CC BY
87
УДК 658.26.001.63; 621.311.172
А. Б. Власов, Е. А. Мухин
СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОВРЕЖДЕНИЙ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОРТАЛЬНЫХ КРАНОВ
Введение
Интенсификация производства в морских портах обусловливает актуальность вопроса об определении экспериментальных значений надежности средств производства с целью разработки современных методов диагностики и оценки реального технического состояния электрического оборудования.
Для расчета показателей надежности нами был проведен статистический анализ повреждения электрооборудования, установленного на 16 портальных кранах, эксплуатируемых в период 2008-2010 гг.
На рис. 1 представлена гистограмма, характеризующая распределение отказов на кранах, связанных с повреждениями электрооборудования.
Тормозные толкатели -6 %
Преобразовательная техника 12%
Кабель 5 %
Сопротивления 5 %
Токосъёмная аппаратура 1 %
Коммутацио нная аппаратура 38 %
Предохранители 15 %
Двигатели 18 %
Рис. 1. Распределение отказов по электрическому оборудованию портальных кранов
Анализ показывает, что, несмотря на регулярное освидетельствование оборудования портальных кранов в соответствии с техническим регламентом, поток отказов разнообразного оборудования значителен.
В частности, отказы, связанные с повреждениями коммутационной аппаратуры, достигают 38 % от общего числа отказов, электродвигателей - 18 %, предохранителей - 15 %.
Анализ работы исследуемой выборки асинхронных двигателей
На рис. 2 показано изменение количества повреждений электрических двигателей, установленных на основных электроприводах (передвижения, поворота, вылета стрелы, грузовой и поддерживающей лебёдок) в зависимости от времени эксплуатации в период 2008-2010 гг. Анализируемая выборка включает в себя 163 асинхронных электродвигателя. К отказам отнесены нарушения работоспособности, выражающиеся в сгорании обмоток электродвигателей, срабатывании различного рода защит, аномальные перегревы корпуса и др. [1].
На рис. 3 представлена зависимость количества отказов п, связанных с повреждениями электрических двигателей, в течение 30 календарных месяцев. Анализ этой зависимости позволяет оценить поток отказов ю(0 и вероятность безотказной работы Л(0 электродвигателей.
оа
о
со
W!
н
о
о
е
о
(U
ч
о
«
Январь Апрель Июль Октябрь
Рис. 2. Количество отказов из-за повреждения электрических двигателей в течение исследуемого периода
0 10 20 30 40 50 60
Месяцы
Рис. 3. Накопление отказов п электродвигателей со временем /
На рис. 4, 5 представлены экспериментальные значения вероятности безотказной работы Л(0 и потока отказов ш(0 электродвигателей, рассчитанные за период 30 календарных месяцев. На графиках видно, что значения Л(0 лежат в пределах 0,95-0,995, значения ю - в пределах 0,005-0,05 мес.-1. Линии трендов на рис. 4, 5 показывают, что надежность кранов, связанная с электродвигателями, неуклонно уменьшается.
Месяцы
Рис. 4. Экспериментальные значения вероятности безотказной работы Я($ электродвигателей
в течение календарных месяцев
0,06 -0,05 -^ 0,04 -
0,02 -0,01 -0 -
0 10 20 30 40
Месяцы
Рис. 5. Экспериментальные значения потока отказов w(t) электродвигателей в течение календарных месяцев
Рассмотрим результаты расчета по методике, изложенной в [2], гамма-процентного ресурса электрических машин на основе данных анализа теплового состояния и отказов выборки электродвигателей портовых кранов.
Расчеты показывают, что в настоящее время среднее значение вероятности безотказной работы для электродвигателей исследуемой выборки, равное Яср = 0,977, имеет тенденцию к уменьшению. Это значение Яср соответствует среднему значению потока отказов юср » 0,023 мес.-1, которое с течением времени увеличивается.
