Дослідження можливості використання технічних заходів, що підвищують надійність тягових агрегатів Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.332

ВОРОНОВ М. М., ЛЯШУК В. М. (ДНУЗТ)

ДОСЛ1ДЖЕННЯ МОЖЛИВОСТ1 ВИКОРИСТАННЯ ТЕХН1ЧНИХ ЗАХОД1В, ЩО П1ДВИЩУЮТЬ НАД1ЙН1СТЬ ТЯГОВИХ АГРЕГАТ1В

Представив д.т.н., професор Андр1енко П.Д.

Вступ

До схем i конструкцш тягових шдстанцш пред'являють певнi технiчнi вимоги. Так, сило-ве обладнання повинно забезпечувати безпере-бiйне живлення споживачiв електроенерги на рiвнi надiйностi, що вимагасться. Дуже важли-во також, щоб якiсть електрично! енерги вщпо-вщала встановленим нормам, для чого прово-дять випробування i дiагностику тягового об-ладнання, куди входить як виявлення прямих дефекпв, так i ретельна перевiрка вiдповiдностi основних характеристик вимогам ГОСТ, техш-чним умовам i розрахунку, а також завчасне прогнозування виходу з ладу обладнання або окремих вузлiв i деталей.

Пiдвищення надшносп устаткування, про-довження його техшчного ресурсу е одним з важливих завдань в досягненнi економiчно! ефективност будь-яко! галузi. Економiчнi пе-ретворення, що проводяться ниш на залiзницях Укра!ни, вимагають постановки i ршення ана-логiчних завдань для устаткування, що забез-печуе безперебiйне i високоефективне функщ-онування залiзничного транспорту. Враховую-чи, що силовi трансформатори тягових шдстанцш вщносяться до розряду дорогого устаткування, шдвищення !х надiйностi i дов-говiчностi е одшею з найважливiших науково-техшчних проблем, рiшення яко! приведе до економи матерiальних ресурсiв у сферi елект-ропостачання залiзниць i, отже, до шдвищення економiчно! ефективностi залiзничного транспорту в цiлому.

Заходи по шдвищенню надiйностi силових трансформаторiв можна роздiлити на декiлька напрямiв: органiзацiйнi, до яких вiдносяться заходи по вдосконаленню технiчного обслуго-вування трансформаторiв, обмеженню числа коротких замикань; техшчш - по вдосконаленню конструкци трансформаторiв; заходи по вдосконаленню методiв технiчного обслугову-вання i дiагностики стану силових трансформа-торiв.

Також, надiйнiсть i економiчнiсть роботи тягових шдстанцш багато в чому визначаються

типом прийнятого випрямляча. 1сторично скла-лося так, що до останнього часу застосовували-ся випрямляч^ включеш за так званими 6-пульсним схемами. Такi схеми мають ютотш недолiки: вiдносно низький коефiцiент потуж-ностi, спотворену форму криво! споживаного струму ^ як наслiдок, низьку яюсть електрично! енергi!, значний вплив тягових струмiв на пов> тряш лiнi! зв'язку. Технiко-економiчну ефекти-внють тягових пiдстанцiй можна пiдвищити за допомогою 12-пульсних (трифазних двомосто-вих) випрямлячiв.

Тому при виборi випрямлячiв придiляеться велика увага полiпшенню яюсних показникiв випрямлено! напруги.

Вiдомо, що при переходi до многопульсних схем випрямлення покращуються енергетичнi показники випрямних агрегатiв. Дванадцятипу-льснi випрямлячi дозволяють: пiдвищити кое-фiцiент потужностi тягово! пiдстанцi! до 0,970,98; полiпшити форму криво! споживаного струму i тим самим шдвищити якiсть електрично! енерги; полiпшити форму криво! випрям-лено! напруги i понизити вплив тягово! мережi на лiнi! зв'язку; понизити витрату електротехш-чних матерiалiв, що витрачаються на виготов-лення випрямляча.

Основна частина

Одним з напрямюв шдвищення надшносп тягових агрегатiв е модершзащя застарiлого силового устаткування. При модершзаци шд-вищуеться надiйнiсть роботи техшчних засобiв, знижуються експлуатацiйнi витрати на утри-мання i ремонт, а також технолопчш втрати в системi електропостачання i пiдвищуеться ресурс основних елеменпв пристро!в електропостачання.

Пропонуеться модершзувати тяговi агрега-ти, встановленi на тяговiй шдстанци ЕЧЕ-43. Ця пiдстанцiя була побудована в 1968 рощ. Устаткування шдстанци давно перевищуе гара-нтiйний термш експлуатацi! i потребуе модершзаци. На сьогоднiшнiй день iснуе безлiч р> шень полiпшення роботи тягових агрега^в i

© Електрифiкацiя транспорту, № 1. - 2011.

35

шдвищення надшносп !х роботи. На данш шд-станци встановленi тяговi трансформатори УТМРУ 6300/35, вими^ ВАБ-28, випрямт агрегати УВКЭ-1, схема з'еднання агрегата: 6-пульсова.

Структурна схема шдстанци постiйного струму ЕЧЕ-43 представлена на рис. 1.

