Способ охлаждения электрических машин

Учебное пособие

Для студентов очной формы обучения направления

13.03.02.62 «Электроэнергетика и электротехника»

 

 

Ханты-Мансийск 2013

 

Кафедра: «Энергетика»

 

 

 

Дисциплина: «Монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования»
(направление 13.03.02.62)

 

 

Составители: Гулин С.В., Эрнст А.Д., Щербаков А.Г., Горгоц К.Г., Бессонов В.О., Волкова В.А.

 

 

Утверждены на заседании кафедры «__» __ ________ 2013 г.

 

 

Рекомендованы редакционно-издательским советом университета

«__»__________ 2013 г.

 

 

Общие вопросы эксплуатации и ремонта.

Эксплуатация оборудования начинается с момента его выхода с территории завода-изготовителя и заканчивается сдачей его в переработку на вторичные материалы на предприятие по утили­зации промышленных отходов. Таким образом, процесс эксплуа­тации состоит из следующих этапов:

· транспортировка оборудования;

· хранение оборудования;

· монтаж оборудования;

· пробный пуск и сдача в эксплуатацию;

· техническое обслуживание (ТО) оборудования;

· ремонты в процессе ТО.

После очередного ремонта оборудование вновь поступает на мон­таж или на склад с целью последующей замены выводимого в ремонт оборудования.

Основная цель правильной эксплуатации заключается в обес­печении требуемого уровня надежности работы электрического и электромеханического оборудования в течение установленного срока службы с наилучшими технико-экономическими показате­лями. Среди последних наиболее важным является уменьшение потерь энергии или увеличение КПД оборудования.

1.1 Транспортировка и хранение оборудования

С завода-изготовителя оборудование, как правило, поступает заказчику в упаковке, предохраняющей его от воздействия окру­жающей среды в процессе транспортировки и хранения. Существуют четыре основных типа помещений (складов) для его хранения. Первую группу составляют склады группы Л (легкие условия), в которых обеспечиваются достаточно комфорт­ные условия хранения оборудования, на складах второй группы обеспечиваются хорошие условия хранения (группа С), на скла­дах третьей и четвертой гpyпп существуют достаточно жесткие (группа Ж) и особо жесткие (группа ОЖ) условия хранения оборудования. При этом группа Л имеет три подгруппы хране­ния (1, 1.1 и 1.2), гpуппa Ж — три подгруппы (Ж1, Ж2 и ЖЗ), группа ОЖ – четыре (ОЖ1, ОЖ2, ОЖЗ и ОЖ4).

В инструкциях завода-изготовителя указываются допустимые условия и предельный срок хранения оборудования, при кото­рых не нарушается его работоспособность. Поэтому перед при­емкой на хранение следует убедиться в сохранности упаковки (консервации) и в случае необходимости восстановить ее, а также проверить комплектность поступившего оборудования и соот­ветствие условий его хранения требованиям завода-изготовителя. Нарушение условий хранения может привести к повреждению от­дельных элементов оборудования, связанному с коррозией метал­лических деталей, окислением контактных поверхностей и др. Ес­тественно, допускается изменение условий хранения на более легкие по сравнению с предусмотренными заводом-изготовителем.

Электрические машины на период транспортировки и хранения консервируют для зашиты от коррозии. Консервации под­вергаются поверхности изделий из черных и цветных металлов, а также резьбовые и штифтовые отверстия, из которых вынуты бол­ты и штифты. В зависимости от материала и конфигурации защи­щаемых поверхностей для консервации могут применяться плас­тичные и жидкие смазки, легкоснимаемые лакокрасочные покры­тия парафинированные бумаги, синтетические пленки и др.

С позиций транспортировки и хранения электрические маши­ны можно условно разбить на два конструктивных типа: машины со щитовыми (рис. 1) и со стояковыми (рис..2) подшипника­ми. У машин первого типа подшипниковый узел встроен в кор­пус машины, и она может транспортироваться в собранном виде; в большинстве случаев здесь используются подшипники качения. У машин второго типа подшипники расположены вне корпуса машины в своих собственных корпусах; в большинстве случаев здесь используются подшипники скольжения. Машины первого типа, как правило, транспортируются и хранятся в собранном виде, машины второго типа — разобранными на отдельные узлы, Особое внимание должно быть уделено сохранности подшипни­ков качения, поскольку при длительной транспортировке из-за вибрации и ударов может происходить их бринеллирование (по­явление лунок на дорожках качения) и наклеп. Поэтому при транс­портировке по железной дороге машины устанавливаются попе­рек движения состава.

