Разработка методов контроля вибрации тягового трансформатора электровоза ВЛ-80С

Разряд между облаком и землей имеет следующую схему прохождения тока. По мере того, как напряженность электрического поля в какой-либо точке (резкая неоднородность) заряженного облака достигает критической величины, при которой возможно начало ударной ионизации молекул воздуха, то вследствие таунсендского процесса по направлению к земле начнет прорастать со скоростью 107 м/сек слабо светящийся канал-лидер, представляющий собой зону высокой проводимости.

Однако продвижение лидера от облака к земле происходит не непрерывно, а ступенями с паузами в 30-- 90 м сек. Вследствие этих пауз средняя скорость распространения начального разряда может быть принята порядка 2 * 107 см/сек.

Независимо от всех перечисленных обстоятельств, молния может вызвать повреждения по двум путям воздействия:

а) прямой удар молнии в задание или сооружение;

б) индуктированное наведение заряда на объекте.

При расчетах молниезащиты исходной величиной является обычно не напряжение, а ток молнии, поскольку только эта величина может быть измерена непосредственно. Многочисленные измерения токов молнии, произведенные в Се»егек-вм-Сшез-е-1[Л; 3, 9] и за рубежом [Л. 7], позволяют сделать вывод, что наиболее вероятным током молнии будет величина ~50ка.

Экспериментальные данные показывают, что в горных районах с абсолютными отметками земли более 500 м над уровнем моря, а также в равнинных местностях с высоким удельным сопротивлением грунта более 5 - ом * см токи молнии имеют примерно в 2 раза меньшие значения по сравнению с равнинными местностями, имеющими удельное сопротивление грунта менее 5 - ом * см.

Для зданий и сооружений 1-й категории по взрывоопасное™, независимо от абсолютных отметок земли и значений удельного сопротивления грунта, величина расчетного тока принимается равной 200 ка.

Для зданий и сооружений 2 и 3-й категорий по взрывоопасности, расположенных в равнинных районах с удельным сопротивлением грунта менее 5 - ом * см, принимается тот же ток 200 ка.

Для зданий и сооружений 2 и 3-й категорий по взрывоопасное™, расположенных в районах с удельным сопротивлением грунта более 5 - ом * см или в горных районах с высотой отметок более 500 м над уровнем моря, за расчетный так принимается величина 100 ка.

При разряде молнии в объект ток оказывает тепловые, механические и электромагнитные воздействия.

Тепловые воздействия токов молнии. Протекание тока молнии через пораженные сооружения связано с выделением тепла [Л. 8]. При этом ток молнии может вызвать нагревание токоотвода до температуры каления, плавления или даже испарения.

Взаимоотношение между протекающим по токоотводу током, длиной волны и сечением токоотвода определяется формулой

где k -- коэффициент, зависящий от материала токоотвода и температуры

нагревания;

F -- сечение токоотвода, , мм2;

t_x -- длина волны, м сек;

-- ток молнии, вызывающий плавление проводника

Значительная энергия, выделяемая в месте пробоя, может вызвать разрушение, которое приведет либо к снижению механической прочности бетона, либо к деформации конструкции. При прохождении через бетонные образцы импульсных токов порядка 5--10--20 ка при длине; волны 40 м сек образцы полностью разрушаются, что указывает на весьма слабую устойчивость бетона к воздействию импульсных токов.

Из вышеизложенного следует, что железобетонные конструкции в целях сохранения их целостности при протекании импульсных токов должны дополнительно отвечать следующим требованиям:

1) Все стержни железобетонных конструкций должны быть электрически связаны между собой с обоих концов конструкции и соединены с молниезащитным устройством. В том случае, если железобетонная конструкция состоит из отдельных элементов, металлические каркасы каждого элемента также должны иметь между собой надежное электрическое соединение.

2) Стальная арматура должна быть надежно заземлена.

3) Предельно допустимая температура металлической арматуры железобетонной конструкции при протекании токов молнии не должна превышать 100° C.

Неармированные или слабо армированные бетонные конструкции во избежание их разрушения должны быть защищены от прямых ударов молнии.

А) зоны защиты стержневых молний отводов.

