Вы здесь: ГлавнаяУправление электрохозяйствомРасчетная модель ущерба при отказах электродвигателей

Расчетная модель ущерба при отказах электродвигателей

В гл. 8 был оценен экономический ущерб от повышенного потребления реактивной мощности асинхронными двигателями (АД), составляющие которого приведены на

Чтобы получить более полное представление о возможных экономических убытках в электрохозяйстве предприятий, необходимо уметь определить количественные показатели ущерба при отказах АД. Это тем более важно, что АД являются самым массовым видом приводных электродвигателей на многих промышленных предприятиях и уровень их безотказной работы во многом определяет показатели электрохозяйства в целом.

Суммарный экономический ущерб

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

, руб./г. при отказах электродвигателей состоит из ущерба от простоя оборудования, обусловленного недовыпуском продукции Упр и затрат на ремонт отказавших электродвигателей Ур или приобретение новых электродвигателей У , т. е.

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Если принять меры к обеспечению безотказности работы электродвигателей за счет использования специальных защит, то общий ущерб при отказах электродвигателей снизится за счет снижения или полного отсутствия второго слагаемого (Ур или Ун) в формуле (11). Первое слагаемое в формуле полностью исключить практически невозможно, поскольку может наблюдаться простой оборудования из-за отключения защиты электродвигателей от сети при возникновении ряда причин, которые при отсутствии защиты привели бы к повреждению электрической машины, а именно: выпадению одной из фаз питающей сети, технологическим перегрузкам, чрезмерному колебанию напряжения сети и др.

С учетом затрат на спецзащиту общий экономический ущерб можно выразить следующим образом, руб./г.:

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

где V1, V2, V3 -коэффициенты эффективности применения спецзащит (при V1 = 1 отсутствует ущерб от простоя оборудования; V2 = 1 – отсутствует ущерб, связанный с затратами на приобретение новых электродвигателей; V3 = 1 -отсутствует ущерб на ремонт поврежденных электродвигателей);

Tok – срок окупаемости затрат на разработку и применение спецзащит;

ti – текущий i-й момент времени эксплуатации электро-двигателей.

При расчетах экономической эффективности принимается, что

0 ≤ ti ≤ Tok.

Из формулы (12) видно, что при Tok = t затраты на защиту полностью окупаются.

В соответствии с существующей много лет Методикой определения экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений нормативный срок окупаемости дополнительных капитальных вложений на электротехническое оборудование принят 6,7 г.

Расчетный срок окупаемости дополнительных затрат на спецзащиту можно определить, как отношение затрат Ус к эффекту, вызванному этими затратами, т. е.

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Упрощенный подсчет годового ущерба, руб., от простоя технологического оборудования при отказах электродвигателей производится по следующей формуле:

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

где У – удельный ущерб от недовыпуска изготовляемой продукции, руб./(кВт-ч);

P i номинальная мощность электродвигателя /-го типоразмера, кВт;

n i число отказавших электродвигателей i-го типоразмера, шт.;

t i время простоя оборудования из-за демонтажа поврежденного и монтажа резервного электродвигателя, ч. Удельный ущерб, руб./(кВт-ч), от недовыпуска продукции можно найти из следующей формулы:

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

где С – стоимость годового выпуска продукции (фабрики, цеха и т. п.), руб.;

PΣуст – суммарная установленная мощность электродвигателей оборудования на данном производстве, кВт;

To – годовой фонд односменной работы оборудования, ч;

k 1 средний коэффициент сменности в году;

k 2 коэффициент использования оборудования в году с учетом потерь времени на ремонт оборудования, болезни рабочего персонала и т. д.

Для более точной оценки ущерба от недовыпуска продукции из-за отказов электродвигателей формулу (15) необходимо скорректировать. Корректировка будет заключаться в том, что в числитель формулы (15) следует добавить ущерб на выплату зарплаты работникам Уз в период простоя, а в знаменателе формулы суммарную установленную мощность электродвигателей необходимо заменить потребляемой мощностью этих электродвигателей PΣпотр .

В соответствии с корректировкой формула (15) примет следующий вид:

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Ущерб, руб., из-за выплаты зарплаты работникам оборудования в период простоя можно определить по формуле:

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

где 0,5 – 50%-ная выплата работникам в период простоя;

Зрч – почасовая заработная плата работников, руб./ч;

a – число машин, обслуживаемых одним работником;

k – коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату и начисления;

m – число возникающих неисправностей (отказов);

tпр продолжительность простоя, ч.

Расчеты показали, что значения удельного ущерба, подсчитанные по формулам (15) и (16), в большинстве случаев отличаются друг от друга незначительно. Это следует из того, что некоторое увеличение числителя в формуле (16) за счет дополнительного слагаемого Уз компенсируется в этой формуле увеличением знаменателя PΣпотр > PΣуст.

