Устройство и техническая эксплуатация промышленного оборудования

В ремонтно-механическом отделении ремонтируют и изготовляют новые детали электрооборудования (валы, коллекторы, контактные кольца, щеточные механизмы, подшипники скольжения, обмотки короткозамкнутых роторов), производят перешихтовку статоров и роторов электрических машин и магнитопроводов силовых трансформаторов, а также слесарную и механическую обработку различных деталей ремонтируемого электрооборудования. Ремонтно-механическое отделение должно быть оснащено подъемно-транспортными средствами, металлообрабатывающими станками (строгальны-ми, сверлильными, токарными, фрезерными, шлифовальными, прессами, гильотинными ножницами для резки металла, электро- и газосварочными аппаратами, электрифицированными инструментами, инвентарными и специальными приспособлениями, наборами бригадного инструмента для разборки электрооборудования.

В обмоточном и сушилъно-пропиточном отделениях ремонтируют поврежденные и изготовляют новые обмотки электродвигателей, силовых трансформаторов, катушек электромагнитов, а также пропитывают И сушат их, восстанавливают изоляцию обмоточных проводов для повторного использования. Обмоточное отделение должно быть оснащено станками для очистки и изолировки проводов, намоточными станками для изготовления обмоток, гильотинными ножницами для резки изоляции, приспособлениями для изготовления и формовки изоляционных деталей, сварочным и паяльным инструментом для соединения проводов обмоток, станками для бандажи-рования роторов и якорей электрических машин, станком для изготовления клиньев и др. Кроме того, обмоточный цех должен быть оснащен небольшой испытательной установкой для пооперационного и межоперационного контроля изоляции изготовляемых секций, катушек и обмоток, а также аппаратами контроля правильности сборки и соединения различных схем обмоток.

В необходимых случаях обмоточное отделение оборудуют печью для обжига проводов, ванной для их травления и нейтрализации после травления и станком для волочения и калибровки проводов. Для размещения этого оборудования в обмоточном цехе выделяют особое помещение, снабженное соответствующими вентиляционными устройствами.

Сушильно-пропиточное отделение оборудуют ваннами для пропитки обмоток, шкафами для сушки и запечки изоляции обмоток, емкостями для безопасного хранения лаков и растворителей в количествах, обеспечивающих потребность в них не более чем на 1 сут. Для транспортировки крупногабаритных обмоток большой массы применяют специальные устройства и подъемно-транспортные сред-ства.

В комплектовочное отделение (или участок) направляют отремонтированные сборочные единицы и детали. Там же комплектуют ремонтируемое электрооборудование недостающими частями. Проверенное и полностью скомплектованное электрооборудование передают в отделение или на участок сборки.

Комплектовочное отделение должно быть оснащено верстаками, стеллажами, необходимыми инструментами и приспособлениями.

В сборочном отделении" производят сборку отремонтированного электрооборудования. Отделение сборки оснащают аналогично разборочному отделению, дополняя его оборудованием, приспособлениями и инструментами для статической и динамической балансировки роторов электродвигателей и якорей электрических машин.

При ремонтах электрооборудования часто возникает необходимость в электросварочных, газосварочных, штамповочных, кузнечных и окрасочных работах, выполняемых на отдельных участках ремонтного цеха или его отделений, которые должны быть осна-щены необходимым оборудованием и инвентарем.

На испытательной станции испытывают новые конструкции и детали, предназначенные для замены вышедших из строя, а также производят заключительные (выходные) электрические и механические послеремонтные испытания электрооборудования. Испытательная станция должна быть уснащена высоковольтными испытательными электроустановками и стендами, различными приборами, мерительным инструментом и соответствующими защитными средствами.

Электроремонтный цех должен располагать помещениями с производственными площадями, рассчитанными на массу и габариты ремонтируемого электрооборудования, складами для хранения ремонтного фонда и отремонтированного электрооборудования, инструментальными и материальными кладовыми, подсобными конторскими и бытовыми помещениями, а также помещениями, количество, размеры и назначение которых определяются в каждом конкретном случае сложившимися технологией и условиями выполнения ремонтных работ.

При определении структуры производственных подразделений и необходимого оснащения ЭРЦ оборудованием большое значение имеют принятые технологические схемы ремонтов и система управления электрохозяйством предприятия.

'Наиболее распространенная структурно-технологическая схема ремонта электрических машин, занимающих большой удельный вес в общем количестве ремонтируемого электрооборудования, приведена на рис. 2.

Факторами, определяющими организацию и состав электроремонтных цехов и ремонтных служб предприятия, являются сложность электрохозяйства и принятая система управления им.

ЛЕКЦИЯ 8. УСТРОЙСТВО И РЕМОНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

Общие сведения

Электрические аппараты являются самым многочисленным и конструктивно разнообразным электрооборудованием, выполняющим различные функции в электроустановках.

Электротехнические устройства, предназначенные для включения и отключения, управления, регулирования и защиты электрооборудования и участков электрических цепей называют электрическими аппаратами. В зависимости от назначения электрические аппараты можно условно разделить на четыре группы:

коммутационные, предназначенные для включения, отключения и переключения электрических цепей;

защиты, осуществляющие защиту электрических цепей от пере-грузок, токов короткого замыкания, недопустимого повышения напряжения, снижения или исчезновения напряжения;

токоограничивающие и пускорегулирующие, предназначенные для пуска, регулирования частоты вращения двигателей, изменения силы тока в электрических цепях, ограничения тока при коротких замыканиях;

выполняющие одновременно несколько из перечисленных выше функций (например, включение и отключение электрических цепей, а также защиту их от перегрузок и др.).

