Разработка прогрессивных методов ремонта электрических машин в условиях ЭРЦ АО "ЕВРАЗ НТМК"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Нижнетагильский технологический институт (филиал)

Департамент технологический

Кафедра «Мехатроника, автоматизация и электроника»

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

РАЗРАБОТКА ПРОГРЕССИВНЫХ МЕТОДОВ РЕМОНТА

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН В УСЛОВИЯХ ЭРЦ АО „ЕВРАЗ НТМК”

Руководитель канд. техн. наук, доц. Ю.Л. Махорский

Нормоконтроль канд. техн. наук, доц. В.А. Иванушкин

Студент А.В. Нонкин

2017

Содержание

Реферат

Перечень листов графических документов

Перечень условных обозначений и символов

Введение

1. Аналитический обзор

1.1 Существующие технологии и структура ЭРЦ ОА „ЕВРАЗ НТМК”

1.2 Способы извлечения обмоток

1.3 Методики высоко и низкотемпературного отжига

1.4 Восстановления активного железа статора электродвигателя

1.5 Удаление местных оплавлений на статоре и в пазах

1.6 Устранение местных перегревов активной стали

2. Технологическая часть

2.1 Описание цеха и технологического процесса, в котором участвует мостовой кран

2.2 Общая характеристика и кинематическая схема механизма подъема мостового крана

2.3 Выбор рода тока и типа электропривода подъема

2.4 Расчет нагрузочных диаграмм и выбор двигателя

2.5 Расчет параметров асинхронного двигателя

2.6 Выбор комплектного электропривода

2.7 Модули питания

2.8 Модуль торможения

2.9 Исследования в программе

2.10 Разработка динамической модели электропривода с векторным управление

3. Конструкторская часть

3.1 Физические основы природы и получение ультразвуковых колебаний

3.2. Ультразвуковая кавитация коагуляция

3.3 Области применения ультразвука

3.4 Практическое применение низкоэнергетических ультразвуковых колебаний

3.5 Практическое применение высокоинтенсивных ультразвуковых колебаний

3.6 Элементы оборудования ультразвуковых установок

3.7 Выбор акустических ультразвуковых устройств

3.8 Рабочая ультразвуковая частота

3.9 Размер и мощность ультразвуковой ванны

3.10 Монтаж погружных ультразвуковых излучателей

3.11 Монтаж погружных ультразвуковых излучателей

3.12 Конструкция погружного ультразвукового излучателя

3.13 Материалы для ультразвуковой установки очистки и пропитки

3.14 Особенности ультразвукового технологического оборудования

4. Исследовательская часть

4.1 Принципиальная схема ультразвукового генератора в жидкой среде

4.2 Настройка устройства

4.3 Умножитель напряжения для питания пьезоизлучателя

4.4 Ультразвуковые генераторы

Заключение

Библиографический список

Реферат

На сегодняшний день известно множество различных мостовых кранов для грузоперемещения и облегчения человеческого труда на производстве. В данном дипломном проекте разработан автоматизированный электропривод механизма подъёма мостового крана. Исходными данными для проектирования были кинематическая схема и технологический процесс. В результате проектирования рассчитаны допустимое ускорение системы, моменты нагрузки частей системы, статические и динамические моменты, выбрана система управления, частотный преобразователь, электродвигатель. Исходя из выбранного принципа регулирования получены функциональная и структурная схемы электропривода. Проведена оценка работоспособности и энергетической эффективности разработанного электропривода. В результате моделирования в программе MATLAB получены динамическая характеристика электропривода, а так же рассчитаны и получены естественные характеристики двигателя и переходные процессы системы. Так же целесообразность замены старого привода на разработанный электропривод механизма подъёма мостового крана в ЭРЦ АО „ЕВРАЗ НТМК”. Переоснащение крана в Электроремонтном цехе АО „ЕВРАЗ НТМК” на двигатель короткозамкнутый ведёт к более экономичному обслуживанию и эксплуатации.

Также в этой дипломной работе рассмотрен вопрос ультразвуковой установки для очистки и пропитки, размотки электроизделий и деталей электрических машин, где рассмотрены вопросы работы ультразвука в жидкостях. Что ведёт к более качественному применению, а так же к ускорению производственных процессов с помощью ультразвука. Сокращая при этом время на участках обработку деталей в : моечном, размоточном и пропиточном. В результате усовершенствование крана и технологий в ЭРЦ повысит качество выпускаемой продукции и облегчит труд работников цеха.

Перечень листов графических документов

№ п/п	Наименование документа	Обозначение	Формат
1	Ремонта электрических машин. Вид общий крана и кинематика механизма подъёма.	13.03.02 430704 009 ПЛ	А1
2	Ремонта электрических машин. Тахограмма и нагрузочная диаграмма.	13.03.02 430704 009 ПЛ	А1
3	Ремонта электрических машин. Схема функциональная силовая.	13.03.02 430704 009 ПЛ	А1
4	Ремонта электрических машин. Схема структурная.	13.03.02 430704 009 ПЛ	А1
5	Ремонта электрических машин. Переходные процесса.	13.03.02 430704 009 ПЛ	А1
6	Ремонта электрических машин. Схема принципиальная генератора сигналов.	13.03.02 430704 009 ПЛ	А1
7	Ремонта электрических машин. Вид установки ультразвуковых излучателей.	13.03.02 430704 009 ПЛ	А1
8	Ремонта электрических машин. Схема структурная ультразвукового аппарата.	13.03.02 430704 009 ПЛ	А1

ремонт электрический ультразвуковой генератор

Перечень условных обозначений и символов

АД ? асинхронный двигатель

АСР - автоматическая система регулирования

КПД - коэффициент полезного действия

МС ? магнитострикционные

ПИ - пропорционально интегральная

ПЭ - пьезоэлектрических

САУ - система автоматического регулирования

СОЖ - смазочно-охлаждающие жидкости

УЗ - ультразвук

УЗГ - ультразвуковой генератор

УЗК ? ультразвуковой контроль

УЗКС ? ультразвуковая контролируемая система

ЭД - электродвигатель

ЭМА ? электромагнитно акустические

ЭП - электропривод

ЭРЦ - электроремонтный цех

Введение

Оборудование в процессе эксплуатации технически стареет и изнашивается. Задачей ремонта ЭРЦ АО „ЕВРАЗ НТМК ” в широком смысле является восстановление первоначальных свойств и усовершенствование оборудования на основе достижений науки и техники, чтобы оно отвечало современным требованиям производства и качества.

