при какой тнв наблюдается значительное ухудшение тяговых характеристик двигателя

Надежность тягового состава

Содержание материала

Галкин В. Г., Парамзин В. П., Четвергов В. А. Надежность тягового подвижного состава. Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта. Москва: Транспорт, 1981.
Освещены основные положения теории и факторы, влияющие на надежность тягового подвижного состава железных дорог. Рассмотрены система количественных показателей надежности, методы их определения и анализа. Указаны основные пути повышения надежности локомотивов, оптимизации системы их ремонта и технического обслуживания.
Книга утверждена Главным управлением учебными заведениями МПС в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений железнодорожного транспорта.

ОТ АВТОРОВ.

Ритмичная и устойчивая работа железнодорожного транспорта во многом зависит от надежности тягового подвижного состава и эффективности его использования.
В этих целях во многих локомотивных депо организованы и работают лаборатории и группы надежности. Создание вычислительных центров на дорогах и решение отдельных задач АСУТ заставляет пересмотреть прежние, чисто субъективные способы оценки состояния локомотивов и диктует целесообразность научного обоснования параметров системы технического обслуживания и ремонта с применением современных математических методов.
Очень важно, чтобы необходимыми теоретическими знаниями обладали выпускники вузов — будущие специалисты по эксплуатации п ремонту тягового подвижного состава. В программах большинства специальных дисциплин, изучаемых студентами, предусмотрены отдельные разделы по надежности подвижного состава. Однако они не дают в целом представления о проблеме надежности локомотивов. В последние годы интенсивно ведутся исследования надежности локомотивов в научно-исследовательских институтах, вузах и на предприятиях железнодорожного транспорта. Появилось немало научных публикаций, освещающих отдельные теоретические и практические вопросы надежности тягового подвижного состава. Однако из-за сложной формы изложения материала студенты не. всегда могут их использовать.
Настоящее учебное пособие является первой попыткой систематизированного изложения вопросов надежности тягового подвижного состава в эксплуатации. Книга не претендует на исчерпывающее освещение всех аспектов этой проблемы. В нее, в частности, не включены вопросы обеспечения надежности локомотивов при их создании, технологические методы повышения и восстановления работоспособности, безотказности, поскольку это рассматривается в соответствующих учебных курсах.
Авторы выражают благодарность д-ру техн. наук. Е. С. Павловичу и канд. техн. наук А. Б. Подшивалову за ценные замечания и советы, высказанные при рецензировании рукописи.

Глава 1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ.

1. ЗНАЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ТЯГОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА.

Зависимость между характеристиками надежности и технико-экономической эффективностью локомотивов может быть представлена уравнением

(3)

Аналогичного вида зависимости могут быть получены для определения влияния характеристик надежности на себестоимость эксплуатационной работы, приведенные расходы, процент рентабельности и пр.
В заданных условиях эксплуатации оптимальной будет такая величина которая позволяет достичь плановой производительности локомотивов при минимальных трудовых, материальных и денежных затратах. Надежность ТПС еще не отвечает полностью современным требованиям, что снижает эффективность его использования, приводит нередко к срыву графика движения поездов и в конечном счете затрудняет выполнение плана перевозок пассажиров и народнохозяйственных грузов.

Источник

Используются самые разные технологии оздоровления ТЭД, вследствие чего качество их ремонта не всегда в полной мере отвечает установленным требованиям. Это подтверждается статистикой отказов тяговых двигателей, которые для устранения неисправностей требуют выкатки из-под локомотива. Свыше 60% таких отказов двигателей типов НБ418 и ТЛ2К1, как было отмечено, происходит до пробега 300 тыс. км. от заводского ремонта. Создание новых методов диагностики тяговых двигателей и технологии ремонта, более совершенных изоляционных материалов и технологического оборудования. Комплексное использование новинок на предприятиях позволило бы, на мой взгляд, существенно повысить качество ремонта и надежность работы тяговых двигателей, увеличить нормативные пробеги до их планового ремонта.

