CC BY
15
УДК 621.312.004.67
ОЦЕНКА ПОТРЕБНОСТИ В РЕМОНТЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С УЧЕТОМ КОНТРОЛЯ ЕГО СОСТОЯНИЯ И КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ
Савельев В.А., д-р техн. наук, Назарычев А.Н., канд. техн. наук, Скоробогатов А.А., инж, Шабров Р. А., инж.
Предлагается методический подход к определению объема и сроков рементных работ асинхронных двигателей с учетом их технического состояния.
В системе собственных нужд 6 кВ электростанций широко используются мощные асинхронные электродвигатели (АД) с короткозамкнутой обмоткой ротора (ОР). Обеспечение их надежности за счет проведения профилактического предупредительного ремонта является важной и актуальной проблемой. На пылеугольных электростанциях доля повреждений короткозамкнутой обмотки ротора может достигать 60 % от общего количества отказов АД. Разработанное устройство для обнаружения повреждений стержней короткозамкнутой обмотки ротора АД [1] позволяет своевременно выявлять оборванные стержни по результатам оперативного контроля ОР в процессе эксплуатации. Тем самым появляется возможность определения потребности и объема ремонта ОР по результатам оперативного контроля.
Конструкция ОР оказывает существенное влияние на принятие решения о ремонте. С позиций системного подхода подойдем к решению этой задачи.
Вид контроля (ремонтный или оперативный) и число состояний, в которых может находиться ОР, также зависит от ее конструкции.
По технологическим признакам изготовления ОР крупных АД подразделяются на три типа [2]:
1) состоящие из составных элементов -стержней и замыкающих колец, выполняемых из меди или, реже, алюминия (такие обмотки будем называть составными);
2) выполненные путем заливки алюминия или его сплавов (литые обмотки);
3) полученные путем переделки асинхронных роторов с фазной обмоткой в процессе капитального ремонта двигателей.
Первый тип широко распространен среди АД собственных нужд электростанций мощностью от 125 кВт (ДА302-16-44-8/10) до 8000 кВт (4АЗМ-8000/6000) [3]. Ко второму типу относится ряд электродвигателей типа ДА304-560 и некоторые двигатели меньшего габарита, имеющие диапазон мощностей от 200 кВт до 2000 кВт. Они устанавливаются на приводах молотковых дробилок, мельниц, дымососов, дутьевых вентиляторов и мельниц-вентиляторов. Третий тип ОР в дальнейшем не будет рассматриваться, т.к. редко используется в электроэнергетике. По форме поперечного сечения стержня ОР можно судить о вероятном характере повреждения обмотки статора. Все существующие обмотки ротора АД можно разбить на шесть типов:
№1 - литые алюминиевые;
№2 - одноклеточные составные со стержнями специальной формы;
№3 - рабочие обмотки двухклеточных «беличьих клеток»;
№4 - пусковые обмотки двухклеточных «беличьих клеток» со стержнями специальной формы;
№5 - одноклеточные составные с глубокими прямоугольными пазами (их еще называют глубоко-пазными);
№6 - пусковые обмотки двухклеточных «беличьих клеток» с глубокими прямоугольными пазами.
Контроль состояния литых ОР и рабочих обмоток двойных «беличьих клеток» (ОР типа №1 и №3) должен осуществляться с помощью ремонтного контроля, т.к. на них обрывы стержней происходят крайне редко. Остальные типы ОР требуют проведения как ремонтного, так и оперативного контроля (табл. 1).
Таблица 1. Возможность использования ремонтного и оперативного контроля для различных конструк-
Виды контроля Типы ОР
№1 №2 №3 №4 №5 №6
Ремонтный контроль + + + + + +
Оперативный контроль - + - + + +
Число возможных состояний ОР предлагается определять следующим образом:
• ОР с глубокопазными роторами (типы №5 и №6) могут находиться в двух состояниях (с учетом терминологии, указанной в [4]):
- работоспособном, когда ОР исправна;
- неработоспособном, когда ОР имеет хотя бы один оборванный стержень.
• Другие типы ОР (типы №1, №2, №3 и №4) имеют три состояния:
- работоспособное исправное;
- работоспособное неисправное, когда число оборванных стержней ^об) не превышает 5 % от общего количества стержней (7р);
- неработоспособное, когда масштаб повреждения ОР превышает 5 %.
Необходимость в проведении ремонта или замены «беличьих клеток», находящихся в работе, возникает, когда ОР переходит в неработоспособное состояние.