ф3.3-1^ ^ Ф3.3-5^ ^ Ф3.3-6^ ^ Минеральная Н/Д Узел

Новомосковск

Кшцевою метою розрахунку надiйностi тех-нiчних пристро!в е оптимiзацiя конструктивних ршень i параметрiв, режимiв експлуатаци, ор-ганiзацiя технiчного обслуговування i ремонтiв.

Розрахунок показиикчв надiйностi

1. Параметр потока вщмови i нароб^ка на вiдмову визначается за формулами:

п

Ю ц i ,

г=1

Т =

± оц

ю,

Рис. 1. Структурна схема тягово! шдстанци постiйного струму ЕЧЕ-43

Для збшьшення надiйностi тягових агрегатiв необхiдно демонтувати iснуючi тяговi трансформатори УТМРУ 6300/35. На !х мiсце встанови-ти новий тяговий трансформатор ТРДП-12500/10 ЖУ1, вентильш обмотки якого слу-жать для живлення випрямляча по 12-и пульсо-вш схемi випрямлення. Це дозволить отримати меншi пульсаци випрямлено! напруги, понизи-ти вищi гармонiйнi складовi в кривш мереже-вого струму, шдвищити якiсть випрямлено! на-пруги.

Замiсть встановлених КВ1 i КВ2 необхiдно встановити В-ТПКД-3,15к-3, Зк-М-12П-У2, НПО ТОВ «Перетворювач» м. Запорiжжя.

Замiна старих випрямних агрегата на нов^ наприклад В-ТПКД-3,15к-3,Зк-М-12П-У2 вгг-чизняного виробництва, суттево тдвищить на-дiйнiсть тягово! пiдстанцi!. В даних випрямля-чах використовуются дюди високого класу, що дозволяе зменшити !х кiлькiсть до 24, коли в старих випрямлячах !х кшьюсть досягала 720.

Для обгрунтування лопчносп замiни старого устаткування розрахуемо показники надшносп тягових агрегата до i шсля модернiзацi!. Для цього необхщно пiдстанцiю представити у виглядi структурно-логiчно! схеми, яка склада-ется з т послiдовно включених блокiв, кожен з яких може мютити к паралельниц ланцюгiв. А ланцюг, в свою чергу, складается з п послщов-но з'еднаних пристро!в.

де параметр потоку вщмов представляе собою щiльнiсть вiрогiдностi виникнення вщмови вщ-новлюваного об'екту.

Нароб^ком на вiдмову називаеться матема-тичне очiкування напрацювання об'екту до першо! вiдмови.

2. Сумарний час вщновлення за рiк:

п

=Хю i'1 ^

■ вц

г=1

3. Середнiй час на вщновлення:

Т = т вц = т . Т

' вц 1 вц 1 оц '

ю ц

Де: Середнiй час вщновлення - це математи-чне очшування часу вiдновлення працездатного стану об'екту шсля вщмови.

4. Сумарний час на ТО i Р за рш:

п

т обц = ^ а об/ . ^ об/ г=1

5. Коефiцiент готовностi

1 + р,

де Р ц =

Т

вц

ц 8760. Т 0ц

Коефщент готовносп - це вiрогiднiсть того, що об'ект опиниться в працездатному сташ в довiльний момент часу, о^м планованих пер> одiв, впродовж яких застосування об'екту за призначенням не передбачаеться.

6. Коефщент технiчного використання

к г

к тц

' гц

1 + 7,

1

3,3 кВ

1

де У Ц =

• Т

' обц оц

ц 8760 • Т оц + Т вц"

Коефiцiент технiчного використання харак-теризуе долю часу знаходження об'екту в пра-цездатному станi вщносно загально! тривалостi

експлуатацi!. Отже, к т вiдрiзняеться вiд к г тим, що при його визначенш враховуеться увесь час вимушених просто!в, тодi як при ви-

значенш к г час простою, пов'язаний з прове-денням профiлактичних робщ не враховуеться.

7. Вiрогiднiсть безвщмовно! роботи на про-тязi року

Р(?) = е " ,

В нашому випадку до модернiзацi!: Р(1)= е "0 55 = 0.577

Вiрогiднiсть безвщмовно! роботи - це вiрогi-дшсть того, що в межах завдань напрацювання вiдмова об'екту не виникае.

При розрахунках параметра безвщмовно! роботи шсля модернiзацi! ми отримали наступ-не значення:

Р(1) = 0,829

Порiвняння показникiв надшносп графiчно зображенi на рис. 2

Ыропдтсть безвщмовно! роботи на протяз року

1] _0,829

10,577 Г 0--1-1-

РШ

I до модершзацм

□ шсля модершзацм

Рис. 2 Порiвняння показниюв надiйностi

Аналiзуючи отриманий результат бачимо, що при модершзацп тягових агрега^в, надш-нiсть всiе! пiдстанцi! зросла майже вдвiчi. Отже, шдвищуючи надiйнiсть тягових агрегатiв, ми тдвищуемо надiйнiсть електропостачання в цiлому, а на сьогодшшнш день це е дуже акту-альним питанням.

