§18. Детали электрических машин, сетей,

АППАРАТУРЫ

К основным видам дефектов электрических машин относятся; изнаши­вание подшипников, щеток, коллекторов или контактных колец; наруше­ние электрических или магнитных свойств активных частей; ухудшение изоляционных качеств материалов; повреждение обмоток. Последствиями дефектов электрических машин являются: нагрев машины и ее отдельных частей выше допустимого, искрение под щетками, вибрация, изменение сопротивления изоляции. Вследствие чрезмерного нагрева возможно обугли­вание изоляции обмоток, которая теряет при этом изоляционные свой­ства, и машина выходит из строя.

У машин постоянного тока преимущественно нагреваются якорь и ка­тушки параллельной обмотки возбуждения, появляется повышенное искре­ние под щетками одного полюса. Это связано с замыканием в катушках обмотки якоря.

Искрение иод щетками у машины постоянного тока возникает при неисправности щеточного аппарата (неодинаковое расстояние между щет­ками по окружности коллектора, слабое или сильное прижатие щетки к коллектору, чрезмерно твердые либо мягкие щетки и др.).

У асинхронных электродвигателей при замыкании между отдельными листами железа вследствие задевания ротора о статор нарушается изоля­ция между стяжными болтами и сердечником, выгорает или оплавляется сердечник, происходит высокий местный нагрев некоторых мест сердечни­ков ротора или статора. У синхронных генераторов, кроме вышеотмечен- ных, имеются свои специфические дефекты. Например, недопустимый нагрев обмотки ротора, высокий нагрев контактных колец и щеток и искрение под ними.

Другие дефекты у всех типов электрических машин связаны со сле­дующими причинами: нарушение нормальной работы подшипников — с при­чинами, аналогичными рассмотренным для других машин и механизмов: вибрация — с недостатками центровки и балансировки и асимметрией маг­нитного потока машины в связи с коротким замыканием ча^ти обмотки, (при вибраций возможно искрение под щетками); понижение сопротивления изоляции обмоток — с отсырением под действием влажного морского воздуха и попаданием пара и воды при аварийных случаях (наиболее опасна морская вода, содержащая токопроводящие соли), с засорением машины токопроводящей пылью, а также естественным ее старением; механические повреждения обмотки — с трением неплотной в пазах обмот­ки якоря.

Кабель может быть механически поврежден, подвергнут воздействию огня, значительному нагреву, химическому действию масла, нефтепродук- пт, кислот. Со временем у кабеля снижаются изоляционные свойства нннлу естественного старения резиновой обмотки, при перегреве недопусти­мо большим током этот процесс ускоряется.

Механические повреждения могут быть в виде прорезов, вмятин, обры- »он, пробоин, просверливания, прокуса грызунами наружной защитной обмотки, резиновой изоляции и токоведущей жилы. Воздействие открыто­го огня и нагрева может произойти при электросварке, газорезке и др.

Повреждения электроаппаратуры могут быть следствием механических, ъчоктрохимнчоских и электрических причин.

Механические повреждения связаны с износом трущихся деталей, по­ломкой, образованием трещин, повреждением пружин и других деталей, подверженных действию переменных нагрузок. Коррозии подвергаются час­ти, инготоиленные из черных металлов без защитных покрытий.

!*)л< к!|П!Ч<ч'кие неисправности возникают при: действии высокой темпе- |iMtурыvicki рнческон дуги; перегорании резисторов и катушек; обугли- йяшш м пробое изоляции обмоток катушек, электромагнитных аппара­та; снижении сопротивления изоляции и др.

