/
Author: Ерошенко Г.П. Медведько Ю.А. Таранов М.А.
Tags: сельскохозяйственные машины и орудия сельскохозяйственное оборудование механизация и электрификация сельского хозяйства авиация в сельском хозяйстве энергетика сельское хозяйство энергетические установки энергооборудование
ISBN: 5-87442-230-7
Year: 2001
Text
Г.П. Ерошенко,
Ю.А. Медведько,
М.А. Таранов
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ЭНЕРГООБОРУДОВАНИЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
Допущено
Министерством сельского хозяйства
Российской Федерации в качестве учебника
для студентов высших учебных заведений
по специальности 31.14.00 и 10.16.00
Ростов-на-Ддш
«Терра»
2001
УДК 6^кЗНтб21.31(075.8)
ББК 40.7я73
Е 78
Печатается по решению семинара «Совершенствование
учебных программ и методов изучения эксплуатационных
дисциплин» (4-й Всероссийский эксплуатационный семинар):
Зерноград, АЧГАА, 18-22 сентября 2000 г.
Рецензент — д. т. н., профессор В.Н. Данилов
(Челябинский государственный агроуниверситет)
Ерошенко Г.П., Медведько Ю.А., Таранов М.А. Эксплуата-
Е 78 ция энергооборудования сельскохозяйственных предприятий:
Учебник для вузов по специальности 31.14.00 и 10.16.00
«Электрификация и автоматизация сельского хозяйства». —
Ростов-на-Дону: ООО «Терра»; НПК «Гефест». — 2001. — 592 с.
ISBN 5-87442-230-7
В учебнике обобщены основные положения эксплуатации
энергооборудования в сельском хозяйстве. При этом наряду с
общепринятыми положениями более подробно рассмотрены
энергетическое оборудование, используемое в сельскохозяйствен-
ных предприятиях, теоретические основы эксплуатации энерго-
оборудования, технология капитального ремонта энергооборудо-
вания и проектирование энергетической службы сельскохозяйст-
венного предприятия.
Приведены примеры и решенные задачи по темам, изложен-
ным в учебнике.
УДК 631.371:621.31(075.8)
ББК 40.7я 73
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.............................................. 9
Раздел 1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СЕЛЬ-
СКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ....................... 13
Глава 1. Условия эксплуатации энергооборудования
в сельском хозяйстве............................. 13
1.1. Условия использования энергооборудования.... 13
1.2. Характеристика внешней среды................17
1.3. Особенности электроснабжения..............21
1.4. Особенности технической эксплуатации......22
1.5. Требования к надежности электрооборудования.23
1.6. Контрольные вопросы.......................24
Глава 2. Электрическое оборудование.............. 24
2. 1. Основные сведения об электрооборудовании.24
2. 2. Маркировка и особенности эксплуатации
асинхронных электродвигателей..................27
2. 3. Маркировка и особенности эксплуатации
электронагревательных установок................31
2. 4. Маркировка и особенности эксплуатации
электроосветительных и облучательных установок.32
2. 5. Маркировка и особенности эксплуатации
пускозащитной аппаратуры.......................35
2. 6. Маркировка и особенности эксплуатации
оборудования для электроснабжения..............41
2.7. Контрольные вопросы.......................46
Глава 3. Электронное оборудование................ 46
3.1. Использование электронного оборудования в
сельском хозяйстве. Краткая характеристика и
структурные схемы электронного оборудования...... 46
3.2. Блоки питания............................ 48
3.3. Функциональные элементы (усилители, формиро-
ватели, органы сравнения, реле времени, датчики, пре-
образователи) ................................ 53
3.4. Формирование и обработка сигналов, исполни-
тельные элементы.............................. 69
3.5. Эксплуатация и надежность электронного обо-
рудования .................................... 73
3.6. Контрольные вопросы...................... 75
Глава 4. Теплотехническое оборудование............75
4.1. Потребители теплоты в сельском хозяйстве и
схемы теплоснабжения сельскохозяйственных
объектов....................................... 75
4.2. Характеристика потребления тепловой энергии
в сельском хозяйстве............................78
4.3. Классификация теплотехнического оборудова-
ния ...........................................
4.4. Трубопроводные сети........................89
4.5. Контрольные вопросы........................93
РАЗДЕЛ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТА-
ЦИИ ЭНЕРГООБОРУДОВАНИЯ...............................94
Глава 5. Основные понятия и определения теории экс-
плуатации ........................................94
5.1. Объект изучения............................94
5.2. Предмет и методы изучения курса............99
5.3. Задачи и условия рациональной эксплуатации
энергооборудования.............................102
5.4. Эксплуатационные свойства энергооборудова-
ния ...........................................105
,5.5. Причины и закономерности появления отказов . . 111
5.6. Основы технической эксплуатации...........115
5.7. Система планово-предупредительного ремонта
и технического обслуживания энергооборудования
сельскохозяйственных предприятий (ППР и ТО)....121
5.8. Контрольные вопросы и задания............ 123
Глава 6. Теория комплектования и использования обо-
рудования .......................................124
6.1. Типовые эксплуатационные задачи...........124
6.2. Общие сведения по основам рационального вы-
бора и использования электрооборудования.......125
6.3. Выбор по техническим характеристикам......126
6.4. Выбор по экономическим критериям..........129
6.5. Выбор типа защиты электродвигателей...... 134
6.6. Оптимизация режимов работы электрооборудо-
вания..........................................137
6г?. Нагрузочная способность электрооборудования. . 141
6.8. Контрольные вопросы.......................143
Глава 7. ЭлёМёнты теории надежности..............144
7.1. Основные понятия и определения теории
надежности.’...................................14^1
4
7.2. Показатели надежности................... 148
7.3. Вероятностное описание законов и показателей
надежности................................... 154
7.4. Простейшие методы расчета надежности.... 160
7.5. Методы определения структурной надежности
систем....................................... 161
7.6. Методы определение надежности........... 166
7.7. Решение эксплуатационных задач методами
теории надежности............................ 171
7.8. Контрольные вопросы и задачи............ 175
Глава 8. Методы теории массового обслуживания... 177
8.1. Примеры и характеристики потоков событий ... 177
8.2. Элементы теории массового обслуживания.. 178
8.3. Характеристики простейших СМО........... 180
8.4. Оптимизация оперативного обслуживания
техники...................................... 185
8.5. Примеры решения задач................... 188
8.6. Контрольные вопросы и задачи............ 195
Глава 9. Техническое диагностирование энергообору-
дования......................................... 199
9.1. Основные понятия и определения.......... 199
9.2. Профилактические испытания.............. 201
9.3. Диагностирование изоляции............... 204
9.4. Учет температуры при измерении сопротивле-
ния изоляции................................. 214
9.5. Диагностирование электрических контактов .... 216
9.6. Диагностирование электрооборудования при
техническом обслуживании и текущем ремонте... 219
9.7. Прогнозирование технического состояния обо-
рудования по результатам измерения сопротивления
изоляции..................................... 222
9.8. Оптимальное обнаружение и поиск отказов. 224
9.9. Контрольные вопросы и задачи............ 226
Раздел 3. ТЕХНОЛОГИЯ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА
ЭНЕРГООБОРУДОВАНИЯ................................ 229
Глава 10. Общие вопросы капит ального ремонта... 229
10.1. Задачи и способы капитального ремонта.. 229
10.2. Расчеты при капитальном ремонте........ 230
10.3. Расчет обмоток асинхронного двигателя при
капитальном ремонте.......................... 232
5
10.4. Расчет обмоток трансформаторов при капи-
тальном ремонте................................244
10.5. Расчет обмоток коллекторного микродвигате-
ля для работы в сети переменного тока..........255
10.6. Пересчет параметров электрооборудования на
ЭВМ............................................259
10.7. Контрольные вопросы......................260
Глава 11. Технология ремонта электрических машин ... 261
11.1. Общие положения. Технические условия на
прием в ремонт.................................261
11.2. Схема технологического процесса ремонта эле-
ктрических машин...............................264
11.3. Методы определения неисправностей........265
11.4. Разборка электрических машин.............269
11.5. Удаление старой обмотки..................273
11.6. Технология ремонта всыпных обмоток.......276
11.7. Ремонт сердечников, валов, вентиляторов и
станин.........................................279
11.8. Контрольные вопросы......................285
Глава 12. Технология ремонта трансформаторов.....286
12.1. Схема технологического процесса ремонта
трансформатора.................................286
12.2. Разборка и определение неисправностей....289
12.3. Ремонт обмоток...........................291
12.4. Ремонт магнитопровода....................293
12.5. Ремонт арматуры и сборка трансформаторов . . . 296
12.6. Контрольные вопросы и задачи.............304
Глава 13. Технология ремонта низковольтной и элек-
тронной аппаратуры...............................305
13.1. Общие положения..........................305
13.2. Предохранители и реостаты................306
13.3. Рубильники, автоматические выключатели,
магнитные пускатели, пакетные выключатели и эле-
ктронная аппаратура............................309
13.4. Контрольные вопросы......................314
Глава 14. Испытания энергооборудования после ре- <
монта...............................................
14.1. Назначение и виды испытаний...............315 1
• 14.2. Испытания асинхронных электродвигателей... . 318 ।
• 14.3. Испытания трансформаторов................319
14.4. Контрольные вопросы...................... 324 I
6 I
Раздел 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТ-
РООБОРУДОВАНИЯ ................................... 325
Глава 15. Эксплуатация воздушных и кабельных ли-
нии ............................................ 325
15.1. Прием воздушной линии в эксплуатацию... 325
15.2. Причины отказов воздушных линий........ 327
15.3. Осмотры воздушных линий................ 328
15.4. Профилактические измерения и проверки.. 329
15.5. Ремонт воздушных линий................. 331
15.6. Прием в эксплуатацию кабельных линий... 334
15.7. Контроль токовой нагрузки кабельных линий . . 337
15.8. Осмотры кабельных линий................ 341
15.9. Определение мест повреждения на кабельных
линиях. Прожигание кабелей................... 343
15.10. Ремонт кабельных линий................ 348
15.11. Профилактические испытания и измерения.350
15.12. Контрольные вопросы и задачи...........352
Глава 16. Эксплуатация силовых трансформаторов и
распределительных устройств..................... 354
16.1. Общие положения. Прием в эксплуатацию.. 354
16.2. Осмотр трансформаторов, вывод трансформа-
торов в ремонт и причины отказов............. 355
16.3. Подготовка трансформаторов к включению.
