Разработка средства обеспечения и методики ускоренной оценки качества восстановления электродвигателей (на примере их работы в условиях птицеводства)

Разработка средства обеспечения и методики ускоренной оценки качества восстановления электродвигателей (на примере их работы в условиях птицеводства)

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ И МЕТОДИКИ УСКОРЕННОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ (НА ПРИМЕРЕ ИХ РАБОТЫ

В УСЛОВИЯХ ПТИЦЕВОДСТВА)

Специальность 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование

в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Челябинск – 2008

Работа выполнена на кафедре «Электрические машины и эксплуатация электрооборудования в сельском хозяйстве» ФГОУ ВПО «Челябинский государственный агроинженерный университет».

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор

– кандидат технических наук

Ведущее предприятие – Государственное предприятие «Центральное конструкторско-технологическое бюро «Агротех», дочернее предприятие «Челябинское»

Защита диссертации состоится 19 декабря 2008 г., в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 при Челябинском государственном агроинженерном университете г. Челябинск, пр. им. , 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного агроинженерного университета.

Автореферат разослан 14 ноября 2008 г. и размещен на официальном сайте ФГОУ ВПО «ЧГАУ» htth://www.csau.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из наиболее энергоемких отраслей сельского хозяйства, отличающейся высокой концентрацией электрооборудования, в частности электроприводов, является птицеводство. В настоящее время возрастает значение качества функционирования электроприводов, основной частью которых являются асинхронные короткозамкнутые двигатели, как фактора повышения качества продукции птицеводства.

Технология производства и переработки птицеводческой продукции связана с агрессивными условиями окружающей среды, высоким коэффициентом использования, а в последнее время – значительной степенью изношенности парка электродвигателей. В сельском хозяйстве ежегодно выходит из строя до 20% электродвигателей. Ситуация усугубляется дефицитом средств птицеводческих предприятий на обновление парка электродвигателей. В отрасли птицеводства до 80% работающих электродвигателей побывали в капитальном ремонте. Практика показывает, что их качество значительно уступает новым электродвигателям.

Отказы электродвигателей приводят не только к прямому экономическому ущербу, связанному с его восстановлением, но и к технологическому ущербу, обусловленному порчей сельскохозяйственной продукции. Все это свидетельствует об актуальности проблемы повышения качества работы восстановленных электродвигателей. Главными показателями качества восстановления электродвигателей являются показатели назначения и надежности.

В сложившихся условиях повышение качества восстановления электродвигателей может быть достигнуто, во-первых, разработкой технических средств, обеспечивающих оценку и восстановление показателей назначения, во-вторых, разработкой методики ускоренной оценки качества капитально отремонтированных электродвигателей по показателям надежности.

Работа выполнена в соответствии с межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ на 2гг. (Проблема IX. Научное обеспечение повышения машинно-технологического и энергетического потенциала сельского хозяйства России), одобренной Президиумом РАСХН 16.11.06 и Межведомственным координационным советом по формированию и реализации программы 19.10.06.

Цель работы: обеспечение и оценка качества восстановления электродвигателей в птицеводстве путем разработки устройства искусственной нагрузки для послеремонтных испытаний на нагревание и профилактической сушки их обмоток, а также методики ускоренной оценки качества капитально отремонтированных электродвигателей по показателям безотказности и ремонтопригодности.

Задачи исследования

1.Обосновать способы обеспечения и оценки качества восстановления электродвигателей на основе системного подхода к данной проблеме.

2. Теоретически обосновать параметры искусственной загрузки электродвигателей и разработать устройство их послеремонтных испытаний на нагревание и профилактической сушки.

3. Теоретически обосновать возможность ускоренной оценки качества восстановления электродвигателей по показателям безотказности и ремонтопригодности.

4. Разработать методику ускоренных испытаний надежности электродвигателей и на ее основе провести оценку качества их восстановления при эксплуатации в птицеводстве.

5. Произвести оценку сходимости показателей надежности новых и капитально отремонтированных электродвигателей, полученных по разработанной методике, с аналогичными данными, полученными по методу эксплуатационных наблюдений.

Объект исследования. Процессы создания искусственной нагрузки электродвигателей и ускоренной оценки уровня качества восстановления по показателям их надежности.

Предмет исследования. Закономерности, определяющие параметры искусственной нагрузки электродвигателей и связывающие показатели их надежности с количественными значениями состояний в процессе эксплуатации.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:

1 Предложен аналитический аппарат расчета параметров искусственной нагрузки электродвигателей и на его основе методика расчета необходимых значений этих параметров.