Рис. 1. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (степень защиты 1Р 44, способ охлаждения 1С 0141, способ монтажа IM 1001): / станина; 2-рым-болт: 3- сердечник статора; 4-сердечник ротора; 5 — кожух; б, 10 — межшипниковые шипы: 7- веитилятор; 8- балансировочный грузик; 9.13- подшипники; 11-вал ротора; 12— шпонка; 14— вентиляционная лопатка; 15 — короткозамыкающее кольцо; 16 — лобовая часть обмотки статора; 17 — коробка выводов; IS — сальник; 19— болт

Рис. 2. Синхронный генератор (степень зашиты IP 22, способ охлажде­ния 1С 01, способ монтажа IM 7312): / вал; 2,3 — головка и стояк подшипника; 4-кожух 5 — корпус; б, 8 — сердечник и обмотка статора; 7 шпилька: 9 — полюс; 10— лопатка вентиля­тора; 11- крестовина ротора; 12— контактные кольца; 13— клнноременная передача; 14 — возбудитель

Синхронные машины и асинхронные двигатели с фазным ро­тором в собранном виде обычно хранятся но группе Л в районах умеренного климата и по группе ЖЗ в районах тропического климата; асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором в со­бранном виде — по группам С и ЖЗ; машины постоянного тока в собранном виде — по группам Л и ЖЗ; статоры крупных машин переменного тока, магнитные системы крупных машин постоян­ного тока, кожухи, шиты, маховики и вентиляторы — по груп­пам С и ЖЗ; стояковые подшипники, роторы крупных электри­ческих машин, аппараты и шиты управления — по группам Л и ЖЗ; фундаментные плиты — по группам Ж2 и ОЖ2.

Масляные трансформаторы и маслонаполненные электрические аппараты отправляются заводом-изготовителем полностью собранными и залитыми маслом. Круп­ные высоковольтные трансформаторы отправляются частично де­монтированными (без расширителя и высоковольтных вводов), залитыми маслом ниже крышки. Надмасляное пространство внут­ри бака заполняется инертным газом или сухим воздухом.

Масляные трансформаторы, а также демонтированные на время транспортировки крупные узлы и детали (расширитель, выхлопная труба, маслоочистительные и термосифонные фильтры и т. п.) транс­портируются без упаковки на открытых железнодорожных платфор­мах. Они должны быть надежно защищены от попадания влаги на всех этапах вплоть до монтажа на месте установки. Вводы напряже­нием до 35 кВ, комплектующая аппаратура и приборы, система ох­лаждения, крепежные изделия и запасные части отправляются упа­кованными вместе с трансформатором. Маслонаполненные вводы класса напряжения 66— 750 кВ транспортируют на место установки трансформатора в упаковке завода-изготовителя вводов.

Сухие трансформаторы и электрические аппараты транспор­тируются в собственной упаковке, гарантирующей их сохранность от механических повреждений и непосредственного воздействия влаги при транспортировке и хранении.

После доставки масляного трансформатора к месту хранения (но нe более чем через 10 дней) проверяют состояние изоляции транс­форматора и проводят его подготовку к монтажу или длительному хранению. При длительном нахождении активной части трансформатора без масла состояние изоляции ухудшается, а восстановление ее характеристик требует значительного времени и материальных затрат.

Уровень масла в расширителе трансформаторов, транспорти­руемых полностью залитыми маслом, должен находиться в пре­делах контролируемого уровня по маслоуказателю. Пробивное на­пряжение масла марки ТК в баке трансформатора должно быть не ниже 50 кВ/мм, тангенс угла потерь (tgϕ) — не более 0.02 при 70 °С. Пробивное напряжение масла в баке контактора уст­ройства регулирования напряжения под нагрузкой должно быть не менее 45 кВ/мм, влагосодержание — не более 0,0025%. При удов­летворительных результатах проверки свойств масла трансформатор разрешается хранить до начала монтажа без ограничения срока.

У трансформаторов, не полностью залитых маслом, проверя­ется герметичность надмасляного пространства, пробивное на­пряжение, tg8 и содержание влага в масле, а также параметры масла в баке контактора устройства регулирования напряжения под нагрузкой. Характеристики масла должны соответствовать ука­занным выше требованиям. При отсутствии избыточного давле­ния или вакуума бак проверяется на герметичность и при необхо­димости герметичность восстанавливается. Если при проверках выявляются отклонения от норм, принимаются меры по устране­нию причин, приведших к ухудшению состояния изоляции, и ускорению монтажа трансформатора.

Силовые трансформаторы, а также трансформаторы тока дол­жны храниться под навесом (группа ОЖ4) в собственных кожу­хах, герметически закрытых и залитых маслом. Комплектующую аппаратуру, крепеж, специальный инструмент, сухие вводы на­пряжением 6—35 кВ хранят в заводской упаковке в закрытом су­хом помещении (группа ЖЗ). Маслонаполненные вводы хранят в вертикальном положении и следят за отсутствием течи и нор­мальным уровнем масла по маслоуказателю.

Оборудование маслоохладителей обычно размешают под наве­сом на открытом воздухе (группа ОЖ4), при этом охладители и термосифонные фильтры должны иметь заглушки на фланцах. Вентиляторы и электрические двигатели с соответствующей кон­сервацией хранят в ящиках.