Таким образом, сделаю вывод что частота отказов ТЭД парка ЭПС в 2003-2004 г. не уменьшилась. Они составляют до 20% от общего количества неисправностей электровозов. Их устранение требует как правило, выкатки электродвигателей, что приводит к значительным простоям локомотивов и существенным затратам на их ремонт. Больше половины отказов ТЭД –пробои изоляции и межвитковые замыкания в якорях, полюсах и компенсационных обмотках, а также в их соединениях. Стабильно высоким (6-8% от общего количества выхода из строя электродвигателей) остается число повреждений моторно-якорных подшипников. В связи с этим возникает острая потребность в организации технического обслуживания и ремонта электрических машин с применением средств не разрушающего контроля и диагностирования.

Из диаграммы распределения неисправностей элементов тягового двигателя типа НБ-418К6 показанной на рисунке 2 видно, что при его эксплуатации наиболее характерны:

1-круговой огонь 0,21

2-низкая изоляция якорных и полюсных обмоток 0,03

4-пробой и МВЗ обмотки якоря 1,6

5-пробой и МВЗ катушек полюсов 0,64

6-пробой компенсационной обмотки 0,34

7-повреждение соединений между полюсами 0,11

8-повреждение выводов полюсов 0,01

9-повреждение выводных кабелей 0,4

10-выплавление припоя у «петушков» коллектора 0,45

11-повреждение якорных бандажей 0,46

12-повреждение якорных подшипников 0.35

13-повреждение щеточных узлов траверс 0,11

14-повреждение перемычек между щеткодержателями 0,03

Основные причины низкой надежности электрических машин в эксплуатации – неудовлетворительное качества ремонта и пропуск дефектов при его контроле. Это свидетельствует о том, что сегодня депо и локомотиворемонтные заводы располагают средствами технической диагностики, которые не соответствуют стандарту. Чтобы повысить надежность электрических машин, требуется комплекс мер:

— разработка и внедрение новых изоляционных, лакокрасочных материалов и компаундов;

— использование ускоренных методов испытаний изоляционных материалов;

— организация эксплуатационных испытаний электрических машин с изоляцией более высокого класса;

— развитие технологии пропиток;

— повышение ресурса электрических машин локомотивов, в том числе при капитальном ремонте;

— совершенствование методов неразрушающего контроля и технической диагностики.

2 группа – автоматизированная система после ремонтных испытаний электрических машин (испытательные станции заводов и депо);

3 группа – диагностический комплекс переносных средств контроля и диагностирования технического состояния электрических машин (цех текущего ремонта локомотивов и цех по ремонту электрических машин);

4 группа – встроенные системы диагностирования на локомотивах (локомотивы).[11]

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Как устроен и работает электровоз, тяговый подвижной состав

e-mail:	office@matrixplus.ru tender@matrixplus.ru
icq:	613603564
skype:	matrixplus2012
телефон	+79173107414 +79173107418

г. С аратов

Какому двигателю отдать предпочтение?

Двигатели, которые могут быть использованы в качестве тяговых на электровозе, должны удовлетворять как минимум двум требованиям. Прежде всего они должны допускать возможность регулирования в широких пределах частоты вращения. Это позволяет изменять скорость движения поезда. Кроме того, необходимо иметь возможность регулировать в широком диапазоне силу тяги, т. е. вращающий момент, развиваемый двигателем. Так, двигатели электровоза должны обеспечивать значительную силу тяги во время трогания поезда, его разгона, при преодолении крутых подъемов и т. п. и снижать ее при более легких условиях движения.

С точки зрения организации движения, казалось бы, желательно, чтобы поезда независимо от изменения сопротивления движению перемещались с постоянной скоростью или эта скорость снижалась бы незначительно. В этом случае зависимость между силой тяги F и скоростью движения v (рис. 11, а) представляла бы в прямоугольных осях координат вертикальную прямую линию 1, параллельную оси F, или слегка наклонную линию 2. Зависимость между силой тяги, развиваемой двигателями локомотива, и скоростью его движения называют тяговой характеристикой и представляют ее графически, как показано на рис. 11, или в виде таблиц.