2. Впервые разработано устройство искусственной нагрузки электродвигателей для испытания на нагревание и профилактической токовой сушки их обмоток.

3. Разработана методика ускоренной оценки качества капитально отремонтированных электродвигателей по показателям безотказности и ремонтопригодности.

Практическая ценность работы и реализация ее результатов

Создание несложного устройства искусственной нагрузки обеспечивает возможность испытания на нагревание электродвигателей малой мощности при капитальном ремонте и проведения профилактической сушки обмоток в процессе эксплуатации, что ведет к повышению качества восстановленных работ.

Установленные с помощью предлагаемого устройства необходимые значения параметров искусственной нагрузки обеспечивают равенство токов по фазам электродвигателя при вращающемся роторе и равномерность нагрева частей этих электродвигателей.

Разработанная методика ускоренной оценки показателей безотказности и ремонтопригодности позволяет проводить оперативную оценку качества восстановления электродвигателей электроремонтными предприятиями всех уровней, при этом сроки испытаний сокращаются в 10 раз по сравнению с проведением эксплуатационных наблюдений.

Внедрение на электроремонтных предприятиях предложенного метода ускоренных испытаний обеспечивает принятие обоснованных решений по отработке рациональной технологии ремонта и проведение сертификации качества восстановления электродвигателей.

Методика ускоренной оценки качества восстановления электродвигателей внедрена на предприятии по ремонту электродвигателей г. Челябинска, устройство искусственной нагрузки электродвигателей внедрено в .

Материалы теоретических и экспериментальных исследований по теме «Повышение качества восстановления электродвигателей» используются в курсе лекций по дисциплине «Эксплуатация электрооборудования в сельском хозяйстве».

Апробация работы. Основные положения работы обсуждались на научных конференциях ЧГАУ (г. Челябинск, 1999 – 2008 гг.), на 53-й научно-технической конференции Южно-Уральского государственного университета на секции «Электромеханика и электромеханические системы» (г. Челябинск, 2001 г.), на 19 Международной межвузовской школе-семинаре «Методы и средства технической диагностики» (г. Йошкар-Ола, 2006 г.), на техническом совете (г. Челябинск, 2008 г.), на Всероссийской научно-практической конференции БГАУ (с международным участием) «Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути их решения (г. Уфа, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе два патента РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений; объем диссертации 143 с., в том числе основного текста 124 с., 20 рисунков, 14 таблиц; список литературы состоит из 129 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается актуальность темы, обосновываются цель и задачи исследования, излагаются основные положения, выносимые на защиту, дается общая характеристика работы.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» представлен анализ работоспособности электродвигателей, отмечается ее низкий уровень, особенно у капитально отремонтированных электродвигателей. Повышение работоспособности электродвигателей следует добиваться повышением качества их восстановления при проведении текущих и капитальных ремонтов.

Качество ремонта электродвигателей главным образом характеризуется группами показателей назначения и надежности. Поскольку при ремонте конструкция электродвигателя не изменяется, то такие группы показателей качества, как технологичность, транспортабельность, стандартизация и унификация, патентно-правовые, показатели эргономичности и безопасности остаются без изменения; показатели экономичности при этом являются следствием достигнутого уровня показателей надежности.

Повысить качество ремонта путем обеспечения требуемого уровня показателей назначения возможно путем разработки новых технических средств для создания искусственной нагрузки электродвигателей. С одной стороны, эти средства обеспечат проведение испытания на нагревание при капитальном ремонте электродвигателей малой мощности (до 2,2 кВт), входящего в состав типовых и периодических испытаний. До сих пор ввиду сложности оборудования испытание на нагревание было экономически оправданным для электродвигателей средней и большой мощности. С другой стороны, разработка данных средств обеспечит возможность проведение профилактической сушки обмоток электродвигателя при проведении текущих ремонтов для восстановления необходимого уровня сопротивления изоляции. Существующие токовые способы сушки требуют значительных материальных затрат из-за необходимости использования источников нестандартного напряжения.

Для оценки мероприятий по повышению качества капитального ремонта электродвигателей необходимы сведения об их эксплуатационной надежности. Существенный вклад в область испытания электрооборудования на надежность внесли труды , , , и др.

