Обоснование периодичности и технологии текущего ремонта электрооборудования

 

Введение

 

Опыт электрификации сельского  хозяйства показывает, что без  хорошей работы электротехнической эксплуатационной службы только увеличения числа установок не дает ожидаемого роста эффективности производства и не позволяет полностью использовать возможности электрооборудования. Эксплуатационная надежность электрооборудования  пока еще не удовлетворяет в достаточной  мере требованиям сельскохозяйственного  производства. Электродвигатели выходят  из строя в 1,5…3 раза чаще, чем регламентировано в нормативной документации. Затраты  на техническую эксплуатацию за срок нормативной окупаемости в 4…10 раз  превышают стоимость нового электрооборудования. Все это снижает выпуск продукции  и увеличивает ее себестоимость.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Анализ исходных данных и задачи проектирования

 

Сельскохозяйственное предприятие  использует большой парк электрооборудования. Анализ результатов эксплуатации этого  парка свидетельствует о том, что энерговооруженность труда  по установленной мощности соответствует передовому уровню эксплуатации сельского хозяйства. Однако показатели надежности отстают от нормативных значении. Так, двигатели серии 4А рассчитаны на безотказную работу в течении 10 лет, а фактическое время безотказной работы до капитального ремонта составляет в животноводстве 3,5 года, в растениеводстве – 4 года, на подсобных предприятиях – 5 лет.

Эксплуатационная надежность оборудования зависит от многих факторов: периодичность проведения технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (ТР), наличие участка и технических  средств для выполнения ТР, квалификация персонала электротехнической службы, правильного выбора  типа защиты и режима использования электрооборудования  и т.д.

В исходных данных на курсовое проектирование приведены сведения о работе электроприводов до критического состояния по сопротивлению изоляции, а также о размере технологического ущерба и интенсивности отказов, указаны затраты на профилактику и ремонт; годовой объем работ электротехнической службы в у.е.э.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  Обоснование периодичности текущего ремонта электрооборудования

  В зависимости от условий эксплуатации система ППРЭсх допускает отступления от нормируемой периодичности ТО и ТР. Для этого необходимо знать методы определения оптимальной периодичности профилактических мероприятий: статистический, классический и метод теории надежности.

Для решения этой задачи в исходных данных должны быть сведения о надежности изучаемого электрооборудования, о влиянии периодичности профилактик  на надежность и размер технологического ущерба и др.

2.1. Статистический метод

По данному методу выбирают частный или обобщенный критерий состояния электрооборудования (например, значение сопротивления изоляции до критического состояния за некоторый  период). Проводят наблюдения за выбранным  электрооборудованием и по статистическим данным устанавливают закон распределения  времени достижения предельного  значения критерия. По полученным характеристикам  распределения подбирают такую  продолжительность между профилактическими  мероприятиями, при которой соблюдается  их предупредительный характер для  заданного числа электрооборудования.

2.1.1. Исходные данные

№ электропровода	Время работы электропривода до критического состояния по мес.
1	15
2	27
3	15
4	25
5	19
6	19

2.1.2. Расчет статистических  показателей

Объектом изучения служат 6 электроприводов, а критерием их предельного состояния - время работы до критического состояния, определяемого  по сопротивлению изоляции. На рисунке 1 показана выровненная кривая плотности  распределения наработки электроприводов  до предельного состояния по принятому  критерию.

 

 

В обозначениях принято: t_min>,  , t_max — наименьшая, средняя и наибольшая продолжительности работы электропривода пускателя до предельного состояния; t_o - оптимальная периодичность профилактических мероприятий; σ — среднеквадратичное отклонение наработки на отказ.

 

 

 

 

 

Рис.1 Выровненная кривая плотности распределения наработки  электроприводов до предельного  состояния по принятому критерию

Если принять t_o =  ,то профилактические мероприятия в целом окажутся запоздалыми, поскольку за этот период половина всех электроприводов достигнет предельного состояния по рассмотренному параметру. Следовательно, необходимо рассчитать оптимальную периодичность. Для этого сначала определим параметры статистического распределения.

Математическое ожидание, мес:

 

 

Дисперсия, мес²:

 

 

Среднеквадратичное отклонение, мес:

 

 

 

2.1.3. Выберем оптимальную  периодичность

Оптимальной принято считать  периодичность:

 

 

Если , то предельное состояние будет у 85 % электроприводов, при- у 125 % . Другими словами при выборе  профилактики теряют предупредительный характер.

Если принять , где то практически все электроприводы не достигнут предельного состояния и остановки машины для проведения профилактических мероприятий окажутся слишком частыми. При лишь 57 % электроприводов достигнут предельного состояния, а для всех остальных мероприятий сохранят предупредительный характер и не будут частыми.

Таким образом, периодичность  можно считать оптимальной для электроприводов, т.к. отступления от нее в большую сторону приводят к быстрому понижению эксплуатационной надежности электроприводов, а отступления в меньшую сторону - к увеличению простоев и затрат.

2.2. Классический метод

Этот метод заключается  в составлении функции цели (критерия) и исследований ее на экстремум.

Пусть для некоторого объекта, например для электропривода, затраты  на одну профилактику составляют З_П, на один капитальный ремонт З_Р, интенсивность отказов при исходной периодичности профилактик λ, технологический ущерб из-за отказа, выраженный в долях от З_Р - у*. Известно, что с увеличением периодичности Т годовые затраты на профилактики снижаются, а на ремонт, включая ущерб, возрастают.

Целевая функция удельных суммарных затрат имеет вид:            

(1),

где α - показатель эффективности  профилактик.