Прием в эксплуатацию......................... 358
16.4. Техническое обслуживание и текущий ремонт
трансформаторных подстанций.................. 361
16.5. Способы повышения эксплуатационной на-
дежности трансформаторов..................... 363
16.6. Эксплуатация трансформаторного масла... 368
16.7. Техническое обслуживание и текущий ремонт
распределительных устройств.................. 371
16.8. Испытания электрооборудования в ходе экс-
плуатации ................................... 379
16.9. Контрольные вопросы и задачи........... 381
Глава 17. Эксплуатация электродвигателей и генера-
торов........................................... 382
17.1. Износ и старение деталей электрических ма-
шин 382
17.2. Прием электропривода в эксплуатацию.... 395
17.3. Техническое обслуживание и текущий ремонт
электродвигателей............................ 397
7
17.4. Способы повышения эксплуатационной на-
дежности электроприводов........................399
17.5. Особенности эксплуатации погружных элект-
родвигателей....................................403
17.6. Особенности эксплуатации резервных и пере-
движных электростанции..........................406
17.7. Хранение электродвигателей...............416
17.8. Контрольные вопросы......................416
Глава 18. Эксплуатация электропроводок и электро-
технологического оборудования.....................417
18.1. Эксплуатация электропроводок..............417
18.2. Эксплуатация осветительных и облучательных
установок.......................................424
18.3. Эксплуатация электронагревательных установок.427
18.4. Особенности эксплуатации электрооборудова-
ния электронно-ионной технологии................429
18.5. Особенности эксплуатации электрооборудова-
ния культурно-бытового назначения...............430
18.6. Контрольные вопросы.......................431
Приложения......................................431
Глава 19. Эксплуатация электронных средств........434
19.1. Общие положения. Особенности эксплуатации
электронных и микропроцессорных систем..........434
19.2. Наладка аппаратуры управления, защиты и ус-
тройств автоматики..............................436
19.3. Эксплуатация полупроводниковых устройств . . . 438
19.4. Эксплуатация систем автоматического управ-
ления и защиты погружными электродвигателями . . . 445
19.5. Повышение эксплуатационной надежности ап-
паратуры защиты, управления и автоматики........451
19.6. Контрольные вопросы.......................454
Глава 20. Эксплуатация теплотехнического и сантех-
нического оборудования ...........................454
20.1. Общие положения. Особенности эксплуатации
котельных агрегатов (щелочение котла, подготовка
котла к работе и т.д.)..........................454
20.2. Проверка контрольного и вспомогательного
оборудования и испытание котельного агрегата.......458
20.3. Аварии, возникающие при работе котельных
установок.......................................463
20.4. Эксплуатация теплотехнического оборудова-
Н1И 464
8
20.5. Расчет трудоемкости при проведении ремонт-
ных работ теплотехнического оборудования...... 467
20.6. Организация обслуживания и ремонта тепло-
технического оборудования..................... 469
20.7. Эксплуатация сантехнического оборудования . . 472
20.8. Контрольные вопросы..................... 474
Приложения.................................... 475
Раздел 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ
СЛУЖБЫ............................................. 484
Глава 21. Организация сервиса энергетического обору-
дования.......................................... 484
21.1. Структура управления сельской энергетикой . . . 484
21.2. Технический сервис в сельском хозяйстве. 485
21.3. Производители сельскохозяйственной продук-
ции 486
21.4. Основные исполнители технического сервиса. . . 490
21.5. Энергообеспечение сельских потребителей. 492
21.6. Обеспечение сервиса энергооборудования.. 495
21.7. Экономические взаимоотношения исполните-
лей сервиса с изготовителями и потребителями тех-
ники ......................................... 499
21.8. Формы эксплуатации энергетического обору-
дования ...................................... 502
21.9. Контрольные вопросы..................... 507
Приложения.................................... 508
Глава 22. Проектирование энергетической службы
(ЭНС)............................................ 521
22.1. Задачи проектирования. Система показателей
работ ЭНС..................................... 521
22.2. Анализ деятельности ЭНС................. 525
22.3. Расчет объема работ, числа обслуживающего
персонала ЭНС и штата инженерно-технических ра-
ботников ..................................... 529
22.4. Разработка графиков технического обслужи-
вания и текущего ремонта...................... 539
22.5. Разработка ремонтно-обслуживающей базы. . . . 540
22.6. Способы повышения эффективности эксплуа-
тации ........................................ 541
22.7. Контрольные вопросы..................... 543
Приложения.................................... 544
9
Глава 23. Проектирование энергоремонтных предпри-
ятий..............................................560
23.1. Классификация энергоремонтных предприятий. . 560
23.2. Оптимизация характеристик энергоремонтных
предприятий....................................560
23.3. Выбор зоны обслуживания и расчет производ-
ственной программы.............................562
23.4. Технологическая компоновка энергоремонтно-
го предприятия.................................564
23.5. Краткая характеристика технических средств
для капитального ремонта.......................567
23.6. Технико-экономические показатели работы
ЭРП............................................570
23.7. Бизнес-план: основные понятия и определения . . 572
23.8. Контрольные вопросы......................575
Глава 24. Основы инженерной деятельности..........576
24.1. Труд руководителя........................576
24.2. Формирование коллектива..................578
24.3. Принятие инженерных решений..............580
24.4. Учет неопределенностей при выборе решения . . . 583
24.5. Контрольные вопросы......................586
Список использованной литературы...................587
Введение
Сельский энергетический комплекс представляет собой важ-
нейшую часть агропромышленного комплекса (АПК) и служит
для удовлетворения энергетических нужд производственной и
социально-бытовой сфер.
Сельскую энергетику образует сложный комплекс электриче-
ского, теплотехнического, газового, санитарного и специально-
го оборудования. Сочетания этих элементов образуют подсис-
темы, входящие, в свою очередь, в подсистемы большей сложно-
сти. В территориальном отношении их разделяют на подсисте-
мы отраслей, производственных объектов и технологических
процессов.
Эффективность сельской энергетики оценивается, в первую
очередь, бесперебойностью работы, а также уровнем расхода
ресурсов для достижения цели. Все это связано с правильно про-
водимой эксплуатацией оборудования.
В связи с большой практической значимостью эксплуатации
в жизненном цикле техники Государственный образовательный
стандарт высшего профессионального образования по направ-
лению «Агроинженерия» выделяет в числе первых эксплуатаци-
онную деятельность инженера-электрика. Он должен знать:
• роль эксплуатации в организации эффективного исполь-
зования энергооборудования и энергоресурсов;
• основные положения теории эксплуатации энергообору-
дования, методы теории надежности, теории массового
обслуживания, способы комплектования и диагностиро-
вания энергоустановок;
• принципы и способы построения эффективных систем
технического обслуживания и ремонта;
• современные энергосберегающие технологии;
• основы организации и управления производственным
коллективом;
• достижения науки и техники, передовой отечественный и
зарубежный опыт в области эксплуатации энергооборудо-
вания.
Для подготовки высококвалифицированных специалистов
необходимо систематически совершенствовать учебно-методи-
ческое обеспечение вузов. Настоящая книга служит первым из-
данием учебника для эксплуатационной подготовки инженеров-
электриков. Создание учебника стало возможным благодаря
достижениям науки в области эксплуатации энергооборудова-
11
ния, обобщению методического материала всех ведущих аграр-
ных вузов РФ и длительного педагогического опыта авторов.
Материал учебника распределен таким образом, чтобы име-
лась возможность использовать его для подготовки выпускни-
ков по широкому кругу специализаций.
В отдельные разделы выделены:
• характеристики парка энергооборудованпя и условий его
эксплуатации;
• теоретические основы эксплуатации;
• технология капитального ремонта энергооборудования;
• техническая эксплуатация энергооборудованпя;
• проектирование энергетической службы.
Впервые все разделы имеют задачи по соответствующим те-
мам и примеры их решения, а также широкий круг контрольных
вопросов.
Главная методическая направленность учебника - научить
будущих специалистов рационально использовать и поддержи-
вать высокую надежность разнообразного энергооборудованпя
в специфических условиях сельского хозяйства, а также привить
навыки творческого решения инженерных задач.
Раздел 1. Энергетическое оборудование
сельскохозяйственных предприятий
Глава 1. Условиях эксплуатации энергооборудования
в сельском хозяйстве
1.1. Условия использования энергооборудования
Прежде чем рассматривать условия использования энергети-
ческого оборудования в сельском хозяйстве, определимся, что
под энергетическим оборудованием следуег рассматривать элек-
трическое, электронное, теплотехническое и сантехническое
оборудование.
Электрическое оборудование. Рассмотрим условия использо-
вания электрического оборудования на примере наиболее рас-
пространенного - силовых трансформаторов и асинхронных
электродвигателей. Одна из основных особенностей эксплуата-
ции силовых трансформаторов сельских потребительских под-
станций - асимметрия фазных токов, неслучайная, возникающая
из-за неравномерного распределения однофазных токоприемни-
ков, которую можно относительно легко устранить, и случайная
(вероятная), вызванная случайными включениями однофазных
потребителей, устранить которую практически невозможно.
Анализ статистических данных показывает, что с увеличением
мощности трансформатора несимметрия токов по фазам умень-
шается. Однако и относительный рост однофазной осветитель-
ной нагрузки, и появление однофазной силовой нагрузки
(сварочные трансформаторы, электроводонагреватели, электри-
фицированный инструмент, бытовые приборы и т.д.) оставляют
равномерность нагрузки по фазам очень высокой.
Исследования показывают, что среднее значение асимметрии
токов лежит в пределах от 32 до 50%. Асимметрия токов приво-
дит к искажению напряжений по фазам, что отрицательно ска-
зывается на работе всех токоприемников и линий: резко сокра-
щается срок службы источников света, подключенных к фазе с
увеличенным напряжением, уменьшается светоотдача тех, кото-
рые подключены к фазе с пониженным напряжением; увеличи-
ваются ток намагничивания и потери в стали и обмотках и резко
снижается coscp однофазных силовых токоприемников (на-при-
мер, сварочных трансформаторов), подключенных к повышен-
ному против нормы напряжению; увеличиваются потери в лини-
ях и трансформаторе,. При относительно небольшой мощности
13
трансформаторов асимметрия токов вызывает изменение и ли-
нейных напряжений, что приводит к возрастанию потерь в
трехфазных электродвигателях, уменьшению их КПД и развива-
емых ими моментов. Особенно резко проявляется отрицательное
действие асимметрии токов в наиболее распространенных в
сельском хозяйстве трансформаторах, имеющих 0 (12) группу
соединений обмоток (Y/Yo).
Характерно, что трансформаторы новых серий с алюминие-
выми обмотками и сердечниками из холоднокатаной стали
имеют увеличенное в среднем в 1,5 раза сопротивление нулевой
последовательности по сравнению с аналогичными сопротивле-
ниями трансформаторов старых серий с медными обмотками и
сердечниками из горячекатаной стали, в них пропорционально
возрастает и искажение напряжений по фазам при одной и той
же асимметрии токов. Таким образом, асимметрия токов тем
более должна быть ограничена для трансформаторов последних
серий. Поэтому электротехническая промышленность в ограни-
ченном количестве выпускает трансформаторы I и II габаритов
специально для сельского хозяйства с группами соединения об-
моток «звезда - зигзаг с нулем» и «треугольник - звезда с ну-
лем». Они позволяют обеспечить высокое качество напряжения
при асимметрии токов по фазам. Например, для трансформато-
ра мощностью 100 кВ-A старой серии сопротивление нулевой
последовательности примерно в 10 раз больше сопротивления
короткого замыкания, для такого же трансформатора новой се-
рии оно больше в 17 раз, а для трансформаторов с соединением
обмоток «треугольник» и «зигзаг» оно равно сопротивлению
короткого замыкания.
Вторая особенность эксплуатации трансформаторов сельских
подстанций - резко переменный суточный график нагрузки, на-
личие в нем утреннего и вечернего максимумов, некоторый про-
вал нагрузки в дневное время и практически отсутствие нагруз-
ки в ночное время. Поэтому по сравнению с трансформаторами
городских сетей, имеющими нормальную загрузку, среднесуточ-
ная загрузка сельских трансформаторов составляет 0,2...0,4 но-
минальной и тенденций к ее повышению пока не наблюдается.
( татистика показывает, что большая часть трансформаторов
выходит из строя не зимой в период максимальной нагрузки, а
летом. Происходит это потому, что на нагрев трансформатора
влияют не только его нагрузка и значение подводимого напря-
жения, но и температура окружающей среды, причем влияние
последней оказывается очень значительным. В общем случае раз-
ница в температурах нагрева трансформатора при несимметричной
14
и равномерной нагрузке по фазам зависит от числа нагруженных
фаз, значения нагрузки и группы соединения обмоток.
Теперь рассмотрим режимы работы электродвигателей и их
использование в сельском хозяйстве. В различных отраслях
сельскохозяйственного производства режимы работы электро-
двигателей неодинаковы. Они наиболее легкие в мастерских и
подсобных предприятиях, более тяжелые в растениеводстве и
наиболее тяжелые в животноводстве. Температура среды живот-
новодческих помещений, как правило, не превышает 15 °C
(288 К) и благоприятна для работы электродвигателей, что поз-
воляет допускать при необходимости определенную их пере-
грузку.
Наблюдения показали, что в животноводстве электродвига-
тели, как правило, работают с недогрузкой. Это относится к
приводам центробежных насосов, доильных установок типа
«карусель», вакуум-насосов, кормораздатчиков и гранспорзеров
для уборки навоза. У электродвигателей, работающих с недо-
грузкой, снижаются КПД и cos ср. Электродвигатели серии 4А
имеют запас ио температуре нагрева. Согласно техническим ус-
ловиям, у электродвигателей серии АИР запас по температуре
нагрева составляет 20...30°. Этот запас также позволяет допус-
кать при необходимости перегрузку электродвигателей без сни-
жения срока их службы (по нагревостойкости изоляции).
Сезонность и односменносгь работы, характерные для сель-
скохозяйственного производства, определяют относительно
низкую степень использования установленного электрооборудо-
вания как в течение суток, так и на протяжении года. В разных
отраслях производства электродвигатели также используются
неодинаково. Например, по-разному используются электродви-
гатели в мастерских и других подсобных предприятиях. Наж-
дачные и сверлильные, а часто и токарные, фрезерные и долбеж-
ные станки, работают в кратковременном режиме, часть станков
работает в повторно-кратковременном режиме, а электродвига-
тели вентиляторных установок работают в длительном режиме.
