CC BY
10
ИЗВЕСТИЯ томского ордена трудового красного знамениг
ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С'. М. КИРОВА Том 190 1968
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЙ И ФАКТОРОВ НА ЭКОНОМИЧНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
А. С. БАТУРИН, А. И. СКОРОСПЕШКИН
(Представлена научным семинаром кафедр электрических машин % и общей электротехники)
Электрические машины могут работать при различных условиях и факторах эксплуатации, от которых зависят их экономические показатели. В связи с этим возникает необходимость в разработке методики учета различных условий и факторов эксплуатации. -
1. Одним из факторов является число часов включения электрической машины в год (Тг). Этот фактор оказывает влияние на величину стоимости потребленной электрической энергии, стоимость потерь энергии, а также на размер ^ремонтных расходов и амортизацию.
Стоимость потребляемой энергии и потерь изменяются пропорционально Тг и рассчитываются по соответствующим известным формулам.
, Для учета влияния времени работы в год на ремонтные расходы можно воспользоваться данными системы планово-предупредительного ремонта (ДПР) [1]. По этой системе при расчете ремонтных расходов учитывается сменность работы электротехнического оборудования. Для односменного режима работы (Тг=|2000 час/год) периодичность проведения ремонтов умножается на коэффициент—1,4, для двусменного (Тг = 3950 час/год) —^а 1,0, а для трехсменного (Тг—5870) — на 0,6. В соответствии с этим изменяется и величина ремонтных расходов.
Общее число часов работы в год (Тг) оказывает влияние и на величину амортизационных отчислений (Аг), так как при увеличении Тг происходит более быстрый физический износ, что требует дополнительных затрат на капитальный и средний (периодичностью более года) ремонты, осуществляемые за счет части амортизационных отчислений. Исходя из этого осуществляется корректировка нррмы амортизации на капитальный ремонт. Общая норма амортизации в год (НА) для электрических двигателей мощностью до 100 квт составляет 10,2 проц. [2]. При этом 3,7 проц. общей нормы используется на капитальный ремонт, а 6,5 проц. на реновацию. Однако эта норма верна для двусменного режима (Тг = 2000 час/год). При односменном режиме норма на капитальный ремонт умножается на коэффициент 0,8, а при трехсменном — на 1,2. Следовательно, для односменного режима работы: НА=3,7 •0,8+6,5 = 9,5 проц., для двусменного — НА = 3,7* * 1 + 6,5=10,2 проц., а для трехсменного — НА = 3,7- 1,2+6,5=11 проц. Отсюда видно, что с увеличением числа часов работы (Тг) норма амортизации (НА), а значит, и амортизационные отчисления (Аг) возрастают с меньшей скоростью, чем Тг.
2. Вторым фактором является соотношение между временем ра-
боты под нагрузкой (ti) и временем работы без нагрузки* (t2), то есгь ti : t2, при ti + t2 = Tr. Соотношение ti : оказывает влияние «а величину стоимости потребляемой энергии и величину стоимости потерь энергии. Исходя из соотношения ti : t2 по формулам определяется стоимость потребляемой энергии (Эг) и стоимость потерь (Пэ). Ясно, что с ростом времени ti увеличивается абсолютная величина потребляемой энергии и стоимость ¡потерь, и наоборот. Для .асинхронных двигателей при этом надо учитывать также влияние соотношения ti : t2 на величину коэффициента мощности (cos<p), так как работа без нагрузки резко снижает cos ср и требует установки дополнительных компенсирующих установок (например, статических конденсаторов;, которые в свою очередь связаны >с необходимостью дополнительных капитальных вложений (iK). Эксплуатация компенсирующих установок вызывает затраты по амортизации и стоимости потерь электрической энергии в них.