1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода (рис. 2-3) представляет собой в вертикально сечении конус с образующей в виде ломанной линии (первый метод) или фигуру в виде «шатра» образующей в виде гиперболы (второй метод).

Построение зоны защиты по первому методу молниеотвода высотой h 60 м производится следующим образом: от основания молниеотвода в противоположные стороны откладываются два отрезка, равные /2=0,75h, концы получаемых точек А' и В' соединяются с вершиной 0 молниеотвода. Далее на молниеотводе на высоте 0,8 h находится точка, которая соединяется прямой линией с концами отрезков, соответствующих r=l,5 h и отложенным аналогично отрезкам r/2. Эгибающая кривая для обоих конусов и является границей зоны защиты по данному методу.

Для определения величины радиуса защиты r_х на любой высоте h_x зоны защиты используют формулы:

м

( при и )

м

(при ).

Решая приведенные выше формулы относительно h, при известных (заданных) значениях r_х и h_x получить величину оптимальной высоты молниеотвода

м

м

Рис. 2-3. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода, а-первый метод расчета; б-второй метод расчета.

Определение же величины радиуса защиты по второму методу производится по несколько отличным соотношениям:

м

м

Для молниеотводов высотой более 30 м;

ha,-- активная высота молниеотвода.

Нетрудно показать, что приведенные выше соотношения для определения r_х по первому и второму методам являются лишь различными способами аппроксимации зоны растекания токов в земле при прохождении токового импульса молнии по заземлителю определенной конфигурации. Если предположить, что растекание тока молнии для любого заземлителя происходит точно так же, как и для полусферического заземлителя с радиусом

r_х и имеющего то же суммарное сопротивление растеканию тока, что и для реального заземлителя, то получим выражения для определения величины r_х, рекомендуемые первым методом. Если же воспользоваться эмпирическими соотношениями ВЭИ, полученными по огромному числу опытов, проведенных в реальных установках, то величина растекающегося тока с заземлителя непосредственно не будет входить при расчетах r_{х макс},

Однако, это следует подчеркнуть, получаемые расхождения при определении r_х по отмеченным соотношениям лежат в пределах наших знаний колебания волнового сопротивления канала молнии или изменен крутизны фронта наиболее вероятного (расчетного) импульса тока молнии.

1) Вертикальный трубчатый электрод

2) Горизонтальный полосовой заземлитель

Сопротивление сложных заземляющих устройств при стационарном режиме. Заземлитель, состоящий из n однотипных элементов:

где R_o -- сопротивление единичного заземлителя, ом;

n -- количество единичных заземлителей;

-- коэффициент использования сложного заземлителя.

Заземлитель, состоящий из n₁ элементов одного типа и n₂ элементов другого типа:

где R₁ , R₂ -- сопротивления единичного заземлителя одного и другого типов;

n₁ , n₂ -- соответствующие количества заземлителей;

-- коэффициент использования.

Сопротивление сложных заземляющих устройств при импульсном режиме. Заземлитель, состоящий из n однотипных элементов:

где R_и1 - импульсное сопротивление единичного единичного заземлителя, ом;

n - количество единичных заземлитилей;

- импульсный коэффициент использования.

Заземлитель, состоящий из n₁ элементов одного типа и n₂ элементов другого типа:

где R_И1, R_И2 -- импульсные сопротивления единичного заземлителя одного и другого типов;

n₁, n₂-- соответствующие количества заземлителеи;

-- импульсный коэффициент использования.

4. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

4.1 Расчет экономических показателей участка ремонта тяговых двигателей

В условиях рыночной экономики возрастают требования к наиболее экономному расходованию трудовых, материальных, топливно-энергетических и денежных ресурсов, повышению эффективности использования технического потенциала.

В связи с этим необходимо добиваться обоснованных решений по оптимизации технико-экономических показателей работы проектируемого или реконструируемого объекта. В этих целях осуществляются расчеты основных технико-экономических показателей конкретного объекта, сравнение их величин с базисными в целях реализации оптимального проектного решения.

В экономической части выпускной квалификационной работы рассчитываются следующие технико- экономические показатели участка ремонта трансформаторов.

