движения
В процессе эксплуатации якоря электрических машин подвергаются
механическим воздействиям , Одновременно якоря подвергаются резким
колебаниям подводимого к ним напряжения и тока. Эти явления могут
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
приводить к появлению повышенного износа, задиров и трещин на
отдельных элементах якорей ил роторов, а повышенные значения тока и
напряжения вызывают недопустимое искрение под щетками , и как следствие
– оплавление коллекторных пластин, прожоги изоляции.
Местная выработка может возникать как в металлических деталях, так и в
изоляции. Повышенный износ
посадочных поверхностей приводит
ослаблению посадочных колец, втулок
Износ резьбы - к снижению ее электрической прочности и пробою.
Наиболее часто повышенные износы возникают на рабочей поверхности
Простой или отказ которых может привести к большому экономическому
ущербу.
Наиболее часто встречающиеся дефекты и их проявления, характерные
для основных элементов конструкции тяговых электродвигателей .
Рисунок 1. Якорь тяговогоэлектродвигателя НБ 418
Сердечник статора:
- повреждение межлистовой изоляции, вызывающее местные перегревы;
- ослабление прессовки, вызывающее вибрацию пластин стали с
повреждением межлистовой изоляции; распушение крайних пакетов,
вызывающее излом листов;
- изменение формы статора из-за ослабления стыковки секторов статора,
что может привести к касанию ротора и статора.
Обмотка статора:
- ослабление крепления стержней в пазу, вызывающее истирание
изоляции стержня;
- повреждение полупроводящего покрытия стержня, вызывающее
появление частичных разрядов; расслоение изоляции, вызывающее её
ускоренное старение;
- нарушение изоляции элементарных проводников, вызывающее
увеличение циркуляционных токов и местный перегрев обмотки;
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
- ослабление крепления лобовых частей, вызывающее истирание
изоляции, смещение проводников и повышенную вибрацию лобовых частей;
- загрязнение, замасливание и увлажнение изоляции, вызывающее
снижение электрической прочности изоляции;
- трещины в изоляции, приводящие к снижению её электрической
прочности.
Рисунок 2. Ослабление крепления стержней в пазу
Для машин с непосредственным водяным охлаждением весьма опасным
дефектом является увлажнение изоляции из-за нарушении герметичности
системы охлаждения, вызывающее пробой в зоне стержня на выходе из паза.
Рисунок 3. Повреждения обмотки якоря
Система непосредственного охлаждения:
- закупорка каналов непосредственного охлаждения, приводящая к
местным перегревам обмотки;
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
- нарушение герметичности, приводящее к появлению дистиллята внутри
корпуса и увлажнению изоляции.
Якорь:
- трещины в различных частях якоря , приводящие к повышенным
вибрациям на оборотной частоте и изменению фазы вибрации;
- нарушение целости бандажных колец и клиньев обмотки якоря,
приводящее к повышенным вибрациям.
Обмотка возбуждения:
- повреждение корпусной изоляции и витковые замыкания, приводящие к
повышенным вибрациям на оборотной частоте и появлению подшипниковых
токов;
Воздушный зазор
- изменение формы зазора или соосности сердечников статора и якоря,
приводящее к асимметрии тока в параллельных ветвях и к возможному
задеванию якоря о статор с последующим разрушением последних.
Рисунок 4. Нарушение целости бандажных колец и клиньев обмотки якоря
Подшипники и подпятники:
- нарушение изоляции, приводящее к появлению подшипниковых токов и
повышенному нагреву подшипников;
- износ рабочих поверхностей и перекосы, которые также приводят к
увеличению температуры и уровня вибрации.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Уплотнения вала якоря:
- износ уплотнений их повреждение, перекос уплотнений, приводящий к их
повышенному нагреву.
Рисунок 5. Повреждение корпусной изоляции
Рисунок 6. Разрушение коллекторных пластин.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
ГЛАВА 2
ОТДЕЛЕНИЕ ПО РЕМОНТУ И ДИАГНОСТИКЕ
ЯКОРЯ ТЭД
2.1. ПЛАН ОТДЕЛЕНИЯ
Рис 2.1 план отделения по ремонту якоря ТЭД
Отделение по ремонту якоря состоит из четырёх участков
Участок разборки , участок ремонта,
участок сборки, участок
диагностических испытаний.
Схема технологического процесса ремонта якоря при смене обмотки:
- снятие проволочного бандажа ,распайка проводов на коллекторе.
- Выемка из пазов старых секций .
- Очистка пазов
- Испытание коллектора на пробой.
- Изолирование нажимных шайб на якоре.
- Укладка секций в пазы
- Наладка временных бандажей.
- Испытание на межвитковые замыкания.
- Испытание на диэлектрическую прочность
- Пайка коллектора
- Проточка коллектора.
Изм Лист
ют
Разраб.
Пров.
Н.конт.
контр.
Утв.
№ докум.
Подп.
Дата
Лит.
Лист
Листов
- Диагностические испытания якоря ТЭД
- Испытание на межвитковое замыкание
- Сушка 6 часов
- Пропитка
- Сушка 12 часов
- Вторая пропитка.
- Сушка 6 часов
- Покрытие изоляционным лаком с естественной шуков.
- Продороживание коллектора.
- Шлифовка коллектора.
- Испытание на межвитковые замыкания.
- Балансировка якоря
Диагностические испытания якоря ТЭД .
При ремонте электрических машин, помимо Правил ремонта,
руководствуются
чертежами
заводов-изготовителей,
чертежами
и
технологическими инструкциями. Правила ремонта электрических машин
электроподвижного состава НТ-60 устанавливают объем ремонта
электрических машин, их узлов и деталей, нормы допусков и износов, объем
и режимы приемо-сдаточных испытаний, методы и способы их проведения с
учетом требований ГОСТ 2582—81. Предусматривается выполнение следующих работ:
разборка машин;
освидетельствование и ремонт при необходимости электрической части
остова с проверкой состояния межкатушечных соединений перемычек и
выводных проводов, правильности установки главных и добавочных
полюсов, плотности посадки катушек на сердечниках и компенсационных
катушек в их пазах;
покрытие полюсных катушек электроизоляционной эмалью;
освидетельствование, проверку и ремонт якоря, покрытие его сердечника
и конуса изоляционными эмалями;
замена ослабших или поврежденных бандажей, клиньев:
обточка, продорожка и шлифовка коллектора;
ревизия первого объема узлов с подшипниками качения, ремонт моторноосевых букс, крышек, уплотнительных и лабиринтных втулок и колец,
щеткодержателей и их кронштейнов, траверс, крышек люков, механической
части остова и якоря; ревизию первого объема узлов с подшипниками
качения выполняют согласно требованиям Инструкции;
проверка симметрии магнитной системы остова и якоря;
сборка электрических машин, настройка коммутации тяговых двигателей;
приемо-сдаточные испытания электрических машин на стенде.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Диагностические испытания
Перед началом ремонта двигатели очищают. Затем проверяют состояние
двигателя, в том числе измеряют сопротивление его изоляции, активное
сопротивление обмоток, прослушивают работу якорных подшипников,
измеряют вибрацию двигателя , осматривают коллектор.
Осуществляют разборку двигателя. Трещины в остове, буксах и щитах
устраняют электросваркой.
Резьбовые отверстия в остове проверяют калибрами. Восстанавливают
резьбу заваркой отверстий, по следующим их сверлением и нарезкой резьбы
или запрессовкой ремонтных втулок с соответствующей резьбой. Проверяют
состояние посадочных и приварочных поверхностей щитов, букс и остовов,
рабочих и посадочных поверхностей деталей якорных и моторно-осевых
подшипников, радиальные зазоры в собранных якорных и моторно-осевых
подшипниках, надежность крепления букс и щитов к корпусу двигателя,
натяги щитов и букс в остове двигателя, наружных колец в подшипниковых
щитах, вкладышей в буксах, внутренних колец подшипников на валу, износ
моторно-осевых горловин остова, горловин остова под подшипниковые
щиты.
2.2. Стенд диагностики якоря ТЭД
На стенде
проверяется электрическое сопротивление изоляции
,определяется целостность обмотки
качество пайки шин и проводов в
петушках коллектора.
Регулирование нагрузки осуществляется путём изменения сопротивления
нагрузочных реостатов или путём регулирования напряжения генераторов.
Испытания в этом режиме проводятся либо для генераторов и
трансформаторов небольшой мощности (до 10 кВ*А), либо для генераторов
специальных типов, которые не могут работать совместно с электрическими
двигателями. Нагрузка трансформаторов с масляным охлаждением может
осуществляться и в режиме короткого замыкания так, чтобы потери в его
обмотках были равны сумме номинальных потерь короткого замыкания и
холостого хода.
Нагрузочные
реостаты
могут
быть
регулируемыми
или
нерегулируемыми. Отметим, что нецелесообразно использовать жидкостные
реостаты на постоянном токе из-за электролиза жидкости, оседания на
контактах продуктов электролиза и разъедания контактных поверхностей.
