Диссертация (Повышение ресурса тяговых электрических машин электровозов эксплуатируемых в сложных природно-климатических условиях)

Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования«Московский государственный университет путей сообщенияИмператора Николая II»МГУПС (МИИТ)На правах рукописиПопов Юрий ИвановичПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСАТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНЭЛЕКТРОВОЗОВ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В СЛОЖНЫХПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХСпециальность 05.09.01 – Электромеханика и электрические аппаратыДиссертация на соискание учёной степени кандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук,доцентСмирнов Валентин ПетровичМосква 20172СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ.................................................................................................... 61.АНАЛИЗ БЕЗОТКАЗНОСТИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХМАШИНЭЛЕКТРОВОЗОВ,ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХВСЛОЖНЫХПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ..............................................

151.1 Безотказность ТЭМ электровозов, эксплуатируемых на полигонахсо сложными природно-климатическими условиями Восточно -Сибирскойжелезной дороги в доперестроечный период ..................................................... 151.2 Безотказность ТЭМ электровозов, эксплуатируемых на полигонахТранссибасосложнымиприродно-климатическимиусловиямивперестроечный период ..........................................................................................

181.3 Безотказность ТЭМ электровозов 2ЭС6 .......................................... 361.4 Безотказность ТЭМ электровозов ОПЭ Михайловского горнообогатительного комбината ................................................................................. 401.5 Анализ технологической безотказности ТЭМ после прохождениясредних и капитальных ремонтов ....................................................................... 432.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БЕЗОТКАЗНОСТИТЯГОВЫХЭЛЕКТРИЧЕСКИХМАШИНЭЛЕКТРОВОЗОВ,ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В СЛОЖНЫХ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХУСЛОВИЯХ ...........................................................................................................

462.1.Методика проведения исследования............................................. 462.2.Зависимости безотказности ТЭМ электровозов ВЛ85 депоСеверобайкальск, эксплуатируемых на полигоне Лена-Таксимо северногонаправления Транссиба, от природно-климатических факторов в период сянваря 2000 по апрель 2001 года ......................................................................... 472.3.Влияние природно-климатических факторов на безотказностьТЭМ электровозов ВЛ80Р депо Северобайкальск, эксплуатируемых наполигоне Лена-Таксимо северного направления Транссиба, в период с января2000 года по декабрь 2002 года ........................................................................... 513Влияние2.4.эксплуатационныхиприродно-климатическихфакторов на безотказность ТЭМ электровозов ВЛ80ТК депо Вихоревка,эксплуатируемых на полигоне Тайшет-Таксимосеверного направленияТранссиба, в период с января 2004 года по апрель 2006 года .........................

54Зависимости безотказности ТЭМ электровозов ВЛ85 депо2.5.НижнеудинскцентральногонаправленияТранссибаотприродно-климатических и эксплуатационных факторов в период с января 2000 подекабрь 2002 года .................................................................................................. 57Характер влияния эксплуатационных и природно-климатических2.6.факторов на безотказность ТЭМ электровозов ВЛ85 депо Абакан южногонаправления Транссиба в период с января 2000 по декабрь 2002 года .......... 65Влияние2.7.природно-климатическихиэксплуатационныхфакторов на безотказность ТЭМ электровозов ВЛ80Р депо Иланскаяцентрального направления Транссиба в период с января 2000 по декабрь 2006года………………………………………………………………………………..69Безотказность ТЭМ электровозов ОПЭ Михайловского ГОКа в2.8.период с января 2006 по декабрь 2010 года .......................................................

77Результаты анализа статистического исследования изоляции2.9.ТЭМ, эксплуатируемых в СПКУ ......................................................................... 783.ТЕОРЕТИЧЕСКОЕТЯГОВЫХИССЛЕДОВАНИЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХМАШИНБЕЗОТКАЗНОСТИЭЛЕКТРОВОЗОВ,ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В СЛОЖНЫХ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХУСЛОВИЯХ ........................................................................................................... 803.1.ТепловоестарениеизоляцииТЭМэлектровозов,эксплуатируемых на полигонах с СПКУ ............................................................ 803.2.Термомеханическое старение изоляции ТЭМ электровозов,эксплуатируемых на полигонах с СПКУ ............................................................

873.3.МеханическийизносизоляцииТЭМэлектровозов,эксплуатируемых на полигонах с СПКУ ............................................................ 9343.4.ЭлектрическоестарениеизоляцииТЭМэлектровозов,эксплуатируемых на полигонах с СПКУ ............................................................ 943.5.Влагоперенос в изоляции ТЭМ ..................................................... 973.6.ВлияниеувлажненияизоляциинабезотказностьТЭМэлектровозов, эксплуатируемых на полигонах с СПКУ .................................