Изображенные на рис. 11, а тяговые характеристики являются жесткими. В случае жесткой характеристики мощность, потребляемая двигателями и равная произведению силы тяги на скорость, например, на крутых подъемах, возрастает пропорционально увеличению силы тяги (произведение v\F\ значительно меньше V2F2, см. рис. 11, а). Резкое увеличение потребляемой мощности приводит к необходимости повышения мощности как самих двигателей, так и тяговых подстанций, увеличения площади сечения контактной подвески, что связано с затратами денежных средств и дефицитных материалов. Избежать этого можно, обеспечив характеристику двигателя, при которой с увеличением сопротивления движению поезда автоматически снижалась бы его скорость, т. е. так называемую мягкую характеристику (рис. 11, б). Она имеет вид кривой, называемой гиперболой. Двигатель с такой тяговой характеристикой работал бы при неизменной мощности ( V1F1 = V2F2) Однако при движении тяжелых составов на крутых подъемах, когда необходима большая сила тяги, поезда перемещались бы с очень низкой скоростью, тем самым резко ограничивая пропускную способность участка железной дороги. Примерно такой характеристикой обладают тепловозы, так как мощность их тяговых двигателей ограничена мощностью дизеля. Это относится и к паровой тяге, при которой мощность ограничивается производительностью котла.

Рис. 11. Жесткая (а) и мягкая (б) тяговые характеристики

Мощность, развиваемая тяговыми двигателями электровоза, практически не ограничена мощностью источника энергии. Ведь электровоз получает энергию через контактную сеть и тяговые подстанции от энергосистем, обычно обладающих мощностями, несоизмеримо большими мощности электровозов. Поэтому при создании электровозов стремятся получить характеристику, показанную на рис. 11, б штриховой линией. Электровоз, оборудованный двигателями с такой характеристикой, может развивать значительную силу тяги на крутых подъемах при сравнительно высокой скорости. Конечно, мощность, потребляемая тяговыми двигателями в условиях больших сил тяги, повышается (v 1 F 1 несколько больше v 1 F 1 ), но это не приводит к резким перегрузкам питающей системы.

Трехфазные асинхронные двигатели самые распространенные. Достоинства их трудно переоценить: простота устройства и обслуживания, высокая надежность, низкая стоимость, несложный пуск. Однако, как известно, частота

вращения асинхронного двигателя почти постоянна и мало зависит от нагрузки, она определяется частотой подводимого тока и числом пар полюсов двигателя. Поэтому регулировать частоту вращения таких двигателей, а следовательно, и скорость движения поездов можно только изменением частоты питающего тока и числа пар полюсов, что трудно осуществить. Кроме того, как уже отмечалось выше, для питания таких двигателей требуется устраивать сложную контактную сеть. Поэтому асинхронные двигатели до недавнего времени почти не применяли на электровозах.

Благодаря развитию полупроводниковой техники оказалось возможным создать преобразователи однофазного переменного тока в переменный трехфазный и регулировать их частоту. Это позволило построить электровозы, на которых в качестве тяговых используются трехфазные асинхронные двигатели. Подробнее о таких электровозах будет рассказано ниже. Отметим, что абсолютно жесткой характеристикой (см. рис. 11, а) обладает синхронный двигатель.

Чтобы оценить возможности регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока, напомним, что при вращении в магнитном поле проводников обмотки якоря двигателя в них возникает (индуцируется) электродвижущая сила (э. д. е.). Направление ее определяют, пользуясь известным правилом правой руки. При этом ток, проходящий по проводникам якоря от источника энергии, направлен встречно индуцируемой э. д. с. Напряжение Uх, подведенное к двигателю, уравновешивается э. д. е., наводимой в обмотке якоря, и падением напряжения в обмотках двигателя:

Значение э. д. с. Е пропорционально магнитному потоку и частоте вращения, с которой проводники пересекают магнитные силовые линии, т. е.

