Обслуживание и ремонт электрических двигателей (ремонт синхронного двигателя)

На месте установки проводят также испытания гидрогенераторов и других синхронных машин большого габарита, испытания которых на стенде завода-изготовителя или не представляются возможными, или требуют больших  затрат на их проведение.

Испытание на нагревание. В гидрогенераторах измерение температуры обмотки  статора и активной стали производят с помощью термометров сопротивления. Температуру обмотки определяют по показаниям термометра сопротивления, заложенного между стержнями (сторонами  катушек) обмотки статора. Температуру  активной стали определяют по показаниям термометров сопротивления, заложенных на дно паза. Согласно требованиям ГОСТ 5616-81Е для измерения температуры обмотки в гидрогенераторах мощностью свыше 10 MB А должно устанавливаться 12 термометров сопротивления при одной или двух параллельных ветвях обмотки и по два термометра на каждую параллельную ветвь при числе ветвей более двух. Для измерения температуры сердечника статора должно устанавливаться не менее шести термометров на гидрогенератор. Для генераторов с водяным охлаждением обмотки статора должны устанавливаться термометры (или другие температурные индикаторы) в конце каждой параллельной цепи системы охлаждения.

Для измерения температуры воздуха  на выходе из каждой секции воздухоохладителя  устанавливают по одному термометру, а в зоне горячего воздуха - два  термометра на генератор.

В соответствии с ГОСТ 5616-8IE в гидрогенераторах с помощью термометров также  измеряют температуру сегментов  подпятников и подшипников (устанавливают  по два термометра на каждый сегмент) и температуру масла в ванне  подпятника и каждого подшипника (по данным показаний двух термометров).

Определение температуры обмотки  возбуждения производят по данным измерения  сопротивления обмотки в нагретом и холодном состояниях. Если rr, rх - сопротивления  обмоток в нагретом и холодном состояниях, а - температура обмотки  в практически холодном состоянии, то превышение температуры обмотки  возбуждения

 

(7)

 

Определение температуры активных и конструктивных элементов гидрогенераторов производят как методом непосредственной нагрузки, так и по данным испытаний  в косвенных режимах.

При испытании методом непосредственной нагрузки определение превышений температуры  обмоток и стали производят при  трех-четырех различных нагрузках (от 0,6 номинальной и выше). По данным испытаний строят зависимости превышения температур от квадрата тока статора, а с их помощью уточняют (или  определяют) превышения температур при  номинальной мощности. [7, с. 214]

Превышение температуры обмотки  статора по данным измерений превышения температуры обмотки в косвенных  режимах определяют в виде

 

(8)

 

где - превышение температуры в  режиме короткого замыкания (обусловлено  основными и добавочными потерями в обмотке, а также механическими  потерями); - превышение температуры  в режиме холостого хода (обусловлено  потерями в стали и механическими) - превышение температуры в режиме холостого хода без возбуждения.

Определение номинального тока возбуждения. Номинальный ток возбуждения  определяют методом непосредственной нагрузки или методом графического построения. В последнем случае номинальный  ток возбуждения находят по характеристикам  холостого хода, короткого замыкания  и реактивности Потье хр (рис. 10). Из характеристики холостого хода с  учетом хр находят ток Ів, из характеристики короткого замыкания - составляющую тока возбуждения І к, з и по этим величинам - номинальный ток  возбуждения І в, ном

Определение КПД гидрогенератора. Для экспериментального определения  КПД гидрогенератора используют метод отдельных потерь, который  предусматривает два способа  измерения потерь - калориметрический  и самоторможения. Предпочтительным является метод самоторможения. [7, с. 214]

Калориметрическим способом определяют потери механические, в стали, а также  добавочные. С этой целью последовательно  проводят опыты холостого хода без  возбуждения, холостого хода с возбуждением до номинального напряжения и установившегося  симметричного короткого замыкания  с номинальным током в обмотке  статора. Потери в каждом опыте определяют по количеству тепла, отводимого охлаждающей  средой (или охлаждающими средами, если различные части машины охлаждаются  различными охлаждающими средами), при  установившемся тепловом состоянии  машины по формуле

 

(9)

где Vc - объемный расход охлаждающей  среды, м3/с; Сv - объемная теплоемкость охлаждающей среды, кДж/м3; - температура  охлаждающей среды на входе в  машину и выходе из нее.

Для определения потерь испытуемый гидрогенератор приводится во вращение с номинальной частотой вращения в режиме незагруженного двигателя  от другого гидрогенератора.