дм * m< 1АЛОПРОЮДА И Д»ИД1УДНОГО устройства

Iprrtiiur, промежуточные и упорные валы. Условия,в которых иахо- «ии ци-rtuue ttiotu ц|>и *кеи.'|уитйции, относительно тяжелые вследствие:

ио|>ро1нн при ш>;*дсйстнии забортной воды;

Я1111К«Н11‘|Н'М1‘НИ14Х нагружений при действии изгибающего момента от ниит и консольной части вала, что создает условия для усталостного |1вгрушеини, приiKipyiiiemiM уравновешенности винта (например, потереrtuuuviu «ли коррплип мои истей). а также при эксцентричности приложе­нии унори нищ а (выходе винта из воды);

нишшнипнш' дейдвудных подшипников (особенно кормового вблизи ншнл), 'н<> обусловливает просадку вала, искривление его оси, увеличение «М1МИ1УЛМ изгибающих напряжений;

уппроп нннтп о лед, плавающие твердые тела, грунт, воспринимаемых

• |>рАнмм налом;

Линии и чес кой нагрузки при кратковременном частом оголении винта во «if'rwH ннормоной погоды. При этом нагрузка на вал оказывается неравно- «г|ни»й и мл изменения частоты вращения.

К|юме юго, во время плавания практически невозможен контроль за l»«i6otoA гребных валов. Для этого судно должно быть поднято э док либо «гоЛчоднмы сложные работы для выполнения контроля на плаву.

Основными видами повреждений гребных валов являются: смятие резь­бы. изнашивание рубашек, разрушение изоляции между рубашками, де­формация отверстий во фланце вала, изгиб вала, трешины на валу и ру­башках, поломка.

Кроме электрохимической коррозии, на поверхностях вала возникает фреттинг-коррозия в месте перемещения контактирующихся участков вала с рубашкой и ступицей винта у их торцов. В результате этого происходит механическое повреждение посадочных поверхностей и образуются трещи­ны усталости, которые являются активными концентраторами напряжений. Это также снижает предел выносливости материала вала.

Для обеспечения надежности гребных валов и сохранения их расчет­ной прочности необходимо, чтобы вал ни » одной точке не соприкасался с водой, т. о. должна быть исключена коррозия.

Трещины и поломки чаще всего наблюдаются в сечсиии, близком к большому диаметру конуса вала для насадкн гребного аипта. между обра­щенными друг к другу торцами ступицы винта и кормовой рубашки греб­ного вала. Кроме того, трещины бывают в углах шпоночных пазов, под рубашками, ступицей винта и под межоблицовочной изоляцией.

Характер излома поврежденных валов подтверждает наличие уста­лостного разрушения материала.

В основном усталостного происхождения являются и трещины в валах.

На рис. 10 показаны повреждения гребных валов и рубашек гребных

валов, происшедшие на различных судах.

Рис. 11 Трешины но гребном валу, образовавшиеся от крутильных коло баний

Крутильные колебания, огиникаю- шие в валах валопрооода под дей­ствием периодически изменяющегося момента, вызывают их повреждения вначале в виде трещин, которые при развитии приводят к поломке вала. Трещины начинаются на поверхности под углом 45 ° к оси вала.

На рис. 11 показан типичный вид крестообразных трещин в гребных валах, возникающих вследствие кру­тильных колебаний

У промежуточных и упорных валов изнашиваются опорные шейки, v норные гребни у у норных валов, изгибаются валы, деформируются отвер­гши во фланцах.

Д«Йдвудны« и кроиштейноаы* втулки,дейдвудиые трубы икронштейны (ребиых валов. При отсутствии аварийных повреждений основным дефек­ту является износ втулок В некоторых случаях, например, при плава­нии судна а устьях рек с перекатами и мелями, возможно попадание на поверхность трения песка. В этом случае наблюдается интенсивное изна­шивание

Основным дефектом дейдвудных труб является коррозия, в случае нннрннных повреждений возможны трещины и поломка,

Кронштейны находятся в относительно тяжелых условиях. Кроме кор- р(мин н морской воде, возможны повреждения вследствие ударов плавающих tнерпых тел, льда и др.

| J0. ГРббНЫЕ винты

Тнжелые условия работы гребных винтов приводят к коррозионному н '<ро*ношншу разрушениям, появлению трещин в лопастях, выкрашива­нию кромок, прогибам лопнете и и их поломке,

И • многочисленных причин повреждения винтов основными являются KiippiMini н эрозии. Кроме того, возможны механические воздействия, кош п>чминные недостатки, произт>лстпенные дефекты.