U д = с 1* Ф n + I гд, (3)

n = ( U д- I гд) : (с 1 Ф). (4)

Эта формула позволяет определить зависимость между частотой вращения и магнитным потоком при постоянном значении приложенного напряжения, эквивалентное сопротивление обмоток двигателя невелико и составляет обычно менее одной десятой ома. Следовательно, частоту вращения двигателя постоянного тока можно регулировать, изменяя подводимое к нему напряжение (прямая пропорциональность) или магнитный поток возбуждения (обратная пропорциональность). Оба способа регулирования частоты вращения применяются на электровозах.

Рис. 12. Схемы, поясняющие способы возбуждения двигателей постоянного тока

Рис. 13. Электромеханические характеристики двигателей с параллельным (а) и последовательным (б) возбуждением

Как зависит вращающий момент от тока якоря? Если подключить проводники обмотки якоря двигателя к электрической сети, то проходящий по ним ток, взаимодействуя с магнитным полем полюсов, создаст силы, действующие на каждый проводник с током. В результате совместного действия этих сил создается вращающий момент М, пропорциональный току якоря и магнитному потоку полюсов Ф, т. е.

Из этой формулы видно, что вращающий момент не зависит от подведенного напряжения.

Чтобы построить тяговую характеристику двигателя постоянного тока, необходимо установить, как изменяются частота вращения n и момент М в зависимости от тока при разных способах возбуждения двигателей. С увеличением нагрузки двигателей, например в случае преодоления подъема, при неизменном напряжении Uд будет возрастать и ток якоря, так как, чтобы преодолеть дополнительную нагрузку, двигатель должен развивать большую силу тяги, а следовательно, и мощность (как известно, Р= Uд* I ).

Для двигателей с параллельным возбуждением можно считать, что ток возбуждения не изменяется с изменением нагрузки. Следовательно, не изменяется и магнитный поток. Так как сопротивление R я обмотки якоря невелико, то в соответствии с формулой (3) будет незначительно возрастать произведение R я при постоянных Uд и Ф. Это значит, что частота вращения двигателя с параллельным возбуждением при увеличении нагрузки несколько уменьшается (рис. 13, а), а вращающий момент возрастает пропорционально увеличению тока, что графически изображается прямой линией, проходящей через начало координат.

Примерно такие же характеристики будут иметь двигатели с независимым возбуждением, если не изменяется ток возбуждения.

Рассмотрим те же характеристики для двигателя с последовательным возбуждением (см. рис. 12, б). У такого двигателя магнитный поток зависит от нагрузки, так как по обмотке возбуждения проходит ток якоря. Частота вращения якоря, как видно из формулы (4), обратно пропорциональна потоку и при увеличении тока якоря I, а значит и магнитного потока Ф, резко уменьшается (рис. 13, б). Вращающий момент двигателя, наоборот, резко возрастает, так как одновременно увеличиваются ток якоря и зависящий от него магнитный поток возбуждения.

В действительности магнитный поток немного уменьшается вследствие размагничивающего действия реакции якоря.

По электромеханическим характеристикам двигателя можно построить его тяговую характеристику. Для этого берут ряд значений тока и определяют по характеристикам соответствующие им частоту вращения и вращающий момент. По частоте вращения двигателя несложно подсчитать скорость движения поезда, так как известны передаточное число i редуктора и диаметр D круга катания колесной пары:

Поскольку в теории тяги пользуются размерностью частоты вращения якоря тягового электродвигателя, выраженной в об/мин, а скорость движения поезда измеряют в км/ч, то формула (6) с учетом коэффициента согласования этих размерностей принимает вид

v = 0,188D n /i.
Зная вращающий момент на валу двигателя, а также потери при передаче момента от вала тягового двигателя к колесной паре, которые характеризуют к. п. д. передачи, можно получить и силу тяги, развиваемую одной, а затем и всеми колесными парами электровоза.