 

Рис. 10. К определению номинального тока возбуждения

 

Для определения потерь способом самоторможения частота вращения испытуемого гидрогенератора  доводится до значения, несколько  превышающего номинальное, после чего источник энергии отключается. При  этом проводят три опыта: самоторможение без возбуждения; при холостом ходе и номинальном напряжении; в режиме симметричного короткого замыкания  на выводах машины и номинальном  токе в обмотке статора.

Из опыта самоторможения при  осушенной полости турбины определяют механические потери всего агрегата. Суммарные механические потери в  генераторе находят путем вычитания  потерь на трение вращающихся частей турбины о воздух, которые рассчитывают по эмпирическим формулам. Потери в  подпятнике и подшипниках либо принимают  равными расчетным, либо измеряют калориметрическим  способом.

В соответствии с требованиями ГОСТ 10169-77 каждый опыт проводится не менее 3 раз. Во всех опытах определяется время, в течение которого частота вращения машины изменится от 1,1 до 0,9 номинальной. Отсчеты по приборам, измеряющим электрические  величины, производятся в момент прохождения  испытуемой машиной синхронной скорости.

Для синхронных машин по требованиям  действующих стандартов измеряется вибрация подшипников машин. Измерение  вибрации (виброперемещений или эффективного значения вибрационной скорости) производят на верхних крышках подшипников  в вертикальном направлении и  у разъема в поперечном и осевом направлениях,

Для турбогенераторов эффективное  значение вибрационной скорости не должно превышать 4,5 мм/с во всех режимах  работы.

В гидрогенераторах вибрацию измеряют в горизонтальной плоскости крестовин. Согласно ГОСТ 5616-81Е до частоты вращения 100 об/мин допустимая вибрация составляет 180 мкм, свыше 100 до 187,5 об/мин - 150 мкм, до 375 об/мин - 100 мкм, до 750 об/мин - 70 мкм.

Вибрация контактных колец в  турбогенераторах не должна быть больше 200 мкм. Для машин с водородным охлаждением производят определение  утечки водорода. Испытание производят на опрессованных машинах и машинах, испытанных на газоплотность в неподвижном  состоянии после сборки на месте  испытания. Определение утечки должно выполняться при рабочем давлении газа внутри машины и при вращении с номинальной частотой вращения на холостом ходу без возбуждения.

Измерение сопротивления изоляции подшипников проводят при температуре  окружающей среды мегаомметром на напряжение не менее 1000 В. [7, с. 214]. Измерение электрического напряжения между концами вала осуществляют на работающей машине с помощью вольтметра с малым внутренним сопротивлением, при этом прибор присоединяют непосредственно  к концам вала.

3.2. Ремонт синхронных  двигателей

 

В соответствии с Правилами технической  эксплуатации в системе планово  предупредительных ремонтов электрооборудования  предусмотрено два вида ремонтов: текущий и капитальный.

Текущий ремонт производится с периодичностью, установленной с учетом местных  условий, для всех электродвигателей, находящихся в эксплуатации, в  том числе в холодном или горячем  резерве (подробное разъяснение  см. главу 4). Текущий ремонт является основным видом профилактического  ремонта, поддерживающим на заданном уровне безотказность и долговечность  электродвигателей. Этот ремонт производят без демонтажа двигателя и  без полной его разборки.

Капитальный ремонт. Периодичность  капитальных ремонтов электродвигателей  Правилами технической эксплуатации не устанавливается. Она определяется лицом, ответственным за электрохозяйство предприятия на основании оценок общей продолжительности работы электродвигателей и местных  условий их эксплуатации. Капитальный  ремонт, как правило, производят в  условиях специализированного электроремонтного  цеха (ЭРЦ) или специализированного  ремонтного предприятия (СРП). В объем  работ при капитальном ремонте входят работы, предусмотренные текущим ремонтом, а также работы.

Разборка электродвигателя производится в порядке, обусловленном особенностями  конструкции электродвигателей. Последовательность разборки электродвигателей малой  и средней мощности, имеющих подшипниковые  щиты с подшипниками качения или  скольжения. [6, с. 500]

Сборка электродвигателей после  ремонта. Подшипники качения напрессовывают на вал ротора. Шариковые подшипники устанавливают целиком. У роликовых  подшипников на вал насаждают  внутреннее кольцо с телами качения. Внешнее кольцо устанавливают отдельно в подшипниковый щит. Внешнее  кольцо устанавливают в посадочное гнездо подшипникового щита с подвижной  посадкой (скользящей или движения). Перед сборкой посадочные поверхности  протирают и смазывают. Внутренние крышки подшипников устанавливают  на вал до посадки подшипников. Подшипники небольших размеров насаживают на вал  в холодном состоянии. Для посадки  используют монтажную трубу, передающую ударные усилия запрессовки только на внутреннее кольцо подшипника. Для  лучшего центрирования ударного усиления трубу снабжают медным кольцом  и сферическим оголовком. Внутреннее кольцо подшипника должно плотно прилегать  к заплечнику вала. Наружное кольцо должно легко вращаться вручную. Неразъемные вкладыши подшипников  скольжения запрессовываются в посадочные гнезда подшипниковых щитов и  фиксируются стопорным винтом.