1074.РЕАЛИЗАЦИЯИССЛЕДОВАНИЙВСИСТЕМЕЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ....................................................... 1154.1.Задачи, необходимые для обеспечения необходимогоуровнябезотказности ТЭМ электровозов ..................................................................... 1154.2.Методики контроля увлажнения изоляции ТЭМ электровозов1164.3.Комплексная система контроля увлажненности изоляции ТЭМэлектровозов ........................................................................................................ 1194.4.Функциональнаясхемакомплекснойсистемыконтроляувлажненности изоляции ТЭМ .......................................................................... 1244.5.Применение систем температурного контроля изоляции ТЭМ1294.6.Обеспечение необходимого температурно-влажностного режимаизоляции ТЭМ электровоза при длительном нахождении в нерабочемсостоянии………………………………………………………………………..1385.ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В СИСТЕМЕЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА .......................................................

1425.1.Расчетчистодисконтированногодоходаотвнедрениякомплексной системы контроля увлажненности ТЭМ электровозов ВосточноСибирской железной дороги .............................................................................. 1425.2.Оптимизация системы планово-предупредительного ремонталокомотивов ......................................................................................................... 146ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................... 150СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................

152ПРИЛОЖЕНИЯ ......................................................................................... 164Приложение 1 ............................................................................................ 165Приложение 2 ............................................................................................ 1685Приложение 3 ............................................................................................ 173Приложение 4 Характер влияния природно-климатических факторов набезотказность ТЭМ электровозов ВЛ85 депо Вихоревка, эксплуатируемых наполигоне Тайшет-Лена северного направления Транссиба, в период с января2000 по декабрь 2002 года ..................................................................................

185Приложение 5 Анализ влияния природно-климатических факторов набезотказность якорных и остовных обмоток ТЭМ электровозов ВЛ80ТК депоВихоревка ............................................................................................................. 191Приложение 6 Анализ влияния природно-климатических факторов набезотказность якорных и остовных обмоток ТЭМ электровозов ВЛ85 депоАбакан ..................................................................................................................

1966ВВЕДЕНИЕАнализ ситуации, сложившейся в локомотивном хозяйстве показал, чтосуществующая система планово-предупредительного ремонта локомотивов необеспечивает требуемую надежность тягового подвижного состава и требуеткоренного изменения. В настоящий момент внедряется генеральная схемаразвития сети железных дорог с учетом полигонной технологии управлениятяговыми ресурсами, организации тяжеловесного движения, закупки тяговогоподвижногосостава,развитиядеповскойинфраструктуры,пунктовтехнического обслуживания [1].Дляосуществленияпоставленнойзадачипроектируютсядиагностические комплексы контроля состояния наиболее нагруженных узловэлектровозов.

Это позволит максимально использовать ресурс электровоза вэксплуатационной работе до достижения им норматива пробега, а такжемаксимально сократить время реагирования на отказ.Автоматизация основных процессов системы ремонта с одновременнымувеличением диагностируемых параметров позволит сократить потери припередислокации электровозов, а также обеспечит специалистам эксплуатациии сервисных компаний доступ к проводимым замерам, испытаниям,информации по отказам и нарушениям в работе электровозов.Актуальность исследования.

Направление развития локомотивногокомплекса задано Стратегией развития холдинга ОАО РЖД до 2030 года,основной задачей которой является переход на качественно новый уровеньоказания услуг при железнодорожных перевозках грузов и пассажиров.Характерно, что на Урало-Сибирском и Восточном полигонах наиболее частоотмечаются нарушения ритмичности движения поездов. Это во многомобъясняется сложными природно-климатическими условиями (СПКУ) вданных регионах страны.Тяговые электрические машины (ТЭМ) локомотивов, эксплуатируемыхна полигонах железных с СПКУ имеют недостаточную надежность.

На7изоляцию приходится от половины до двух третьих отказов ТЭМ. Ежегодно,более чем в 4 000 ТЭМ локомотивов ОАО «РЖД» наблюдаются пробоиизоляции из-за переувлажнения. Значительная часть этих отказов приходитсяна ТЭМ электровозов, работающих на направлениях железных дорог с СПКУ.ТЭМ электровозов с СПКУ имеют повышенную токовую нагрузку из-запревышения допустимой разницы диаметров бандажей колесных пар иуменьшенных магнитных потоков главных полюсов, что в наибольшейстепени отражается на безотказности их изоляции. Неэффективная системавентиляции ТЭМ приводит к локальным перегревам изоляции.