Различные пилорамы и деревообрабатывающие станки работа-
ют в повторно-кратковременном режиме. На зернотоках часть
электродвигателей, например привод опрокидывателя авто-
транспорта, работает кратковременно, часть электродвигателей
работает в повторно-кратковременном режиме, а большая
часть - в длительном и часто в две, три смены. Различны режи-
мы работы электродвигателей, используемых на орошении. По-
давляющая часть электродвигателей в животноводстве установ-
лена на раздаче кормов, дойке и уборке навоза и работает в
15
кратковременном режиме. Только в мастерских и подсобных
предприятиях электродвигатели работают на протяжении всего
года; в животноводстве они очень часто используются только в
стойловый период; на орошении электродвигатели работают
только два - три месяца, а на зерноочистке - всего несколько
недель. Исследования показали, что использование электродви-
гателей по времени в течение суток по основным процессам жи-
вотноводства (кормоприготовление, кормораздача, уборка на-
воза, доение) составляет 0,17, а с учетом вентиляции и водо-
снабжения - 0,25 и в целом по сельскохозяйственному производ-
ству тоже 0,25. Большинство электродвигателей работает крат-
ковременно - только в течение четвертой части суток с несколь-
кими включениями за этот период.
Следует учесть, что на всех кратковременных процессах, как
правило, установлены электродвигатели общепромышленного
исполнения, рассчитанные на длительную работу при номи-
нальной нагрузке. Малая продолжительность использования
электродвигателей позволяет допускать их перегрузки без ущер-
ба для сроков службы. Однако длительность использования
электродвигателей тесно связана с явлениями тепло- и влагооб-
мена между изоляцией электродвигателя и окружающей средой.
Электронное оборудование обычно устанавливается в чистых
сухих помещениях. Однако электронные защитноотключающие
устройства зачастую устанавливают в неотапливаемых помеще-
ниях. Поэтому следует отметить, что особенно сильное влияние
на электронное оборудование оказывает окружающая среда.
Подавляющая часть электронных устройств работает в продол-
жительном режиме. В отличие от города, на селе питающее на-
пряжение подвержено значительным колебаниям, а это оказыва-
ет существенное влияние на стабильность работы электронного
оборудования.
Теплотехническое оборудование, используемое на селе, рабо-
тает сезонно и на мелкие объекты. Чаще всего используется ин-
дивидуальный обогрев. Оборудование для индивидуального
обогрева зачастую устанавливается в помещениях с агрессивной
средой или на открытом воздухе, или под навесом.
Сантехническое оборудование, используемое в сельском хо-
зяйстве, обычно устанавливается на открытом воздухе или под
навесом. Это приводит к тому, что в зимнее время часто проис-
ходит заклинивание рабочих органов из-за их замерзания. Рабо-
таег это оборудование не более 3-4 часов в сутки с большими
перерывами.
16
1.2. Характеристика внешней среды
Условия эксплуатации энергетических установок в сельском
хозяйстве различаются характером воздействия климатических и
механических факторов внешней среды, а также временным ре-
жимом работы. Воздействие климатических факторов внешней
среды зависит от климатической зоны, места установки и времени
года. Классификация сельскохозяйственных помещений и электро-
оборудоваыи по местам его установки приведена в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Характеристика внешнем среды и мест установки
энергетического оборудования
Места размеще- ния электро- установок по ГОСТ 15150-69 Категория помещения Катего- рия ус- ловий среды Примерный перечень помещений
1 2 3 4
Открытый воздух — Жесткие Приводные станции навоз- ных транспортеров, агрега- ты АВМ и др.
Под навесом со сравнительно свободным досту- пом воздуха Влажные Приводные станции навоз- ных транспортеров вне по- мещений, накрытые кожу- хами, кормоприготовитель- ные машины и агрегаты, установленные под навесом
То же, с источнп- ком влаги и хими- чески активным газом Сырые Вентилируемые навозоубо- рочные помещения с откры- той поверхностью испаре- ния
В помещениях с естественной вен- тиляцией без ка- ких-либо средств создания микро- климата L Сухие Нор- мальные Механические мастерские
Жесткие Вакуумные помещения
Пыльные Цехп комбикормов
Влажные Навозоуборочные помеще- ния с резервуарами для пневмоудаления
17
Продолжение таблицы 1.1
1 2 3 4
Помещения с ис- кусственным ре- гулированием микроклимата Сухие Легкие Жилые помещения, лабора- тории, клубы
Сырые помещения Сырые Жесткие Цехи влажных кормов
Особо сырые Пункты первичной обра- ботки молока
Особо сы- рые с хими- чески актив- ной средой Особо жесткие Стойловые помещения
При выборе энергетического оборудования приходится об-
ращать внимание не только на его электрические свойства, но и
рассматривать также их стабильность при воздействии: влажно-
сти окружающего воздуха, пониженных и повышенных темпера-
тур и радиоактивных излучений. Поэтому необходимо рассмат-
ривать вопросы влияния этих факторов на работу оборудования.
Влияние влажности на работу электрического и электронно-
го оборудования объясняется тем, что электроизоляционные ма-
териалы обладают гигроскопичностью, т.е. способностью втяги-
вать в себя влагу из окружающей среды, и влагопроницаемос-
тью- способностью пропускать сквозь себя пары воды. Вода
является сильным дипольным диэлектриком с низким удельным
сопротивлением порядка 1СР-104 Ом/м. Поэтому попадание воды
в поры диэлектриков снижаег их диэлектрические свойства.
Особенно заметно воздействие влажности при повышенной тем-
пературе (порядка 30 -40°С) и высоких значениях относительной
влажности (порядка 90 100%). Подобные условия наблюдаются
в животноводческих помещениях, причем в зимний период эти
условия могут длиться значительное время (по 3 -4 месяца), что
очень тяжело сказывается на работе электрооборудования.
В первую очередь, повышенная влажность отражается на по-
верхностном сопротивлении диэлектриков. Для предохранении
поверхности электроизоляционных деталей их необходимо по-
крывать лаками, которые не смачиваются водой. Установлено,
что с увеличением относительной влажности воздуха снижается
теплоотдача оборудования вследствие изменения режима обте-
кания его поверхности охлаждающим воздухом. При этом воз-
растает значение превышения темпера гуры оборудования.
Рост относительной влажности шшгухд,обуславливает увели-
18
чение постоянной времени нагрева обмоток. Возрастание посто-
янной времени нагрева обмоток приводит к уменьшению интен-
сивности удаления влаги из оборудования. Если рассматривать
работу электродвигателей, то нагрузка большинства из них в
период рабочего цикла не превышает 60-70%. Поэтому сопро-
тивление изоляции обмоток электродвигателя, рабочий цикл
которого меньше, чем постоянная времени нагрева, непрерывно
падает, т.е. электродвигатель постоянно увлажняется. Это может
привести к пробою изоляции обмоток электродвигателя в мо-
мент пуска, так как сразу же после пуска наблюдается снижение
сопротивления изоляции обмоток (см. рис. 1.1).
Рис. 1.1. Изменение сопротивления изоляции в момент пуска
Установлено опытным путем, что повышение температуры и
постоянной времени нагрева электродвигателя при работе в сре-
де с относительной влажностью 100% увеличивается примерно
на 22-27% по сравнению с величинами, полученными при отно-
сительной влажности 70% и при постоянной температуре. При-
мерно до 50% всех электродвигателей, используемых в сельском
хозяйстве, установлены в животноводческих помещениях. Сред-
нее время работы большинства из них не превышает 2,5-3,0 часа
в сутки. Около половины всех электродвигателей работает в тя-
желых условиях.
Влияние температуры па работу оборудования. Длительное
воздействие высокой температуры приводит к тепловому старе-
нию изоляционных материалов - т.е. необратимому ухудшению
19
свойств материалов. В большинстве случаев тепловое старение
связано с термоокислительной деструкцией (окислением) мате-
риалов. Вопрос теплового старения определяет допуст имую, для
данного материала и совокупности материалов, рабочую темпе-
ратуру, связанную с данным сроком службы изделия. Срок
службы уменьшается с увеличением температуры. Возможность
повышения рабочей температуры для практики очень важна. В
электрических машинах и аппаратах повышение нагрева, кото-
рое обычно ограничивается изоляцией, дает возможность полу-
чить более высокую мощность при неизменных габаритах или
же при сохранении мощности достичь уменьшения габаритов. С
вопросами допустимой температуры тесно связаны меры по-
жарной и взрывобезопасности. В соответствии с рекомендацгими
МЭК (Международной электротехнической комиссии), изоляцион-
ные материалы разделены на классы нагревостойкости и для них
определены наибольшие допустимые температуры (табл. 1.2).
Таблица 1.2
Классы нагревостойкости изоляционных материалов
Класс нагревостойкости Y А Е В F Н С
Наибольшая допусти- мая температура, °C 90 105 120 130 155 180 >180
При допустимых температурах обеспечиваются целесообраз-
ные сроки службы электрооборудования. В особых случаях (для
электрооборудования с весьма коротким сроком службы) воз-
можно некоторое повышение рабочих температур соответствую-
щих электроизоляционных материалов по сравнению с приве-
денными в табл. 1.2. Кратковременное воздействие высоких
темпера тур обычно приводит к снижению механической и элек-
трической прочности, ухудшению и других показателей, но эти
изменения, как правило, имеют обратимый характер - свойства
восстанавливаются при возвращении к исходной температуре.
При низких температурах, как правило, электрические свойства
изоляционных материалов улучшаются, однако многие материа-
лы, гибкие и эластичные в нормальных условиях, становятся
хрупкими и жесткими, что создает затруднения для работы изо-
ляции. В этом случае существенную роль играют вибрация и
тряски электрооборудования, которые приводят к трещинам и
сколам изоляции.
Теплопроводность окружающей среды характеризует спо-
собность проводить тепло, выделенное работающими электро-
установками. Теплопроводность воды примерно в 116 раз выше,
20
чем теплопроводность воздуха. Поэтому теплопроводность ок-
ружающей среды оказывает значительное влияние на условия
охлаждения электрооборудования.
Влияние пыли и химически агрессивной среды на работу
оборудования заключается в следующем. Оборудование в хозяй-
ствах работает, как правило, в условиях большой загрязненнос-
ти и присутствия агрессивных газов: аммиака, сероводорода,
углекислого газа, которые в сочетании с водяными парами об-
разуют кислоты, воздействующие на изоляцию и металлы.
Влажная загазованная среда вызывает коррозию контактов и
конструкционных материалов оборудования. Из-за коррозии
крепежных деталей затрудняется разборка и демонтаж оборудо-
вания, увеличивается переходное сопротивление контактов, ос-
лабляется упругость пружин и т.д. Работа оборудования в атмо-
сфере с повышенным содержанием пыли (на зернотоках, в кор-
моцехах, птичниках и т.д.) характеризуется тем, что пыль, оседая
на обмотках, контактах и конструктивных элементах оборудо-
вания, снижает теплоотдачу и вызывает его повышенный на-
грев. Наличие абразивных частиц приводит к увеличению зазо-
ра в подшипниках. Пыль, будучи гигроскопичной, способствует
увеличению влажности обмоток, создает проводящие мостики
между токоведущими частями. Это приводит к выходу оборудо-
вания из строя.
1.3. Особенности электроснабжения
К особенностям электроснабжения сельскохозяйственных по-
требителей следует отнести:
• небольшую мощность трансформаторных подстанций;
• их неравномерную загрузку в течение суток, месяца, сезо-
на сельскохозяйственных работ;
• наличие значительной асимметрии фазных токов;
• большую протяженность воздушных линий электропере-
дачи напряжением 10 и 0,4 кВ;
• отсутствие дорог с твердым покрытием.
Особенности работы трансформаторных подстанций по-
дробно рассмотрены в первом разделе. Большая протяженность
воздушных линий напряжением 10 и 0,4 кВ приводит к сниже-
нию напряжения на зажимах электроустановок, что приводит к
снижению их производительности и ухудшает режим работы.