Сроки хранения оборудования должны быть сведены к миниму­му, поскольку время хранения входит в гарантийный срок и увели­чивает стоимость оборудования. Идеальным вариантом является мон­таж «с колес», при котором оборудование поступает с завода-изго­товителя прямо на монтажную площадку, минуя стадию хранения.

 

1.2. Конструктивное исполнение оборудования

Конструктивное исполнение оборудования определяется тре­мя факторами: способом защиты от воздействия окружающей среды, способом охлаждения и способом монтажа.

Выбор способа защиты от воздействия окружающей среды зави­сит от места установки оборудования и свойств окружающей сре­ды. Стандартом установлено 10 вариантов климатических испол­нений и 5 категорий размещения оборудования.

Нормальные значения температуры внешней среды приведе­ны в Приложении 2 в соответствии с ГОСТ 15150—69*. Исполне­ние У — для эксплуатации в макроклиматических районах с уме­ренным климатом: УХЛ — для районов с умеренным и холодным климатом; ТС (ТВ) — для районов с тропическим сухим и влаж­ным климатом; М (ТМ) для районов с умеренно холодным и тропическим морским климатом; Т для всех районов на суше, имеющих тропический климат; О — для всех районов на суше; ОМ — для всех районов на море; В — для всех районов на суше и на море.

Помимо климатических факторов существенное влияние на ра­боту оборудования оказывают и характеристики окружающей сре­ды, которая условно разделена на четыре категории (Приложение 3): категория I — условно-чистая, категория II — промышленная, категория III — морская, категория IV — приморско-промышленная. Оборудование климатических исполнений У, УХЛ, ТС, ТВ, Т предназначается для эксплуатации в окружающей среде категорий 1 и II, климатического исполнения О — в среде категории IV, климатических исполнений М. ТМ, ОМ — в среде категории III, климатического исполнения В — в среде категории III, IV.

Категория размещения 1 (см. Приложение 2) предусматривает эксплуатацию оборудования на открытом воздухе, категория раз­мещения 2 — эксплуатацию под навесом, при которой отсутству­ет прямое воздействие осадков и солнечной радиации, категория размещения 3 — эксплуатацию в закрытых помещениях, в кото­рых воздействие песка, пыли и колебаний температуры и влаж­ности существенно меньше, чем на открытом воздухе. Категория размещения 4 предусматривает работу оборудования в помеще­ниях с искусственно регулируемыми климатическими условиями (кондиционирование воздуха), категория размещения 5 — эксп­луатацию в помещениях с повышенном влажностью, в которых возможно длительное наличие воды или частая конденсация вла­ги на стенах и потолке.

Корпус электрической машины, кожух или бак трансформа­тора и электрического аппарата образуют оболочку, обеспечива­ющую защиту внутреннего объема электротехнического оборудо­вания от попадания внутрь твердых предметов и влаги, а также защиту персонала от соприкосновения с токоведушими и враща­ющимися частями, расположенными внутри оболочки.

Степень зашиты обозначается латинскими буквами IP и последующими двумя цифрами. Первая цифра характеризует сте­пень зашиты персонала от соприкосновения с токоведущими или подвижными частями, находящимися внутри корпуса (бака), вто­рая — степень защиты от проникновения влаги внутрь корпуса.

Первая цифра 0 означает, что специальная защита отсутствует; цифра 1 — защита от проникновения твердых тел размером более 50 мм; цифра 2 — защита от проникновения твердых тел размером более 12 мм; цифра 3 — зашита от твердых тел размером более I мм; цифра 4 — зашита от попадания внутрь проволоки или твердые* тел размером более 1 мм: цифра 5 — ограничено попадание пыли; циф­ра 6 — проникновение пыли полностью предотвращено.

Вторая цифра 0 означает, что зашита от проникновения влага отсутствует; цифра 1 имеется защита от вертикально падающих капель воды; цифра 2 — защита от капель воды при наклоне корпу­са до 15°; цифра 3 — защита от капель дождя, падающих под углом до 60° к вертикали: цифра 4 — зашита от брызг, летящих на оболочку с любого направления; цифра 5 — защита от водяных струй любого направления: цифра 6 — зашита от волн воды; циф­ра 7 — зашита при погружении в воду; цифра 8 — зашита при длительном погружении в волу (при условиях, установленных из­готовителем).

Если степень защиты выводов трансформатора (или реактора) меньше, чем степень защиты самого трансформатора (реактора), то её указывают отдельно на табличке с паспортными данными после степени зашиты трансформатора. Кроме того, степень за­шиты электротехнических комплектующих устройств, которые устанавливаются на трансформатор (реактор), должна быть не менее степени защиты самого трансформатора.

