Прогнозирование параметров надежности восстановленного электрооборудования Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ческих структурных схем [1, 2, 3, 4] по сравнению с классическим методом можно в кратчайший срок осуществить математическое описание и произвести анализ как датчиков, так и любых других технических систем.

Список литературы

1. Зарипов М.Ф., Петрова И.Ю. Проблемы развития информационной

элементной базы систем управления и вычислительной техники. Препринт доклада Президиуму БФАН СССР, 1979.- 52 с.

2. Зарипов М.Ф., Мамаджанов А.М., Петрова И.Ю. Анализ динамических

характеристик элементов управления по структурным схемам.-Ташкент, МВССО УзССР, ТашПИ, 1978. - 89 с.

3. Газиев А.Х. Методика анализа и синтеза технических решений с

применением энергоинформационной модели цепей и аппарата параметрических структурных схем: Методические указания. -Курган, 1990. - 46 с.

4. Зарипов М.Ф., Зайнуллин Н.Р., Петрова И.Ю., Энергоинформацион-

ный метод научно-технического творчества: Учебно-методическое пособие. - М., 1988. - 124 с.

УДК 621.313:62-192 В.А. Буторин

Челябинская государственная агроинженерная

академия

А.В. Панов

Региональное диспетчерское управление г. Екатеринбург

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАДЕЖНОСТИ ВОССТАНОВЛЕННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Аннотация

В работе приведена методика оценки средних численных значений показателей надежности восстановленных объектов электрооборудования, апробированная на примере капитально отремонтированных электродвигателей птицефабрики.

Ключевые слова: средняя наработка на отказ, параметр потока отказов, среднее время восстановления, интенсивность восстановления, коэффициент готовности, коэффициент технического использования.

УЛ. Butorin

Chelyabinsk State Agriculture Engineering Academy A.V. Panov

Regional Supervisory Control, Yekaterinburg

FORECASTING OF RELIABILITY PARAMETERS OF THE RESTORED ELECTRIC EQUIPMENT

Annotation

The method of estimation average numerical values of indicators of reliability of the restored objects electric equipment approved on an example of capitally repaired electric motors is resulted.

Key words: ауегэде time between failures, parameter of a stream of refusals, average time of repaired, intensity of restore.

нием необходимого резерва запасных частей и др.

В настоящее время для оценки надежности электрооборудования используются стендовые и эксплуатационные испытания. Проведение эксплуатационных испытаний требует значительного времени, сопоставимого с временем морального износа электрооборудования, а следовательно, к ненужности полученных результатов. Проведение стендовых испытаний ограничено отсутствием унифицированного оборудования, что требует разработки штучных стендов и связано с большими материальными затратами.

Перспективным направлением в разработке ускоренных испытаний электрооборудования является использование метода моментных наблюдений, достоинством которого является высокая оперативность [1, 2].

Обоснование использования метода моментных наблюдений для оценки показателей безотказности и ремонтопригодности рассмотрим на обобщенном объекте теории эксплуатации электрооборудования. Пусть имеется выборка объектов электрооборудования объемом N. которые эксплуатируются в стационарном режиме в течение календарного времени ^ (рис. 1). В процессе эксплуатации эти объекты могут находиться в следующих состояниях: т] - период применения по назначению, П] - период планируемого простоя (хранения), О]

- период технического обслуживания, Р] - период текущего ремонта с обеспечением работоспособности, РВ]

- период текущего ремонта с восстановлением работоспособности, К] - период капитального ремонта. Индексы обозначают следующее: ) - номер объекта электрооборудования, 1 - номер состояния. Время любого из периодов зависит от многих стохастических факторов и является случайной величиной.

Для наглядности поясним последовательность состояний первого объекта электрооборудования на стационарном участке его эксплуатации с какого-то момента времени, которое примем за ноль. Начиная с этого момента объект находился в первом состоянии использования по назначению с периодом т[, после окончания которого было проведено первое техническое обслуживание с периодом О^. Период простоя П^, который начался после первого технического обслуживания, обусловлен временем, в течение которого применение объекта по назначению не предусматривалось. По завершению первого периода простоя начался второй период т'2 его использования по назначению, который оборвался из-за отказа рассматриваемого объекта. С этого момента началось восстановление данного объекта, характеризующееся периодом первого капитального ремонта К1. Последовательность дальнейших состояний раскрывается аналогичным путем.

В определенные моменты календарного времени 1м эксплуатации объектов электрооборудования фиксируются их состояния. При этом каждый объект окажется в одном из шести возможных состояний.

