ВВЕДЕНИЕ 8
1. УСТРОЙСТВО И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ТЛ-2К1 12
1.1. Технические характеристики двигателя 12
1.2. Устройство тягового двигателя ТЛ-2К1 14
2. НАДЕЖНОСТЬ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗОВ ВЛ11 в депо Орёл Московской Железной Дороги 20
2.1. Анализ надежности тяговых двигателей 20
2.2.Причины пониженной надежности ТЭД 22
2.3. Расчет параметра потока отказов ТЭД электровозов серии ВЛ11 в депо Орел МЖД на миллион километров 28
3. ВЛИЯНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА НАДЕЖНОСТЬ ТЭД ЭЛЕКТРОВОЗОВ ВЛ11 36
3.1. Общие сведения о влиянии метеорологических факторов 36
3.2. Зависимость параметра потока отказов ТЭД от среднемесячной температуры 37
3.3. Зависимость параметра потока отказов узлов ТЭД от абсолютной влажности воздуха 42
3.4. Меры предупреждения теплового старения изоляции 47
4. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ИЗОЛЯЦИИ ТЭД 50
4.1. Необходимость применения приборов измерения температуры тягового двигателя 50
4.2. Обоснование необходимости применения косвенного метода измерения температуры ТЭД 53
4.3. Определение температуры ТЭД по температуре дополнительных полюсов 53
4.4. Расчет температуры дополнительного полюса ТЭД 59
5. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПОВЫШЕНИЯ УРОВНЯ НАДЕЖНОСТИ ТЭД 64
5.1. Применение системы температурной защиты двигателя 64
5.2. Токовая сушка изоляции узлов ТЭД 71
5.3. Методы контроля увлажненности изоляции 72
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ВЫГОДА ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОНТРОЛЯ УВТЗ-5М 76
7. АНАЛИЗ ТРАВМАТИЗМА И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РЕМОНТЕ И ИСПЫТАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ В РЕМОНТНЫХ ЛОКОМОТИВНЫХ ДЕПО 84
7.1. Действие электрического тока на организм человека 85
7.2. Требования электробезопасности при ремонте и испытании ТЭД 88
7.3. Анализ опасности поражения током 92
7.4. Мероприятия по предупреждению электротравматизма в ремонтных локомотивных депо 95
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 99
№
п/п
Перечень подлежащих разработке вопросов
Срок
выполнения
%
Отметка о
выполнении
Введение 17.09.2015 5
1. Устройство и технические характеристики 23.10.2015 5
тягового двигателя ТЛ-2К1
2. Надежность тяговых двигателей электровозов 27.11.2015 20
ВЛ-11 в депо Орел Московской
железной дороги
3. Влияние метеорологических факторов на 29.11.2015 20
на надёжность ТЭД электровозов ВЛ-11
4. Методы измерения температуры изоляции ТЭД 03.12.2015 20
5. Разработка мероприятий повышения уровня 11.12.2015 10
надежности ТЭД
6. Экономическая выгода от использования 25.12.2015 10
системы температурного контроля УВТЗ-5М
7. Анализ травматизма и мероприятия по 28.12.2015 10
обеспечению электробезопасности при ремонте
и испытании электрического оборудования в
ремонтных локомотивных депо
V. Перечень графического материала с точным указанием обязательных чертежей
1. Надежность тяговых двигателей ТЛ-2К1 электровозов ВЛ-11 в депо Орел Московской железной дороги
2. Зависимость параметра потока отказов ТЭД от температуры окружающей среды
3. Зависимость параметра потока отказов ТЭД от влажности окружающей среды
4. Методы измерения температуры ТЭД ____
5. Устройство встроенной температурной защиты УВТЗ-5М _____________ __
6. Расположение точек контроля температуры оборудования электровоза ВЛ-11
7. Экономическая выгода от использования системы температурного контроля УВТЗ-5М на электровозах ВЛ-11 ____
8. Мероприятия по обеспечению электробезопасности при ремонте и испытании электрооборудования в ремонтных локомотивных депо _
VI. Руководитель и консультанты по проекту (фамилия, имя, отчество, место работы и
должность, учёное звание и степень)
Ремонтное локомотивное депо Орёл Московской железной дороги ОАО «РЖД» является структурным подразделением Московской дирекции по ремонту тягового подвижного состава – филиала отрытого акционерного общества, зарегистрирована 19 апреля 2001 года, Межрайонная инспекция Министерства Российской Федерации по налогам и сборам №39 по г. Москве, категория "Деятельность железнодорожного транспорта / Деятельность магистрального железнодорожного транспорта". Располагается в регионе: Орловская область, Орёл, ул. Паровозная, 1.