Что касается индуктивной нагрузки, то её можно обеспечить с помощью
регулируемых реакторов или машин переменного тока, работающих в
режиме холостого хода. В зависимости от мощности нагрузки может
применяться естественное воздушное, форсированное воздушное или
жидкостное охлаждение нагрузочных устройств.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Метод непосредственной нагрузки электрических машин с отдачей
энергии в сеть
Реализация этого метода требует, как правило, многократного
преобразования энергии и сложного комплекта испытательного
оборудования. Поэтому его применение экономически оправдано при
испытаниях электрических машин средней и большой мощности.
Рассмотрим использование метода непосредственной нагрузки с
возвратом энергии в сеть применительно к электрическим машинам
различного типа.
Машины постоянного тока. При испытаниях двигателя постоянного
тока его питание осуществляется либо от сети постоянного тока, либо от
управляемого выпрямителя. Нагрузкой испытуемого двигателя ИД (рис. 6.1,
а) является электромашинный тормоз, в качестве которого используется
генератор постоянного тока с независимым возбуждением ГПТ. К генератору
ГПТ подключен якорь двигателя постоянного тока с независимым
возбуждением ДПТ по так называемой схеме «генератор–двигатель», при
использовании которой частота вращения п2 двигателя ДПТ может
поддерживаться постоянной при изменении частоты вращения n1 двигателя
ИД в широких пределах. Двигатель ДПТ приводит во вращение синхронный
генератор СГ, который отдаёт часть потребляемой при испытаниях энергии в
сеть. Регулирование нагрузки двигателя ИД, осуществляется увеличением
тока возбуждения генератора ГПТ, что приводит к увеличению момента
двигателя ДПТ и мощности синхронного генератора СГ, отдаваемой в сеть.
Рис. 2.1. Принципиальная схема диагностических испытания под нагрузкой
электрических машин постоянного тока:
а – двигателя; б – генератора
При испытаниях под нагрузкой испытуемый генератор постоянного тока
ИГ (рис. 6.1, б) приводится во вращение с частотой n1 двигателем Д
(асинхронным при п1 = const или постоянного тока при необходимости
изменения n1 в соответствии с паспортными данными генератора ИГ). В
качестве нагрузки генератора ИГ используется двигатель постоянного тока
ДПТ1, энергия которого после тройного преобразования в машинах
постоянного тока (генераторе ГПТ и двигателе ДПТ2) и синхронном
генераторе СГ отдаётся в сеть переменного тока. Использование генератора
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
ГПТ и двигателя ДПТ2, соединённых по схеме «генератор–двигатель»,
вызвано необходимостью стабилизации частоты вращения п3 синхронного
генератора СГ. На рис. 2.2 стрелками показано направление активной
мощности, преобразуемой электрическими машинами.
В ряде случаев для упрощения схем испытания машин постоянного тока
с возвратом энергии в сеть вместо механически связанных двигателя
постоянного тока и синхронного генератора используют статический
преобразователь постоянного тока в переменный требуемой частоты
(инвертор), вход которого подключён к генератору ГПТ, а выход – к сети.
Регулирование мощности в этом случае осуществляется за счёт изменения
длительности проводящего состояния преобразователя.
Метод взаимной нагрузки электрических машин
При испытаниях по этому методу две одинаковые электрические машины
соединяются между собой механически и электрически и подключаются к
внешнему источнику энергии. Одна из машин работает в режиме генератора
и отдаёт всю вырабатываемую электрическую энергию другой машине,
которая работает в режиме двигателя и расходует всю свою механическую
энергию на вращение первой машины. При взаимной нагрузке двух одинаковых трансформаторов они включаются параллельно, а их первичные
обмотки соединены с общим источником питания или сетью.
Расход энергии при испытаниях по методу взаимной нагрузки
определяется суммарными потерями в обеих испытуемых машинах или
трансформаторах. Компенсация этих потерь осуществляется от внешнего
источника электрической или механической энергии или от обоих
источников одновременно. Если учесть, что КПД электрических машин
средней и большой мощности составляет 90 % и более, а трансформаторов –
свыше 95 %, то окажется, что с помощью ограниченного источника
мощности (10...20% от мощности одной испытуемой машины или
трансформатора) можно испытывать две крупные электрические машины
или два трансформатора одновременно. Резкое уменьшение затрат энергии
при испытаниях является важным достоинством метода взаимной нагрузки.
При испытаниях машин постоянного тока по методу взаимной нагрузки
могут быть использованы три способа введения в контур испытуемых машин
энергии, необходимой для компенсации потерь: параллельное и
последовательное включение источника электрической энергии, а также
подключение механического источника энергии.
При использовании способа параллельного включения источника
электрической энергии обе машины – двигатель ИД и генератор ИГ (рис. 6.4,
а) соединяются друг с другом механически и к ним подводится питание от
генератора постоянного тока ГПТ требуемого напряжения, приводимого во
вращение двигателем Д. Цепи возбуждения всех трёх машин постоянного
тока включены независимо от якорных цепей и на рис. 6.4 не показаны.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
После включения рубильника Р1 осуществляется пуск возбуждённого
двигателя ИД с помощью пускового реостата или путём плавного увеличения
напряжения на выходе генератора постоянного тока ГПТ. После достижения
заданной частоты вращения n1 возбуждают испытуемый генератор ИГ до
номинального напряжения, соответствующего напряжению генератора ГПТ.
Контроль за выполнением этого условия осуществляется с помощью вольтметра, включённого на зажимы рубильника Р2. После выравнивания
напряжений (показания вольтметра в этом случае равны нулю) рубильник Р2
замыкается и генератор ИГ включается параллельно генератору ГПТ.
Рис. 2.2. Принципиальная схема диагностики якоря ТЭД по методу взаимной
нагрузки:
а – при параллельном включении источника электрической энергии; б – при
последовательном включении; в – при включении механического источника энергии
Нагружение испытуемых машин осуществляется путём увеличения
возбуждения генератора ИГ и ослабления возбуждения двигателя ИД. Для
поддержания заданного уровня напряжения питания одновременно
необходимо регулировать возбуждение генератора ГПТ. При параллельном
включении источника питания напряжение испытуемых машин одинаково и
из баланса их мощностей получаем
UiГ/ηГ = UiДηД,
где
iГ, iД – токи в цепях якорей генератора и двигателя; ηГ, ηД – КПД
генератора и двигателя.
Из приведённого выражения следует, что отношение токов в цепях
якорей двигателя и генератора больше единицы и обратно пропорционально
произведению КПД этих машин, поэтому при номинальной нагрузке
двигателя генератор оказывается недогруженным, а при номинальной
нагрузке генератора двигатель перегружается.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
При использовании способа последовательного включения источников
питания якоря вспомогательного генератора постоянного тока ГПТ и
испытуемых машин ИГ и ИД соединяются последовательно в замкнутый
контур (рис. 2.2, б).
В цепях обмоток возбуждения устанавливается такое значение тока,
которому в режиме холостого хода соответствует номинальное напряжение
UН. Затем от двигателя с частотой вращения n2 приводится в движение
генератор ГПТ и за счёт плавного увеличения его напряжения
осуществляется разгон испытуемых машин до номинальной частоты
вращения n1. После этого увеличивают напряжение машины,
предназначенной к испытанию в режиме генератора, и уменьшают
напряжение машины, предназначенной к испытаниям в режиме двигателя,
устанавливая ток якорей ИД, ИГ и ГПТ, равным номинальному iН или
любому требуемому значению i.
Поскольку возбуждение всех трёх машин полагается независимым,
номинальное напряжение вспомогательного генератора ГПТ имеет
следующий вид:
U ГПТ  1   Г Д U Н   P iН ,
где  P – суммарные потери в схеме без учёта потерь на возбуждение,
поскольку возбуждение всех трёх машин полагается независимым.
На основании второго закона Кирхгофа можно записать:
Е Д  Е Г  U ГПТ  i  rГ   rД ,
где ЕД, ЕГ – ЭДС испытуемых двигателя и генератора, В;  rГ ,  rД –
суммарные активные сопротивления якорных цепей генератора и двигателя,
Ом.
Поскольку UГПТ превышает величину i  rГ   rД  , при номинальной
нагрузке генератора ИГ двигатель ИД будет перевозбуждён, а при
номинальной нагрузке двигателя генератор оказывается невозбуждённым.
При использовании способа подключения механического источника
энергии испытуемые машины ИГ и ИД механически соединяются со
вспомогательным двигателем Д, с помощью которого они приводятся во
вращение с номинальной частотой n1 (рис. .4, в), после чего они
возбуждаются до номинального напряжения. Мощность вспомогательного
двигателя должна быть не меньше суммарных потерь обеих испытуемых
машин. Обмотки возбуждения испытуемых машин подключены к
независимому источнику питания.
Правильность полярности испытуемых машин проверяется по
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
вольтметру, включённому на зажимы рубильника Р1 (при равенстве
напряжений генератора и двигателя вольтметр должен давать нулевые
показания). Для этого замыкают рубильник P1, увеличивают возбуждение
машины, предназначенной к испытаниям в режиме генератора, и уменьшают
возбуждение машины, предназначенной к испытаниям в режиме двигателя.
Для рассматриваемого контура справедливо выражение (6.3) при UГПТ = 0, из
которого следует, что при номинальной нагрузке генератора ИГ двигатель
ИД будет недовозбуждён, а при номинальной нагрузке двигателя генератор
приходится перевозбуждать.
