CC BY
12
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
УДК 629.4
ОБЪЕКТИВНАЯ ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ СУШКЕ ОБМОТОК ЯКОРЕЙ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗОВ
П.В. Губарев, А.С. Шапшал, И.В. Больших
Рассмотрены основные этапы технологического процесса контроля параметров полимеризации электроизоляционных материалов по изменению ёмкости в процессе сушки изоляции якорей тяговых двигателей электровоза во времени. Авторами предложена схема установки якоря и подключения прибора для определения ёмкости изоляции во время полимеризации лака. Апробация технологии изоляции якоря тягового двигателя НБ-514 после компаундировки в пропиточном компаунде ПК-11(э) вместо пропиточного лака ФЛ-98 проведена на Ростовском-на-Дону электровозоремонтном заводе - филиале ОАО «Желдорреммаш». По результатам апробации построены кривые зависимости температуры якоря в печи в зависимости от времени Т = f(t) и кривая зависимости ёмкости от времени С = f(t).
Ключевые слова: степень полимеризации, электроизоляционные материалы, якорь тяговых двигателей, электровоз, температура печи, емкость изоляции.
Система контроля и испытаний оборудования подвижного состава в процессе ремонта имеет целью: недопущение к ремонту негодных деталей и узлов или неполноценных материалов для изготовления новых деталей -дефектовка, контроль соответствия ремонтируемых объектов техническим условиям и нормам на последовательных стадиях технологического процесса ремонта - операционный контроль и контроль допусков параметров функционирования отремонтированных объектов с целью убедиться в наличии достаточного запаса работоспособности па последующий межремонтный период - окончательный контроль. Ответственность контроля и испытаний в процессе ремонта чрезвычайно велика на всех его стадиях. При дефектовке они определяют решение вопроса о необходимости ремонта или отбраковки деталей и о содержании ремонта. При некачественном контроле на этой стадии можно годные детали необоснованно отбраковать и, наоборот, негодные детали пропустить как годные или неправильно назначить ремонт. Во всех случаях это может повлечь за собой неожиданные отказы ремонтных объектов на линии задолго до конца межремонтных пробегов и резко повысить стоимость ремонтов. Операцион-
477
ный контроль деталей и узлов в процессе ремонта убеждает в том, что операции ремонта соответствуют требованиям технических условий, которые дают гарантию качественности ремонта. Своевременное обнаружение дефектов ремонта на этой стадии дает козможность или принять меры к их устранению или отбраковать детали как негодные и тем самым предупредить дальнейшие, уже бесполезные затраты на ремонт деталей и узлов. Контроль и испытания деталей и узлов на заключительной стадии ремонта подвижного состава дают возможность убедиться в соответствии допус-ковпараметры функционирования установленным ремонтным допускам, в наличии у ремонтных деталей определенного запаса работоспособности и дать определенную гарантию надежной и безотказной работы оборудования подвижного состава в эксплуатации [1-5].
Существующие методы определения степени полимеризации электроизоляционных материалов якорей тяговых двигателей имеют ряд недостатков, которые связаны с определенными погрешностями приборов, которыми производятся замеры параметров электрической изоляции (сопротивление изоляции, коэффициент абсорбции, обратное напряжение и др.). Данные приборы не дают качественной оценки структуры изоляции в процессе сушки и момента ее окончания. Визуальный же метод определения качества сушки полимеризации изоляции основан на вскрытии отдельных участков запеченной изоляции. Это приводит к тому, что эту изоляцию надо будет укладывать заново. Таким образом, при нескольких повторных операциях по изолировке методом подбора может быть найден правильный критерий подбора температуры и времени для полимеризации электрической изоляции. Для этого необходимо производить контроль параметров полимеризации электроизоляционных материалов по изменению ёмкости в процессе сушки изоляции якорей тяговых двигателей во времени [6-9].
