Файл: обоснование периодичности и технологии текущего ремонта электрооборудования.pdf

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Саратовский государственный аграрный университет
имени Н.И.Вавилова
Методические указания по
курсовой работе по дисциплине
«Эксплуатация электрооборудования и
средств автоматизации»
на тему:
«ОБОСНОВАНИЕ ПЕРИОДИЧНОСТИ И
ТЕХНОЛОГИИ ТЕКУЩЕГО РЕМОНТА
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ»
Направление подготовки
35.03.06 Агроинженерия
Саратов 2019
Документ подписан простой электронной подписью
Информация о владельце:
ФИО: Соловьев Дмитрий Александрович
Должность: ректор ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ
Дата подписания: 26.04.2021 13:15:53
Уникальный программный ключ:
5b8335c1f3d6e7bd91a51b28834cdf2b81866538

2
Методическое пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине
«Эксплуатация электрооборудования и средств автоматизации» для направления подготовки
35.03.06
Агроинженерия профиль
Электрооборудование и электротехнологии / Сост.: Ю.В. Иванкина // ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ. – Саратов,
2019. – 25 с.
Учебное пособие составлено в соответствие с учебным планом по дисциплине
«Эксплуатация электроборудования и средств автоматизации» и предназначено для бакалавров направления подготовки
35.03.06
Агроинженерия профиля
«Электрооборудование и электротехнологии».

3
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 4 1.
Анализ исходных данных и задачи проектирования 4 2.
Обоснование периодичности текущего ремонта электрооборудования
6 3.
Описание технологии текущего ремонта электродвигателя 10 4.
Компоновка участка по проведению ТО и ТР электрооборудования 12 5.
Выбор оборудования для диагностирования и ремонта 16
Список литературы 22

4
Введение
Опыт электрификации сельского хозяйства показывает, что без хорошей работы электротехнической эксплуатационной службы только увеличение числа электроустановок не дает ожидаемого роста эффективности производства и не позволяет полностью использовать возможности электрооборудования.
Эксплуатационная надежность электрооборудования пока еще не удовлетворяет в достаточной мере требованиям сельскохозяйственного про- изводства. Электродвигатели выходят из строя в 1,5…3 раза чаще, чем рег- ламентировано в нормативной документации. Затраты на техническую экс- плуатацию за срок нормативной окупаемости в 4…10 раз превышает стоимость нового электрооборудования. Все это снижает выпуск продукции и увеличивает ее себестоимость.
Методические указания предназначены для выполнения курсовой работы по дисциплине «Эксплуатация электроэнергетического оборудования и средств автоматизации». Задача методического указания – научить обучающихчя обеспечивать высокую эксплуатационную надежность электрооборудования за счет выбора оптимальной периодичности и текущего ремонта.
Содержание расчетно-пояснительной записки:
Введение
1. Анализ исходных данных и задачи проектирования (задание к курсовой работе смотреть в приложении).
2. Обоснование периодичности текущего ремонта (ТР).
3. Описание технологии ТР.
4. Разработка компоновки участка для ТР.
5. Выбор оборудования для диагностирования и ремонта.
6. Оценка эффективности предложенных решений.
1. Анализ исходных данных и задачи проектирования
Сельскохозяйственное предприятие использует большой парк электрооборудования. Анализ результатов эксплуатации этого парка свидетельствует о том, что энерговооруженность труда по установленной мощности соответствует передовому уровню эксплуатации сельского хозяйства. Однако показатели надежности отстают от нормативных значений.
Так, двигатели серии 4А рассчитаны на безотказную работу в течение 10 лет, а фактическое время безотказной работы до капитального ремонта составляет в производстве 3,5 года, в растениеводстве – 4 года, а подсобных предприятиях –
5 лет.
Эксплуатационная надежность электрооборудования зависит от многих факторов: периодичности проведения технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (ТР), наличие участка и технических средств для выполнения