Аппараты могут быть автоматического и неавтоматического дей-ствия. В зависимости от номинального напряжения различают электрические аппараты до 1000 В (обычно до 660 В) и выше 1000 В. В этой главе рассматриваются аппараты номинальным напряжением 220, 380 и 660 В.

В электрическом аппарате чаще всего повреждаются рабочие подвижный и неподвижный, а также промежуточные и дугогасительные контакты*, образующие контактную систему.

Хорошо отшлифованные контактные поверхности имеют микроскопические возвышения и впадины, вследствие чего их соприкосновение происходит не по всей площади, а лишь в отдельных точках (рис. 5,a)v которые называют точками соприкосновения.

В контактах, не испытывающих при соприкосновении значительных давлений (усилий, прижимающих контакты друг к другу), числи точек соприкосновения незначительно. При увеличенном давлении, прижимающем контактные поверхности друг к другу, выступающие неровности деформируются и первоначальные точки соприкосновения превращаются в небольшие площади (рис. 5, б). С увеличением силы, приложенной к контактам, растет число «контактных точек» и их общая площадь. Ток t одной контактной поверхности на другую переходит в точках соприкосновения, т. е. через участки с сильно суженным сечением / и //. Из-за чрезмерно малых поперечных сечений этих участков возникает большое электрическое сопротивление, называемое переходным.

Переходное сопротивление в контакте зависит главным образом от состояния контактных поверхностей и давления, с которым контакты прижаты друг к другу. Зависимость переходного сопротивления от давления контактов друг на друга объ- ясняется тем. что при большом давлении легче смять выступающие на их поверхность точки и таким образом улучшить контакт между ними. При этом на контактных поверхностях создаются новые точки соприкосновения, улучшающие условия перехода тока, а следовательно, и качество контакта.

Известно, что чем больше, число и площадь точек соприкосновения между контактными поверхностями, тем меньше переходное сопротивление между ними. Однако интенсивность процесса образования новых точек соприкосновения даже при дальнейшем возрастании давления в контактах постепенно замедляется. Это объясняется тем, что при повышении давления оно воспринимается большей площадью, удельное давление в точках соприкосновения контактов уменьшается, материал контактов сменяется не так интенсивно, поэтому процесс увеличения числа и площади точек соприкосновения замедляется.

Переходное сопротивление, которое является основным показателем качества всякого контакта, в значительной мере зависит от обработки контактных поверхностей и их состояния. Плохо обработанные и окислившиеся контакты имеют высокое переходное сопротивление. Тщательная слесарная обработка контактных поверхностей дает возможность удалить пленку оксидов и создать при соприкосновении наибольшее число точечных контактов. Медные контакты обрабатывают надфилем или напильником, в результате чего образуются поверхности с меньшим переходным сопротивлением, чем при полировании или шлифовании.

Качество контакта зависит также от свойств контактных материалов (механической прочности, электрической проводимости и теплостойко» ти). Материалы, обладающие низкой электрической проводимостью и механической прочностью или недостаточной теплостойкостью, не могут создать надежного контакта на длительное время, так как подвергаются разрушающим механическим нагрузкам и температурным воздействиям.

Материалы контактных соединений должны обладать следующими свойствами:

механической прочностью, т. е. способностью длительное время выдерживать определенные механические усилия, возникающие в контактах в процессе работы;

температурной устойчивостью -- стойкостью материала при дли-тельном воздействии на него повышенной температуры;

тугоплавкостью -- способностью не оплавляться при воздействии на контакт сверх допустимой температуры;

электрический проводимостью -- способностью проводить электрический ток с малым сопротивлением;

не окисляемостью (коррозие-устойчивостью) -- способностью противостоять окисляющему воздействию кислорода, содержащегося в воздухе.

Материалы, отвечающие перечисленным требованиям, пока отсутствуют, поэтому контакты аппаратов изготовляют из таких материалов, которые наиболее удовлетворяют условиям работы аппарата. Например, в аппаратах, предназначенных для отключения больших токов, применяют контактные детали, изготовленные из тугоплавких материалов (металлокерамики).

Металлокерамические детали для контактов выпускают из смеси порошков вольфрама или молибдена с порошками меди или серебра, изготовляемых под высоким давлением с последующей термической обработкой при 1100--1300°С*.

Металлокерамические контакты благодаря присутствию в них молибдена и вольфрама обладают повышенной механической прочностью и температурной устойчивостью, а наличие в металлокерамике серебра или меди придает им высокую электрическую проводимость. Контакты с покрытиями из металлокерамики (например, медно-вольфрамовый АВМ-2) широко распространены в современных аппаратах.

В электрических аппаратах помимо контактов повреждаются также детали механизма, пружины, пластины дугогасительной камеры и изоляция. Характерными признаками неисправности аппарата являются повышенный нагрев отдельных частей, нечеткое включение, произвольное отключение, отказ аппарата.

Причинами неисправностей могут быть повреждения отдельных деталей вследствие неудовлетворительной эксплуатации аппарата, нарушения сроков текущих и капитальных ремонтов. Поврежденные аппараты ремонтируют, применяя при этом более качественные электроизоляционные и контактные материалы, улучшая конструкцию отдельных деталей. В необходимых случаях аппараты старых конструкций модернизируют.

Ремонт автоматических выключателей, контакторов и магнитных пускателей

У автоматических выключателей серии А и других конструктивно аналогичных выключателей повреждаются преимущественно контакты, отключающий механизм и пружины. Эти повреждения выражаются в износе и оплавлении контактов, нарушении регулировки механизма, ослаблении пружин. Вследствие частых- электрических и механических воздействий у автоматических выключателей может оказаться поврежденной изоляция обмотки электромеханического привода или главного вала. В зависимости от характера повреждения ремонтируют автоматические выключатели в электроремонтном цехе или на месте их установки. В последнем случае полностью отключают выключатель от присоединенных к нему электрических цепей, а также принимают меры для избежания дистанционного управления выключателем.

