Thực hiện các qui định của Bộ KH&CN sau khi chuẩn bị xong các điều kiện kỹ thuật cho công tác thử nghiệm điển hình động cơ một chiều 200kW-750vg/ph-440V, đề tài đã xin ý kiến và thành lập Tổ công tác tham gia nghiệm thu sản phẩm bằng quyết định số 945/QĐ-KC06-19CN ngày 24/11/2005 của cơ quan chủ trì đề tài (xem phụ lục). Tham gia Tổ công tác gồm các ông Bùi Đình Tiếu, Lê Tòng, Đặng Văn Sửu, Trần Minh, Nguyễn Quang Lợi là các nhà khoa học, các giáo s− tiến sỹ, các chuyên gia máy điện đầu ngành. Tham gia thử nghiệm động cơ tại hiện tr−ờng còn có ông Nguyễn Quang Huy là Phó Giám đốc Công ty Apatit Việt Nam và các cán bộ kỹ thuật, công nhân vận hành máy xúc.
Thành phần tham gia thử nghiệm cùng với các cán bộ kỹ s− cơ quan chủ trì đề tài có đủ năng lực để tham gia và giám sát quá trình thử nghiệm.
Nhiệm vụ của Tổ công tác là trực tiếp tham gia và xác nhận các kết quả thử nghiệm động cơ. Tổ công tác đã xem xét và đóng góp ý kiến cho đề tài về ph−ơng pháp và qui trình thử nghiệm. Kiểm tra tính pháp lý của các ph−ơng tiện đo l−ờng đ−ợc sử dụng trong công tác thử nghiệm trong giai đoạn thử tải tại Công ty Apatit Việt nam. Tổ công tác đã tham gia giám sát quá trình thử nghiệm, đã tiến hành “chụp ảnh” các số liệu đo thực tế của sản phẩm cũng nh− của động cơ Liên Xô đang làm việc trên máy xúc để có cơ sở so sánh đánh giá chất l−ợng chế tạo sản phẩm.
5.3.3 Thử nghiệm động cơ một chiều 200kW-750vg/ph-440V.
Động cơ đ−ợc tiến hành thử nghiệm theo các trình tự và ph−ơng pháp thử đ−ợc qui định trong qui trình thử nghiệm động cơ để xác định các chỉ tiêu thông số kỹ thuật đạt đ−ợc của sản phẩm.
Động cơ 200kW là máy điện một chiều chuyên dùng với chế độ làm việc đặc biệt. Theo nh− quy trình thử nghiệm, động cơ đ−ợc thử nghiệm theo 3 giai đoạn, với kết quả thử nghiệm nh− sau:
Giai đoạn 1: Thử nghiệm tại phòng thí nghiệm máy điện quay của Công ty CTAMAD.
1. Kiểm tra cảm quan
- Động cơ đ−ợc lắp đầy đủ các chi tiết. Các chi tiết chế tạo đạt yêu cầu kỹ thuật. Động cơ có mẫu mã đẹp, kiểu dáng công nghiệp, hiện đại.
- Các viên than đã đ−ợc hạ vào vị trí hộp than, bề mặt tiếp xúc đạt yêu cầu (> 75% diện tích). Viên than đ−ợc cố định tốt trong hộp than, lực nén than đều, không lỏng, không kẹt.
- Bề mặt cổ góp điện sạch, không bị bám bụi than trong các rãnh cách điện. - Quạt thông gió lắp đúng chiều, các cửa gió lắp đúng vị trí.
- Trục động cơ trơn (khi quay nhẹ tay), mỡ ổ bi không bị đùn ra ngoài.
2. Đo điện trở cách điện của các cuộn dây:(Mêgôm 500V)
Điện trở cách điện đo đạt đ−ợc : - Cuộn dây cực chính-vỏ : 1000MΩ - Cuộn dây cực từ phụ-vỏ : 1000MΩ
- Cuộn dây cực từ chính- cuộn dây cực từ phụ : 500MΩ - Cuộn dây phần ứng+cổ góp-vỏ : 200MΩ
Điện trở cách điện đạt yêu cầu. Tiêu chuẩn quy định điện trở cách điện >5MΩ
3. Đo điện trở cuộn dây ở trạng thái nguội
Ph−ơng pháp đo bằng cầu P333.
