Delist.ru

Совершенствование системы технического сервиса и повышение эффективности работы сельских электроустановок (07.09.2007)

Автор: Некрасов Алексей Иосифович

– допустимая длительность вынужденного простоя технологического процесса (нормативная величина).

На основании выполненной работы разработаны Методические рекомендации по определению потребности в электродвигателях для скользящего резервирования сельскохозяйственных электроприводов.

В диссертации выполнены исследования влияния различных факторов на величину запаса двигателей (сроки службы двигателей, продолжительность их ремонта, степень ответственности технологического процесса, число электродвигателей, работающих в хозяйстве и др.).

Глава 4. Анализ анормальных режимов, возникающих при эксплуатации асинхронных электродвигателей и требования к защитам

380/660В, представленных на рис. 7.

Рис.7. Схемы соединения обмоток электродвигателя

с обозначением расчетных параметров

для различной нагрузи m=М/Мн на валу, остающейся обычно неизменной при обрыве фазы.

приведены в табл.6.

Таблица 6

Расчетные соотношения для определения токов и напряжений

Напряжение смещения и разрыва

не имеют перегрузки по току.

, а их значения определяются по выражениям:

, т.е. по наиболее нагруженной фазе протекает полный пусковой ток трёхфазного питания.

. В этих условиях, защита от перегрузок, реагирующая на линейные токи, допускает 15% перегрузку фазной обмотки, что приводит к дополнительному сокращению срока её службы. Поэтому для мощных электродвигателей, выпускаемых на напряжение 380/660 В, используемых в мелиорациии и системах водоснабжения, запускаемых с переключением со «звезды на треугольник», целесообразным и экономически оправданным является применение более совершенных и дорогостоящих устройств защиты.

Исследовано влияние значений критического момента, тока холостого хода, вентиляторного момента на валу двигателя и сопротивления статора на величину скольжения и параметры неполнофазного режима, а также моментов обратной последовательности на результирующий момент.

Предложенная методика анализа позволяет оценивать характер изменения токов, напряжений и моментов двигателя при обрыве фазы в зависимости не только от степени его загрузки, но и от кратности максимального момента, критического скольжения, характера статического момента на валу двигателя, параметров схемы замещения. Полученные результаты анализа аварийных режимов электродвигателей и выявленные закономерности изменения их параметров являются важной дополнительной информацией для уточнения требований при разработке, выборе и настройке защиты асинхронных двигателей от перегрузок при потере фазы, позволяющей выбирать уставки времени срабатывания защиты с учетом постоянной времени нагрева, величины перегрузки, годового числа использования электродвигателя, что обеспечивает условия для сохранения его ресурса и повышения эксплуатационной надежности сельскохозяйственных электроприводов.

Глава 5. Разработать практические рекомендации для повышения эффективности работы сельских электроустановок

Разработана методика энергетического мониторинга электроприводов сельскохозяйственных объектов для выявления резервов и потенциала экономии электроэнергии, предназначенная для практического применения специалистами сельскохозяйственных предприятий. Обоснован выбор мероприятий и последовательность проведения энергетического мониторинга сельскохозяйственных электроприводов, путем обследования их состояния и анализа факторов использования, а также контроля за режимом потребления и учетом расхода электроэнергии с разработкой и реализацией соответствующих мероприятий по снижению потерь электроэнергии и её рациональному использованию. Продление срока службы электродвигателей и повышение уровня эксплуатации сельскохозяйственных электроприводов, осуществление и реализация мероприятий по энергосбережению позволит уменьшить непроизводственный расход электроэнергии на электропривод сельскохозяйственных машин и оборудования. Методика является составной частью общей методики энергетического мониторинга сельскохозяйственных объектов и определения резервов и потенциала экономии энергоресурсов в сельскохозяйственном производстве/ 82 /.

Разработаны рекомендации по рациональному использованию и экономии электрической энергии в личных подсобных хозяйствах и быту сельского населения. Работа основана на результатах проведенных экспериментальных исследований электропотребления сельских жилых домов, анализа системы бытовых электроприборов и электрифицированной техники, необходимых для выполнения основных процессов и операций в сельском доме с подворьем в течение года. Для однотипных электроприборов и электрифицированных машин, сгруппированным по выполняемым технологическим процессам, даны практические рекомендации по их эффективному использованию и мерам энергосбережения. Разработаны технико-эксплуатационные требования к заявкам на разработку электрифицированной малогабаритной кормоприготовительной техники с для личных подсобных хозяйств.

Предложены новые технические решения и проведены исследования резонансной электрической системы (РЭС) с разработкой комплектов электрооборудования для реализации резонансных методов передачи и применения электрической энергии в сельском хозяйстве. Комплект электрооборудования РЭС состоит из преобразователя частоты, повышающего резонансного трансформатора, линии передачи электроэнергии, понижающего резонансного трансформатора и согласующего устройства для подключения нагрузки. Электрооборудование резонансной электрической системы, благодаря выполняемым преобразованиям и настройке системы «генератор – линия – электропотребитель» дает возможность осуществлять передачу электроэнергии в резонансном режиме для питания электроустановок.

Разработан экспериментальный комплект электрооборудования РЭС для передачи электрической энергии мощностью 20 кВт, работающего при напряжении на линии 10 кВ, частоте 3,6 кГц, имеющего согласующее устройство с инвертором для подключения нагрузки напряжением 220/380 В, 50 Гц. Проведены лабораторные исследования и производственные испытания комплекта оборудования резонансной электрической системы на КС-5 ОАО «Сургутгазпром». Полученные результаты свидетельствуют о высокой ожидаемой эффективности применения РЭС для передачи электрической энергии по облегченным линиям при снижении расхода цветных металлов и потерь на сопротивлении линии.