Способ подключения механического источника энергии наиболее
эффективен для испытания мощных генераторов постоянного тока, которые
выпускаются в виде многомашинных агрегатов с приводными двигателями
переменного тока, один из которых в этом случае играет роль
вспомогательного двигателя Д.
Метод косвенной нагрузки электрических машин
При использовании этого метода в машине искусственно создаётся
тепловой режим, соответствующий работе в номинальных условиях, что
достигается путём чередования режимов холостого хода и короткого
замыкания. Этот способ нагрузки может быть рекомендован при проведении
испытаний машин постоянного тока .
Для выяснения сущности этого метода обратимся к тепловым расчётам
электрических машин, выполняемым по тепловым схемам замещения.
Определение превышений температуры осуществляется по тепловой схеме
замещения рис.2.3., представляющей разветвлённую электрическую цепь с
постоянными сопротивлениями и несколькими источниками. Расчёт
превышений температуры отдельных узлов электрической машины сводится
к определению тепловых потоков Q, проходящих через эти узлы (QЛ, Q'Л –
тепловые потоки, проходящие через лобовые части обмоток статора и ротора
соответственно; QСТ, Q'СТ – тепловые потоки, проходящие по стали статора и
ротора соответственно) от каждого источника потерь Р, умножению этих
потоков на соответствующие тепловые сопротивления R (RПР, RИЗ, RЛ, RС.В –
сопротивления провода, изоляции паза, лобовых частей, границы «сталь–
воздух») для получения частичных превышений температуры и
последующему суммированию частичных превышений для получения
результирующего превышения температуры данного узла.
При испытании электрических машин требуется создать несколько
длительных чередующихся режимов работы, в которых действовали бы
отдельные составляющие потерь, и замерить частичные превышения
температуры отдельных узлов. Последующее суммирование частичных
превышений даёт результирующие превышения температуры без
использования непосредственной нагрузки машины.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Рис. 2.3. Тепловая схема замещения статора (а) и якоря (б) ТЭД
Для того, чтобы отдельные составляющие потерь были равны потерям в
номинальном режиме работы, достаточно провести опыты в режимах
холостого хода при разной степени возбуждения и короткого замыкания при
номинальном токе якоря.
Действительно, в режиме холостого хода без возбуждения при
номинальной частоте вращения в машине выделяются только механические
потери PМЕХ, равные механическим потерям в номинальном режиме работы.
При холостом ходе с напряжением, равным номинальному, кроме
механических потерь выделяются потери в стали якоря PСТ,
соответствующие номинальному режиму работы, и некоторые потери на
возбуждение, соответствующие току возбуждения холостого хода (меньше
потерь на возбуждение в номинальном режиме). В режиме холостого хода с
током возбуждения, равным номинальному, потери на возбуждение (на рис.
2.3.эти потери разделены на пазовые PПf и лобовые PЛf) и механические
потери соответствуют номинальному режиму работы, а потери в стали
превышают их. В режиме короткого замыкания с номинальным током якоря
потери в обмотке якоря (на рис. 6.7 эти потери разделены на пазовые PП и
лобовые PЛ) и добавочные потери соответствуют номинальному режиму
работы (так же как и механические потери генератора), потери на
возбуждение и в стали малы, механические потери двигателя равны нулю.
Величина отдельных составляющих потерь изменяется при различных
способах охлаждения. В синхронных машинах и машинах постоянного тока
сравнительно велик воздушный зазор, что позволяет пренебречь перетоками
тепла через него и рассматривать нагрев статора и ротора этих машин
изолированно (см. рис.2.3).
Определение области безыскровой работы машин постоянного тока
Перед
испытаниями
щётки
устанавливаются
в
положение,
соответствующее геометрической нейтрали. Установка может проводиться
методом реверсирования (при работе машины под нагрузкой с притёртыми и
пришлифованными к коллектору щётками) или индуктивным методом (при
неподвижном якоре).
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
При использовании метода реверсирования считается, что положение
щёток соответствует нейтрали в том случае, если в результате изменения
направления вращения у двигателя при неизменных значениях напряжения,
тока нагрузки и тока возбуждения практически не изменяется частота
вращения (опыт рекомендуется проводить при номинальной частоте
вращения), а у генератора при неизменных значениях частоты вращения,
тока нагрузки и тока возбуждения практически не изменяется напряжение
(питание обмотки возбуждения должно быть независимым). Для машин со
смешанным возбуждением как при правом, так и при левом направлении
вращения согласное или встречное включение обмоток должно сохраняться
неизменным.
При использовании индуктивного метода положение щёток,
соответствующее
нейтрали,
определяется
по
чувствительному
магнитоэлектрическому прибору (предпочтительно с нулём в середине
шкалы), который подключают к щёткам разной полярности, а в обмотку
главных полюсов подают импульсами питание от постороннего источника
постоянного тока.
При положении щёток, соответствующем нейтрали, прибор не должен
давать отклонений или эти отклонения должны быть минимальными и
направленными в разные стороны. Опыт повторяют при установке якоря в
различные положения по отношению к полюсам. При отсутствии
напряжения постоянного тока в обмотку главных полюсов можно подавать
напряжение переменного тока и использовать чувствительный вольтметр
переменного тока.
Испытания, связанные с определением области безыскровой работы,
необходимы для настройки добавочных полюсов машины и проводятся при
номинальной частоте вращения путем изменения магнитодвижущей силы
(МДС) обмотки добавочных полюсов. Определение области безыскровой
работы проводят в режиме нагрузки при практически установившейся
температуре активных частей машины, соответствующей номинальному
режиму работы.
При промышленных испытаниях машин мощностью свыше 500 кВт
допускается проводить это испытание в режиме короткого замыкания при
номинальной частоте вращения. Изменение МДС обмотки добавочных
полюсов производят одним из следующих способов:
с помощью постороннего источника постоянного тока, который
подключают к зажимам обмотки добавочных полюсов, включённой в общую
цепь машины (при испытании машины высокого напряжения посторонний
источник постоянного тока заземляют или, если это возможно, надёжно
изолируют от земли);
постороннего источника постоянного тока, питающего обмотку
добавочных полюсов, отключённую от остальных цепей испытуемой
машины (в этом случае ток дополнительного питания добавочных полюсов
следует определять как разность между током нагрузки в момент отсчёта и
током в обмотке добавочных полюсов);
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
наложенной на добавочные полюса временной обмотки, питаемой от
постороннего источника постоянного тока. В этом случае ток
дополнительного питания получают приведением тока питания временной
обмотки к числу витков добавочных полюсов (этот способ целесообразно
применять только в тех случаях, когда отсутствует возможность применения
первых двух способов);
шунтирования обмотки добавочных полюсов (у машин с сильными
добавочными полюсами).
Рис. 2.4. Кривые подпитки-отпитки машины постоянного тока со слабыми (а) и
сильными (б) дополнительными полюсами
Таким образом, при испытаниях обмотку добавочных полюсов питают
дополнительным током ±ΔI, который изменяют постепенно до появления
искрения. Проведя испытания при различных значениях тока якоря (IЯ),
получают два ряда точек, определяющих верхнюю и нижнюю границы
области безыскровой работы машины. Границы области должны
соответствовать исчезновению искрения при изменении тока подпитки.
Иными словами, внутри области машина работает со степенью искрения 1 по
шкале ГОСТ 183-74*
Отклонение средней линии области безыскровой работы вверх от оси
абсцисс (пунктирная линия на рис. 2.4, а) свидетельствует о том, что МДС
обмотки добавочных полюсов является недостаточной. Отклонение средней
линии области безыскровой работы вниз (рис. 2.4, б) указывает на то, что
МДС обмотки добавочных полюсов является чрезмерной.
В первом случае необходимо увеличить МДС обмотки добавочных
полюсов путём увеличения числа витков последней или уменьшить
воздушный зазор под добавочным полюсом. Во втором случае, наоборот,
нужно увеличить воздушный зазор под добавочным полюсом или уменьшить
МДС обмотки добавочных полюсов.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
ГЛАВА 3
ТЕХНОЛОГИЯ ДИАГНОСТИКИ ТЭД
3.1. ТЕХНОЛОГИЯ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ
ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ ТЭД
Сердечник статора. Ослабление прессовки сердечника приводит к его
повышенной вибрации, которая контролируется специальными датчиками,
установленными на корпусе машины. Повреждение межлистовой изоляции
приводит к местным перегревам, которые контролируются либо
термодатчиками, установленными в активной стали статора, либо
тепловизорами, либо с помощью специальных термоиндикаторных
покрытий. Эти покрытия наносятся на поверхность критических по
перегревам узлов машины, и при достижении предельной температуры
выделяют определенные газы и аэрозоли, которые выявляют при химическом
анализе охлаждающего газа. На разные узлы машины наносятся покрытия
различного химического состава, что позволяет не только зафиксировать
местные перегревы, но и идентифицировать их источники. Кроме покрытий
на опасные места могут устанавливаться термочувствительные «этикетки»,
изменяющие свой цвет при превышении порогового значения температуры
места установки. Осмотр «этикеток» возможен только во время ревизии на
остановленной машине.