- Điện trở cuộn dây chính (kích từ ) RKT =3,310Ω - Điện trở cuộn dây cực phụ RCP =0,005Ω
- Điện trở cuộn dây phần ứng Rp− = 0,048 Ω - Nhiệt độ môi tr−ờng t = 28oC
4. Thử cách điện vòng dây.
Các cuộn dây đ−ợc thử cách điện vòng tr−ớc khi lắp ráp toàn bộ bằng thiết bị thử cách điện vòng PJ15S-2M. Kết quả kiểm tra dạng sóng của các cuộn dây nh− sau:
+ Cách điện vòng dây các cuộn dây cực từ chính: Đạt yêu cầu + Cách điện vòng dây các cuộn dây cực từ phụ: Đạt yêu cầu
5. Thử điện áp rơi trên các cuộn dây cực từ chính sau khi lắp ráp động cơ.
Đ−a điện áp một chiều vào 2 đầu dây cuộn cực từ chính UKT=100V, đo diện áp rơi trên từng cuộn dây cực, kết quả nh− sau:
U1=28,5 V U3=28,8 V
U2=28,7 V U4=28,6 V
Kết luận: Điện trở của các cuộn dây t−ơng đối đồng đều.
6. Kiểm tra cách vòng dây cuộn dây phần ứng và mối hàn dây vào cổ góp.
Thử nghiệm đ−ợc tiến hành tr−ớc khi lắp ráp động cơ.
- Đ−a điện áp một chiều vào 2 lam đồng cổ góp cách nhau 30 lam.
- Đo điện áp giữa 2 lam đồng cạnh nhau trong khoảng đặt điện áp. Điện áp đo đ−ợc đều nhau.
Kết luận: - Cuộn dây phần ứng không bị chập vòng; - Mối hàn ngấu.
7. Kiểm tra sơ đồ đấu dây của động cơ.
- Sơ đồ đấu, cực tính đúng nguyên lý
8. Thử độ bền cách điện.
Điện áp thử 1880V trong một phút đối với cuộn dây cực từ chính, cực từ phụ, bộ dây phần ứng (đã đấu vào cổ góp)
Kết luận: Đạt yêu cầu.
9. Thử nghiệm không tải:
- Điện áp kích từ UKT=115V, đ−ờng kính IKT=32A
- Nâng dần điện áp phần ứng 110V, 220V, 330V, 400V, 440V. - Đo dòng điện phần ứng, và tốc độ động cơ.
Kết quả đ−ợc lập bảng nh− sau:
Bảng 10. Kết quả thử không tải động cơ 1 chiều 200kW.
UPhần ứng(V) 110 220 330 400 440
IPhần ứng(V) 9,4 12 13,5 15,5 15,8
n (vg/ph) 198 385 563 685 760
- Thời gian chạy thử không tải: 1,5h, các thông số ổn định, nhiệt độ ổ bi nằm trong phạm vi cho phép (độ tăng nhiệt <20oC).
Kết luận: động cơ đạt các yêu cầu cho phép thử nghiệm có tải.
10. Thử nghiệm có tải:
- Lắp động cơ lên máy thử tải Dinamomét 1500Nm để thử tải động cơ một chiều và thử phát nhiệt ở tải lớn nhất của máy (83,2kW) (có thể đạt đ−ợc trong phòng thí nghiệm)
- Lắp ráp mạch điện động lực theo đúng sơ đồ phần kích từ và phần ứng.
- Cấp điện áp một chiều vào cuộn dây kích từ UKT = 115V dòng điện kích từ IKT = 32A.
- Đ−a dần điện áp phần ứng kiểm tra các thông số sau: Điện áp phần ứng, dòng điện phần ứng, tốc độ động cơ lập bảng sau để tính sơ bộ hiệu suất tại một số điểm:
Bảng 11. Kết quả thử 45% tải tại phòng thí nghiệm.