Исследуя уравнение на экстремум

 

находим выражение для  расчета оптимальной периодичности  профилактических мероприятий по критерию минимума удельных затрат:             

 

               (2) 

Уравнение показывает, что  значение оптимальной периодичности  пропорционально затратам на профилактику и обратно пропорционально стоимости  капитального ремонта, а также размеру  технологического ущерба и интенсивности  отказов. Наибольшее влияние на периодичность  оказывает показатель а, который  характеризует эффективность профилактик. Он оценивает, на сколько процентов  снижается интенсивность отказов  при снижении периодичности на 1%.

2.2.1. Классический метод  (решение)

Исходные данные:

 

 

 

λ,

 

 

2.2.2. Рассчитаем оптимальную периодичностьгод по формуле (2)

 

Удельные суммарные затраты З, руб. по формуле (1)

 

Для некоторых частных  случаев можно принять α = 1. Подставляя это значение в (2), а затем  в (1), находим, что при оптимальной периодичности профилактик слагаемые функции цели практически равны между собой 113,82 и 112,2. Периодичность считается оптимальной в том случае, когда годовые затраты на профилактики равны годовым затратам на устранение отказов (на капитальный ремонт и на покрытие технологического ущерба).

При организации технической  эксплуатации электрооборудования  стремятся совместить моменты проведения обслуживания и ремонтов с технологическими паузами и с моментами обслуживания машин, на которых используется электрооборудование. Возникают и другие причины, по которым  приходится отступать от оптимальной  периодичности. Поэтому важно знать, в каких пределах это возможно. При решении такой задачи обычно считают допустимыми такие отступления, при которых суммарные затраты  увеличиваются не более чем на 5 % по сравнению с оптимальным  уровнем.

Исследования экономической  устойчивости функции цели показывает, что при α = 1 допустимые отклонения от оптимальной периодичности составляют ± 35%.

2.3. Метод теории надежности

Для многих видов оборудования оптимальной стратегией технической  эксплуатации служит планово-предупредительный  ремонт, когда в заранее намеченные сроки проводят профилактическое обслуживание или ремонт. При этом удается с  наименьшими затратами поддержать интенсивность отказов на требуемом  уровне. Решение задачи о периодичности  профилактик основано на графическом  представлении влияния планово-предупредительных  обслуживании на надежность.

 

 

 

 

Рис. 2. Влияние планово-предупредительных  обслуживаний на интенсивность отказов: где λcp(t) — средняя интенсивность  отказов; α — момент проведения планово-предупредительных  обслуживаний

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Влияние планово-предупредительных  обслуживании на вероятность безотказной  работы: где Pср(t) — средняя вероятность  безотказной работы, tП - периодичность  планово-предупредительных обслуживании по заданному снижению интенсивности  отказов; b - момент проведения планово-предупредительных обслуживании.

Как видно из рис. 2 и 3, после  проведения профилактик (точки а  и b) существенно замедляется снижение вероятности безотказной работы (рис. 3) и повышение интенсивности  отказов (рис. 2). По рис. 2 задается верхняя  граница интенсивности отказов (пунктир до т. а). При пересечении верхней границы заданного значения с кривой изменения k(t) проводят планово-предупредительные обслуживания.

 

Из рис. 3 видно, что искомая  периодичность обслуживания находится  при пересечении кривой изменения P(t) с нижней границей заданного значения вероятности безотказной работы (т. b). Если нет ограничений на ресурсы, то малой периодичностью t_п можно поддерживать λ^*(t) = const, P^*(t) = const на уровне новых изделий. Периодичность t_п можно определить, исходя из графика заданного или принятого изменения λ(t) или P(t).

Обозначим снижение интенсивности  отказов, где - изменение интенсивности отказов без профилактик и с профилактиками. Тогда t_п определим из уравнения:

       (3)

На малом интервале  времени интенсивность отказов  изделия возрастает линейно λ(t) = а + bt. Тогда для определения периодичности  профилактик находим:

 

Отсюда искомая периодичность:

 

2.3.1. Исходные данные:

λ(t)=0,4

λ^*(t)=0,3

a=0,3

b=0,1

 

2.3.2. Расчет статических показателей

 

2.3.3. Выбор периодичности  t_п, мес. По заданному снижению интенсивности отказов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Описание технологии  текущего ремонта электродвигателя

3.1. Целью текущего ремонта  является восстановление работоспособности  двигателя за счет замены или  восстановления отдельных его  частей. В результате поддерживается  работоспособность двигателя в  течение длительного времени.

ТР проводится электротехническим персоналом предприятия либо на месте  их установки, либо на пункте (участке) технического обслуживания, по заранее  составленному графику с остановкой рабочей машины на время ремонта.

Графики ТР составляются на год в соответствии с ППРЭсх.

Периодичность ТР электродвигателей  серий 4А71В2У3 установленных на молочных вакуум-насосах и пастеризаторах в особо сырых помещениях, составляет 18 месяцев.

3.2. Технология текущего  ремонта электродвигателя 

3.2.1 Подготовительные работы

— очистить электродвигатель от пыли и грязи;

— отсоединить электродвигатель от питающих проводов, разъединить  с рабочей машиной и снять  с фундамента.

3.2.2 Разборка

— разобрать электродвигатель, очистить и промыть детали, продуть  обмотку сжатым воздухом, определить неисправности.

3.2.3 Ремонт статора

— устранить нарушение  изоляции лобовых частей, в местах выхода проводов из паза и выводных концов;

— замена ослабленных и  выпавших пазовых клиньев, а также  бандажей лобовых частей;