Наиболее достоверную информацию о надежности дают эксплуатационные испытания, но их продолжительность сопоставима со сроком морального износа электродвигателей. Сократить сроки могут стендовые испытания, но их применение связано с необходимостью использования дорогостоящего оборудования, позволяющего проведение одновременной оценки надежности всех элементов электродвигателя. Перспективным способом получения информации о надежности являются ускоренные испытания с использованием моментных наблюдений. Однако до настоящего времени данный метод не использовался для определения показателей надежности электрооборудования.

Оценку качества восстановления на ремонтном заводе следует проводить путем определения отношения значений параметров надежности отремонтированного и нового электродвигателя. Изучение состояния вопроса позволило сформулировать цель и задачи исследования.

Во второй главе «Теоретические предпосылки исследования» представлены теоретические аспекты системного подхода к проблеме повышения качества восстановления электродвигателей, обоснования параметров устройства искусственной нагрузки и ускоренной оценки качества капитально отремонтированных электродвигателей с использованием моментных наблюдений.

Впервые системный подход к обеспечению качества восстановительных работ был предложен в виде обобщенного предмета теории эксплуатации электрооборудования, представляющий собой структуру ИЭТС (Источник – Электрооборудование – Технологический объект – Служба эксплуатации). Для централизованного ремонта электродвигателей в сельскохозяйственном производстве, в частности в птицеводстве, рекомендует расширение данной структуры до вида ИЭТСР (Источник – Электрооборудование – Технологический объект – Служба эксплуатации – Ремонтный завод).

Управляющие воздействия на качество восстановления электродвигателей в процессе их эксплуатации оказывают служба эксплуатации и ремонтный завод. Воздействие других элементов системы приняты объективными и неуправляемыми. В связи с этим для исследования управляющих воздействий была выделена подсистема ЭСР (рисунок 1). Элемент С, как и элемент Р, включает в себя совокупность взаимосвязанных средств Ср (основных Со и оборотных Сс), документации Д (основной и для испытаний Мк) и исполнителей И (инженерно-технические работники и рабочий персонал ИР). Мк в элементе Р предназначено для оценки качества капитального ремонта КР, в элементе С - профилактических работ ТР. Системный подход к проблеме повышения качества восстановления электродвигателей указывает на первоочередную необходимость совершенствования Д, связанной с их испытаниями МК для оценки уровня показателей назначения и надежности, и Ср для снижения материальных затрат на это восстановление, связанных с испытанием на нагревание и сушкой изоляции.

Средства создания искусственной нагрузки на основе метода Мамед-Заде неприемлемы для электродвигателей малой мощности, поскольку ток холостого хода при трехфазном питании обычно превышает половину номинального, а при однофазном он увеличивается в 1,73 раза, достигая номинального значения или превышая его. Все это не позволяет получить равенство токов в фазах и соответствие их номинальному току. Для устранения этого недостатка нами предлагается режим искусственной нагрузки машины малой мощности, схема которой приведена на рисунке 2.

Ввиду сложности определения параметров Rнг и Снг фазосдвигающих элементов предлагается использовать систему Mathcad 2000 PRO. Векторная диаграмма тока при искусственной нагрузке приведена на рисунке 3.

- энергетическое воздействие; - управляющее воздействие;

- информационная связь

Рисунок 1 – Структурная схема подсистемы ЭСР системы ИЭТСР

Рисунок 2 – Принципиальная электрическая схема режима искусственной нагрузки электродвигателей малой мощности

Рисунок 3 – Векторная диаграмма режима искусственной нагрузки трехфазных асинхронных двигателей

Ток в «здоровой» фазе и ток в фазе , замкнутой на фазосдвигающий элемент, сдвинуты на некоторый угол α. Из условия равенства модулей этих токов, при котором =, можно получить зависимость сопротивления фазосдвигающего элемента от угла α (при последовательном соединении активного и реактивного сопротивлений) по выражению

(1)

с учётом сопротивлений прямой , обратной и нулевой последовательностей обмотки статора.

Далее в системе МаthCAD, задаваясь необходимым шагом значения α, следовательно, , просчитываем комплексы токов:

; (2)

. (3)

Затем рассчитываем модули этих токов, которые получаются равными. При величине тока в фазах двигателя, равной номинальному значению, выбираем комплекс фазосдвигающего элемента: (рисунок 4).