Отдельно нормируются степени зашиты оборудования, распо­ложенного во взрывоопасных и пожароопасных зонах. Классифика­ция этих зон приведена в Приложении 4, там же представлен необходимый уровень зашиты электротехнического оборудования. Взрыво- и пожаробезопасное оборудование имеет ряд специфи­ческих отличий от оборудования общепромышленного примене­ния и в данном учебнике не рассматривается.

Способ охлаждения электрических машин

В соответствии с ГОСТ 20459—87 обозначается латинскими буквами 1С и последующей группой знаков из одной буквы и двух цифр. Латинская буква обо­значает вид хладагента, используемого для охлаждения: А (или отсутствие буквы) — воздух, N — азот, Н - водород," С — угле­кислый газ, F — фреон, W - вода, V — трансформаторное масло, Кг — керосин.

Первая цифра обозначает устройство цепи для циркуляции хладагента (от 0 до 9). Например: 0 — свободная циркуляция хла­дагента между машиной и окружающей средой; 4 — первичный хладагент циркулирует по замкнутому контуру внутри машины и отдает тепло через поверхность корпуса вторичному хладагенту — окружающей среде; 7 — первичный хладагент циркулирует по зам­кнутому контуру и отдает тепло вторичному хладагенту, не являющемуся окружающей средой, в охладителе, встроенном в электрическую машину.

Вторая цифра определяет способ перемещения хладагента (от 0 до 9). Например: 0 — свободная конвекция хладагента за счет раз­ницы температур при незначительном вентилирующем действии ротора; 1 — самовентиляция за счет вентилирующего действия ротора; 5 — вентиляция при помощи встроенного вентилятора, имеющего независимое от охлаждаемой машины питание; 8 — движение хладагента осуществляется за счет относительного движе­ния машины через хладагент.

Способ охлаждения силовых трансформаторов имеет в соответ­ствии с ГОСТ 11677 — 85* буквенное обозначение и зависит от вида изолирующей и охлаждающей среды. Различаются масляные и сухие (воздушные) трансформаторы; трансформаторы, запол­ненные жидким негорючим диэлектриком; трансформаторы с ли­той и с элегазовой изоляцией.

Сухие трансформаторы имеют четыре условных обо­значения системы охлаждения: С — естественное воздушное при открытом исполнении: СЗ — то же при защищенном исполнении; СГ — то же при герметичном исполнении; СД — воздушное с принудительной циркуляцией воздуха.

Масляные трансформаторы имеют восемь различных систем охлаждения: М — с естественной циркуляцией масла и воз­духа; Д — с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха; МЦ — с естественной циркуляцией воздуха и с принудительной циркуляцией масла с ненаправленным потоком масла; НМЦ — то же, что МЦ. но с направленным потоком масла; ДЦ — с принудительной циркуляцией воздуха и масла (с ненаправ­ленным потоком): НДЦ — то же, что ДЦ, но с направленным потоком масла; Ц — с принудительной циркуляцией воды и масла (с ненаправленным потоком): НЦ — то же, что Ц, но с направ­ленным потоком масла.

Трансформаторы с жидким негорючим диэлек­триком имеют три системы охлаждения: Н — естественное ох­лаждение; НД — то же, что Н, но с принудительной циркуляци­ей воздуха; ННД — с принудительной циркуляцией воздуха и направленным потоком жидкого диэлектрика.

Конструктивное исполнение электрических машин по способу монтажа оговорено в ГОС Г 2479—79*. Условное обозначение это­го исполнения состоит из латинских букв IM и четырех цифр (от I до 9 — первая цифра и от 0 до 9 — остальные). Первая цифра обозначает конструктивное исполнение машины. Например: 1 — машина на лапах с подшипниковыми щитами; 3 — машина без лип с подшипниковыми щитами; 5 — машина без подшипнико­вых щитов; 7 — машина на лапах со стояковыми подшипниками; 8 — машины с вертикальным валом.

Вторая и третья цифры обозначают способ монтажа. Например: 00 — машина устанавливается выходным концом вала горизон­тально влево; 03 — машина устанавливается выходным концом вала вертикально вверх: 07 — машина устанавливается выходным кон­цом вала горизонтально вправо.

Четвертая цифра обозначает исполнение выходного конца вала. Например: 0 — машина не имеет выходного конца вала; I — име­ет один цилиндрический конец вала: 2 — имеет два цилиндричес­ких конца вала; 3 — имеет один конический конец вала; 5 — име­ет один фланцевый конец вала.

 

2. Виды технического обслуживания

Техническое обслуживание включает регулярные осмотры элек­трического и электромеханического оборудования и технические мероприятия в соответствии с рекомендациями завода-изготови­теля, проводимые по специальному графику и программе. В со­став ТО входят также ремонты оборудования, различающиеся по своему объему. Поскольку ТО за исключением внешних осмотров проводится на неработающем оборудовании при снятом напря­жении, то графики ТО должны быть согласованы с графиками работы основного технологического оборудования.

