ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА (1219538), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

В условиях эксплуатации часто возникают случаи недоиспользования полезной мощности тепловозов по причине выхода из строя оборудования, возникновения боксования, некачественно проведенного ремонта и технического обслуживания, недостаточного охлаждения тяговых машин. Из-за этих негативных факторов надежность ТЭД и тепловоза в целом на участке Оуне – Высокогорная снижается.

Рисунок 3.8 - Тепловая характеристика электродвигателя ЭД-118

По данным исследования д.т.н. Логиновой Е.Ю. наибольшая неравномерность распределения температур в ТЭД имеет обмотка якоря. Наиболее горячим узлом при всем диапазоне изменения нагрузки дизель - генераторной установки является забандажированная лобовая часть нижнего полувитка со стороны привода. При продолжительном режиме работы температура этого узла °С, а средняя температура обмотки достигает °С. Самым холодным участком обмотки является пазовая часть нижнего полувитка 115 °С. Полная неравномерность распределения температур в нижнем полувитке обмотки якоря на продолжительном режиме работы ТЭД составляет 35 °С, а при I=900 А увеличивается до 80 °С. На рисунке 3.10 приведено распределение температур по обмотке якоря ЭД-118

Анализ теплового состояния ЭД-118 показывает, что при существующем алгоритме охлаждения наиболее тяжелыми по нагреву обмоток являются режимы 7-9 позиций контроллера, когда двигатель работает практически во всем диапазоне изменения тока при значениях расхода воздуха, составляющих 64%-73% номинального. Так, если на 15 позиции средняя температура обмотки якоря достигает допустимого значения при I=780 А, то на 7 – при I=710 А. Причем фактические значения температур обмотки могут значительно отличаться от ее средних значений. [10]

Рисунок 3.10 – Распределение температур по длине обмотки якоря ЭД-118 при продолжительном режиме работы: коллектор (1), верхний (2) и нижний (3) полувитки катушки.

При исследовании нестационарных тепловых процессов в ЭД-118 получено, что при переходе из холостого хода на продолжительный, регуляризация в обмотке якоря наступает через 20-40 мин. Наименьшей тепловой инерционностью обладают элементарные узлы обмотки якоря. В диапазоне изменений тока 400 А I 900 А на 15 п.к. при н.у. они выходят на установившийся режим через 120-175 мин, узлы катушек главных полюсов через 240-450 мин, а узлы катушек добавочных полюсов через 160-270 мин. При снижении п.к. тепловая инерционность всех узлов ТЭД увеличивается. При идентичных климатических условиях и одном значении тока снижение расхода воздуха на 30% повышает тепловую инерционность обмоток ТЭД на 25-30%.

Анализ результатов выполненных исследований показал, что наилучшие показатели будет иметь система охлаждения ТЭД в зависимости от тока нагрузки, обеспечивающая поддержание температуры лобовой части обмотки якоря на уровне 150 °С во всем диапазоне изменений мощности энергетической установки. При такой системе зависимость расхода охлаждающего воздуха носит гиперболический характер и практически не меняется в зависимости от мощности электродвигателя. Анализ теплового состояния ТЭД при различных режимах работы показал, что характер распределения температур настолько сложен и неоднозначен, что добиться стационарного теплового режима во всем диапазоне тока и мощности невозможно, можно лишь отыскать закон управления расходом охлаждающего воздуха через ТЭД., который позволяет поддерживать тепловое состояние в норме.

В современных условиях эксплуатации тепловозов требуется достаточный приток охлаждающего воздуха. Между тем контроль его расхода на практике часто недооценивается. Согласно техническим условиям количество продуваемого воздуха через ТЭД оценивается по давлению в коллекторных камерах. Для ЭД-118 расход воздуха должен составлять 1,33 м³/с. В эксплуатации воздухозаборные устройства, воздуховоды, вентиляционные каналы загрязняются. За счет увеличения сопротивления расход воздуха снижается, а давление возрастает. Натурными исследованиями кафедры установлено, что расход продуваемого воздуха через ТЭД может снижаться до 20 %. Такие условия определяют выходят из строя вентиляторов из-за повреждения лопаток и подшипниковых узлов. Нередки случаи неправильной регулировки заслонок в воздушных каналах. [9]

4. МЕРОПРИЯТИЯ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ

Исходя из анализа по выходу их строя тяговых электрических машин, основными причинами является низкое сопротивление изоляции и пробой обмотки якоря. И как рассматривалось в остальных главах, причиной этому является воздействие физических свойств окружающей среды. Постоянное понижение, повышение температуры и уровня влажности, а так же погодных условий отрицательно сказывается на работу тяговых машин. Существующие системы охлаждения и очистки воздуха электрических машин не способны полностью обеспечить качественную очистку воздуха. Поэтому необходима модернизация данных систем.

Тяговые электрические машины охлаждаются воздухом, который поступает из атмосферы. Охлаждающий воздух содержит взвешенные частицы загрязнения, которые вредно влияют на работу тяговых электрических машин. В воздухе содержится аэрозоли, представляющих собой частицы размером от 0,01 до 8000 мкм. Пыль одна из разновидностей аэрозолей, состоящих из твердых или жидких частиц, взвешенных в газовой среде.

Система воздушного охлаждения тяговых электрических машин является уязвимым местом современных тепловозов в связи с повышением их мощности и разнообразием условий эксплуатации.