Рисунок 4 – Графическое определение параметров фазосдвигающего элемента

При таком сочетании активного и реактивного (емкостного) сопротивлений во всех фазах электродвигателя обеспечивается абсолютное равенство токов, как и в режиме непосредственной нагрузки. По известным законам электротехники можно получить значения активного и реактивного сопротивлений при их параллельном включении. Аналогично могут быть получены параметры фазосдвигающего элемента для другой степени загрузки.

Сопротивление токам прямой последовательности принимают равным сопротивлению холостого хода: = ; сопротивление токам обратной последовательности принимают равным сопротивлению короткого замыкания: = ; сопротивление токам нулевой последовательности определяют опытным путём, например, путём подключения напряжения к обмотке статора при последовательно включенных фазах.

По известным законам электротехники определяем rн и хн. Для расчета принимаем = ; = , определяется опытным путем.

Теоретические основы 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 tn (рисунок 5). В процессе эксплуатации эти объекты могут находиться в следующих состояниях: - период применения по назначению; - период планируемого простоя (хранения); - период технического обслуживания; - период текущего ремонта с обеспечением работоспособности; - период текущего ремонта с восстановлением работоспособности; - период капитального ремонта. Индексы обозначают следующее: j – номер электродвигателя, i – номер состояния. Время любого из периодов зависит от многих стохастических факторов и является случайной величиной.

В определенные моменты времени эксплуатации объектов наблюдателем фиксируется одно из шести возможных состояний, в котором они находятся.

Из рисунка 5 следует, что при достаточно большом объеме выборки N вероятность фиксирования объекта в каком-либо состоянии будет пропорциональна периоду времени нахождения в этом состоянии. Отсюда вероятность нахождения данного объекта в неработоспособном (отказавшем) состоянии

(4)

где m – количество капитальных ремонтов j-го объекта; z - количество текущих ре-

монтов с восстановлением j-го объекта; c – количество периодов использования j-го объекта по назначению; α – 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).

После соответствующих преобразований были получены выражения расчета показателей надежности для обобщенного объекта электрооборудования. К этим показателям относятся средняя наработка на отказ tср, параметр потока отказов ω(t), интенсивность восстановления λ(t), коэффициент готовности Кг и др.

Согласно стандарту под отказом асинхронного двигателя понимается сгорание обмоток, заклинивание подшипников, обрыв в обмотках, пробой изоляции, невыполнение функциональных свойств в изделии. Заклинивание подшипников, как правило, приводит к сгоранию обмоток электродвигателя. В связи с этим приведенная в стандарте группа отказов относится к явным и устраняется путем проведения капитальных ремонтов. Данное обстоятельство накладывает свой отпечаток на определение показателей надежности, формулы для расчета которых примут вид

; ; ; (5)

где n1 – количество работоспособных электродвигателей, находящихся в состоянии применения по назначению.

Время восстановления tв является временем нахождения электродвигателей в капитальном ремонте, которое нетрудно установить в процессе проведения моментных наблюдений.

В третьей главе «Методика проведения исследований» приведены описание устройства для создания искусственной нагрузки, методики испытания на нагревание и сушки, а также ускоренной оценки качества восстановления электродвигателей. Здесь же представлен ряд частных методик.

Разработанные принципиальная электрическая и монтажная схемы устройства искусственной нагрузки электродвигателей малой мощности представлены соответственно на рисунках 2 и 6. На клеммы 4, 5, 6 подключаются соответственно фазы испытываемого электродвигателя С1Д, С2Д, С3Д, к клемме 7 – нейтраль его статорной обмотки. Для испытания электродвигателя на нагревание на клеммы 2 и 3 подается напряжение 380 В, для токовой сушки – напряжение 220 В, клемма 1 для обоих случаев заземляется.

- Состояние применения по назначению; - Состояние применения по назначению не предусматривается (хранение); - Состояние технического обслуживания;

- Состояние текущего ремонта с обеспечением работоспособности; - Состояние текущего ремонта с восстановлением работоспособности; - Состояние капитального ремонта

Рисунок 5 – Временная диаграмма, поясняющая статистическое определение показателей надежности с использованием метода моментных наблюдений

Для ускоренной оценки качества восстановления электродвигателей с использованием моментных наблюдений должны быть выполнены условия, основными из которых являются: значительный объем однотипных объектов, работающих примерно в одинаковых условиях эксплуатации, период между повторными наблюдениями должен быть больше времени исследуемого состояния. Более всего данным условиям в сельском хозяйстве отвечает птицеводство.