Электрическое и электромеханическое оборудование по своему функциональному назначению делится на основное и вспомогательное. К основному относится оборудование, без которого невозможно проведение нормального технологического процесса по выпуску продукции. К вспомогательному относится электрическое и элект­ромеханическое оборудование, служащее для улучшения условий труда и повышения его производительности, а также для соблюде­ния экологических или иных нормативов производства. Его отказ не приводит к перерывам в основном технологическом процессе.

Основная цель ТО, как указывалось ранее, заключается в обес­печении надежной работы, исключающей поломки и отказы элек­трического и электромеханического оборудования. Однако эти аварии могут происходить не только по причине плохой эксплуа­тации, но и вследствие нарушения стандартов качества электри­ческой энергии, содержащихся в ГОСТ 13109—97. Аварии и отка­зы приводят к материальным и экономическим ущербам на про­изводстве. Поэтому выявление причин отказов и аварии также является задачей эксплуатации. Для этого необходимо проводить мониторинг качества электроэнергии, чтобы энергоснабжающие компании несли свою долю ответственности за нарушение усло­вий договора энергоснабжения.

Поскольку стоимость ТО входит в себестоимость готовой про­дукции, то вопрос о необходимом объеме ТО в настоящее время является в большинстве случаев чисто экономическим. На сегод­няшний день существуют три системы ТО:

· практически без обслуживания («не трогай, пока не сломает­ся»);

· планово-предупредительная система обслуживания и ремон­тов (ППР);

· обслуживание с ремонтами по мере необходимости.

Первый вид ТО встречается применительно к вспомогательному электрооборудованию типа освещения, вентиляции и электронаг­ревательных устройств. Стоимость такого оборудования, как прави­ло, невелика, что позволяет иметь на предприятии его необходи­мый резерв и проводить в случае надобности его быструю замену.

Второй вид ТО на сегодня является основным. Он применяется для основного и большей части вспомогательного оборудования. ППР предусматривает плановые (по графику) осмотры и ремон­ты электрического и электромеханического оборудования. При этом контроль за текущей нагрузкой, качеством электроэнергии и дру­гими режимными параметрами не предусматривается. Функции контроля за отклонением режимных параметров от расчетных воз­лагаются на системы зашиты оборудования.

Основным недостатком системы ППР является возможность отправки в ремонт исправного оборудования, поскольку оценка его износа осуществляется косвенным путем по количествен­ным показателям. Так, для коммутационных аппаратов критери­ем износа служит число отключений (включений) без учета то­ков отключения, которые и определяют их износ. Для электри­ческих машин и трансформаторов критерием является время работы без учета реальной нагрузки и т.д. А поскольку стоимость ТО входит в себестоимость продукции, то стремление к умень­шению издержек производства приводит к стремлению умень­шить стоимость ТО за счет рационализации ремонтов. В этой свя­зи в начале 1990-х годов в мировую практику начал внедряться третий вид ТО.

Третий вид ТО обеспечивает необходимый уровень надежнос­ти работы оборудования при минимальной стоимости обслужи­вания. Применение этого вида ТО требует мониторинга режимов работы электрического и электромеханического оборудования, а также контроля условий окружающей среды. Мониторинг осуще­ствляется с помощью системы датчиков, сигналы от которых пе­редаются на микропроцессоры и далее на ЦВМ пункта управле­ния. Последняя с помощью математических моделей надежности обрабатывает полученную информацию и выдает данные по уров­ню надежности и необходимости ремонта оборудования. К достоин­ствам этого вида ТО относится выведение из эксплуатации только того оборудования, ремонт которого объективно необходим. В пер­вую очередь этот вид ТО распространяется на наиболее ответ­ственное и дорогостоящее оборудование.

В дальнейшем будет рассматриваться система ППР как наибо­лее распространенная в настоящее время.

3. Виды и причины износов электрического и электромеханического оборудования

В процессе эксплуатации происходит износ электрического и электромеханического оборудования. Условно по характеру физических процессов, лежащих в его основе, можно выделить три вида износа: механический, электрический и моральный.

Механический износ является следствием длительных и много­кратных знакопостоянных или знакопеременных механических воз­действий на отдельные узлы и детали оборудования. В результате этих воздействий их первоначальные форма и качество ухудша­ются. Так, в электрических машинах подвержены износу трущие­ся детали — коллектор, контактные кольца, щетки, подшипники, шейки валов, а в электрических аппаратах — контактные поверх­ности, пружины и лр. Под влиянием перечисленных воздействий истирается изоляция в местах выхода проводников обмотки из пазов электрических машин, смежных витков обмоток трансфор­маторов и электрических аппаратов. Абразивное истирание узлов и деталей оборудования происходит под влиянием твердых час­тиц (пыли), содержащихся в окружающей атмосфере.