Обмотка статора. Контроль теплового состояния обмотки
осуществляется либо с помощью встроенных датчиков температуры, либо с
помощью тепловизоров, либо путём химического анализа охлаждающего
газа, в котором находятся продукты термического разложения изоляции. По
концентрации продуктов разложения можно судить о степени перегрева
изоляции. Контроль за местными перегревами можно проводить с помощью
нанесения термоиндикаторных покрытий или термочувствительных
«этикеток».
Контроль состояния изоляции осуществляется анализаторами ЧР,
измеряющими интенсивность частичных разрядов. Сигналы на анализатор
поступают от ёмкостных датчиков связи, устанавливаемых под пазовым
клином. Существующие анализаторы позволяют распознать следующие
дефекты обмотки статора: ослабление крепления обмотки в пазу,
повреждение полупроводящего покрытия, расслоение или плохая пропитка
изоляции, отслоение меди от корпусной изоляции, существенный износ изоляции, ослабление крепления обмотки. В связи с высокой информативностью
анализаторы получили широкое распространение в системах диагностики
крупных электрических машин.
Изм Лист
ют
Разраб.
Пров.
Н.конт.
контр.
Утв.
№ докум.
Подп.
Дата
Лит.
Лист
Листов
Воздушный зазор. Контроль воздушного зазора осуществляется с
помощью систем оптического контроля, имеющих точность 0,05 мм при
пределе измерения 40 мм. С помощью таких систем, имеющих датчики на
статоре и роторе, удаётся выявить радиальные колебания статора,
неравномерное расширение статора при нагревании, динамические
изменения воздушного зазора при изменениях режима работы и биение вала.
В технологическом процессе
используются системы контроля
воздушного зазора на базе ёмкостных датчиков. Они проще оптических и
позволяют обойтись только датчиками, установленными на статоре.
Подшипники и подпятники. Для определения состояния подшипников
осуществляется непосредственный (путём установки датчиков на
баббитовых вкладышах) или косвенный (измерение температуры масла на
входе и выходе подшипника) тепловой контроль, а также контроль вибрации.
Вибродиагностика
Эти системы позволяют получать достоверную
информацию о наличии следующих дефектов: разбалансировка якоря,
несоосность вала, неравномерность воздушного зазора, дефекты уплотнений,
трещины в якоре, структурные резонансы и ряд других.
В выпускной работе разработана
система
диагностики на базе
автоматизированной системы контроля состояния тяговых электрических
двигателей.
Система СКДГ контролирует температуру, электрические и механические
параметры и выдаёт предупредительные и аварийные сигналы при выходе
измеряемых величин за допустимые пределы.
Система имеет 120 каналов контроля, обрабатывает и сохраняет данные
измерений и показатели режимов работы.
Наиболее универсальной в настоящее время считается разработанная по
заказу EPRI система HYDROSCAN (фирма «МСМ Enterprise Ltd», США).
Система включает сканирующее устройство, являющееся по существу
диагностической системой состояния статора и якоря
Устройство (рис. 1) состоит из комплекта датчиков, стабилизатора
питания, телеизмерительной системы, управляющего контроллера и пульта
управления. Измерение температуры на статоре производится со стороны
якоря, а температуры якоря – со стороны статора.
Сканирование поверхности расточки статора производится датчиками 6,
установленными на роторе в межполюсном пространстве. Имеется 14 полос
измерения температуры, обегающих все пазы статора (соответствует 7056
точкам измерения температуры на сердечнике статора). Частота опроса по
пазам составляет 1 кГц, чувствительность – 1 °C на площади длиной 2,5 см и
шириной, равной ширине зубца.
Развивающиеся повреждения стержней обмотки статора ТЭД, которые
сопровождаются частичными разрядами в изоляции, определяются с
помощью
радиочастотных
датчиков.
Для
получения
большей
чувствительности и точности фиксации места разряда эти датчики
устанавливают на оси полюса. Кроме того, контроль за частичными
разрядами ведётся с помощью ёмкостных датчиков, встроенных в пазы
статора.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Контроль величины воздушного зазора осуществляется двумя
индуктивно связанными катушками, закреплёнными в воздушном зазоре.
Разрешающая способность измерений воздушного зазора составляет 0,64 мм.
В зазоре измеряется также вращающаяся составляющая магнитного поля (по
трём осям с помощью датчиков Холла), позволяющая выявить витковые
замыкания в катушках статора.
Выявление ослабления пазовых клиньев, крепления лобовых частей и
вибрации сердечника статора осуществляется путём анализа шума с
помощью трёх микрофонов, установленных в блоке датчиков. В блоке
датчиков установлены также акселерометр для измерения вибрации ротора,
устройство питания датчиков и оптоволоконное устройство передачи данных
на приёмник 4.
Система диагностики (сканирующее устройство является её частью)
контролирует температуру воздуха в воздушном зазоре, состояние
подшипников и щёточно-контактного аппарата.
.
t
Рис. 3 .1. Расположение датчиков системе диагностических испытаний якоря ТЭД :
1 – датчики температуры обмотки якоря ; 2 ,3 – датчики температуры охлаждающего
воздуха; 4 – датчик температуры окружающего воздуха; 5 – ёмкостные датчики смещения;
6 – датчики вибрации на подпятнике (вибрации на оборотной частоте и частоте сети);
7 – датчики вибрации (по двум осям в горизонтальной плоскости); 8 – датчики
температуры корпуса подшипников, масла и охлаждающей воды; 9 – датчики
температуры масла и виброускорения в подпятнике; 10 – датчики смещения; 11 – датчики
вибрации вала;
- напряжение и силу тока обмоток статора и якоря, активную и реактивную
мощность ТЭД, коэффициент мощности;
- вибрации на оборотной частоте и на частоте сети (датчики 6 на верхнем
подшипнике).
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Подшипники:
вибрации по двум осям в горизонтальной плоскости (датчики 7);
температуру на корпусе подшипников, температуру масла и воды
охлаждающей системы (датчики 8);
вибрации на подпятнике (датчики 9), а также расход масла в системе смазки
и воды в системе уплотнения.
3.2. Диагностические методы измерения уровня шума и
вибрации якоря ТЭД
Методы измерения уровня шума и вибрации при промышленных
испытаниях установлены ГОСТ 11929-87 и ГОСТ 12379-75. Однако эти
стандарты не устанавливают методы определения шума и вибраций в
нестационарных процессах – пуски, реверсы, торможения и др.
Аэродинамический шум появляется в результате движения газообразной
охлаждающей среды при вращении различных деталей и узлов
электрической машины (ротор, вентилятор, коллектор и др.). Чем сильнее
турбулентность движения газа, тем выше уровень шума. Отражающиеся от
вращающейся поверхности завихрения газа вызывают широкополосный
шум, энергия которого спектрально распределена по всему диапазону
слышимости.
Шум вентилятора в основном зависит от его окружной скорости. Так, у
электрических машин с окружными скоростями свыше 60 м/с общий уровень
шума определяется в большинстве случаев только аэродинамическим вихрем
вентилятора. К аэродинамическим шумам относятся и сиренные эффекты,
когда сжатый вентилятором воздух или газ наталкивается на такие
препятствия, как рёбра корпуса или подшипникового щита, крепящие болты
и другие подобные детали. Эти препятствия становятся излучателями
звуковых волн. В случае равномерного шага лопаток вентилятора основная
частота (Гц) сиренного звука
f = zn ,
где z – число лопаток вентилятора; п – частота вращения, об/с.
Магнитный шум появляется вследствие возникновения вынужденных
колебаний статора и ротора электрической машины под действием
знакопеременных электромагнитных сил, имеющих периодический характер.
Магнитный шум в основном обусловлен радиальными силами,
пропорциональными квадрату магнитной индукции в воздушном зазоре
машины. Из-за сложного характера распределения магнитного поля в
воздушном зазоре возникающий магнитный шум является широкополосным.
Шум подшипников обусловлен небалансом и неточностью изготовления
элементов подшипников качения. Интенсивность шума возрастает с
увеличением диаметра подшипника, скорости вращения вала, сил
одностороннего магнитного тяжения и неуравновешенности ротора.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Основная частота шума, обусловленного небалансом подшипников, не
превышает частоту вращения ротора, т. е. приходится на нижний диапазон
слышимости. Неточность изготовления подшипников приводит к появлению
шума с частотой, превышающей частоту вращения ротора и пропорциональной количеству деформированных тел качения и дефектов их поверхностей, а
также дефектов других частей подшипников.
Шум щёток возникает при их скольжении по коллектору и контактным
кольцам и зависит от качества поверхностей коллектора и контактных колец,
состояния притирки щёток и степени их давления на коллектор и контактные
кольца. В составляющих шума щёток наиболее выраженные звуки
обусловлены периодическим прохождением коллекторных пластин под
щётками (так называемый шум удара). Частота этих звуков пропорциональна
частоте вращения и количеству коллекторных пластин, поэтому шум щёток
является высокочастотным.
Шум, возбуждаемый механическими факторами, возникает вследствие
распространения вибраций подшипников или внутренних частей машины на
большие площади фундаментов или кожухов. Этот структурный шум
преобразуется в аэродинамический и излучается в окружающую среду. Если
причиной вибрации является плохая балансировка ротора, то шумы в
большинстве случаев являются низкочастотными, так как нижняя граница
диапазона слышимости 16 Гц соответствует частоте вращения 960 об/мин.