Для получения достоверных результатов ускоренных испытаний необходимо установить число замеров (М), которое определяется по формуле, применяемой при использовании метода моментных наблюдений. Это число является функцией коэффициента α, зависящего от заданной вероятности (для стабильного производства α =2, для нестабильного – α = 3), удельного веса (К) исследуемой категории затрат времени в общих затратах за время наблюдения, допустимой величины относительной ошибки наблюдения (5 – 20%). Для удобства определения объема наблюдений была рассчитана и построена номограмма М = f(К) при α = 2 и Р = 5; 10 и 20%.

Рисунок 6 – Монтажная электрическая схема устройства искусственной нагрузки электродвигателей малой мощности для их испытаний на нагревание и сушки обмоток

Методика реализации метода ускоренных испытаний с использованием моментных наблюдений заключается в следующем. После выбора объекта исследования и необходимого объема моменто–наблюдений составляется маршрут наблюдателя для оценки состояния новых и капитально отремонтированных электродвигателей. Маршрут согласуется с руководством предприятия, зафиксированные данные заносятся в специальные журналы. Затем, используя формулы (5), определяют показатели надежности объектов. Сравнивая показатели капитально отремонтированных и новых электродвигателей, оценивают качество их восстановления.

Для оценки возможности использования ускоренных испытаний по определению качества капитально отремонтированных объектов сотрудниками кафедры ЭМЭЭСХ в течение нескольких лет была собрана подобная информация для двигателей вентиляционных установок в производственных помещениях Челябинской птицефабрики с использованием метода эксплуатационных испытаний.

Данные испытания проводились по плану NUN. Объем выборок составил 290 новых и 331 капитально отремонтированных электродвигателей. При обработке результатов был принят уровень значимости 0,05. Сопоставление данных эксплуатационных и ускоренных испытаний рекомендуется проводить с использованием t-критерия Стьюдента при 95% доверительной вероятности.

В четвертой главе «Результаты исследований и их анализ» приведены экспериментальные данные испытаний разработанного устройства для искусственной нагрузки электродвигателей малой мощности и результаты оценки качества капитально отремонтированных электродвигателей по предлагаемой методике с использованием моментных наблюдений и их сопоставление с результатами эксплуатационных испытаний.

Экспериментальная оценка искусственной нагрузки электродвигателей проводилась на электродвигателях 4А71А4УЗ, 4А71В4УЗ, 4А80А4УЗ, 4А80В4УЗ и 4А90L4УЗ. Параметры испытуемых электродвигателей и фазосдвигающих элементов для их испытаний на нагревание представлены в табл.1. Резистор Rнг должен выдерживать номинальный ток электродвигателя, а напряжение на конденсаторе – не превышать 220 В. Разработанный способ рекомендуется использовать ремонтным заводам при проведении типовых и периодических испытаний.

Результаты испытаний электродвигателей и параметры фазосдвигающих элементов при разработанном способе сушки представлены в табл. 2.

Напряжение на фазных обмотках электродвигателя и конденсаторе не превышает 127 В. В ходе эксперимента установлено, что температура нагрева обмотки составляет 80 – 90оС. Нагрев осуществляется по всем фазам равномерно. Разработанный способ сушки может применяться как на месте установки, так и в условиях ремонтно-обслуживающей базы.

Таблица 1 – Параметры испытания электродвигателей в режиме искусственной нагрузки для исследования их нагрева

Параметр испытания	Значение параметра электродвигателя мощностью, кВт
0,55	0,75	1,1	1,5	2,2
Ток холостого хода при трехфазном питании, А	1,25	1,75	2	2,2	2,5
Ток холостого хода при однофазном питании, А	1,8	2,35	2,8	3,05	3,9
Номинальный ток при трехфазном питании, А	1,7	2,2	2,8	3,6	5
Емкость конденсатора Снг, мкФ	26	35	44	33	14
Сопротивление резистора Rнг, Ом	120	80	37,5	33	23
Ток в фазах, А	1,7	2,2	2,8	3,6	5

Таблица 2 – Параметры испытания электродвигателей в режиме искусственной нагрузки для их токовой сушки

Параметр испытания	Значение параметра электродвигателя мощностью, кВт
0,55	0,75	1,1	1,5	2,2
Номинальный ток при соединении статорной обмотки в звезду, А	1,7	2,2	2,8	3,6	5
Сопротивление резистора Rнг, Ом	60	60	42	7,5	4,75
Емкость конденсатора Снг, мкФ	76	92	106	60	-
Ток в фазах, А	1,7	2,2	2,8	3,6	5

