Отзывы официальных оппонентов (Повышение ресурса тяговых электрических машин электровозов эксплуатируемых в сложных природно-климатических условиях)

ОТЗЫВ официального оппонента на диссертацию Попова Юрия Ивановича, выполненную на тему «Повышение ресурса тяговых электрических машин электровозов, эксплуатируемых в сложных природно-климатических условиях» по специальности 05.09.01 — Электромеханика и электрические аппараты на соискание ученой степени кандидата технических наук 1. Актуальность избранной темы На Урало-Сибирском и Восточном полигонах наиболее часто отмечаются нарушения ритмичности движения поездов. Это во многом объясняется сложными природно-климатическими условиями (СПКУ) в данных регионах страны.

Тяговые электрические машины (ТЭМ) локомотивов, эксплуатируемых с СПКУ, имеют недостаточную безотказность. На изоляцию приходится более половины отказов ТЭМ, т.к. они имеют повышенную токовую нагрузку из-за превышения допустимой разницы диаметров бандажей колесных пар и уменьшенных магнитных потоков главных полюсов, что в наибольшей степени отражается на надежности их изоляции. Несовершенная система вентиляции ТЭМ приводит к местным перегревам изоляции. Тепловой износ дополняется термомеханическим из-за повышенных колебаний температуры обмоток при вождении тяжеловесных поездов и эксплуатации электровозов при низкой температуре воздуха, когда снижается эластичность и гибкость изоляции.

Эти два вида износа изоляции якорных обмоток дополняется механическим, из-за увеличенных колебаний лобовых соединений якорных обмоток в местах выхода проводников якорной обмотки из сердечников, вызванными «синхронным» боксованием колесных пар. Механический износ изоляции обмоток главных и дополнительных полюсов вызван перемещениями катушек полюсов по сердечникам при ослабления клинового крепления.

Комплексный износ приводит к ускоренному старению изоляции с образованием в ней многочисленных пор и капилляров. Ускоренное переувлажнение изношенной изоляции при длительном нахождении электровозов в отстое, приводит к ее пробою. Отсутствие объективных способов и средств контроля электрической прочности изоляции не позволяет выявить ТЭМ с пониженной электрической прочностью и восстановить их работоспособность. 2. Степень обоснованности научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации Обоснованность результатов, выводов и рекомендаций„ сформулированных в диссертации, базируется на корректно использованных основах теорий нагревания и охлаждения твердого тела и тепло — массообмена, методах математической статистики при установлении влияния природно- эксплуатационных факторов на безотказность ТЭМ.

3. Достоверность и новизна, полученных результатов; Достоверность результатом обеспечивается расчетными соотношениями, характеризующимися удовлетворительными совпадениями с результатами экспериментальных исследований ОмГУПСа, ИрГУПСа, Уральского филиала АО ВНИИЖТ. Научная новизна работы заключается в следующем: в разработке комплекса мероприятий по повышению ресурса ТЭМ электровозов, эксплуатируемых на направлениях железных дорог с СПКУ, путем непрерывного контроля температуры и периодического контроля влажности изоляции обмоток с поддержанием необходимой температуры, исключающей переувлажнение изоляции при длительном нахождении электровоза в ожидании работы; выявлено, что в условиях эксплуатации электровозов на полигонах с СПКУ основным диагностическим параметром является температура, а процесс изменения электрической прочности изоляции ТЭМ - величина ее увлажненности; получены корреляционные связи влияния эксплуатационных и природно-климатических факторов на безотказность ТЭМ электровозов, эксплуатируемых в СПКУ, которые позволяют установить степень и характер влияния факторов на безотказность ТЭМ и их изоляции; уточнен механизм и установлены причины ухудшения электрических и механических характеристик (ЭМХ) изоляции ТЭМ электровозов, работающих в СПКУ, которые приводят к ускоренным тепловым износам; — установлен механизм и причины ухудшения ЭМХ изоляции ТЭМ„ электровозов полигонов с СПКУ вследствие термомеханического износа; — уточнен механизм снижения электрической прочности изоляции ТЭМ из-за переувлажнения при продолжительном нахождении электровоза в отстое; разработаны методики и средства контроля температуры, увлажненности изоляции ТЭМ, поддержания температуры ТЭМ электровозов при длительном нахождении в отстое на уровне, исключающем переувлажнение изоляции.

4. Теоретическая и практическая значимость полученных автором результатов — получены зависимости интенсивности износа изоляционных конструкций ТЭМ электровозов, эксплуатируемых в СПКУ, от: величины токовой нагрузки; напряжения на зажимах ТЭМ; колебаний температуры обмоток; вертикальных вибраций от пути; изменения упругости изоляции, обусловленного содержанием влаги в воздухе при изменении температуры окружающей среды; продолжительности отстоя электровозов, что позволяет прогнозировать и планировать срок их службы, разрабатывать эффективные мероприятия по предупреждению отказов, определять оптимальные массу составов и скорость движения на участках и направлениях с СПКУ, устанавливать эффективные нормы расходов материалов; предложен уточненный механизм процесса ухудшения ЭМХ изоляции ТЭМ, позволивший совершенствовать систему вентиляции тяговых машин электровозов, эксплуатируемых на полигонах с СПКУ, конструкцию лобовых соединений обмоток, систему контроля температуры элементов ТЭМ, разработать более работоспособные элементы крепления остовных обмоток, а также своевременно выявлять ТЭМ с переувлажненной изоляцией и восстанавливать их работоспособность; полученные при выполнении исследования ежегодные зависимости от метеорологических факторов среднемесячных параметров потоков отказов изоляции ТЭМ, эксплуатируемых на полигонах с СПКУ, позволяют определять состояние изоляции тяговых электрических машин электровозов разных видов движения (грузовое, подталкивающее, вывозное) приписного парка отдельно взятого депо.