Рассмотрим основные этапы этого техпроцесса. Для сушки изоляции якоря используется циркуляционная печь камерного типа с выдвижной тележкой. Режим контроля температуры и времени производится с помощью термопреобразователя ДТС045100ПВ3.400 и реле сопротивления с коммутационной головкой-регулятором и таймером ТРМ-501М. Этот прибор кроме контроля производит отображение информации об этих параметрах на встроенном цифровом индикаторе. Схема установки якоря приведена на рис. 1.
Для определения степени полимеризации якоря тягового двигателя производятся следующие подготовительные работы
1. Закорачивается проводом ПЩ 6 мм2 коллектор якоря тягового двигателя.
2. Закорачивается проводом ПЩ 6 мм2 вал якоря тягового двигателя.
3. Устанавливается якорь 3 коллектором вверх на тележку циркуляционной печи 2.
4. Выдвижная тележка вместе с якорем закатывается в камеру.
5. Для контроля ёмкости в процессе сушки без выкатки тележки заводятся провода из фторопластовой изоляции типа МГТФ сечением 8 = 0,35 мм2 в закороченную часть коллектора и вала якоря тягового двигателя. При этом длина проводов выбирается такой, чтобы они имели выход из тележки, и к ним можно было подключить прибор для определения ёмкости МУ-6013 без выкатки тележки. Для лучшего контакта с прибором определения ёмкости необходимо установить на концы проводов зажимы типа «крокодил».
6. Установить температуру нагрева якоря и включить циркуляционную печь. Начать процесс нагрева якоря.
7. Производить замеры электрической ёмкости изоляции якоря и температуры печи необходимо через каждые 15 мин в течении 1,5 ч, а далее через каждые 30 мин. Одновременно контролировать величину температуры якоря (снимать показания с прибора контроля температуры якоря в печи). Для лучшей достоверности замеры емкости прибором контроля ёмкости МУ-6013 лучше производить в НФ (нанофарадах).
8. Данные заносились в таблицу, имеющую следующие параметры: X - время замера, мин; Т - температура якоря, 0 С; С - ёмкость, нФ.
9. Строились кривые зависимости температуры якоря в печи в зависимости от времени Т = /(1) и кривая зависимости ёмкости от времени
С = 1(1).
1
Рис. 1. Схема установки якоря и подключения прибора для определения
ёмкости изоляции во время полимеризации лака: 1 - камера циркуляционной печи; 2 - выдвижная тележка циркуляционной печи;
3 - якорь, установленный в циркуляционную печь на тележке для сушки изоляции после пропитки; 4 - коллектор якоря; 5 - вал якоря;
6 - шунтирующие провода ПЩ; 7 - измерительные провода МГТФ сечением £ = 0,35 мм2 с наконечниками «крокодил»; 8 - прибор для измерения емкости МУ-6013
Данная методика использована на Ростовском-на-Дону электрово-зоремонтном заводе - филиале ОАО «Желдорреммаш» - при освоении технологии изоляции якоря тягового двигателя НБ-514 после компаунди-ровки в пропиточном компаунде ПК-11(э) вместо пропиточного лака ФЛ-98. При этом якорь после компаундировки устанавливался на выдвижной тележке циркуляционной печи.
Выполнялись все работы согласно пунктам 1-8, а замеренные параметры заносились в таблицу.
Изменение температуры печи и емкости изоляции якоря тягового
Параметры 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Время 1, мин 0 15 30 45 75 90 105 135 165 180 195 210 225 240 270 300 360 480 540
Температура Т, ° С 80 90 98 150 155 155 155 155 155 155 155 155 155 155 155 155 155 155 155
Емкость изоляции якоря С, нФ 110 120 130 140 156 162 148 104 94 88 86 84 82 80 79 77 75 72 72
Одновременно по всем снятым параметрам строились кривые изменения температуры печи и ёмкости изоляции якоря через определенные промежутки времени. Строились кривые изменения Т = /(/), и С = /(1) (рис. 2).
