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

Продолжение таблицы 1

Продолжение таблицы 1

1.3 Периодичность планового технического обслуживания и ремонта узла

В соответствии с распоряжением  ОАО «РЖД» от 17.01.2005г. №3р «О системе технического обслуживания и ремонта локомотивов ОАО «РЖД»» и изданного на его основании приказа филиала «Юго-Восточная железная дорога» от 27 апреля 2009г. №401/Н «О системе технического обслуживания и ремонта локомотивов» (приложение №1) система технического обслуживания и ремонта локомотивов ОАО «РЖД» предусматривает следующие виды планового технического обслуживания и ремонта: технические обслуживания: ТО-1, ТО-2, ТО-3, ТО-4, ТО-5, ТО-5а, ТО-56, ТО-5в, ТО-5г; текущие ремонты: ТР-1, ТР-2, ТР-3; средний ремонт СР и капитальный ремонт КР.

Технические обслуживания ТО-1, ТО-2, ТО-3 являются периодическими и предназначены для контроля технического состояния узлов и систем локомотива в целях предупреждения отказов в эксплуатации. Постановка локомотивов на технические обслуживания ТО-4, ТО-5а, ТО-56, ТО05в, ТО-5 г планируется по необходимости.

В соответствии с Приложением №2 к приказу филиала «Юго-Восточная железная дорога» от 27 апреля 2009г. №401/Н установлены следующие нормы периодичности технического обслуживания и ремонта электровозов серии ВЛ80с (таблица 2).

Таблица 2 . Нормы периодичности технического обслуживания и ремонта электровозов серии ВЛ80с

Периодичность технического обслуживания ТО-2 исчисляется временем нахождения электровоза в эксплуатируемом парке. Текущий ремонт ТР-1 электровозов ВЛ80с необходимо производить не реже одного раза в три месяца, текущий ремонт ТР-2 - не реже одного раза в год, текущий ремонт ТР-3 - не реже одного раза в четыре года, средний ремонт - не реже одного раза в восемь лет, капитальный ремонт - не реже одного раза в шестнадцать лет.

1.4 Способы очистки и дефектации узла

Для более быстрого и безопасного  ремонта проводят очистку и дефекта-цию узла. Очистку проводят для того чтобы во время ремонта грязь и прочие вредные примеси не попадали в электролит и не нарушали изоляцию между положительными и отрицательными контактами. Дефектацию проводят осматривая ящик, поверхности крышек аккумуляторов и убеждаются в отсутствии трещин.

Очистку проводят следующим образом: открывают ящик аккумуляторной батареи, проверяют поверхность крышек аккумуляторов  и очищают металлические токоведущие детали от пыли, влаги и солей, протирая их, при закрытых пробках аккумуляторов, сначала влажной, а затем сухой безворсовой ветошью или технической салфеткой.

Убеждаются в отсутствии в ящике  трещин и проверяют надежность крепления его к кузову. Дефектные изоляционные прокладки заменяют. Трещины заваривают или устраняют постановкой накладок. Проверяют состояние вентиляционных устройств и плотность установки крышки.

Осматривают наконечники выводных проводов. Дефектные заменяют. Годные, но с незначительными царапинами, задирами и нарушенной полудой зачищают и обслуживают по всей длине.

Ящик окрашивают внутри химически  стойкими эмалями, а снаружи —  асфальтовым лаком.

1.5 Технология ремонта узла

1.5.1  Просмотреть Журнал технического состояния электровозов формы ТУ-152 на наличие замечаний по работе аккумуляторной батареи от последнего технического обслуживания или текущего ремонта.

1.5.2 Выключить рубильник (выключатель) аккумуляторной батареи и вынуть из гнезд ее предохранители.

1.5.3 Проверить состояние ящика аккумуляторной батареи и его крепление.

1.5.4 Осмотреть аккумуляторную батарею.

Очистить от пыли, влаги и солей  металлические токоведущие детали и протереть открытые поверхности аккумуляторов, перемычки, пробки и поверхность ящика.

Протирку производить вначале  влажной (слегка смоченной в керосине или бензине), а затем сухой технической салфеткой.

Протирку аккумуляторов и удаление пыли, влаги и солей производить  при закрытых пробках, чтобы внутрь аккумулятора не попали грязь, соль или  какие-либо посторонние предметы.

Не допускается при очистке  коррозийного слоя использовать металлический инструмент, наждачную и стеклянную бумагу.

