道窖发电机出租操作规范

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1、损坏集中在一面，润滑不足；19、耗机油，功率损失大活塞裙部尺寸小或连杆轴瓦间隙大

柴油机品牌：美国康明斯、重庆康明斯、东风康明斯、英国劳斯莱斯、美国卡特彼勒、日本三菱、瑞典沃尔沃、韩国大宇、美国底特律、上柴、玉柴、潍柴、济柴、无锡动力；交流电动中频发电机组样机方案设计可靠性分析
    
摘要:可靠性工程应从产品方案设计着手进行。文章以400hz中频发电机组样机方案设计为例,对该发电机组从可靠性分析和可靠性预计方面,进行定性定量的分析。
0 引言

本文所述的交流电动中频发电机组,是为某工程400hz中频电源而研制的机组,可靠性技术指标要求高,机组平均无故障间隔时间(mtbf)不小于2500h,故障平均修复时间(mttf)小于0.5h。可靠性设计是产品设计工程的一个重要环节,有必要在产品研制方案设计过程中,对该发电机组在可靠性分析和可靠性预计方面,作定性定量的分析估算。
1 可靠性模型
1.1 机电部件3种失效模型
(1)由于异常的负荷状况造成突然失效。异常的负载状况可以是人为故障或是环境条件造成,这种模型的随机失效为指数分布。
(2)在正常的负载状况下,由于材料的疲劳造成突然失效。这种失效模型遵守高斯――正态分布定律或对数正态分布定律,早期失效和随机失效有某个百分数。
(3)由磨损或腐蚀引起退化型失效。具有对数———正态分布或高斯———正态分布,由材料、对中、润滑等方面缺陷,所造成的早期失效有很小的百分数。
1.2 假定条件
(1)在电气设备中采用的所有部件是在可靠的制造过程和有效的质量控制下生产的。
(2)早期失效通过适当检查已消除。
(3)设备的设计和在系统中使用排除了过载可能性,可以说部件的绝大多数随机失效已经消除,机械部件总的失效可以用高斯———正态分布或接近高斯———正态分布来表示。
1.3 模型确定