5
ТР, квалификации персонала электротехнической службы, правильного выбора типа защиты и режима использования электрооборудования и т.д.
В исходных данных на курсовое проектирование приведены сведения о работе электроприводов до критического состояния по сопротивлению изоляции, а также о размере технологического ущерба и интенсивности отказов с указанием затрат на профилактику и ремонт; годовой объем работ электротехнической службы в у.е.э.
В курсовой работе ставится задача повышения надежности за счет совершенствования системы профилактических мероприятий:
– обоснование оптимальной периодичности ТО и ТР;
– описание технологии ТР;
– разработка участка для ТР и его компоновка;
– выбор диагностического оборудования.
2. Обоснование периодичности текущего ремонта электрооборудования
В зависимости от условий эксплуатации система ППРЭсх допускает отступления от нормируемой периодичности ТО и ТР. Для этого необходимо знать методы определения оптимальной периодичности профилактических мероприятий: статистический, классический и метод теории надежности.
Для решения этой задачи в исходных данных должны быть сведения о надежности изучаемого электрооборудования, о влиянии периодичности профилактик на надежность и размер технологического ущерба и др.
2.1. Статистический метод.
По данному методу выбирают частный или обобщенный критерий состояния электрооборудования (например значение сопротивления изоляции до критического состояния за некоторый период). Проводят наблюдения за выбранным электрооборудованием и по статистическим данным устанавливают закон распределения времени достижения предельного значения критерия. По полученным характеристикам распределения подбирают такую продолжительность между профилактическими мероприятиями, при которой соблюдается их предупредительный характер для заданного числа электрооборудования.
Рассмотрим применение метода на следующем примере.
2.1.1. Исходные данные:
Таблица 1 – Исходные данные
№ электропривод а
Время работы электропривода до критического состояния по R
ИЗ
, мес.
1 13 2
20 3
14 4
19 5
16 6
17

6
2.1.2. Расчет статистических показателей
Объектом изучения служат 6 электроприводов, а критерием их предельного состояния – время работы до критического состояния, определяемого по сопротивлению изоляции. На рисунке 1 показана выровненная кривая плотности распределения наработки электроприводов до предельного состояния по принятому критерию. В обозначениях принято: t min
, t , t max
– наименьшая, средняя и наибольшая продолжительности работы электропривода пускателя до предельного состояния; t
0
– оптимальная периодичность профилактических мероприятий; σ – среднеквадратичное отклонение наработки на отказ.
Рисунок 1 - Кривая плотности распределения наработки электроприводов до предельного состояния
Если принять t
0
= t , то профилактические мероприятия в целом окажутся запоздалыми, поскольку за этот период половина всех электроприводов достигнет предельного состояния по рассмотренному параметру.
Следовательно, необходимо рассчитать оптимальную периодичность. Для этого сначала определим параметры статистического распределения.
Математическое ожидание, мес.:
16,5 6
17 16 19 14 20 13
n t
t
*
М
n
1
i i
Дисперсия, мес.
2
:
6,25
n
)
t
*
M
(t
(t)
*
D
n
1
i
2
i
Среднеквадратичное отклонение, мес.:
2,5
n
)
t
*
M
(t
(t)
*
σ
n
1
i
2
i
2.1.3. Выбор оптимальной периодичности
1 2
3 4
5 6
5 10 15 20 25 30 t
0
t max t
N электроприв ода t
min t