Тяговые электрические машины имеют достаточно интенсивное охлаждение. По условиям нормального температурного режима для охлаждения тяговых машин в среднем требуется около 0,3 м³/мин на каждый киловатт их мощности. В целом по тепловозу общее количество воздуха, который требуется для вентиляции тяговых машин, лежит в пределах 18-22 м³/час на каждый киловатт мощности тягового генератора.

Требуемый общий расход охлаждающего воздуха Q (м³/час) можно рассчитать по зависимостям:

Для тяговых электродвигателей:

Для тягового генератора

где:

, - мощность тягового электродвигателя и генератора;

- коэффициент полезного действия тягового электродвигателя и генератора;

- плотность воздуха;

- удельная теплоемкость воздуха;

- разность температуры электрической машины и охлаждающего воздуха. [12]

Опыт эксплуатации тепловозов показал, что параметры охлаждающего воздуха в значительной мере определяют эксплуатационную надежность тяговых электрических машин. Механические частицы, содержащихся в охлаждаемом воздухе, увеличивают интенсивность абразивного износа коллектора и щеток тяговых электрических машин, ухудшает отдачу тепла обмотками полюсов в окружающую среду. Присутствие в нем взвешенных частиц дизельного масла и топлива способствует прилипанию пыли на изоляцию тяговых электрических машин. Угольная пыль создает на поверхности изоляции токопроводящие “дорожки”, увеличивая тем самим, опасность пробоя изоляции и замыкания на корпус. Угольная пыль с маслом забившейся между коллекторными пластинами, может быть причиной кругового огня. Описанные явления чаще всего имеют место в летний период при высокой температуре окружающего воздуха и его повышенной запыленности. В отдельных случаях указанные явления могут стать причиной пожара на тепловозах.

Классификация и основные характеристики фильтров.

На тепловозах могут применяться очистители вентилирующего воздуха разных конструкций. В связи с этим фильтры должны обладать рядом требований, которые должны удовлетворять устройства для очистки воздуха тяговых электрических машин.

Воздушные фильтры сравнивают по ряду показателей, из которых наиболее важны следующие:

• автоматизация работы фильтра;

• большой диапазон по производительности и пылеемкости;

• прочность фильтрующего элемента;

• высокая эффективность очистки и низкое гидравлическое сопротивление;

• расчетная скорость воздуха на входе;

Основным элементом воздухоочистителей на тепловозах является фильтрующий элемент, который состоит из коробки, заполненной различными набивками (сетки, решетки). Воздух, проходя по извилистым каналам, образованным элементами набивки, оставляет на поверхности этих элементов большую часть содержащихся в нем пылевых частиц и выходит из фильтра очищенным. Название “фильтр” в данном случае имеет условный характер, так как размеры отверстий для прохода воздуха в таких устройствах значительно превышает размеры удерживаемых частиц.

Рассмотрим принцип работы фильтрующего элемента. Для этого рассмотрим, как очищается воздух, пройдя через препятствие. К примеру, возьмем самый популярный фильтрующий элемент в виде проволочной сетки. Предположим, что проволока смочена тонким слоем липкой жидкости (дизельного масла). При подходе к препятствию струя воздуха огибает ее и отклоняется от прямолинейного направления. На рисунке 4.1 изображена данная ситуация. Частицы пыли, имеющие конечную массу, продолжает двигаться прямолинейно, наталкиваются на препятствие и прилипают к смоченной поверхности препятствия.

Рисунок 4.1 - Препятствие, через которые проходят частицы пыли

Для улавливания большей части пыли необходимо, чтобы фильтрующий элемент представлял не одно препятствие в потоке воздуха, а целый ряд. Такой системой может быть сетка, состоящая из множества переплетенных между собой проволочек. Но и в этом случае не все частицы улавливаются, так как в сетке имеются сквозные отверстия с большей площадью сечения, необходимые для прохода воздуха. Однако направление частиц пыли в потоке воздуха остается строго прямолинейным. [13]

Заставить частицу столкнуться с препятствием – это еще не значит уловить ее. Для того чтобы она вновь не упала в воздушный поток, ее необходимо прочно удержать на поверхности препятствия или своевременно удалить их фильтра.

Учитывая легкую забиваемость таких фильтров пылью, грубые частицы целесообразно улавливать с помощью других методов. Преимуществами фильтрации следует считать в большинстве случаев низкую стоимость оборудования и высокую эффективность улавливания пыли; к недостаткам же относится высокое гидравлическое сопротивление большинства фильтров, быстрое забивание фильтра пылью.

Под эффективностью воздухоочистителя понимается отношение количества задержанной пыли к количеству всей пыли, содержащейся в воздухе, прошедшем через очиститель. Эффективность может, измеряется весом, количеством частиц или площадью поверхности частиц. В большинстве случаев эффективность работы воздухоочистителя определяется отношением весовых концентраций пыли или воды в очищенном воздухе.

где: – эффективность воздухоочистителя;

– весовая концентрация частиц в исходном воздухе (запыленность воздуха), мг/м³;

– весовая концентрация частиц в очищенном воздухе, мг/м³.

В зависимости от требуемой эффективности очистки в энергетических установках и допустимого гидравлического сопротивления устанавливаются фильтры одного из трех классов. К фильтрам третьего класса относится аппараты, которые улавливаются в массе не менее 60%частиц пыли размером более 10мкм. Ко второму классу – фильтры, сепарирующие не менее 85% частиц размером более 7 мкм. К фильтрам первого класса относится аппараты, улавливающие 99% частиц пыли размером менее 1 мкм.

Характеристики

Список файлов ВКР