Основные и дополнительные параметры оценки ТС СЭО

Лекция

Тема: «Параметры и признаки технического состояния электрооборудования.

Средства их контроля»

 

Виды контроля технического состояния

Для СЭО и ЭСА руководящими документами по ТЭ предус­матривается инструментальный и осмотровый контроль ТС.

Инструментальный контроль технического со­стояния СЭО и ЭСА без разборки включает в себя измерение ряда параметров, характеризующих ТС, стационарными средствами (непрерывный контроль) или стационарными и перенос­ными средствами (периодический контроль).

Осмотровый контроль технического состояния СЭО и ЭСА без разборки включает в себя наружный осмотр и опре­деление ряда признаков (показателей), характеризующих ТС (визуально, на слух и на ощупь), либо наружный осмотр с оп­ределением признаков и проверку СЭО и ЭСА в действии с из­мерением ряда параметров. Осмотровый контроль ТС СЭО и ЭСА с частичной или полной разборкой включает в себя внут­ренний осмотр и определение ряда признаков органами, чувств либо внутренний осмотр с определением признаков и измере­нием ряда параметров переносными техническими средствами.

 

Основные и дополнительные параметры оценки ТС СЭО

Основными параметрами, характеризующими ТС СЭО и ЭСА, являются следующие:

сопротивление изоляции (объемное или поверхностное) токоведущих частей относительно корпуса, характеризующее ТС изоляции;

ток, характеризующий ТС токоведущих частей СЭО и меха­низма в электроприводе;

температура токоведущих и изоляционных частей, корпусов, подшипников, характеризующая соответствие реальных условий эксплуатации и тока нагрузки расчетным, а также состояние средств охлаждения.

Дополнительными параметрами, характеризующими ТС раз­личных видов СЭО, являются:

напряжение, активная мощность и частота, тока (вращения) генераторов, трансформаторов, преобразователей электроэнер­гии и электродвигателей, характеризующих не только ТС СЭО, но и средств регулирования этих параметров;

напряжение, плотность и уровень электролита аккумуля­торов;

вибрация электрических машин, свидетельствующая о нару­шении центровки, неуравновешенности вращающихся частей, недостаточно жестком креплении и др.;

высокочастотные ударные импульсы, характеризующие ТС подшипниковых узлов и их смазки при работающих подшипни­ках качения;

некоторые другие механические и электрические параметры (зазоры, потенциалы, нажатия и др.) в электрических маши­нах, преобразователях и аппаратуре, характеризующие от­дельные части СЭО.

Перечисленные основные и дополнительные параметры из­меряются при инструментальном контроле стационарными (щи­товыми или встроенными) или переносными средствами (изме­рения, а также специальными СТД.

Нормы или рекомендуемые значения инструментально кон­тролируемых параметров ТС содержатся в Правилах Регистра, Руководстве по техническому надзору, а для конкретных видов СЭО - в технической документации заводов-изготовителей. На­пример, такие данные для генераторов и трансформаторов пос­ле нагрева до установившейся температуры, соответствующей номинальной нагрузке, указаны в табл. 4.10.

Непрерывный инструментальный контроль общего сопротив­ления изоляции всех основных электрических сетей и работаю­щего СЭО осуществляют стационарными устройствами в ком­плекте с омметрами. При уменьшении сопротивления изоляции до уставки, заданной для конкретной сети, автоматически пода­ется сигнал. Периодические измерения сопротивления изоляции всех видов СЭО в отключенном состоянии выполняют перенос­ными (индукторными или безындукторными) омметрами.

Нормы сопротивления изоляции СЭО, находящегося в экс­плуатации, приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Нормы сопротивления изоляции судового электрооборудования и средств автоматизации

Электрооборудование	Сопротивление изоляции в нагретом состоянии, МОм
нормальное, не менее	минимально допустимое
Электрические машины Магнитные станции, пусковые устройства Щиты главные, аварийные, распределитель- ные, пульты управления и т. п. при отключен- ных внешних цепях, специальных лампах ука- зателей заземления и др.: до 100 В от 100 до 500 В Аккумуляторные батареи при отключенных приемниках: до 24 В от 25 до 220 В Фидер кабельной сети: освещения до 100 В то же, от 101 до 220 В силовой от 100 до 500 В Цепи управления, сигнализации и контроля: до 100 В от 100 до 500 В	0,70	>0,20
0,50	>0,20
0,30	>0,06
1,00	>0,20
0,10	>0,02
0,50	>0,10
0,30	>0,06
0,50	>0,20
1,00	>0,20
0,30	>0,06
1,00	>0,20

 

Для конкретных типов СЭО отечественного и зарубежного производства с различными клас­сами изоляции и конструктивным исполнением (например, для СЭО с непосредственным водяным охлаждением) нормы сопро­тивления изоляции могут отличаться от указанных в табл. 1.2. В таких случаях следует руководствоваться значениями, ука­занными в технической документации заводов-изготовителей для конкретного СЭО.

