Diagnosis of traction electric motor at irregularity in speed of anchor rotation

ISSN 2307–3489 (Print), ІSSN 2307–6666 (Online) Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту, 2013, вип. 3 (45) ЕКСПЛУАТАЦІЯ ТА РЕМОНТ ЗАСОБІВ ТРАНСПОРТУ ЕКСПЛУАТАЦІЯ ТА РЕМОНТ ЗАСОБІВ ТРАНСПОРТУ УДК 629.424.3-047.38 Б. Є. БОДНАР1, О. Б. ОЧКАСОВ1*, Д. В. ЧЕРНЯЄВ1, Я. І. ШЕВЧЕНКО1 1* Каф. «Локомотиви», Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, 49010, Дніпропетровськ, Україна, тел. + 38 (067) 745 20 71, +38 (056) 373 15 34, ел. пошта о[email protected] ДІАГНОСТУВАННЯ ТЯГОВИХ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ ЗА НЕРІВНОМІРНІСТЮ ОБЕРТАННЯ ЯКОРЯ Мета. Запропонувати комплексний діагностичний параметр (або систему параметрів), який би дозволяв визначати несправності тягового електродвигуна як електромагнітного, так і механічного характеру. Методика. Останні роки в світовій практиці найбільш швидко розвиваються технології переходу на обслуговування і ремонт обладнання відповідно до його фактичного технічного стану. Основу таких технологій складає контроль обладнання і прогнозування його технічного стану з використанням методів неруйнівного контролю та безрозбірного діагностування. В умовах експлуатації необхідний рівень надійності електричних машин, у тому числі й тягових електродвигунів (ТЕД) підтримувати дуже складно. Аналізуючи несправності рухомого складу, що виникають у процесі експлуатації, можна переконатися, що ТЕД є найменш надійними вузлами. У роботі запропоновано діагностування ТЕД за нерівномірністю обертання якоря. Розроблено пристрій для вимірювання нерівномірності обертання якоря. Результати. Проведено експериментальне дослідження з метою визначення нерівномірності обертання вала якоря та зв’язку нерівномірності обертання якоря з пошкодженнями вузлів ТЕД. Отримані експериментальні залежності форми сигналу нерівномірності обертання якоря для двигунів з різним технічним станом. Наукова новизна. Вперше запропоновано метод діагностування тягових електродвигунів за нерівномірністю обертання вала якоря. Запропонований метод після подальшого удосконалення може бути використаний при проведенні стендових випробувань двигунів при їх роботі без навантаження, а також для оцінки якості проведеного ремонту. Практична значимість. Пристрій для виявлення дефектів вузлів тягового електродвигуна як електромагнітного, так і механічного характеру без розбирання двигуна, може використовуватись при проведенні контролю складання двигуна після ремонту та при випробуваннях ТЕД без навантаження. Ключові слова: тяговий електродвигун; способи діагностування тягових електродвигунів; нерівномірність частоти обертання якоря Вступ Тягові електродвигуни (ТЕД) належать до найбільш навантаженого устаткування локомотивів з погляду комплексного впливу на них теплових, електричних, механічних і кліматичних факторів. Тому, незважаючи на постійне проведення заходів конструктивно-технологічного характеру під час виготовлення й ремонту локомотивів, рівень пошкоджуваності ТЕД в експлуатації хоча й знижується, але залишається досить високим [1, 2]. Останнім часом в світовій практиці найбільш швидко розвиваються технології переходу на обслуговування і ремонт обладнання відповідно до його фактичного технічного стану. Основу таких технологій складає контроль обладнання і прогнозування його технічного ста© Б. Є. Боднар, О. Б. Очкасов, Д. В. Черняєв, Я. І. Шевченко, 2013 13 13 ISSN 2307–3489 (Print), ІSSN 2307–6666 (Online) Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту, 2013, вип. 3 (45) ЕКСПЛУАТАЦІЯ ТА РЕМОНТ ЗАСОБІВ ТРАНСПОРТУ ну з використанням методів неруйнівного контролю та безрозбірного діагностування. Головним напрямком безрозбірного діагностування силового обладнання є функціональне діагностування в номінальних режимах роботи. Міжнародними стандартами ISO за напрямком «Моніторинг стану і діагностування машин» функціональне діагностування працюючого обладнання рекомендується виконувати за робочими та непрямими параметрами, а саме: вібрації, температурі, струму електродвигуна, аналізу складу змазки [4]. В локомотивному господарстві Укрзалізниці останнім часом в процес ремонту електричних машин активно впроваджуються засоби діагностування. Завдання засобів діагностування – виявляти дефекти на ранній стадії розвитку, спостерігати та прогнозувати розвиток дефектів, планувати обсяги ремонту та міжремонтні інтервали. А якщо ставиться завдання переходу на обслуговування та ремонт тягових двигунів за фактичним станом, то завдання діагностування стає ще більш складним – необхідно виявляти всі дефекти на ранній стадії розвитку. Внаслідок зношення локомотивного парку локомотивні депо експлуатують тягові електродвигуни, що вичерпали свій ресурс та пройшли декілька капітальних ремонтів. В умовах експлуатації необхідний рівень надійності електричних машин, у тому числі й ТЕД підтримувати дуже складно. Аналізуючи несправності рухомого складу, що виникають у процесі експлуатації, можна переконатися, що ТЕД є найменш надійними вузлами, тому на ремонтних заводах і в депо проводиться їх демонтаж і розбирання для визначення ступеня зношування й виконання ремонтно-відновлю-ваних робіт, а також для виявлення причин несправностей. У результаті ремонтно-відновлю-ваних робіт електричних машин у деяких випадках відбувається зниження їх надійності. Результатом цього є припинення руху на перегоні, порушення безпеки руху, підвищення кількості непланових ремонтів і відповідно економічних витрат. Внаслідок цього існує проблема забезпечення ефективності ремонтно-віднов-люваних робіт, заключним етапом яких, як правило, є випробування й діагностування. При цьому необхідні засоби діагностування не завжди використовуються через складність їх застосування або їх відсутність, хоча однією з важливих умов діагностування технічних об’єктів є повнота інформації стосовно їх технічного стану. За даними досліджень пошкодження ТЕД в експлуатації складають близько 20 % внаслідок псування і 30 % з причини заходу на позаплановий ремонт за відповідними видами відмов устаткування електровозів. Усунення відмов, а також планові регламентні ремонтновідновлювані роботи й поточне обслуговування щітково-колекторного вузла, ізоляційних конструкцій і підшипникових вузлів складають основну частку витрат з утримання тягових двигунів в експлуатації. Основними причинами відмов ТЕД є: • пробій ізоляції й міжвиткові замикання обмотки якоря – 16…25 %; • пробій ізоляції й міжвиткові замикання головних і додаткових полюсів і компенсаційної обмотки – 12…16 %; • порушення комутації (коловий вогонь) – 8…16 %; • пошкодження якірних підшипників – 14…16 %; • порушення розпаювання з'єднань обмотки якоря в петушках колектора – 5…6 %. Дослідження [6, 7] проведені для двигунів змінного струму дозволили отримати наступні статистичні дані: • пошкодження елементів статора – 38 %; • пошкодження елементів ротора – 10 %; • пошкодження елементів підшипників – 40 %; • інші пошкодження – 12 %. На основі (...truncated)