Методы повышения надежности электродвигателей в сельском хозяйстве

В. В. Халяпин В.В., магистрант,
В. А. Титова В.А., магистрант
ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет»

 

Надежность электроснабжения предприятий определяется вероятностью и частотой возникновения событий в системе электроснабжения, при которых нарушается функционирование оборудования формирующего технологический процесс.

Нарушение технологических процессов возможно вследствие выхода из строя различного оборудования – как силового, так и слаботочного. Но основными являются силовые цепи, нарушение в их работе может зависеть от многих факторов: старения изоляции, увеличения переходного сопротивления контактов, перекрытия внешней изоляции, человеческого фактора.

Вероятность отказа как показатель надежности электрооборудования напрямую зависит от наработки на отказ, то есть от срока эксплуатации оборудования. Значительная доля силового оборудования выработала назначенный ресурс. Для поддержания в работе стареющего оборудования необходимо совершенствовать систему сервисного обслуживания, что позволит поддерживать на должном уровне надежность электроснабжения промышленных предприятий.

Для решения данных задач необходимо установить факт соответствия или несоответствия оборудования набору нормативных факторов, а также своевременно выявить признаки ускоренного старения и провести комплекс мероприятий, позволяющих продлить ресурс электрооборудования на определенный срок.

В области сельского хозяйства подавляющее большинство потребителей электроэнергии – это электродвигатели, приводящие технологические установки в действие.

В процессе эксплуатации электродвигателей общепромышленного назначения, составляющих более половины всего парка, в условиях сельского хозяйства на интенсивность старения изоляции влияют различные факторы: окружающая среда, режимы работы двигателя, техническое обслуживание и ремонт, а также текущее состояние электрической изоляции обмоток. Происходит ускоренное старение изоляции, результатом которого является выход из строя электродвигателя и остановка технологического процесса.

От общего числа отказов элементов конструкции электродвигателей повреждения обмоток составляют более 80% при значительной доле выхода двигателей из строя в результате межвитковых замыканий в обмотке статора.

На большинстве предприятий агропромышленного комплекса система планово-предупредительных ремонтов (ППР) действует неудовлетворительно, а системный подход к учету количественно-качественных показателей выхода двигателей из строя и проведению профилактических мероприятий практически отсутствует.

Наряду с этим, отмечены низкий уровень квалификации обслуживающего и ремонтного персонала, а также компьютеризации и применения новейших информационных технологий в производственном процессе, несмотря на то, что их использование, например, в области диагностики электродвигателей неизменно ведет к сокращению затрат на содержание. Об этом говорит и зарубежный опыт.

В электроэнергетике отсутствует нормативная база отнесения оборудования к стадии морально или физически устаревшего. С увеличением срока эксплуатации растут не только затраты на поддержание в работоспособном состоянии такого оборудования, но и технологические риски его отказов, если вовремя и в полном объеме не проводить ремонты [1].

Чтобы не допустить простой оборудования из-за отказа электрического двигателя, необходимо систематически контролировать и своевременно восстанавливать свойства изоляции.

Согласно требованиям правил технической эксплуатации электроустановок, нужно проводить испытания и измерения электродвигателей не реже 1 раза в 3 года.[2] Однако в виду наличия значительного количества электродвигателей, сравнение полученных результатов с нормативными значениями занимает немалое количество времени, при условии, что испытания и измерения действительно проводятся.

Отследить динамику старения оборудования можно только когда явно видны неизбежные грядущие последствия. Решить данные проблемы комплексно поможет создание комплекса оценки состояния электрооборудования.

Конкретные сроки испытаний и измерений параметров электрооборудования электроустановок при капитальном ремонте (К), при текущем ремонте (Т) и при межремонтных испытаниях и измерениях (профилактические испытания), выполняемых для оценки состояния электрооборудования без вывода его в ремонт (М), определяет технический руководитель Потребителя, на основании правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и различных межотраслевых руководящих документов. Ниже приведена таблица1, соответствующая Приложению 3 правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и другой нормативно-технической документации.

