Лекция №3. Эксплуатационные свойства электрооборудования

Эксплуатационные свойства электрооборудования – это те его объективные особенности или признаки качества, которые ха­рактеризуют, в какой мере то или иное изделие соответствует требованиям эксплуатации. Чем полнее приспособлено обору­дование к эффективному использованию и техническому обслу­живанию (ремонту), тем лучше его эксплуатационные свойства. Такие возможности закладывают при разработке и изготовлении электрооборудования, а реализуют в процессе его эксплуатации.

Совокупность эксплуатационных свойств можно разделить на общие, присущие всем видам электрооборудования, и специ­альные, имеющие значение для конкретных групп электрооборудования. К общим свойствам относятся надежность и технико-экономические свойства, а к специальным – технологические, энергетические, эргономические и другие свойства. На рис. 3.1 приведена примерная классификация эксплуатационных свойств оборудования.

Численную оценку эксплуатационных свойств осуществляют при помощи единичных или комплексных показателей (параметры, характеристики). Единичный показатель относится только к одному свойству либо одному его аспекту, а комплекс­ный - к нескольким свойствам. Каждый показатель может по-разному учитывать фактор времени. По этому признаку их раз­деляют на номинальные, рабочие и результирующие показатели.

Номинальные показатели – это указанные изготовителем электрооборудования значения основных параметров, регламен­тирующие его свойства и служащие исходными для отсчета от­клонений от этого значения при испытаниях и эксплуатации. Их указывают в технической документации и на заводском щитке электрооборудования.

Рабочие показатели – это фактические значения, наблюдае­мые в данный момент эксплуатации при конкретном сочетании действующих факторов. Они дают обычно «точечную» оценку свойств.

Результирующие показатели – это средние или средневзве­шенные значения за некоторый период эксплуатации (сезон, год или срок службы). Они дают более полное представление об эф­фективности использования и результативности обслуживания (ремонта) электрооборудования. Эксплуатация должна быть на­лажена таким образом, чтобы результирующие показатели были не хуже номинальных.

Современное производство предъявляют особые требования к надеж­ности оборудования.

В настоящее время обычно наибольшую опасность представляет не факт отказа оборудования, а про­должительность восстановления его работоспособности, т.е. простой. Если простой объекта превысит некоторое допустимое время, то нарушение технологического процесса приведет к недовыпуску и пор­че продукции, а также другим нежела­тельным последствиям. Повышение долговечности оборудова­ния зависит от правильного выбора номенклатуры, числа и раз­мещения резервных (запасных) элементов; хорошей организации оперативно-дежурного обслуживания энергетического хозяйства предприятий.

. Технико-экономические показатели характеризуют типоразмерный ряд, стоимость приобретения, монтажа, обслуживания и ремонта электрооборудования. Типоразмерный ряд конкретного вида электрооборудования определяет его номенклатуру по мощ­ности, напряжению, исполнению и другим параметрам. Чем больше шкала типоразмеров, тем точнее можно подобрать электрооборудование к условиям эксплуатации. Чтобы удовлетво­рить растущие требования к качеству электрооборудования со стороны потребителя, электротехническая промышленность не­прерывно увеличивает номенклатуру выпускаемых изделий. Так, первая серия электродвигателей имела 9, вторая- 17, а четвер­тая - более 25 модификаций и специализированных исполнений.

Однако излишняя многономенклатурность затрудняет орга­низацию рациональной эксплуатации из-за неизбежных сложно­стей приобретения и хранения большого количества запасных деталей, материалов, инструментов и приборов. Повышаются требования к квалификации эксплуатационного персонала. По­этому стремятся к выпуску электрооборудования с оптимальной структурой его типоразмерного ряда.

Рисунок 3.1- Классификация эксплуатационных свойств электрооборудования

Стоимостные показатели дают обобщенную и сопоставимую оценку оборудования. Они необходимы при обосновании опти­мальной периодичности обслуживания (ремонта) и нагрузки оборудования, при расчете резервного фонда и решении ряда других эксплуатационных задач.

