Содержание
Анализ выполненных на кафедре электроснабжения горных и промышленных предприятий и опубликованных к настоящему времени исследований по надежности рудничных электродвигателей (РЭД).
Проведенные исследования позволил сформулировать алгоритм функционирования и контроля технического состояния РЭД с учетом действия следующих факторов:
- Изменение свойств изоляции обмоток статора.
- Расходование общего ресурса.
Алгоритмы для повышения надежности электродвигателей
Этот алгоритм может быть представлен в следующем виде:
- При изготовлении РЭД в соответствии с действующей НТД и технологией обеспечивается некоторый начальный уровень сопротивления изоляции и ее электрической прочности, а также механической прочности и работоспособности всех узлов.
В силу имеющих место по разным причинам отклонений от технологии эти параметры для однотипных РЭД имеют разброс, который можно охарактеризовать, определив математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение соответствующих параметров.
- При транспортировании РЭД перед применением происходит некоторое ухудшение характеристик изоляции за счет поглощения влаги из окружающей среды. Первоначальная концентрация трещин в электроизоляции мала и поглощение влаги ограничивается показателем равновесного влагосодержания, присущим данному классу изоляции и технологии ее применения в РЭД.
При этом разброс значений параметров, характеризующих состояние изоляции, несколько увеличивается по сравнению с первоначальным.
- Просушка РЭД перед спуском в шахту приводит изоляцию в состояние, близкое к первоначальному.
- В процессе эксплуатации каждый пуск, реверс или наброс нагрузки приводит к увеличению концентрации трещин в изоляции, в связи с чем возрастает ее влагоемкость.
- Во включенном состоянии РЭД выделяющаяся теплота подсушивает изоляцию, а во время пауз при охлаждении в корпусе формируется атмосфера с повышенной влажностью.
Свободная вода поглощается изоляцией через вновь образовавшиеся трещины. Сопротивление изоляции и электрическая прочность снижается.
- Последующие циклы (включение – нагрев — охлаждение) приводят к все большему увеличению концентрации трещин и накоплению воды в изоляции, поскольку за время нагревания РЭД она не успевает испариться в окружающую среду.
Многократное повторение этого цикла приводит к постепенному износу всего РЭД, как электромеханической системы:
- Приводит к снижению сопротивления изоляции до критического значения.
- Далее происходит срабатывает защита от утечек тока на землю, что приводит к снижению электрической прочности.
- В результате чего возникают витковые и межфазные замыкания в обмотках, а также к вырабатыванию ресурса сердечника статора.
Основные преимущества представленного алгоритма:
- Этот алгоритм позволяет рассматривать РЭД как единую систему, износ которой под воздействием теплоты, вибрации и влажности приводит не только к отказу обмотки, но и к вырабатыванию к этому моменту определенной части ресурса.
- Этим и объясняется тот факт, что уже при первом ремонте РЭД они теряют 25-40% первоначального ресурса.
- Правильно сформулированный алгоритм изменения состояния РЭД при эксплуатации позволяет дать оценку их надежности как при эксплуатации, так и при ремонте.
Практическая сторона этого вопроса состоит в необходимости разработать такие методы ремонта, которые позволили бы восстанавливать не только обмотку, но и ресурс электродвигателя в целом.
Выводы на основании разработанных алгоритмов
Если исходить из традиционных представлений о путях повышения надежности, ремонтируемых РЭД при существующей сейчас технологии, то наибольший эффект могут дать:
- Меры организационного характера, направленные на обеспечение электроремонтных предприятий высококачественными изоляционными материалами.
- Совершенствование технологии (главным образом, улучшение качества пропитки, сушки обмотки).
- Повышение квалификации персонала.
Однако при этом не решаются вопросы восстановления израсходованной части ресурса в электромагнитной системе РЭД.
Для этой цели необходимо провести работы в следующей последовательности:
- Уплотнить пластины сердечника, для чего необходимо выпрессовать из станины.
- Снять закрепленные сваркой стяжные скобы и нажимные кольца.
- Произвести повторную прессовку.
- Добавить при этом несколько пластин в связи с появившимся люфтом за счет устранения заусенцев и части лакового покрытия.
- Произвести запрессовку после скрепления скобами.
Помимо необходимости иметь специальное прессовое оборудование из-за увеличения стоимости ремонта за счет дополнительных операций и затрат материалов, эта возможность не реализуется еще по двум причинам:
- Первая из них состоит в том, что ремонтные предприятия не имеют запасных пластин пакета статора для сохранения его первоначальной длины после сжатия.
- Вторая причина объясняется тем, что после повторной посадки между пакетом и станиной появляются люфты, вызванные срезом части металла при выпрессовке.
Устранить явление второй причины практически невозможно, поскольку:
- Необходимо либо нанести сваркой или другим способом слой металла на внутреннюю сторону станины, а затем ее проточить по диаметру пакета, либо заменить пакет на новый.
- При этом наружный диаметр пластин должен быть увеличен на толщину среза металла станины при выпрессовке пакета.
- Эти операции требуют применения специального технологического оборудования и квалифицированных рабочих.
Специалистами кафедры электроснабжения горных и промышленных предприятий были разработаны новые технологии ремонта РЭД и изготовлены двигатели, которые до сих пор работают на предприятиях Кузбасса.
Так при недавнем опросе специалистов ОАО «Азот», где эксплуатируют взрывозащищенные электродвигатели, выяснилось, что есть двигатели, которые работают с 1985 г. по технологии разработанной кафедрой.
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
- В процессе ремонта РЭД при существующей технологии практически невозможно полное восстановление электродвигателя.
- Наиболее уязвимым элементом является обмотка статора РЭД и, прежде всего, ее изоляция, подвергающаяся постоянному воздействию влаги, вибрации и тепла.
- Необходима разработка такой операции в существующем технологическом процессе ремонта, которая была бы способна устранить дальнейшее расшатывание пакета статора, снизить или полностью нейтрализовать от разрушающего воздействия влаги, т.е. герметизировать обмотку.
- Основной причиной понижения ресурса надежности РЭД является интенсивный, а в ряде случаев катастрофический вплоть до отказа РЭД износ за счет снижения свойств и характеристик одновременно всех конструктивных элементов, ухудшение механической жесткости сердечника, расшатывание его отдельных пластин и конструкции в целом.
Список литературы
- О потерях электрической энергии в распределительных электрических сетях Кузбасса.
- Основные направления электросбережения при производстве цемента.
Источник: Критерии выбора путей повышения надежности рудничных электродвигателей при ремонте / Т.Ф. Малахова // Вестник КузГТУ, 2003 год, №4, страницы 72-73.