Кроме этого, увеличение протяженности воздушных линий сни-
жает надежность электроснабжения из-за увеличения времени,
необходимого для поиска и устранения возникшей неисправнос-
21
ти. Отсутствие дорог с твердым покрытием затрудняет поиск
неисправностей, доставку необходимого оборудования и мате-
риалов к месту аварии. Особенно сильно это сказывается в меж-
сезонные периоды.
1.4. Особенности технической эксплуатации
Условия эксплуатации оборудования, работающего в сель-
ском хозяйстве, разделены на легкие, нормальные, жесткие и
особо жесткие. Легкие условия эксплуатации означают, что
один или несколько факторов, влияющих на надежность элект-
родвигателя, отклоняются от номинальных режимов в сторону
их облегчения. Жесткие условия характеризуются наличием од-
ного из факторов, значение которого выше номинального уров-
ня. Особо жесткие условия характеризуются наличием двух и
более факторов, превышающих номинальные значения, либо
один из факторов из-за чрезвычайно высокого отклонения от
номинального уровня значительно снижает надежность обору-
дования.
Например, согласно рекомендациям ВНИПТИЭМ, различа-
ют следующие условия эксплуатации электродвигателей: усло-
вия и частоту пусков, уровень вибрации и другие факторы, вли-
яющие на надежность электродвигателя.
Режимы работы электродвигателей (S1...S8) характеризуются
следующим образом. Кратковременный режим работы S2 отне-
сен к жестким условиям эксплуатации, так как из-за малого пе-
риода его работы температура электродвигателя не достигает
установившегося значения и его изоляция не успевает высох-
нуть. В период пауз электродвигатель остывает практически до
холодного состояния. Режимы с частыми пусками и реверсами
S4...S8 сопровождаются значительными тепловыми, коммута-
ционными и механическими воздействиями на обмотку и меха-
ническими - на подшипники и поэтому отнесены к особо жест-
ким условиям эксплуатации.
Условия пуска в зависимости от режима работы электродви-
гателей приняты следующие: для легких условий эксплуатации -
0,2 пуска в час; жестких - более 10; нормальных - 2... 10; особо
жестких - значительно больше 10 пусков в час.
Исследования влияния продолжительности пуска электро-
двигателей на надежность позволили принять следующую гра-
дацию продолжительностей пуска по условиям эксплуатации:
для легких - менее 1 с; нормальных - 1...3; жестких - 3...10; особо
жестких - более 10.
Коэффициенты загрузки приняты следующие: для легких ус-
22
ловим эксплуатации - менее 1; нормальных - 1; жестких и особо
жестких - более 1.
Уровень вибрации принят, исходя из условий эксплуатации:
менее 10 мм/с - для легких и нормальных и более 10 мм/с для
жестких и особо жестких условий эксплуатации.
Условия окружающей среды приведены в табл. 1.1.
Запыленность определена по данным исследований и клас-
сифицирована следующим образом: при содержании пыли менее
16 мг/м3 - легкие условия; 16...60 мг/м3 - нормальные и свыше
60 мг/м3 жесткие.
Загазованность определена по техническим условиям на элек-
тродвигатели для сельскохозяйственного производства и по ам-
миаку для легких условий составляет менее 0,03 г/м3, нормаль-
ных - 0,03 г/м3 и жестких - более 0,03 г/м3. Сочетание влажности
и аммиака представляет особо жесткие условия эксплуатации
электродвигателей, особенно общепромышленного исполнения.
Степень влияния состояния приводного механизма на элект-
родвигатель определяют следующим образом. При 10 отказах
привода, приходящихся на 1 отказ электродвигателя, условно
принято считать влияние приводного механизма на электродви-
гатель незначительным, при меньшем числе отказов привода -
значительным.
1.5. Требования к надежности электрооборудования
Требования к надежности оборудования впервые были вве-
дены в нашей стране применительно к электродвигателям серии
4А. Для того, чтобы сформулировать требования к параметрам
надежности оборудования, следует прежде всего установить тех-
нический ресурс оборудования. Он определяется техническим
ресурсом наиболее слабой его части, у электродвигателя это ста-
торная обмотка. Исходя из условий эксплуатации в номиналь-
ном режиме при температурах, близких к предельно допусти-
мым для принятого класса нагревостойкости изоляции, для
электродвигателей принят ресурс 20 000 часов. После установле-
ния технического ресурса следует установить экономически це-
лесообразную вероятность безотказной работы (в течение за-
данной наработки). Для асинхронных электродвигателей эконо-
мически целесообразная вероятность безотказной работы со-
ставляет 0,80...0,85 за 20 000 часов.
Долговечность оборудования может быть задана гамма-
процентным ресурсом, т.е. наработкой в 20 000 часов с вероят-
ностью 80...85%. Следует отметить, что заданные показатели
надежности и долговечности гарантируются при условии экс-
23
плуатации оборудования в режимах, близких к номинальным в
части температуры, числа пусков, условий окружающей среды,
механических воздействий и др., а также при обеспечении над-
лежащей защиты от перегрузок и других аварийных режимов и
соблюдении правил эксплуатации и технического обслуживания.
1.6. Контрольные вопросы
Какое оборудование можно отнести к энергетическому обору-
дованию? Перечислите особенности эксплуатации силовых транс-
форматоров. При каких режимах работают электродвигатели,
используемые в сельском хозяйстве? Дайте характеристики внеш-
ней среды эксплуатации электрооборудования. Перечислите основ-
ные характеристики мест установки электрооборудования. Как
влияет влажность на работу электрооборудования? Как влияет
температура на работу электрооборудования? Как влияет пыль и
химически агрессивная среда на работу электрооборудования? На-
зовите особенности электроснабжения сельскохозяйственных по-
требителей. Перечислите требования к надежности оборудова-
ния. Чем определяется технический ресурс?
Глава 2. Электрическое оборудование
2.1. Основные сведения об электрооборудовании
Основными потребителями электрической энергии на селе
являются хозяйства с различными формами собственности.
Среднее хозяйство, расположенное в зоне Северного Кавказа и
Поволжья, имеет около 10-15 тыс. га пахотной земли. На его
территории находятся:
• одна - две распределительные подстанции на напряжение
35/10 кВ;
• 40-60 трансформаторных подстанций на напряжение
10/0,4 кВ;
• линии электропередач напряжением 10 кВ общей длиной
20-30 км;
• линии электропередач напряжением 0,4 кВ общей длиной
200-300 км.
Такое типичное хозяйство имеет производственный, комму-
нальный и бытовой сектора потребления электрической энер-
гии. В производственном секторе используется следующее элек-
трооборудование: силовые шкафы, магнитные пускатели элект-
24
родвигателп, водонагреватели, осветительные щитки, светиль-
ники (с лампами накаливания и люминесцентными лампами).
При прокладке электропроводки в трубах рекомендуется ис-
пользовать провода типа ПРТО, АПРТО, ПРВ и АПРВ, на ко-
ротких прямых участках трасс можно применять провода марок
ПВ п АПВ. При прокладке проводов по стенам и потолкам
можно использовать провода марок ПР, ПВ, АПР, АПН, АПВ.
В крупных культурно-бытовых, административных и многих
других зданиях проводку делают скрытой, используя плоские
провода марок АППВ, АППВС, АПН. В производственных
корпусах, ремонтных мастерских применяют провода марок
АПР п АПВ, которые располагают на конструкциях с изолято-
рами или используют кабель. К перечисленному электрообору-
дованию следует добавить дополнительное электрооборудова-
ние, установленное в подсобных предприятиях (мастерских, ме-
ханизированных дворах и т.п.). Перечень этого электрооборудо-
вания приведен в табл. 2.1.
Таблица 2.7
Дополнительное электрооборудование, установленное
в подсобных предприятиях
№ Наименование электро- оборудования Ед. измерения Количество
1 Трансформаторы сварочные шт. 5...7
2 Генераторы сварочные шт. 2...4
3 Установки конденсаторные шт. 3...5
4 Резервные электростанции шт. 5...10
5 Системы автоматизированного управления и защиты шт. 15...25
Коммунальный сектор. Анализ типовых проектов существу-
ющих объектов коммунального сектора (школ, контор, клубов
и т.п.), позволяет сделать вывод о том, что на этих объектах ис-
пользуется в основном электрооборудование, применяемое на
производственных объектах. К этому электрооборудованию
следует добавить однофазные токоприемники (элекгровентиля-
торы, электрокалориферы бытовые, ЭВМ и т.п. оборудование).
В настоящее время в бытовой сектор широко внедряется элек-
трическое оборудование. Анализ типичного сельского подворья
показал, что типичный набор скота и птицы определяет и набор
электрифицированного оборудования, используемого на сель-
25
ском подворье (табл. 2.2). При составлении этого перечня будем
исходить из того, что не все сельские подворья имеют трехфаз-
ный ввод.
Таблица 2.2
Электрооборудование, используемое в бытовом секторе
№ Наименование электро- оборудования Ед. измерения Количество
1 Щит учета шт. 1
2 Автоматические выключатели шт. 1...6
3 Элекгродвигатели однофазные мощностью до 1 кВт от 1 до 3 кВт ШТ. шт. 3 3
4 Электропечи, 1 кВт шт. 1
5 Электрочайники шт. 1
6 Холодильники шт. 1...2
7 Теле- и радиоаппаратура (комплект) шт. 1
8 Электропроводка, провод АПВ (АППВ)-2,5...6 мм2 м -120
9 Светильники шт. 10...12
Номенклатура электрооборудования, используемого в сель-
ском хозяйстве, составляет более 300 наименований. Электро-
двигатели составляют около 200 типоразмеров, электронагрева-
тельные установки - 30, электроосветительные установки - 60
и т.д. Некоторые показатели парка электрооборудования приве-
дены в табл. 2.3.
Таблица 2.3
Основные показатели парка электрооборудования
Вид электрооборудования Удельный вес, %
ЧИС- ЛО установ- ленная мощность потребле- ние элект- роэнергии эксплуата- ционные затраты
Электро! фиводы 19 70 64 50
Электронагрева- тельные установки 1 21 24 17
Электроосветитель- ные установки 79 6 8 30
Прочее оборудование 1 3 4 3
26
Рассмотрим маркировку и эксплуатационные особенности
этих групп электрооборудования.
2.2. Маркировка и особенности эксплуатации
асинхронных электродвигателей
В электроприводах сельскохозяйственного назначения при-
меняют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Наибольшее распространение получили двигатели мощностью
от 1 до 3 кВт и частотой вращения 1500 мин-1. В животноводстве
используют около 50% двигателей, в растениеводстве - 30% и на
подсобных предприятиях - 20%. Структура типоразмеров двига-
телей, применяемых в различных отраслях, отличается незначи-
тельно и соответствует средним данным (табл. 2.4).
Таблица 2.4
Структура парка электродвигателей (% от общего числа)
Частота вращения, мин1 Мощность, кВт Всего
до 1,0 1,1...3,0 3.1...5.0 5.1...10,0 10,1...20,0 более 20,0
3000 1,0 6,0 2,0 1,8 1,0 1,2 13
1500 5,0 35,0 13,0 11,0 2,0 2,0 68
1000 1,0 7,0 5,0 4,2 1,0 0,8 19
Всего 7,0 48,0 20,0 17,0 4,0 4,0 100
Парк двигателей разделяется по сериям, исполнениям и мо-
дификациям. В сельском хозяйстве применяют двигатели единой
серии 4А и АИР. Четвертая серия имеет двигатели основного
исполнения, модификации по электрическим, конструктивным,
климатическим и другим параметрам, а также узкоспециализи-
рованные исполнения, в том числе и для сельского хозяйства.
Двигатели серии 4А сельскохозяйственного назначения вы-
полняют на базе двигателей основного исполнения мощностью
от 0,12 до 30 кВт, с синхронной частотой вращения 3000, 1500 и
1000 мин-'. Они имеют закрытое обдуваемое исполнение (IP 44),
чугунные корпуса и подшипниковые щиты. Коробки выводов
выполнены двухштуцерными с уплотнением для предотвраще-
ния попадания влаги. Для присоединения к сети предусмотрены
клеммные колодки. Конструкция двигателей позволяет попол-
нять смазку подшипниковых узлов без разборки, а в двигателях
с высотой оси вращения до 132 мм применены подшипники, не
требующие пополнения или замены смазки во время всего срока
службы. В двигателях сельскохозяйственного назначения при-
27
менены обмоточные и установочные провода, пропиточные, ла-
кокрасочные п антикоррозийные материалы, обеспечивающие
нагревостойкость по классу В - 130°С, стойкость к воздействию
повышенной влажности, агрессивных сред животноводческих
помещений, дезинфицирующих растворов и аэрозолей. Они мо-
гут работать при температуре окружающей среды от 45 до
+45°С, допускают длительную работу на пониженном на 20%
напряжении со снижением паспортной мощности на 15%. Рас-
четный срок службы двигателей 8... 10 лет, но не менее 12 000 ч
при работе двигателя в среднем 1500 ч/год.