Оптимальные значения результирующих показателей эксплу­атационных свойств определяют суммарными затратами на раз­работку и использование оборудования. Повышение надежнос­ти или КПД связано с увеличением затрат на создание или тех­ническую эксплуатацию, но при этом удается снизить техноло­гический ущерб из-за отказов оборудования, потери энергии и затраты на капитальные ремонты. Стоимостные показатели позволяют сопоставить названные конкурирующие показатели и найти наилучшее решение.

Технологические или агрозоотехнические свойства характеризуют соответствие, элек­трооборудования агрозоотехнологическим или другим специаль­ным требованиям. По отношению к животным и растениям электрооборудование общего назначения (двигатели, трансфор­маторы и т. п.) должно быть безопасным и безвредным, а спе­циальное электрооборудование (облучатели, нагреватели и т. п.) — оказывать необходимое воздействие на животных (растения). Например, если облучательная установка не обес­печивает заданный спектральный состав излучения, то вместо ожидаемого укрепления организма животного может наступить его заболевание.

Правильный выбор электрооборудования по технологическим свойствам и поддержание этих свойств в процессе эксплуатации обеспечивают не только высокое качество технологического процесса, по и экономию энергоресурсов.

Энергетические свойства отражают способность оборудова­ния потреблять (производить, распределять) энергию с высокой эффективностью в отношении КПД, коэффициента мощности и других энергетических показателен, а также его приспособлен­ность к переходным (пуск, торможение) и другим режимам ра­боты. Хорошие –энергетические свойства должны быть у любого вида оборудования. Напри­мер, электрооборудование подключают к источнику питания через протяженные электрические сети с многократной транс­формацией энергии. Система электроснабжения имеет невысо­кий КПД (70%), и поэтому электроприемники сетей с многократной трансформацией имеют низкие энергетические свойства и вызывают огромные потери эле­ктроэнергии.

При оценке энергетических свойств необходимо учитывать не только номинальные, но и результирующие показатели. Рас­смотрим рабочие характеристики КПД двигателей, показанные на рис. 1.2. Номинальный КПД первого двигателя значительно выше, чем второго. Но это не может служить основанием для правильного выбора первого двигателя, так как повышенные значения КПД у него наблюдаются лишь в узком интервале на­грузок, а за пределами этого интервала энергетические свойства резко ухудшаются. При использовании таких двигателей трудно обеспечить для каждого из них строго оптимальную нагрузку. Поэтому средний КПД группы двигателей будет ниже номи­нального. У второго двигателя высокие значения КПД наблю­даются в широком диапазоне нагрузок. При применении таких двигателей их суммарный результирующий КПД будет близок к номинальному значению.

Рисунок 3.2- Характеристики КПД двигателей

Таким образом, электрооборудование должно иметь высокие энергетические показатели в достаточно широком интервале изменения нагрузок, питающего напряжения и других эксплуа­тационных факторов. При этом следует учитывать, что почти все факторы имеют случайный характер изменения.

Эргономические свойства определяют соответствие оборудо­вания психофизиологическим возможностям обслуживающего персонала. Они оцениваются по гигиеническим, антропометри­ческим, физиологическим и психологическим показателям, ус­тановленным ГОСТ 21033-75 и Г.ОСТ 16456-70. В группу гигие­нических показателей входят уровни освещенности, запыленнос­ти, шума, вибрации, напряженности магнитного поля и др. Обычно новое электрооборудование имеет удовлетворительные гигиенические показатели, но в процессе эксплуатации они ухудшаются. Особенно нестабильны механические и магнитные виброшумовые воздействия. Своевременное и качественное тех­ническое обслуживание позволяет поддерживать гигиенические показатели на требуемом уровне. К антропометрическим отно­сятся показатели, характеризующие соответствие конструкции и размещения оборудования росту обслуживаемого персонала. При правильном размещении электроустановки легко ее обслу­живать. Распределительные щиты и пункты не в полной мере удовлетворяют этим требованиям, так как они обычно располо­жены в узких проходах, на большой высоте и т. п. Другие эрго­номические свойства оборудования должны соответствовать зрительным, слуховым, силовым и рефлекторным возможностям человека и его трудовым профессиональным навыкам.

