Введение к работе
Актуальность работы. Наиболее аффективными путями решения проблем, связанными с повышением долговечности и эксплуатационной надеіности современных локомотивов ш.д. транспорта, является совершенствование конструкций малонадежных узлов и элементов, улучшение качества их изготовления и ремонта, а также разработка и внедрение систем технической диагностики.
Многолетний опыт эксплуатации отечественных локомотивов ж.д. транспорта свидетельствует о том, что традиционно низким уровнем эксплуатационной надежности выделяется высоковольтная изоляция, в особенности, изоляция тяговых двигателей, по причине пробоя которой происходит около 502 их отказов в эксплуатации.
Следует отметить, что стоимость изоляционных покрытий в современных двигателях составляет около 502 от общей стоимости материалов. расходуемых на их производство, а величина только прямых затрат на восстановление работоспособности йзоляционой систему двигателя после пробоя оценивается суммой расходов на капитальный ремонт всей электрической машины.
Например, для условий Свердловской і.д. доля приработочных отказов изоляции тяговых двигателей электровозов в общем потоке пробоев за период эксплуатации меіду заводскими ремонтами доходит до 852 (ДИЭ-400). Эго свидетельствует о низкой эффективности методик выходного контроля качества изготовления изоляционных конструкций на локомотивостроительпых и ремонтных заводах, что привс дит к попаданню в эксплуатацию двигателей с изначально внесенным дефектами изоляции и неоправданно большому числу пробоев в началі ный период эксплуатации. Следует отметить, что характерные для указанных производств повреждения изоляции (проколы, прорези, CMS тня и т.п.) относятся к т.н. группе "локальных" дефектов, нанбол слоеных в распознавании.
В диссертационной работе рассматривается возможность совершенствования неразрумающих методов контроля технического состояв изоляционных конструкций тяговых двигателей н исходном постоянны как средстро снижения значительной части пробоев изоляции в эксплуатации по причине несовершенства технологий производства изоля ционных покрытий. В качестве Физической отправной модели при разработке методики неразрумасчего распознавания состояний изоляции тяговых двигателей. в работе рассматривался ионизационный механизм формирован» пробивных сечений. Обращение к явлению частичных разрядов в ИЗОЛЇ ции (ЧР) обусловлено тем, что результаты научных исследований в схемных отраслях промышленности (электротехнической, кабельной и др.) свидетельствуют о высокой информативности процессов внутренней ионизации, как в общем плане, так и в распознавании дефектов локального характера. Применительно хе к высоковольтным конструкциям подвижного состава ионизационные процессы во внимание принимались, поскольку преобладало мнение о том. что в изоляционных системах с рабочий напряжением миме 5.,.6 кВ ЧР отсутствуют к не участвуют в формировании пробивных состояний.
В работе показана несостоятельность таких представлений. С учетом того, что изоляционные конструкции тяговых машин имеет свои характерные особенности и явление ЧР применительно к ник не рассматривалось, актуальной представлялась задача исследования общих закономерностей протекания процессов внутренней ионизации в изоляции существующих типов тяговых двигателей во всем диапазоне потенциальных натрушений, включая пробивные уровни.
Реализация проблемы осуществлялась в соответствии с отраслевым комплексным планом научно-исследовательских работ МПС - раздел 16.00.00 "Совераенствованне технического обслумипания и ремонта локомотивов и мотор-вагонного поднианого состава, обеспечивающих их високу» шідеіность и эффективность в эксплуатации". подраздел 16.!5.00 "Совершенствование методов и средств послеремонтних испытаний". Календарные сроки проведения научных разработок неоднократно регламентировались приказами Министра Путей Сообщения о выполнении вашнейших НИР отрасли (N 39/ІИ1: N 4fi/l)-82: N Зб/Ц-83).
Цель работы. И работе решался следующий перечень задач, диагностической направленности :
- изучить закономерности и особенности развития процессов внутренней ионизации для исходного состояния изоляционных конструкций существующих типов тяговых двигателей локомотивов во всем диапазоне потенциальных погружений, включая пробивные уровни;
- выявить закономерности в изменениях параметров ЧР в изоляционных системах тяговых двигателей при формировании пробивных состояний;
- обосновать выбор наиболее информативных признаков при диагностических обследованиях изоляции тагмшх двигателей;
- предложить схемные решения устрмйств для реализации диагностических обследований изваянии на осново выявленных признаков.
Методика исследования . В основу исследований был полоіен комплекс натурных эксперименте») на образцах изоляции якорных проводников промышленного изготовления. Окончательная проверка результатов исследований производилась в производственных экспериментах. В обработке результатов измерений использованы положения катематической статистики и корреляционного анализа. Для физического объяснения полученных результатов и обоснования выводов исследований использовались положения теории поляг теории информации. физики диэлектриков, теоретических основ электротехники, Математическая обработка результатов экспериментов производилась с использованием современных ЗЦВК.