т,°С; С, нФ 180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
в
rt г \ \ \ V
\ г \ \ 1
у S 1 1 \ V
✓ ч ^ _ < D
* •
и h Ч
т, °с
С, нФ
t, мин
Рис. 2. Измерения температуры печи и емкости изоляции якоря тягового двигателя НБ-514 в процессе сушки: 1 - температура печи Т = /(0; 2 - изменение емкости изоляции С =
По результатам испытаний (таблица) построены кривые зависимости температуры якоря в печи в зависимости от времени Т=f(t) и кривая зависимости ёмкости от времени С = f(t) (рис. 2).
Согласно рис. 2 кривая С = f(t) имеет следующие участки: АВ - участок активизации полимеризации (сопровождается повышением ёмкости изоляции); ВС - участок перехода к трехмерной сшивке молекул (сопровождается понижением ёмкости и уменьшением диэлектрической проницаемости). CD и далее - участок стабилизации ёмкости изоляции C = const. При этом в точке «С» трехмерная сшивка молекул заканчивается и далее идет стабилизация емкости С.
При этом практически определились три участка зависимости
С = f(t):
- участок й (0...90 мин), где в диапазоне температур Т=80...155 °С величина емкости С достигает максимума при 162 нФ (участок активизации полимеризации и повышения емкости);
- участок t2 (90...420 мин), где в диапазоне температур Т=155 °С с понижением емкости С с 162 нФ до 72 нФ (участок перехода к трехмерной сшивке молекул);
- участок t3 (420...540 мин) стабилизации емкости изоляции, равной
72 нФ.
Общее время сушки изоляции якоря определится графически и составит
t = 540 мин (9 ч). Практически установлено, что если при построении зависимости от точки «С» емкость не изменяется в течении 2 ч (участок СБ), то можно считать, что полимеризация пропиточного лака или компаунда закончилась. Якорь имеет полностью запеченную структуру изоляции и процесс сушки изоляции якоря можно считать законченным. Полное время запечки изоляции якоря тягового двигателя будет определяться как сумма отрезков времени: (1-2)+(2-3)+(3-4) и в точке Б процесс сушки якоря можно считать законченным.
Использование данного метода позволит объективно установить режимы сушки изоляции во время освоения пропитки, внедряемые в качестве опытного образца электротехнических устройств. Также можно производить корректировку технологических процессов сушки уже существующих технологических процессов электротехнических устройств в связи с изменениями режима работы оборудования, на котором производится сушка.
В данном конкретном случае была показана система контроля ёмкости изоляции якоря тягового двигателя при сушке конвекционным способом - наиболее распространенным, т. е. нагрев происходит при передаче тепла нагретым воздухом путем конвекции. Эта же система контроля ёмкости может быть также использована при терморадиационной сушке, сушке индукционными токами высокой частоты, а также при токовой сушке электротехнических изделий и их элементов.
Выводы
1. Рассмотрены подготовительные работы степени полимеризации якоря тягового двигателя электровоза и проведена апробация технологии изоляции якоря тягового двигателя НБ-514 после компаундировки в пропиточном компаунде ПК-11(э) вместо пропиточного лака ФЛ-98 в Ростов-ском-на-Дону электровозоремонтном заводе - филиале ОАО «Желдоррем-маш».
2. По результатам испытаний определены три участка зависимости С = /(I) при котором общее время сушки изоляции якоря составило 9 ч.
3. Предложенная авторами методика оценки степени полимеризации может быть использована не только для якорей тяговых двигателей, но и любых электротехнических устройств и их элементов.
Список литературы
1. Грищенко А.В., Стрекопытов В.В. Электрические машины и преобразователи подвижного состава: Учебник для студ. средн. проф. образования. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 320 с.
2. Математические методы принятия решений в системах диагностики и управления на тяговом подвижном составе. Тептиков Н.Р., Резни-ченко А. А., Губарев П.В., Глазунов Д.В. Сборка в машиностроении, приборостроении. 2018. № 1. С. 13-15.
3. Анализ системы ремонта и диагностики локомотивов по фактическому состоянию Губарев П.В., Глазунов Д.В., Мищихина Е.С. В сборнике: Труды международной научно-практической конференции «Транс-порт-2013». Ростов-на-Дону: Ростовский государственный университет путей сообщения. 2013. С. 143-144.