Техническое состояние СЭО с точки зрения сопротивления его изоляции может быть оценено следующими признаками:

хорошее - при сопротивлении изоляции не меньше нормаль­ного;

удовлетворительное - при сопротивлении изоляции меньше нормального, но равного или больше предельно допустимого;

неудовлетворительное -при сопротивлении изоляции мень­ше предельно допустимого.

При оценке ТС следует учитывать возможное влияние фак­торов, временно снижающих сопротивление изоляции (темпера­тура и влажность воздуха, загрязненность), а также результа­ты предыдущих измерений.

Непрерывный инструментальный контроль токов нагрузки работающих генераторов, трансформаторов и преобразователей электроэнергии осуществляют расцепителями соответствующих автоматических выключателей или специальными устройствами токовой защиты, а токов нагрузки работающих асинхронных двигателей- электротепловыми или электромагнитными реле защиты от перегрузки, встроенными в соответствующие магнит­ные пускатели или станции управления. Токи нагрузки рабо­тающего СЭО(генераторов, трансформаторов, преобразовате­лей и ответственных приемников электроэнергии) периодически измеряют стационарными амперметрами, а токи нагрузки при­емников, не имеющих амперметров,- переносными токоизмерительными клещами.

Токи нагрузки СЭО, в том числе токи возбуждения электри­ческих машин, не должны превышать номинальных (паспорт­ных) или заданных персоналом в процессе эксплуатации пре­дельно допустимых значений. Значения максимальных факти­чески потребляемых токов нагрузки СЭО с продолжительным режимом работы должны быть определены и указаны в ЖТС; для СЭО, имеющего стационарные амперметры, эти значения должны быть отмечены цветными рисками на шкалах ампер­метров.

Увеличение тока выше номинального или заданного (пре­дельно допустимого) значения свидетельствует о недопустимом увеличении момента нагрузки или интенсивности использова­ния электропривода, неисправности механических частей (под­шипников, редуктора, муфты), нарушении регулировки схемы управления электроприводом, неполнофазном режиме работы асинхронного двигателя.

 

Таблица 4.10. Допустимые перегрузки генераторов и трансформаторов

Электрооборудование	Перегрузки по току, % номинального	Продолжительность перегрузки, мин
Синхронные генераторы типа МС и МСК	10 при =0,8 25 при =0,7 50 при =0,6
Синхронные генераторы типа МСС, ГСС, ГМС, ГСН	10 при =0,8 25 при =0,7 50 при =0,6
Синхронные генераторы БСГ и ГМ	10 при =0,8 25 при =0,7 50 при =0,6
Генераторы постоянного тока
Трансформаторы

Значения и продолжительность возникающих в условиях эксплуатации перегрузок СЭО не должны превосходить значе­ний, указанных в Правилах Регистра, а для конкретных видов СЭО- в технической документации заводов-изготовителей. На­пример, такие данные для генераторов и трансформаторов пос­ле нагрева до установившейся температуры, соответствующей номинальной нагрузке, указаны в табл. 4.10.

Техническое состояние СЭО с точки зрения тока нагрузки (возбуждения) может быть оценено следующими категориями:

хорошее, если ток меньше поминального или заданного значения;

удовлетворительное, если ток больше поминального или за­данного значения, но величина и продолжительность перегру­зок по току не превышают допустимых значений;

неудовлетворительное, если величина и (или) продолжи­тельность перегрузки превышают допустимые значения, о чем свидетельствуют недопустимые температуры нагрева СЭО и (или) срабатывание защиты от перегрузки.

Непрерывный инструментальный контроль температуры пе­речисленных выше объектов, и рабочих сред, а также обмоток статора синхронных генераторов, асинхронных двигателей крат­ковременного и повторно-кратковременного режима работы в приводах грузоподъемных якорно-швартовных, подруливающих и рулевых устройств, асинхронных двигателей герметичного и взрывозащищенного исполнения в приводах рефрижераторных, компрессоров и вентиляторов осуществляют в ряде случаев по­средством встроенных термодатчиков и специальных сигнали­заторов или аппаратов температурной защиты.

