Проблемы ремонта взрывозащищенного электрооборудования
Ткачук А.Н. Подгайный Р.В. Сахаров А.А. Леденев В.В.
Источник: Взрывозащищенное электрооборудование: Сб.науч.тр. УкрНИИВЭ. - Донецк: ООО «АИР», 2009.- с.19-30
Постановка проблемы. На предприятиях со взрывоопасными условиями производства постоянно ведется работа по повышению эффективности использования взрывозащищенного электрооборудования и снижению эксплуатационных затрат. В современной экономической ситуации
данные задачи становятся еще более актуальными. Очевидно, что их решение невозможно без правильно организованного технического обслуживания и ремонта этого оборудования. Более того, традиционно считается,
что за счет использования отремонтированных технологических единиц
можно существенно снизить затраты на приобретение нового оборудования. В частности, в Донбассе на рынке взрывозащищенного электрооборудования максимальная стоимость ремонта, как правило, не превышает
50 % и лишь в редких случаях достигает 70 % цены нового изделия. Устойчивая тенденция к росту цен на новое оборудование дает основание полагать, что и в дальнейшем количество попыток сэкономить благодаря ремонту будет расти.
Анализ исследований и публикаций. Первый проект основных положений о порядке
организации ремонта горно-шахтного оборудования, действующий на территории Украины, был разработан еще в 1932 г. Одновременно на шахтах
создаются энергомеханические службы. В те годы только начинала формироваться единая система ремонта оборудования, создаются первые центральные электромеханические мастерские (ЦЭММ). Каждая шахта своими силами ремонтировала оборудование на месте его работы или на поверхности в мастерской.
Дальнейшее совершенствование взрывозащищенного электрооборудования приводит к необходимости организации его централизованного
ремонта. В 1949 г. с этой целью был построен специализированный Донецкий энергозавод – единственное предприятие, которое предназначалось
не только для выпуска нового взрывозащищенного электрооборудования,
но и для его ремонта. В 1959 г. для обслуживания шахт комбинатов «Луганскуголь» и «Донбассантрацит» создан энергозавод в Луганске.
В 1962 г. утверждено «Положение о планово-предупредительных ремонтах оборудования и транспортных средств угольной и горно-рудной
промышленности». Согласно этому документу, организация эксплуатации
и текущего ремонта всего оборудования между капитальными ремонтами
передана службе главного механика шахты. А капитальные ремонты выполняются специальными предприятиями, созданными на базе ЦЭММ и подчиняющимися угольным комбинатам.
Дальнейшее развитие ремонтной базы взрывозащищенного электрооборудования происходит в направлении специализации и региональной
централизации. Постепенно в каждой области создается свое предприятие,
специализирующееся на ремонте взрывозащищенного электрооборудования. Заводы-изготовители практически прекратили заниматься ремонтом
выпускаемой ими продукции (А.Н.Щербань, 1962).
В настоящее время организацию ремонта взрывозащищенного электрооборудования необходимо производить в соответствии с [1], который
устанавливает общие требования и правила по:
а) видам, объемам и периодичности ремонта;
б) организации ремонта;
в) ремонтной документации;
г) особенностям ремонта и испытания электрооборудования с различными видами взрывозащиты;
д) модернизации электрооборудования;
е) ремонту зарубежного электрооборудования.
Основой данного документа является разделение видов ремонта на:
текущий, средний и капитальный. При этом текущий и средний ремонты
не связаны с восстановлением взрывозащиты и могут выполняться ремонтными службами предприятий, эксплуатирующих данное оборудование, но капитальный ремонт разрешается выполнять только специализированным предприятиям, имеющим соответствующее разрешение. Оборудование после ремонта должно сохранять как свои номинальные данные, так и исполнение по взрывозащите.
Таким образом, в настоящее время накоплен достаточно богатый опыт
организации и проведения ремонта взрывозащищенного электрооборудования. Очевидно, что задача детального изучения и анализа этого опыта
является актуальной, так как практика показывает, что качество капитального ремонта далеко не всегда соответствует требованиям, предъявляемым к взрывозащищенному электрооборудованию, условия эксплуатации которого и без того являются экстремальными.
Цель статьи. Выявить и проанализировать проблемы капитального
ремонта взрывозащищенного электрооборудования.
Результаты исследований. Опыт показывает, что техническое состояние ремонтного фонда взрывозащищенного электрооборудования с каждым годом ухудшается. В частности, из анализа дефектов двигателей с короткозамкнутым ротором, поступающих в капитальный ремонт на заводы Донбасса следует, что каждому из них требуется ремонт и ревизия деталей корпусной группы, подшипниковых и вентиляционных узлов. При этом до 95 % оборудования имеет еще и пробой изоляции обмотки статора. Повреждения обмотки ротора имеют до 40 % двигателей, в этом случае для ремонта двигателя требуется вновь изготовить практически все его основные детали и узлы.