1.5.5  Проверить крепление и состояние межэлементных соединений и подводящих проводов.

Обгоревшие или поломанные перемычки  межэлементных перемычек и подводящих проводов затянуть.

Не допускается натяжение проводов, присоединенных к выводам аккумуляторов,- во избежание обрыва проводов и расшатывания выводов.

Наконечники проводов, имеющие обрыв  жил более 20%, перепаять. При меньшем  повреждении оборванные жилы заправить  так, чтобы их свободные концы плотно прилегали к целым жилам провода и заизолировать их изоляционной лентой. Пайка проводов считается полноценной, если жилы провода и наконечники полностью обслужены, припой не имеет шероховатостей и залит по всей окружности с плавным переходом от провода к наконечнику. Изоляция провода не должна иметь повреждений.

При обнаружении  сломанных или надломленных перемычек  необходимо снять перемычку, проверить  надежность крепления аккумулятора, при необходимости, закрепить его и поставить новую перемычку. При затягивании гаек межэлементных соединений следует вторым изолированным ключом удерживать нижнюю гайку вывода во избежание разрушения клеммного узла. Не допускается касание корпусов аккумуляторов перемычками межэлементных соединений. Форма перемычки и необходимый зазор между аккумулятором и перемычкой должны соответствовать чертежу.

1.5.6  Проверить сопротивление изоляции аккумуляторной батареи, отключенной от нагрузки.

Для этого  на батарее измерить напряжение (U) на зажимах батареи с помощью вольтметра с известным внутренним сопротивлением ( ). Затем измерить напряжение ( ) между положительным полюсом батареи и корпусом ящика (землей) и напряжение ( ) между отрицательным полюсом и землей.

Сопротивление изоляции вычисляется по формуле:

где:    - сопротивление изоляции батареи в омах;

            - сопротивление вольтметра

Пример: напряжение батареи при измерении вольтметром с внутренним сопротивлением = 50 кОм, оказалось U = 52 В, а сумма напряжений и составляет ЗО В. Тогда сопротивление изоляции батареи будет

Результаты замеров и вычислений записать в формуляр аккумуляторной батареи.

Сопротивление изоляции аккумуляторной батареи должно быть для батареи напряжением 50 В - не менее 25 кОм.

В случае, если сопротивление изоляции менее  указанной величины, необходимо найти причины утечки тока (пролитый электролит, касание кабельных выводов, загрязнений аккумуляторов и т.п.).

Обнаруженные  неисправности, вызвавшие ухудшение  изоляции батареи, необходимо в процессе осмотра устранить. Необходимо также  установить и устранить причину возникновения указанных неисправностей.

При определении  сопротивления изоляции батареи  должен применяться вольтметр с внутренним сопротивлением 50-100 кОм.

Перед проверкой изоляции батареи необходимо отключить батарею от электрической цепи электровоза. Измерения производить на батарее отключенной от всякой нагрузки.

В случае затруднений при отыскании причины  плохой изоляции батареи или трудности  ее восстановления (например, в случае, если батарея залита электролитом) целесообразно, при наличии обменного фонда, сменить батарею.

1.5.7 Проверить величину напряжения каждого аккумулятора. Проверку напряжения каждого аккумулятора производить нагрузочной вилкой или аккумуляторным пробником, конструкция которых обеспечивает нагрузку про проверяемого аккумулятора током, проходящим через нагрузочный резистор вилки или пробника. Величину тока нагрузки подбором нагрузочного сопротивления, установить близкой к возможному току нагрузки аккумулятора на электровозе, т.е. порядка 50 А, которому соответствует сопротивление нагрузки 0,02 Ом (для аккумуляторов типа НК-125, НК-125П).

Измерение напряжения нагрузочной вилкой, во избежание перегрева нагрузочного резистора, должно длиться не более 5-8 сек. Измерителем вилки или пробника должен быть вольтметр магнитоэлектрической системы, имеющий пределы измерения от 0 до 3 В, с ценой деления шкалы 0,05 В. При проверке напряжения аккумуляторов необходимо следить за полярностью электродов. Отклонение стрелки вольтметра в обратную сторону (при правильной постановке ножек нагрузочной вилки) указывает на переполюсовку электродов в аккумуляторе. При наличии расхождений в напряжениях отдельных аккумуляторов более 0,1 В у заряженной батареи ее следует подзарядить от стационарного зарядного устройства нормальным зарядным током в соответствии с табл. 4, в течение 4-5 часов до обильного газовыделения.