Mômen(Nm) 503 732 1054 1449 Công suất P2 (kW) 40,661 58,253 83,437 113,948 UPhần ứng (V) 440 440 440 440 IPhần ứng(V) 99 140,6 202 278 n (vg/ph) 772 760 756 751 η ( % ) 86,3 89 90,2 90,5
- Thời gian chạy thử tải trong 3h ở khoảng 45% tải danh định. Các thông số ổn định, nhiệt độ ổ bi tr−ớc t = 420C, ổ bi sau t = 430C.
- Độ tăng nhiệt bộ dây phần ứng: 36,450C (nhiệt độ môi tr−ờng 310C ). - Lập đặc tính điều chỉnh tải:
Hình 41: Đặc tính điều chỉnh tải.
Kết luận: Động cơ làm việc ổn định ở 45% tải danh định.
11. Thử nghiệm đảo chiều động cơ:
Đ−a điện áp vào bộ dây kích từ đến dòng điện định mức IKT = 32A, nâng dần điện áp phần ứng và liên tục đảo chiều dòng điện kích từ ta đo đ−ợc các kết quả và lập bảng sau: 760 vg/ph 0 300 150 503 732 1054 750 600 450 n (vg/ph) 772 vg/ph M đm =2546 M (Nm ) 751 vg/ph 900 756 vg/ph 1449
Bảng 12. Kết quả thử nghiệm đảo chiều TT Điện áp phần ứng (V) Dòng điện phần ứng lúc động cơ hãm (A) Dòng điện không tải lúc động cơ ổn định tốc độ (A) Tốc độ động cơ (vg/ph) 1 70 95 7,2 119 2 85 114 7,4 142 3 100 140 7,4 171 4 110 149 7,9 186 5 120 150 8,3 196 6 135 180 8,6 230 7 150 183 9 256 8 160 190 10 270
Kết luận: Tình trạng động cơ đảo chiều tốt, không có hiện t−ợng đánh lửa trên cổ góp (cấp tia lửa 1).
Hình 42. Đặc tính điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện áp phần ứng
754 vg/ph 751 vg/ph 0 650 800 700 750 n (vg/ph) M (Nm ) 1125 M đm =2546 760 vg/ph 756 vg/ph
Giai đoạn 2 : Thử nghiệm tại hiện tr−ờng
Động cơ một chiều 200kW làm việc trong điều kiện rất đặc biệt: động cơ đ−ợc lắp trên máy xúc ]7∋-5A làm việc tại khai tr−ờng. Để chuẩn bị cho công tác thử nghiệm, các kỹ s− tham gia đề tài đã phải nghiên cứu rất kỹ điều kiện làm việc và thử nghiệm động cơ 200kW tại hiện tr−ờng. Các đặc điểm khi thử tại hiện tr−ờng:
- Khả năng lắp lẫn động cơ của đề tài vào máy xúc. Vị trí buồng máy lắp động cơ
rất chật hẹp, điều kiện nâng hạ rất khó khăn. Với điệu kiện thực tế nh− vậy phải thuê xe cẩu tự hành để tháo động cơ của máy xúc ra và lắp động cơ của đề tài vào. Nh− vậy kích th−ớc lắp đặt của động cơ cần phải đ−ợc kiểm tra, điều chỉnh để hoàn toàn phù hợp với vị trí lắp động cơ trong buồng máy và khớp với các thiết bị động học khác trên máy xúc.
- Chế độ làm việc của động cơ rất khắc nghiệt. Máy xúc làm việc ở địa bàn vùng
núi, sau khi nổ mìn, máy xúc sẽ tiến hành xúc quặng. Ng−ời công nhân vận hành máy nhiều khi do muốn đạt năng suất cao nên khi vận hành đã không vào số theo thứ tự từ 1 đến 5 mà vào số 1 và chuyển ngay sang số 3 và số 5, điều kiện khởi động, gia tốc khó khăn hơn. Máy xúc thực hiện 23 giây một lần xúc. Gầu xúc quay sang phải để đổ quặng rồi lại quay sang trái và thực hiện bốc xúc. Nh− vậy động cơ làm việc ở chế độ tải danh định gián đoạn, thực tế tải không ổn định, có thời điểm quá tải 1,25 Pdđ, tốc độ quay luôn thay đổi. Động cơ liên tục đảo chiều quay theo chu kỳ.