Достоверные сведения о надежности восстановления электрооборудования необходимы для совершенствования системы ТО и Р, связанной с планированием периодичности и состава отдельных видов работ, созда-

I I

if

¿a.

F(t) =

N / m z

ZIZ Ki+z Bj

j=1 V i=1 i =1

N / m z c a

Z|ZKj+ZBj+ZTj+Znj+Z°j+Zj N (1)

j=1 v j=1 j=1 j=1 j=1 ¡=1 j =1

N I m

ZIZ к +Z В+Z тi +Z П+Z O +Z ^

j=1 \ i=1

N

i=1 i=1 i=1

i=1 i=1

(2)

где п1 - количество объектов, находящихся в работоспособном состоянии.

Отношение выражений (1) и (2)

Цт j

J=1 j=1

n,

N m z \

ZIZKj +ZBjl n

(3)

позволяет после несложных преобразований определить среднюю наработку на отказ объекта при усло-

вии n2 ф 0:

V ^ ^п

— - Состояние применения по назначению;

I I - Состояние применения по назначению не предусматривается (хранение);

- Состояние технического обслуживания;

ру] - Состояние текущего ремонта с обеспечением работоспособности; | | - Состояние текущего ремонта с восстановлением работоспособности;

- Состояние капитального ремонта.

Рис.1. Временная диаграмма, поясняющая статистическое определение показателей надежности с использованием метода моментных наблюдений

Из рис. 1 следует, что при достаточно большом объеме выборки N. вероятность фиксирования объекта в каком-либо состоянии будет пропорциональна периоду времени нахождения в этом состоянии. Отсюда следует, что вероятность нахождения данного объекта в неработоспособном (отказавшем) состоянии равна

n,

t =-^t

ср в ,

П 2 '

(4)

где 1в - среднее время восстановления объектов электрооборудования.

Выразим 1 через среднее время капитального ремонта 1Кв объектов электрооборудования при условии, что общее число отказов п2 будет больше числа их устранений путем проведения текущих ремонтов с восстановлением п3, т.е. п2 - п3 > 0.

По смыслу число п'2 = п2 -п3 является количеством отказов, которое было устранено путем проведения капитальных ремонтов. В связи с этим справедливо выражение

п2 п2

1 в =--1 Кв или 1 в = — • 1 Кв . (5)

п2 " пз п2

Среднее время текущего ремонта с восстановлением соответственно равно

п3 1

(6)

t РВ

П2 " П3

^ Кв •

где m - количество капитальных ремонтов j-го объекта;

z - количество текущих ремонтов с восстановлением j-го объекта;

c - количество периодов использования j-го объекта по назначению;

a - количество периодов хранения (применение по назначению не предусматривается) j-го объекта;

l - количество технических обслуживания j-го объекта;

d - количество текущих ремонтов с обеспечением работоспособности j-го объекта;

n2 - количество объектов, находящихся в неработоспособном состоянии (в капитальном ремонте и текущем ремонте с восстановлением).

Вероятность нахождения объекта электрооборудования в работоспособном состоянии:

P(t) = 1-F(t) =

N c

ZZ т/

i=1 i=1

Учитывая обстоятельство, что параметр потока отказов со (1) является величиной, обратной средней наработке на отказ, величина этого параметра с учетом выражений (4) и (5) составит

щ(1) _ -или щ(1) _—п'-.

п1 • 1 Кв п1 • 1 Кв (7)

Интенсивность восстановления объектов электрооборудования, приняв во внимание равенство (5):

R(t) =■

П 2 • t Кв

или p,(t) = ■

П 2 • t Кв

(8)

Продолжительная эксплуатация объектов характеризуется постоянными значениями ц (1) и со (1), что указывает на стационарный период их работы. При этом надежность этих объектов описывается экспоненциальным распределением.

При описании надежности показательным распределением не составляет труда определить и другие, кроме перечисленных выше, показатели безотказности и ремонтопригодности. При этом к показателям безотказности относятся вероятность безотказной работы в пределах заданной наработки Р(1) и У -процентная наработка до отказа 1^, к показателям ремонтопригодности -вероятность восстановления в течение заданного времени Рв(1) и у -процентное время восстановления t .