Научная новизна. S работе получен ряд новых результатов;
- предложен новый методологический подход к разработке универсальных систем диагностирования технических состояний изоляции;
- доказана возможность и дана количественная оценка вероятности появления процессов внутренней ионизации в изоляции тяговых дви-гателвй постоянного тока иа рабочих уровнях корпусного напряжения;
- исследованы обмие закономерности развития процессов внутренней ионизации для исходного состояния изоляции якорных проводников действующих типов тяговых электродвигателей;
- установлены закономерности в изменении динамики развития ЧР при формировании пробивного капала для исходного состояния изоляции тяговых электродвигателей;
- произведен сравнительный анализ диагностических ценностей различных параметров ЧР в распознавании пробивных состояний изоляционных конструкций тяговых двигателей;
- предложены алгоритмы распознавания пробивных состояний изоляции двигателей на ранних и заключительных стадиях формирования пробивных сечений;
- разработан новый способ выбраковки изоляционных образцов при групповом способе высоковольтных испытаний.
- исследована ионизационная форма пробоя составных изоляционных конструкций тяговых двигателей локомотивос в исходном состоянии.
Выявленные физические закономерности могут использоваться при разработке универсальных диагностических систем неразруїавіего конт-троля сложных состояний изоляции - т.е. при наличии множественных форм повреждений изоляционного объема в качестве составной части комплексных исследований;
- разработана новая конструкция датчика ЧР# устройство которого занижено авторским свидетельством осі изобретении;
- получены характерные для действующих типов изоляционных покрытий тягових двигателей локомотивов уравнения регрессии основных параметров ЧР от уровней потенциального иагруїения;
- разработан способ неразруїаючего контроля качества изготовления изоляционных конструкций тяговых двигателей локомотивов, новизна которого подтверждена авторским свидетельством об изобретении.
Реализация результатов работы. Разработанные модификации диагностических устройств для нераэруващего контроля состояния изоляции якорных проводников при групповом способе высоковольтных испытаний и крупносборочных изоляционных конструкций при индивидуальных испытаниях были внедрена :
• на Екатеринбургском зяектрпвозоремонтнпи заводе (участок испытания якорных проводников, участок испытания изоляции коллекторов. участок испытания якорей, непитательная станция проверки тягових двигателей) подтвержденные годовой экономический эффект -105 тыс. руб. и цаиах 1УНУ г.;
на Санкт-Петербургской занпде но ремонту городского электротранспорта (участок испытания икорных проводников, испытательная станция проверки тягових двигателей)
подтвержденный экономический эффект - 513 тыс. руо. н \\WdY. 1!Ш!) г.;
- трех депо Свердловской в.д. (испыгательпне станции двигателей), 5645 14
Приказом ЦЗ і от 13,03,84 : а НІГДіІС) fllffli ЦТВР выполнено рабочее проектирование для опытной партии диагностических устройств контроля качества изготпилпния полиции якорных проводников тягових :ілекгрпді,иг.)7ел» й при груипоннн nmcofie высоковольтных испытаний (разработка .III!/,/ fiS/Ofi ООПН). Опытное внедрение диагностических угтішАї м (іі іпиінчіч. тне їй аг, 1 ми сети злектровозоремонт - 8 -них заводов регламентировано приказом Министра Путей .Сообщений -N 48/Ц от 29.12.85.
Апробация работы. Результаты работы докладывались в служебной записке начальника Свердловской ж.д. Министру Путей Сообщения (от 30.03.90 за N ТТ-334/98) и были одобрены в ответном письме зам. министра (от 14.05.90 за N Н-95Э9); научно-техническом совещании локомотивной секции Главного управления локомотивного хозяйства. научно-техническом совещании ЦТВР МПС. сетевом совещании главных инженеров локомотнво-ремонтных предприятий (1980); научно-технических конференциях МИНТа € I960. 1981. 1994); ВДНХ (138?); УЗМИИТа (1981. 1982,1983. 1У86 гг.). У0 ВНШТа молодых ученых и специалистов (1981. 1983. 1985 гг.). ХабШТа (1983 г.). ОмИЙТа П989 г.).
Выставочный образец диагностического устройства демонстрировался на международной выставке Железнодорожный транспорт - 90".
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано б печатных работ, получено 2 авторских свидетельства of) изобретении.
0бъем_работы- Диссертационная работа состоит из введення, 3 глав, заключения, списка использованных источников, приложения. Содержит 17$ страниц маиинолисного текста, Ь5 иллюстраций, {9 таблиц, наименований использованных источников.