- Hệ thống mạch điều khiển của máy xúc cho phép thay đổi liên tục dòng kích từ (Ikt), khi không tải hoặc khi hạ gầu thì điện áp kích từ Ukt = 85V, khi kéo tải (khi xúc quặng) thì Ukt =115V. Quá trình này thay đổi liên tục.
- Tốc độ động cơ sẽ v−ợt tốc độ danh định khi hạ gầu xúc, có lúc đạt tới n=960vg/ph (Tốc độ bằng 1,28 lần tóc độ danh định).
Với đặc điểm làm việc thực tế tại khai tr−ờng sẽ có có các −u điểm và hạn chế sau trong thử nghiệm.
−u điểm :
+ Động cơ làm việc theo đúng chế độ quy định; + Có thể điều chỉnh tải (từ non tải đến quá tải); + Thử đ−ợc quá tải (125% Pdđ);
Nh−ợc điểm:
+ Không thể điều chỉnh tải tinh (chính xác theo mong muốn); + Các giá trị đo đ−ợc là tức thời.
Sơ đồ mạch điện trên máy xúc:
Hình 43. Sơ đồ mạch điện trên máy xúc
1.Máy phát một chiều. 2. Máy phát một chiều. 3. Động cơ chính 4. Máy phát một chiều cấp nguồn cho động cơ 200kW.
5. Động cơ một chiều 200kW 6. Hệ thống nâng hạ gàu xúc.
Do đặc điểm thử rất xa Hà Nội, lắp đặt động cơ rất khó khăn, việc tổ chức đoàn công tác không đơn giản, để tổ chức thử nghiệm chính thức đ−ợc thuận lợi, nhóm đề tài đã xin phép đ−ợc lắp động cơ 200kW lên máy xúc, và cho máy đã làm việc từ ngày 21/11 tại “khai tr−ờng", cho đến khi dừng máy để lắp các thiết bị thử nghiệm thì máy đã xúc đ−ợc 21.000m3 quặng.
Ngày 30/11/2005 với sự tham gia của tổ công tác nghiệm thu, các cán bộ công nhân Công ty Apatít Việt Nam, cán bộ công nhân Công ty CTAMAD và nhóm thực hiện đề tài đã tiến hành các b−ớc thử nghiệm nh− sau:
Đo điện trở cách điện cuộn dây kích từ, cuộn dây cực từ phụ, bộ dây rôto và cụm
+ Cuộn dây kích từ: 1000 MΩ
+ Cuộn dây cực từ phụ: 1000 MΩ
+ Bộ dây rôto: 500 MΩ
+ Cụm giá than: 300 MΩ
Đo điện trở một chiều cuộn dây kích từ, cuộn dây cực từ phụ bằng cầu đo điện trở
P333, kết quả:
Mục thử Cuộn dây kích từ Điện trở phần ứng Nhiệt độ môi tr−ờng
Kết quả (Ω) 3,564 0,048 280C
Kiểm tra sơ đồ nối dây.
Theo đúng sơ đồ động cơ làm việc trên máy xúc ]7∋-5A
Thử nghiệm không tải.
Động cơ đ−ợc lắp lên vị trí làm việc khi chạy không tải là lúc động cơ chỉ kéo gầu xúc không ( lúc này động cơ đã mang một phần tải ).
Thiết bị đo: Đồng hồ vạn năng, đồng hồ ampekìm đo dòng một chiều, đồng hồ đo tốc độ, thiết bị đo độ ồn, thiết bị đo độ rung, súng bắn nhiệt độ.
Bảng 13. Kết quả thử nghiệm không tải tại hiện tr−ờng.
Các điểm đo Thông số đo 1 2 3 Điện áp kích từ ( V ) 115 115 114 Dòng điện kích từ ( A ) 32 33 32 Điện áp phần ứng ( V ) 445 443 442 Dòng điện phần ứng ( A ) 58 69 87 Tốc độ ( vg/ph ) 785 772 761
+ Tình trạng làm việc của động cơ: Tốt + Nhiệt độ của ổ bi tr−ớc: 320C.
+ Nhiệt độ của ổ bi sau: 310C.