Для получения доступа к контактам отвертывают винты креплений дугогасительных камер, а затем, соблюдая меры предосторожности, исключающие возможность появления трещин в асбестоцементных щеках камеры, снимают дугогасительные камеры так, чтобы не повредить находящиеся внутри них пластины решетки дугогасительного устройства и контакты аппарата.

Закопченные стальные омедненные пластины решетки осторожно очищают деревянной палочкой или мягкой стальной щеткой, освобождая их от слоя нагара, а затем протирают чистыми тряпками и промывают. Применять для этих целей металлические инструменты (монтерские ножи, шаберы, напильники) запрещается, поскольку можно повредить тонкий защитный слой меди, покрывающий стальные пластины.

В контактной системе автоматических выключателей повреждаются (обгорают, оплавляются и изнашиваются) преимущественно дугогасительные контакты, подвергающиеся воздействию высокой температуры электрической дуги, особенно при разрыве ими больших токов. Слегка обгоревшие контакты промывают синтетическими моющими средствами, а затем опиливают напильником, чтобы снять с их рабочей поверхности имеющиеся небольшие частицы оплавленной меди. Для очистки контактов нельзя применять наждачную бумагу, так как наждачная пыль и мелкие частицы наждака могут попасть в механизм выключателя и вызвать быстрый износ его трущихся деталей. С сильно оплавленных контактов спиливают напильником наплывы меди, стараясь снять минимальное количество металла с контакта, сохранив его первоначальную форму. При уменьшении размера контактов ремонтируемых выключателей более чем на 30% рекомендуется заменять их новыми контактами заводского изготовления.

Контакторы (магнитные пускатели). Коммутационный электромагнитный аппарат, предназначенный для дистанционных включений и отключений силовых электрических цепей при нормальных режимах работы, называют контактором.

Электромагнитные контакторы широко распространены в электроустановках промышленных предприятий, где являются основными силовыми аппаратами современных схем автоматизированного привода. Их выпускают для работы в электрических установках переменного и постоянного тока. В электроустановках трехфазного переменного тока применяют трехполюсные контакторы (рис. 10,а), состоящие из электромагнитной, контактной и дугогасительной систем.



Контактор. Магнитный пускатель.

Ремонт контакторов заключается главным образом в замене поврежденных или изношенных деталей новыми с последующей регулировкой и испытанием контакторов. Чаще всего приходится менять главные контакты, гибкие соединения, дугогасительные камеры, катушки электромагнитов, пружины и короткозамкнутые витки.

Ремонт предохранителей

Предохранители служат для защиты электрических цепей и электроустановок от недопустимых токов нагрузки или токов короткого замыкания и характеризуются номинальными токами плавкой вставки и предохранителя. Номинальным током плавкой вставки называют ток, рассчитанный для ее длительной работы, а номинальным током предохранителя -- наибольший ток из номинальных токов плавких вставок, допускаемых к применению в данном предохранителе.

При соответствии номинального тока плавкой вставки току защищаемой электрической цепи теплота, выделяемая нагревающейся плавкой вставкой, отдается различным деталям предохранителя, а через них в окружающую среду. С увеличением тока нагрузки возрастает температура нагрева плавкой вставки и других деталей предохранителя.

При ремонте предохранителей ПР и ПН сначала очищают контактные поверхности губок и патронов от грязи, пленок оксидов и частиц расплавленного металла. Окислившиеся контакты очищают стеклянной бумагой, а сильно обгоревшие и оплавленные -- надфилем. Применять для очистки контактов наждачную бумагу нельзя, так как зерна наждака, не проводящие электрический ток, врезаются в контактные поверхности, ухудшая контакт между губками и патроном предохранителя. Затем разбирают патрон, тщательно проверяют состояние внутренних токопроводящих частей и плавких вставок, обнаруженные дефекты устраняют.

Вставки в предохранителях соседних фаз независимо от их состояния также заменяют. Вставки должны быть однотипными, заводского изготовления и строго соответствовать номинальному току предохранителя и току защищаемой сети.

Чтобы убедиться в наличии электрической цепи между плавкой вставкой и контактными частями, отремонтированный патрон проверяют контрольной лампой, а затем устанавливают в губках предохранителя.

ЛЕКЦИЯ 9. УСТРОЙСТВО И РЕМОНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Общие сведения

Электрические машины служат для преобразования механической энергии в электрическую (генераторы), электрической энергии в механическую (двигатели), а также для преобразования частоты переменного тока, одного рода тока в другой, например, постоянного тока в переменный, постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения (преобразователи).

Преобразование энергии в электрической машине происходит в пространстве, занятом электромагнитным полем. Части электрической машины, непосредственно предназначенные для энерго-преобразовательного процесса, называются активными частями. К ним относятся магнитопроводы, проводники обмоток, промежутки между магнитопроводами и проводниками обмоток. Однако для того чтобы машина могла осуществлять свое назначение, в ней предусмотрен еще целый ряд важных деталей, называемых конструктивными частями, которые не принимают непосредственного участия в процессе преобразования энергии.

Конструктивные части выполняют в машине следующие функции:

· придают частям статора и ротора определенное положение в пространстве и обеспечивают (или ограничивают) их необходимые степени свободы перемещения;

· передают электрическую энергию от сети к активной зоне маши-ны или механическую энергию от активной зоны к сопряженной машине;

· осуществляют подачу охлаждающего воздуха в машину; электрически изолируют витки проводников обмоток друг от дру-га, от магнитолроводов и конструктивных частей;

· защищают активные части машины от повреждений в результате * воздействия окружающей среды (влаги, вредных газов, попадания в машину посторонних предметов);

· обеспечивают безопасную эксплуатацию машины, предотвращая прикосновение обслуживающего персонала к ее вращающимся или находящимся под напряжением частям;

· делают возможным монтаж машины на месте установки.

