Дослідження впливу хімічного складу конструкцій високовольтних кіл на виникнення пожеж на локомотивах
Loading...
Date
2019
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
UK: Мета. Робота спрямована на виявлення впливу невідповідності хімічного складу конструкцій високово-льтних кіл на механізм виникнення пожежі на локомотиві ВЛ-80к. Методика. Під час дослідження зразків матеріалів контактних затискачів застосовані макро- та мікроструктурний, фрактографічний, аналітичний аналізи. Результати. Аналітичний аналіз стану деталей дав змогу виявити первинні причини займання трансформаторного масла й подальшого повного вигоряння секції електровозу. Установлено, що зруйновані контактні затискачі мали такий хімічний склад, що не відповідає конструкторсько-технічній документації. Утворена під час руйнування затискачів контактів дуга між краями макротріщин не призвела до відключен-ня основного високовольтного реле, а внаслідок великої потужності сприяла загорянню великого об’єму трансформаторного масла, яке знаходилося знизу затискачів контактів. Таке загоряння може також виник-нути внаслідок послаблення від вібрації з’єднань силового кола локомотива. Попередити подібні випадки загоряння можна за допомогою ідентифікації критичних температур нагрівання контактів високо вольтної камери, контакторної й резисторної груп для негайного укріплення або заміни з’єднання. Наукова новизна. У роботі застосовано комплексний аналітичний і технічний підхід до виявлення причин виникнення пожежі на електровозі ВЛ-80к. Оцінено типовий механізм виникнення пожежі й максимальну кількість факторів, які могли вплинути на передчасне руйнування затискачів контактів. Показано, що сукупність факторів, які негативно вплинули на експлуатаційні характеристики затискачів контактів, одночасно досягла так званої «критичної маси» внаслідок нагрівання означених дефектних деталей. Упровадження додаткових факторів сигналізації про наднормове нагрівання досліджених та інших важливих деталей і конструкцій локомотивів дозволить попередити виникнення пожеж, вчасно ідентифікувати невідповідність хімічного складу деталей конструкторсько-технічній документації, а також виявляти зазори в з’єднаннях електричних кіл, які виникли або внаслідок недостатнього затягування, або ослаблення з’єднань у процесі вібрації під час руху локомотивів. Практична значимість. Запропонована додаткова сигналізація сприятиме збереженню не тільки парку локомотивів ПАТ «Укрзалізниця», а й життя та здоров’я працівників локомотивних бригад.
RU: Цель. Работа направлена на выявление влияния несоответствия химического состава конструкций высоковольтных кругов на механизм возникновения пожара на локомотиве ВЛ-80к. Методика. Во время исследования образцов материалов контактных зажимов применены макро- и микроструктурный, фрактографический, аналитический анализы. Результаты. Аналитический анализ деталей позволил выявить первичные причины возгорания трансформаторного масла и последующего полного выгорания секции электровоза. Установлено, что разрушенные контактные зажимы имели такой химический состав, который не соответствует конструкторско-технической документации. Образованная при разрушении зажимов контактов дуга между краями макротрещин не привела к отключению основного высоковольтного реле, а вследствие большой мощности способствовала возгоранию большого объема трансформаторного масла, которое находилось снизу зажимов контактов. Такое возгорание может также возникнуть вследствие ослабления от вибрации соединений силовой цепи локомотива. Предупредить подобные случаи возгорания можно с помощью идентификации критических температур нагрева контактов высоковольтной камеры, контакторной и резисторной групп для немедленного укрепления или замены соединения. Научная новизна. В работе применен комплексный аналитический и технический подход к выявлению причин возникновения пожара на электровозе ВЛ-80к. Оценен типичный механизм возникновения пожара и максимальное количество факторов, которые могли повлиять на преждевременное разрушение зажимов контактов. Показано, что совокупность факторов, которые негативно повлияли на эксплуатационные характеристики зажимов контактов, одновременно достигла так называемой «критической массы» в результате нагрева указанных дефектных деталей. Внедрение дополнительных факторов сигнализации о сверхурочном нагреве исследованных и других важных деталей и конструкций локомотивов позволит предупредить возникновение пожаров, вовремя идентифицировать несоответствие химического состава деталей конструкторско-технической документации, а также выявлять зазоры в соединениях электрических цепей, возникшие либо вследствие недостаточной затяжки, либо ослабления соединений в процессе вибрации во время движения локомотивов. Практическая значимость. Предложенная дополнительная сигнализация будет способствовать сохранению не только парка локомотивов ОАО «Укрзализныця», но и жизни и здоровья работников локомотивных бригад.
EN: Purpose. The work is aimed at identifying the influence of the incompatibility of chemical composition of the high-voltage circuits designs on the mechanism of fire break-out at the VL-80k locomotive. Methodology. Macro- and microstructural, fractographic, analytical analyses were applied during the research of the samples of contact clamps materials. Findings. Analytical analysis of the parts of electric locomotive made it possible to identify the primary causes of circuit-breaker oil ignition followed by a complete burnout of the locomotive section. It was es-tablished that the destroyed contact clamps had a chemical composition that does not meet the requirements of de-sign and technical documentation. The arc formed between the edges of macro-cracks during the destruction of the contact clamps did not lead to the disconnection of the main high-voltage relay, and due to the high power contrib-uted to the ignition of a large amount of circuit-breaker oil, which was located below the contact clamps. Such igni-tion may also occur as a result of the weakening of the locomotive power circuit caused by the vibration. One can prevent such cases of ignition by identifying critical heating temperatures of the contacts of high-voltage cabinet, contactor and resistor groups to immediately strengthen or replace the connection. Originality. A comprehensive analytical and technical approach was applied in identifying the causes of fire at the VL-80k electric locomotive. A typical fire break-out mechanism and a maximum number of factors that could affect the premature destruction of the contact clamps were investigated. It is shown that a set of factors that negatively affected the performance char-acteristics of the contact clamps, simultaneously reached the so-called "critical mass" as a result of heating of these defective parts. The introduction of additional signaling factors for supercritical heating of the investigated and other important parts and designs of locomotives will prevent fires at the locomotives. It will help timely to identify the inconsistency of the chemical composition of the parts of the design and technical documentation, as well as to find out the gaps in the electrical connections that were formed either due to the insufficient tightening, or due to the weakening of connections in the process of vibration during the movement of locomotives. Practical value. The proposed additional signaling will contribute not only to the preservation of the locomotive fleet of Ukrzaliznytsia OJSC, but also to the rescue of locomotive brigades.