X»|NiKi«*p нонреж дени И пнntон кнжеит от материала, из которого они (МГПНШМПН

4y<yiiiitM «ии?м нор»* лютей коррозией а виде продолговатых рако-•ии. |«<i* положенных мн шснеынакипей стороне лопасти ближе к входнойM|Miu«r. лыкрпшиннкиен кромкин ломаются лопасти. Влияет нз разру- (««•«(«е шпион чистотн нрищеиин, с увеличением которой разрушение уве- личн«ие(гм

Стильные ямнты поражаются коррозией в местах, наиболее удаленных «1оги иннmi. ближе к входной кромке Преимущественно корродирует «йгпгыппюшпн поверхность лопасти, редко напорная. На стальных винтах Корропт нроинлиетея и виде ииттиигов различной глубины и даже сквоз­им* (риг 12). В процессе развития раковины охватывают поверхность и сли- Мянги К повреждениям стальных винтов относятся также изгиб и поломка ДОНЛСП'Й (рис. 13).

Основным фактором, приводящим к разрушению гребных винтов, явля- большая скорость движения воды, что вызывает не только коррозию, Ни эрозию.

Лнтуннмс винты обладают высокой прочностью, пластичностью и устой- чмиоен.к» против коррозии в морской воде. Разрушаются латунные винты при гон местном действии коррозии и эрозии. В латунных винтах отсутствует, <И1д«био чугунным и стальным закономерность расположения поражаемыхUrn Они могут корродировать и по рабочей поверхности. Обычно пора- <*|>*>тсн участки, близкие к основанию лопасти, и ступица виита.

Обличенные винты быстроходных судов могут деформироваться и виб- (шршнпь при работе. Деформированные и нзпряженные участки лопастей

Рис. 12. Коррозионное разъедание и трещины на лопасти стального греб­ного винта

являются анодными, что обусловливает усиление коррозионного разруше­ния. Такие участки могут быть у корня, в средней части и у кромки лопасти.

Отдельно следует остановиться наразрушении латунных гребных вин­тов вследствие коррозионного рзстрсскивания, под которым понимается образование трещин у некоторых металлов и сплавов, находящихся в усло­виях корродирующей среды под длительным воздействием растягивающих напряжений.

При наличии остаточных напряжений в латунных изделиях может наблюдаться коррозионное растрескивание. Снятие напряжений отпуском латунных изделий при температуре 280— 350 °С устраняет растрескивание, существенно не изменяя механических свойств. Добавка никеля к латуни в некоторых случаях сообщает изделиям стойкость против коррозионного растрескивания ввиду повышения коррозионной стойкости в морской воде и в атмосферных условиях. Коррозионное растрескивание латуней свя­зано с интеркристаллитной коррозией. Однако после образования трещин и ослабления сечения разрыв происходит и по кристаллам.

Гребные винты из марганцовистой латуни марки ЛМЦЖ 55—3—! благодаря относительно небольшому содержанию иника и структуры <х—/? довольно устойчивы против коррозионного растрескивания.

Для латунных винтов характерна деформация лопастей, вследствие пластичности материала возможны также их выкрашивание и поломка.

Рис. 13. Повреждения лопастей:

о — деформация; С ~облом кромки

Эрозия гребных винтов, независимо от материала, бывает v корне- пых сечений, лопастей а районе ступицы на периферийных участках и кром­ках. Развитие эрозионного процесса проходит три стадии: эрозионный наклеп, эрозионную сыпь, собственно эрозию При эрозионном наклепе происходит пластическая деформация материала без его выкрашивания. Эрозионная сыпь представляет собойнезначительныераковинынаотдель­ных участках поверхности. Собственно эрозия — сплошное местное повреж­дение поверхности в результате выкрашивания материала.