Электродвигатели серии 4А имеют 32 ступени мощности:
0,06; 0,09; 0,12; 0,18; 0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3; 4; 5,5;
7,5; 11; 15; 18,5; 22; 30; 37; 45; 55; 75; 90; 110; 132; 160; 200; 250;
315; 400 кВт.
Обозначение типа электродвигателя (4АН200М4УЗ) расшиф-
ровывается следующим образом:
4А - серия электродвигателя;
Н - обозначение элекзродвигателя защищенного исполнения,
отсутствие буквы означает, что электродвигатель - закрытого
обдуваемого исполнения;
200 - высота оси вращения, мм;
М установочный размер по длине станины (М, L, S);
4 - число полюсов обмотки (2,4,6,8 и т.д.);
У - климатическое исполнение;
3 - категория размещения (1,2,3,4).
Возможные степени защищенности электродвигателей серии
4А сельскохозяйственного назначения приведены в табл. 2.5.
Таблица 2.5
Степени защиты электродвигателей серии 4А
сельскохозяйственного назначения
Исполнение Степень защиты Условия работы
Влагоморозо- стойкое IP44 В среде с повышенной влажностью и на открытом воздухе
Химовлаго- стойкое IP55 Агрессивная среда животноводческих помещений, подвергающаяся дезинфек- ции
Электродвигатели серии 4А сельскохозяйственного назначе-
ния допускают работу при снижении напряжения до 80% от но-
минального при незначительном снижении мощности, а также
28
кратковременную работу с сохранением момента, равного но-
минальному. При высотах оси вращения 90 132 мм электродви-
гатели выполняются на напряжение 380 В с тремя выводами, а
при высоте оси вращения более 160 мм они выпускаются с шес-
тью выводами на напряжение 660/380. Предусмотрены следую-
щие модификации электродвигателей серии 4А: с повышенным
скольжением; с повышенным пусковым моментом; со встроен-
ной температурной защитой; многоскоростные; для мотор-
редукторов; для привода пропеллерных вентиляторов типа ВО.
Кроме электродвигателей серии 4 А промышленность выпус-
кает трехфазные асинхронные электродвигатели серии АИР
(АИ). Эта серия предусматривает основное исполнение и прак-
тически все исполнения трехфазных двигателей серии 4А. Элек-
тродвигатели серии АИР выпускаются с высотами оси вращения
от 45 до 355 мм, мощностью от 0,025 до 315 кВт. Эта серия отли-
чается от электродвигателей серии «4А» пониженным уровнем
шума и повышенной надежностью. Отличия в обозначении от
электродвигателей серии «4А» заключаются в следующем:
АИ - обозначение серии;
Р - говорит о привязке к установочным размерам серий элек-
тродвигателей стран СЭВ.
Степень защищенности электродвигателей определена ГОСТ
17494-72 и ГОСТ 14254-80. Повышение надежности достигнуто
за счет применения материалов класса нагревостойкости «F»
при допустимом перегреве обмоток, соответствующем классу
нагревостойкости «В» - 130°С. Рассмотрим обозначения раз-
личных модификаций электродвигателей серии АИР:
АИРП - электродвигатели с повышенным пусковым моментом;
АИРС - электродвигатели с повышенным скольжением;
АИРУТ - однофазные электродвигатели с пусковым и рабо-
чим конденсаторами;
АИРК - электродвигатели с фазным ротором;
АИР...Б.. электродвигатели со встроенной температурной
защитой (АИР 80А2БУЗ).
Электродвигатели сельскохозяйственного исполнения выпус-
каются на базе унифицированной серии «АИ» с высотами оси
вращения от 50 до 200 мм, они предназначены для эксплуатации
в сельскохозяйственных помещениях с агрессивными средами и
обозначаются - АИР 100Г4БСУЗ. Эти электродвигатели могут
работать в помещениях с концентрацией агрессивных газов: ам-
миак и сероводород от 10 до 20 мг/м3; углекислый газ - до
30 г/м3, - и допускают длительное снижение напряжения до 80-
90% от номинального значения со снижением мощности, соот-
29
ветственно, не более чем на 30 и 20% для электродвигателей с
высотами оси вращения 50 80 мм и не более чем на 25 и 15% для
остальных электродвигателей. Возможна также кратковремен-
ная работа (не более 10 минут) с сохранением номинального
момента на валу при снижении напряжения до 80% от номи-
нального значения.
Электродвигатели серии АИР имеют шкалу мощностей, ко-
торая может быть представлена в виде табл. 2.6.
Таблица 2.6
Шкала мощностей электродвигателей серии АИР
Номинальная мощность, кВт Коэффициент перевода
1 10 100 1000
0,055 - + + +
0,060 + - - -
0,075 - + + +
0,090 - - - +
0,110 - + + +
0,120 +сх - - -
0,132 - - - +
0,150 - +сх +сх -
0,160 - - - +
0,180 +сх - — -
0,185 - +сх -
0,200 - - - +
0,220 - +сх +сх -
0,250 +сх - - +
0,300 - +сх +сх -
0,315 - - - +
0,370 - - + -
0,400 - + - +
0,450 - - + +
Примечание-. «+» электродвигатель данной мощности выпус-
кается; «-»- электродвигатель данной мощности не выпускается;
«+сх» - выпускается электродвигатель данной мощности как основно-
го, так и сельскохозяйственного исполнения.
30
2.3. Маркировка и особенности эксплуатации
электронагревательных установок
В сельскохозяйственном производстве широко применяют
электроэнергию для подогрева воздуха, воды, почвы, строитель-
ных конструкций, машин и механизмов. Для этих целей исполь-
зую! разнообразные электронагревательные установки. Для на-
грева воздуха предназначены электрокалориферные установки
типа СФОА мощностью 22,5; 45; 67,5 и до 90 кВт и агрегаты ти-
па СФОЦ пяти типоразмеров: 16, 25, 40, 60, 100 кВт. Последние
имеют меньшие габаритные размеры и массу, улучшенные тех-
нологические показатели и эксплуатационные свойства. Они
могут работать в условиях повышенной влажности воздуха (до
95%) с периодической обработ кой дезинфицирующими раство-
рами. Срок службы электронагревательных элементов таких
установок увеличен с 6 000 до 8 000 ч. Электрокалориферные
установки имеют автоматическое ступенчатое регулирование
теплопроизводительности за счет включения и отключения сек-
ции нагревателей.
Для подогрева воды используют элементные емкостные элек-
тронагреватели серии САОС, ВЭТ и УАП мощностью 6, 10, 16,
33 кВт и вместимостью 200, 400, 800, 1600 л. Проточные эле-
ментные электроподогреватели типа ВЭП-600 и ЭПВ-2А обеспе-
чивают подогрев воды в системах автопоения животных или для
технологических нужд производства. Электродные котлы типа
ЭПЗ, КЭВ мощностью 25, 60, 100 кВт используют в системах
водяного отопления сельскохозяйственных помещении. Пере-
численные электроводонагреватели постоянно совершенствуют-
ся, и в эксплуатации находятся их различные конструктивные
исполнения.
В установках для местного обогрева молодняка животных
применяют всевозможные средства электрообогрева. Для обо-
грева снизу используют электрообогреваемые полы и коврики
(панели) различной конструкции. В свинарниках-маточниках
получили распрост ранение бетонные электрообогреваемые полы
с нагревательными элементами из стальных проводов марки
ПОВСХВТ. Промышленность выпускает электрообогреваемые
коврики ЭП-935, представляющие собой маты из химостойкой
резины, внутри которой равномерно распределен стальной на-
гревательный провод. Существуют другие модификации таких
изделий, в том числе и с пленочными электронагревательными
установками.
Для обогрева сбоку применяют разнообразные электрообо-
31
греваемые панели. Бетонные панели имеют мощность 1,6 кВт,
габаритные размеры 1640-820-50 мм и массу 155 кг. Электрообо-
греватель РТЭ бетонной или кирпичной конструкции при мощ-
ности 9 кВт имеет большую массу и размеры (1500 кг,
9000-600-110 мм) и относится к электрообогревателям теплоак-
кумулирующего типа. Это позволяет отключать его без ущерба
для микроклимата помещения в утренние и вечерние часы наи-
больших нагрузок энергосистемы. В результате выравнивается
график электропотребления и повышается надежность тепло-
снабжения объектов при аварийных перерывах подачи электро-
энергии.
2.4. Маркировка и особенности эксплуатации
электроосветительных и облучательных установок
Источники оптического облучения применяют для внутрен-
него и наружного освещения, технологического облучения мо-
лодняка животных и растений, предпосевной обработки семян и
обеззараживания воздуха (всего 50 технологических процессов
используют искусственное оптическое излучение). В качестве
источников общего назначения используют лампы накаливания
типа Н-220, В-220-235, Б-270-235, КГ-220-1000 мощностью 25, 40,
60, 100, 150 Вт, люминесцентные лампы серии ЛБР и ртутные
дуговые лампы высокого давления ДРЛ мощностью 125, 250,
400, 700, 1 000 Вт. Их применяют в светильниках открытого, за-
крытого, влаго-, пыле- и взрывозащитного исполнения. В обо-
значении ламп накаливания используются следующие буквы:
В - вакуумная, Г - газонаполненная, Б - биспиральная, БК -
биспиральная криптоновая, ДБ - диффузная (с матовым отра-
жательным слоем внутри колбы), МО - местного освещения,
МОД - местного освещения диффузная, МОЗ - местного осве-
щения с зеркальным слоем и т.д. Следующая за буквой цифра
означает напряжение питания, а вторая - мощность лампы в
ваттах. Зеркальные лампы выпускаются концентрированного
светораспределения (ЗК), среднего (ЗС), широкого (ЗШ), зер-
кальные из нподимового стекла концентрированного или широ-
кого светораспределения (ЗКН, ЗШН). Зеркальные лампы пред-
назначены для освещения высоких помещений и открытых про-
странств, декоративного освещения. Ниодимовые лампы исполь-
зуются там, где необходимо высокое качество цветопередачи.
Для ультрафиолетового облучения животных и птицы при-
меняют эритемные облучатели ЭО1-30М, ЗО-1 и 30-2; светиль-
ники-облучатели ОЭСП02-2-40; облучатели ОРК и ОРКШ; ме-
ханизированные облучающие установки УО-4 и УОК-1. Сме-
32
шанпое назначение имеет комбинированный облучатель ИКУФ
(две инфракрасные лампы ИКЗК - 220-250 и одна ультрафиоле-
товая эритемная лампа ЛЭ-15). В последнее время инфракрасные
лампы заменяют низкотемпературными электронагревательны-
ми элементами сопротивления, что повышает стабильность
КПД облучателя в процессе эксплуатации и срок службы источ-
ника излучения до 10 000 ч. В тепличном хозяйстве применяют
облучатели ОТ400 с лампами ДРЛФ-400, РПС 15x2000 с лампа-
ми ДРЛ-200 и др.
Декоративные специальные лампы (Д) могут излучать белые
(БЛ), желтые (Ж), зеленые (3), красные (К) и опаловые (О) лучи.
Лампы накаливания с зеркальным отражателем расшифровы-
ваются следующим образом: инфракрасная зеркальная красная
(ИКЗК) или инфракрасная кварцевая галогенная (ИККГ).