По уровню шума электрические машины разделены на четыре класса. К
классу 1 относят машины, к которым не предъявляются требования по
ограничению уровня шума, а также машины, разработанные до 1985 г. и
доработка которых до класса 2 нецелесообразна; к классу 2 – машины
экспортного исполнения и вновь разрабатываемые машины, к классу 3 –
малошумные машины с малошумными подшипниками качения и
глушителями вентиляционного шума, к классу 4 – особо малошумные
машины, в которых дополнительно предусмотрены пониженное
использование активных материалов и установка звукоизолирующего
кожуха. Предельные значения уровней шума машин классов 2, 3, 4 должны
быть ниже уровней шума машин класса I на 5,10 и 15 дБ соответственно.
При проведении контрольных испытаний помещение считается
пригодным для измерений шума по методу свободного поля, если средний
уровень звука увеличивается не менее чем на 5 дБ при двукратном
уменьшении расстояния r1 от центра источника до точек измерения шума или
средний уровень звука уменьшается не менее чем на 4 дБ при увеличении
указанного расстояния в два раза. В идеальном свободном поле без затухания
изменение среднего уровня звука L2 при увеличении расстояния до r2 = 2r1
составляет 6 дБ в соответствии с выражением
L2 = L1 + 20lg(r1/r2),
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
где
L1 – известное значение уровня интенсивности звука на расстоянии r1 от
источника.
Измерение шума в свободном поле. Если пол в испытательном помещении
обладает хорошим звукопоглощением (коэффициент звукопоглощения не
менее 0,8), машину помещают на высоте не менее 1 м над центром пола и не
ближе 1,5 м от потолка. В случае звукоотражающего пола (коэффициент
звукопоглощения не более 0,05) испытуемую машину располагают на полу
или непосредственно над полом вблизи от его центра. Звукоотражающий пол
должен простираться во все стороны за измерительную поверхность так,
чтобы линейные размеры звукоотражающей плоскости (пола) были больше
проекции измерительной поверхности, образованной измерительными
линиями (рис. 4.6).
Во время измерений корпус шумомера и другие приборы, а также
наблюдатель должны находиться на расстоянии не менее 1 м от микрофона.
Точки измерения выбирают на измерительных линиях I и II (см. рис. 4.6).
При определении размеров lmax, lmin и d не учитывается выходной конец вала,
коробка зажимов и другие выступающие детали электрической машины. Для
машин горизонтального исполнения измерительная линия I располагается на
высоте оси вращения машины, для машин вертикального исполнения – на
половине высоты машины, но не менее 0,25 м для звукоотражающего и 1,0 м
для звукопоглощающего пола. Измерительная линия II во всех случаях
должна находиться в вертикальной плоскости, проходящей через ось
машины.
При контрольных испытаниях измерения проводят в точках 1, 2, 3, 4, 5
для машин первой группы (с lmax ≤ 1 м, а также 1 м < lmax < 2 м и lmax/lmin < 2) и
в точках 1, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11 для машин второй группы (с lmax ≥ 2 м, а также 1
м < lmax < 2 м и lmax/lmin > 2).
Рис. 3. 2. Точки измерения шума электрической машины на виде спереди
(а) и сверху (б)
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
ГОСТ 16372-93 «Машины электрические вращающиеся. Допустимые
уровни шума» регламентирует допустимые уровни шума электрических
машин при измерении на расстоянии 1 м от наружного контура машины
(приложение 3). Поэтому размер d при измерениях принимается равным 1 м.
После измерения уровней шума в указанных точках обрабатывают
результаты измерений.
Эквивалентный радиус rs для машин первой и второй групп
соответственно определяют по формулам
rs = lmax/2 + d и rS  ab  c  2 ,
где d = 1 м; a, b, c – размеры в метрах (см. рис. 4.6).
Площадь эквивалентной сферы и корректированный уровень звуковой
мощности по шкале А рассчитывают по формуле
LPA = LA + 10lgS + k,
(4.3)
где LA – измеренный средний уровень звука по шкале А, дБ; S = 2πrs2; k –
постоянный коэффициент (k = 0 для звукоотражающего и k = 3 для
звукопоглощающего пола).
Уровень звуковой мощности в частотных полосах определяют по
формуле
LP = L + 10lgS + k,
(4.4)
где L – измеренный уровень звукового давления в частотной полосе, дБ.
Приведённый уровень звука по шкале А на опорном радиусе 3 м
вычисляют по формуле
LA3 = LPA + 20lgrs – 10
(4.5)
Измеренные и рассчитанные при испытаниях величины сопоставляются с
требованиями по допустимым уровням шума.
Методы оценки вибрации. При оценке вибрации электрических машин
основной измеряемой величиной является эффективное значение
вибрационной скорости vЭФ, измеренное в диапазоне от рабочей частоты до
2000 Гц. Для электрических машин с рабочей частотой вращения до 3000
об/мин допускается измерение vЭФ в диапазоне частот до 1000 Гц.
Определение
эффективного
значения
вибрационной
скорости
допускается проводить по данным спектрального анализа в указанном
диапазоне частот:
v
  v2 ,
ЭФ
ЭФi
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
где vЭФi – эффективное значение вибрационной скорости, полученное при
спектральном анализе для i-й полосы фильтра, причём первая и n-я полосы
должны включать в себя нижнюю и верхнюю границы заданного диапазона
частот соответственно.
Значение вибрационной скорости выражают в мм/с, а вибрационного
ускорения – в м2/с. Допускается оценивать вибрационное ускорение и
вибрационную скорость в децибелах.
Таблица перевода вибрационной скорости и вибрационного ускорения в
децибелы приведена в приложении 3. Напомним, что для оценки вибрации
собранных электрических машин устанавливается восемь классов: 0,28; 0,45;
0,70; 1,10; 1,80; 2,80; 4,50; 7,00. Индексы классов соответствуют максимально
допустимой для данного класса эффективной вибрационной скорости в мм/с.
При контроле вибрации электрических машин их располагают на упругом
основании, причём дополнительная масса упругого основания не должна
превышать 10% от массы испытуемой машины.
Вибродатчики должны жёстко крепиться к самой машине или к
дополнительной массе. При испытаниях электрическая машина должна
иметь такое же положение, как и при нормальной эксплуатации.
Электродинамические микрофоны (рис. 4.4) применяют в шумомерах
класса 2. Они имеют низкий уровень собственного шума (10...15 дБ) и
дешёвы в изготовлении. Однако на их работу сильно влияют внешние
электромагнитные поля, что требует известной осторожности при выборе
таких микрофонов в качестве датчиков шума электрических машин и
трансформаторов. В некоторых шумомерах используется два усилителя, один
из которых включён на выходе микрофона, а другой – на выходе шумомера
для обеспечения устойчивой работы внешних устройств. Усилитель имеет
перегрузочную способность не менее 12 дБ по отношению к максимальному
отклонению на показывающем приборе шумомера.
Шумомер имеет характеристики коррекции, обозначаемые буксами А, В,
С. Указанные характеристики отражают субъективное восприятие шума
ухом человека. В настоящее время получила преимущественное
распространение корректированная кривая А, которая используется для
анализа и регистрации уровня шума наряду с линейной характеристикой.
Как видно из рис. 3.3, при измерении по кривой коррекции А сильно
ослабляются низкочастотные компоненты шума, поэтому измерение должно
проводиться на двух кривых – корректированной А и некорректированной
(линейной). Путём сравнения результатов измерения по этим кривым можно
судить о том, какая часть спектра является преобладающей.
Если уровень шума по кривой А оказывается существенно меньшим, чем
при измерении на линейной шкале, это означает, что измеряемый шум
содержит большие низкочастотные составляющие. Если показания близки, то
шум имеет преимущественно высокочастотные составляющие.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Рис. 3.3. Устройство пьезоэлектрического микрофона:
1 – мембрана; 2 – выходные контакты; 3 – пьезоэлектрическая пластина; 4 – игла
Рис. 3.4. Устройство катушечного (а) и ленточного (б) электродинамических
(динамических) микрофонов: 1 – катушка; 2 – диафрагма; 3 – корпус; 4 – постоянный
магнит; 5 – лента
Рис. 3.5. Характеристики коррекции шумомеров
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Для анализа спектрального состава шумов используется частотный
спектрометр, состоящий из входного усилителя, системы полосовых
фильтров, корректирующих цепей А, В, С и выходного усилителя,
управляющего
измерительными
и
регистрирующими
приборами.
Спектрометр, соединённый с самописцем, позволяет автоматически
записывать спектрограмму (зависимость уровня шума в децибелах от
частоты) на бумагу стандартных размеров.
Если измерение уровня шума допускается производить как в свободном,
так и в реверберационном и полуреверберационном полях, то анализ шума
производится только в условиях свободного поля. Для создания свободного
акустического поля при анализе шумов используются специальные
помещения, называемые заглушёнными камерами, в которых пол, стены и
потолок надёжно изолированы как от внешних, так и от вспомогательных
внутренних виброакустических источников, сведена до минимума возможность отражения звуковых волн, устранены электромагнитные помехи,
которые могут отрицательно повлиять на работу измерительной аппаратуры.