Депо Орёл Московской железной дороги является веерного типа. Ранее обозначалось как ТЧ-27. При этом был филиал депо – ФТЧ-27 (Верховье), который был закрыт в 2009 году. Согласно истории в 1960-х гг. депо Орёл вело специализацию по подъёмочному, большому и малому периодических ремонтах (ТР-3, ТР-2, ТР-1) таких электровозов, как ЧС1, ВЛ23, так и промывочных паровозах Э всех индексов.
Действующие грузовые электровозные плечи депо Орёл следующие: Лужки Орловские-Тула-Плеханово, Орёл-Тула-Плеханово, Орёл-Курск (несколько бригад).
Действующие пассажирские электровозные плечи депо Орёл такие: Орёл-Москва-П.Курская, Орёл-Белгород, Тула Курская-Белгород.
Действующие тепловозные плечи депо Орёл такие: Орёл-Брянск, Орёл-Курбакинская-Михайловский Рудник, Орёл-Елец, Орёл-Льгов (только с поездом № 141/142).
Подвижной состав депо Орёл МЖД включает электровозы, такие как ЧС2К, ВЛ11, ВЛ23; тепловозы, такие как ЧМЭ3, 2М62, 2М62У.
В связи с реорганизацией локомотивного хозяйства ОАО «РЖД» на основании приказа № 156/Н от 15.06.09 локомотивное депо разделено на ремонтное локомотивное депо ТЧР-28 Орёл – структурное подразделение Дирекции по ремонту тягового подвижного состава, и эксплуатационное локомотивное депо ТЧЭ-27 Орёл-Сортировочный – структурное подразделение Дирекции тяги Московской ж.д. С 1июля 2014 года ремонтное локомотивное депо реорганизовано в сервисное локомотивное депо ( СЛД-27) ООО ТМХ-Сервис.
По итогам отраслевого соревнования ОАО «РЖД» в третьем квартале 2015 г. по локомотивному хозяйству второе место присуждено коллективам ремонтных локомотивных депо Орел и Смоленск Московской дирекции по ремонту тягового подвижного состава.
Площадь тяговой территории депо составляет 105100 м2, площадь застроенной территории составляет 19300 м2, площадь цехов 22532 м2, площадь стойловой части 4974 м2, площадь мастерских и подсобных цехов составляет 12147 м2, площадь служебно-бытовых помещений составляет 6745 м2.
Общая полезная длина путей составляет 5987,5 м, из них: длина путей тяговой территории составляет 5124,5 м; длина путей в здании депо составляет 863 м; длина электрифицированных путей составляет 2984 м.
Комплекс зданий и сооружений для ремонта электровозов включает в себя:
- здание цеха по ремонту электровозов, 1967 года постройки, прямоугольного типа, площадью 3467 м2, в котором располагается:
- цех по текущему ремонту ТР-1 электровозов, в котором имеется три смотровые канавы длиной 54 м, которые предназначены для производства текущего ремонта ТР-1 и смены оборудования.
- цех по текущему ремонту ТР-2 электровозов, в котором имеется две смотровые канавы длиной 78 м и одна канава длиной 65 м, которые предназначены для производства технического обслуживания ТО-4, текущего ремонта ТР-2 и смены оборудования.
В настоящее время, на конец 2015 года, на обслуживании в депо Орёл находится 35 электровоз серии ВЛ-11 выпуска 1979-1987 годов с припиской эксплуатационного локомотивного депо ТЧЭ-27 Орёл-Сортировочный.
По данным эксплуатационного депо, среднесуточный пробег электровоза ВЛ-11 в 2015 году составляет 370 км, а техническая скорость 54 км/ч.
Электровоз ВЛ11 предназначен для эксплуатации на грузонапряженных электрифицированных участках железных дорог с шириной колеи 1520 мм и с напряжением 3000 В.
Все оборудование электровоза рассчитано на надежную работу при напряжении в контактной сети от 2200 до 4000 В, Изменение температуры окружающего воздуха вне кузова допускается от -50 до +400С при влажности воздуха 90%, замеренной при температуре 270С. Эксплуатация электровоза допускается на высоте не более 1200 м над уровнем моря.
На электровозе установлено восемь тяговых электродвигателей типа ТЛ-2К1 с последовательным возбуждением в режиме тяги. Для улучшения рабочих характеристик электродвигателя применена компенсационная обмотка якоря. Система вентиляции независимая, аксиальная, с подачей вентилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом вверх с противоположной стороны вдоль оси двигателя.
На электровозе применена дистанционная система управления. Электрическая аппаратура обеспечивает управление тяговыми двигателями, как в моторном, так и в рекуперативном режимах. Защита электрических цепей тяговых двигателей и вспомогательных машин от токов короткого замыкания производится быстродействующим выключателем типа БВП-5-02. Защита тяговых двигателей от токов короткого замыкания в режиме рекуперативного торможения выполняется быстродействующим контактором БК-78Т.
