Технология ремонта аккумуляторной батареи 42 КН-125, электровозов серии ВЛ80С

Содержание

 

 

Введение

 

Ремонт — совокупность технических  мероприятий, проводимых с целью  восстановления первоначальных характеристик  какого-либо технического устройства которые были утрачены вследствие износа или при возникновении нештатных ситуаций.

Нештатная ситуация возникает, как правило, в случаях отклонения от требований действующих инструкций, приказов и положений при выполнении обслуживании и ремонтов в депо и в эксплуатации, что приводит к значительному увеличению износа, в результате возрастает вероятность отказа узлов, деталей или локомотива, либо моторвагонного подвижного состава (МВПС) в целом. Так, при отсутствии контроля за наличием и качеством масла в местах контакта трущихся поверхностей увеличивается износ деталей вплоть до разрушения. Внешние механические воздействия, например, вследствие аварии, могут привести к разрушениям отдельных машин или аппаратов электроподвижного состава, влекущим за собой серьезный деповской (или заводской) ремонт. По этим причинам ремонт может быть плановым, т.е. предусмотренным техническими требованиями по эксплуатации, и неплановым или аварийным из-за возникновения нештатных ситуаций.

Электровоз или электропоезд (каждый в отдельности) представляет собой сложную единую техническую систему, в которой отдельные элементы, в свою очередь, объединены в многочисленные узлы и агрегаты. Поэтому износ такой системы предусматривает суммарное наложение всех износов любых элементов (деталей), составляющих тот или иной узел. Чтобы обеспечить надежную безотказную работу технической системы с экономической точки зрения и с целью продления ее срока службы, необходимо систематически проводить мероприятия по восстановлению заданного ресурса. Эти мероприятия проводятся как в процессе эксплуатации в виде технического обслуживания (ТО), текущих и средних ремонтов (ТР, СР), так и при проведении капитальных заводских ремонтов (КР, КРП).

Для поддержания локомотивов и МВПС в работоспособном ось стоянии, предупреждения постепенных отказов из-за старения и износа оборудования необходима планово-предупредительная система ремонтов. Она включает в себя комплекс взаимосвязанных положений и нормативов, определяющих организацию и порядок проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту подвижного состава. Преимуществом этой системы является возможность гарантировать установленный ресурс и безопасную эксплуатацию наиболее важных узлов и деталей электровозов и МВПС. Основной недостаток системы — высокий уровень затрат на производство установленного объема работ для данного вида технического обслуживания или ремонта.

Однако, несмотря на большие материальные затраты, применение планово-предупредительной системы целесообразно для обеспечения высокого уровня безопасности и гарантий надежности по ресурсу работоспособности на строго определенный период эксплуатации парка локомотивов и электропоездов. Действующая система технического обслуживания и ремонта локомотивов, определяемая правилами ремонта и инструкциями, устанавливалась на основании многолетней практики эксплуатации подвижного состава, опыта и исследований разработчиков. Но при таком подходе невозможно учесть все многообразие факторов, определяющих техническое состояние оборудования. Многие из них носят случайный характер, по-разному проявляясь в конкретных условиях эксплуатации при различных климатических условиях и нагрузочных режимах. Вследствие этого ресурс одноименных элементов, продолжительностью которого ограничены межремонтные пробеги, имеет значительные отличия у локомотивов или электропоездов, приписанных к различным депо.

Несмотря на это, действующими правилами установлены практически одинаковые межремонтные пробеги для всех локомотивов одной серии, независимо от того, в каких условиях они работают. Допускаемые отклонения на 20 % от установленных норм не могут адекватно отразить все многообразие конкретных условий эксплуатации. Поэтому возникают такие ситуации, когда в одних депо локомотивы ставятся на плановый ремонт с ощутимым запасом по ресурсу некоторых агрегатов, а в других — ресурс для тех же самых агрегатов оказывается исчерпанным раньше, что сопровождается увеличением числа неплановых ремонтов. Отсюда следует, что существующие методы определения периодичности и объемов планово-предупредительных ремонтов в дальнейшем необходимо совершенствовать, с более тщательным учетом фактического технического состояния оборудования. Причем, в задачу ТО, ТР и СР должно входить не только восстановление отказавших узлов и агрегатов, но и максимальное предотвращение их отказов в эксплуатации. Только при этом условии данная система ремонта станет не только плановой, но и по-настоящему предупредительной.

В данном курсовом проекте рассмотрены  вопросы технологии ремонта аккумуляторной батареи 42 КН-125, электровозов серии ВЛ80С.