На рис. 6 представлены: экспериментальная функция распределения наработки до отказа Р*(ґ), полученная при анализе данных неисправностей, связанных с работой электродвигателей на кранах (кривая 1); теоретическая функция (кривая 2), полученная по соотношению -Р(ґ) = 1 - ехр(-Юър0 при среднем значении потока отказов 0,023 мес. 1; мера их расхождения О(ґ) (кривая 3).
0,6 £ 0,5 ^ 0,4 ^ 0,3 С 0,2 ^ 0,1
0,0
0 10 20 30 40
Месяцы
Рис. 6. Функции распределений наработки до отказа для выборки электродвигателей в течение исследуемого периода эксплуатации
Анализ зависимости 0(0 по методике, предложенной в [3, 4], показывает, что экспериментальная функция распределения наработки до отказа Е (¿) адекватно описывается теоретической функцией Е(0 при уровне значимости 0,05.
Для сравнения показателей безотказности между выборками обычно задают значения у, равные 90, 95, 99, 99,5 % и т. д. Для прогнозирования потребности в запасных частях и т. п. целесообразно использовать гамма-процентные показатели при у = 50 %.
На рис. 7 представлены расчетные значения функции вероятности безотказной работы при различных средних значениях потока отказов ю.
-♦— 1 : о= = 0,005
Месяцы
Рис. 7. Расчетные значения функции вероятности безотказной работы при различных значениях потока отказов
Из приведенных данных (рис. 7, кривая 3) видно, что 50 %-я гамма-процентная наработка для выборки исследуемых электродвигателей при юср = 0,023 мес.-1 составляет примерно 30 месяцев.
Например, уменьшение значений потока отказов до значений ю = 0,01 мес. 1, (рис. 7, кривая 2) привело бы к резкому увеличению 50-%-го гамма-процентного ресурса, который в данном случае составляет примерно 70 месяцев.
Представляется актуальной разработка методики технического состояния электродвигателей по данным тепловизионной диагностики [5] путем оценки температуры и тепловых потоков. На теплограмме (рис. 8) отмечена область повреждения обмотки ротора.
1ПГ1.П
91,3 ЭСд1
I ?чга I Ш'
I in.fi
э:„:
ад
Д],0 =с
Рис. 8. Теплограмма статора и ротора асинхронного двигателя в нагретом состоянии
Заключение
Отдельные краны, работающие в интенсивных производственных условиях, характеризуются большими значениями потока отказов, в частности Юиах = 0,196 мес. 1 (Я = 0,823); при этом 50 %-я гамма-процентная наработка составляет примерно 5 месяцев (рис. 7, кривая 1). Это означает, что подобные краны характеризуются значительным износом электрического оборудования в условиях интенсивной производственной деятельности.
Полученные данные обусловливают необходимость непрерывного мониторинга электродвигателей в процессе их эксплуатации и необходимость разработки дистанционных методов контроля их технического состояния.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 10434-82. Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования. - М.: Государственный стандарт СССР: Изд-во стандартов, 1986. - 18 с.
2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 37 с.
-Л
п
ж
3. Власов А. Б. Тепловизионная диагностика объектов электро- и теплоэнергетики (диагностические модели). - Мурманск: Изд-во МГТУ, 2005. - 265 с.
4. Власов А. Б. Модели и методы термографической диагностики объектов энергетики. - М.: Колос, 2006. - 280 с.
5. Власов А. Б., Мухин Е. А. Оценка технического состояния электрооборудования судов методом теп-ловизионной диагностики // Эксплуатация морского транспорта. - 2010. - № 3. - С. 66-69.
Статья поступила в редакцию 17.11.2010
STATISTICAL ANALYSIS OF ELECTRICAL EQUIPMENT FAILURES OF PORTAL CRANES
A. B. Vlasov, E. A. Mukhin
Experimental values of faultness probability and failures flow of electrical motors sampling, consisting of 163 objects, are calculated in the paper. It is shown the necessity to develop methods of uninterrupted monitoring of the technical condition, and introduction of thermal method for electrical equipment express-diagnosis.
Key words: statistics, thermal inspection, heating, electrical equipment, electric motor, refuse, reliability.