Основанием для капитального ремонта взрывозащищенной пусковой и
коммутационной аппаратуры является повреждение взрывозащищенной
оболочки. При этом до 95 % оборудования имеют вышедшие из строя измерительные средства с блоками управления и защиты, а в 90 % случаев
поступившее в ремонт оборудование имеет еще и отказ главной цепи аппарата (рисунок 1).
Повреждение каждого элемента взрывозащиты электрооборудования
не происходит само по себе. Как правило, имеет место сложный дефект.
При этом повреждение корпусной группы происходит всегда независимо
от состояния остальных ее элементов, то есть взрывозащищенное электрооборудование, поступившее в ремонт, может иметь различную степень повреждений. Поэтому объем работ при капитальном ремонте также различен и требует классификации.
Рисунок 1 – Диаграмма распределения дефектов взрывозащищенной пусковой и коммутационной аппаратуры
Очевидно, что все дефекты взрывозащищенного электрооборудования
можно отнести по принадлежности к соответствующему узлу. Это позволяет классифицировать капитальный ремонт по степени сложности. Например, ремонт асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором при таком подходе будет иметь шесть степеней сложности, из которых основными можно считать только три (таблица 1):
0 – ремонт деталей корпусной группы, замена подшипников, восстановление средств взрывозащиты. Данная степень сложности капитального ремонта не является основной, так как встречается редко, поскольку даже при минимальных повреждениях корпусных деталей обычно требуется повторная пропитка статорной обмотки;
Рисунок 2 – Структурная схема взрывозащищённой трансформаторной подстанции с размещением трансформаторных секций вдоль её продольной оси (вид сверху)
1 – к объему ремонта степени «0» добавляются работы по ремонту статорных обмоток;
2 – к объему ремонта степени «1» добавляются работы по ремонту
сердечника статора («глубокий» ремонт статора);
3 – к «глубокому» ремонту статора и деталей корпусной группы добавляется частичный ремонт ротора. Данная степень сложности, также как и «нулевая», не является основной, так как возможна только при сварной конструкции роторной обмотки;
4 – ремонт корпусной группы, обмотки статора и замена ротора. Также встречается редко, так как выход из строя ротора практически всегда (за исключением сварных конструкций роторных обмоток) приводит к необходимости «глубокого» ремонта статора;
5 – замена и восстановление всей электрической части двигателя и
ремонт деталей корпусной группы.
Ремонт взрывозащищенной пусковой и коммутационной аппаратуры
можно также разделить на три степени сложности (таблица 2):
1 – восстановление только корпусной группы;
2 – восстановление корпусной группы и замена измерительных средств, блоков управления и защит;
3 – восстановление корпусной группы с заменой всех элементов схемы пускателя.
При этом практика показывает, что наиболее распространенным является
ремонт третьей степени сложности, так как часто в ремонт поступает пустая взрывозащищенная оболочка.
Таблица 1
Таблица 2
Предложенная классификация существенно упрощает анализ затрат
при ремонте взрывозащищенного электрооборудования и позволяет выделить основные технологические процессы, необходимые для осуществления каждого типа ремонта.
В настоящее время при анализе технологического процесса капитального ремонта взрывозащищенного электрооборудования пользуются типовой схемой, изображенной на рисунке 5 [2]. Согласно данной схеме элементы (детали) оборудования при ремонте можно было бы разделить на три группы:
– пригодные для повторного использования;
– требующие ремонта;
– нуждающиеся в замене вновь изготовленными.
Однако анализ отказов показал, что при капитальном ремонте взрывозащищенного электрооборудования детали, пригодные для повторного использования, отсутствуют.
В случае ремонта пусковой и коммутационной аппаратуры восстановление элементов схемы согласно [1] вообще запрещено. Из деталей, требующих ремонта, в этом случае остается только взрывозащищенная оболочка, состояние которой, как правило, тоже является неремонтопригодным.
При ремонте взрывозащищенных двигателей восстанавливаемыми деталями традиционно считаются детали корпусной группы, валы, элементы электрической части.
Восстановление деталей корпусной группы и валов двигателей, а
также восстановление взрывозащищенных оболочек пусковой аппаратуры
требуют организации специальных технологических процессов и наличия
оборудования. Кроме того, станочный парк при таких восстановительных
работах изнашивается гораздо быстрее, чем при изготовлении тех же деталей. При этом известны случаи, когда восстановление корпусов двигателей с водяным охлаждением не дает необходимого результата по причине заиливания рубашки охлаждения.
Рисунок 5 – Типовая схема технологического процесса капитального ремонта
Восстановление валов двигателей не устраняет последствий «усталости» металла. Поэтому повторное использование валов двигателей, работавших в условиях частых набросов нагрузки и тяжелых пусков, приводит
к преждевременному излому вала ротора, в результате чего сердечник ротора затирает о сердечник статора и разрушает его, что приводит двигатель в неремонтопригодное состояние.