Реализация разработанного метода ускоренных испытаний с использованием моментных наблюдений проводилась на Челябинской птицефабрике, на которой эксплуатируются 5523 электродвигателя. Наиболее распространенным из них является типоразмер 4АПА80А6У2. Данные электродвигатели в количестве 1534 ед. эксплуатируются в одинаковых условиях и служат для привода осевых вентиляторов ВО-Ф-7.1А. Среди отмеченных электродвигателей 362 ед. являются новыми, а 1172 - побывали в капитальном ремонте. Было установлено, что для оценки показателей безотказности необходимо 359 моменто–наблюдений для новых электродвигателей, что составляет одну повторность, и 404 – для капитально отремонтированных, что также составляет одну повторность моментных наблюдений. Следовательно, оценка показателей безотказности может быть произведена на основе данных, полученных в результате одного обхода по заданному маршруту. В диссертации приведено необходимое количество моменто-наблюдений и повторностей для оценки ремонтопригодности и коэффициента готовности новых и капитально отремонтированных электродвигателей.

Результаты ускоренных испытаний с использованием моментных наблюдений позволили с использованием формул (5) определить показатели надежности, включая среднюю наработку на отказ, параметр потока отказов, интенсивность восстановления и коэффициент готовности новых и капитально отремонтированных электродвигателей (табл. 3).

Таблица 3 – Показатели надежности электродвигателей 4АПА80А6У2 вытяжной вентиляции в птицеводстве

Показатель надежности	Новый электродвигатель	Капитально отремонтированный электродвигатель
Метод испытаний	Разница, %	Проверка существенности различий	Метод испытаний	Разница, %	Проверка существенности различий
эксплуатационные	ускоренные	tф	tкр	эксплуатационные	ускоренные	tф	tкр
Наработка на отказ, тыс. ч	20,80	19,68	5,4	0,71	1,96	13,24	12,30	7,09	1,23	1,96
Параметр потока отказов, тыс. ч-1	0,048	0,050	5,4	0,71	0,075	0,077	7,09	1,23
Интенсивность восстановления, тыс. ч-1	0,926	0,966	4,3	0,27	0,926	0,947	2,3	0,22
Коэффициент готовности	0,951	0,950	0,1	0,13	0,926	0,921	0,5	0,27

По полученным данным несложно установить уровень качества капитально отремонтированных электродвигателей. Так, по наработке на отказ уровень качества восстановления электродвигателей составляет 0,62. В технических требованиях на капитальный ремонт электродвигателей серии АИ, 4А, Д, А02 подобные показатели должны быть не менее 0,8. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о еще недостаточном уровне качества капитального ремонта электродвигателей на электроремонтном предприятии, обслуживающем Челябинскую птицефабрику.

Сравнение по t-критерию Стьюдента с уровнем значимости 0,05 показателей надежности электродвигателей, полученных с использованием разработанного метода, с данными, установленными путем наблюдения в рядовой эксплуатации, показали их удовлетворительную сходимость. Максимальная разница в оценке показателей надежности составила 7,1%, что находится в пределах относительных ошибок опыта и расчета.

В пятой главе «Экономическая эффективность обеспечения качества восстановления электродвигателей» представлен расчет ожидаемого годового экономического эффекта от внедрения разработанного метода ускоренных испытаний с использованием моментных наблюдений на заводах по ремонту электродвигателей Челябинской области. Нижняя и верхняя доверительные границы расчетного годового экономического эффекта составили 1,3 и 1,8 млн руб. Этот эффект был получен за счет значительного сокращения (в среднем в 10 раз) сроков проведения испытаний для оценки качества капитально отремонтированных электродвигателей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Основными показателями качества восстановления электродвигателей являются показатели назначения и надежности. Обоснована необходимость теоретических и экспериментальных исследований поставленной задачи на основе предложенной структуры ЭСР обобщенных элементов предмета эксплуатации электрооборудования ИЭТСР (источник – электроприемник – технологический объект – служба эксплуатации – ремонтный завод).

2. Предложен режим искусственной нагрузки электродвигателя малой мощности (до 2,2 кВт), обеспечивающий равенство токов в его фазах, при котором отключаемая фаза замыкается на нейтраль через емкостное и активное сопротивления. Для данного режима теоретически обоснованы выражения для расчета сопротивления фазосдвигающего элемента и тока по фазам обмоток, для снижения трудоемкости которого разработана номограмма, построенная с использованием математической системы MathCAD 14.0.

