книги / Надежность дизель-электрических агрегатов и их систем автоматизации

результатам эксплуатации значительного количества образцов и приведено в табл. 21.

Таблица 21

Небольшое количество нзносных отказов не озна­ чает, конечно, что в этот период эксплуатации электро­ агрегатов не происходят износы и старение всех эле­ ментов электроагрегата. Это имеет место, однако вели­ чины износов и старения у большинства элементов в этот период являются незначительными и не оказывают практического влияния на надежность узлов и деталей, а значит и электроагрегата в целом. Те же детали и узлы электроагрегатов, которые подвержены сильному износу п старению и имеют поэтому небольшие сроки службы, обычно включены в комплекты ЗИП электро­ агрегатов в качестве запасных. По мере износа, не до­ жидаясь их отказа, такие узлы и. детали обслуживаю­ щий персонал, как правило, заменяет при очередном техническом осмотре или обслуживании. Следует ука­ зать, что для своевременной замены изношенных эле­ ментов необходимо знать действительные сроки их службы и иметь необходимое количество запасных эле­ ментов в комплектах ЗИП электроагрегатов.

По мере увеличения продолжительности эксплуата­ ции электроагрегатов количество износных отказов воз­ растает. Для устранения отказов в электроагрегатах в период их работы после гарантийного срока службы, кроме одиночных комплектов ЗИП электроагрегатов, применяют так называемые ремонтные комплекты, по­ ставляемые на группу электроагрегатов для обеспече­ ния их работы до капитального ремонта. В настоящее время известны ремонтные комплекты Лрз 1 п 2,

211

Характер отказов, возникающих в системах автома­ тизации электроагрегатов, еще мало изучен, да и экс­ плуатационных данных по результатам работы подоб­ ных систем еще недостаточно. Но отдельные предвари­ тельные выводы можно сделать. Во-первых, подавляю­ щее большинство отказов элементов системы автома­ тизации носит внезапный характер. Во-вторых, на надежность работы элементов системы автоматизации в большой степени влияет качество выполненного элек­ тромонтажа и степень обученности обслуживающего персонала. Поэтому процент так называемых эксплуа­ тационных отказов в этом случае обычно возрастает. И, наконец, в-третьих, в системах автоматизации при­ меняют резервирование некоторых элементов, поэтому выход из строя одного из них не приводит к отказу электроагрегата, хотя с точки зрения надежности эле­ мента это является полным отказом.

§ 21. НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ НЕКОТОРЫХ УЗЛОВ ДИЗЕЛЕЙ

Анализ эксплуатационных данных электроагрегатов показывает, что причиной большинства отказов в них является небольшая группа элементов, надежность ко­ торых по сравнению с остальными элементами электро­ агрегатов является весьма низкой. Выявление подобных элементов, а также причин их выхода из строя имеет большое практическое значение, так как позволяет на­ метить конкретные пути по повышению надежности электроагрегатов.

Вкачестве сравнительной оценки надежности узлов

идеталей воспользуемся коэффициентом отказов эле­ мента Koj, величина которого показывает отношение от­ казов, происшедших вследствие выходов из строя дан­

ного /-го элемента, к общему количеству отказов в электроагрегате. Учитывая, что одинаковых по устрой­ ству и назначению элементов в электроагрегатах не­ много, можно обойтись без применения относительного коэффициента отказов.

Рассмотрим наиболее ненадежные узлы и детали некоторых типов дизелей, применяемых в электроагре­ гатах, и укажем основные причины их выхода из строя. По результатам длительной эксплуатации электроагре­ гатов для наиболее ненадежных элементов в дизелях

212

Таблица 22

определены коэффициенты отказов (в процентах от об­ щего количества отказов электроагрегата) и основная

Как следует из данных табл. 22—24, в дизелях элек­ троагрегатов имеется небольшая номенклатура элемен­ тов, вследствие ненадежной работы которых происходит подавляющее большинство отказов. Восемь—десять эле-

213

сальник и текстолитовая шайба водяного насоса и др .— являются причиной половины всех отказов в электро­ агрегатах.