4. Глазунов Д.В. Повышение эффективности смазывания гребней колес тягового подвижного состава и рельсов. Дис. ... кандидата технических наук. Ростов-на-Дону: Ростовский государственный университет путей сообщения. 2014. 145 с.
5. Методика исследования трибологических характеристик компонентов смазочного блока, работающего в трибоконтакте «колесо-рельс». Глазунов Д.В. Трение и смазка в машинах и механизмах. 2013. № 3. С. 031037.
6. Глазунов Д.В. Визуализация ротапринтного метода смазывания гребней колес подвижного состава // Железнодорожный транспорт. 2018. № 7. С. 70-72.
7. Стрекопытов В.В., Грищенко А.В., Кручек В. А. Электрические передачи локомотивов: учебник для вузов ж.-д. транспорта. М.: Маршрут, 2003. 310 с.
8. ГОСТ 30631-99. Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части стойкости к механическим внешним факторам при эксплуатации. М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. 36 с.
9. РД 103.11.321-2004. Руководство по среднему и капитальному ремонту электрических машин тепловозов. М., 2004. 180 с.
Губарев Павел Валентинович, канд. техн. наук, доцент, gdv_cmko@rgups. ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения,
Шапшал Александр Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, llh@ rgups.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения,
Больших Иван Валерьевич, канд. техн. наук, доцент, ivan.bolshih@yandex.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Ростовский государственный университет путей сообщения
AN OBJECTIVE ASSESSMENT OF THE DEGREE OF POLYMERIZA TION OF INSULATING MATERIALS BY DRYING THE ARMATURE WINDING OF TRACTION MOTORS OF ELECTRIC LOCOMOTIVES
P.V. Gubarev, A.S. Shapshal, I.V. Bolshikh 482
The article discusses the main stages of the process of controlling the polymerization parameters of electrical insulation materials by changing the capacity during drying of the insulation of the anchors of the traction engines of an electric locomotive over time. The authors proposed a scheme for installing the anchor and connecting the device to determine the insulation capacity during the polymerization of varnish. The testing of the isolation technology of the anchor of the traction motor NB-514 after compounding in the impregnating compound PK-11 (e) instead of the impregnating varnish FL-98 was carried out at the Rostov-on-Don electric locomotive repair plant - a branch of JSC Zheldorremmash. Based on the results of testing, the curves of the dependence of the temperature of the armature in the furnace as a function of time T = f (t) and the curve of the dependence of capacity on time C = f (t) are constructed.
Key words: polymerization degree, electrical insulation materials, traction motor anchor, electric locomotive, furnace temperature, insulation capacity.
Gubarev Pavel Valentinovich, candidate of technical sciences, docent, gdv_cmko@rgups. ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University,
Shapshal Alexander Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, llh@rgups.ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University,
Bolshikh Ivan Valerievich, candidate of technical sciences, docent, ivan. bolshih@yandex. ru, Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University
УДК 625.232
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ
Э.А. Загривный, А.В. Коптева, А. А. Бельский, В.И. Маларев, И.Н. Войтюк
Показано, что наиболее производительным и энергоэффективным способом добычи вязкой нефти является добыча на основе электротехнических комплексов с использованием скважинных электродных нагревателей. Представлено исследование основных режимов работы электротехнического комплекса с целью обеспечения заданной температуры в призабойной зоне продуктивного нефтяного пласта и последующей эффективной тепловой обработки. Приведены функциональные схемы систем управления электротехнического комплекса.
Ключевые слова: электротехнический комплекс, скважинный электродный нагреватель, система управления, электропроводность, энергоэффективность, ресурсосбережение.
Энергетическая стратегия России до 2030 года, определяющая основные цели и задачи, направленные на развитие энергетического сектора, в качестве одного из приоритетных направлений выделяет разработку методов и средств, которые позволят осуществлять эффективную и энергосберегающую разработку месторождений высоковязкой нефти.
483