По полученным данным строят тяговую характеристику FK (и) (см. рис. 11).

На электрических железных дорогах в качестве тяговых в подавляющем большинстве случаев используют двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, обладающие мягкой тяговой характеристикой. Такие двигатели, как отмечалось выше, при больших нагрузках вследствие снижения скорости потребляют меньшую мощность из системы электроснабжения.

Тяговые двигатели последовательного возбуждения имеют и другие преимущества по сравнению с двигателями параллельного возбуждения. В частности, при постройке тяговых двигателей устанавливают допуски на точность изготовления, на химический состав материалов для двигателей и т. п. Создать двигатели с абсолютно одинаковыми характеристиками практически невозможно. Вследствие различия характеристик тяговые двигатели, установленные на одном электровозе, при работе воспринимают неравные нагрузки. Более равномерно нагрузки распределяются между двигателями последовательного возбуждения, так как они имеют мягкую тяговую характеристику.

форсунок в ультразвуковых ваннах и на стендах

Дезинфицирующие средства

широкого применения

для дезинфекции на объектах железнодорожного транспорта, пищевой промышленности, ЛПУ, ветеринарного надзора

Моющие средства

для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- «Фаворит К» и «Фаворит Щ», внутренняя и наружная замывка вагонов.

Источник

При какой тнв наблюдается значительное ухудшение тяговых характеристик двигателя

Иванов Владимир Николаевич
«Московский государственный университет путей сообщения» МГУПС (МИИТ)

Анализ надёжности тяговых электрических машин электровозов,
эксплуатируемых на железных дорогах Восточного региона

1.1. Проблема надёжности и ее значение
для современной техники

Качество электрических машин представляет совокупность свойств, определяющих их пригодность для эксплуатации. Надёжность является важнейшим технико-экономическим показателем качества любого технического устройства, в частности электрической машины, определяющим ее способность безотказно работать с неизменными техническими характеристиками в течение заданного промежутка времени при определенных условиях эксплуатации. При широком применении электрических машин в различных системах электроприводов и автоматического регулирования производства в значительной степени определяется надёжностью этих машин. Отказы электрических машин наносят ощутимый материальный ущерб. Повышение надёжности электрических машин, выпуск которых составляет десятки миллионов изделий в год, является важнейшей научно – технической проблемой [3].

Проблема надёжности технических систем за последние два-три десятилетия резко обострилась, что объясняется следующими объективны причинами:
— резким увеличением сложности технических систем, включающих сотни тысяч и даже миллионы отдельных узлов и элементов;
— экстремальностью условий, в которых эксплуатируется ТЭМ (высокие скорости, значительные ускорения, высокие температуры и давления, вибрация, перепад температур и т. д.);
— интенсивностью режимов работы системы или отдельных узлов (при высоких температурах, частотах вращения, давлениях, плотности тока и т. д.);
— повышением требований к качеству работы (высокая точность, эффективность и т. д.);
— увеличением ответственности функций, выполняемых системой, высокой экономической и технической ценой отказа;
— полной или частичной автоматизацией и, как следствие, исключением непосредственного контроля человеком функционирования системы и ее элементов [7,8,9,10,11,12,13,14,15].

1.2. Статистика отказов и анализ
повреждаемости электрических машин

Традиционный путь исследования надёжности электрических машин – исследование статистических данных об отказах. При первоначальном изучении статистики отказов по типам электрических машин, наибольшее внимание уделяется «слабым» узлам и причинам отказов.

При исследовании надёжности систем или отдельных технических изделий пользуются следующими приемами: система разбивается на блоки, затем определяются надёжность каждого блока и результирующая надёжность всей системы.