Электрический износ приводит к невосстанавливаемой потере электроизоляционными материалами своих изоляционных свойств. Износ изоляции происходит под действием четырех основных факторов: тепловых, электрических, механических, а также ок­ружающей среды. С повышением температуры уменьшаются меха­ническая прочность твердой изоляции и коэффициент теплопе­редачи, при тепловом расширении изоляции ослабляется ее струк­тура, возникают внутренние термомеханические напряжения, которые особенно велики в жестко связанных изоляционных си­стемах со значительно отличающимися коэффициентами тепло­вого расширения. В процессе износа в изоляции могут накапли­ваться продукты ее распада, приводящие к появлению газовых пузырей и проводящих примесей, которые снижают ее пробив­ное напряжение. Тепловое воздействие делает твердую изоляцию уязвимой для механических воздействий.

Электрические воздействия на изоляцию определяются уров­нем напряжения оборудования. Наибольшее влияние на износ оказывают коммутационные и атмосферные перенапряжения, которые приводят к резко неравномерному распределению на­пряжения вдоль катушки (обмотки) и могут вызвать ее пробой. Неравномерное распределение напряжения характерно и для об­моток электрических машин, питаемых от преобразователей ча­стоты с широтно-импульсной модуляцией. Условия работы изо­ляции ухудшаются вследствие атмосферных воздействий, в час­тности влаги и вредных химических примесей, содержащихся в окружающем воздухе. Наличие влаги в изоляции может суще­ственно уменьшить механическую прочность твердой изоляции, усилить процессы ионизации, ускорить ее химическое старение.

Механические воздействия появляются из-за вибрации обо­рудования, из-за протекания переменных токов по его обмот­кам, приводящим к возникновению в них знакопеременных электродинамических усилий, из-за центробежных сил в под­вижных и вращающихся частях. Причем механические усилия, действующие на твердую изоляцию в аварийных режимах (как пра­вило, в режимах короткого замыкания), могут в сотни раз пре­восходить усилия, действующие в нормальных режимах.

В результате этих воздействий может происходить пробой изо­ляции, а на частях оборудования, не находящихся в нормальных условиях под напряжением, могут появляться высокие электри­ческие потенциалы. Устранение этого вида износа обычно требует капитального ремонта электрического и электромеханического оборудования.

Моральный износ обусловлен появлением в эксплуатации ново­го оборудования, характеризующегося более высокими технико-экономическими показателями (большие КПД, производитель­ность, меньшая стоимость, более высокая надежность работы и т.д.). В этих условиях дальнейшее использование устаревшего оборудо­вания является нецелесообразным из-за повышенных издержек, приводящих к более высокой стоимости готовой продукции по сравнению со стоимостью аналогичной продукции, произведен­ной на новом, технически более совершенном оборудовании. Толь­ко изменением конструкции и улучшением технических показа­телей действующего оборудования при капитальном ремонте в про­цессе модернизации можно продлить сроки его экономически оправданной эксплуатации.

Приведенная классификация износов электрического и элект­ромеханического оборудования является в известной мере услов­ной, так как все три типа износа нельзя рассматривать в отрыве друг от друга. Например, на механический износ токоведуших ча­стей сильное влияние оказывают плотность тока, температура и влажность окружающей среды; на электрический износ изоляции сильное влияние оказывают механические факторы (вибрация, термомеханические усилия, абразивный износ). На ухудшение тех­нических характеристик оборудования и, следовательно, на его моральный износ оказывает влияние степень его механического и электрического износа. Тем не менее раздельный анализ видов износа электрического и электромеханического оборудования позволяет более полно выявить физические факторы, лежащие в основе этих процессов, выработать меры по ослаблению их влия­ния на работу оборудования.

4. Классификация ремонтов электрического и электромеханического оборудования

Важнейшим условием правильной эксплуатации электричес­кого и электромеханического оборудования является своевремен­ное проведение планово-предупредительных ремонтов и перио­дических профилактических испытаний_.

Наряду с повседневным уходом и осмотром оборудования в соответствии с системой ППР через определенные промежутки времени проводят плановые профилактические осмотры, проверки (испытания) и различные виды ремонта. С помощью системы ППР оборудование поддерживается в работоспособном состоянии, ча­стично предотвращаются случаи его отказа. При плановых ремон­тах в результате модернизации оборудования улучшают его тех­нические параметры.

При планировании и организации ремонтов следует иметь в виду, что электрическое и электромеханическое оборудование может иметь ремонтопригодную и неремонтопригодную конструкцию. В последнем случае вместо ремонта оборудования осуществляют его замену.

По объёму ремонты делятся на текущие, средние и капи­тальные. К текущим относятся ремонты, проводимые во время эксплуатации оборудования для гарантированного обеспечения его работоспособности и состоящие в замене и восстановлении его отдельных частей и в их регулировке. Текущий ремонт проводится на месте установки оборудования с его остановкой и отключением. При среднем ремонте проводится полная или частичная разборка оборудования, ремонт и замена изношенных деталей и узлов, вос­становление качества изоляции. В этом случае достигается восста­новление основных технических показателей работы оборудования. При капитальном ремонте проводится полная разборка оборудова­ния с заменой или восстановлением любых его частей, включая обмотки, при этом достигается полное (или близкое к нему) вос­становление ресурса оборудования. В настоящее время в основном используют два вила ремонта: текущий и капитальный, хотя для отдельных видов оборудования предусмотрен и средний ремонт.