Электрические машины характеризуются различными показателями, в число которых входят номинальные мощность, напряжение, режим работы, ток, условия применения, частота вращения, а также кпд и другие данные, определяющие допустимые режимы их работы.

Режим работы, на который электрическая машина рассчитана и для которого она предназначена предприятием-изготовителем, называют номинальным. Номинальный режим указывают на заводском щите машины.

Номинальная мощность электрических машин (выражаемая в ваттах, киловаттах и мегаваттах) для генераторов постоянного тока -- полезная мощность на зажимах машины; для генераторов переменного тока -- полная электрическая мощность при номинальном коэффициенте мощности; для электродвигателей -- полезная механическая мощность на валу.

Напряжение, соответствующее номинальному режиму работы электрической" машины является номинальным. Номинальное напряжение трехфазной электрической машины является междуфазным (линейным) напряжением.

Номинальный ток -- это ток, соответствующий номинальному режиму работы электрической машины.

Номинальные условия применения электрической машины обычно оговорены в стандарте или ТУ на данную машину.

Частоту вращения, соответствующую работе электрической машины при номинальных напряжении, мощности, частоте тока и условиях применения, называют номинальной.

Коэффициентом полезного действия (кпд) является отношение полезной (отдаваемой) активной мощности электрической машины к затрачиваемой (подводимой) активной мощности.

Нагрузкой электрической машины называют мощность, которую она развивает в данный момент времени, а перегрузкой -- превышение фактической нагрузки машины над ее номинальной нагрузкой. Перегрузку выражают в процентах или долях номинальной нагрузки.

Рабочая температура активной части электрической машины -- установившаяся температура этой части, Соответствующая номинальному режиму работы при неизменной номинальной температуре охлаждающей среды. Превышением температуры отдельной части электрической машины называют разность между температурой этой части и охлаждающей среды.

Электрические машины бывают одностороннего и двустороннего направления вращения. Электрические машины одностороннего вращения могут иметь правое или левое направление вращения. Правым направлением вращения машины с односторонним приводом считается вращение по часовой стрелке, если смотреть- на машину со стороны присоединения ее к первичному двигателю или рабочему механизму, левым соответственно будет направление вращения электрической машины против часовой стрелки.

Электрическая машина обладает свойством обратимости, т. е. способностью работать в режиме генератора электрического тока, если привести ее в движение каким-либо первичным двигателем, и, наоборот, в режиме электродвигателя, если подвести к ней электрическое напряжение. Электрическая машина, работающая в качестве двигателя, преобразует подводимую к ней электрическую энергию в механическую, используемую для приведения в действие различных механизмов и станков. Эта же машина может вырабатывать электрическую энергию, если будет приведена в действие двигателем внутреннего сгорания или паровой турбиной и возбуждена от постороннего источника электроэнергии, т. е. будет работать в режиме генератора. Однако каждая электрическая машина, выпускаемая электромашиностроительным заводом, обычно предназначается для одного определенного режима работы -- режима генератора или электродвигателя.

По принципу действия различают синхронные и асинхронные электрические машины переменного и постоянного тока.

Электрическую машину переменного тока, частота вращения которой находится в строго постоянном соотношении с частотой вращения магнитного поля или частотой сети, называют синхронной. Основными частями синхронной машины являются статор, несущий обмотку переменного тока, и ротор, на котором размещена обмотка возбуждения, питаемая через контактные кольца постоянным током от возбудителя или через выпрямители.

Синхронные машины выпускают с явнополюсным и неявнополюсным ротором и используют в современном производстве в качестве двигателей при необходимости постоянной частоты вращения, а на электростанциях и в электроустановках -- в качестве синхронных генераторов и компенсаторов.

Электрическую машину переменного тока, у которой частота вращения ротора меньше частоты вращения магнитного поля статора и зависит от нагрузки, называют асинхронной. Асинхронные двигатели бывают коллекторные и бесколлекторные. Преимущественное распространение получили бесколлекторные асинхронные электрические машины, применяемые там, где не требуется постоянная частота вращения. Асинхронные бесколлекторные электродвигатели бывают двух исполнений -- с короткозамкнутым и фазным роторами.

Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют обмотку и снабжены контактными кольцами, установленными на одном валу с ротором. Преимущества электродвигателей с фазным ротором перед двигателями с короткозамкнутым состоят главным образом в том, что они позволяют регулировать в широких пределах пусковой момент, силу пускового тока и частоту вращения. Асинхронные двигатели с фазным ротором используют для привода механизмов, требующих регулировки частоты вращения, а также в нерегулируемом приводе с тяжелыми условиями пуска, например, подъемно-транспортных механизмов.

Электрические машины постоянного тока применяют в качестве первичных двигателей и генераторов постоянного тока.

Машина постоянного тока состоит из неподвижной станины с главными и добавочными полюсами, вращающегося якоря с обмоткой и коллектором, подшипниковых щитов и траверсы с щеткодержателями. Машина обратима, т. е. может работать в режиме двигателя или генератора (например, двигатели электрифицированного транспорта).

По способу питания обмотки возбуждения генераторы постоянного тока бывают с независимым возбуждением, в которых питание подается в эту обмотку от постороннего источника тока (выпрямителя, аккумулятора, сети постоянного тока), и с самовозбуждением, в которых питание подается от самого генератора. В зависимости от способа соединения обмоток возбуждения с обмоткой якоря различают электрические машины постоянного тока: параллельного возбуждения или шунтовые; последовательного возбуждения; смешанного возбуждения, имеющие на общих главных полюсах две (параллельную и последовательную) обмотки.