В настоящее время имеются материалы и конструкция покрытия
внутренней поверхности заглушённых камер, позволяющие довести
коэффициент поглощения падающей звуковой волны до 99% при частотах
свыше 100 Гц и 93…99% в диапазоне частот 50...100 Гц. Таким образом,
степень приближения акустического поля к свободному оказывается весьма
высокой. Для уменьшения внешних шумов и вибраций камеру
устанавливают на собственном, отдельном от здания, фундаменте и
тщательно заделывают стыки и соединения. В существующих заглушённых
камерах уровень внешних шумов доведен до 18...20 дБ.
Измерение вибрации. Для этого используются практически те же
приборы, что и для измерения шума. Отличие заключается лишь в датчике и
в некоторых случаях в наличии интегродифференцирующих цепочек,
которые позволяют определять по измеренной эффективной скорости
вибрации вибрационные ускорение или смещение. Иными словами,
описанные ранее шумомеры могут применяться в качестве виброметров, если
вместо микрофона в качестве чувствительного элемента используется
вибродатчик. Отличие заключается в области измеряемых частот, поскольку
при измерении вибраций достаточно производить измерения в диапазоне от 5
до 1000 Гц. Внешние устройства для анализа вибраций такие же, как и
используемые для анализа шумов.
При измерении параметров вибрации могут быть использованы
кинематический и динамический принципы измерения. При использовании
кинематического принципа координаты точек исследуемого объекта
измеряются относительно выбранной неподвижной системы координат.
Динамический принцип заключается в измерении параметров вибрации
относительно искусственной неподвижной системы отсчёта, в большинстве
случаев инерционного элемента.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Помехи от внешней вибрации в принятых точках измерения не должны
превышать 25 % от нормируемой величины vЭФДОП, а при измерении уровня
вибраций в децибелах – 8...10 дБ соответственно.
При периодических и типовых испытаниях вибрацию необходимо
измерять на подшипниковых щитах по вертикальной и горизонтальной осям,
а также в направлении оси вращения, как можно ближе к последней. Кроме
Рис. 3.3 . Точки измерения вибрации в электрических машинах: а – исполнения IP44; б –
исполнения IP23; в – фланцевого исполнения
того, измеряется вибрация на лапах или на фланце машины в
направлении, перпендикулярном опорной поверхности, в точках,
находящихся вблизи мест крепления. Рекомендуемые точки измерения
вибрации и её направления указаны на рис. 2.2
Спектральный анализ вибрации проводят в точке измерения с
максимальным значением вибрации. Контроль вибрации осуществляют при
установившейся частоте вращения в режиме, установленном стандартами на
соответствующие типы машин. Для многоскоростных машин контроль
проводится на скорости, для которой вибрации максимальны.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
При испытаниях на кратковременную перегрузку по току в соответствии
с ГОСТ 7217-87* сначала осуществляют пуск двигателя и после этого плавно
увеличивают его нагрузку (момент на валу), применяя один из методов
непосредственной нагрузки, пока ток статора не достигнет значения 1,5IНОМ.
При этом токе двигатель должен работать в течение 2 мин, после чего
нагрузку плавно снижают до нуля и отключают двигатель от сети. Считается,
что двигатель выдержал испытание, если в результате последующей
проверки не обнаруживается заметных повреждений и остаточных
деформаций обмоток.
Аналогичным образом проводят испытания на кратковременную
перегрузку по вращающему моменту. Нагрузку постепенно увеличивают до
(1,5...1,6)МНОМ; при этом моменте двигатель должен работать не менее 15 с.
Считается, что двигатель выдержал испытание, если за это время не
наблюдалось его остановки или резкого изменения частоты вращения.
Максимальный вращающий момент рекомендуется определять одним из
четырёх способов в соответствии с ГОСТ 7217-87*: построением кривой
момента по опытным данным, полученным при пуске двигателя;
непосредственным измерением момента при нагрузке двигателя;
вычислением момента с использованием тарированной нагрузочной машины;
по круговой диаграмме (этот метод подробно анализируется в общем курсе
электрических машин и в данном учебнике не рассматривается).
Обычно одновременно с определением максимального вращающего
момента определяют соответствующую ему частоту вращения или
критическое скольжение двигателя sKP. Частоту вращения двигателя
определяют одним из методов, изложенных в подразд. 3.2, а скольжение – по
формуле (3.3), поскольку sKР составляет 8...15%, и расчёт по этой формуле не
даёт заметной ошибки.
При использовании первого способа определения вращающего момента
строится кривая динамического момента при пуске двигателя. Поскольку
определяется статический максимальный момент, процесс пуска необходимо
замедлить. Если установка маховой массы не даёт нужного эффекта (обычно
для двигателей мощностью свыше 100 кВт), то замедление осуществляется
уменьшением питающего напряжения. Пересчёт максимального момента к
номинальному напряжению в этом случае проводят по формуле *
МMAX Н = МMAX(UН/U)2,
где Мтах, U – максимальный момент и напряжение, полученные из опыта.
При втором способе в качестве нагрузочных устройств используются
балансирные машины и моментомеры, при выборе которых необходимо,
чтобы область критического скольжения механической характеристики
двигателя была для них статически устойчивой. Если не удаётся определить
Мтах при номинальном напряжении, то опыт проводят при пониженном
Более точные результаты можно получить, если экспериментально при нескольких значениях напряжения
питания определить показатель степени. Обычно из-за насыщения путей потоков рассеяния этот показатель
больше 2.
Лист
*
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
напряжении питания.
При использовании третьего способа максимальный момент не может
быть измерен непосредственно, а определяется расчётным путём.
Предварительно снимают две характеристики тарированной машины
постоянного тока: характеристику холостого хода в режиме генератора E0 =
f(IB) при постоянной частоте вращения n и зависимость тока холостого хода
от частоты вращения в режиме двигателя I0 = f(n) при постоянном токе
возбуждения IВ. Это значение тока возбуждения остаётся неизменным и при
снятии механической характеристики испытуемого асинхронного двигателя.
При определении вращающего момента регулирование мощности
тарированной машины постоянного тока, работающей в режиме генератора,
осуществляется изменением напряжения сети постоянного тока. В процессе
опыта измеряют ток якоря IЯ тарированной машины и частоту вращения n
блока «асинхронный двигатель–тарированная машина». Электромагнитная
мощность генератора постоянного тока равна PЭМ = E0IЯ.
Разность между полезной мощностью испытуемого двигателя Р2 и
электромагнитной мощностью генератора равна сумме магнитных и
механических потерь генератора (потери на возбуждение не учитываются
при расчётах, так как принята схема независимого возбуждения). Эти потери
определяются с помощью известной характеристики I0 = f(n) для каждой
фиксированной частоты вращения в виде РМ + РМЕХ = E0I0. Тогда из баланса
мощностей следует
P2 = PМ + PМЕХ + PЭМ = E0(I0 + IЯ).
С другой стороны, зная механическую мощность и частоту вращения,
можно определить вращающий момент:
М = E0(I0 + IЯ)/ω = 9,55E0(I0 + IЯ)/n,
где М – вращающий момент, Н*м; Е0(I0 + IЯ) – механическая мощность на
валу двигателя, Вт; ω – угловая скорость двигателя, 1/с; n – частота вращения
двигателя, об/мин.
С
помощью
тарированной
машины
снимают
механическую
характеристику асинхронного двигателя и по ней определяют максимальный
вращающий момент.
Виды испытаний ТЭД
Различают два вида испытаний на надёжность – контрольные и
определительные. Эти испытания проводятся на образцах, отобранных из
серийно изготовленных электрических машин и трансформаторов, а в случае
единичного производства – из изготовленных по типовой для предприятия
технологии.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Контрольные испытания проводятся в целях определения соответствия
количественных показателей надёжности требованиям нормативных
документов, технических условий или задания. Периодичность их
проведения установлена стандартами на данное техническое изделие.
Контрольные испытания проводятся выборочно, поэтому при принятии
решения возможны ошибки первого рода, когда хорошая партия бракуется, и
второго рода, когда плохая партия принимается. Вероятность ошибки
первого рода α называется риском изготовителя, а вероятность ошибки
второго рода β – риском заказчика (потребителя).
Определительные испытания проводят для вновь производимых изделий
или после их модернизации. Они проводятся для нахождения фактических
количественных показателей надёжности. Кроме того, при определительных
испытаниях можно оценить правильность принятых математических моделей
надёжности соответствующих изделий. Результаты определительных
испытаний служат для оценки соответствия фактических показателей
надёжности техническим условиям.
Ресурс электрических машин составляет 20...50 тыс. ч, поэтому
испытания на надёжность могут затянуться на 5...10 лет. Для сокращения
сроков испытаний используются форсированные методы, однако при этом
должно быть найдено соответствие (определены коэффициенты ускорения)
между испытаниями в нормальных условиях и форсированными
(ускоренными) испытаниями. В этих целях проводят исследования по
определению коэффициентов ускорения, т.е. отношения времени испытаний
в обычных условиях (tН) ко времени испытания в форсированных (ускоренных) режимах (tУ). При этом должно выполняться условие равенства
значений вероятностей безотказной работы в обоих случаях т.е. k = tН/tУ.