За критерий перехода ОР из работоспособного неисправного в неработоспособное состояние взята оценка 5 % оборванных стержней, т.к., согласно проведенным исследованиям [5], ощутимое ухудшение работы АД наблюдается при числе поврежденных стержней более 5 % от общего количества стержней ОР.
© ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»
Из сказанного следует, что все типы «беличьих клеток» высоковольтных АД по числу возможных состояний можно разделить на две группы. В табл. 2 приведены области возможных состояний каждой группы и соответствующее им критическое число оборванных стержней.
Определив с помощью [1] состояние, в котором находится исследуемая ОР, можно сделать вывод о том, требуется ли ее ремонт, замена или нет.
В табл. 3 показана связь текущего состояния ОР с необходимостью проведения ее ремонта или замены. Согласно табл. 3 литые алюминиевые обмотки предлагается заменять на новые, если в процессе ремонтного контроля было определено, что ОР находится в неработоспособном состоянии. Составные ОР в неисправном состоянии заменяются на новые, если масштабы повреждения значительны и затраты на ремонт становятся больше, чем затраты на замену.
Данные табл. 2 и 3 показывают, что типы ОР влияют также на ряд требований к способам и устройствам оперативного контроля, а именно: на чувствительность, под которой подразумевается способность устройства определять обрыв одного стержня, и на глубину поиска дефекта - способность устройства определять количество оборванных стержней, а также место их расположения. Так, устройства оперативного контроля, применяемые на ОР типов №2 и №4, относящиеся к первой группе (табл. 2), имеют более жесткие требования к глубине поиска дефекта, но менее жесткие к чувстви-
тельности, по сравнению с устройствами и способами, применяемыми на ОР типов №5 и №6, относящихся ко второй группе.
Заключение
Предложен подход к определению потребности в проведении ремонта АД по результатам оперативного и ремонтного контроля состояния ко-роткозамкнутых стержней с учетом конструктивных особенностей ротора, что позволяет уточнять объемы и сроки проведения плановых ремонтов по результатам оперативного контроля состояния ОР.
Список литературы 1. А.с. 20021265505/09(027993). Устройство для обнаружения повреждений стержней короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя.
2. Клоков Б.К., Уманцев Р.Б. Ремонт обмоток электрических машин высокого напряжения: Учеб. пособие для проф. обучения рабочих на производстве. - М.: Высш. шк., 1991. - 192 с.
3. Собственные нужды тепловых электростанций / Э.М. Аббасова, Ю.М. Голоднов, В.А. Зильберман, А.Г. Мурзаков; Под ред. Ю.М. Голоднова. - М.: Энергоатомиз-дат, 1991. - 272 с.
4. Савельев В.А. Оценка технического состояния и диагностирования объектов энергетики. Термины и определения // Вестник ИГЭУ. - 2003. - Вып. 2. - С. 35-40.
5. Митрофанов С.В. Математическая модель трехфазной асинхронной машины с несимметричной коротко-замкнутой клеткой ротора: Автореф. дис. ... канд. тех. наук. - Екатеринбург, 1999.
Таблица 2. Области возможных состояний ОР и соответствующее им число оборванных стержней
Типы ОР Группы ОР по числу возможных состояний Критическое число оборванных стержней Возможные состояния ОР и области их существования
№1-№4 I 5% от общего количества стержней ОР Работоспособное исправное 206 = 0 2 р Работоспособное неисправное 0 < 206 < 0,05 2 р Неработоспособное 2о6 > 0 05 2р~
№5, №6 II Один стержень Работоспособное ^06 = 0 2 р Неработоспособное 206 > 1 2р "
Таблица 3. Необходимость в проведении ремонта или замены ОР
Типы ОР Текущее состояние ОР Необходимость в проведении ремонта или замены ОР
после ремонтного контроля после оперативного контроля
№1 работоспособное исправное - Оперативный контроль не применяется
работоспособное неисправное -
неработоспособное + (замена)
№3 работоспособное исправное -
работоспособное неисправное + (ремонт)
неработоспособное + (ремонт или замена)
№2 работоспособное исправное - -
работоспособное неисправное + (ремонт) -
неработоспособное + (ремонт или замена) + (ремонт или замена)
№4 работоспособное исправное - -
работоспособное неисправное + (ремонт) -
неработоспособное + (ремонт или замена) + (ремонт или замена)
№5 работоспособное - -
неработоспособное + (ремонт или замена) + (ремонт или замена)
№6 работоспособное - -
неработоспособное + (ремонт или замена) + (ремонт или замена)
Примечание: -
ремонт или замена не нужны;
ремонт или замена необходимы.
© ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»
+