Основные конструктивные исполнения электрических машин

Асинхронные электродвигатели

Однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором Однофазовый асинхронный движок имеет на статоре только 1 рабочую обмотку, на которую в ходе работы мотора подается переменный ток. Хотя для запуска мотора на его статоре есть и вспомогательная обмотка, которая краткосрочно подключается к сети через конденсатор либо индуктивность, или замыкается накоротко пусковыми контактами рубильника. Это нужно для создания исходного сдвига фаз, чтоб ротор начал крутиться, по другому пульсирующее магнитное поле статора не сдвинуло б ротор с места.

ЛЕКЦИЯ 10. ИСПЫТАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Профилактические испытания

При профилактических испытаниях основное внимание уделяют изоляции, поскольку она самый слабый элемент электрооборудования и вызывает наибольшее число отказов. При испытании основных видов электрооборудования измеряют сопротивления изоляции в соответствии с указаниями, приведенными в табл. 8.1. Кроме измерения сопротивления изоляции, в состав профилактических испытаний для некоторых видов электрооборудования в те же сроки входят и другие операции.

Таблица 1 - Сроки и нормы профилактического измерения сопротивления изоляции электрооборудования.

Тип электрооборудования электропроводки и электрооборудования	Указания по измерениям (напряжение мегаомметра, периодичность и другие указания)	Норма сопротивления, МОм
Силовые и осветительные проводки; распределительные устройства, щиты; электрические аппараты 0,38...0,66кВ	1000 В. Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям. Измеряют между любым проводом и землей, а также между двумя любыми проводами при снятых плавких вставках и отключенных электроприемниках	0,5
Силовые кабельные линии до 1 кВ	2500 В. В стационарных установках не реже 1 раза в пять лет, в сезонных - перед наступлением сезона	0,5
Силовые кабельные линии выше 1 кВ	2500 В. В стационарных установках не реже 1 раза в пять лет, в сезонных - перед наступлением сезона	Не нормируется
Трансформаторы до 35 кВ	2500 В. Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям	Не нормируется, но не ниже 70% от предыдущего измерения
Электродвигатели до 0,66 кВ (обмотка стато-ра)	1000 В. Периодичность - по системе ППР	1,0 - в холодном со-стоянии; 0,5 при 60°С
Электродвигатели выше 1 кВ (обмотка статора)	2500 В. Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям	1,0 - в холодном со-стоянии; 0,5 при 60°С
Сборные и соединительные шины	2500 В. Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям. Измерения производятся при положительной температуре	300
Вводы и проходные изоляторы	2500 В. Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям.	500
Конденсаторы	2500 В Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям	По данным завода -изготовителя
Масляные и электромагнитные выключатели	2500 В для первичных цепей 1000 В для вторичных цепей Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям	300 1
Электродные котлы	2500 В В положении электродов при максимуме и минимуме мощности по отношению к корпусу	0,5
Ручной электроинструмент и переносные светильники	500 В. Периодичность - по системе ППР, но не реже 1 раза в шесть лет	0,5

Испытание изоляции повышенным напряжением - основной и обязательный вид испытания электрооборудования. Подводя к изоляции повышенное напряжение, можно выяснить её местные и общие дефекты, которые нельзя обнаружить другими способами.

В зависимости от типа оборудования и характера испытания используют повышенное переменное или выпрямленное напряжение согласно нормам.

Создание новых способов и средств диагностирования позволит в будущем перейти к прогрессивной послеосмотровой технической эксплуатации электрооборудования. На современном этапе есть предпосылки для внедрения отдельных систем диагностирования, которые позволяют уточнять объемы ремонтных работ и сроки их проведения, а также определять исправность электрооборудования при списании электрифицированной техники.

Основные критерии годности электрооборудования можно разделить на два вида: абсолютные и относительные.

Из-за присутствия в диэлектриках свободных зарядов, в изоляции всегда возникает ток сквозной проходимости, происходит замедленная поляризация, создающих ток абсорбции, происходит мгновенная поляризация, создающая ток смещения.

Ток абсорбции затухает по мере завершения процессов замедленной поляризации, а ток сквозной проводимости сохраняется неизменным. Истинное сопротивление изоляции зависит от сквозного тока.

Сопротивление изоляции рассчитывают как частное от деления напряжения на значение тока, установившегося через минуту после включения напряжения.

К основным способам диагностирования изоляции относятся: измерение сопротивлений изоляции; измерение емкости изоляции; измерение диэлектрических потерь; испытание повышенным напряжением переменного или постоянного тока.

Измерение сопротивления изоляции производится мегаомметром на соответствующее напряжение в зависимости от типа электоооборудования.

Диагностирование увлажнения изоляции методом коэффициентом абсорбции состоит в измерении мегаомметром ее сопротивления в моменты 15с и 60с после подачи напряжения и определения отношения.

Если

то изоляцию считают сухой;

если

то изоляцию признают влажной.

В некоторых случаях дополнительно проверяют степень увлажнённости изоляции ёмкостными методами как-то: «ёмкость-температура», «ёмкость-частота», «ёмкость-время».

Метод «ёмкость-температура» заключается в сравнении ёмкостей оборудования, измеренных при разных температурах (70°С и 20°С). Отношение этих емкостей для сухой изоляции не должно превышать 1,15.

Метод «емкость - частота» заключается в измерении емкости изоляции при частоте 2 Гц и 50 Гц и определении их отношения.