 

Таблица 1. Объемы и нормы испытаний

Наименование оборудования

Вид испытаний оборудования

Периодичность

Объем профилактических испытаний

НТД

Электродвигатели переменного тока

П (перед вводом в эксплуатацию)

а)измерение сопротивления изоляции электродвигателя; (23.1)

б) испытание повышенным напряжением частоты 50 Гц; (23.3)

в) измерение сопротивления постоянному току; (23.4)

г) измерение зазоров между сталью ротора и статора; (23.5)

д) проверка работы электродвигателя на холостом ходу; (23.7)

е) проверка работы электродвигателя под нагрузкой; (23.10)

ж) проверка срабатывания защиты машин до 1000 В при системе питания с заземленной нейтралью

ПТЭЭП Приложение 3 п.23

М (межремонтные испытания)

1 р. в 3 года

П.П. а); б); ж); в); д)

К (испытания при капитальном ремонте)

П.П. а); б); в); г); д); е); ж)

 

Согласно объемам и нормам испытаний межремонтные испытания необходимо проводить 1 раз в 3 года, что является недостаточным для диагностики устаревшего оборудования. Измерение сопротивления изоляции – одно из самых распространенных и нетрудоемких измерений состояния электрооборудования. Уменьшение интервала межремонтных испытаний позволит отследить динамику состояния изоляции и степень развития электрического старения изоляции. Предлагается уменьшить интервал межремонтных испытаний до 1 раза в полгода, что позволит крайне точно построить график состояния изоляции каждого конкретного электродвигателя, а собранная информация позволит оценить состояние изоляции согласно специальной шкале.

 Рис. 1

Рис. 1. Изменение сопротивления изоляции электродвигателя в процессе эксплуатации.

 

Сопротивление изоляции электродвигателей на напряжение до 1000 В, согласно Приложению № 3 «Нормы испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей» правил технической эксплуатации электроустановок потребителей, должно быть не менее 1 МОм при температуре 10–30 °С. Измерения изоляции проводятся с помощью мегаомметров, в качестве примера выбран мегаоометр Е6-24/1 предел измерения которого 1 ГОм [3]. Диапазон возможной измеренной изоляции данным прибором составляет от 0 МОм до 1 ГОм, предлагается разбить данный промежуток на 10 частей на основе технического состояния оборудования и статистических данных.

Таблица 2. Шкала состояния изоляции асинхронного электродвигателя

Оценка

Измерение, МОм

Пояснение состояния изоляции

10

Более 1000

Отличное

9

700

Отличное

8

500

Отличное

7

300

В пределах норм

6

200

В пределах норм

5

100

В пределах норм

4

50

Снижение изоляции

3

20

Снижение изоляции

2

От 1 до 10

Близко к критическому

1

Менее 1

Не соответствует требованиям

 

Одним из обязательных пунктов концепции надежности является сбор и обработки информации об аварийности и параметрах эксплуатации электрооборудования.

Ниже предложена таблица данных технического состояния электрооборудования и таблица показателей достоверности и точности диагностирования электроустановок, содержащие наиболее значимые паспортные, эксплуатационные и диагностированные показатели.

 

Таблица 3. Показатели достоверности и точности диагностирования электроустановок

Задача диагностирования

Результат диагностирования

Определение вида технического состояния

Заключение в виде:

1. Электроустановка исправна и (или) работоспособна

2. Электроустановка неисправна и (или) неработоспособна

Поиск места отказа или неисправностей

Наименование элемента (сборочной единицы) или группы элементов, которые имеют неисправное состояние и место отказа или неисправностей

Прогнозирование технического состояния

Численное значение параметров технического состояния на задаваемый период времени, в том числе и на данный момент времени

Среднеквадратичное отклонение прогнозируемого параметра

Численное значение остаточного ресурса(наработки)

Среднеквадратичное отклонение прогнозируемого ресурса

Нижняя граница вероятности безотказной работы по параметрам безопасности на задаваемый период времени

 

Снижение межремонтных испытаний и обработка данных посредством построения графиков изменения сопротивления изоляции помогут проследить динамику старения изоляции электродвигателя.

Оценка состояния изоляции согласно шкале состояния изоляции позволит получить представление о фактическом состоянии оборудования персоналу не имеющему знаний в этой области.

Сбор данных в электронной форме позволит быстро и четко найти все необходимые параметры электродвигателя и увидеть его эксплуатационный путь от момента установки до момента обращения. В будущем сбор данных состояния электрооборудования в электронной форме поможет для расчетов показателей надежности всего электрооборудования.

 

Литература

    1. Концепция обеспечения надежности в электроэнергетике [Текст] / Воропай Н. И., Ковалев Г. Ф., Кучеров Ю. Н. и др. – М.: ООО ИД «Энергия», 2013. 212 с.
    2. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (утв. приказом Минэнерго РФ от 13 января 2003 г. N 6) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.elec.ru/viewer?url=/library/rd/pteep.pdf
    3. Мегаомметры Е6-24, Е6-24/1 и Е6-24/2. Руководство по эксплуатации РЛПА.411218.001РЭ [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://radio-service.ru/upload/docs/E6%2024/RE_E6-2_4_v24.pdf