По назначению ремонты делятся на восстановительный, реконструкцию и модернизацию. Восстановительный ремонт осу­ществляется без изменения конструкции отдельных узлов и всего устройства в целом. Технические характеристики оборудования остаются неизменными. При реконструкции возможны изменение конструкции отдельных узлов и замена отдельных материалов, из которых они изготовлены, при практически неизменных техни­ческих характеристиках оборудования. При модернизации благода­ря замене и усовершенствованию существующих узлов и приме­няемых материалов предполагается существенно улучшить техни­ческие характеристики оборудования, приблизив их к характеристикам нового современного оборудования.

По методу проведения ремонты делятся на принуди­тельный и послеосмотровый. Принудительный метод применяется в основном для ответственного оборудования. Суть его состоит в том, что через определенные промежутки времени электрическое и электромеханическое оборудование в обязательном порядке под­вергают капитальному ремонту, также через определенные про­межутки времени проводят текущие и средние ремонты в соот­ветствии с длительностью ремонтного цикла и его структурой. При этом ресурс оборудования между ремонтами полностью не ис­пользуется, и в ремонт может попасть исправное оборудование. Поэтому данный вид ремонта является наиболее дорогим.

При послеосмотровом методе ремонта электрическое и элект­ромеханическое оборудование подлежит капитальному ремонту только после осмотра и профилактических испытаний во время очередной ревизии или текущего ремонта. Ресурс оборудования используется при этом методе ремонта полностью, поэтому сто­имость ремонтов меньше. Однако из-за возможности внеочеред­ного незапланированного ремонта усложняется процесс его про­ведения и может увеличиться его длительность. С принудительного на послеосмотровый метод ремонта можно переводить оборудова­ние массового применения, не отнесенное к основному и имею­щее достаточный обменный парк.

По форме организации ремонты разделяются на цент­рализованную, децентрализованную и смешанную формы. При централизованной форме ремонт, испытания и наладка электричес­кого и электромеханического оборудования осуществляются спе­циализированными ремонтно-наладочными предприятиями без использования местных ремонтно-эксплуатационных служб. К этой форме ремонта относится и фирменное ТО (в настоящее время проводится в отношении ответственного импортного оборудова­ния). Усовершенствование этой формы ремонта предполагает со­здание центрального обменного фонда оборудования и расшире­ние его номенклатуры, а также распространения сферы услуг ре­монтных предприятий на проведение текущих ремонтов и профилактического обслуживания. Централизованная форма ре­монта обеспечивает наиболее высокое качество работ.

При децентрализованной форме ремонт, испытания и наладка оборудования осуществляются ремонтными службами предприя­тия, на котором установлено это оборудование. При смешанной форме ремонта часть работ выполняется централизованно (сто­ронними организациями), а часть — децентрализованно (собствен­ными ремонтными службами). Степень централизации зависит от характера предприятия, типа и мощности оборудования.

При планировании ремонтного производства вводится поня­тие ремонтного цикла, определяемого календарным временем между двумя плановыми капитальными ремонтами. Для вновь вводимо­го в эксплуатацию оборудования под ремонтным циклом пони­мается календарное время от ввода в эксплуатацию до первого планового капитального ремонта.

Продолжительность ремонтного цикла определяется условиями эксплуатации, требованиями к показателям надёжности, ремонтопригодностью, правилами технической эксплуатации и инструкциями завода-изготовителя электрического и электромеханического оборудования. Обычно ремонтный цикл исчисляется, исходя из восьмичасового рабочего дня при 41-часовой рабочей неделе (для оборудования специализированных производств в расчёт ремонтного цикла может быть введён конкретный график работы этого оборудования). Реальная сменность работы оборудования и условия его работы учитываются соответствующими эмпирическими коэффициентами.

При определении длительности ремонтного цикла используют график распределения частоты отказов λ технических изделий от времени t, так называемую «кривую жизни» (рис.3). На этом графике можно выделить три области: область / — время послеремонтной приработки, когда вероятность появления отказов по­вышается из-за возможного применения при ремонте некачествен­ных материалов, несоблюдения технологии ремонта и т.п.; об­ласть 2 — нормальный этап работы оборудования с практически неизменной частотой отказов во времени, область 3 — время ста­рения отдельных узлов и оборудования в целом.

 

Рис.3. «Кривая жизни» технического изделия.

