Разработка технологии тепловизионного контроля технического состояния якорей тяговых электродвигателей локомотивов

• Автор: Фоменко, Валентин Константинович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ И СПОСОБОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИ О СОСТОЯНИЯ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЛОКОМОТИВОВ
1.1. Условия работы локомотивов и эксплуатационные факторы, влияющие на надежность и техническое состояние тяговых электродвигателей

1.2. Статистический анализ неисправностей тяговых электродвигателей локомотивов.

1.3. Анализ методов и технических средств диагностирования тяговых электродвигателей локомотивов.

1.4. Основные выводы

1.5. Постановка цели и задач исследования.

2. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ГЕПЛОВИЗИОННОГО МЕТОДА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЯКОРЯ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ЛОКОМОТИВОВ.

2.1. Задачи проведения экспериментальных исследований.

2.2. Разработка стенда для проведения экспериментальных исследований теплового состояния якорей электрических машин постоянного тока
2.3. Методика проведения экспериментальных исследований теплового состояния якоря электрической машины постоянного тока.
2.4. Результаты экспериментальных исследований технического состояния якоря электродвигателя с помощью метода тепловизиоиного контроля
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ЖОРЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ЛОКОМОТИВА.
3.1. Постановка задач исследования.
3.2. Математическая модель нагрева якоря тягового электродвигателя
3.3. Результаты математического моделирования тепловых процессов, протекающих в якоре тягового электродвигателя локомотива
3.4. Основные выводы
4. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОВИЗИОННОГО КОНТРОЛЯ ЯКОРЕЙ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ЛОКОМОТИВОВ
4.1. Постановка задач исследования.
4.2. Технология тепловнзионного контроля технического состояния тяговых электродвигателей локомотивов
4.3. Эксплуатационные испытания разработанной технологии котроля
4.4. Основные технические требования по обеспечению контролепригодности тягового электродвигателя для целей диагностирования в процессе обкаточных испытаний.
4.5. Основные выводы.
5. ТЕХ ИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ТЕПЛОВИЗИОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
СОСТОЯНИЯ ЯКОРЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
ЗАКЛЮЧЕННОЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Выявлены зоны локального перегрева в местах соединения выводов якорной обмотки с коллекторными петушками превышение температуры поверхности над соседними секторами якоря на С, что является следствием неудовлетворительного качества пайки контактных соединений. На первом этапе моделирования теплового состояния исследуемого объекта, якорь тягового электродвигателя был условно разделен по всей его длине на тепловыделяющие узлы, имеющие одинаковую структуру. Далее производился расчет количества тепла, выделяющегося в каждом узле, и температуры на поверхности якоря с использованием теории нагревания однородного твердого тела. В итоге установлены функциональные зависимости между техническим состоянием якоря тягового электродвигателя и перепадом температуры между поверхностью коллектора и поверхностью коллекторного петушка. Установлено критическое значение степени пропайки контактного соединения, при которой может произойти отказ тягового электродвигателя. В четвертой главе разработана технология тепловизионного контроля технического состояния якорей тяговых электродвигателей и приводятся результаты ее эксплуатационных испытаний. В пятой главе проведена оценка экономической эффективности внедрения разработанной технологии контроля в систему технического обслуживания и ремонта тяговых электродвигателей локомотивного депо, выполняющего их обслуживание. В заключении сформулированы основные результаты и выводы по диссертационной работе. Современный локомотив является достаточно сложным устройством, от надежности работы которого зависят не только экономические показатели депо, отделения, дороги, но и сохранность фузов, и жизнь людей. В свою очередь надежность локомотива определяется надежностью его отдельных элементов и механизмов. Элекгрические машины подвижного состава железных дорог, в частности тяговые электрические двигатели постоянного тока локомотивов, работают в более тяжелых условиях по сравнению с их аналогами промышленных стационарных установок и других видов фанспорта, это большие перепады температур в условиях эксплуатации, повышенная влажность, повышенная запыленность, большие динамические
нагрузки, переходные режимы работы, вызывающие большие броски токов в обмотках тягового электродвигателя 4, 5, 6. Это обстоятельство учитывают при изготовлении и ремонте электрических машин подвижного состава. В связи с этим вопросы повышения надежности тяговых и вспомогательных электрических машин приобретают определенную актуальность. Факторы, влияющие на работу тягового электродвигателя локомотива, приведены на рис. На железных дорогах Российской Федерации тепловозы работают в различных климатических условиях, подвергаются действию солнечной радиации, изменению температуры и влажности воздуха, атмосферных осадков, пылевых и других загрязнений, атмосферного давления высота над уровнем моря. Кроме этого, работоспособность ТЭД определяется характером режима работы локомотива и профиля пути. Поэтому электрические двигатели должны работать исправно на высоте до м над уровнем моря при самых различных климатических условиях в интервале температуры окружающей среды от минус С до плюс С и при большей е нестабильности. Качество воздуха, прогоняемого через машину, может быть очень различным. Здесь ифают роль его влажность, засоленность для областей приморья и в жаркие месяцы и степень запылнности. Все эти особенности лишь частично учитываются при эксплуатации электрических машин на испытательных полигонах, следовательно, при использовании двигателя на локомотиве с иными условиями работы, надежность электродвигателя будет заведомо ниже предполагаемой 7. В процессе эксплуатации тяговый электродвигатель локомотива работает в широком диапазоне скоростей и нагрузок, в том числе при больших перегрузках в пусковых режимах, в условиях интенсивных вибраций и ударных воздействий. Конструкция, технология изготовления и ремонта ТЭД должны обеспечить сохранение всех параметров, установленных техническим заданием или техническими условиями в течение предусмотренных сроков службы при воздействии этих внешних факторов. Рис.