3. Впервые предложено простое устройство искусственной нагрузки, обеспечивающее проведение типовых и периодических испытаний на нагревание при капитальном ремонте электродвигателей малой мощности на номинальном напряжении и профилактической сушки на пониженном напряжении при текущем ремонте для восстановления сопротивления их изоляции.

4. Предложена временная диаграмма пребывания электродвигателей во всех возможных состояниях в процессе эксплуатации, поясняющая возможность ускоренной оценки показателей их надежности на основе использования метода моментных наблюдений.

5. Достоверную оценку результатов ускоренных испытаний качества восстановления обеспечивает необходимый объем моментных наблюдений, который в условиях птицеводства для новых и капитально отремонтированных электродвигателей соответственно составляет не менее 2260 и 5880 ед.

6. Применение ускоренных испытаний с использованием моментных наблюдений только для условий Челябинской птицефабрики позволяет сократить время оценки показателей безотказности и ремонтопригодности электродвигателей до одного года против 10 лет, необходимых для получения этой информации путем эксплуатационных испытаний.

7. Проведенные с использованием моменто-наблюдений испытания позволяют установить уровень качества капитально отремонтированных электродвигателей. Так, в условиях эксплуатации на Челябинской птицефабрике этот уровень составил 0,62 при средней наработке на отказ новых и капитально отремонтированных электродвигателей соответственно 19,68 и 12,3 тыс. ч.

8. Сопоставление средних показателей надежности, полученных по результатам ускоренных и эксплуатационных испытаний электродвигателей в птицеводстве, показало, что расхождение между ними с 95% доверительной вероятностью является статистически незначимым.

9. Устройство для создания режима искусственной нагрузки и методику ускоренных испытаний можно рекомендовать электротехническим службам сельскохозяйственных предприятий, специализированным ремонтным предприятиям и научно-исследовательским организациям, занимающимся вопросами повышения качества восстановления электродвигателей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. , Петров испытания электродвигателей малой мощности // Механ. и электр. сельск. хоз-ва, 1997, № 9, с. 16.

2. , Петров режима искусственной нагрузки асинхронных двигателей малой мощности для их испытаний и сушки обмоток // Промышленная энергетика, 1999, № 1, с. 16-18.

3. Патент 2153754 Российская Федерация, 7 H 02 K 15/12, 15/00. Устройство токовой сушки обмоток электродвигателей [Текст] / , ; заявитель и патентообладатель ЧГАУ. – № ; заявл. 07.04.1999; опубл. 27.07.2000. бюл. № 21.

4. Патент 2175163 Российская Федерация, 7 H 02 K 15/12, 15/00. Способ сушки обмоток электродвигателя токами нулевой последовательности при вращающемся роторе [Текст] / , , ; заявитель и патентообладатель ЧГАУ. – №, заявл. 20.06.2000; опубл. 20.10.2001. бюл. № 7.

5. , , Дрошенко параметров искусственной нагрузки асинхронных электродвигателей при их испытаниях на нагрев и профилактической сушке обмоток // Вестник ЧГАУ. Челябинск, 2001. Т. 34, с. 48-50.

6. , Петров токовая сушка обмоток электродвигателей // Промышленная энергетика, 2001, № 3, с. 24.

7. Бабыкин оценка показателей ремонтопригодности электродвигателей в птицеводстве. Информ. листок № . Челябинск, 2007.

8. , , Малышев оценки качества восстановления электрооборудования по комплексным показателям надежности. Информ. листок № . Челябинск, 2007.

9. , , Малышев основы ускоренной оценки показателей безотказности и ремонтопригодности электрооборудования // Вестник ЧГАУ. Челябинск, 2008. Т. 51, с. 120-124.

10. , , Малышев подход к проблеме качества восстановления электродвигателей // Вестник ЧГАУ. Челябинск, 2008. Т. 51, с. 125-130.

11. , , Малышев проведения, объект и объем ускоренных испытаний на надежность электрооборудования // Материалы 47 Международной научно-технической конференции «Достижение науки – агропромышленному производству». Челябинск, 2008. Ч. 4, с. 13-17.

Подписано в печать

Формат А5. Объем 1,0 уч.-изд. л.

Тираж 100 экз. Заказ № УОП ЧГАУ