Примерами такого усовершенствования электрооборудования являются замена изоляции обмоток электродвигателей новой, значительно более прочной и теплостойкой, перевод на новые виды разматывания электродвигателей, и реконструированная с подшипников скольжения на подшипники качения и ряд других мероприятий, в результате которых значительно улучшаются эксплуатационные свойства электрических машин.

В первой стадии своего развития электроремонтное дело было в основном кустарным до 1935 г. Электроремонтное дело как специальная техническая отрасль возникло почти одновременно с внедрением электрооборудования в промышленности. В России промышленное применение электрооборудования началось в 90-х годах прошлого столетия. Двадцать первый век век био и нано технологий, всеобщей информатизации, электроники и ультразвука. В настоящее время в ЭРЦ АО „ЕВРАЗ НТМК ” применяются старые технологии разматывания, и пропитывания электродвигателей это механическим, термомеханическим, термохимическим.

В последние годы ультразвук начинает играть все большую роль в промышленности и научных исследованиях. Успешно проведены теоретические и экспериментальные исследования в области ультразвуковой кавитации и акустических течений, позволившие разработать новые технологические процессы, протекающие при воздействии ультразвука в жидкой фазе. В настоящее время формируется новое направление химии - ультразвуковая химия, позволяющая ускорить многие химико-технологические процессы и получить новые вещества. Научные исследования способствовали зарождению нового раздела акустики - молекулярной акустики, изучающей молекулярное взаимодействие звуковых волн с веществом. Возникли новые области применения ультразвука: интроскопия, голография, квантовая акустика, ультразвуковая фазомерия, акустоэлектронная.

Ультразвук представляет собой волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц среды и характеризуется рядом отличительных особенностей по сравнению с колебаниями слышимого диапазона. В ультразвуковом диапазоне частот сравнительно легко получить направленное излучение; ультразвуковые колебания хорошо поддаются фокусировке, в результате чего повышается интенсивность ультразвуковых колебаний в определенных зонах воздействия. При распространении в газах, жидкостях и твердых телах ультразвук порождает уникальные явления, многие из которых нашли практическое применение в различных областях науки и техники.

Прошло чуть более ста лет с начала исследований в области применения ультразвуковых колебаний. Первые лабораторные работы по исследованию ультразвука были проведены великим русским ученым-физиком П.Н. Лебедевым в конце XIX, а за прошедшие сто лет развитием и применением ультразвуковых технологий занимались многие видные ученые в различных странах.

За это время в активе человечества появились десятки высокоэффективных, ресурсосберегающих и экологически безопасных ультразвуковых технологий. К их числу относятся: технологии закалки, лужения и пайки металлов, используют для пропитки электротехнических изделий: обмоток трансформаторов, роторов, статоров, катушек и др., предотвращения образования накипи на теплообменных поверхностях, сверления хрупких и особо твердых материалов, сушки термолабильных веществ, экстрагирования животного, и растительного сырья, растворения, стерилизации жидких веществ, мелкодисперсного распыления лекарственных препаратов, тяжелых топлив, получения эмульсий и сверхтонких суспензий, диспергирования красителей, сварки металлов и полимеров, мойки, очистки деталей без применения горючих и токсичных растворителей.

Наряду с теоретическими и экспериментальными исследованиями в области ультразвука выполнено много практических работ. Разработаны универсальные и специальные ультразвуковые станки, установки, работающие под повышенным статическим давлением, ультразвуковые механизированные установки для очистки деталей, генераторы с повышенной частотой и новой системой охлаждения, преобразователи с равномерно распределенным полем. Созданы и внедрены в производство автоматические ультразвуковые установки, которые включаются в поточные линии, позволяющие значительно повысить производительность труда.

Развитие и применение ультразвуковых технологий открывает в настоящее время новые перспективы в создании новых веществ и материалов, в придании известным материалам и средам новых свойств (стерильность, наноразмерность и т.п.) и поэтому требует понимания явлений и процессов, происходящих под действием ультразвука, возможностей новых технологий и перспектив их применения.

Свойства и возможности ультразвуковых колебаний высокой интенсивности, особенностях применения ультразвуковых колебаний для интенсификации процессов, протекающих в жидких, твердых, газообразных средах, полимерных материалах, применительно к решению проблем химической, биотехнологической, пищевой промышленности и смежных отраслей промышленности.

Поэтому при написании данной диплома основное внимание было уделено именно этим вопросам; наименьшего повреждениям активной стали статора и ротора, качества пропитки и очистки деталей, работы по электрическим машинам рассмотрены более кратко и главным образом с точки зрения особенностей ремонтной технологии.

В данном дипломном проекте рассматриваются вопросы получения и распространения ультразвуковых колебаний в жидких средах, ускоряемых под воздействием ультразвуковых колебаний, исследуются практические конструкции применяемых источников ультразвуковых колебаний, и ультразвуковых аппаратов, анализируются их функциональные возможности для решения интереснейших физических явлениях, связанных с получением и применением ультразвуковых колебаний, практических проблем различных производств.

1. Аналитический обзор

1.1. Существующие технологии и структура

ЭРЦ ОА „ЕВРАЗ НТМК”

Структура электроремонтного цеха и состав его оборудования определяются различными факторами, основными из которых являются количество, номенклатура, габаритные размеры и сложность ремонтируемого электрооборудования. Электроремонтный цех предприятия средней мощности с небольшим объемом ремонтируемого электрооборудования имеет следующие производственные участки:

а). Участок ремонта электрических машин: - участок ремонта обмоток электродвигателей постоянного тока

* производство средних, капитальных ремонтов электродвигателей постоянного тока всех серий и напряжений;

* замена обмоток якорей электродвигателей различных схем и конструкций с ремонтом отдельных элементарных проводников;

* ремонт и изготовление главных и дополнительных полюсов электродвигателей мощностью выше 10 кВт;

* ремонт обмоток электродвигателей постоянного тока главных приводов и ответственных механизмов на месте установки (”на выходах”);

* определение ремонтопригодности электродвигателей постоянного тока;