+ Đo độ ồn: 83 dB ( độ ồn trung bình ở khoảng cách 1m ). + Đo độ rung: 28 àm ( độ rung trung bình ).
Thử nghiệm có tải.
Động cơ đ−ợc lắp lên vị trí làm việc khi chạy có tải. Thiết bị đo: nh− khi thử không tải.
Điều kiện môi tr−ờng thử nghiệm: nhiệt độ 300C, độ ẩm 70%.
Bảng 14. Kết quả thử nghiệm có tải tại hiện tr−ờng
Các điểm đo Thông số đo 1 2 3 4 Điện áp kích từ ( V ) 115 115 115 115 Dòng điện kích từ ( A ) 32 32 32 32 Điện áp phần ứng ( V ) 445 445 445 445 Dòng điện phần ứng ( A ) 144 205 287 370 Tốc độ (vg/ph ) 760 757 753 751
+ Tình trạng làm việc của động cơ: Tốt + Nhiệt độ của ổ bi tr−ớc: 320C.
+ Nhiệt độ của ổ bi sau: 330C.
+ Đo độ ồn: 84dB ( độ ồn trung bình ở khoảng cách 1m ). + Đo độ rung: 29àm ( độ rung trung bình ).
Các thông số đo đ−ợc là cơ sở cho việc tính toán dựng đ−ờng đặc tính động cơ và đánh giá các thông số kỹ thuật.
Giai đoạn 3: Thử khả năng làm việc lâu dài của động cơ.
Giai đoạn 3 là yêu cầu thử nghiệm do công ty CTAMAD đ−a ra để kiểm tra xác định độ bền của sản phẩm và tính ổn định của công nghệ chế tạo sản phẩm nhằm hoàn thiện hơn nữa sản phẩm cũng nh− các qui trình công nghệ chế tạo sản phẩm. Giai đoạn thử nghiệm này đề tài đã đ−ợc Công ty Apatit cho phép tiếp tục lắp động cơ một chiều 200kW-750vg/ph-440V trên máy xúc ]7∋-5A số 10 đang phục vụ sản xuất ở khai tr−ờng 12, Xí nghiệp khai thác thuộc Công ty Apatit Việt Nam.
Thời gian động cơ 200kW đ−ợc Công ty Apatit Việt Nam đ−a vào lắp đặt vận hành là ngày 21 tháng 11 năm 2005, với đặc thù phục vụ sản xuất, máy xúc ]7∋-5A đ−ợc vận hành liên tục 3 ca trong một ngày. Để đảm bảo năng suất cao, động cơ đ−ợc cài số tắt, chế độ làm việc khắc nghiệt. Động cơ luôn phải thay đổi tải, đảo chiều quay và quay v−ợt tốc. Theo công văn số 192CV/AP-GĐ về nhận xét kết quả chạy thử nghiệm
động cơ một chiều 200kW của Giám đốc Công ty Apatit Việt Nam thì cho đến nay động cơ vẫn đ−ợc vận hành liên tục, mang đủ tải và đảm bảo năng suất bốc xúc theo thiết kế. Trong suốt thời gian vận hành động cơ hoạt động ổn định, không xảy ra sự cố, hỏng hóc phải dừng sản xuất. Các thông số cơ bản của động cơ nh− dòng điện, điện áp, tốc độ, nhiệt độ động cơ.v.v.. t−ơng đ−ơng nh− của các động cơ do Liên xô chế tạo.
Đến nay động cơ vẫn tiếp tục đ−ợc lắp và làm việc trên máy xúc để khẳng định chất l−ợng chế tạo, khả năng làm việc lâu dài của động cơ.
5.3.4 Xác định các chỉ tiêu thông số kỹ thuật, đánh giá chất l−ợng sản phẩm
a. Xác định các chỉ tiêu thông số kỹ thuật của động cơ.
Qua các b−ớc thử nghiệm động cơ tại phòng thí nghiệm máy điện quay của Công ty CTAMAD và thử nghiệm tại khai tr−ờng của Công ty Apatit Việt Nam, Tổ công tác cùng với nhóm thực hiện đề tài đã đo đạc đ−ợc toàn bộ các số liệu cần thiết để