Система разбивается на блоки на основании анализа функционального назначения и физических процессов, происходящих в системе и блоках. Однако нет смысла исследовать все блоки, входящие в систему, так как их надёжность обычно значительно различается. Отказы некоторых из блоков практически невозможны и их учёт при определении результирующей надёжности только усложняет эксперименты и расчёты, практически не меняя окончательный результат. Поэтому при составлении структурных схем пользуются методом «слабых звеньев», выделяя только те блоки, надёжность которых в данных условиях минимальна.

В этом аспекте рассмотрим основные типы электрических машин. В асинхронных двигателях при исследовании на надёжность следует выделять как «слабые звенья» обмотку статора и подшипниковый узел. В синхронных машинах следует выделять обмотки статора и ротора, щёточный аппарат и контактные кольца, подшипники (или подпятники), системы охлаждения и пожаротушения и т. д. Машину постоянного тока с точки зрения её надёжности представляют из следующих узлов: коллекторно-щёточный и подшипниковый узлы, обмотки якоря, возбуждения, добавочных полюсов и компенсационную.

Долгий и кропотливый труд по сбору статистических данных об отказах и их анализу необходим для разработки и уточнения методик расчёта надёжности электрических машин, обеспечения и повышения надёжности, совершенствования технологии изготовления, разработки выбора электрических машин, создания и улучшения систем защиты и правил технической эксплуатации.

Проанализируем причины отказов электрических машин различных типов.

Асинхронные двигатели. В подавляющем большинстве случаев (85-95%) отказы асинхронных двигателей мощностью свыше 5 кВт происходят, из-за повреждения обмоток и распределяются следующим образом:
— межвитковые замыкания – 93%,
— пробой межфазной изоляции – 5%,
— пробой пазовой изоляции – 2%.
На подшипниковый узел приходится 5-8% отказов и небольшой процент связан с такими причинами, как распайка выводных концов, скручивание валов, разрыв стержней ротора и др.

Одна из распространенных причин повышенной интенсивности отказов электродвигателей – вибрация агрегата, которая влечет за собой отказы подшипников, обмотки, а иногда и трещины в чугунной оболочке электродвигателя и в лапах крепления постамента. Повышенная вибрация объясняется неудовлетворительным сочленением электродвигателя и исполнительного механизма, остаточной неуравновешенностью вращающихся масс, повышенным зазором между телами качения и кольцами шарикоподшипника, искажением формы посадочных мест под установку подшипника или их несоосностью, овальностью колец шарикоподшипника и т.п.

Статистические данные свидетельствуют о том, что одной из основных причин отказов синхронных машин являются заводские дефекты. В течение первого периода работы (5-10 тыс. ч) имеет место приработка, когда заменяются и ремонтируются детали, обладающие заводскими дефектами. Затем наступает период нормальной эксплуатации, продолжительность которого в обычных условиях составляет 15-20 лет. В конце этого периода начинается постепенное учащение отказов, связанное с износом и старением изоляционных и других материалов и элементов конструкции.

Для оценки эксплуатационной надёжности синхронных генераторов широко применяется понятие удельной повреждаемости (удельного числа аварийных отклонений), которое представляет собой среднее число аварийных отключений на одну машину в год, выраженное в процентах от общего числа отключений. Статистика показывает, что удельная повреждаемость возрастает с увеличением мощности.

Проведем анализ повреждаемости основных узлов крупных синхронных машин. Отказ синхронных машин из-за повреждения обмотки статора, как правило, происходит в результате пробоя изоляции обмотки. Участки пониженной электрической прочности в изоляции обмотки могут появляться вследствие дефектов изготовления, повреждений при монтаже обмотки или в процессе эксплуатации, включая ремонтные работы.

На процесс разрушения изоляции ускоряющее влияние оказывают концентрации нагрузок: повышенные механические усилия при переходных процессах, перегрузки по току, перенапряжения, вибрации и другие факторы. В этой ситуации наличие участков с пониженной электрической прочностью и приводит к повреждению обмотки, ибо амплитуды практически возможных перенапряжений недостаточны для пробоя доброкачественной изоляции.