Ущерб (руб.) из-за капитального ремонта поврежденных электродвигателей определяется по следующей формуле:

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

где Сpi – стоимость капитального ремонта одного электродвигателя і-го типоразмера, руб.;

l – число поврежденных электродвигателей, подлежащих капремонту.

Основным критерием экономической оценки безотказности работы электродвигателей должно явиться условие минимума двух первых слагаемых ущерба в формуле (12), т. е.

(1 – ν1пр + (1 – ν3) Ур = min. (19)

Такое условие достигается за счет возрастания коэффициентов эффективностей, т. е. при прочих равных условиях:

(1 -ν1) + (1 -ν3) = min

ν1 + ν3 = max. (20)

Возрастание коэффициентов эффективности связано с повышением доли 4-го слагаемого в формуле (12), т. е.

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Однако значение этого слагаемого с течением времени t снижается и при t = Ток становится равным нулю.

Если расчетный срок окупаемости Ток превысит нормативный срок Тн, то дополнительные приращения затрат по обеспечению безотказной работы электродвигателей следует признать экономически неоправданными, и наоборот.

Однако следует принять во внимание, что применение спецзащит электродвигателей от аварийных режимов работы должно быть исключительной мерой, так как связано со значительными затратами. Кроме того, при этом нарушается бесперебойность технологического процесса, что вызывает справедливые нарекания со стороны технологической службы предприятия.

Например, обрыв фазы у электродвигателя или его перегрузка могут иметь скрытые причины возникновения, например, из-за износа и старения изоляции обмотки. Поэтому вместо того, чтобы устанавливать в этих случаях соответствующие спецзащиты, целесообразней осуществлять контроль за скоростью старения изоляции обмотки электродвигателей. Износ и старение изоляции являются одной из наиболее «коварных» причин выхода электродвигателей из строя из-за того, что отсутствуют внешние признаки их выявления.

Процесс старения и износа изоляции обмоток электродвигателей представляет собой совокупность ряда причин: срока службы изоляции, влияния параметров окружающей среды, степени нагрузки на валу электродвигателей и др. При неблагоприятном стечении этих факторов возникает форсированное старение изоляции с резким ухудшением ее электрических свойств.

На основании многочисленных опытов немецким ученым Монтзингером было установлено общее правило по определению срока службы изоляционных материалов с распространенным классом нагревостойкости А (из хлопчатобумажных, шелковых тканей, пряжи, бумаги и картона). Было установлено, что старение изоляции материалов этого класса подчиняется так называемому 8-градусному правилу в соответствии со следующей формулой:

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

где Tотн – скорость старения изоляции;

τн – нормативная предельная температура нагрева для изоляции класса А, °С;

τ – фактическое превышение температуры, °С.

Согласно 8-градусному правилу из формулы (21) следует, что для обмоток с изоляцией класса А на каждые 8 °С перегрева срок службы изоляции уменьшается, а ее старение ускоряется в 2 раза. Например, в соответствии с ГОСТ 183-74 «Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия», превышение температуры для изоляции класса А составляет 65 °С, а температура окружающей среды принята равной +40 °С. Следовательно, предельная температура для изоляции с нагревостойкостью класса А составляет 65 + 40 = 105 °С. Температура, оказывающая влияние на старение изоляции обмоток, складывается из превышения температуры для изоляции данного класса обмотки и температуры окружающей среды, т. е. для изоляции класса А скорость старения будет

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

На основании опыта эксплуатации и наблюдений за сроком службы изоляции класса А при нормативной предельной температуре, равной 105 °С, средний срок службы изоляции обмоток составляет примерно 7 лет, т. е.

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Если, например, фактическое превышение температуры будет 121 °С, то из формулы (22) видно, что срок службы изоляции сократится в 4 раза, так как

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

А по формуле (23) можно определить абсолютный срок службы такой изоляции, т. е.

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Следовательно, если при нормативной температуре изоляции класса А обмотка электродвигателя проработает 7 лет (т. е. при температуре 105 °С), то при ее превышении на 16 °С срок службы изоляции сократится в 4 раза – до 1,75 г., и т. д.

Восьмиградусное правило имеет практическую ценность, поскольку оно позволяет установить эффективный контроль за степенью старения и износа изоляции материалов с наиболее широко распространенным классом А нагревостойкости.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Соцопрос

Вам нравится дизайн нашего сайта?

Превосходный - 100%
Да - 0%
Раньше было лучше - 0%
Нет - 0%
Отвратительный - 0%

Голосов: 1
Голосование окончено вкл.: 15 Дек 2012 - 07:02
Яндекс.Метрика