Рассмотрим более подробно некоторые причины от­ казов, возникающих в дизелях электроагрегатов мощ­ ностью до 100 кет и являющихся характерными для большинства из них. Одной из причин выхода из строя отдельных элементов является повышенная вибрация электроагрегата в целом или его отдельных узлов при работе. Особенно это присуще электроагрегатам малой мощности (АД-5), где применены двухцилиндровые не­ уравновешенные дизели (24-8,5/11). Такие электроагре­ гаты и их отдельные узлы имеют весьма высокие вели-

214

чины вибрации, что нередко приводит к возникновению отказов. Однако и в более мощных электроагрегатах, где применены четырех- и шестицилиндровые дизели, являющиеся более уравновешенными, часть узлов и деталей выходит из строя вследствие повышенной виб­ рации.

Например, в электроагрегатах АД-50 топливопро­ воды, идущие от насоса низкого давления к топливному фильтру, имеют повышенную вибрацию и часто выходят из строя. Причиной такой вибрации является совпадеиие собственной частоты колебаний элементов с частотой вибрации электроагрегата. В результате резонанса час­ тот и возникают повышенные вибрации. Поэтому в период разработки электроагрегатов необходимо до­ биться того, чтобы собственные частоты колебаний уз­ лов значительно отличались от частоты вибрации элек­ троагрегатов. Для тех узлов, у которых величина виб­ раций все же получается значительной, применяют

215

амортизаторы различной конструкции, позволяющие уменьшить вредное влияние вибрации.

Однако нельзя сказать, что вибрация электроагре­ гатов зависит только от конструктивного исполнения и типа первичного двигателя. На величину вибрации, как показывает опыт эксплуатации электроагрегатов, ока­

основном определяется степенью обученности обслужи­ вающего персонала, его технической подготовленностью и опытом, а также наличием необходимого инструмента н принадлежностей. На одних и тех же электроагрега­ тах, но при различном качестве их регулирования, вели­ чины вибраций отдельных элементов могут значительно отличаться друг от друга, а значит и надежность элек­ троагрегатов будет различной.

Много отказов в электроагрегатах происходит из-за низкого качества материалов, применяемых для изго­ товления отдельных деталей. Например, амортизацион­ ные прокладки под водяным радиатором дизелей иногда выполняют из немаслостойкой и неморозостойкой ре­ зины, что приводит к преждевременному выходу их из строя. В результате происходит смещение водяного радиатора и повреждение его крыльчаткой вентилятора. Низкое качество изоляционного материала, применяе­ мого в свечах накаливания дизелей 4-8,5/11, приводит к преждевременному выходу их из строя, короткому за­ мыканию в цепи электрооборудования дизеля и в ко­ нечном итоге к отказу электроагрегата.

Частой причиной отказов в дизелях является выход из строя водяных насосов, в первую очередь обрыв пру­ жины сальника и износы текстолитовой шайбы и самого сальника. И в этом случае немаловажное значение имеет качество применяемого материала. В результате проведенных исследований установлено, что средний срок службы сальников водяных насосов дизелей не превышает 1000 ч.

Обрыв ремня привода вентилятора приводит к быст­ рому перегреву дизеля, что в конечном итоге может за­ кончиться аварией, если своевременно не остановить электроагрегат. Причиной обрыва ремня обычно служит его износ, а также различные дефекты, которые яв­

216

ляются, в свою очередь, результатом использования не­ качественных материалов или нарушения технологии при изготовлении ремней. Как показывает опыт экс­ плуатации, средний срок службы ремней привода венти­ лятора составляет 800—900 ч. Поэтому подобные' от­ казы могут быть в ряде случаев предотвращены, если своевре»менно заменять изношенные ремни запасными из комплекта ЗИП электроагрегатов.

Много отказов в дизелях происходит вследствие подгара распылителей и нарушения регулировки форсунок. При этом мощность дизеля снижается, нарушается точ­ ность поддержания скорости вращения, а значит и час­ тоты тока электроагрегата. Возникает частичный отказ, который со временем может перейти в полный. Как по­ казывает опыт эксплуатации, средний срок службы рас­ пылителей в дизелях электроагрегатов мощностью до 100 кет составляет 650—850 ч, что является, конечно, недостаточным и требуется значительное количество за­ пасных распылителей и их частая замена в период экс­ плуатации. К подобным же отказам приводит и закоксованпе поршневых колец и их износ. По данным экс­ плуатации средний срок службы поршневых колец в дизелях малой мощности составляет 2000—2500 ч.