Дiагностування устаткування

Також до техшчних заходiв, що тдвищують надiйнiсть тягових агрегатiв можна вщнести дiагностику обладнання.

За допомогою дiагностики визначаеться коли вийде з ладу те або шше обладнання i вжити

заходи, перешкоджаючи розвитку дефекту i виходу з ладу устаткування. Маемо змогу зав-часно прогнозувати i коректувати ремонтнi роботи. Провiвши дiагностику, можна зробити висновки коли i який знадобиться ремонт да-ному устаткуванню, або вш вже взагалi не знадобиться i найближчим часом краще замшити дане обладнання на нове.

Розглянемо деяю методики дiагностування силового устаткування тягово! пiдстанцi!.

Вихiд з ладу i вiдмови статичних перетво-рювачiв (СП) в умовах експлуатацп впливають на надiйнiсть i режими роботи, як окремих при-стро!в, так i залiзничного транспорту в цшому. Проблему пiдвищення рiвня безвщмовно! роботи СП можна значною мiрою розв'язати за допомогою техшчно! дiагностики як функцiона-льною так i тестовою.

При сучасному рiвнi розвитку вимiрюваль-но! i обчислювально! технiки тестова дiагнос-тика дозволяе виявляти не лише пошкоджеш, але i потенцiйно-ненадiйнi СПП в перетворю-вачi. Отже, з'являеться можливють прогнозувати подальший стан нашвпровщникових прила-дiв i перетворювачiв в цшому.

На сьогодшшнш день розроблено ряд при-стро!в експрес-дiагностики СП рiзного типу, вживаних як на рухомому складi, так i на тягових шдстанщях залiзниць, метрополггену. Роз-робленi пристро! дозволяють виявляти пошкоджеш i потенцiйно-ненадiйнi СПП таблеточно! i штирьово! конструкцi! по зворотному струму i струму витоку приладiв в закритому станi. Щ пристро! дозволяють запобiгти можливим вщ-мовам при подальшiй експлуатацi! СП.

Структурна схема одного з таких пристро!в приведена на рис. 3.

Принцип роботи цього пристрою полягае в розрахунку по заданому алгоритму зворотних струмiв i струмiв витоку СПП по вимiряних зна-ченнях резисторiв зв'язку i потенцiалiв в точках з'еднання цих резисторiв з гшками силово! схе-ми. Застосування мшропроцесорно! технiки дозволяе обробити великий об'ем шформаци i ви-значити потенцшно-ненадшш СПП в плечi пе-ретворювача, а також пiдвищити точшсть вимi-ру за рахунок застосування метролопчних способiв зменшення погрiшностi.

© Електрифшащя транспорту, № 1. - 2011.

37

ип

Рис. 3 Ушверсальний пристрш дiагностики перетворювачiв: ИИС - джерело випробувальних сигналш; К - блок кому-тацц; Ф - фiльтр; БП - блок живлення; БПИВ - блок вим-ру напруги; ВИС - блок вимру опору; АЦП - аналого-цифровий перетворювач; БОД - блок обробки даних.; 1, 2, 3, 4, 5 - виводи пристрою; Яе - резистори зв'язку, ИП- випробувальний прилад.

Висиовок

Провiвши модернiзацiю тягових агрегатiв, отримаемо ряд переваг: високий рiвень безпеки експлуатаци затзниць; оперативнiсть управ-лшня i якiсний контроль в робот системи елек-тропостачання; мiнiмiзацiя втрат вщ вимуше-них просто!в, пов'язаних з перервами в елект-ропостачанш; зниження експлуатацiйних ви-трат; зменшення кiлькостi помилкових спрацьовувань i аваршних режимiв; зменшення рiвня шуму; зниження витрат електроенерги, а також шдвищення надшностг

Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК

1. Прохорский, А.А. Тяговые и трансформаторные подстанции [Текст] / А.А. Прохорский. - М.: Транспорт, 1983. - 496 с.

2. Давыдова, И.К. Справочник по эксплуатации тяговых подстанций и постов секционирования [Текст] / И.К. Давыдова, Е.И. Попов, В.М. Эрлих. - М.: Транспорт, 1978. - 416 с.

3. Фигурнов, Е.П. Релейная защита. Учебник для студентов электротехнических и электромеханических специальностей транспортных и других вузов [Текст] / Е.П. Фигурнов. -К.:Транспорт Украины, 2004.

4. Сердинов, С.М. Повышение надёжности устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог [Текст] / С.М. Сердинов. - М.: Транспорт, 1985.

5. Шабалин, Н.Г. Новые возможности диагностики полупроводниковых преобразователей [Текст] / Н.Г. Шабалин, С.М. Курмашев, Е.Б. Зазыбина // Локомотив, 2002. - №7.

6. Проектирование электрической части станций и подстанций [Текст] / Ю.Б. Гук, В.В. Кантан, С.С. Петрова. - Л.: Энергоатомиз-дат. Ленингр. отд-ние, 1985.

Ключовi слова: тяговi агрегати, надшшсть, техшчш заходи.

Ключевые слова: тяговые агрегаты, надежность, технические мероприятия.

Keywords: traction units, reliability, technical arrangements.