На электровозе установлены аппараты защиты электровоза от буксования, перегрузки, атмосферных и коммутационных перенапряжений. Для выравнивания напряжения генераторов управления всех секций электровоза установлен агрегат панели управления АПУ-009. Коммутирующая аппаратура силовых цепей имеет электропневматический привод, а вспомогательных цепей – электромагнитный привод. В качестве мотор-вентилятора использован электродвигатель ТЛ-110.
Эксплуатация электровозов во многом зависит от надежности работы электродвигателей, режим которых обуславливается профилем пути, весом и режимом ведения поезда. Статистика показывает, что значительное число повреждений тяговых электродвигателей вызвано нарушением их изоляции вследствие недопустимого перегрева и увлажнения.
В настоящих условиях у персонала ремонтного депо Орёл нет возможности контролировать фактическую температуру и увлажнение тяговых двигателей, так как рассматриваемый нами электровоз не имеет устройств для контроля, измерения температуры, и увлажнения обмоток тяговых электродвигателей.
В данной работе мы проанализировали основные, существующие, на данный момент, системы контроля, и разработали схемное решение простой, эффективной и недорогой системы контроля и защиты тягового двигателя.
В данном дипломном проекте рассмотрены мероприятия по обеспечению требуемого уровня надежности ТЭД электровозов ВЛ-11 в депо Орёл Московской железной дороги.
В первой части проекта рассмотрена конструкция тяговых двигателей ТЛ-2К1 и приведены его технические характеристики.
Во второй части приведен анализ надежности ТЭД с использованием отчета и статистических материалов эксплуатационного локомотивного депо Орёл-Сортировочная, ремонтного депо Орёл Московской железной дороги в период с 2013 по 2015 годы. Анализ показывает, что параметр потока отказов двигателей зависит от степени использования электровоза и температуры окружающей среды. Также выявлено, что самым страдающим узлом ТЭД является якорь и наибольшее число отказов происходит в осенне-зимне-весенний период времени, когда происходит интенсивное увлажнение изоляции обмоток ТЭД со снижением диэлектрической прочности, наблюдается наибольшее количество пробоев изоляции.
В третьей части проекта рассмотрена динамика изменения параметра потока отказов ТЭД в зависимости от метеорологических факторов. Выяснено, что в зимний период происходит перегрев изоляции ТЭД по причине того, что выходные отверстия двигателя закрываются уплотнительными люками, что приводит к существенному изменению системы вентиляции двигателя. Доказана необходимость улучшения качества пропитки изоляции ТЭД на средних и третьего объема ремонтах.
В четвертой части, на основании расчета температуры добавочного полюса доказана необходимость внедрения бортовых систем контроля температуры и влажности, дающих информацию о тепловом состоянии оборудования и увлажненности непосредственно в эксплуатации, и обеспечивающих благодаря этому более полный и точный диагноз и прогноз состояния узлов ТЭД.
В пятой части нашего проекта представлено устройство встроенной температурной защиты УВТЗ-5М. Срок службы данной системы составляет 8 лет, то есть ее замены можно производить только при прохождении электровоза капитального ремонта. УВТЗ-5М начнет сигнализировать при повышении температуры добавочного полюса, а также при недостаточной вентиляции или резком переувлажнении тягового двигателя. Кроме того, система будет сигнализировать в случае заклинивания колесной пары. УВТЗ-5М имеет световую сигнализацию, осуществляет самоконтроль всех подводящих цепей и своей работоспособности, тем самым при приемке из депо, легко определяется ее исправность. Сигнализацию можно установить в кабинах машиниста каждой секции, и вывести лампы контроля состояния. Это позволит принять оперативные меры по устранению причины перегрева, (например отключению рекуперативного торможения), отключению данной пары двигателей или секции из тяги.
В разделе «Экономическая часть» рассчитан экономический эффект от внедрения системы температурного контроля ТЭД электровозов ВЛ-11.
По результатам расчета следует, что годовой экономический эффект от внедрения системы непрерывного контроля температуры тяговых электродвигателей составляет 32,24 тыс. рублей, а срок окупаемости 2,9 года, что гораздо меньше нормативного срока окупаемости на железнодорожном транспорте.
В разделе «Охраны труда» приведен анализ травматизма в Центральной дирекции по ремонту ТПС и рассмотрен вопрос о мероприятиях по обеспечению электробезопасности при ремонте и испытании электрического оборудования в депо Орёл МЖД. Отмечено исключительно большое значение изолирующих полов и обуви.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