Для исследования и демонстрации резонансного метода питания электроустановок разработан и изготовлен ряд действующих макетных и экспериментальных стационарных и мобильных образцов мощностью 5-100 Вт, а также высоковольтных генераторов, позволяющих получить высокое напряжение повышенной частоты, электрический холодноплазменный разряд для совершенствования существующих и создания новых экологически чистых энергосберегающих сельскохозяйственных электротехнологий.

На основании выполненных исследований и разработок сформулированы перспективные направления использования резонансных методов передачи и применения электрической энергии в сельском хозяйстве, которые могут быть использованы для электроснабжения удаленных сельских потребителей малой мощности (фермерские, крестьянские и личные подсобные хозяйства), питания экологически чистых электротранспортных средств для работы в закрытых помещениях (теплицах, фермах, складах) и мобильных электроагрегатов с активными рабочими органами в технических системах точного земледелия и животноводства, создания высоковольтных источников питания для электротехнологических установок. Реализация и внедрение разработанных технических решений и рекомендаций по резонансным методам передачи и применения электрической энергии в сельском хозяйстве позволит повысить эффективность работы сельских электроустановок.

Расчетная экономическая эффективность от внедрения выполненных исследований по совершенствованию системы технического сервиса сельских электроустановок для сельхозпредприятия с парком электродвигателей 500 шт. составляет 779,2 тыс. руб. в год, за счет снижения преждевременного выхода электрооборудования из строя и ущербов от простоев технологических процессов с учетом затрат на проведение профилактических работ.

Основные выводы и рекомендации

1. Выполненный анализ эффективности использования электрооборудования в сельском хозяйстве показал низкую эксплуатационную надежность электрооборудования из-за несовершенства системы технического обслуживания и ремонта и системы защиты его от аварийных ситуаций, не обеспечивающую эффективную работу электрифицированного технологического оборудования.

2. Для совершенствования системы обслуживания электрооборудования предложены математические модели обоснования основных параметров различных стратегий обслуживания электрооборудования по критерию минимума средних эксплуатационных затрат на периоде восстановления с использованием априорной информации о надежности в виде функции распределения наработок до отказа с возрастающей интенсивностью и соотношении затрат на профилактические мероприятия и устранение отказов с учетом технологического ущерба.

позволяет осуществлять применение наиболее эффективных стратегий обслуживания.

- среднеквадратического отклонения числа отказов по составленным таблицам.

6. Разработана математическая модель обоснования потребности в восстанавливаемых изделиях на примере электродвигателей с использованием методов теории массового обслуживания на основе информации об эксплуатационной надёжности электродвигателей, организации их капитального ремонта при пуассоновском потоке возникающих требований на ремонт. В качестве критерия используется допускаемое по нормативам продолжительность простоев технологических процессов при отказах электродвигателей.

Приведены результаты исследования влияния различных факторов на величину запаса электродвигателей: сроки службы электродвигателей, продолжительность их ремонта, степень ответственности технологического процесса, число электродвигателей, работающих в хозяйстве.

7. С использованием метода симметричных составляющих при соединении обмоток в “звезду” и “треугольник” выполнен анализ аварийных режимов электродвигателей, связанных с обрывом фазы, при различных пусковых, рабочих, перегрузочных и других характеристиках асинхронных двигателей и приводных машин, возникающих при их эксплуатации.

. У электродвигателей малой мощности с большим значением Ixx = до 0,8Iн , работающих с вентиляторной нагрузкой q=2, при обрыве фазы, даже при m<<0,5, то есть почти при холостом ходе, наблюдается перегрузка по току и перегрев обмоток.

При соединении обмоток в “треугольник” при обрыве фазы, при одинаковой кратности изменения линейного тока Iл, кратность изменения(превышение) тока в наиболее нагруженной фазе составляет Ia(1)/Ia(3)=1,15раза, однако при этом обычно применяемая и настраиваемая на линейный ток тепловая защита не срабатывает. Эти выявленные закономерности являются важной дополнительной информацией, которую необходимо учитывать при выборе и настройке защиты от аварийных режимов при эксплуатации электродвигателей.

8. Разработана методика энергетического мониторинга сельскохозяйственных электроприводов для выявления резервов и потенциала экономии электроэнергии, предназначенная для практического применения специалистами сельскохозяйственных предприятий. Обоснован выбор мероприятий, последовательность их проведения и расчёт ожидаемой экономии электроэнергии при обследовании состояния и анализе факторов использования электроприводов.

9. Разработаны рекомендации по рациональному применению и экономии электроэнергии в личных подсобных хозяйствах и быту сельского населения. Для однотипных электроприборов и электрифицированных машин, сгруппированным по выполняемым технологическим процессам, даны практические рекомендации по их эффективному использованию и мерам энергосбережения. Разработаны технико-эксплуатационные требования к заявкам на разработку электрифицированной малогабаритной кормоприготовительной техники с для личных подсобных хозяйств.

10. Предложены новые технические решения для реализации резонансных методов передачи и применения электрической энергии. Разработаны и исследованы экспериментальные и макетные образцы электрооборудования с резонансной системой питания. На основании проведенных исследований и разработок сформулированы перспективные направления использования резонансных методов передачи и применения электрической энергии в сельскохозяйственном производстве.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

загрузка...