Как показывает анализ, наибольшее число выходов из строя тяговых электродвигателей приходится на пробой изоляции. Во многом это определяется сложными условиями эксплуатации ТЭМ:
— перегрузками,
— коммутационными перенапряжениями,
— увлажнением и т.д. [24].
Кроме того, наибольшее число выходов из строя ТЭМ из-за пробоя изоляции наблюдается в период перепада температур, когда сильно возрастает вероятность увлажнения обмоток из-за попадания влаги в ТЭМ.

Для объектов, работоспособность которых может быть восстановлена после отказа, показатели надёжности определяют по статистическим данным, полученным с помощью планов [N, R, L₀]; [N, R, r]. В качестве показателя безотказности применяют параметр потока отказов w(l). По определению параметр потока отказов w(l) есть среднее число отказов локомотива (или его элементов) за единицу пробега, взятое для рассматриваемого пробега l.

Для расчета оценки w(l) по статистическим данным применяют формулу

(1.1)

Формула (1.1) выведена при условии, что все N локомотивов работали с момента ∆l до l+∆l. Если в течение интервала ∆l число локомотивов изменилось (уменьшилось), следует вместо N∙∆l использовать суммарный пробег всех работавших локомотивов .

Формула (1.2) преобразуется к виду

(1.2)

Выбор ширины интервала ∆l определяется общей продолжительностью наблюдений, цикличностью периодов эксплуатации, видом объектов, целями анализа. При оценке влияния внешних (например, климатических) факторов интервал может быть выбран равным пробегу за месяц, квартал.

Проведен расчет параметра потока отказов ТЭМ, электроаппаратуры, механического оборудования за период эксплуатации с 2000 по 2012 год. Данные сведены в таблицу (таблица 1.1.).

Данные параметра потока отказов ТЭМ НБ-514 по сезонам эксплуатации приведены (рисунок 1.2). Для сравнения взят анализ депо Абакан, Боготол, Красноярской ж.д.; Нижнеудинск, Иркутск–Сортировочный, Вихоревка, Северобайкальск ВСЖД.

При рассмотрении зависимостей изменения параметров потоков отказов ТЭМ электровозов ВСЖД можно отметить:
— снижение надежности изоляции во времени эксплуатации;
— растет параметр потока отказов изоляции;
— отмечаются существенные изменения w_из по сезонам эксплуатации;
— растут отказы якорей ТЭМ с открытыми лобовыми частями;

— наблюдается увеличение характера потока отказов главных, добавочных полюсов и компенсационной обмотки, так как нередко тяговые двигатели продолжительное время работают с токами, превышающими номинальное значение, что ведет к более интенсивному старению изоляции.

Увеличенное число отказов изоляционных конструкций, особенно электрических машин НБ-514 электровозов ВЛ85, которые выполняют большую часть работы в грузовом движении и ВСЖД, потребовало проведения системного анализа, причин отказов ТЭМ и в первую очередь их изоляционных конструкций.

Рисунок 1.2 – Отказы ТЭМ ВСЖД в 2012 году

Рисунок 1.5 – Распределение отказов ТЭМ ВСЖД электровозов 2012 году

Рисунок 1.7 – Распределение отказов ТЭМ электровозов ВСЖД
в зависимости от пробега в 2012 году

Таблица 1.4 – Распределение отказов якорных обмоток электрических машин НБ-514
электровозов ВСЖД по видам повреждения (m_i, %)

В таблице (таблица 1.4) частность отказов m_i= N_i / ΣN

В таблице (таблица 1.4) частность отказов m_i= N_i / ΣN

Установлено, что параметр потока отказов распределяется по времени эксплуатации неравномерно. Наименьшая надёжность ТЭМ наблюдается в зимний период эксплуатации, а также во время перехода температуры окружающего воздуха через нулевое значение [35, 36, 37].

1.4. Анализ отказов тяговых электрических машин НБ-514 депо Нижнеудинск ВСЖД

Данные о распределении отказов электровозов ВЛ85 депо Нижнеудинск по видам оборудования приведены в таблице (таблица 1.5).