Периодические измерения температуры подшипников и об­моток статоров наиболее крупных электрических машин, в том числе гребных электрических машин (ГЭМ) на судах электро­ходах, охлаждающего воздуха и воды в замкнутых системах вентиляции ГЭМ, охлаждающего воздуха полупроводниковых преобразователей с принудительным охлаждением выполняют стационарными (местными или дистанционными) термометра­ми. Периодические измерения температуры нагрева основных частей СЭО следует выполнять переносными контактными элек­тротермометрами. Температура защитных кожухов, корпусов и подшипников работающего СЭО (до 70°С) при ТИ контро­лируется на ощупь с последующим (при необходимости) изме­рением переносным прибором.

Для бесконтактного измерения температуры СЭО, прежде всего токоведущих и вращающихся частей, рекомендуются бес­контактные (дистанционные) инфракрасные измерители темпе­ратуры, а также цветовые термоиндикаторы различного типа-термоиндикаторные краски и карандаши, термоиндикаторы плавления и термоэтикетки.

Длительно допустимые температуры нагрева обмоток элек­трических машин, трансформаторов, кабелей и проводов, а так­же элементов, соприкасающихся с обмотками, зависят от клас­са изоляции и температуры окружающей среды и не должны превышать длительно допустимые превышения температуры для соответствующего класса изоляции. Длительно допустимые превышения температуры нагреваt_п.н. в некоторых элементах распределительных устройств (РУ) и аппаратуры при темпе­ратуре окружающей среды 45 °С указаны в табл.4 11 и прилож.3.

Температура нагрева подшипников качения должна быть не выше 100 °С, подшипников скольжения -не выше 80°С, при этом температура масла должна быть не выше 65 °С.

Техническое состояние СЭО в зависимости от температуры нагрева может быть следующим:

хорошее, если температура нагрева и превышение темпе­ратуры СЭО над температурой окружающей среды меньше до­пустимых;

удовлетворительное, если температура нагрева меньше до­пустимой, но превышение температуры больше допустимого;

неудовлетворительное, если температура нагрева СЭО боль­ше допустимой.

Непрерывный инструментальный контроль напряжения, ак­тивной мощности, частоты тока (вращения) работающих гене­раторов, трансформаторов и преобразователей электроэнергии с подачей сигнала об их отклонении за установленные пределы осуществляют в ряде случаев. Напряжение, активную мощ­ность, частоту указанного СЭО периодически измеряют стацио­нарными вольтметрами, ваттметрами, частотометрами и тахо­метрами. Частоту вращения при необходимости определяют пе­реносными тахометрами.

Качество регулирования напряжения и частоты тока (вра­щения) генераторных агрегатов в установившихся и переход­ных режимах, а также распределение нагрузки при параллель­ной работе агрегатов должны удовлетворять соответствующим требованиям Правил Регистра и технической документации заводов-изготовителей. Качество регулирования частоты вра­щения электродвигателей, как правило, не нормируется, и из­мерения частоты вращения выполняются только при необходимости определения причины снижения производительности, увеличения тока нагрузки и температуры нагрева, искрении щеток и др.

Категория ТС средств регулирования напряжения и часто­ты тока (вращения) генераторных агрегатов определяются опытным путем с учетом фактического качества регулирова­ния.

Непрерывный инструментальный контроль напряжения и сопротивления изоляции аккумуляторов с подачей сигнала при их отклонении за установленные пределы осуществляют в ря­де случаев. Напряжение и сопротивление аккумуляторов перио­дически измеряют стационарными или переносными вольтмет­рами и омметрами. Плотность, уровень и температуру элек­тролита периодически измеряют переносными аккумуляторны­ми, вольтметрами (пробниками), ареометрами и жидкостными термометрами.

Допустимые пределы изменения напряжения, плотности, уровня и температуры электролита аккумуляторов определены ПТЭ судового электрооборудования (часть У ПТЭ СТС) и тех­нической документацией заводов-изготовителей.