Если

<1,2,то изоляция сухая,

если

?1,2, - увлажненная

Метод «ёмкость-время» - характеризуется тем, что сначала создают ёмкость испытываемого объекта, а затем осуществляют двухкратный его разряд: быстрый - сразу после окончания заряда, и медленный - через одну секунду. Прирост общей емкости за счет абсорбционной сухой изоляции будет небольшой

влажной -

При испытании изоляции рассмотренными методами пользуются приборами ПКВ-7, ПКВ-8, ПКВ-11. Эти же приборы применяют для определения влажности изоляции залитых и не залитых маслом трансформаторов - в процессе их монтажа и ремонта.

Метод коэффициента нелинейности применяется в электрических машинах, при этом критерием степени увлажненности служит вольтамперная характеристика, т.е. зависимость тока утечки от приложенного при испытании напряжения, имеющая для сухой изоляции линейную зависимость, а для влажной - нелинейную.

Алгоритм диагностирования при определение местных дефектов по частичным разрядам состоит в следующем. На изоляцию подают повышенное напряжение. Приемным колебательным контуром или антенной ИЧР исследует пространство вокруг изоляционной системы. При этом измерительный прибор ИЧР позволяет зафиксировать высокочастотные колебания и выявить место, где они имеют наибольший уровень. Обычно это место совпадает с местным дефектом

Прохождение активного тока через диэлектрик вызывает потери электрической энергии, называемыми диэлектрическими потерями, пропорциональными , который называется тангенсом угла диэлектрических потерь. дtg

Значение дtg обычно не превышает сотых или десятых долей единицы, поэтому его принято измерять в процентах. Предельное значение дtg для конкретных электроустановок не должно быть больше установленного «Нормами испытаний электрооборудования».

Сопротивление изоляции является изменчивой величиной, поскольку зависит от многих факторов. Наибольшее влияние на нее оказывают температура и влажность, с увеличением которых сопротивление изоляции снижается.

Целью измерения сопротивления изоляции является установление возможности проведения испытаний машины или включения ее в сеть без повышенного риска повреждения.

При этом температура, при которой производятся измерения должна быть одинаковой. При несовпадении температуры измерения применяются специальные коэффициенты приведения.

Электрическим контактом называют место перехода тока из одной токоведущей части в другую. По своему назначению контакты разделяют на соединительные и коммутирующие.

Соединительные контакты разделяют на разборные (болтовые, винтовые, клиновые) и неразборные (сварные, паяные, клепаные и т.п.). Коммутирующие контакты классифицируют по признаку подвижности (подвижные, неподвижные), по степени подвижности (самоустанавливающиеся, несамоустанавливающиеся), по геометрической форме (точечные, линейные, поверхностные), по виду охлаждения (естественное, искусственное), по назначению (главные, дугогасительные, дополнительные) и по другим признакам.

Определяющими параметрами контактов являются переходное сопротивление, падение напряжение и температуру нагрева контактов, а вспомогательными - площадь соприкосновения, раствор, провал и усилие сжатия контактов.

Для низковольтной аппаратуры установлены следующие допустимые падения напряжения на контакте: серебро - 0,01... 0,02 В, медь -0,01...0,03 В, алюминий-0,01...0,04 В, железо-0,02...0,05 В.

Для надежной работы контактов необходимо строго соблюдать установленные нормы для температуры нагрева: коммутирующие контакты из меди без покрытия - 85°С, с серебряным покрытием - 240°; соединительные контакты внутри аппаратов из меди - 95°, с покрытием неблагородными металлами - 105°, с серебряным покрытием - 135°С (при расчетной температуре окружающей среды 45 °С).

В исправном состоянии фактическая площадь соприкосновения составляет не менее 70% от номинальной площади контакта.

Раствором контактов называют наибольшее расстояние Lр между поверхностями соприкосновения при разомкнутом состоянии контактов. В зависимости от типа аппарата эта величина может быть от 3 до 50 мм.

Провалом контактов называют расстояние Lп, на которое перемещается подвижный контакт, не теряя соприкосновения с неподвижным контактом при размыкании или замыкании цепи. Для низковольтных аппаратов провал составляет 3...6 мм.

У нового контакта переходное сопротивление не должно превышать сопротивления целого эквивалентного участка проводника в 1,2 раза, допускается увеличение сопротивления, но не более чем в 1,8 раза.

В исправном контакте отношение падения напряжения на нем к падению напряжения на целом эквивалентном участке не должно превышать 1,1... 1,2, при отношении 1,7, необходимы ремонт или замена контакта.

Оценить состояние изоляции электротехнического оборудования можно по результатам нескольких измерений, выполненных в течение определенного интервала времени (от 1 до 6 месяцев). По результатам измерений определяют скорость изменения сопротивления изоляции, а затем момент ожидаемого наступления предельного (по наименьшему сопротивлению) состояния изоляции.

ЛЕКЦИЯ 11. ДИАГНОСТИКА ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Методы диагностирования оборудования

Техническая диагностика - отрасль научно-технических знаний, сущность которой составляют теория, методы и средства обнаружения и поиска дефектов объектов технической природы (машины, оборудование). Под дефектом понимают любое несоответствие свойств объекта заданным, требуемым или ожидаемым его свойствам.

Обнаружение и поиск дефектов являются процессами определения технического состояния объекта и объединяются общим термином «диагностирование». Оно направлено на снижение трудоемкости обслуживания машин, эксплуатационных затрат и повышение качества работ. Достигается это своевременным обнаружением и предотвращением отказов, сохранением оптимальных регулировок, сокращением простоев машин и оборудования из-за технических неисправностей. При этом проводится безразборная оценка состояния машин и оборудования, позволяющая давать рекомендации по выполнению определенных ремонтно-технических воздействий или замене сборочных единиц и деталей.