Частичный ремонт жестких катушек статорных обмоток взрывозащищенных двигателей, как показывает практика, является очень трудоемкой технологической операцией, требующей высокой квалификации персонала, и часто не позволяет достичь необходимого качества ремонта. При этом некачественный ремонт катушек статора может привести к «прогару» статорного сердечника.
Кроме того, известно, что неоднократный высокий нагрев электротехнической стали, происходящий как в процессе эксплуатации, так и при ремонте, приводит к ухудшению ее магнитных свойств [3].
В целом стремление сэкономить при ремонте за счет необоснованного увеличения количества восстанавливаемых деталей приводит к резкому снижению качества и к существенному увеличению будущих повреждений
взрывозащищенного электрооборудования. На сегодняшний день все взрывозащищенное электрооборудование, поступающее в капитальный
ремонт, не имеет целых деталей, пригодных для повторного использования. А решение о восстановлении детали следует принимать только после
тщательной дефектировки. Причем анализ степеней повреждения показывает, что количество деталей, восстановление которых возможно без
ущерба для их качества, постоянно уменьшается, а доля деталей, которые необходимо заново изготовить, растет. Поэтому схема, изображенная на
рисунке 5, в настоящее время неактуальна и морально устарела, так как при ремонте взрывозащищенного электрооборудования отсутствуют детали, пригодные для повторного использования, а технологический процесс ремонта должен включать операции не только по восстановлению, но и по изготовлению деталей оборудования.
Данный факт учитывается новыми схемами ремонта взрывозащищенных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (рисунок 8) и пусковой и коммутационной аппаратуры (рисунок 9).
Анализ данных схем показывает, что капитальный ремонт взрывозащищенного электрооборудования включает практически все основные технологические операции производства и ряд дополнительных ремонтных операций, связанных с мойкой, очисткой, дефектировкой, разборкой, размоткой, наваркой. Очевидно, что для каждой из дополнительных операций необходимо дополнительное оборудование.
Таким образом, глубина капитального ремонта взрывозащищенного электрооборудования возросла настолько, что качественный ремонт в настоящее время невозможен без освоения технологических процессов производства. Наличие дополнительных операций позволяет сделать вывод о том, что ремонт является гораздо более трудоемким технологическим процессом, чем серийное производство. В частности, опыт экспериментального производства УкрНИИВЭ показал, что уже при ремонте второй степени сложности для двигателей типа ЭКВ затраты рабочего времени при ремонте и производстве практически совпадают.
При этом уже на стадии разборки оборудования ремонтное предприятие сталкивается с большим количеством технологических задач, требующих нестандартных решений, а следовательно, и более высокой квалификации персонала. Кроме того, в ремонт, как правило, поступает весьма широкая номенклатура оборудования разных заводов-изготовителей,
что сильно снижает возможность унификации, увеличивает количество заводских нормалей, нестандартизированных деталей и технологической оснастки. Поэтому для сопровождения ремонта необходимо расширение отдела главного технолога и увеличение инструментального производства,
что также приводит к появлению дополнительных затрат рабочего времени [3]. Таким образом, ремонт взрывозащищенного электрооборудования является гораздо более сложным и трудоемким технологическим процессом, чем серийное производство.
Рисунок 8 - Схема технологического процесса капитального ремонта взрывозащищенных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Рисунок 9 - Схема технологического процесса капитального ремонта пусковой аппаратуры
Вывод: 1. Анализ дефектов взрывозащищенного электрооборудования показал, что:
– объемы капитального ремонта могут существенно различаться и требуют классификации;
– при ремонте взрывозащищенного электрооборудования отсутствуют детали, пригодные для повторного использования, а количество деталей, не подлежащих восстановлению, увеличивается.
2. Предложен метод поузловой классификации объема работ при капитальном ремонте по степени его сложности, позволивший произвести анализ технологического процесса капитального ремонта, который показал, что ремонт является гораздо более сложным и трудоемким технологическим процессом, чем серийное производство, в том числе:
– организация ремонта в настоящее время невозможна без освоения
технологических процессов производства;
– при ремонте число технологических операций больше, чем при производстве;
– ремонт требует не только дополнительных затрат рабочего времени,
но и более высокой квалификации персонала;
– для осуществления технологических операций, связанных с восстановлением деталей, требуется дополнительное технологическое оборудование, износ которого происходит быстрее, чем при изготовлении тех же деталей.
Литература
- РД 16 407-89. Электрооборудование взрывозащищенное. Ремонт.
- Типовые нормы времени на ремонт электродвигателей, силовых трансформаторов / Министерство труда и социальной политики Украины. Центр продуктивности.–Краматорск, 2003.
- Виноградов Н.В. Производство электрических машин: Учебное пособие для вузов.- 2-е изд.- М.:Энергия, 1970.- 288 с.