Таблица 4.11. Длительно допустимые превышения температуры

Элементы РУ и аппаратуры

tп.н, 0C

Медные шины и гибкие соединения, не защищенные в месте контакта от окисления Болтовые контактные соединения на выводах РУ Разъемные контакты аппаратуры из меди и медных сплавов: скользящие при продолжительном режиме работы щеточные и клиновые клиновые контакты рубильников контакты предохранителей Ручные органы управления выключателями: металлические из изоляционного материал Осветительная арматура, установленная на горючих материалах или вблизи них

Категория ТС аккумуляторов оценивается следующим об­разом: если емкость аккумуляторов, определяемая путем их раз­ряда по прямому назначению в течение регламентированного времени, уменьшилась до 80%, то их ТС считается неудовлет­ворительным.

Показатели вибрации электрических машин (амплитуда, виброскорость, виброускорение) периодически измеряют перенос­ными приборами. Контроль вибрации работающих электрических машин при их ТИ выполняют на ощупь с последующим (при необходимости) измерением переносным прибором.

Предельно допустимые значения параметров собственной вибрации генераторов и электродвигателей (размах вибрации и соответствующие значения виброскорости на основной частоте) зависят от частоты вращения (табл. 4.12).

Таблица 4.12. Предельно допустимые значения параметров собственной вибрации электрических машин

Частота вращения электрических машин,мин-1
Основная частота вибрации,Гц	8,3		12,5	16,7
Размах (двойная амплитуда колебаний) на основной частоте,мм	0,16	0,14	0,12	0,10	0,09	0,05
Виброскорость на основной частоте, мм/с	не более 7-9	не более 5-7

Техническое состояние электрической машины оценивается как неудовлетворительное, если вибрация превышает предель­но допустимые значения.

Уровень ударных импульсов, создаваемых подшипниками качения работающих электрических машин, измеряют перенос­ными приборами. Контроль уровня шума подшипников при ТИ выполняют посредством слуховых стержней или на слух с по­следующим (при необходимости) измерением переносным при­бором.

В качестве переносного прибора - используют, например, ин­дикатор состояния подшипников ИСП-1или измеритель удар­ных импульсов SPM 43A. Определение ТС подшипников в ка­чества смазки электрических машин основано на измерении амплитуды ударных высокочастотных механических импульсов возникающих в работающем подшипнике вследствие механиче­ских ударов при точечном контакте шарика (ролика) с обойма­ми. Волна напряжений, проходящая через корпус подшипника, воспринимается специальным пьезоэлектрическим преобразова­телем на частоте 30 Гц. В результате обработки сигнал волны напряжений преобразуется в аналоговый импульс, амплитуда которого является функцией скорости механического удара.

Техническое состояние подшипника определяется по уров­ню и соотношению двух измеренных величин, дБ; фоновой dB_cи максимальной dB_M. Значение dB_cхарактеризует общую шероховатость поверхности шариков (роликов) и дорожек ка­чения и присуще всем подшипникам (в том числе и исправ­ным). Значение dB_cповышается при недостаточной смазке под­шипника. Значение dB_мхарактеризует наличие дефектов на шариках (роликах) и подшипниках, на дорожках качения, а также загрязнение смазки.

Категории состояния подшипников оценивают по значению следующим образом: хорошее- при dB_м<20dBс, удовлетвори­тельное- при dB_м=(20-40)dB_c; неудовлетворительное (необ­ходима замена подшипника) -при dB_м>40dB_c.

Периодические измерения различных зазоров, продольного смещения вала (якоря, ротора), эксцентриситета (биения кол­лекторов и колец), давления щеток в электрических машинах, нажатия, растворов и провалов контактов, времени срабаты­вания коммутационной и защитной аппаратуры выполняют щу­пами, индикаторами и секундомерами.

Различные специальные электрические параметры(потен­циалы, импульсы и др.) в цепях управления автоматизирован­ными электроприводами, полупроводниковыми преобразовате­лями и гребными электрическими установками периодически из­меряют стационарными (встроенными) средствами функцио­нального контроля или переносными средствами измерения (электронными вольтметрами, мультиметрами, осциллографа­ми и др.).

Допустимые отклонения величин воздушных зазоров и сме­щения вала в осевом направлении в подшипниках скольжения электрических машин регламентированы Руководством по тех­ническому надзору за судами в эксплуатации Регистра. Допу­стимые значения биения и износа колец (коллекторов), давле­ния щеток, нажатия, раствора и провала контактов и прочих механических и электрических характеристик СЭО определяют по технической документации заводов-изготовителей, ПТЭ СТС и справочной литературе.

Для контроля ТС СЭО и его отдельных частей рекоменду­ется использовать (при наличии) соответствующие средства технической диагностики.