Выполнение только необходимых операций по регулированию и ремонту механизмов сокращает расход запасных частей.

Диагностирование применяется практически при всех видах технического обслуживания и ремонта машин и оборудования. В последнее время диагностирование нашло применение при досборке машин в процессе предпродажного обслуживания, сертификации сервисных работ, техосмотре, оценке стоимости при приобретении и продаже подержанных машин и агрегатов. В связи с повышением конструктивной сложности машин область применения диагностирования значительно расширилась за счет контроля параметров при технологическом регулировании (настройке), а также при автоматизации различных технологических процессов.

Основные задачи диагностирования:

* проверка исправности (работоспособности) машин (оборудования) или их составных частей;

* поиск дефектов;

* сбор исходных данных для прогнозирования остаточного ресурса составных частей;

* выдача рекомендаций по результатам диагностирования о виде, объеме, месте и сроке ремонтно-обслуживающих работ.

Для каждой диагностируемой машины установлены нормативные показатели исправности (работоспособности) при использовании, техническом обслуживании и ремонте.

Техническое состояние - совокупность подверженных изменению в процессе эксплуатации свойств объекта, характеризующая его пригодность к использованию по назначению, определяемая в заданный момент времени значениями параметров и качественными признаками, состав которых установлен технической документацией. Различают следующие виды технического состояния: исправное и неисправное, работоспособное и неработоспособное.

Отказ - это событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта. В большинстве случаев оно выражается в достижении параметров состояния, определяющего работоспособность, предельной величины, установленной нормативно-технической документацией.

Параметры технического состояния - различные физические величины, характеризующие работоспособность или исправность объекта. Их можно количественно измерить. Различают структурные и диагностические параметры состояния машин.

К структурным параметрам относятся зазоры, натяги в соединениях, выходные характеристики машины - мощность, производительность, расход электроэнергии.

Диагностические параметры - параметры, используемые для определения технического состояния машин (температура, шум, вибрация, степень герметичности, давление, параметры движения деталей и др.), в основном косвенно характеризующие структурные параметры элементов машин.

Функциональный параметр - параметр, выход которого за предельное значение обуславливает утрату работоспособности или неисправность составных частей.

Качественные признаки - признаки, определяющие техническое состояние объекта. К ним относятся наличие или отсутствие подтекания масла и воды, трещин корпусных деталей, потеря герметичности, специфический запах, цвет, потеря пищевого сырья и др. Качественные признаки устанавливают без количественного измерения.

Номинальное значение параметра - значение параметра, определенное его функциональным назначением и служащее началом отсчета отклонений. Номинальное значение наблюдается у новых и капитально отремонтированных составных частей.

Допускаемое значение (отклонение) параметра характеризуется граничным его значением, при котором составную часть машины допускают после контроля к эксплуатации без операций технического обслуживания или ремонта. Это значение приводят в технической документации на обслуживание и ремонт машин. При допускаемом значении параметра составная часть надежно работает до следующего планового контроля.

Предельное значение параметра - это наибольшая или наименьшая величина, которую может иметь работоспособная составная часть машины, при которой целесообразно ее восстановление с оптимальной эффективностью.

Различают следующие виды диагностики:

функциональную - для оценки технического состояния оборудования по его эффективности; структурную - для выявления неисправных элементов оборудования и установления характера или существа их дефектов; причинную (генетическую) - в связи

с возникшим отказом или обнаруженной неисправностью;

прогнозтическую - для предсказания возможного состояния оборудования к определенному периоду времени или приближенного установления ресурса безотказной работы;

методическую - для установления рациональных способов устранения неисправности элементов оборудования.

В зависимости от характера, объемов и периодичности выполнения работ диагностирование подразделяется на непрерывное (или ежедневное), общее и поэлементное (или углубленное). Непрерывное осуществляется перед началом и в процессе эксплуатации машин и оборудования с помощью встроенных средств контроля (различных приборов, датчиков, указателей и т.п.). Например, для автоматического контроля за работой нории используют датчик скорости ДМ-12 (помещают на приводном барабане) и датчик уровня МДУ-20 (устанавливают в нижнем башмаке). Буксование можно оценить по разности скоростей вращения барабанов.

Диагностирование бывает заявочное и ресурсное.

При заявочном диагностировании определяют место и при необходимости причину и вид дефекта или состояние машины и оборудования в целом. Ресурсное диагностирование проводят в период эксплуатации машин и по результатам определяют остаточный ресурс составных частей. Если он достаточен, то продлевают наработку, которая должна быть кратной чередованию видов технического обслуживания. В случае невозможности дальнейшей эксплуатации машины устанавливают вид ремонта. Обычно ресурсное диагностирование проводят перед техническими обслуживаниями и ремонтами машин и оборудования.

Диагностирование ведут на основании технологических карт, где указываются его целевое назначение и трудоемкость, перечень оборудования и приборов, порядок выполнения операций, режим работы машины в процессе проверки, значения контролируемых параметров.

Диагностирование сборочных единиц оборудования включает в себя три этапа: подготовительный, основной и заключительный.

На подготовительном этапе проводят очистку, внешний осмотр, отдельные операции технического обслуживания, устанавливают датчики и измерительные приборы; на основном - устанавливают требуемый режим работы оборудования и замеряют параметры его технического состояния в целом или составных частей;

На заключительном - сравнивают параметры с допустимыми и делают заключение о необходимости проведения работ, их объеме для поддержания оборудования в работоспособном состоянии, прогнозируют остаточный ресурс элементов и сборочных единиц, снимают датчики и приборы. При выборе оптимальной последовательности поиска неисправностей основным критерием является минимальная стоимость контрольно-диагностических операций.