Качество электротехнических устройств представляет совокупность свойств, определяющих их пригодность для эксплуатации. Для оценки качества электротехнического устройства используется показатель качества. Под показателем качества понимают количественную характеристику свойств устройства применительно к определенным условиям его изготовления, монтажа и эксплуатации. Все показатели качества называются технико-экономическими, поскольку они характеризуют как технические особенности электроустановок, так и экономическую эффективность их применения.

Рассмотрим подробно только показатели надёжности, так как они являются наиболее важными для оценки качества электротехнического устройства.

Надёжность - это свойство электротехнического устройства сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надёжность является обязательным свойством любого электротехнического устройства.

Надежность является сложным понятием, которое в зависимости от назначения электротехнического устройства и условий его применения характеризуется рядом свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Безотказность - это свойство электротехнического устройства непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки. Под наработкой понимается продолжительность или объём работы электротехнического устройства. Обычно измеряется либо в часах, либо числом циклов или переключений. Так, в часах выражают наработку электродвигателей, распределительных устройств, а числом циклов или переключений - наработку переключателей и реле. Различают наработку между отказами, до первого отказа и др.

Долговечность - это свойство электротехнического устройства сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Предельное состояние электротехнического устройства определяется несоответствием хотя бы одного его параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Ремонтопригодность - это свойство электротехнического устройства, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений, поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость - это свойство электротехнического устройства, сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Надёжность электротехнических устройств и их элементов закладывается при проектировании, обеспечивается в процессе производства и монтажа, поддерживается в условиях эксплуатации. Соответственно этому различают конструктивную, производственную и эксплуатационную надёжность. Для персонала, эксплуатирующего электротехнические устройства, наибольший интерес представляет эксплуатационная надёжность электротехнического устройства.

Для некоторых видов электрооборудования показатели конструктивной надежности приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1- Показатели конструктивной надежности электрических изделий

Наименование изделия	Вид норма­тивно-тех­нической докумен­тации	Значение показателя надежности
Трехфазные асин­хронные коротко-замкнутые двигате­ли серии 4А мощ­ностью от 0.06 до 400 кВт	ГОСТ 19523-81	Средний срок службы не менее 15 лет при наработке не более 40 000 ч. На­работка обмотки статора не менее 20 000 ч. Наработка подшипников не менее 12000ч. Вероятность безотказ­ной работы не менее 0,9 при 10 000 ч наработки
Рубильники и разъ­единители на номи­нальные токи от 100 до 6300 А и на на­пряжение до 1 000 В	ГОСТ 2327-76	Механическая износостойкость для аппаратов до 630 А не менее 10 000 циклов. Электрическая износостойкость аппаратов при коммутации тока: 100А -4000 циклов; 250А- 2500 циклов; 400А- 1600 циклов; 630 А - 1 000 цик­лов; 630 А - 1 000 циклов
Плавкие предохра­нители на напряже­ние до 100В	ГОСТ 17242-79	Срок службы не менее 16 000 ч. Вероят­ность безотказной работы не менее 0,94 при доверительной вероятности 0,8
Электромагнитные пускатели на на­пряжение до 1 000 В	ГОСТ 2491-81	Нижнее значение вероятности безотказ­ной работы при доверительной вероят­ности 0,8 за 2 млн. циклов не менее 0,92
Электроустановочные, светотехничес­кие изделия	ГОСТ 8223-81	Вероятность безотказной работы при доверительной вероятности 0,8 должна быть не менее 0,85
Силовые кабели с пластмассовой изо­ляцией типа АВВГ, АПВГ	ГОСТ 16442-80	Срок службы не менее 25 лет

Дата добавления: 2014-11-08