7
Периодичность принято считать оптимальной t
0
= t - σ = 16,5 – 2,5 = 14
Если
18,1 2,5 3
2 16,5
σ
3 2
t t
0
, то предельное состояние будет у 67 % электроприводов, при
24 2,5 3
16,5
σ
3
t t
0
– 99 %. Другими словами при выборе t
0
> t профилактики теряют предупредительный характер.
Если принять t
0
= t min
, где
σ
3
t t
min
, то практически все электроприводы не достигнут предельного состояния и остановки машины для проведения профилактических мероприятий окажутся слишком частыми. При
σ
t t
0
лишь 15 % электроприводов достигнут предельного состояния, а для всех остальных мероприятий сохранят предупредительный характер и не будут частыми.
Таким образом, периодичность
14
σ
t t
0
можно считать оптимальной для электроприводов, т.к. отступления от нее в большую сторону приводят к быстрому понижению эксплуатационной надежности электроприводов, а отступления в меньшую сторону – к увеличению простоев и затрат.
2.2. Классический метод
Этот метод заключается в составлении функции цели (критерия) и исследований ее на экстремум.
Пусть для некоторого объекта, например для электропривода, затраты на одну профилактику составляют З
П
, на один капитальный ремонт З
Р
, интенсивность отказов при исходной периодичности профилактик λ, технологический ущерб из-за отказа, выраженный в долях от З
Р
– у*. Известно, что с увеличением периодичности Т годовые затраты на профилактики снижаются, а на ремонт, включая ущерб, возрастают.
Целевая функция удельных суммарных затрат имеет вид:
α
Р
П
Т
у*)
(1
З
λ
Т
З
З
(1), где α – показатель эффективности профилактик.
Исследуя уравнение на экстремум
0
Т
α
у*)
(1
З
λ
Т
З
dT
dЗ
1
-
α
Р
2
П
,
Находим выражение для расчета оптимальной периодичности профилактических мероприятий по критерию минимума удельных затрат:
α
1
Р
П
0
у*)
(1
З
λ
α
З
Т
(2).
Уравнение показывает, что значение оптимальной периодичности пропорционально затратам на профилактику и обратно пропорционально стоимости капитального ремонта, а также размеру технологического ущерба и интенсивности отказов. Наибольшее влияние на периодичность оказывает показатель α, который характеризует эффективность профилактик. Он оценивает, на сколько процентов снижается интенсивность отказов при снижении периодичности на 1%.

8
2.2.1. Методику применения классического метода рассмотрим на
следующем примере.
Исходные данные:
Q
Г
, у.е.р. = 630
З
П
, руб. = 136,1
З
Р
, руб. = 230
λ, год
-1
= 0,2 у* = 1,5
α = 1
2.2.2. Расчет оптимальной периодичности (по формуле (2)), год
1 1
0 08
,
1
)
5
,
1
(1 230 2
,
0 1
136,1
Т
Удельные суммарные затраты (по формуле (1))
250 126 124 08
,
1
)
5
,
1
(1 230 2
,
0 1,08 136,1
З
руб.
Для некоторых частных случаев можно принять α = 1. Подставляя это значение в (2), а затем Т
0
в (1), находим, что при оптимальной периодичности профилактик слагаемые функции цели практически равны между собой 124 и
126. Периодичность считается оптимальной в том случае, когда годовые затраты на профилактики равны годовым затратам на устранение отказов (на капитальный ремонт и на покрытие технологического ущерба).
При организации технической эксплуатации электрооборудования стремятся совместить моменты проведения обслуживания и ремонтов с технологическими паузами и с моментами обслуживания машин, на которых используется электрооборудование. Возникают и другие причины, по которым приходится отступать от оптимальной периодичности. Поэтому важно знать, в каких пределах это возможно. При решении такой задачи обычно считают допустимыми такие отступления, при которых суммарные затраты увеличиваются не более чем на 5 % по сравнению с оптимальным уровнем.
Исследования экономической устойчивости функции цели показывает, что при
α = 1 допустимые отклонения от оптимальной периодичности составляют ±
35%.
2.3. Метод теории надежности.
Для многих видов оборудования оптимальной стратегией технической эксплуатации служит планово-предупредительный ремонт, когда в заранее намеченные сроки проводят профилактическое обслуживание или ремонт. При этом удается с наименьшими затратами поддержать интенсивность отказов на требуемом уровне. Решение задачи о периодичности профилактик основано на графическом представлении влияния планово-предупредительных обслуживаний на надежность.