Весьма распространенным видом отказа, особенно в серийных дизелях малой мощности является вы­ ход из строя кронштейна крепления зарядного генера­ тора, что, в свою очередь, приводит к перегреву дизеля и отказу электроагрегата в целом. Причина такого от­ каза довольно сложна. Здесь сказываются: качество применяемого для кронштейна материала, технология его обработки, конструкция кронштейна, механические нагрузки, действующие на него при работе, с учетом нагрузок, возникающих от вибраций, правильность на­ тяжения ремня привода вентилятора при эксплуатации.

Характерен также отказ, который присущ дизе­ лям 1Д6: воспламенение продуктов неполного сгорания топлива и масла в выпускном патрубке и глушителе ди­ зеля при длительной работе на малых нагрузках (ниже 40% номинальной). При этом происходит также закоксование поршневых колец н зависание клапанов, в ре­ зультате чего дизель не обеспечивает номинальную мощность. Это весьма серьезный недостаток в работе дизелей и предотвратить его мо^кно лишь путем постоян­

217

ного включения на работающий электроагрегат на­ грузки не ниже 40% номинальной. Если по условиям работы нагрузка потребителей мала в течение продол­ жительного времени, то заранее предусматривают «балластную» нагрузку, чтобы общая нагрузка на элек­ троагрегат всегда была не ниже 40 %.

Следует отметить, что некоторые дизели (например, 4-8,5/11) допускают длительную работу на малых на­ грузках, однако и для них наиболее оптимален режим работы на нагрузках, равных 50—100% номинальной. Поэтому задача обслуживающего персонала в период эксплуатации электроагрегатов состоит в обеспечении оптимальных условий работы и, в частности, величины нагрузки. В настоящее время проводят исследования по обеспечению длительной работы дизелей на малых на­ грузках, и после получения положительных результатов этот вид отказа будет устранен.

Мы отметили лишь самые ненадежные узлы дизе­ лей малой мощности и указали средние сроки их службы. Для сравнения приведем значения средних сро­

§ 22. НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ НЕКОТОРЫХ УЗЛОВ

ГЕНЕРАТОРОВ

Несмотря па более высокую надежность генераторов по сравнению с дизелями, в них также имеются отдель­ ные узлы и детали, которые, выходя из строя, вызывают значительную часть отказов. В табл. 25 указаны наи­ более ненадежные детали и узлы генераторов различ­ ных типов, которые широко применяют в дизель-элек- трических агрегатах мощностью до 100 кет. Здесь же даны значения коэффициента отказов Koj основных узлов генераторов,

213

Таблица йб

219

Как Видим, количество ненадёжных элементов в ге­ нераторах значительно меньше, чем в дизелях, а поэто­ му надежность работы генераторов в несколько раз выше.

Ненадежным узлом в электрических генераторах являются щетки и контактные кольца. Вследствие преж­ девременного выхода из строя этих элементов возни­ кает значительное количество отказов (до 4% их общего количества). Так, износ щеток генератора или обрыв подводящих проводов от вибраций, возникающих при работе электроагрегата, приводит к потере возбуждения генератора, а значит и отказу электроагрегата. Обрыв проводов обычно происходит в результате их перети­ рания керамической изоляцией. Контактные кольца в ходе работы загрязняются или даже подгорают, в ре­ зультате чего переходное сопротивление в цепи возбуж­ дения генератора сильно возрастает. Это обычно при­ водит к резкому снижению напряжения генератора и отказу электроагрегата.

Для предотвращения подобных отказов следует бо­ лее тщательно следить за указанными узлами в ходе эксплуатации, своевременно заменять изношенные

щетки, регулярно очищать контактные кольца и коллек­ тор от загрязнений и подгара, что и предусмотрено инструкцией по эксплуатации. Создание синхронных ге­ нераторов с самовозбуждением позволило избавиться от возбудителя с коллектором и щетками и заменить его более надежными аппаратами без подвижных эле­ ментов (трансформаторами тока, дросселями, селено­ выми выпрямителями). Однако контактные кольца и щетки в таких генераторах еще остались. Поэтому кар­ динальным решением данного вопроса было бы созда­ ние бесконтактных машин, не имеющих подобных уз­ лов. Как известно, такие электрические машины в настоящее время разрабатываются и после их выпуска эти виды отказов будут «автоматически» устранены.

Довольно распространенным отказом в генераторах (табл. 25) является выход из строя подшипника со стороны привода. Основная причина этого явления — большие нагрузки на подшипник, возникающие при ра ­ боте электроагрегата. Вследствие неточности обработки фланцев генератора и двигателя на заводах-изготовите- лях при сочленений в электроагрегате часто возникают

220