Электрический контакт п механическая связь лампы с патро-
ном осуществляется через цоколь. Обычно для ламп употребля-
ют резьбовые и штырьковые или штифтовые цоколи. Последние
исключают самоотвинчпвание при вибрациях. В зависимости от
размеров ламп и те, и другие могут иметь различные размеры. В
обозначении цоколя используют следующие буквы: Р - резьбо-
вой, III - штифтовой, Сф - софитный, II - цилиндрический. Да-
лее следует цифра, показывающая диаметр цоколя в миллимет-
рах. Металлические части цоколей выполняют из латуни или
стали с антикоррозийным цинковым покрытием. Патроны для
электрических ламп накаливания подразделяются на две группы:
резьбовые и штифтовые. Резьбовые патроны выпускают с гиль-
зами Е-14, Е-27, Е-40, где цифра означает диаметр в миллимет-
рах. Их изготавливают из цветных металлов, стали, фарфора и
пластических масс. Буквенные символы в обозначении патрона
для лампы накаливания могут означать: Н - патрон без резьбы
в ниппеле, II10...1116 - патрон с резьбой М10...М16 в ниппеле,
У - патрон с ушком для подвешивания, Фп - настенный патрон с
фланцем, Фп - потолочный патрон с фланцем, Р - патрон с при-
жимом для абажура, П - корпус патрона пластмассовый,
К - корпус патрона из фарфора пли других керамических мате-
риалов, М - корпус патрона металлический, А - корпус из ами-
нопласта, ГЕ пли Кв - вкладыш патрона пластмассовый или ке-
рамический, В - патрон с выключателем. Штифтовые патроны
изготовляют с одним (1Ш) или двумя (2Ш) подвижными кон-
тактами, с внутренним диаметром корпуса 15 или 22 мм. Креп-
ление - за резьбовую ниппельную шейку (н), за фланец (ф), за
корпус (к).
33
В обозначении типа ламп дневного света буквы обозначают:
ЛД - люминесцентная лампа дневного света (цветовая темпера-
тура 6500 К); ЛБ - белого света (цветовая температура 3500 К);
ЛТБС - тепло-белого света (цветовая температура 2700 К); ЛХБ
- холодно-белого света (цветовая температура 4850 К). Цифры
после букв означают мощность лампы, U и W-образные лампы
имеют в обозначении соответствующую букву, например
ЛББ140, кольцевые лампы имеют в обозначении букву К
(ЛБК40) и т.д. Для работы в условиях повышенной запыленнос-
ти выпускают рефлекторные лампы типа ЛБР-40. Для зажигания
люминесцентных ламп необходимы приборы для зажигания и
ограничения тока. Промышленность выпускает балластные уст-
ройства нескольких типов: УБИ - устройства балластные ин-
дуктивные; УБК - то же, но компенсированные, с повышенным
коэффициентом мощности (близок к 1); УБЕ - то же, но емкост-
ные. По конструктивному исполнению балластные устройства
разделяют на встроенные - для использования только в светиль-
никах пли в специальных кожухах (В) и независимые - в основ-
ном для установки отдельно от светильника (Н). Выпускаются
также устройства с нормальным уровнем шума и радиопомех
(для промышленных помещений) и с пониженным (П) уровнем
шума и радиопомех (для административных, служебных и быто-
вых помещений). К газоразрядным лампам высокого давления
можно отнести дуговые ртутные лампы типа ДРЛ, натриевые
лампы высокого давления ДНаТ, металлогалоидные-йодидные
лампы ДРИ, ксеноновые дуговые ДКсТ и др.
Источники света и арматура образуют светильник. Для мар-
кировки светильников, как правило, используется единая систе-
ма. Первая буква обозначения указывает на используемый в све-
тильнике источник свега: Н - лампы накаливания общего приме-
нения, Р - ртугные лампы тина ДРЛ, Л - люминесцентные трубча-
тые, И - кварцевые галогенные, Г - ртутные типа ДРИ, Ж - натри-
евые лампы, К - ксеноновые. Вторая буква в шифре - способ уста-
новки светильника: С - подвесные, П - потолочные, Б - настенные,
В - встраиваемые и т.д. Третья буква - назначение свептльника: П -
для промышленных предприятий, О - для общественных зданий,
У - для наружного освещения улиц, Р - рудничный, Б - бытовой.
Следующее двухзначное число обозначает номер серии, а числа
далее - число ламп в светильнике, мощность лампы в ваттах,
номер модификации. Буква У или 0 (нуль) в конце шифра обозна-
чают климатическое исполнение светильника.
34
2.5. Маркировка и особенности эксплуатации
пускозащитной аппаратуры
Для неавтоматического и нечастого включения, отключения
и переключения электрических цепей, а также пуска (остановки)
двигателей до 10 кВт используют рубильники и переключатели.
Они рассчитаны на продолжительную работу при температуре
от - 40 до + 35°С и относительной влажности не более 80%. В
животноводческих помещениях для этих целей предназначены
пыленепроницаемые и водозащитные ящики управления серии
ЯРВ п ЯВП, которые могут работать при температуре от 40 до
+ 40°С и относительной влажности до 98%. В настоящее время
промышленность выпускает рубильники марок: Р; П; АБ; ПБ;
РПБ; РПЦ; ППЦ; ЯРВ и т.д. на токи от 100 до 600А.
Пакетные выключатели устанавливаются в сухих непыльных
помещениях для нечастого включения и отключения электро-
двигателей, осветительных приборов, нагревательных установок
и т.д. Они компактны и имеют большую разрывную способ-
ность при напряжении 380В от 6 до 60А. В сырых и влажных
помещениях и на открытом воздухе устанавливаются герметич-
ные пакетные выключатели типа ГПК. Они выпускаются на то-
ки от 10 до 25 А.
Условные обозначения рубильников и пакетных выключателей:
• Р - рубильник;
• П - пакетный выключатель;
• Первая цифра - число полюсов;
• Вторая цифра - номинальный ток (цифру необходимо ум-
ножить на 100 и получим номинальный ток в «А»);
• Буква род привода (Б - боковой, П - центральный).
Например, Р24Б - рубильник, двухполюсный, ток
4х100=400А, с боковой рукояткой.
Дистанционное управление электроприемниками осуществ-
ляют магнитными пускателями типа ПМЕ, ПАЕ, ПМА, ПМЛ,
ПМ12 пли контакторами серии КВТ и КТ-600. Все эти аппараты
различают по назначению, защищенности, габаритным разме-
рам и другим параметрам. Для пуска непосредственным под-
ключением к сети и остановки электродвигателей применяются
пускатели серии «ПИВ» (пусковой наружный выключатель).
Наибольшая коммутируемая мощность составляет 4,5 кВт. Пус-
катели серии «ПНВС» применяются для управления электродви-
гателями с пусковой обмоткой (однофазными) мощностью до
0,6 кВт.
35
При заказе магнитных пускателей необходимо указывать: его
марку; исполнение по роду защиты от воздействия окружающей
среды; напряжение втягивающей катушки; число размыкающих
и замыкающих контактов; номинальный ток теплового реле.
Магнитные пускатели серии ПМЕ выпускаются трех типо-
размеров (величин):
• ПМЕ-000 - для управления электродвигателем или другой
нагрузкой мощностью до 1,1 кВт;
• ПМЕ-100 - для управления электродвигателем или другой
нагрузкой мощностью до 4,5 кВт;
• ПМЕ-200 - для управления электродвигателем или другой
нагрузкой мощностью до 10 кВт.
По роду защиты от воздействия окружающей среды они мо-
гут быть открытыми, защищенными или пылебрызгонепрони-
цаемыми. Магнитные пускатели выпускаются как реверсивные,
так и нереверсивные, и обозначаются они следующим образом:
• первая цифра - величина магнитного пускателя (0, 1, 2);
• вторая цифра - защищенность от воздействия окружаю-
щей среды:
1 - открытое;
2 - защищенное;
3 - пылебрызгонепроницаемое;
• третья цифра - электрическое исполнение:
1 - нереверсивный без теплового реле;
2 нереверсивный с тепловым реле;
3 - реверсивный без теплового реле;
4 - реверсивный с тепловым реле.
Например, ПМЕ-224 - магнитный пускатель серии ПМЕ,
второй величины (мощность до 10кВт), защищенного исполне-
ния, реверсивный с тепловым реле.
Магнитные пускатели серии ПАЕ (ПА) выпускают четырех
габаритов:
• ПАЕ-300 - для управления электродвигателем пли другой
нагрузкой мощностью до 17 кВт;
• ПАЕ-400 - для управления электродвигателем или другой
нагрузкой мощностью до 28 кВт;
• ПАЕ-500 - для управления электродвигателем или другой
нагрузкой мощностью до 55 кВт;
• ПАЕ-600 - для управления электродвигателем пли другой
нагрузкой мощностью до 75 кВт.
Обозначение магнитных пускателей серии ПАЕ расшифро-
вывается аналогично обозначению магнитных пускателей серии
36
ПМЕ. Магнитные пускатели серии «II» менее распространены в
се: шскохозяйст венном производстве.
Магнитные пускатели серии ПМЛ имеют то же предназначе-
ние, что и предыдущие типы магнитных пускателей. Их марки-
ровка расшифровывается следующим образом:
ПМЛ хххххххх,
где ПМЛ - серия магнитного пускателя;
X - величина магнитного пускателя по номинальному току:
1 - 10А; 2 - 25А; 3 40А; 4 - 63А; 5 80А; 6 - 125А; 7 - 200 А.;
X - исполнение пускателя по назначению и наличию теплового
реле:
1 - нереверсивный без теплового реле;
2 - нереверсивный с тепловым реле;
5 - реверсивный без теплового реле с электрическими и меха-
ническими блокировками;
6 - реверсивный с тепловым реле с электрическими и механи-
ческими блокировками;
7 - пускатель для переключения со звезды на треугольник.
X - исполнение магнитных пускателей со степенью защиты
(ГОСТ 14254-80) и наличию кнопок:
0 - степень защиты IP00 без кнопок;
1 - степень защиты IP54 без кнопок;
2 - степень защиты IP54 с кнопками «Пуск» и «Стоп»;
3 -- ст епень защиты IP54 с кнопками «Пуск» и «Стоп» и сиг-
нальной лампой;
X - число контактов вспомогательной цепи;
X - сейсмостойкое исполнение.
XX климатическое исполнение (О, ТВ) и категория размеще-
ния (2, 4) по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70;
X исполнение по износостойкости.
Разрешается применять магнитные пускатели серии ПМЛ в
помещениях категории 4 (допускается применение в помещениях
категории 3 при отсутствии вредных отложений пыли) со степе-
нью защиты IP00, п в помещениях категории 2 со степенью
защиты IP54. Гарантийный срок эксплуатации магнитных пус-
кателей составляет 3 года со дня ввода в эксплуатацию.
Пускатели электромагнитные серии ПМ12 выпускаются на
номинальные токи от 4 до 160 А, комплектуются трехполюсны-
ми тепловыми реле типа РТТ и их маркировка расшифровыва-
ется следующим образом:
ПМ12 - XXX ХХХХХХ,
где ПМ - пускатель электромагнитный;
12 - номер серии;
37
XXX- номинальный ток 004 4А; 016 -16А; 025 25А;
040 40А; 063 - 63А; 100 - 100А; 160 160А;
X - исполнение пускателя по назначению п наличию тепло-
вого реле:
1 - нереверсивный без теплового реле;
2 - нереверсивный с тепловым реле;
5 - реверсивный без теплового реле с электрическими и ме-
ханическими блокировками;
6 - реверсивный с тепловым реле с электрическими и меха-
ническими блокировками;
X- исполнение магнитных пускателей со степенью защиты
(ГОСТ 14254-80) и наличию кнопок:
0 - степень защиты IP00 без кнопок;
1 - степень защиты IP54 без кнопок;
2 - степень защиты IP54 с кнопками «Пуск» и «Стоп»,
нереверсивный;
4 - степень защиты IP40 без кнопок;
6 степень защиты IP40 с кнопками «Пуск» и «Стоп»,
нереверсивный;
X - исполнение магнитного пускателя по роду тока цепи уп-
равления:
0 - переменный;
X - климатическое исполнение магнитных пускателей;
X - категория размещения - 2, 3, 4 - по ГОСТ 15150-69;
X - исполнение пускателей по износостойкости А, Б, В.
Для сельскохозяйственного производства предпочтительны-
ми являются магнитные пускатели со степенью защиты IP64.
Аппараты с меньшей степенью защиты могут устанавливаться
только в силовых ящиках пли шкафах.
Для защиты от перегрузок в магнитные пускатели встраива-
ются тепловые реле PT; РТТ; ТРП; ТРИ; PTJI. Тепловые реле
типа «РТ» применяются в магнитных пускателях типа «П» и вы-
пускаются без температурной компенсации, что влечет за собой
необходимость их тщательного подбора для защищаемого элек-
тродвигателя. Тепловые реле типа «ТРП» применяются в маг-
нитных пускателях типа «ПА», они являются однополюсными.
Тепловыми реле «РТ» и «ТРП» комплектуются пускатели
ПА-400; ПА-500; ПА-600 и ПАЕ-300. Реле «ТРП» тоже не имеет
температурной компенсации, но влияние окружающей среды на
него меньше. Тепловые реле типа «ТРН» имеют температурную
компенсацию и выпускаются в двухполюсном исполнении. Их
работа поэтому мало зависит от изменения температуры окру-
жающей среды. Они различаются по типам: ТРН-8; ТРН-10;
38
ТРН-20; ТРН-25; ТРН-32; ТРН-40. Эти реле устанавливаются в
магнитных пускателях типа ПМЕ, ПА, ПАЕ и П. Тепловые реле
типа «РТЛ» применяются для магнитных пускателей серии
«ПМЛ». Они рассчитаны на токи от 0,1 до 200 А, имеют 24 ти-
поразмера и предназначены для защиты электродвигателей и
других электроустановок мощностью до 185 кВт, напряжением
до 660 В. Эти реле имеют температурную компенсацию, меха-
низм ускоренного срабатывания и ручной возврат. Тепловые
реле типа РТТ имеют механизм ускоренного срабатывания и
температурную компенсацию.
Автоматические выключатели служат для нечастых комму-
таций и защищают электрооборудование от перегрузок и ко-
ротких замыканий. Защита от коротких замыканий обеспечива-
ется с помощью электромагнитных расцепителей, а от перегру-
зок - с помощью тепловых расцепителей. Наиболее часто в сель-
скохозяйственном производстве используют следующие типы
автоматических выключателей: АЗ 100; АЕ2000; А3700; АК-50;
АП-50; А-63; АК-63 и т.д. Автоматические выключатели АП-50
выпускают для работы в помещениях с температурой от -10° до
+40 °C с относительной влажностью не более 80%. Они изготав-
ливаются в двух или трехполюсном вариантах. Кратность токов
электромагнитных расцепителей может быть 3 4; 8-10; 10-16.
Обозначение автоматических выключателей расшифровывается
следующим образом: АП-50-ЗМТН:
• 3 полюса;
• 3 электромагнитных расцепителя;
• 3 тепловых расцепителя;
• 1 расцепитель минимального напряжения.
Автоматические выключатели АК-50 и АК-63 аналогичны
автоматическим выключателям АП-50, но отличаются по конст-
рукции расцепителей - с электромагнитными расцепителями
максимального тока и гидравлическим замедлителем срабаты-
вания - исполнение МГ. Только с электромагнитным расцепите-
лем исполнение М, а без расцепителей - неавтоматический вы-
ключатель на номинальный ток 63 А.
Автоматические выключатели АЗ 100 рассчитаны для приме-
нения в закрытых помещениях при температуре от +5 ° до
+40 °C, при относительной влажности 95%. Они имеют электро-
магнитный и комбинированный расцепитель дистанционного
управления.
Автоматические выключатели А3700 рассчитаны для работы
в следующих условиях: окружающая среда должна быть невзры-
воопасной; не насыщенной водяными парами; не должна содер-
39
жать пыли в количестве, нарушающем работу выключателей,
агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих ме-
таллы и изоляцию.
Обозначение автоматических выключателей А3700:
А - автоматический выключатель;
37 - порядковый номер разработки;
х - величина автоматического выключателя, 1 - первая,
2 - вторая, 3 - третья, 4 четвертая, 0 - если не требуется
обозначать величину автоматического выключателя;
хх - исполнение автоматического выключателя по числу по-
люсов, по виду установки максимальных расцепителей то-
ка и максимальной токовой защиты:
1Б и 2Б - двух- или трехполюсные токоограничивающие с элек-
тромагнитными расцепителями;
ЗБ и 4Б - двух- или трехполюсные токоограничивающие с полу-
проводниковыми расцепителями;
5Б и 6Б - двух- или трехполюсные токоограничивающие с элек-
тромагнитными и тепловыми расцепителями;
7Б и 8Б - двух- или трехполюсные токоограничивающпе без
максимальных расцепителей тока;
1Ф и 2Ф - двух- или трехполюсные нетокоограничивающие с
электромагнитными расцепителями;
5Ф и 6Ф - двух- или трехполюсные токоограничивающие с теп-
ловыми расцепителями;
7Ф и 8Ф - двух- или трехполюсные токоограничивающпе без
максимальных расцепителей тока.
Автоматические выключатели АЕ2000 устанавливаются в
помещениях с агрессивной средой, при этом они должны быть
встроены в герметизированные оболочки распределительного
устройства типа РУС. Автоматические выключатели изготавли-
ваются с тепловыми, электромагнитными, комбинированными и
независимыми расцепителями, с расцепителями минимального
напряжения.
Плавкие предохранители подразделяются по номинальному
току, напряжению и исполнению. Под номинальным током
плавкой вставки понимают такой ток, при котором она должна
работать длительно, не перегорая. Для предохранителей до
1000В принята следующая шкала номинальных токов плавких
вставок: 24; 6; 10; 15; 25; 35; 45; 60; 80; 100; 125; 160; 200; 225;
260; 300; 350; 430; 500; 600; 700; 850; 1 000 А. Под номинальным
током предохранителя понимается наибольший номинальный
ток плавкой вставки, которую можно применять в данном пре-
дохранителе. По исполнению предохранители подразделяются
40
на закрытые (с наполнителем и без наполнителя) и полузакры-
тые.
Защиту электроустановок от коротких замыканий осуществ-
ляют плавкими предохранителями (ПРС, НПН-2, ПН-2 и дру-
гие) или расцепителями автоматических выключателей. Послед-
ние имеют лучшие защитные характеристики (при правильной
настройке). А защиту от перегрузок выполняют при помощи
тепловых реле с биметаллическими элементами типа 'ГРН, ТРП,
которые встраивают в магнитные пускатели и автоматические
выключатели. Двухэлементные реле полностью удовлетворяют
эксплуатационным требованиям, поэтому их заменяют новыми
трехполюсными аппаратами типа РТЛ. Более совершенная за-
щита двигателей - встроенная температурная защита типа
УВТЗ. Она реагирует непосредственно на температуру обмоток
двигателя и отключает его при заданном перегреве. Однако по
ряду причин такие устройства применяют у 5...7% сельскохозяй-
ственных приводов. Новая модификация УВТЗ-5 реагирует и на
несимметрию напряжения сети.
Совершенствование пускозащитной аппаратуры осуществля-
ется за счет применения новой элементной базы - тиристоров,
динисторов, симисторов, герконов и т.п., а также за счет разра-
ботки новых систем автоматизации производственных процес-
сов: шкафов типа ШАИ 5909 для управления навозоуборочными
транспортерами, устройств ЯАА 5301 для управления кормо-
приготовительными машинами, комплектов оборудования типа
«Климат», ПВУ для управления температурно-влажностным
режимом помещения, станции КЦС для управления кормоцеха-
ми и т.д.
2. 6. Маркировка и особенности эксплуатации
оборудования для электроснабжения
Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий осу-
ществляется по следующей типовой схеме. Районная подстанция
средней мощностью 3300 кВ А питает 4...5 воздушных линий
10 кВ, имеющих среднюю длину 30 км; к каждой линии 10 кВ
подключено от 20 до 60 трансформаторных пунктов (средняя
мощность ПО кВА); от распределительного пункта отходят 3....4
воздушные линии 0,4 кВ средней длиной 0,4 км.
В сельском электроснабжении значительное распространение
получили комплектные распределительные устройства наруж-
ной установки (КРУН). Они предназначены для работы при
температуре окружающей среды от -40 до +40°С. Из шкафов
КРУН собирают распределительные устройства (РУ) 6-10 кВ
41
распределительных пунктов (РП) и комплектных трансформа-
торных подстанций 220-110-35/6-10 кВ. В шкафах устанавлива-
ют выключатели ВМГ-10, ВМП-10К, ВММ-10 и другие с руч-
ными, грузовыми, пружинными и электромагнитными приво-
дами. Для сельской электрификации широко используют комп-
лектные трансформаторные подстанции (КТП) на напряжение
6... 10/0,4 кВ, состоящие из трансформаторов и блоков, изготав-
ливаемых на заводе и доставляемых на место установки в соб-
ранном виде. Оборудование КТП размещают в металлическом
кожухе.
Промышленность изготовляет КТП по упрощенным схемам с
использованием, где это возможно, предохранителей, коротко-
замыкателей и отделителей. Выключатели 35 кВ используют
только в цепи линий проходных (транзитных) КТП 35/10 кВ, в
РУ-35 кВ, КТП 110/35/6-10 кВ. В электросетях сельскохозяйст-
венного назначения наибольшее распространение получили
СКТП 35/10 кВ мощностью 630...6300 кВА, изготавливаемые по
схемам первичных соединений, разработанным «Сельэнергопро-
ектом».
Для электроснабжения животноводческих комплексов при-
меняют трансформаторные подстанции 35/0,4 кВ и закрытые
распределительные устройства. При этом помещения РУ долж-
ны быть безопасны и удобны при обслуживании оборудования
персоналом при всех возможных режимах работы, а также при
ремонте. Окна в закрытых РУ должны быть надежно закрыты, а
проемы и отверстия в стенах заделаны для исключения попада-
ния в помещение животных и птицы. Кровля должна быть ис-
правной. Температурный режим и влажность воздуха в помеще-
ниях закрытых РУ и КРУ должны поддерживаться такими, что-
бы не происходило выпадение росы и отпотевание изоляции. В
закрытых РУ температура не должна превышать 40 °C. Венти-
ляция помещений должна быть достаточно эффективной.
Основные задачи при эксплуатации РУ: обеспечение соответ-
ствия режимов работы РУ и отдельных цепей техническим ха-
рактеристикам оборудования, надзор и уход за оборудованием;
устранение в кратчайший срок неисправностей, которые приво-
дят к аварии; своевременное проведение профилактических ис-
пытаний и ремонтов электрооборудования.
Из общего числа трансформаторных подстанций хозяйства
используют в животноводстве около 27%, растениеводстве -
10%, подсобных предприятиях - 14% и коммунально-бытовом
секторе - 49%. Средняя длина низковольтных линий перечис-
ленных потребителей соответственно равна 250, 100, 150, 700 м.
42
Данные о трансформаторах сельских потребительских подстан-
ций приведены в табл. 2.7.
Таблица 2.7
Структура типоразмеров трансформаторов
Сектор Средняя мощность, кВА Удельный вес, % при мощнос- ти кВА
63 100 160 250 400 и более
Животноводство 160 1 10 63 22 4
Растеш юводство 120 11 65 20 3 1
Подсобные пред- приятия 139 5 20 50 20 5
Электротехническая промышленность выпускает большое
число типоразмеров силовых трехфазных и однофазных транс-
форматоров, различаемых по мощности, высшему и низшему
напряжению, способу охлаждения, числу обмоток и назначению.
Обозначения трансформаторов, наиболее широко применяемых
в сельском хозяйстве, расшифровываются так: ТМ - трехфазный
с масляным естественным охлаждением, ТС - трехфазный сухой
с естественным воздушным охлаждением открытого исполнения,
ТСЗ - то же, защищенного исполнения. Следующие за буквен-
ным обозначением числа указывают мощность трансформатора
в киловольт-амперах и высшее напряжение в киловольтах. Шка-
ла мощностей спловых трансформаторов серии ТМ: 25, 40, 63,
100, 160, 250, 400, 630 кВА. Высшее напряжение 6 или 10 кВ, а
низшее 0,69/0,4 или 0,4/0,23 кВ. Сердечник этих трансформато-
ров рассчитан на изготовление из рулонной трансформаторной
стали, а обмотки - из алюминиевого и медного провода. Про-
мышленность выпускает однофазные силовые трансформаторы
типа ОМП мощностью 4 и 10 кВА с высшим напряжением 6 и
10 кВ, трансформаторы типа ОМ мощностью от 0,63 до 50 кВА с
высшим напряжением 6 (10), 15 и 35 кВ, вторичное напряжение
0,115/0,23; 0,23; 0,38 кВ. Если напряжение передается по трем
проводам (со средней заземленной точкой), то большее напря-
жение используется для включения двигателей, а меньшее - для
освещения, а также для других целей. Для питания контрольно-
измерительной аппаратуры и ламп местного освещения пред-
назначены трансформаторы, понижающие напряжение с 220 и
380В (высшее) до 12, 24, 36 или 42 В (низшее). Это трансформа-
торы ОС, ОСА, ОСОБ, ТБС п др. Для целей электронагрева вы-
пускают трансформаторы серии ОСУ или ТСУ (однофазные или
43
трехфазные) универсальные, с алюминиевыми обмотками, со
шкалой мощности от 100 до 12 кВА, с высшим напряжением 380
или 220 В и низшим от 3,15 до 49 В и т.д. Питание телевизоров
и других радиоустройств, требующих стабильного напряжения,
осуществляют от трансформаторов-стабилизаторов (например,
ТСН-200 мощностью 200 ВА), которые также называют ферро-
резонансными стабилизаторами напряжения.