Если  после подзарядки батареи будут  обнаружены аккумуляторы, напряжение которых ниже среднего значения напряжения банок на 0,1 В и более, то их необходимо заменить.

1.5.8 Проверка уровень и плотность электролита в каждом аккумуляторе.

Проверить уровень электролита в аккумуляторах; при обнаружении недостатка электролита довести его уровень до нормы доливкой дистиллированной воды.

Уровень электролита определяется с помощью стеклянной трубки диаметром 5-6 мм, желательно, с метками по высоте.

Для проверки уровня электролита необходимо отвернуть пробку аккумулятора и в заливочное устройство опустить стеклянную трубку до соприкосновения с верхним краем токовыводящих пластин, затем плотно закрыть верхний конец трубки пальцем, и вынуть ее из аккумулятора, держа над заливочным отверстием. Высота электролита в трубке должна быть 5-19 мм.

При корректировке уровня электролита  в аккумуляторах следует устанавливать наибольший допустимый уровень.

Доливку дистиллированной воды в аккумуляторы рекомендуется производить из переносного бачка типа ПР1064.00.00 в сборе с краном разлива.

Излишки электролита из аккумуляторов  удалить резиновой грушей.

Воду или электролит, пролитые на крышки аккумуляторов, вытереть чистой салфеткой (после установки на место пробок).

Проверка плотности электролита  производится при помощи денсиметра.

Для измерения плотности электролита  необходимо в аккумулятор, через  заливочное отверстие, опустить наконечник денсиметра, сжав предварительно резиновую грушу.

При расширении груши в стеклянный сосуд всасывается из аккумулятора электролит в количестве, достаточном  для того, чтобы в нем мог  свободно плавать находящийся внутри стеклянного сосуда ареометр.

Плотность электролита  определяется степенью погружения ареометра в электролит и указывается той цифрой шкалы ареометра, до уровня которой ареометр погружен в электролит.

При измерении  плотности электролита вводить  поправку на температуру не требуется.

1.5.9 Произвести корректировку уровня электролита аккумуляторов с одновременной корректировкой его плотности.

При необходимости корректировки  плотности электролита в отдельных  аккумуляторах рекомендуется при нормальном уровне электролита измерить его плотность и, пользуясь таблицами или формулой, указанной ниже, определить объем электролита, который необходимо удалить из аккумулятора, заменив его равным объемом дистиллированной воды или концентрированного электролита (плотностью 1,41 г/чс ).

Объем заменяемого электролита  при корректировке его плотности  может быть подсчитан по формуле:

где :

 -объем заменяемой жидкости [см ];

-объем жидкости в сосуде [см ];

-требуемая плотность [г/ см ];

-плотность доливаемой жидкости [г/ см ];

-начальная плотность жидкости в сосуде [г/ см ]

1.5.10 Проверить исправность пробок заливочных отверстий аккумуляторов.

При осмотре пробок необходимо убедиться  в исправном состоянии резиновых вентильных колец, а также уплотнительных шайб.

Кольца и шайбы, имеющие механические повреждения - заменить.

Проверить чистоту вентиляционных каналов вывернутых пробок. При необходимости каналы прочистить и промыть теплой водой.

Если в процессе осмотра батареи  был устранен случай замыкания между  аккумуляторами, возникший в результате вздутия банки аккумулятора, то пробка такого аккумулятора должна быть осмотрена, а вентильное резиновое кольцо обязательно заменено.

1.5.11 Закрыть крышку ящика аккумуляторной батареи, поставить на место предохранители и включить рубильник (выключатель) аккумуляторной батареи.

Проверить общее напряжение аккумуляторной батареи без нагрузки и под нагрузкой.

Общее напряжение аккумуляторной батареи  проверяется с помощью измерительных приборов, установленных на электровозе и должно быть не ниже указанного в таблице 3 .

Для проверки напряжения аккумуляторной батареи под нагрузкой включить освещение кузова и на 5-8с прожекторную лампу (общей мощностью 1,5-2,0 кВт).

Таблица 3 Проверка общего напряжения аккумуляторной батареи

Резкое снижение напряжения батареи при включении нагрузки свидетельствует о потере емкости аккумуляторной батареей или наличии короткого замыкания в электрических цепях электровоза. Короткое замыкание в электрических цепях найти и устранить. Емкость батареи восстановить.