3. На величину эксплуатационных расходов оказывает влияние также коэффициент загрузки электрической машины пр мощности — Кз. Его величина определяется как отношение фактической мощности на выходе (Рв) к номинальной (Рн). Значение ;Кз сказывается на величине стоимости потребляемой энергии (Эг) и стоимости потерь энергии (Пэ). Учет Кз при* расчете стоимости потребляемой энергии и потерь осуществляется за счет ¡подстановки фактических 'выходных мощностей (Рв) и соответствующих величин потерь электрической энергии при этой мощности. Значения к. п. д. для различных величин Рв могут заимствоваться из -графиков характеристик электрических машин. Величина потерь без нагрузки не изменяется от Кз.
4. Одним из существенно влияющих на эксплуатационные расходы факторов является величина двухставочного тарифа на электрическую энергию. В СССР величина этого тарифа зависит от энергосис-" темы, которая осуществляет снабжение электрической энергией [3]. Наименьший тариф составляет 0,0063 руб/квт. ч (Красноярскэнерго); средний тариф по ч СССР — 0,013 руб/квт. ч; наибольший тариф — 0,090 руб/квт. ч (Камчатскэнерго). Как видно из приведенных цифр, максимальный тариф превышает минимальный в 14,3 раза. Этот фактор учитывается при расчете стоимости потребляемой энергии и стоимости потерь электрической энергии путем подстановки соответствующего значения тарифа.
5.. На величину эксплуатационных расходов существенное влияние оказывают также условия, в которых осуществляется работа электрической машины, то есть условия окружающей среды, в которых эксплуатируется машина. Эти условия можно учесть путем выбора соответствующей структуры ремонтного цикла по системе ППР [1]. Для различных условий эксплуатации в этой системе приводятся данные по структуре ремонтного цикла и его длительности: исходя из структуры ремонтного цикла, определяется количество различных ремонтов в цикле. На основе этого определяется величина ремонтных расходов по формуле:
Рг —родовые ремонтные расходы, руб/год;
пс — количество средних ремонтов в 'цикле с периодичностью менее года;
пм — количество малых ремонтов в цикле;
Бс — затраты на проведение одного среднего .ремонта на одну условную ремонтную единицу;
(1)
где
SM — то же для одного малого -ремонта;
R — категория ремонтной сложцрсти электрической машины;
Тц —длительность ремонтного цикла в годах.
Наряду с этим при работе электрических машин в трудных условиях (агрессивная среда, высокая температура, повышенная влажность) происходит ускоренный физический износ и сокращается срок службы. Поэтому общая норма амортизационных отчислений (На) увеличивается в 1,5 раза [2]. Таким образом, для трудных условий эксплуатации норма годовой амортизации будет: для односменного режима—НА = 9,5 • 1,5 = 14,25 проц., для двухсменного — НЛ=Ю,2-•1,5=15,3 проц. и для трехсменного — НА= 11 • 1,5= 16,5 проц. (электрические двигатели до 100 квт).
.6. В ряде случаев к работе электричесЛй машины предъявляются определенные требования по надежности. При недостаточной надежности машины может возникнуть необходимость параллельной установки двух или более машин (холодное резервирование). Автоматика позволяет при отказе одной машины включать в работу резервную. Однако такое решение увеличивает капитальные затраты (К) и соответственно величину амортизационных отчислений, ухудшая тем самым стоимостные экономические показатели.
7. Возможным фактором является также требование к перегрузочной способности, так как в ряде случаев ho условиям работы перегрузок не избежать. В этйх условиях необходимо, чтобы электрическая машина удовлетворяла этому требованию. Недостаточная перегрузочная способность машины может вынудить выбрать ее большей мощности, что экономически невыгодно, так как повышает капитальные затраты (К), амортизацию в эксплуатационных расходах, а также незначительно может возрасти стоимость потребляемой энергии и стоимость потерь.
Все перечисленные факторы должны учитываться при определении годовых эксплуатационных расходов (С).