Рис. 3.4. Определение коэффициента ускорения
1 – при ускоренных испытаниях; 2 – при испытаниях в нормальных условиях
Основное требование, предъявляемое к ускоренным испытаниям, это
идентичность процессов старения и износа по отношению к нормальным
условиям, что в свою очередь означает идентичность законов распределения.
Для этого необходимо знать функциональные зависимости коэффициентов
ускорения kУ и форсирования воздействующих факторов zi, а также значение
максимально возможных (с точки зрения сохранения адекватности физики
процессов старения) коэффициентов ускорения.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Таким образом, в зависимости от сроков и возможностей испытания
можно проводить их как в нормальных условиях, так и в ускоренных
режимах, основываясь на знании коэффициентов ускорения.
Контрольные испытания. Различают три основных метода проведения
контрольных испытаний (вне зависимости от уровня форсирования):
однократной и двукратной выборки и последовательного анализа.
В некоторых случаях проводятся ускоренные контрольные испытания в
нормальных условиях. Эти испытания базируются на известной
математической модели процесса. Методы контрольных испытаний
определены ГОСТ 27.410-87** «Надёжность в технике. Методы и планы
статистического контроля показателей надёжности по альтернативному
признаку» и ГОСТ 27.411-81 «Надёжность в технике. Одноступенчатые
планы контроля по альтернативному признаку при распределении времени
безотказной работы по закону Вейбулла».
Легче всего планируются контрольные испытания по методу однократной
выборки, однако с точки зрения объёма выборки изделий, необходимых для
проведения испытаний, этот метод наименее экономичен. Контроль по
методу двукратной выборки более экономичен, но это преимущество
проявляется лишь при контроле больших партий с очень низкой или очень
высокой надёжностью. Однако в этом случае обработка результатов более
трудоёмка, чем при одиночном контроле, поэтому метод двукратной выборки
используется редко. Наиболее экономичным является метод последовательного анализа, при использовании которого средний объём выборки
составляет 50...70 % от объёма при однократной выборке, но при несколько
большем времени испытаний (этот недостаток можно устранить путём
рациональной их организации).
Содержание контрольных испытаний на надёжность в самом общем
случае включает перечень показателей надёжности, подлежащих контролю.
Кроме того, для определения каждого конкретного показателя надёжности
необходимы следующие данные: приёмочный Рα и браковочный Рβ уровни
вероятностей безотказной работы, риски заказчика β и изготовителя α, метод
проведения
испытаний,
план
испытаний,
перечень
параметров,
характеризующих состояние изделия, условия испытаний (значения воздействующих факторов, их последовательность, продолжительность и т.д.) и
решающее правило. Основой при планировании контрольных испытаний
являются таблицы зависимости уровня подтверждаемой вероятности
безотказной работы от объёма выборки и приёмочного числа. Эти таблицы
составляются на базе гипергеометрического закона распределения (табл.
3.1...3.3).
Возможен упрощённый план испытаний. В этом случае исходными
данными являются число допустимых отказов c (приёмочное число за время t
испытаний); вероятность безотказной работы Рβ за время t и риск заказчика β.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Перед испытаниями проводят приработку машин (обычно в течение 100
ч), причём вышедшие из строя машины заменяют новыми. Иногда в целях
сокращения объёма выборки увеличивают продолжительность испытаний.
Число c выбирают небольшим, чтобы не увеличивать объем выборки n,
который определяют по табл. 3.1...3.3.
В результате испытаний число отказов d должно быть не больше
приёмочного числа, т.е. d ≤ c (решающее правило). Если решающее правило
не выполняется (d > c), то результаты испытаний признаются
отрицательными, т.е. данная партия машин не удовлетворяет заданным
показателям надёжности.
Ускоренные испытания в нормальных режимах проводят следующим
образом. Допустим, что изделие (обычно это усилитель, преобразователь или
коллекторный узел) характеризуется параметрическими отказами и имеет
непрерывную характеристику «вход–выход». В качестве примера представим
зависимость выходного параметра в функции времени:
y = y0 + α0tα.
Таблица 3.1
Объём выборки n для β = 0,1
c
0
1
2
3
0,90
22
38
52
65
0,89
20
34
47
59
0,88
18
31
43
54
0,87
17
29
40
50
0,86
15
27
37
46
0,85
14
25
34
43
Pβ = (t)
0,80 0,75
10
8
18 15
25 20
32 25
0,70
6
12
16
21
0,65 0,60 0,55 0,50 0,40
5
5
4
3
3
10
9
8
7
5
14 12 10
9
7
18 15 13 12
9
Таблица 3.2
Объём выборки n для β = 0,2
c
0
1
2
3
0,98
80
149
213
275
0,97
53
99
142
183
0,96
40
74
105
137
0,95
32
59
85
110
0,94
26
49
71
91
0,93
22
42
60
78
Pβ = (t)
0,92 0,91
19 17
37 33
53 47
68 60
0,90
15
29
42
54
0,85
10
19
28
36
0,80
7
14
21
27
0,75 0,70 0,60
6
5
3
11
9
7
16 14
8
21 18 13
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Таблица 3.3
Объём выборки n для β = 0,3
c
0
1
2
3
0,90
12
24
36
47
0,89
10
22
33
43
0,87
9
19
27
36
0,86
8
17
25
34
0,85
7
16
24
31
0,80
5
12
18
23
Pβ = (t)
0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,40 0,30
4
3
3
2
2
2
1
1
10
8
7
6
5
5
4
3
14 12 10
9
8
7
6
5
19 15 13 11 10
9
7
6
Если задано допустимое изменение параметра Δy = y – y0 = δ, то можно
найти среднее время tН, необходимое для достижения отклонения δ. Тогда из
(7.9) получим
tН = [δ/α0]1/α.
Для ускоренных испытаний устанавливают более узкие пределы
отклонения δ' = δ/m, где m = 1,5...5,0. Следовательно, среднее время tУ,
необходимое для достижения δ', будет меньше tН, а его значение можно
найти из выражения .
Методика контрольных испытаний на надёжность рассчитана на
подтверждение вероятности безотказной работы изделия P(t) за время t,
заданное в технических условиях. Комплектование выборки производится
методом случайных чисел с использованием соответствующих таблиц.
Методика позволяет сократить время испытаний за счёт форсирования
воздействующих на износ машины факторов во время испытаний (в случае
ускоренных испытаний).
Планирование испытаний. Образцы изделий для испытаний отбираются
из числа принятых техническим контролем завода с обязательным
прохождением
приработки.
Испытания
рекомендуется
проводить
круглосуточно в форсированном режиме. Во время испытаний проводятся
регламентные и профилактические работы, предусмотренные инструкциями
по эксплуатации.
Задают приёмочное число c и по табл. 3.1...3.3 при известной из
технических условий вероятности Pβ(t) безотказной работы за время t для
соответствующего значения β определяют необходимый для испытаний
объем выборки n, комплектующейся по таблице случайных чисел.
Пусть необходимо подтвердить P(t) = Pβ(t) = 0,9 при β = 0,3 за t = 5000 ч.
Тогда по табл. 7.3 для β = 0,3 при c = 0 и Рβ(t) = 0,9 находим, что объём
выборки n = 12.
Все изделия, входящие в объём выборки n, испытывают в течение
времени tИ и по результатам испытаний делают вывод о соответствии данной
партии машин заданным показателям надёжности. Если число отказов при
испытаниях d ≤ c, то результат признаётся положительным, если d > c –
отрицательным.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
В случае отрицательного результата иногда удаётся подтвердить
заданные показатели надёжности партии, для чего необходимо изменить
план испытаний. Пусть для предыдущего случая число отказов d = 1 (d > c).
Изменим план испытаний, приняв с1 = 1. Тогда по табл. 3.3 найдём новое
значение n1 = 24. Проводим испытания новых изделий (n1 – n = 12) в течение
времени tИ. Если за это время ни одно изделие не отказало, то результаты
испытаний следует считать положительными, поскольку выполнено
решающее правило для второго плана испытаний (с1 = d).
Если предприятие не располагает необходимым для испытаний объёмом
выборки n, то необходимо увеличивать время испытаний tИ, поскольку при
этом объём выборки уменьшается по сравнению с заданным (tИ > t).
Ускоренные
испытания
являются
циклическими.
Уровни
воздействующих факторов выбираются так, чтобы обеспечить заданный
коэффициент ускорения. Значение коэффициента ускорения задаётся в
зависимости от интервала варьирования воздействующих факторов,
предполагаемой продолжительности испытаний и возможностей его
реализации на данном предприятии. Одна из методик проведения
промышленных ускоренных испытаний асинхронных двигателей определена
ГОСТ 16709-71 «Машины электрические вращающиеся. Двигатели
асинхронные трёхфазные крановые. Методы определения средней наработки
до отказа и вероятности безотказной работы».