* извлечение, накопление, учёт, сдача медесодержащих материалов, полученных при выполнении ремонтных работ. - участок ремонта обмоток электродвигателей переменного тока

* производство средних, капитальных ремонтов электродвигателей переменного тока всех серий и напряжений;

* замена ”жестких” обмоток статоров электродвигателей переменного тока до и выше 1000 Вольт;

* ремонт роторов синхронных электродвигателей с восстановлением изоляции полюсов;

* ремонт роторов электродвигателей с фазным роторам краново-металлургической серии с ремонтом и изготовлении шин ротора;

* ремонт обмоток электродвигателей переменного тока главных приводов и ответственных механизмов на месте установки (”на выходах”);

* определение ремонтопригодности электродвигателей переменного тока;

* извлечение, накопление, учёт, сдача медесодержащих материалов, полученных при выполнении ремонтных работ. - участок изолировки секций

* замена витковой и корпусной изоляции при переизолировке секций

* электродвигателей с ”жесткой” обмоткой постоянного и переменного тока напряжением до и выше 1000 В стеклолентой, слюдинитовой лентой;

* ремонт и изготовление главных и дополнительных полюсов электродвигателей мощностью до 10 кВт;

* ремонт якорей, с заменой обмотки, электродвигателей постоянного тока мощностью до 10 кВт;

* чистка обмоток электродвигателей постоянного тока главных приводов и ответственных механизмов на месте установки (”на выходах”); - участок ремонта всыпных обмоток

* производство капитальных ремонтов электродвигателей переменного тока до 380 В с заменой ”всыпной обмотки”;

* изолирование секций обмоток электродвигателей переменного тока до 1000 В;

* чистка обмоток электродвигателей переменного тока главных приводов и ответственных механизмов на месте установки (”на выходах”);

* извлечение, накопление, учёт, сдача медесодержащих материалов, полученных при выполнении ремонтных работ. - участок размотки, пропитки, мойки электродвигателей

* чистка, мойка обмоток электродвигателей постоянного и переменного тока всех серий, исполнений и мощностей;

* чистка, мойка комплектующих частей, деталей и узлов электродвигателей всех исполнений и мощностей;

* демонтаж обмоток электродвигателей переменного тока со ”всыпной” обмоткой;

* пропитка деталей, изделий, электродвигателей с последующей сушкой;

* покрытие электродвигателей и отдельных деталей электроизоляционными эмалями. - участок разборки и дефектировки электродвигателей

* приём и выдача электродвигателей в ремонт и из ремонта в соответствии с утверждённым графиком ремонта;

* определение комплектации электродвигателей, поступающих в ремонт, разборка и дефектировка, определение видов и объёмов ремонтов по результатам дефектировки;

* предоставление данных (информации) для изменения технического места в системе SAP R/3 электродвигателей поступающих или выданных из цеха;

* ведение учета общекомбинатовского резерва электрических машин;

* подготовка информации по завозу/вывозу электрооборудования к селекторному рапорту зам. главного энергетика по электрохозяйству;

* проведение 3-го этапа входного контроля электродвигателей;

* определение неремонтопригодности электрооборудования. - участок сборки электродвигателей

* сборка электродвигателей постоянного и переменного тока различных серий и исполнений, мощностей;

* восстановление и подготовка деталей и узлов электродвигателей к сборке (ремонт валов и щеточного аппарата, обработка коллекторов и т. п.);

* проточка коллекторов и токосъемных колец электродвигателей главных приводов и ответственных механизмов на месте их установки (”на выходах”);

* извлечение, учет, сдача лома легированных сталей по партиям (подшипников). - участок комплектовки электродвигателей

* ремонт отдельных деталей, частей и узлов электрических машин (ремонт и проверка на потери в стали активного железа, снятие и ремонт коллекторов с заменой отдельных пластин, меканитовых прокладок и манжетов, ремонт фазных головок и т. п.);

* изготовление и перепрессовка валов электродвигателей;

* демонтаж подшипников с валов электродвигателей;

* изготовление фазных головок электродвигателей с фазным ротором любой серии и мощности;

* запрессовка фазных головок на валы электродвигателей;

* ремонт фазных головок на месте установки электродвигателей главных приводов и ответственных механизмов (работа на ”выходах”);

* определение неремонтопригодности электродвигателей по состоянию

* механической части активного железа, коллекторов и т. п.; извлечение, накопление, учёт, сдача цветных металлов, полученных при выполнении ремонтных работ. в). Служба механика:

* профилактические осмотры, техническое обслуживание, планово-предупредительные ремонты механического (напольного и грузоподъемного) оборудования цеха;

* подготовка грузоподъемных машин к техническому

* освидетельствованию;

* изготовление нестандартного инструмента, необходимо для выполнения ремонтных работ и изготовления запасных частей;

* ремонт, содержание в исправном состоянии приспособлений, оснастки, инструмента (в том числе пресс-форм, штампов, необходимых для изготовления запасных частей и выполнения ремонтных работ);

* изготовление литых заготовок из ЦМ, поковок т.п., необходимых для изготовления запасных частей. г). Служба электрика:

* профилактические осмотры, техническое обслуживание, планово-предупредительные и аварийные ремонты электрооборудования и технических средств безопасности цеха;

* электрические испытания электрических машин до и выше 1000 В любых серий и исполнений;

* монтаж схем для испытаний импортного и нестандартного электрооборудования;

* подготовка рабочих мест и допуск к работе в электроустановках цеха для производства работ бригад сторонних организаций и ремонтного персонала ;

* проведение 3-го этапа входного контроля электродвигателей;

* ведение общекомбинатовской картотеки на электродвигатели и предоставление информации для ведения базы данных на весь парк грузоподъемных магнитов в системе SAP R/3. д). Участок ремонта специального оборудования и изготовления запасных частей: - участок ремонта специального оборудования

* текущий, средний, капитальный ремонт грузоподъемных электро- магнитов старых и новых серий с заменой медной ленты, восста- новлением секций и последующей пропиткой;

* ремонт сухих трансформаторов мощностью от 2,5 до 40 кВА и катушек реактивности с заменой или ремонтом обмоток;

* изготовление и ремонт катушек последовательного выключения;