Эрозия наблюдается в основном на гребных винтах быстроходных t-удо», а также на виитах судов с относительно малыми скоростями, неболь­шого водоизмещения и соответственно большого диаметра винта. Например, на гребных винтах танкеров типа «Прага» за три года эксплуатации макси­мальная глубина эрозионного повреждения составила ~Ю мм. На гребных пиитах быстроходных танкеров такое же эрозионное повреждение возни- кило после 250—300 ч эксплуатации. Срок службы гребных винтов из углеродистой стали и чугуна обычно не превышает 2—3 лет. Известны случаи выхода из строя стальных гребных винтов даже после 6 мес эксплуа­тации.

Больше разрушается обычно засасывающая часть лопасти, что также подтверждает интенсивность механического воздейстаня, которое больше на (всасывающей поверхности. Обычно разрушению подвергаются крайние части лопасти, наиболее удаленные от оси винта у входной кромки. На рис. 13 показаны повреждения гребных винтов.

Для увеличения срока службы гребных винтов применяют нержавеющие шиш. повышающие коррозионную и эрозионную стойкость и механическую прочность.

Трещины, выкрашивание, изгиб и поломка лопастей являются следствием уларов винтов о твердые предметы, находящиеся в воде. Эти дефекты недопустимы, так как при этом создается неуравновешенность и быстро <1шппитаются детали дейдвудного устройства.

Ослабление посадки винтов на валах связано с недостаточным креп­лением и стопорением гайки винта, неправильным допуском посадки, неточ­ной пригонкой винта. Этот дефект также недопустим, так как ослабление носилки винта может привести к серьезным повреждениям,

Основными факторами, влияющими на разрушение винтов, являются: формп кормы судна (острое, тупое образование); расположение винтов |носовой, кормовой, бортовой); расположение и форма выступающих час- Н'Я пкорме судна (руль, ахтерштевень, кронштейны гребных виктав); чигюгн вращения винта; его диаметр; качество материала винта (отно­шение- к электрохимической коррозии, структура, состояние поверхности); рлАон плавания (соленость, климатические условия).

РАЗБОРКА МАШИН, МЕХАНИЗМОВ И КОНСТРУКЦИИ. ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕД РЕМОНТОМ

i 21. ДЕМОНТАЖ И ВЫГРУЗКА С СУДНА

МЕХАНИЗМОВ, ДОСТАВКА ДЕТАЛЕЙ В ЦЕХ

Увеличение продолжительности эксплуатационного периода судов может быть достигнута при использовании агрегатного метода ремонта. В этом случае судовые машины и механизмы демонтируют и доставляют в цех для разборки и ремонта. Вместо демонтированных объектов уста­навливают новые или ранееотремонтированные и испытанные.

Демонтаж и транспортировку ДВС производят при капитальном ре­монте. Перед подъемом двигателя необходимо спустить воду, масло, топли­во из обслуживающих систем, снять ограждения, приборы, тяги, приводы, навешенные механизмы, разобщить соединение двигателя с взлопрово- дом. трубопроводами, отвернуть болты крепления двигателя к фундаменту. Для подъема устанавливают рамы или другие приспособлений, к которым крепят балку.

Если не предполагается перекладка валопровода или ремонт фунда­мента, тогда перед подъемом двигателя установочные клинья прихваты­вают к фундаменту электросваркой либо точно устанавливают их положение на фундаменте и измеряют толщину.

Для выемки машин и механизмов из судна приходится иногда вырезать части палуб, машинные шахты, борт судна, удалять надстройку. Поэтому при решении вопроса о демонтаже необходимо проверить его экономи­ческую целесообразность с учетом восстановительных работ. Необходимо наличие кранового оборудования и транспортных средств на данном заводе, отсутствие которых может обусловить демонтаж машин и механизмов по узлам (блоки цилиндров, машинная рама, коленчатые валы и т. п.). Выгружая из судна узлы и детали, необходимо предусмотреть меры их защиты от механических повреждений, особенно обработанных поверх­ностей.