Кроме эксплуатационных факторов, существенное влияние на надёжность оказывает качество ремонта ТЭД. При разборах в депо в 12,7 % случаях признана вина ремонта.

Установлено, что в (таблице 1.5) дано распределение отказов электровозов ВЛ85 депо Нижнеудинск по видам оборудования в период с 2006 по 2012 годы.

Анализируя полученные таблицы, диаграммы можно сделать следующие выводы относительно отказов якорей ТЭД НБ-514 электровозов ВЛ85 депо Нижнеудинск.

Из диаграммы Исикавы представленной на (рисунке 1.11) видно, что наибольшее количество отказов по видам оборудования электровоза в процентном отношении имеют:
— электрическая аппаратура – 32,87 %;
— тяговые электрические машины – 24,87 %;
— механическое оборудование –14,29 %.

Это, в свою очередь, подтверждает гипотезу о необходимости дополнительной пропитки изоляции открытой лобовой части якоря со стороны противоположной коллектору.

ТЭМ НБ-514Б электровозов 2ЭС5к, 3ЭС5к, Э5к также имеют открытые лобовые части, как и НБ-514 электровозов ВЛ85. И соответственно, наибольшее число пробоев изоляции якоря по лобовым частям.

Пробег электровозов ВЛ85 депо Нижнеудинск в 2011 году – 19,903627 млн.км, в 2012 году – 20,538682 млн.км. 5

Осенне-зимне-весенний период является наиболее неблагоприятным для ТЭМ [38,39]. Через некачественные уплотнения коллекторных люков, воздухопроводов, а также через незакрытые вентиляционные отверстия двигателей, конструкция которых предусматривает защиту от попадания снега внутрь двигателей, возможно попадание воды и снега. Также в двигателях конденсируется влага и при постановке холодного локомотива в теплое помещение. Динамика изменения параметра потока отказов изоляции ТЭД электровозов железных дорог Восточного региона показана на (рисунок 1.15).

Если двигатели не находятся под нагрузкой, то попадающая в них влага поглощается изоляцией. Проникая в мельчайшие трещины и поры изоляционного материала, она значительно снижает его электрическую и механическую прочность. Подобное увлажнение изоляции происходит особенно интенсивно при повышении влажности с резким увеличением температуры окружающей среды [40].

При повышении температуры воздуха во время суточных колебаний температуры, или оттепелей, ТЭМ нагревается медленно. При соприкосновении воздуха с более холодными частями тягового электродвигателя, воздух охлаждается, его влагоёмкость уменьшается, и избыток водяного пара оседает на обмотках и коллекторе в виде инея, от этого изоляция намокает и начинается ее разрушение. Расположение входного и выходного патрубков в системе вентиляции тяговых электрических машин в одной плоскости обуславливает не только значительную неравномерность нагрева обмотки якоря, но и более интенсивное переувлажнение изоляции лобовой части обмотки якоря со стороны выхода воздуха из патрубка. Ситуация усложняется, если на пути движения увлажнённого воздуха устанавливается подшипниковый щит без вентиляционных окон. При эксплуатации ТЭМ в регионах с повышенной абсолютной влажностью воздуха в остове может накапливаться до тридцати литров воды [41].

Неравномерный перегрев и переувлажнение изоляции открытой лобовой части обмотки якоря приводит к локальному снижению надёжности этой части ТЭМ. В процессе ослабления связующего слоя изоляции задней лобовой части, влага через пористые капилляры проникает внутрь паза якоря. Большая часть неисправностей с самым распространенным диагнозом на железных дорогах Восточного региона «якорь-ноль» обусловлена этой причиной.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Иванов Владимир Николаевич
«Московский государственный университет путей сообщения» МГУПС (МИИТ)
Анализ надёжности тяговых электрических машин электровозов, эксплуатируемых на железных дорогах Восточного регионаона
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОДЛЕНИЕ РЕСУРСА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ТЕПЛОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Источник