* средний и капитальный ремонт силовых трансформаторов мощностью до 10000 кВА (без замены обмотки) с выемкой активной части;

* ремонт силовых масляных трансформаторов без выемки активной части на месте установки (работа на ”выходах”);

* извлечение, накопление, учет, сдача медесодержащих материалов;

* определение не ремонтопригодности грузоподъёмных электромагнитов, трансформаторов;

* ведение общекомбинатовской картотеки на ГПМ и предоставление информации для ведения базы данных на весь парк грузоподъёмных магнитов в системе SAP R/3. - участок изготовления катушек к электроаппаратам

* изготовление запасных частей к электрооборудованию отечественного и импортного производства ( к контактором, реле, командоаппаратам, электрическим машинам и т. п.), штепсельных разъёмов, нагрева- тельных печей, тэнов, изделий из пластмассы;

* изолировка провода для ремонта грузоподъемных электромагнитов новых серий;

* изготовление запасных частей, используемых электроремонтным цехом при выполнении ремонтов электродвигателей (хомутики, крышки брно, втулки и т. п.). - участок изготовления запасных частей к электроаппаратам

* изготовление катушек для электроаппаратов и тормозных катушек любых типов, в том числе параллельного включения;

* изготовление обмоточных проводов типа ПСД нестандартных сечений для ремонта электродвигателей и изготовления катушек для тормозных электромагнитов;

* средний и капитальный ремонт сухих трансформаторов мощностью до 2,5 кВА;

* извлечение, накопление, учет, сдача медесодержащих материалов, полученных при изготовлении запасных частей. Электроремонтный цех имеет склады для хранения ремонтного фонда (отдельных узлов, и сборочные единицы электрооборудования: обмотки высокого и низкого напряжения трансформаторов, комплекты контактной системы к выключателям, и т. п.), и отремонтированного оборудования, инструментальные, и материальные кладовые, подсобные, и бытовые помещения, а также другие помещения, число которых, и назначение определяются в каждом конкретном случае принятой технологией, и условиями ремонта.

Рабочее место - зона, оснащенная необходимыми техническими средствами, в которой совершается трудовая деятельность исполнителя или группы исполнителей, совместно выполняющих одну работу или операцию.

Организация рабочего места - система мероприятий по оснащению рабочего места средствами и предметами труда и их размещение в определенном порядке.

Рабочее место включает: основное и дополнительное оборудование (станки, механизмы, установки), технологическую оснастку, приспособления, инструмент и необходимый инвентарь (установочные столы, верстаки, стеллажи, шкафы).

1.2 Способы извлечения обмоток электродвигателя

Наиболее трудоемкая операция при разборке -- удаление старой обмотки из Асинхронных Электродвигателей (АД). Это делают следующими методами: механическим, термомеханическим, термохимическим, химическим и электромагнитным. Рассмотрим их более подробно, что они себе представляют.

1. Сущность механического метода заключается в том, что корпус электрической машины с пакетами стали статора и обмоткой устанавливают на токарный или фрезерный станок и резцом или фрезой обрезают одну из лобовых соединений частей обмотки, чаще всего чтобы схема соединения была со стороны режущего инструмента. При обрезке нельзя допускать задевания режущего инструмента за активную сталь пакета статора и корпуса. После обрезки статор подают на стол для удаления обмотки. Ее удаляют при помощи крюков крана и приспособления для демонтажа обмоток электродвигателей (Рис.1.2.1.), механизмом подъёма работающих в ЭРЦ „ЕВРАЗ НТМК ” мостового крана или тельфера.

Рис. 1.2.1. Приспособление для демонтажа обмоток электродвигателей

Можно отметить следующие недостатки этого способа: трудоемкость, дополнительные затраты времени на чистку пазов статора. Затем при помощи электро или гидропривода её удаляют. При помощью способа вытягивания из пазов, зацепляя оставшуюся часть обмотки крюком за оставшуюся лобовую часть . Однако при таком удалении обмотки ведёт к сильным повреждениям пакета активного железа и в пазах остаются остатки изоляции, что требует дополнительные затраты на их удаление и ремонт активного железа. Можно отметить следующие недостатки этого способа: трудоемкость, дополнительные затраты времени на чистку и правку пазов статора.

2. При термомеханическом методе удаления старой обмотки получившем наибольшее распространение, сначала обмотку отжигают при высокой температуре, а затем удаляют ее, используя механический способ. Отжиг рекомендуется проводить при температуре 280...400°С в течение 4...6 ч. При этом меньшая температура относится к двигателям с алюминиевым корпусом, а большая - к двигателям с чугунными корпусами. Корпуса двигателей рекомендуется охлаждать совместно с печью до 80...90°С (120...150 °С - для двигателей с алюминиевыми корпусами). При температуре 280 °С изоляция только размягчается, и поэтому обмотки рекомендуется удалять по частям. После удаления обмотки корпус;) двигателей охлаждают на воздухе.

Часто на ремонтных предприятиях по ремонту электродвигателей используют печи собственной конструкции. При этом статор охлаждают на воздухе или принудительно вместе с отключенной печью. Все это может привести к тому, что скорость охлаждения статора будет колебаться в широких пределах и появляется опасность в одном случае снижения пропускной способности печи, а в другом ухудшения магнитных характеристик стали статора. Последнее возможно при резком охлаждении статора, в результате которого происходит колебание листов пакета стали и появляются механические напряжения. Электрическую машину со срезанной лобовой частью обмотки помещают в обжиговую печь при температуре 300...350°С и выдерживают там несколько часов. После этого оставшаяся часть обмотки легко удаляется. Часто машину помещают в печь со всей обмоткой (ни одна из лобовых частей обмотки не срезана), но в этом случае после обжига обмотку из пазов удаляют только вручную. Равномерное тепловое поле в обжиговой печи создать трудно. Нередко в печи происходит возгорание изоляции обмоток, приводящее к резкому увеличению температуры в печи, особенно в некоторых ее зонах. При повышении температуры выше допустимой могут покоробиться корпуса машин, особенно это относится к алюминиевым корпусам. Поэтому машины с алюминиевыми корпусами обжигать не рекомендуется. Некоторые предприятия исследуют распределение температур внутри печи при ее работе и определяют зоны, в которых можно расположить электрические машины с алюминиевыми корпусами. При обжиге в печи происходит отжиг листов стали статора, заметно увеличиваются удельные потери в стали и уменьшается К. П. Д; машины. Но при этом выгорают лаковые пленки между пакетом стали и корпусом и между отдельными листами стали. Последнее приводит к тому, что после 2...3 обжигов нарушается тугая посадка между пакетом и корпусом, пакет начинает проворачиваться в корпусе машины, ослабляется прессовка пакета. Поэтому прогрессивным можно признать обжиг изоляции обмоток машин в расплавах солей (каустика или щелочи). Обжиг в расплавах солей проводят при температуре 300°С (573К) при алюминиевых корпусах и 480°С (753 К) при чугунных в течение нескольких минут. Полное отсутствие доступа воздуха к объекту обжига, а также возможность регулирования температуры в необходимых пределах позволяют применять этот способ обжига и для машин с алюминиевыми корпусами. Коробление стали исключается полностью.

1.3 Методики высоко и низкотемпературного отжига

При низкотемпературном отжиге в течение часа температуру в печи повышают до 400 °С. Затем статоры выдерживают при этой температуре в течение 5,5...7 ч при охлаждении на воздухе. Если применяют ускоренное охлаждение, то статоры выдерживают при температуре 400 °С в течение 4,5...5,5 ч. После окончания отжига приступают к охлаждению статоров. Их охлаждают на открытом воздухе в течение часа. Для того чтобы ускорить процесс охлаждения статоров, их обдувают теплым воздухом. Минимальные потери в стали наблюдают при отжиге в окислительной среде при температуре 900 °С и времени выдержки 0,25...0,50 ч. При минимальном доступе воздуха в среду отжига наилучшие характеристики получают при температуре 800 °С и времени 2 ч.

Дальнейшее увеличение времени выдержки в бескислородной среде приводит к увеличению потерь в электротехнической стали.

При высокотемпературном отжиге отпадает необходимость в дополнительной чистке пазов. Производительность отжига увеличивается в 12 раз, а расход энергии снижается в 4...5 раз. При этом увеличивается КПД двигателя на 1 ...1,5 %. К недостаткам высокоемпературного отжига следует отнести то, что после 3...4 выжигов нарушается тугая посадка между корпусом и пакетом стали, ослабляется прессовка пакета стали.

Отжиг в расплаве солей (каустической соды, щелочи) проводят при температуре 300 °С (для электродвигателей с алюминиевыми корпусами) и 480 °С (для электродвигателей с чугунными корпусами) в течение нескольких минут без доступа воздуха.

3. При термохимическом методе удаления обмотки электрическую машину, подготовленную к обжигу (одна из лобовых частей обмотки срезана), опускают в емкость с раствором каустической соды или щелочи. Машина находится в растворе при температуре 80...100°С в течение 8... 10 ч, после чего ее обмотку можно легко удалить из пазов пакетов статора. При таком методе никакого коробления корпусов произойти не может. Этот способ особенно оправдывает себя при масляно-битумной изоляции обмоток.

4. При химическом методе электрическую машину с обмоткой помещают в емкость с моющей жидкостью типа МЖ-70. Эта жидкость летучая и токсичная, поэтому, работая с ней, необходимо соблюдать правила техники безопасности. Технология удаления обмоток такова: загрузка емкости ремонтируемыми машинами, герметизация емкости, заполнение ее жидкостью, процесс реакции, на который обычно расходуется ночное нерабочее время, удаление жидкости, продувка емкости, освобожденной от жидкости, чистым воздухом, разгерметизация и открытие емкости, выемка электрических машин и удаление обмотки из пазов статора.

5.Электромагнитный метод заключается в следующем. Изготовляют однофазный трансформатор со съемным якорем и одним съемным, точнее сказать, заменяемым стержнем. На незаменяемый стержень наматывают намагничивающую обмотку на напряжение сети. На второй съемный стержень надевают один или несколько статоров двигателей, изоляцию обмоток которых необходимо обжечь. Диаметр заменяемого стержня подбирают таким образом, чтобы получить наименьший (порядка 5 мм) зазор между расточкой статора и стержнем. Достоинством этого метода удобен тем, что при нем можно регулировать температуру нагрева статора путем изменения подводимого к намагничивающей обмотке напряжения или переключения числа ее витков. При этом методе можно обжигать машины как с чугунными, так и с алюминиевыми корпусами. Недостаток этого способа: большое количества стержней , размотка в горячем состоянии и только малогабаритных электродвигателей максимум до 3 габарита.

1.4 Восстановления активного железа статор электродвигателя

Сердечники статора изготавливаются из тонких листов магнитной стали, разделенных изоляцией, чтобы избежать вихревых токов. Если происходит замыкание пластин, в точке замыкания возникает высокая температура, которая может сжечь изоляцию катушки обмотки статора и даже привести к расплавлению сердечников статора (Рис.1.4.1.).



Рис. 1.4.1. Проблемы повреждения сердечника

Характерным признаком дефектных мест является налет пыли кирпичного цвета , следы контактной коррозии.

Распространенные повреждения и дефекты активной стали статора:

а.) ослабление ее прессовки;

б.) повреждение активной стали вследствие задевания ротора;

в.) обрыв дистанционной распорки пакета сердечника статора.

Из-за повышенной вибрации ослабленных сегментов пакета происходит излом лепестков стали у основания зубца, истирание лаковой пленки и местный нагрев, вызывающий оплавление участка стали.

Перегрев и оплавление активной стали статора может вызвать попадание посторонних металлических предметов в пазовую часть, появление заусенцев, а также механические повреждения расточки статора от задевания ротора. При пробое изоляции катушек обмотки статора в пазовой части образующейся дугой оплавляется активная сталь, увеличивая зону повреждения и, соответственно, объем восстановительного ремонта. Особенно после удаления обмотки статора механическим способом при помощи подъёма мостового крана которые работают в ЭРЦ„ЕВРАЗ НТМК ”.

У асинхронных электродвигателей типов ДАЗО , АО ,А иногда обрываются нажимные пальцы активной стали статора и дистанционные распорки пакетов, вследствие их недостаточного крепления. Дефекты приводят к местному ослаблению сердечника и повреждению обмотки .

Перед ремонтом осматривают и проверяют: крепление сердечника, состояние сварных швов, крепление вентиляционных распорок и нажимных пальцев. Слабо закрепленные вентиляционные распорки и нажимные пальцы приваривают к активной стали, стараясь не замкнуть листы активной стали между собой во избежание появления замкнутого контура. Дефекты сварных швов устраняют подваркой. При проведении сварочных работ ремонтируемую часть отгораживают асботканью во избежание попадания шлака и окалины в вентиляционные каналы и обмотку.

При осмотре поверхности расточки статора проверяют отсутствие мест повышенных нагревов и оплавлений, нарушения межлистовой изоляции, коррозии, забоин и деформации пакетов и распорок, а также ослабления прессовки стали. В местах ослабления прессовки обычно появляется пыль кирпичного цвета, количество которой пропорционально степени ослабления. Плотность прессовки стали проверяют специальным щупом шириной 20 мм и с углом заточки 15°. Плотность прессовки считают удовлетворительной, если от усилия 98 -- 118Н (10 -- 12 кгс) щуп не входит между сегментами глубже 4 мм всей плоскостью лезвия. Ослабление пакета активной стали устраняют установкой в зубцовую зону специально изготовленных клиньев из стеклотекстолита марки СТЭФ, толщина и количество которых зависит от величины ослабления пакета. Из зоны ослабленных пакетов удаляют пазовые клинья. Поверхности прилегания сегментов стали и уплотняющих клиньев обезжиривают, покрывают лаком БТ-99 и забивают клин в ослабленное место.

Если одновременно с ослаблением зубцов произошло нарушение лакового покрытия отдельных сегментов, прилегающих к месту установки клиньев, то перед установкой клина между сегментами у коронки зубца вставляют прокладки из слюды на лаке БТ-99. Стеклотекстолитовый клин опиливают заподлицо с профилем зубца. Опиловка повреждения прилегающих сегментов активной стали недопустим.

Места ремонта покрывают лаком БТ-99, и обмотку заклинивают пазовыми клиньями. Стыки пазовых клиньев не должны совпадать с стеклотекстолитовым клином. Местные замыкания на поверхности расточки статора устраняют травлением кислотой. Активную сталь подготавливают к индукционному нагреву. При намотке намагничивающей обмотки обеспечивают свободный доступ к местам повреждений. Установив в зоне повреждения термодатчики, включают намагничивающую обмотку и повышают температуру поврежденных участков до 70 -- 95°С, отмечая мелом их границы. Обмотку и вентиляционные каналы, находящиеся вблизи места ремонта пакетов активной стали, защищают от кислоты и стружки асбестовой замазкой и резиновыми ковриками. Поврежденные участки активной стали зачищают. Зачистку производят вдоль листов. Образующуюся стружку и пыль удаляют пылесосом. В зоне повреждения устанавливают термодатчики, включают намагничивающую обмотку и нагревают до 75 -- 105°С. Отключают намагничивающую обмотку и протравливают зачищенные участки тампоном, смоченным в концентрированной азотной кислоте, не допуская растекания кислоты за пределы обрабатываемого участка. Большие площади обрабатывают кислотой последовательно небольшими участками. После каждой обработки кислотой длительностью 1 -- 2 мин протирают обрабатываемый участок салфетками, смоченными теплой дистиллированной водой для удаления образующейся при травлении соли азотнокислого железа. Обработку повторяют 5 -- 6 раз. Обрабатываемый участок осматривают через лупу. Лаковая пленка между сегментами активной стали должна просматриваться сплошными тонкими линиями. Если она видна прерывистой линией, то травление повторяют. Если температура ремонтируемого участка упала ниже 55°С, травление прекращают, так как реакция травления значительно замедляется. Повторяют нагрев и травление стали. После окончания травления остатки кислоты нейтрализуют 4 -- 5 кратной обработкой протравленных мест ватными тампонами, смоченными 10%-ным раствором кальцинированной соды. Нейтрализованные участки промывают теплой Дистиллированной водой (40 -- 60°С), протирают насухо салфетками и промывают спиртом. Удалив защитную обмазку из пазов, зазоров и вентиляционных каналов, вторично промывают ремонтные участки спиртом. Если нагрев сердечника по каким-либо причинам осуществить невозможно, то травление производят раствором 3HCl + 2HNO3 при температуре стали, равной температуре окружающего воздуха. Если в сердечнике есть повреждения, уходящие к корню зубца, то необходимо удалить часть этого зубца. В зависимости от глубины повреждения зубцов активной стали ремонт их с изготовлением заполнителей можно выполнять без выемки или с выемкой катушек. В последнем случае до начала ремонта поврежденных зубцов демонтируют катушки в зоне повреждения. Поврежденный зубец статора в зоне повышенного нагрева высверливают на необходимую глубину. Затем удаляют поврежденные лепестки активной стали. Местные поверхностные замыкания сегментов в зоне удаленных лепестков устраняют путем зачистки абразивом и травлением кислотой с последующей нейтрализацией. Затем испытывают активную сталь на потери и нагрев. При положительных результатах испытаний на место выбранной части зубца ставят заполнитель из стеклотекстолита СТЭФ (Рис.1.4.2.), обеспечивая подгонкой плотное прилегание его в сердечнике. Места активной стали и заполнитель обезжиривают и просушивают. Перед установкой заполнитель и прилегающие к нему поверхности сердечника покрывают эпоксидным лаком или эпоксидным клеем ЭК-3. После установки заполнителя проверяют плотность пакета активной стали с обеих сторон заполнителя.

Рис. 1.4.2. Ремонт сердечника статора заполнителем

Обнаруженные при испытаниях активной стали перед началом ремонта завышенные (сверх нормы) удельные потери, означают общее старение активной стали. Это требует полной перешихтовки и переизолировки активной стали. Полная или частичная перешихтовка может также потребоваться при большом объеме повреждений стали. В этом случае вместо поврежденных устанавливают новые сегменты. Перешихтовка сердечника совмещается с перемоткой обмотки статора. После демонтажа обмотки статор устанавливается на торец для расшихтовки сердечника. До начала расшихтовки составляют эскиз сердечника. Для этого замеряют размеры паза, длину каждого из пакетов по расточке и спинке и общую длину сердечника. Микрометрическим штихмасом замеряют диаметр расточки статора в трех сечениях по длине сердечника. По данным заводских чертежей и фактических размеров изготовляют калибры, струбцины для замера толщины сердечника и др.

Опорные и прессующие кольца изготовляют из стали толщиной не менее 1,5 толщины нажимного кольца статора. В прессующем кольце делают окна против сборочных клиньев для возможности прохода кольца в станину. По внутреннему диаметру расточки статор в прессующих кольцах вырезают пазы для прохода сборочных калибров, количество которых определяется числом сегментов в одном слое, из расчета не менее двух калибров на один сегмент. Калибры изготовляют из стали Ст3, цементируют и закаливают до твердости HRC54 -- HRC57. Для мощных электродвигателей толщина сборочных калибров, мм, определяется по формуле:

Т сб = b шт - 0,35 [bшт -- (b св + 0,2) ].

Толщина рихтовочного калибра, мм,

Т рихт = b св + 0,2 (bшт - b св).

Толщина контрольного калибра, мм,

Тк = bсв,

где bшт -- ширина паза, мм, в штампе;

bсв -- ширина паза, мм, в сердечнике.

Расшихтовки сердечника предшествует демонтаж бандажных колец и кронштейнов с одной стороны статора. Для ослабления пакета активной стали удаляют фиксирующий элемент конструкции. Ввернув в резьбовые отверстия рым-болты, демонтируют нажимное кольцо, нажимные пальцы и приступают к расшихтовки сердечника. Сегменты активной стали по наружному диаметру имеют пазы в виде открытого «ласточкина хвоста» (облегчающие процесс расшихтовки и шихтовки сердечника), в которые заходят шихтовочные клинья. На внутренней поверхности сегментов имеются прямоугольные пазы для обмотки с треугольными канавками в верхней части для установки пазовых клиньев обмотки. Ширина пазов для катушек обмотки в собранном сердечнике (паз в свету) меньше, чем в отдельном сегменте после штамповки (паз в штампе), так как пазы «ласточкин хвост» в сегменте больше размеров шихтовочного клина. Вследствие наличия зазоров между указанными пазами и клиньями возможен тангенциальный сдвиг сегментов при шихтовке сердечника с появлением «гребенки» в пазу. Кроме основных сегментов в сердечнике есть сегменты с укороченными зубцами, из которых набраны концевые пакеты и нажимные сегменты, передающие сердечнику усилия от нажимных колец. После выполнения подготовительных работ приступают к последовательной расшихтовки пакета. Сегменты активной стали каждого пакета складывают отдельно и маркируют. При расшихтовки сегменты сортируют на пригодные и имеющие дефекты (заусенцы, нарушение лакового покрытия и др). Заусенцы устраняют обстукиванием молотком или опиловкой. Для восстановления изоляционной пленки сегмент погружают в лак ГФ-95 и выдерживают в сушильной печи при температуре 130°С в течение 45 -- 60 мин. Сегменты со значительными повреждениями заменяют новыми. Качество покрытия сегментов проверяют внешним осмотром. Лаковая пленка должна быть сухой, твердой и не давать отлипа. Проверяют отсутствие забоин на поверхности паза «ласточкин хвост» и шихтовочных клиньях, зачищают их до металлического блеска и проверяют отсутствие дефектов в сварных швах. Сборка сердечника начинается с укладки на нажимную плиту крайних листов с нажимными пальцами. Затем укладывают укороченные сегменты, обеспечивая ступенчатость первого пакета. Для его большей монолитности указанные сегменты промазывают перед шихтовкой клеящим лаком. После шихтовки первого пакета струбциной стягивают пакет со стороны расточки и спинки и измеряют его толщину.

Усилие, создаваемое струбциной, должно быть эквивалентно усилию прессовки сердечника. Измеренную толщину сравнивают с данными замеров при разборке. При шихтовке сердечника каждый последующий ряд сегментов сдвигают по окружности относительно предыдущего ряда в одну сторону. Рихтовочным калибром рихтуют пазы первого пакета и осаживают сегменты киянкой через прокладку из электрокартона. Аналогично рихтуют 2-й и последующие пакеты. В процессе шихтовки выполняют промежуточные прессовки. При длине сердечника до 4200 мм выполняется одна промежуточная прессовка, при длине более 1200 мм -- через каждые 400 -- 500 мм. Окончательную прессовку выполняют при давлении 1470 кПа (15 кгс/см2). Проверяют геометрические размеры сердечника и сравнивают их с данными чертежей и замеров до расшихтовки. Плотность прессовки проверяют контрольным щупом. Сердечник выдерживают в запрессованном состоянии 2 -- 3 ч, а затем устанавливают стопорные элементы, фиксирующие нажимную плиту, и приваривают их электросваркой. Разбирают приспособление и вынимают сборочные калибры из пазов. Каждый паз по всей длине проверяют контрольным калибром. Выступающие в паз отдельные сегменты отпиливают, статор продувают сухим сжатым воздухом и покрывают тонким слоем лака БТ-99. Сердечник испытывают на потери и нагрев. Проверку производят с помощью электроустановки АС - 2 имеющееся в ЭРЦ.

Целью испытания активной стали статора является проверка отсутствия замыкания между листами и вызванных этими замыканиями перегревов. Испытание дает возможность также определить величину потерь в стали. Если при испытании стали обнаружатся недопустимые перегревы, а удельные потери в стали находятся в норме, то из этого следует, что перегревы имеют местный ограниченный характер, а вся активная сталь находится в удовлетворительном состоянии. Ремонт в таких случаях заключается в устранении местных перегревов.

Если при испытании наряду с чрезмерными местными перегревами (или даже при отсутствии таких) будут установлены завышенные сверх нормы удельные потери, то это означает, что имеет место общее старение активной стали. В этом случае требуется полная перешихтовка и переизолировки активной стали. Полная перешихтовка активной стали может также потребоваться при повреждении изоляции листов стали в результате контактной коррозии.

1.5 Удаление местных оплавлений на статоре и в пазах

Перед ремонтом определяют и отмечают мелом границы зоны оплавления и выгорания активной стали. При необходимости демонтируют часть обмотки статора для ремонта стали. Оплавленные места вырубают зубилом, высверливают или выбирают при помощи торцевой фрезы, закрепленной в патроне настольного сверлильного станка, установленного в расточке статора. Поверхность удаленных мест поврежденной стали обрабатывают торцевым наждачным камнем пневматической шлифовальной машинкой. Затем эти места протравливают азотной кислотой плотностью 1,4-2 г/см3. Для этого на сердечник наматывают кабель с целью получения индукции 1,2--1,4 Т. Положение намагничивающей и контрольной обмоток должно обеспечивать свободный доступ для производства работ по травлению поврежденных участков. Приготавливают насыщенный раствор кальцинированной соды. Соду растворяют в воде до полного насыщения при температуре 20--25° С. Подготавливают ватные тампоны на деревянных палочках длиной 200-- 250 мм. Количество тампонов определяется площадью, обрабатываемой кислотой.

Все незащищенные участки сердечника в зоне работы с кислотой обезжиривают бензином и покрывают лаком ХС-76 или эмалью ХС-710 с целью защиты активной стали статора от воздействия случайно попавшей азотной кислоты.

Продувают сердечник сжатым воздухом и обезжиривают зачищенные места спиртом. Включают намагничивающую обмотку, доводят температуру поврежденных участков до 75--105°С и отключают обмотку. Протравливают поврежденные участки ватным тампоном, смоченным в азотной кислоте, при этом:

а) следят, чтобы кислота не растекалась по активной стали за пределы подготовленных участков;

б) при обработке активной стали азотной кислотой происходит активная химическая реакция с образованием солей азотнокислого железа и выделением водорода. Образуемая соль затрудняет травление, поэтому после пяти-шестиразовой обработки кислотой одного и того же участка протирают ее влажным тампоном или салфеткой, смоченной в воде, удалив образовавшуюся соль;

в) во время промывки травленых участков осматривают через лупу изоляционную лаковую пленку между отдельными листами. Пленка должна просматриваться сплошными черными линиями, что определяет окончание травления;

г) если во время очередной промывки и осмотра изоляционная полоска между листами будет прерывиста, травление необходимо продолжить;
д) вся работа по обработке кислотой поврежденных участков должна производиться как можно быстрее, так как понижение температуры стали приводит к ослаблению химической реакции;

е) при понижении температуры ниже 55° С травление прекращается. Для продолжения травления поврежденные участки необходимо нагреть повторно;

ж) при большой площади повреждения активной стали травление производят отдельными участками с повторным нагревом перед обработкой каждого участка;

з) при повторных нагревах контролируют местные нагревы на ранее обработанных травлением участках.

При ремонте стали с уложенной обмоткой после зачистки перед началом травления все щели, отверстия и пазы, в которые кислота может проникнуть на изоляцию обмотки, тщательно закрывают шпаклевкой ЛШ-1 или ЛШ-2, дают высохнуть, после чего покрывают эмалью ХС-710 или лаком ХС-76. После окончания процесса травления промывают водой все подвергшиеся действию кислоты участки с помощью влажных тампонов в 4--5 приемов, меняя их каждый раз. Промывают и нейтрализуют от кислотных остатков участки сердечника раствором кальцинированной соды. Нейтрализацию производят путем обтирки травленых мест тампонами, смоченными в содовом растворе. Повторяют промывку водой, насухо протирают промытые участки чистыми салфетками и промывают спиртом. После этого производят испытание активной стали на нагрев и покрывают исправленные участки лаком БТ-99. На место удаленной части зубца устанавливают заполнитель из стеклотекстолита. Заполнитель имеет форму и размеры удаленной Части зубца. Перед установкой заполнитель тщательно подгоняют по месту, чтобы он плотно лежал между обмоткой и сталью. Какого-либо специального крепления заполнителя не требуется, так как клинообразная форма препятствует выпадению его из обмотки. Кроме того, пазовые клинья создают дополнительное крепление заполнителя. Установку заполнителя производят на эпоксидном компаунде холодного отверждения. Для более плотной установки заполнителя, а также для предупреждения ослабления прессовки стали зубца рекомендуется устанавливать заполнитель, состоящий из трех частей Рис.1.5.1..

Рис. 1.5.1. Установка составного стеклотекстолитового заполнителя
1 -- зубец, 2 -- клин, 3 -- вставки.

Если поврежденный участок стали небольшой и находится в пазу, то для предотвращения вспучивания изоляции секций вырубленная полость заполняется эпоксидным компаундом, приготовленным согласно рекомендациям [37].

1.6 Устранение местных перегревов активной стали

Если имеется замыкание листов активной стали на небольшой площади и глубине, то ремонт этого участка производят установкой слюдяных прокладок на лаке ГФ-95 или изолировкой жидким раствором лака ЕТ-99. Листы зубцов разводят специально заточенными узкими и тонкими стальными полосами необходимой длины. При поверхностных повреждениях стали, вызванных, например, задеванием ротора за статор, обрабатывают эти места шлифовальной машинкой. Зачищают поврежденную поверхность вдоль листов стали. После этого поверхность протравливают кислотой. Методы травления рассмотрены выше.



Рис. 1.6.1. Рихтовка крайних зубцов стали статора.

1 -- Электрокартон; 2 -- клинья встречные стальные.

Исправляют положения крайних зубцов, деформированных, например, при задевании ротора, при помощи стальных клиньев. Подорванные у корня зубцов лепестки стали удаляют, а оставшиеся рихтуют (Рис.1.6.1.).

2. Технологическая часть

2.1 Описание цеха и технологического процесса, в котором участвует мостовой кран

На АО „ЕВРАЗ НТМК” установлено в общей сложности порядка 60 тысяч электродвигателей мощностью от 0,2 кВт до 10000 кВт как постоянного, так и переменного тока, от старых (довоенных лет выпуска) до современных, отечественных и импортных (американских, германских, болгарских, румынских, чехословацких, австрийских).

В прокатных цехах, сталелитейном и доменном производствах, ТЭЦ, ЦСП, ККП, насосных комбината установлены и работают высоковольтные двигатели; на цеховых подстанциях, подстанциях ЦСП установлены силовые трансформаторы. В цехах комбината работают порядка десяти типоразмеров грузоподъемных электромагнитов, с помощью которых производятся отгрузка готовой продукции, транспортировка металлошихты и т.д. Всё это электрооборудование, несмотря на внушительные размеры, имеет свойство выходить из строя.