0

т

П

Р

т

0

0

2

РВ

0

n

2

n2 ^3

n

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 5

77

Коэффициент готовности определяется по формуле 1

ту- _ сР

Кг " 1+ 1' (9)

ср в

С учетом выражения (3) равенство (9) примет вид и,

К =

П + n2 + n3

(10)

Коэффициент технического использования с учетом вышеприведенных рассуждений находится по формуле

К =

n,

П + n2 + n3 + n4 + n5

(11)

где и4 и и5 - количество объектов электрооборудования находящихся в плановом обслуживании и ремонте (в плановом техническом обслуживании и в плановом текущем ремонте с обеспечением работоспособности электрооборудования).

Предложенная выше методика ускоренной оценки надежности объектов электрооборудования была использована для определения средних показателей безотказности и ремонтопригодности капитально отремонтированных электродвигателей, эксплуатирующихся на Челябинской птицефабрике (табл. 1). Достоверность полученных результатов была доказана удовлетворительной сходимостью с данными эксплуатационных наблюдений по ^критерию Стьюдента [3].

Таблица 1

Показатели надежности капитально отремонтированных электродвигателей 4АПА80А6У2

Проверка

Показатели надежности Метод испытаний Разница, % существенности различий

Эксплуатационные Ускоренные 1ф 1кр

Средняя наработка на 13,24 1 2,30 7,1 1,23

отказ, тыс. ч

Параметр потока отка- 0,075 0,077 7,1 1,23

зов, тыс. ч-1

Интенсив- 1,96

ность восстановле- 0,926 0,947 2,3 0,22

ния, тыс. ч-1

Коэффициент готовно- 0,926 0,921 0,5 0,27

сти

Таким образом, использование метода моментных наблюдений позволит за короткие сроки произвести количественную оценку единичных и комплексных показателей безотказности и ремонтопригодности восстановленных объектов электрооборудования. К этим показателям относятся средняя наработка на отказ, параметр потока отказов, среднее время восстановления, интенсивность восстановления, коэффициент готовности и коэффициент технического использования.

Список литературы

1. Машенков В.Ф., Мальцев И.Е.. Царьков А.П. Планирование использо-

вания труда в с.-х. предприятиях. - М.: Колос, 1977. - 320 с.

2. Старр М. Управление производством. - М.: Прогресс, 1968. - 400 с.

3. Бабыкин Е.В. Разработка средства обеспечения и методики ускорен-

ной оценки качества восстановления электродвигателей (на

примере их работы в условиях птицеводства): Автореф. дис. канд. техн. наук. - Челябинск, 2008. - 21 с.

УДК 621.3 Р.В. Банин

Челябинская государственная агроинженерная академия

РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ТОКОВОЙ СУШКИ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОК АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Аннотация

В статье рассматриваются вопросы поддержания работоспособности асинхронных двигателей в процессе эксплуатации. Представлен расчет импульсного трансформатора устройства токовой сушки изоляции обмоток, обоснованы его параметры.

Ключевые слова: изоляция, работоспособность, сушка, расчет, импульсный трансформатор.

R. V. Banin

Chelyabinsk State Agriculture Engineering Academy

WORKING OUT OF THE CURRENT-DRYING ISOLATION OF ASYNCHRONOUS ENGINES WINDINGS

Annotation

In the article are examining questions of maintenance working capacity of asynchronous engines while service operation. In the article is calculated the pulse transformer of the device current-drying isolation of windings, there are presented its proved parameters.

Key words: isolation, working capacity, current drying, calculation, pulse transformer

Надежность работы асинхронных двигателей в основном определяется работоспособностью её изоляции. Жесткие условия эксплуатации асинхронных двигателей в сельском хозяйстве приводит к снижению её электрической прочности. В подавляющем большинстве случаев это вызвано повышенной увлажненностью изоляции обмоток. Включение в работу электродвигателя с такой изоляцией, как правило, приводит к его отказу. В связи с этим важнейшим мероприятием по поддержанию работоспособности изоляции электродвигателя в процессе эксплуатации является сушка [1].

Используемые в сельском хозяйстве устройства сушки обладают невысоким КПД и коэффициентом мощности, значительными массогабаритными показателями, отсутствием непрерывного контроля параметров процесса сушки. Кроме того, эти устройства не учитывают конструктивные отличия новых серий электродвигателей, что делает процесс сушки малоэффективным.

В соответствии с вышеизложенным разработка устройства сушки, отвечающего современным конструктивным, энергетическим и стоимостным требованиям является перспективным направлением по поддержанию работоспособности асинхронных электродвигателей в процессе эксплуатации.

Выполнение большинства перечисленных требова-