 

1. Технологический раздел

1. Назначение, конструкция и условия работы узла

 

Для приведения в действие электрических  аппаратов, освещения электровоза, для питания цепей управления, освещения и сигнализации, необходим источник электрической энергии постоянного тока с напряжением 50 В.

Обычно таким источником является ТРПШ (трансформатор с подмагничивающими шунтами). В том же случае когда ТРПШ не работает, электрические цепи управления, освещения и сигнализации получают питание от аккумуляторной батареи, которая обладает свойством запасать в себе энергию при заряде и отдавать ее при последующем разряде. В период заряда подводимая к аккумулятору электрическая энергия превращается в химическую, а при разряде идет обратное преобразование запасенной химической энергии в электрическую. Аккумулятор представляет собой сосуд с электролитом, в котором находятся положительный и отрицательный электроды. Аккумуляторы разделяют на щелочные и кислотные в зависимости от применяемого электролита и материала пластин. На электровозах применяют щелочные аккумуляторы. В щелочных аккумуляторах кадмиево-никелевых батарей в качестве положительного электрода используют гидроокись никеля. Отрицательные пластины состоят из кадмия, железа и их окислов. Эти электроды опущены в электролит, состоящий из раствора едкого кали или едкого натра.

При разряде заряженного аккумулятора гидроокись никеля положительных электродов превращается в гидрозакись никеля, а кадмий и железо отрицательных электродов окисляются. При этом процессе между электродами возникает э. д. с. и по замкнутой внешней цепи идет ток. Внутри аккумулятора ток между электродами проходит через электролит. Если активная масса положительных или отрицательных пластин полностью химически прореагировала, э. д. с. аккумулятора снижается до нуля. Чтобы аккумулятор мог снова создать э. д. с, нужно его зарядить, т. е. превратить гидрозакись никеля на положительном электроде в гидроокись никеля, а на отрицательном электроде восстановить кадмий и железо. Эти химические реакции проходят под действием тока, идущего между электродами в противоположном направлении относительно процесса разряда. С этой целью электроды аккумулятора подключают к одноименным зажимам источника электрической энергии постоянного тока, э. д. с. которого выше напряжения на аккумуляторе. Полностью заряженный аккумуляторный элемент имеет э. д. с. около 1,45 В. При нагрузке напряжение на нем сразу уменьшается из-за относительно высокого внутреннего сопротивления. Обычно при разряде его напряжение постепенно уменьшается с 1,2—1,3 В до наименьшего допустимого значения 1,0 В. При заряде напряжение аккумулятора быстро увеличивается до 1,75 В, затем несколько понижается и опять замедленно возрастает до 1,85 В.

Напряжение 50 В. в цепях электровоза  получают за счет последовательного соединения нескольких десятков аккумуляторов (элементов). Их называют аккумуляторной батареей.

Чтобы аккумуляторная батарея обеспечила энергией электрические цепи, она  должна обладать достаточной емкостью (А-ч), под которой понимают количество электричества, отдаваемого полностью заряженным аккумулятором при его разряде номинальным током до наименьшего допустимого напряжения. Так, например, если полностью заряженный аккумулятор разрядился при номинальном разрядном токе 10 А до наименьшего допустимого напряжения в течение 12 ч, то его емкость составляет 120 А-ч. Нужно отметить, что при заряде аккумулятора приходится затрачивать значительно больше электрической энергии по сравнению с той энергией, которую он отдает при разряде. Отношение отданной аккумулятором энергии при разряде к энергии, затраченной на заряд, называют коэффициентом полезного действия аккумулятора.

Устройство щелочных аккумуляторных батарей.

На электровозах ВЛ80 применены  щелочные никель-кадмиевые аккумуляторные батареи из 42 элементов 42КН-125 емкостью 125 А-ч.

Аккумуляторная батарея состоит  из металлического ящика с открывающейся крышкой, в котором расположены аккумуляторы. Ящик внутри покрыт щелочестойкой эмалью. Аккумуляторы (элементы НК-125) соединяют последовательно медными никелированными шинами только после окончания установки элементов в ящике и затяжки болтов на торцовой его части. При этом затяжку гайки на шпильке вывода аккумулятора следует производить с обязательным удерживанием вторым ключом нижней гайки вывода во избежание разрушения вывода. Каждый элемент находится в индивидуальном резиновом чехле.

Ящик имеет три патрубка для  подвода проводов и для подсоединения  щелочеотвода и газоотвода. Щелочеотвод представляет собой стальную трубу, соединяющую дно ящика с подкузовной частью электровоза. Газоотвод (труба) служит для отвода газов из батареи за крышу электровоза. Элементы установлены в ящике плотно друг к другу и дополнительно уплотнены деревянными досками и фанерой. Дно ящика покрыто досками и фанерой, имеющими пазы для стекания разлитой щелочи через щелочеотводящий патрубок.