对于新的电气设备可靠性模型一般采用正态失效模型。本文中对中频发电机组可靠性分析模型,皆指发电机组已使用,期间设备已多次修理,部件已有替换,当以设备的时间单位来量度时,这些部件的失效以随机时间间隔出现指数分布。因此,本文电动中频发电机组可靠性模型,采用随机失效为指数分布模型。
2 机组可靠性分配
组成电动中频发电机的所有单元中,任何一单元失效,就会导致整个产品失效。其可靠性方框图为串联模型,如图1所示。
3 机组设计中的可靠性分析
3.1 电动中频发电机可靠性设计分析
电动中频发电机是一种旋转式变频机,由鼠笼式交流电动机、400hz旋转磁场发电机、交流励磁机和旋转整流罩组成。电动中频发电机的可靠性取决于电气绝缘、机械部件和旋转整流装置。
(1)电动中频发电机组降低热负荷和电磁负荷设计采用f级,以提高绕组绝缘的工作可靠性。
(2)电机的机械部件中较薄弱环节是轴承。设计考虑选用轴承计算寿命控制在20000h以上,低噪声的轴承。
(3)旋转整流装置的可靠性。中频发电机的较大满载励磁电压为51.7v,励磁电流为12.7a,通过三相桥的交流电流为10.4a,设计选用硅旋转整流桥组,正向平均电流为40a,反向重复峰值电压为600v,有较大的安全系数。
3.2 自动电压调节器可靠性设计分析
自动电压调节器是中频电源系统的关键性部件,对性能指标的达到及系统的可靠性运行起着关键的作用。
(1)箱体工艺结构
为使控制装置缩小体积,充分利用有效空间,箱体内元器件设计成分层布列。层层间的连接采用接线端子,而不用接插件,以提高其电接触的可靠性;并用螺钉固定,安装于面板上,便于调试并避免冲击震动引起的接触不良。
半导体器件对温度敏感,热设计不合理,是造成电气设备可靠性差的重要原因。控制箱除了调压和稳压插件板外,主要是大功率晶体管。设计除了正确选择半导体元件的电性能参数之外,将插件板与晶体管分开布置,把晶体管安装在控制箱上部,并在控制箱两侧开百叶窗,形成空气对流,降低箱内温度
(2)元器件的选用原则
接触器、组合开关、热继电器、控制变压器、电流互感器等元器件按a级技术要求设计,以符合工程要求。
元器件的选用从方案构思即开始,如控制设备的电压调节器小功率元件选用,不仅考虑了放大倍数,又考虑了电磁干扰量。
控制设备是由多个单元串联而成的,而设备的可靠度是所属全部单元可靠度之乘积,元件越多,可靠度越低。在满足单元电路的条件下,选用集成化无调试的元器件。
制定元器件采购规范,包括元器件筛选条款,以保证可靠性等级。如电压调节器的集成电路等元器件,进行了高低温贮存、高低温冲击、功率老化等项目试验。
(3)元器件的降额设计
采用电压调节器大功率晶体管降额设计。电路实际使用额定功率p1为18w,现选用额定功率p2为50w,降压应力比s=p1/p2=0.36。在55℃的环境条件下,其管子失效率le为0.010×10-6;若降额应力比s0=0.8,在55℃的环境条件下其管子失效率le为0.033×10-6,则s0/s=0.033×10-6/0.010×10-6=3.3倍,即可靠性提高了3.3倍。
(4)调压并联装置
电压调节器是控制装置中的关键部件。为提高它的工作可靠性,除了从元器件的选用采取措施,还备用有手动励磁调压装置组成并联系统,一旦电压调节器失效,由转换开关从自动换接到手动调压。若2个相同单元接成并联工作冗余系统,当运行单元发生故障时,经切换将另一单元接入系统,则平均无故障间隔时间为一个单元的两倍。
4 机组设计中可靠性预计
4.1 机组电源系统功能故障分析
由电动中频发电机组的可靠性方框图可知,若各单元平均无故障间隔时间相等,则几个单元串联时每个单元为1/n。为提高中频电源系统的可靠性,应找出并改善系统可靠性较薄弱的单元。
(1)磁力起动单元。磁力起动单元主要元件为系统的接触器、热继电器、电阻、按钮、指示灯等,已从抗冲震机构、元件结构及工艺材料采取了措施,且在其他类似项目已用,平均无故障间隔时间都高达40000~60000h。磁力启动单元是电源系统失效率较低的环节。
(2) 50hz三相电动机和400hz中频发电机单元。从相应产品资料查得, 50hz三相电动机和400hz中频发电机平均无故障间隔时间都高达26000h。
(3)电压调节器单元。电压调节器单元是由自动电压调节器和手动调压励磁变阻器组成并联系统模型,其平均无故障间隔时间等于单元的2倍。当电压调节器故障,就由转换开关换至手动调压励磁变阻器,进行手动调压。只要其中一个单元正常工作,系统调压作用正常进行,不会发生停电导致400hz电源系统失效。在更换备用插件或大功率晶体管后,自动电压调节器恢复工作,其维修时间小于0.5h。
4.2 自动电压调节器可靠性预计
自动电压调节器是中频发电机电源系统中关键的单元,也是可靠性较差的单元,因此以较薄弱的电压调节器单元进行可靠性预计。自动电压调节器可靠性预计采用快速预计法,根据快速预计法合成电压调节器失效率ld:
式中:l为元器件平均基本失效率;k1为降额效果因子;k2为老练筛选效果因子;k3为环境因子;k4为机械结构因子;k5为制造工艺因子;n为整机所含要求元器件数量。
元器件的选用按技术规格书要求,**选用类似工程已用过的,未用过的采用研制或进口,元器件平均基本失效率l取10-5;元器件设计采用降额设计,特别重要元件大功率晶体管采取了降额设计,可靠性提高3倍,降额效果因子k1取10-2;元器件都经过热电老练筛选,老练筛选效果因子k2取0.3;工程环境条件较恶劣,环境因子k3取20;机械结构因子k4和制造工艺因子k5按常规,各取1.8;电压调节器设计90个元器件。

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