Это дает возможность проводить мероприятия, обеспечивающие требуемые параметры потоков отказов ТЭМ электровозов полигонов с СПКУ; использование предлагаемого устройства для измерения увлажненности изоляции тяговых электрических машин позволяет выполнять объективный контроль качества сушки (степени увлажненности изоляции ТЭМ) перед и после пропиток компаундами или пропиточными лаками, что существенно повышает качество пропиток и ресурс ТЭМ; — выявлена идентичность зависимостей от метеорологических факторов среднемесячных показателей безотказности изоляции классов нагревостойкости «В», «Г», «Н» ТЭМ электровозов, эксплуатируемых на полигонах с СПКУ, что позволяет при знании рассматриваемых зависимостей для одного класса нагревостойкости изоляции использовать их для определения состояния изоляции ТЭМ других классов нагревостойкости; — разработаны методики управления температурно-влажностным режимом работы ТЭМ электровозов, эксплуатируемых в СПКУ: а) непрерывного контроля температуры, позволяющего снизить токовую нагрузку или отключить ТЭМ при повышении температуры выше допустимого значения из-за повышенной токовой нагрузки, снижения интенсивности вентиляции, ухудшения теплопроводности изоляции вследствие потери пропиточным компаундом диэлектрических свойств при некачественной пропитке, недостаточной теплоотдаче с поверхности загрязненных обмоток; б) комплексного контроля увлажненности ТЭМ, определяющего степень увлажненности изоляции ТЭМ с представлением результатов измерения увлажненности изоляции и рекомендаций о режиме сушки на мониторе и принтере; в) подогрева обмоток ТЭМ, электровозов полигонов с СПКУ, от выпрямительных установок возбуждения во время длительного отстоя, позволяющего избежать переувлажнение изоляции и последующий ее пробой.

5. Оценка содержания диссертации, ее завершенность Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения,б приложений, списка литературы из 116 наименований и содержит 164 страницы основного текста, 158 рисунков и 3 таблицы. Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи работы, отражена структура диссертации, характеризуется научная новизна и практическая значимость результатов исследований. Первая глава посвящена рассмотрению результатов анализа безотказности ТЭМ электровозов. В анализе использованы статистические материалы Восточного и Урало-Сибирского полигонов железных дорог. На долю отказов ТЭМ этих полигонов приходится от 25 до 50 процентов и более повреждений электровозов. Неисправности изоляционных конструкций вызывают большую часть отказов ТЭМ, параметры которых в десятки раз превышают допустимые значения. Недостаточная безотказность ТЭМ обусловлена как сложными климатическими, так и тяжелейшими эксплуатационными условиями — чрезмерно низкой температурой зимнего периода эксплуатации, протяженными подъемами до 18 ',4, смещением средних тележек секций до предельного значения в многочисленных кривых малого радиуса (до 200 м), эксплуатацией электровозов с увеличенной разницей по диаметру бандажей, и, как следствие этого, повышенной токовой нагрузкой ТЭМ с одновременным боксованем до восьми колесных пар и увеличенным в 3-5 раз числом круговых огней ТЭМ электровозов ВЛ85 по сравнению с тяговыми машинами электровозов ВЛ80.

Отмечено, что на частоту возникновения отказов изоляции ТЭМ на полигонах с СПКУ влияет время нахождения электровозов в отстое. Замечание по главе: — глава перегружена графическим материалом, желательно бы часть материала переместить в приложение. Во второй главе представлены результаты экспериментального исследования влияния природно-климатических факторов на ТЭМ электровозов, эксплуатируемых в СПКУ. Так, у ТЭМ электровозов ВЛ80Р депо Иланская, выявлена корреляционная связь между температурой 1абсолютной влажностью) окружающей среды и безотказностью ТЭМ и их изоляционных конструкций.

Установлено возрастание параметра потока отказов изоляции обмоток якоря с увеличением температуры воздуха. Это свидетельствует об ухудшенном состоянии изоляции обмоток якорей. Установлено, что почти 90 ',4 ТЭМ электровозов ВЛЗОР эксплуатировались с непропитанной изоляцией якорных обмоток, а их статорные ТЭМ пропитывались, но в процессе эксплуатации ее качество существенно снизилась. При рассмотрении связи между безотказностью якорных обмоток ТЭМ электровоза ВЛЗОР этого же депо и уровнем вертикальных вибраций от пути установлено, что при увеличении вибраций безотказность обмоток повышается, что свидетельствует о проявлении эффекта «гироскопа» якорных обмоток В то >ке время, выявлено, что с увеличением вертикальных вибраций от пути снижается безотказность обмоток остова.