1. Затраты за период срока службы.

2. Экономическая эффективность.

3. Удельная экономия капитальных вложений.

4. Срок окупаемости капитальных вложений.

5. Коэффициент эффективности.

6. Численности высвобождаемых рабочих при внедрении инновации.

7. Рост производительности труда, %.

8. Экономия фонда оплаты труда.

Затраты за период срока службы.

W_HC=K+t_H*E

Где:W- всего затраты за период срока службы

К- капитал вложения

Tн - Норма срока службы

Е - Эксплуатационные расходы

Годовой фонд заработной платы определяется из фонда оплаты труда

Годовой фонд оплаты труда определяется умножением заработной платы работников на их штат за величину планового периода (12 месяцев)

В состав среднемесячной заработной платы включаются тарифы и надбавки.

Таблица 5.1.

Фонд оплаты труда работников участка

К - Себестоимость установки принимается 12 000 000

S- Площадь цепи 96 м² * 150000 = 14,4 млн. Сум

V - 36 м² * 300000 = 10,8 млн. Сум

4) Срок окупаемости капитальных вложений.

K₁ - K₂ - капитал вложения

Э₁- Э₂ - Эксплуатационных расходов до и после внедрения.

T = K₁ - K₂ / Э₁- Э₂ = 12000000 - 10000000 / 10817180 - 9128669 = 1, год

5) Коэффициент эффективности внедрения установки для диагностики тягового трансформатора

Е = 1 / Т = 1 / 1.9 = 0,55

Е - коэффициент эффективности внедрения способа диагностики тягового трансформатора 55 %

Т - срок окупаемости капитальных вложений. 1. год

6) Численности высвобождаемых рабочих при внедрении инноваций.

Ч _высв = (Ч _б - Ч _н) * К _см = 5 - 3 =2 слесаря 4 разряда.

Где: Ч _высв -Численности высвобождаемых рабочих при внедрении инноваций 2 слесаря 4 разряда.

Ч_б - 5 слесарей численность рабочих, занятых производства, до внедрения мероприятия, чел

Ч_н - 3 слесаря Что же после внедрения мероприятия по экономике

К_см - коэффициент сменности работ 1 .

7) Рост производительности труда, %.

П_т = ?Ч₀ / Ч_п * ?Ч₀ *100 = 2 * 100/30 = 30%

Где: ?Ч₀ = Ч_п1 * Ч_п2 = 5-3=2

Ч_п - 3 слесаря численность производственного персонала.

Производительность установки_ 1т/час (Диагностическая установка).

8. Экономия фонда оплаты труда.

?Э_фз = З_м * Ч_васв * Т_н = 2*262323 = 524646 сум.

Где: ?Э_фз - Экономия фонда оплаты труда. 524646

Т - срок действия внедренного мероприятия - постоянно в течении расчетного срока службы. 1.4 года

Ч_васв - Численности высвобождаемых рабочих при внедрении инноваций.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что цех работает прибыльно.

Следовательно на основании расчетов можно сделать вывод , что внедрение в технологическом процесс методов диагностики якоря окупится в течении 1. года и даст

Экономию фонда оплаты труда. 524646 сум.

Таким образом, разработанные в дипломном проекте методы диагностики

Неисправности тягового трансформатора дадут экономию фонда оплаты труда, и могу применяться в технологическом процессе ремонта тягового трансформатора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выпускная работа на тему «Разработка методов контроля вибрации тягового Трансформатора ВЛ-80С». состоит из 5 глав.

В первой главе рассмотрены вопросы конструкции и основные неисправности якоря ТЭД электровоза ВЛ 80с

Во второй главе разработан участок отделения по ремонту и диагностики якоря ТЭД с разработкой Схемы расположения датчиков в системе диагностических испытаний Трансформатора, и Схема измерения шума и вибраций в системе диагностических испытаний тягового трансформатора

В третьей главе разработана технология диагностических испытаний тягового трансформатора.

В четвертой главе рассмотрены вопросы охраны труда и безопасности жизни деятельности.

В пятой главе рассмотрена экономическая эффективность от внедрения диагностических испытаний тягового трансформатора.

Размещено на Allbest.ru