Определительные испытания, как и контрольные могут проводиться в
нормальных режимах или ускоренно. Поскольку при определительных
испытаниях необходимо рассчитать неизвестную вероятность безотказной
работы Р или найти закон распределения отказов, их длительность
превышает длительность контрольных испытаний. В ряде случаев можно
продолжить контрольные испытания до отказа всех машин выборки (d = n),
переводя их тем самым в разряд определительных.
Планирование испытаний. Планирование при определении вероятности
безотказной работы сводится к определению минимальной выборки n (число
опытов), необходимой для обеспечения заданной достоверности Q и
точности δ оценки показателя Р. При этом используются следующие
соотношения:
d = n(1 – P*);
PН = P*(1+δ),
где Р* = (1 – d/n) – точечная оценка вероятности безотказной работы; РН – её
нижняя граница.
Очевидно, что при неизвестной априори величине Р* объём выборки n
зависит от результатов испытаний. Поэтому при планировании испытаний
необходимо задаться некоторым ожидаемым значением точечной оценки РОЖ
= Р* на основе имеющейся информации о машине (результаты расчётов
надёжности, технических условий и др.).
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Затем по формуле рассчитывают нижнюю границу РН. По таблице, в
которой нижняя и верхняя доверительные границы Р связаны с величиной
выборки n и числом отказов d при заданной достоверности Q, отмечают все
клетки, в которых значения n и d удовлетворяют условию
(n – d)/n = PОЖ.
Из этих клеток выбирают ту, значение РН в которой наиболее близко к
рассчитанному по формуле (7.12), и по ней из таблицы находят значение n.
Обработка результатов испытаний. Точечная оценка вероятности
безотказной работы рассчитывается по формуле
Р* = 1 – d/n.
По известным значениям Q, n и d из таблицы находят верхнюю и нижнюю
доверительные границы РВ, PН и вычисляют относительную доверительную
ошибку δ:
δ = δН = lnPН/lnP* – 1.
При определении закона распределения отказов испытания проводятся до
выхода из строя всех машин (d = n). При этом фиксируется время наработки
каждой из машин выборки n. Далее строится экспериментальная гистограмма
частоты отказов в функции времени, по которой с помощью критериев
согласия определяется закон распределения отказов.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
ГЛАВА 4
ОХРАНА ТРУДА
ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ
ТОКОМ ПРИ САМОСТОЯТЕЛЬНОМ ОСВОБОЖДЕНИИ
ЧЕЛОВЕКА ОТ КОНТАКТА
Ранее проведенные исследования показали что исход электротравмы
в значительной степени зависит от того наступает или нет Эффект не
отпускания(приковывания)
В случае прикосновения к токоведущим частям в сети с заземленной
нейтралью 380/22Q В при неблагоприятных условиях (сырая обувь я
токопроводящий пол или одновременное касание к заземленным
предметам одной рукой) человек оказывается включенным на полное
фазное напряжение. При этом происходит электрический пробой
поверхностных слоев кожи, и сопротивление человека оказывается
равным
внутреннему.
Когда
прикосновение
сопровождается
Приковыванием, то очевидно, если в течение одной секунды не
произойдет отключение напряжения, смертельный исход неизбежен . В
то же время, если приковывания не происходит, то человек
непроизвольно отдергивает руки от токоведущих частей и освобождается
от воздействия электрического тока. Ясно, что в этом случае вероятность
смертельного исхода будет зависеть от времени протекания тока через
человека, которое зависит от скорости двигательной реакции на
разряжение электротоком. Можно предположить, что вероятность такого
соприкосновения с токоведущими частями весьма высока, таk как
большинство людей подвергались такому воздействию на производстве и
в быту. Однако опасность поражение при самостоятельном
освобождении от токоведущих частей неизвестна
Определим вероятность смертельного поражения (фибрилляции) при
случайном одновременном контакте с заземленными конструкциями и
фазным проводником.
Предположим наиболее тяжелый случай, когда одной рукой человек
плотно охватывает заземленную конструкцию а в другой руке держит
металлический предмет например, гаечный ключ), которым касается то
ко ведущих частей. Сопротивление тела человека при этом можно
положить равным внутреннему.
С целью определения времени протекания электрического тока через
тело человека при самостоятельном освобождении от контакта были
проведены его измерения у 28 человек (мужчин) на специальном стенде.
Методика
ВР 5521300.97/8 ПЗ
Изм Лист № докум.
ют
Садыков
Разраб.
Криворучко
Пров.
Н.конт.
контр.
Утв.
Подп.
Дата
ОХРАНА ТРУДА И
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНИ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Лит.
Лист
Листов
ТашИИТ
«Электротранспорт»
ГЛАВА 5
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
Расчет экономических показателей участка
ремонта тяговых двигателей .
В условиях рыночной экономики возрастают требования к наиболее
экономному
расходованию
трудовых,
материальных,
топливноэнергетических и денежных
ресурсов,
повышению эффективности
использования технического потенциала.
В связи с этим необходимо добиваться обоснованных решений по
оптимизации технико-экономических показателей работы проектируемого
или реконструируемого объекта. В этих целях осуществляются расчеты
основных технико-экономических
показателей
конкретного объекта,
сравнение их величин с базисными в целях реализации оптимального
проектного решения.
В экономической части выпускной квалификационной работы
рассчитываются следующие технико- экономические показатели участка
ремонта трансформаторов.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Затраты за период срока службы.
Экономическая эффективность.
Удельная экономия капитальных вложений.
Срок окупаемости капитальных вложений.
Коэффициент эффективности.
Численности высвобождаемых рабочих при внедрении инновации.
Рост производительности труда, %.
Экономия фонда оплаты труда.
Затраты за период срока службы.
WHC=K+tH*E
Где:W- всего затраты за период срока службы
К- капитал вложения
Tн - Норма срока службы
Е - Эксплуатационные расходы
ВР 5521300.97/08 ПЗ
Изм Лист № докум.
ют
Шафиков
Разраб.
Криворучко
Пров.
Н.конт.
контр.
Утв.
Подп.
Дата
Лит.
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
РАСЧЕТЫ
Лист
Листов
ТашИИТ
«Электротранспорт»
Годовой фонд заработной платы определяется из фонда оплаты труда
Годовой фонд оплаты труда определяется умножением заработной платы
работников на их штат за величину планового периода (12 месяцев)
В состав среднемесячной заработной платы включаются тарифы и надбавки.
Фонд оплаты труда
Таблица 5.1.
Фонд оплаты труда работников участка
Должность Рзряд
Тарифная
ставка
Доплаты
Итого
Годовой
фонд з.п.
Мастер
339332
72714
712046
8544552
сум
4288224
сум
4288224
сум
4288224
сум
214099224
Слесарь
5
255223
102129
357352
Слесарь
4
238345
95338
333683
Слесарь
4
238345
95338
333683
Итого
К – Себестоимость установки принимается принимается 10 000 000
S- Площадь цепи 96 м2 * 150000 = 110.4 млн. Сум
V – 36 м2 * 300000 = 10,6 млн. Сум
4) Срок окупаемости капитальных вложений.
K1 – K2 – капитал вложения
Э1– Э2 - Эксплуатационных расходов до и после внедрения.
T = K1 – K2 / Э1– Э2 = 1000000 – 10000000 / 11715180 – 1128669 = 1, год
5) Коэффициент эффективности внедрения установки для диагностики
якоря ТЭД
Е = 1 / Т = 1 / 1.9 = 0,52
Е – коэффициент эффективности внедрения способа диагностики якоря ТЭД
52 %
Т – срок окупаемости капитальных вложений. 1. год
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
6) Численности высвобождаемых рабочих при внедрении инноваций.
Чвысв = (Чб - Чн) * Ксм = 5 – 3 =2 слесаря 4 разряда.
Где: Чвысв –Численности высвобождаемых рабочих при внедрении инноваций
2 слесаря 4 разряда.
Чб – 5 слесарей численность рабочих, занятых производства, до внедрения
мероприятия, чел
Чн – 3 слесаря Что же после внедрения мероприятия по экономике
Ксм – коэффициент сменности работ 1 .
7) Рост производительности труда, %.
Пт = ∆Ч0 / Чп * ∆Ч0 *100 = 2 * 100/30
= 30%
Где: ∆Ч0 = Чп1 * Чп2 = 5-3=2
Чп – 3 слесаря численность производственного персонала.
Производительность установки_ 1т/час ( Диагностическая установка).
8. Экономия фонда оплаты труда.
∆Эфз = Зм * Чвасв * Тн = 2* 255223 = 510446 сум.
Где: ∆Эфз – Экономия фонда оплаты труда. 510446
Т – срок действия внедренного мероприятия - постоянно в течении
расчетного срока службы. 1.3 года
Чвасв – Численности высвобождаемых рабочих при внедрении инноваций.
1. слесаря 4 разряда высвободится при внедрении диагностической
установки ..
Полученные результаты свидетельствуют о том, что цех работает прибыльно.
Следовательно на основании расчетов можно сделать вывод , что внедрение
в технологическом процесс методов диагностики якоря окупится в течении
1. года и даст
Экономию фонда оплаты труда. 510446 сум.
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Таким образом, разработанные в дипломном проекте методы диагностики
Неисправности якоря ТЭД дадут экономию
фонда оплаты труда , и могу применяться в технологическом процесее
ремонта якоря ТЭД
Лист
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата