СТАТИСТИКА ОТКАЗОВ И АНАЛИЗ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

При исследовании надежности систем или отдельных технических изделий пользуются следующим приемом: система разбивается на блоки, затем определяется надежность каждого блока и результирующая надеж­ность всей системы. Однако нет смысла исследовать все блоки, входящие в систему, т.к. их надежность обычно сильно различается. Отказы некоторых из блоков практически невозможны и их учет при определении результирующей надежности только усложняет эксперименты и расчеты, практически не меняя окончательный результат. Поэтому при составле­нии структурных схем пользуются методом "слабых звеньев", выделяя только те блоки, надежность которых в данных условиях минимальна. В асинхронных двигателях при исследовании на надежность следует выделять как "слабые звенья" обмотку статора, подшипниковый узел.

В синхронных машинах - обмотку статора и ротора, щеточный аппарат и контактные кольца, подшипники (или подпятники), системы охлаждения и пожаротушения.

Машину постоянного тока с точки зрения ее надежности представляет состоящей из следующих узлов: коллекторно-щеточный и подшипниковый узлы, об­мотки якоря, возбуждения, добавочных полюсов и компенсационная.

Отказы ЭМ можно разделить на конструкционные, технологические (производственные) и эксплуатационные. Конструкционные отказы возни­кают из-за несовершенства (незнания) или нарушения правил проекти­рования и конструирования ЭМ.

Технологические – из-за нарушения процесса производства или ремонта.

Эксплуатационные ­– из-за неправильного применения, отсутствия защиты, нарушений условий эксплуатации электрических машин.

Отказы ЭМ могут быть обусловлены старанием материалов и износом узлов, а также случайной концентрацией нагрузки, предвидеть которую практи­чески невозможно.

Асинхронные двигатели Межвитковые замыкания – 93 %, пробой межфазной изоляции – 5 %,пробой изоляции – 2 %. Подшипниковый узел – 5-8 %. Кроме этого небольшой процент связан с такими причинами, как распайка выводных концов, скручивание валов, разрыв стержней роторов и др.

Причины отказов можно дифференцировать следующим образом: технологические – около 35 %, эксплуатационные (главным образом неудовлетворительная защита электродвигателей) – 50 %, конструкционные – 15 %.

При защите электродвигателей плавкими вставками, что имеет место в большинстве случаев, они отказывают вследствие работы на двух фазах. Материалы эксплуатации свидетельствуют о том, что 80 % аварий (вследствие работы на двух фазах) происходит из-за отсутствия тепловой защиты и только 20 % от ее неисправности.

Отказы также наблюдаются из-за вибрации агрегата, ведущей к отказу подшипников, обмотки.

Синхронные машины. Отказ крупных СМ весьма незначителен. Это объясняется их тщательной диагностикой в процессе работы, а также высоким профессионализмом обслуживающего персонала и вследствие этого высоким качеством обслуживания.

Одной из основных причин отказов СМ являются заводские дефек­ты. В первый период эксплуатации (5 - 10 тыс. ч.) имеет место прира­ботка, когда заменяются и демонтируютсядетали, обладающие завод­скими дефектами. Затем период нормальной эксплуатации продолжитель­ностью 15 - 20 лет.

Для оценки эксплуатационной надежности СГ широко применяется понятие удельной повреждаемости (удельного числа аварийных отклю­чений), которое представляет собой среднее число аварийных отклю­чений на одну машину в год, выраженное в процентах от общего чис­ла отключений.

Наиболее слабым узлом является статор. На изоляцию обмотки статора приходится 2.26 % отказов (турбогенераторы) и 3,67 % (гидрогенераторы), на места пайки – 0,34 и 0,92 %, на повреждение активной стали 0.15 и 0,64 % соответственно.

Отказ СМ из-за повреждения обмотки статора, как правило, происходит в результате пробоя изоляции.

Причиной повреждение активной стали является в основном ослабление ее запрессовки.

Механические повреждения ротора происходят реже, чем поврежде­ния неподвижных частей машины, но приводят к тяжелым авариям. До 30-40 % отказов роторов вызывается повреждениями и неисправностями токопроводов и токосъемных узлов.

Прежде всего, повреждения подшипников и подпятников сопровождающиеся выплавлением баббита, повреждением вкладышей и цапф подпятниковыми токами и вытеканием масла.

Повышенная вибрация ЭМ свидетельствует о наличии недостатков конструкции, дефектов изготовления и сборки, а также о возникновении повреждений, действующие стандарты определяют следующие допустимые значение амплитуды вибрации: для турбогенераторов – не более 40 мкм, для синхронных компенсаторов – не более 80 мкм, для не более 100–180 мкм в зависимости от частоты вращения.

Машины постоянного тока. Согласно эксплуатационной статистике в среднем около 25 % отказов машин происходит из-за неисправности коллекторов, в некоторых случаях эти цифры достигают 44 - 66 % (на транспорте). Двигателей ПТ (прокатных станов показано следующее распределение отказов по узлам: коллекторный узел – 56 %, механические повреждения – 34 %, обмотка якоря и полюсов – 10 %.

К характерным повреждениям коллектора относятся изменение его формы из-за неравномерного износа, подгорание и оплавления пластин, отпайка проводников обмотки якоря. При пластмассовом корпусе - про­бой изоляции.

Повреждение обмотки якоря происходит по следующимпричинам: из-за пробоя корпусной изоляции между обмоткой и пакетом стали яко­ря, межвитковых замыканий, распайкой петушков, разрушение бандажей.

Повреждения обмоток возбуждения, обмоток добавочных полюсов компенсационных обмоток довольно редки.

Из механических частей машины ПТ наиболее подвержены износу подшипники скольжения или качения и шейки вала.

Повреждения щеточной траверсы могут проявляться в виде поломки кольца траверсы, расстройства регулировки положения щеткодержателей на пальцах или бракетах траверсы.

В ЭМ малой мощности статистика показывает, что отказы приходятся в основном на следующие “слабые” узлы: обмотка; подшипниковый узел; коллекторно-щеточный узел.