Для предотвращения отказов при эксплуатации в период при­работки осуществляют замену дефектных узлов и деталей исправ­ными и, если это возможно, приработку отдельных узлов. Для от­ветственного оборудования приработку проводят непосредственно на заводе-изготовителе или ремонтном предприятии. В период нор­мальной эксплуатации (область 2) происходят внезапные отказы, которые носят случайный характер. В дальнейшем увеличение час­тоты отказов оборудования связано с его износом и физическим старением (область J), при которых наблюдается существенное ухуд­шение рабочих свойств изоляции, электрических контактных по­верхностей, подшипников и механически нагруженных узлов. По­этому длительность ремонтного цикла не должна превышать дли­тельности нормального этапа участка работы (область 2).

При планировании структуры ремонтного цикла (видов и пос­ледовательности чередования плановых ремонтов) исходят из сле­дующих соображений. В каждом виде электрического и электроме­ханического оборудования наряду с быстро изнашивающимися уз­лами и деталями (щетки, подвижные и неподвижные контакты, подшипники и др.), восстановление которых обычно проводится путем их замены на новые или в результате незначительного ре­монта, имеются узлы и детали с большим сроком износа (обмот­ки, механические детали, коллекторы и т.п.), восстановление ко­торых проводится путём достаточно трудоемкого и занимающего много времени ремонта. Поэтому во время эксплуатации электри­ческого и электромеханического оборудования между капитальны­ми ремонтами оно подвергается нескольким более легким текущим (или средним) ремонтам. Проведение текущих ремонтов, как пра­вило, не требует специальной остановки основного технологичес­кого оборудования, в то время как капитальный ремонт при отсут­ствии резервного оборудования связан с приостановкой основного технологического процесса. Поэтому длительность ремонтного цик­ла следует по возможности согласовывать с межремонтным перио­дом основного технологического оборудования.

Обычно ремонты планируют на календарный год с разбивкой по кварталам и месяцам. Такое планирование называется теку­щим. Наряду с текущим осуществляется и оперативное планиро­вание с использованием сетевых графиков.

 

5. Классификация помещений с электроустановками

Под электрическими установками понимается совокупность электрических машин, аппаратов, линий и вспомогательного обо­рудования, предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи и распределения электрической энер­гии, а также для преобразования ее в другой вид энергии. Иными словами, все электротехническое и электромеханическое обору­дование подпадает под определение «электрические установки», и к нему применяются соответствующие нормы и правила, ого­воренные в Правилах устройства электроустановок.

По условиям электробезопасности электрические установки разделяются по уровню рабочего напряжения на установ­ки с напряжением до 1 кВ и установки с напряжением свыше 1 кВ. По месту размещения электрические установки могут быть откры­тыми (или наружными) и закрытыми (или внутренними). В первом случае электрические установки не защищены от атмосферных воз­действий, во втором — защищены. Установки, защищенные сетка­ми или навесами, относятся к открытым.

В отношении опасности поражения людей электрическим током помещения с электрическими уста­новками разделяются на три группы. К первой относятся помеще­ния с повышенной опасностью, в которых имеется одно или несколько условий, создающих повышенную опасность: нали­чие сырости или токопроводяшей пыли (относительная влаж­ность воздуха длительно превышает 75%. а пыль может оседать на проводах и попадать внутрь машин и аппаратов): наличие то-копроводящих полов (металлические, земляные, кирпичные ит. п.); наличие высокой температуры (температура постоянно превышает +35 ^QC); возможность прикосновения человека к име­ющим соединения с землей металлическим конструкциям зданий и технологическим механизмам с одной стороны и к металличес­ким корпусам электрических установок — с другой.

Ко второй группе относятся особо опасные помещения, в ко­торых имеется: особая сырость (относительная влажность воздуха близка к 100%, потолок, пол и стены покрыты влагой); химичес­ки активная или агрессивная среда (длительно содержатся агрес­сивные пары, газы и жидкости, разрушающие изоляцию и токо-велущие части электрических установок); два или более условий повышенной опасности.

К третьей группе относятся помещения без повышенной опас­ности (отсутствуют условия повышенной или особой опасности). Территории, на которых размещаются наружные электрические установки, относятся к особо опасным помещениям.

Помещения, предназначенные для монтажа и эксплуатации электрического и электромеханического оборудования, должны удовлетворять следующим требованиям:

1) Расстояние между элемен­тами здания и перемещаемыми к месту монтажа электрическими установками должно быть не менее 0,3 м по вертикали и не менее 0,5 м по горизонтали.

2) Ширина проходов между электрическими установками и элементами здания — не менее I м. Для оборудова­ния с напряжением до 1 кВ ширина прохода между машинами и щитами управления должна быть не менее 2 м, а при открытых дверцах щита — не менее 0,6 м.

3) В помещениях с электрическими установками должны быть предусмотрены площади для ремонта и монтажа оборудования, а также необходимые для этого грузоподъемные механизмы. Мон­таж электрического и электромеханического оборудования дол­жен проводиться так, чтобы при его работе шум и вибрации не превышали допустимых пределов.