Следует заметить, что у подшипников  типа 180000 (закрытых), применяемых в  электродвигателях серии 4А, консервационную  смазку удаляют обтирочным материалом, смоченным в ацетоне. Установить на вал внутреннюю крышку подшипника, смазать посадочное место на валу машинным или дизельным маслом и  молотком с наставкой напрессовать подшипник на вал ротора. Перед  напрессовкой подшипник нагреть, заполнить  полость подшипника смазкой и  заложить оставшуюся смазку в камеры подшипников. Полости подшипников  электродвигателей серии 4А с  высотами вращения 112-280 мм заполняют  смазкой ЛДС-2, серии 4А с высотами вращения 56-100 мм - смазкой ЦИАТИМ-221, а остальных электродвигателей - смазкой 1-13. [6, с. 500]

Устранить дефект при собранном  электродвигателе и снятой крышке щеточного  устройства, для чего провести следующие  операции и включить электродвигатель в сеть. Со стороны, противоположной  щеточному устройству, приложить  поочередно к каждому контактному  кольцу изолированную планку с закрепленной на ней шлифовальной шкуркой и  шлифовать поверхность колец  до исчезновения следов пятен и мелких царапин и получения чистоты  не ниже 8-го класса. Прошлифовать поверхность  контактных колец на токарном станке при помощи суппортно-шлифовального приспособления или деревянной колодки, под которую положена шлифовальная шкурка. Биение проточенных и прошлифованных колец в радиальном направлении не должно превышать 0,06 мм, а в осевом - 0,1 мм. Снять поврежденную изоляцию с контактной шпильки ножом. Обмотать шпильку кабельной или телефонной бумагой до получения размеров шпильки с изоляцией электродвигателя 6-го габарита по ширине 12 и толщине 4 мм, а 7-го и 8-го габаритов - по ширине 16 и толщине 6 мм. При наматывании на шпильку первый и последний слои кабельной или телефонной бумаги смазать клеем БФ-2. Поверхность изоляции шпильки покрыть изоляционным лаком БТ-99 и просушить на воздухе в течение 3 часов.

Глава 4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

 

4.1. Объем работ по  техническому обслуживанию и  ремонту

 

Важнейшим условием правильной эксплуатации электрических машин является своевременное  проведение планово-предупредительных  ремонтов и периодических профилактических испытаний.

Наряду с повседневным уходом и  осмотром электрических машин в  соответствии с системой планово-предупредительных  ремонтов через определенные промежутки времени проводят плановые профилактические осмотры, проверки (испытания) и различные  виды ремонта. С помощью системы  планово-предупредительных ремонтов электрические машины поддерживают в состоянии, обеспечивающем их нормальные технические параметры, частично предотвращают  случаи отказов, улучшают технические  параметры машин при плановых ремонтах в результате модернизации. В настоящее время в соответствии с ГОСТ 18322-78 используют два вида ремонта - текущий и капитальный, хотя для отдельных видов электрооборудования предусматривается и средний ремонт. [7, с. 129]

Период между двумя плановыми  капитальными ремонтами называется ремонтным циклом. Для вновь вводимых в эксплуатацию электрических машин ремонтный цикл - это наработка от ввода в эксплуатацию до первого планового капитального ремонта.

Существуют три формы организации  ремонтов - централизованная, децентрализованная, смешанная. При централизованной форме ремонт, испытание и наладка электрических машин производятся специализированными ремонтно-наладочными организациями. Эта форма является наиболее прогрессивной, так как обеспечивает минимальную стоимость ремонта при более высоком качестве.

При децентрализованной форме ремонт, испытания и наладка производятся ремонтными службами производственных подразделений предприятий, при  смешанной часть работ выполняется  централизованно, часть - децентрализованно, причем степень централизации зависит  от характера предприятия, типа и  мощности электрооборудования.

С увеличением количества специализированных ремонтных предприятий и их мощности улучшается качество ремонтных работ, уменьшаются их себестоимость и  сроки ремонта, что делает централизованный ремонт все более выгодным как  для отдельных промышленных предприятий, так и для народного хозяйства  страны в целом. Усовершенствование централизованного ремонта предполагает создание централизованного обменного  фонда электрических машин и  расширение их номенклатуры, распространение  сферы услуг ремонтных предприятий  на производство текущих ремонтов и  профилактического обслуживания.