Для оценки технического состояния оборудования (диагностирования) используют органолептический и инструментальный методы. Органолептический относится к методам, проводимым с помощью органов чувств исполнителя по косвенным признакам или с использованием простейших технических средств, которые позволяют лишь качественно и ориентировочно оценить состояние оборудования, или на основе экспертных оценок.

Инструментальный метод осуществляется посредством контрольно-измерительных средств. Они используются для измерения диагностических параметров, которые разделяют на следующие группы: кинематические, геометрические, статические, динамические, тепловые, акустические, электрические и магнитные, механические и молекулярные и др. Геометрические параметры деталей машин и оборудования, кроме линейных размеров, включают в себя отклонения расположения и формы, волнистость, шероховатость поверхности и др.

Методы измерения размеров и расположения объектов делят на контактные (механические), бесконтактные (пневматические, оптические, радиометрические, ультразвуковые, электромагнитные), а также смешанные, совмещающие бесконтактный метод с контактным (оптико-механические).

Наиболее распространенный - механический метод контроля геометрических параметров посредством измерения калибрами, концевыми и штриховыми мерами, микрометрическими инструментами и т.д. С помощью калибров устанавливают наличие отклонений размеров и формы в границах, задаваемых калибром (предельные калибры). Наибольшее распространение получили калибры для валов и отверстий. Они характеризуют размеры и форму. Калибры служат для контроля внутренних и наружных размеров изделий, а также расстояний между поверхностями. К ним относятся также щупы для контроля ширины щелей, толщины лент, диаметра проволоки. Фасонными калибрами (шаблонами) контролируют форму объекта (радиусы, форму выступов или впадин на поверхности объектов, углы и резьбы). Существуют калибры для контроля резьбовых или других соединений. При диагностировании перерабатывающего крупногабаритного оборудования часто проводят проверку прямолинейности, параллельности и перпендикулярности плоскостей. Прямолинейность плоскостей деталей проверяют различными методами.

Метод контактных пятен - с помощью проверочных плит и линеек проверяют прямолинейность рабочих поверхностей деталей. Рабочую поверхность линейки или плиты покрывают слоем «синьки» и ставят на проверяемую деталь. Равномерное расположение краски на поверхности детали указывает на ее прямолинейность.

Метод световой щели (на просвет) - с помощью локальной линейки проверяют прямолинейность небольших поверхностей деталей. Прямолинейность поверхностей деталей больших размеров проверяют линейкой с широкой рабочей поверхностью. Угловые линейки применяют для одновременной проверки плоскостности и угла между двумя пересекающимися поверхностями.

Метод следа - проверяют плоскости высокой точности. Для этого ребром линейки проводят по проверяемой поверхности, оставляя след. Если след непрерывный и ровный, значит плоскость прямолинейная. Просвет между линейкой и проверяемой плоскостью измеряют щупом. При минимальных значениях просвета допускается вместо щупа применять папиросную бумагу. При этом методе достигается точность до 0,01 мм на длине 1 м.

Метод угловых отклонений - с помощью слесарного уровня проверяют прямолинейность рабочих поверхностей деталей. Контроль проводится последовательным перемещением уровня с одного участка на другой по всей длине поверхности. Отклонения

уровня отсчитывают на его шкале. По полученным данным строят кривую угловых отклонений соответствующих участков. Затем по этой кривой определяют значения линейных отклонений. Этим методом определяют прямолинейность поверхностей любой длины, но расположенной только в горизонтальной плоскости.

Гидростатический метод - с помощью гидростатического уровня проверяют прямолинейность поверхностей длиной свыше 5 м. Метод широко применяется при монтаже отремонтированного крупногабаритного технологического оборудования.

Метод натянутой струны (стальная проволока диаметром 0,3-0,5 мм) - с помощью натянутой струны проверяют прямолинейность плоскостей длиной до 10 м и более. Размер от струны до плоскости измеряют штихмасом. При контроле прямолинейности длинных плоскостей учитывают провисание струны.

Оптический метод - с помощью зрительной трубки и визирной метки определяют прямолинейность плоскостей большой протяженности. Параллельность плоскостей проверяют непосредственным измерением универсальными измерительными инструментами (штангенциркулем, штихмасом, масштабной линейкой, шаблоном), а также косвенными и комбинированными способами с помощью универсальных измерительных приборов (уровней, индикаторов) с использованием линеек и плит.

Перпендикулярность плоскостей проверяют различными инструментами и приборами - угольником со щупом, индикатором со стойкой и штихмасом. Соосность отверстий проверяют с помощью контрольной линейки и щупа, различных калибров, скалок и специальных контрольных приспособлений. Соосность отверстий в крупных подшипниках или корпусных деталях, находящихся на большом расстоянии друг от друга, проверяют струной (стальная проволока диаметром 0,25-0,5 мм) и штихмасом.

Методы измерения температуры принято делить на две большие группы - контактные и бесконтактные, которые, в свою очередь, подразделяются по физическим эффектам, положенным в основу принципа их действия. В табл. 3.1 приведены основные методы и средства измерения температуры.

При диагностировании оборудования перерабатывающих отраслей для определения температуры широко используют термоиндикаторы, к которым относятся термокарандаши и термокраски. Термокарандаши представляют собой цилиндрические восковые стержни диаметром 8-10 мм, длиной 100-120 мм. Для измерения температуры на поверхность металла термокарандашом наносят штрихи-отметки. О температуре судят по изменению цвета нанесенных штрихов. Одним термокарандашом можно нанести около 2000 штрихов-отметок. Ориентировочно о температуре нагрева деталей можно судить по цветам каления и побежалости.