RU: Цель. Работа направлена на выявление влияния несоответствия химического состава конструкций высоковольтных кругов на механизм возникновения пожара на локомотиве ВЛ-80к. Методика. Во время исследования образцов материалов контактных зажимов применены макро- и микроструктурный, фрактографический, аналитический анализы. Результаты. Аналитический анализ деталей позволил выявить первичные причины возгорания трансформаторного масла и последующего полного выгорания секции электровоза. Установлено, что разрушенные контактные зажимы имели такой химический состав, который не соответствует конструкторско-технической документации. Образованная при разрушении зажимов контактов дуга между краями макротрещин не привела к отключению основного высоковольтного реле, а вследствие большой мощности способствовала возгоранию большого объема трансформаторного масла, которое находилось снизу зажимов контактов. Такое возгорание может также возникнуть вследствие ослабления от вибрации соединений силовой цепи локомотива. Предупредить подобные случаи возгорания можно с помощью идентификации критических температур нагрева контактов высоковольтной камеры, контакторной и резисторной групп для немедленного укрепления или замены соединения. Научная новизна. В работе применен комплексный аналитический и технический подход к выявлению причин возникновения пожара на электровозе ВЛ-80к. Оценен типичный механизм возникновения пожара и максимальное количество факторов, которые могли повлиять на преждевременное разрушение зажимов контактов. Показано, что совокупность факторов, которые негативно повлияли на эксплуатационные характеристики зажимов контактов, одновременно достигла так называемой «критической массы» в результате нагрева указанных дефектных деталей. Внедрение дополнительных факторов сигнализации о сверхурочном нагреве исследованных и других важных деталей и конструкций локомотивов позволит предупредить возникновение пожаров, вовремя идентифицировать несоответствие химического состава деталей конструкторско-технической документации, а также выявлять зазоры в соединениях электрических цепей, возникшие либо вследствие недостаточной затяжки, либо ослабления соединений в процессе вибрации во время движения локомотивов. Практическая значимость. Предложенная дополнительная сигнализация будет способствовать сохранению не только парка локомотивов ОАО «Укрзализныця», но и жизни и здоровья работников локомотивных бригад.
EN: Purpose. The work is aimed at identifying the influence of the incompatibility of chemical composition of the high-voltage circuits designs on the mechanism of fire break-out at the VL-80k locomotive. Methodology. Macro- and microstructural, fractographic, analytical analyses were applied during the research of the samples of contact clamps materials. Findings. Analytical analysis of the parts of electric locomotive made it possible to identify the primary causes of circuit-breaker oil ignition followed by a complete burnout of the locomotive section. It was es-tablished that the destroyed contact clamps had a chemical composition that does not meet the requirements of de-sign and technical documentation. The arc formed between the edges of macro-cracks during the destruction of the contact clamps did not lead to the disconnection of the main high-voltage relay, and due to the high power contrib-uted to the ignition of a large amount of circuit-breaker oil, which was located below the contact clamps. Such igni-tion may also occur as a result of the weakening of the locomotive power circuit caused by the vibration. One can prevent such cases of ignition by identifying critical heating temperatures of the contacts of high-voltage cabinet, contactor and resistor groups to immediately strengthen or replace the connection. Originality. A comprehensive analytical and technical approach was applied in identifying the causes of fire at the VL-80k electric locomotive. A typical fire break-out mechanism and a maximum number of factors that could affect the premature destruction of the contact clamps were investigated. It is shown that a set of factors that negatively affected the performance char-acteristics of the contact clamps, simultaneously reached the so-called "critical mass" as a result of heating of these defective parts. The introduction of additional signaling factors for supercritical heating of the investigated and other important parts and designs of locomotives will prevent fires at the locomotives. It will help timely to identify the inconsistency of the chemical composition of the parts of the design and technical documentation, as well as to find out the gaps in the electrical connections that were formed either due to the insufficient tightening, or due to the weakening of connections in the process of vibration during the movement of locomotives. Practical value. The proposed additional signaling will contribute not only to the preservation of the locomotive fleet of Ukrzaliznytsia OJSC, but also to the rescue of locomotive brigades.
Description
В. Коваленко: ORCID 0000-0002-1196-7730
Keywords
електровоз ВЛ-80к, затискачі контактів, трансформаторне масло, передчасне руйнування, пожежа, хімічний склад, шкідливі домішки, электровоз ВЛ-80к, зажимы контактов, трансформаторное масло, преждевременное разрушение, пожар, химический состав, вредные примеси, electric locomotive VL-80k, contact clamps, contact clamps, premature destruction, fire, chemical composition, harmful impurities, КБЖД
Citation
Коваленко, В. В. Дослідження впливу хімічного складу конструкцій високовольтних кіл на виникнення пожеж на локомотивах // Наука та прогрес транспорту. – 2019. – № 1 (79). – С. 17–25. – DOI: 10.15802/stp2019/158183.