Демонтаж и выгрузку турбин из судна и доставку в цех производят обычно при капитальном ремонте. Олнако в каждом отдельном случае этот вопрос рассматривают и решают в зависимости от состояния турбины, объема ремонтных работ, наличия грузоподъемных и транспортных средств и принятой технологии.

До выгрузки турбины из судна спускают воду из конденсатора и масло из системы, снимают арматуру и приборы, разбирают трубопроводы, соеди­ненные с турбиной, снимают поручни, плошадки, обшивку турбины и изоли­нию, быстрозапорный клапан ресивера, байпасные клапаны, разобщают ротор и редуктор, отвертывают фундаментные болты. Затем снимают турби­ну и редуктор с фундамента, выгружают с судна и транспортируют в цех для ремонта.

Машины, механизмы и отдельные детали поднимают и перемещают специальными устройствами с помощью строп. Подбор и расчет стропов необходим для обеспечения надежности и безопасности работ, связанных г подъемом и перемещением. При подборе стропа необходимо учитывать род груза, условия грузовых работ, тип грузового устройства и др. Для стропов применяют канаты пеньковые (бельные и смольные}, стальные (тросы) из цветной или оцинкованной проволоки, сварные иепи.

Пеньковые канаты — гибкие, не повреждают поверхности переносимого объекта; кроме того, они относительно дешевы. Однако стропы из пень­ковых канатов быстро перетираются, снижают качество от воздействия илиги, минеральных масел, кислот и температуры; при большой грузо­подъемности их диаметр настолько велик, что работать с ними неудобно.

Стропы из пеньковых канатов рассчитывают по формуле

47y(jidS)<0„

где Т- допускаемое усилие на одну ветвь стропа. хН;il. —диаметр каната, ем;

<», — допускаемое напряжение на разрыв, кНа (для бельных стропов о_г*=5МПа, для стальных а_г=4,5 МПа).

При известном усилии, приходящемся на ветвь стропа, диаметр —0,1бУ?; dc=168V7\ гдеit„. d< —диаметры бельного и смольного канатов, см.

Наибольшее применение находят стропы из стальных ^;проволоч-; ных канатов. Также важно, что они рвутся не по всему сечению^'а КО' отдельным проволокам. Они легче стропов пеньковых и цепных сбегаетч стиенно в I—2 и 4—5 раз.

Недостатками стальных стропов являются высокая стоимость и боль­шая жесткость (относительно других стропов). При работе сталь­ные стропы постепенно раскручиваются, теряя первоначальную прочность.

Гибкость стальных стропов характеризуется коэффициентами гиб- но<ги К,и плотностиК_п, которые можно определить из выражений;

^к-Ь*-(!)'•

«дг</„ нd_n — диаметры каната и проволоки, мм;

0, — расчетный диаметр каната, мм; i — число проволок в канате.

При Д'_г<)0 трос считается жестким; при К_г=)0-г20 — гибким; приК, '■'№- очень гибким. При равныхК, более гибким будет трос, у которого меньше /(„. Стальные проволочные стропы для подъема и переме- мцмни машин и механизмов подбирают по диаметру в зависимости от разрыв- цок» усилия, которое определяют по формуле

W_v~(Q + G)K/n,

l№ О ■-нее переметаемого механизма, кН;

и— вес подвески гака, стропа, грузового приспособления, кН;

К — коэффициент запаса прочности (принимается равным 4—6);

п —число стропов или ветвей стального каната.

Вследствие отклонения ветвей от вертикали возникает добавочное усилие: при угле каната 30° равное 15% основного, при 45 ^а—А2%\ при 60°—100%.