9
Рисунок 2 - Влияние планово-предупредительных обслуживаний на интенсивность отказов: где λ
ср
(t)
– средняя интенсивность отказов; а – момент проведения планово-предупредительных обслуживаний.
Рисунок 3 - Влияние планово-предупредительных обслуживаний на вероятность безотказной работы: где Р
ср
(t) – средняя вероятность безотказной работы, t
П
– периодичность планово-предупредительных обслуживаний по заданному снижению интенсивности отказов; b – момент проведения планово- предупредительных обслуживаний.
Как видно из рис. 2 и 3, после проведения профилактик (точки а и b) существенно замедляется снижение вероятности безотказной работы (рис. 3) и повышение интенсивности отказов (рис. 2). По рис. 2 задается верхняя граница интенсивности отказов (пунктир до т. а). При пересечении верхней границы заданного значения с кривой изменения λ(t) проводят планово- предупредительные обслуживания. Из рис. 3 видно, что искомая периодичность обслуживания находится при пересечении кривой изменения P(t) с нижней границей заданного значения вероятности безотказной работы (т. b). Если нет ограничений на ресурсы, то малой периодичностью t
П
можно поддерживать
λ*(t) = const, P*(t) = const на уровне новых изделий. Периодичность t
П
можно определить, исходя из графика заданного или принятого изменения λ(t) или
P(t).
Обозначим снижение интенсивности отказов t
*
λ
t
λ
β
, где λ(t), λ*(t) – изменение интенсивности отказов без профилактик и с профилактиками. Тогда t
П
определим из уравнения: t
0
П
dt t
λ
t
1
t
λ
β
(3).
λ(t) a
λ*(t
)
λ
ср
(t
)
t b t
П
P*(t
)
P(t)
Р
ср
(t)
t
0
P(t)

10
На малом интервале времени интенсивность отказов изделия возрастает линейно λ(t) = a + bt. Тогда для определения периодичности профилактик находим:
П
П
t
0
П
П
t
0
П
bt
2a bt a
2
dt bt a
t
1
bt a
dt t
λ
t
1
t
λ
β
Отсюда искомая периодичность
β
2
b
1
β
2a t
П
(4).
2.3.1. Пример. Исходные данные:
λ(t) = 0,3
λ*(t) = 0,2 a = 0,2 b = 0,1
2.3.2. Расчет статистических показателей
5
,
1 0,2 0,3
β
2.3.3. Выбор периодичности по заданному снижению интенсивности отказов.
Периодичность, мес.:
4 05
,
0 2
,
0 5
,
1 2
0,1 1
1,5 0,2 2
t
П
мес.
3. Описание технологии текущего ремонта электродвигателя
3.1.
Целью текущего ремонта является восстановление работоспособности двигателя за счет замены или восстановления отдельных его частей. В результате поддерживается работоспособность двигателя в течение длительного времени.
ТР проводится электротехническим персоналом предприятия либо на месте их установки, либо на пункте (участке) технического обслуживания, по заранее составленному графику с остановкой рабочей машины на время ремонта.
Графики ТР составляются на год в соответствии с ППРЭсх.
Периодичность ТР электродвигателей серий 5А и АИР составляет 24 месяца, за исключением электродвигателей установленных на молочных вакуум-насосах и пастеризаторах в особо сырых помещениях, в этом случае периодичность ТР составляет 18 месяцев.
3.2. Технология текущего ремонта электродвигателя включает:
3.2.1. Подготовительные работы:
– очистить электродвигатель от пыли и грязи;
– отсоединить электродвигатель от питающих проводов, разъединить с рабочей машиной и снять с фундамента.
3.2.2. Разборка:

11
– разобрать электродвигатель, очистить и промыть детали, продуть обмотку сжатым воздухом, определить неисправности.
3.2.3. Ремонт статора:
– устранить нарушение изоляции лобовых частей, в местах выхода проводов из паза и выводных концов;
– замена ослабленных и выпавших пазовых клиньев, а также бандажей лобовых частей;
– устранение мелких неисправностей стали статора (коррозия, вмятины)
– разогрев изоляции для пропитки;
– сушка изоляции, ее пропитка и окончательная сушка;
3.2.4. Ремонт ротора:
– проверка состояния и устранение неисправностей обмотки ротора
(для двигателей с фазным ротором);
– замена неисправных подшипников;
– устранение мелких неисправностей активной стали ротора
(вмятины, коррозия);
3.2.5. Сборка электродвигателя:
– проверка исправности всех узлов и деталей;
– измерение воздушного зазора между статором и ротором;
– заполнение подшипников на 2/3 их объема смазкой; сборка электродвигателя, проверка мягкости вращения ротора и плотности затяжки болтовых соединений, при необходимости его покраска.
3.2.6. Послеремонтные испытания:
– измерение сопротивления изоляции, пробный пуск без нагрузки на его валу и под нагрузкой на месте установки двигателя.
3.2.7. Для двигателей с фазным ротором и машин постоянного тока дополнительно шлифовка, а при необходимости проточка коллектора; замена и притирка щеток и проверка степени их искрения.
3.3. Технические указания:
3.3.1 К пункту 2. Электрические машины передаются для выполнения капитального ремонта при наличии следующих неисправностей: витковые замыкания в обмотках; замыканий обмоток на корпус или между фазами; обрыва обмоток; обугливания обмоток; изгиба вала и повреждения посадочных мест подшипниковых щитов; трещины в корпусе и подшипниковых щитах; сопротивление изоляции ниже нормы и не поддается восстановлению после сушки.
3.3.2. К пункту 4. Замене подлежат подшипники, имеющие коррозию, сколы, глубокие царапины на поверхности беговых дорожек или шариков
(роликов), а также при радиальном и осевом зазоре (люфте) более 0,2 мм.
3.3.3. К пункту 5. Воздушный зазор между статором и ротором должен быть не более при мощности до 1 кВт – 0,2…0,25 мм; до 7,5 кВт – 0,35…0,6 мм; до 15 кВт – 0,4…0,65 мм.

12 3.3.4. К пункту 6. Сопротивление изоляции должно быть не ниже 4 Мом при температуре окружающей среды 20 0
С и 0,5 Мом – при рабочей температуре (+75 0
С).
4.
Компоновка участка по проведению ТО и ТР электрооборудования
Качественное и своевременное проведение технического обслуживания на предприятиях с.х. профиля при наличии соответствующей материально- технической базы позволит уменьшить выход из строя электрооборудования и увеличить его эксплуатационные свойства. Основой материальной базы являются стационарные участки (пункты) технического обслуживания и передвижные средства (электроремонтная автопередвижная мастерская или специально оборудованный автомобиль).
На участках ТО проводят текущий ремонт электрооборудования, для восстановления работоспособности или поддержания технического состояния которого необходимо специальное оборудование (сушильные шкафы, пропиточные ванны, токарные и шлифовальные станки), а также сложное электрооборудование (генераторы передвижных электростанций, сварочные преобразователи и др.).
Технические уходы и текущие ремонты электрооборудования, при проведении которых не требуется специального оборудования, проводят на месте его установки бригады электромонтеров, имеющие передвижные средства или набор соответствующего инструмента.
Участок технического обслуживания – это отдельное здание или сооружение, либо помещение (комната) внутри здания, удовлетворяющая предъявляемым к ней требованиям, оснащенная оборудованием, установками, приспособлениями, приборами, инструментом, запасными деталями и материалами, при помощи которых можно качественно выполнять все работы по ТО и ТР электрооборудования в соответствии с техническими требованиями.
Участок находится в помещении электроремонтного предприятия и занимает его часть как показано на рис.4 (заштрихованная зона).