1-резиновый чехол; 2- выводные шпильки; 3-пробка; 4- изолирующие эбонитовые палочки; 5-пакеты; 6- активная масса; 7- стальной корпус; 8- блок, состоящий из шести положительных пластин; 9- блок, состоящий из пяти отрицательных пластин

Рисунок 1- Элемент НК-125

 

2. Основные неисправности узла, их причины и способы предупреждения

Основные неисправности аккумуляторных батарей, причины их возникновения и способы предупреждения указаны в таблице 1.

Таблица 1 Причины возникновения и способы предупреждения неисправностей

 

Причина возникновения		Способ предупреждения
Пониженная  емкость аккумулятора
1.Заниженный уровень электролита		Долить  электролит, сообщить усиленный заряд 12 ч. нормальным током
2.Систематическая эксплуатация при повышенной температуре		Безвозвратная потеря емкости, аккумуляторы сменить
3.Повышенная плотность электролита и повышенное содержание карбонатов в электролите		Сменить электролит и откорректировать плотность
4.Недостаточная величина зарядного напряжения		Повысить  величину зарядного напряжения
5.Систематический заряд малыми токами		Периодически  проводить усиленный заряд нормальным током в течение 12 часов
6.Утечка тока при заряде за счет попадания электролита на детали батареи		Откорректировать уровень электролита, промыть и просушить детали батареи
7.Замыкание отдельных элементов в батарее		Проверить состояние  вентильных отверстий в пробке, промыть и просушить их, заменить вентильную резину. Проложить изоляционные прокладки между аккумуляторами
8.Возможно короткое замыкание в батарее или электрической цепи		Устранить короткое замыкание. Сообщить заряд нормальным током в течение 12 часов
9.Нагрев отдельных аккумуляторов из-за плохого контакта в межэлементных соединениях		Подтянуть нижние гайки, проверить контакты и подтянуть верхние гайки
10.Вымывание активной массы		Слить электролит, промыть аккумулятор дистиллированной или подщелоченной питьевой водой, залить аккумулятор свежим электролитом. Сообщить усиленный заряд нормальным током в течение 12 часов
Пониженное  напряжение аккумуляторов при заряде
1.Нулевое напряжение отдельных аккумуляторов при вводе в действие	Аккумуляторы  заменить

 

Продолжение таблицы 1

 

Причина возникновения	Способ предупреждения
2.Загрязнены или ослаблены контакты цепи батареи	Зачистить места  соединений или проверить плотность затяжки контактов
3.Внутренне замыкание аккумуляторов за счет вымывания активной массы	Проверить правильность режима эксплуатации. Слить электролит, промыть аккумулятор дистиллированной или подщелоченной водой, залить аккумуляторы свежим электролитом, сообщить нормальным током в течение 12 часов
4.Внешнее замыкание отдельных элементов	Устранить замыкание. Сообщить заряд нормальным током в течение 12 часов
Выделение газов при разряде
1.Аккумулятор переполюсован	Проверить правильность подключения его к источнику тока
2.Аккумулятор глубоко разряжен	Сообщить усиленный  заряд нормальным током в течение 12 часов
Сильный нагрев аккумуляторов и зажимов
1.Чрезмерный ток заряда или разряда из-за короткого замыкания в цепи	Устранить короткое замыкание
2.Передача тепла от нагретых зажимов из-за плохого контакта	Подтянуть гайки
3.Уровень электролита ниже верхней кромки пластины	Долить  необходимое количество дистиллированной воды
Понижение емкости при отрицательных температурах
1.Аккумуляторы в зимних условиях эксплуатируются на составном электролите заниженной плотности	Аккумуляторы  перевести на зимний электролит
Повышенный  саморазряд. Снижение емкости через 3-5 суток после заряда до 40-50% от номинальной или снижение ЭДС аккумуляторов при хранении в заряженном состоянии
1.Длительная эксплуатация батарей без смены электролита	Сменить электролит

 

 

 

Продолжение таблицы 1

 

Причина возникновения	Способ  устранения
2Применяемый электролит содержит вредные примеси	Применять электролит, состав которого соответствует инструкции
3.Эксплуатация батарей при завышенной плотности и низком уровне электролита	Произвести  корректировку уровня электролита
4.Короткое замыкание и утечка тока	Устранить короткое замыкание и утечку тока