Критерием экономичности электрической машины является минимум годовых приведенных затрат (Зг) в сравнении со всеми возможными вариантами решения поставленной технической задачи. Величина этих затрат определяется по формуле:
Зг .= Q + EH-Ki, (2)
(О
где
i —.номер 'варианта электрической машины, с помощью которой можно решить поставленную техническую задачу;
Ен — нормативный коэффициент сравнительной экономической э ф ф е ктишюсти;
Ki — полные капитальные -затраты, включающие основные и сопряженные, возникающие в связи с тем, что предложенные варианты могут иметь неодинаковую стоимость потребляемой энергии, неодинаковое количество меди, разные значения cos <р. Из структуры приведенной формулы (2) видно, что экономичность электрической машины зависит от всех условий и факторов эксплуатации.
Взаимодействие их определяет уровень экономичности электрической машины в определенных условиях эксплуатации.
По изложенной методике был ¡произведен расчет экономических показателей различных исполнений электромашинных усилителей (ЭМУ). На рис. 1 и 2 приведены графики зависимости "стоимостных показателей ЭМУ-12А от числа часов работы (Тг). В данном случае изменен всего один фактор — тариф на электрическую энергию (Sa). На рис. 1 значение Sa — 0,0063 руб/квт. ч (минимальный тариф); а на рис. 2 тариф S3 = 0,090 руб/квт. ч (максимальный тариф). Сделаем
анализ графиков. Прежде всего заметим, что график на рис. 2 выполнен в уменьшенном (в 2 раза) масштабе по сравнению с графиком на рис. 1. Однако и при этом сопоставление годовых приведенных затрат (Зг) на графиках показывает, что на рис. 2 они заметно больше/Можно отметить, еще одну особенность — величина годовых приведенных затрат (Зг) на рис. 2 с увеличением числа часов (Тг) возрастает с большей скоростью (кривая Зг имеет более крутой подъем). При внимательном сопоставлении графиков выясняется и основная причина происшедших изменений — более высокий тариф на электрическую энергию, вызвавший рост величины стоимости ¡потребляемой энергии (Эг). Слой Эг на рис. 2 имеет наибольшую толщину, увеличивающуюся «с ростом числа часов работы (Тг). Если принять во внимание неодинаковые масштабы, то величины- остальных слоев графи-
Рис. 1. График зависимости стоимостных показателей ЭМУ-12А от числа часов работы (Тг) при и : • 1, 8;)=0,0063 руб/'квт. ч, Ка=.1, нормальные условия эксплуатации: Аг — амортизация, Р,- — ремонтные расходы, Эг — стоимость потребляемой электрической энергии, Пэ — стоимость потерь энергии, С — эксплуатационные расходы, Зг — приведенные затраты
Рис. 2. График зависимости стоимостных показателей ЭМУ-1.2А от числа часов работы (Тг) при и : 12=1 : 1, 5Я=0,090 руб/квт. ч, Кз— 1- Аг — амортизация, Рг — ремонтные расходы, Эг — стоимость потребляемой эне|ргии, Пэ — стоимость потерь энергии, С — эксплуатационные расходы, Зг — годовые приведенные затраты
ков рис. 1 ¡и рис. 2 имеют одинаковое значение. Стоимость потерь-электрической энергии (Пэ), являющаяся составной частью Эг, изменяется подобно последней.
Сопоставление экономичности многих вариантов ЭМУ при различных условиях и факторах эксплуатации позволяет установить области, в которых экономически целесообразно применять тот или иной вариант.
Выводы
1. Условия и факторы эксплуатации оказывают существенное влияние на стоимостные экономические показатели.
2. Это влияние может быть учтено что предлагаемой методике.
3. Взаимодействие условий и факторов предопределяет уровень годовых приведенных затрат, которые характеризуют меру экономичности сравниваемых* электрических машин.
ЛИТЕРАТУРА
1. Единая система планово-тхредупредительного ремонта и рациональной эксплуатации технологического оборудования машиностроительных предприятий. Москва, 1964.
2. П. Р. Филиппов. Новые нормы амортизации. Москва, 1963.
3.. Средние оптовые цены и тарифы и размеры изменений средних- оптовых цен и тарифов на отдельные виды продукции перевозок по прейскурантам, вводимым в действие с 1 июля 1967 г. Справочник № 1. Прейскурантгиз, М., 1967.