К основным параметрам трансформатора относят номиналь-
ную мощность, номинальные первичное и вторичное напряже-
ния, коэффициент трансформации, напряжение короткого за-
мыкания, потери холостого хода и потери короткого замыка-
ния. Номинальная мощность трансформатора определяется его
тепловым режимом. Это та мощность, которую трансформатор
может отдавать длительно при номинальных температурных
условиях окружающей среды, которые регламентированы
ГОСТом: максимальное значение температуры окружающей
среды составляет 35 °C, а среднегодовое -5 °C. Тепловой режим
трансформатора, соответствующий длительно развиваемой но-
минальной мощности, допускает превышение температуры об-
моток над температурой окружающего воздуха не более чем на
70°С. При соблюдении теплового режима в рамках допустимого,
а также соответствии окружающих условий номинальным тем-
пературным условиям, срок службы трансформатора составляет
20 лет. Срок службы определяется степенью старения изоляции,
то есть процессом постепенной утраты ею эластичности, меха-
нической и электрической прочности. Результатом старения
изоляции чаще всего становятся короткие замыкания в обмотках
трансформатора. Нагрузочная способность трансформатора
зависит от температуры окружающей среды. Если среднегодовая
температура отличается от указанной ГОСТом температуры на
5 °, то номинальная мощность трансформатора (кВА) в данных
условиях должна быть пересчитана. Масляные трансформаторы
допускают длительную перегрузку каждой из обмоток по току
на 5% сверх номинального тока ответвлений, если напряжение
на ответвлении не превышает номинальное.
В процессе эксплуатации возникает необходимость регули-
рования напряжения. Для этого изменяют число витков обмотки
высокого напряжения, изменяя коэффициент трансформации в
пределах от ±5% до ±7,5%. В паспорте такого трансформатора
указывают минимальное, номинальное и максимальное значе-
ния напряжения. Если, например, номинальное вторичное на-
пряжение трансформатора равно 10 000 В, то максимальное на-
пряжение l,05UH= 10500 В, а минимальное 0,95UH=9500 В. Число
44
витков обмотки высшего напряжения изменяют при помощи
специального переключателя, контакты которого находятся
внутри трансформатора, а рукоятка выведена на его крышку.
Обычно для трансформаторов, которые устанавливают вбли-
зи понижающей подстанции 35/10 кВ или повышающей
0,4/10 кВ коэффициент трансформации принимают равным
1,05k, то есть ставят переключатель в положение +5 %. Если по-
требительская подстанция удалена от районной, в линии элект-
ропередачи возникает значительная потеря напряжения, поэто-
му переключатель ставят в положение -5%. Трансформатор в
средней точке линии электропередачи устанавливают на номи-
нальный коэффициент трансформации.
Для автоматической стабилизации вторичного напряжения
под нагрузкой применяются стабилизаторы напряжения типа
СТС на 10, 16, 25, 40, 63, 100 кВА. По способу стабилизации они
могут быть со стабилизацией по трем фазным напряжениям
220 В или со стабилизацией по трем линейным напряжениям.
Они обеспечивают стабильность напряжения в пределах +1,5%
номинального при изменении напряжения питающей сети от
+ 10 до 15% от номинального. Схема управления стабилизато-
рами выполнена на полупроводниковых элементах. Для регули-
рования напряжения трансформаторы снабжены устройствами
ПРБ или РПН, НРБ - переключение обмоток без возбуждения,
т.е. при выключенном трансформаторе. Отпайки от обмоток
сделаны с таким расчетом, чтобы можно было регулировать на-
пряжение в пределах от -5 до +5% через каждые 2,5%. РПН -
регулирование напряжения под нагрузкой (автоматическое). В
этом случае напряжение изменяют в пределах от 7,5 до +7,5% шес-
тью ступенями или через каждые 2,5%. Такими устройствами мож-
но оборудовать трансформаторы мощностью от 63 кВА и выше.
Сварочные трансформаторы, применяемые при дуговой
сварке, понижают напряжение питающей сети до 40...70 В, т.е.
до напряжения зажигания электрической дуги, и имеют падаю-
щую внешнюю характеристику, которая необходима для техно-
логического процесса самой сварки. Для получения подобной
характеристики конструируют трансформаторы с повышенным
магнитным рассеянием либо вводят в их вторичную цепь дрос-
сель с регулируемым воздушным зазором. Изменением воздуш-
ного зазора можно установить рабочее напряжение порядка 30
В и соответствующий ему сварочный ток.
45
2.7. Контрольные вопросы
Какое электрооборудование используется в производственном
секторе сельскохозяйственного производства? Какое электрообо-
рудование используется в бытовом секторе сельскохозяйственного
производства? Маркировка электродвигателей серии 4А и АИР,
используемых в сельскохозяйственном производстве. Особенности
эксплуатации электронагревательных установок в сельскохозяй-
ственном производстве. Маркировка электронагревательных ус-
тановок. Особенности эксплуатации электроосветительных и об-
лучателъных установок в сельскохозяйственном производстве.
Особенности эксплуатации и маркировка пускозащитной аппара-
туры, используемой в сельскохозяйственном производстве. Осо-
бенности эксплуатации и маркировка оборудования для электро-
снабжения.
Глава 3. Электронное оборудование
3.1. Использование электронного оборудования в сельском
хозяйстве. Краткая характеристика и структурные
схемы электронного оборудования
Решение основной задачи сельскохозяйственного производ-
ства в настоящее время уже невозможно без использования элек-
тронного оборудования в различных технологических процес-
сах. Электронное оборудование широко применяется в средствах
автоматизации, контрольно-измерительной аппаратуре, систе-
мах диспетчеризации и связи, в оборудовании для физического
воздействия на биологические объекты и процессы.
При механической обработке почвы можно выделить три ви-
да систем, реализуемых на основе электронного оборудования:
системы дублерного управления тракторами, регуляторы скоро-
сти движения и устройства автоматического контроля рабочих
органов сельскохозяйственных орудий. Для успешного проведе-
ния сева необходимо иметь сведения о температуре и влажности
почвы, а также о ее электрохимических параметрах. На основе
электронных элементов создано оборудование, позволяющее
измерять требуемые параметры.
Электронное оборудование широко используется для прове-
дения предпосевной обработки семян электростатическим но-
лем, гамма-лучами, светом солнечного спектра, для контроля
процесса высева семян н для автоматического управления высе-
вающими аппаратами. Разработано электронное oGopv юванпе,
46
стимулирующее рост растении и защищающее их оз сельскохо-
зяйственных вредителей, позволяющее учитывать потери зерна.
Вклад электроники в мелиорацию осуществляется по двум
направлениям: получают распространение системы управления
землеройными машинами при планировке земельных участков и
прокладке дренажных траншей и создаются автоматизирован-
ные системы орошения на основе микропроцессорной техники.
В животноводстве электронное оборудование применяется
для ухода за животными, создания микроклимата в животно-
водческих и птицеводческих помещениях. Устройства иденти-
фикации животных позволяют повысить их продуктивность,
электроника решает целый ряд задач по усовершенствованию
процесса доения.
Следует отметить, что современное диагностическое обору-
дование и защитные устройства невозможно выполнить без ис-
пользования электронных элементов. Электронное оборудова-
ние в основном состоит из блоков, представленных на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Функциональная схема электронного оборудования, используемого
в сельском хозяйстве
В этих блоках используются: соответствующие приборы для
выпрямления переменного тока в постоянный, преобразования
слабых электрических сигналов в более мощные, генерирова-
ния преобразования электрической энергии в световую и на-
оборот, коммутации напряжения и токов преобразования фор-
мы и частоты электрических колебаний; датчики, преобразую-
щие механические сигналы в электрические, и т.д.
Электронные приборы и устройства имеют высокую чувстви-
тельность, быстродействие, универсальность, малые габаритные
размеры и высокую надежность. Быстродействие достигается
при помощи различных усилительных схем, универсальность
заключается в возможностях преобразования всех видов энер-
47
гии тепловой, лучистой, звуковой, механической в электри-
ческую.
3.2. Блоки питания
Блоки питания, используемые в электронном оборудовании,
могут быть выполнены как на неуправляемых выпрямителях,
так и на управляемых.
Типовые схемы неуправляемых выпрямителей на диодах.
На рис. 3.2,а показана схема однополуперподного выпрямителя
однофазного тока. Напряжение переменного тока, которое не-
обходимо для выпрямления, получают при помощи трансфор-
матора. Нагрузку включают в цепь вторичной обмотки транс-
форматора последовательно с выпрямителем «В», который про-
пускает положительную полуволну переменного тока, когда
верхние витки имеют положительный потенциал по отношению
к нижним. Обратная полуволна напряжения не вызывает про-
хождения тока через нагрузку, так как обратное сопротивление
выпрямителя очень велико. Недостаток однополупериодной
схемы заключается в том, что в цепи нагрузки течет пульсирую-
щий ток (частота пульсаций - 50 раз в секунду).
На рис. 3.2,6 приведена двухполупериодная схема выпрями-
теля однофазного тока. Ог средней точки вторичной обмотки
выведен один полюс цепи с выпрямленным током, а вторым по-
люсом попеременно являются концы от крайних витков а и b
обмотки. По существу, эта схема объединяет два однополупери-
одных выпрямителя, которые работают попеременно в зависи-
мости от направления и знака полуволны напряжения. При по-
ложительной полуволне напряжения верхние витки имеют по-
ложительный потенциал по отношению к средним виткам
(средняя точка), а средние витки - положительный потенциал по
отношению к нижним виткам. Вектор напряжения делится по-
полам, и выпрямляется его верхняя половина от точки «О» до
точки а. Ток проходит по цепи: средняя точка - верхние витки -
выпрямитель 1 - нагрузка средняя точка. При отрицательном
полупериоде средняя точка имеет отрицательный потенциал по
отношению к точке Ь. но в то же время положительный потен-
циал по отношению к точке а. Выпрямленный ток проходит по
цепи: средняя точка - выпрямитель 2 - нагрузка - средняя точка.
Таким образом, выпрямление происходит в каждый полупериод,
но выпрямляется всего половина напряжения, получаемого во
вторичной обмотке трансформатора. В этом заключается основ-
ной недостаток схемы.
48
Рис. 3.2. Схемы выпрямителей на диодах:
а - однополупериодное выпрямление; б - двухполупериодное;
в мостовая схема выпрямителя; г — трехфазный однополунериодный
выпрямитель; д - мостовая схема трехфазного выпряичения; е - график к
схеме д; ж характер выпрямленного тока в схеме д; В - выпрямитель;
L’e - выпрямченное напряжение; Н нагрузка; Тр - трансформатор.
Схема, изображенная на рпс. 3.2,е, свободна от подобного
недостатка. Чезы ре выпрямителя включены по мостовой схеме.
В момент положительной полуволны, когда верхние витки пме-
49
ют положительный потенциал по отношению к нижним, ток
проходит по цепи: точка а - выпрямитель 1 нагрузка выпря-
митель Г - точка Ь. При отрицательной полуволне, когда ниж-
ние витки имеют положительный потенциал по отношению к
верхним, ток проходит по цепи: точка b - выпрямитель 2 - на-
грузка - выпрямитель 2' - точка а. Мостовые схемы более эко-
номичны, чем предыдущие, и широко применяются в технике.
На рис. 3.2, г показана схема выпрямления трехфазного тока.
В каждой фазе работает однополупериодный выпрямитель. Но
так как векторы напряжения фаз сдвинуты на 120 ° по отноше-
нию друг к другу, то полуволны выпрямленного тока перекры-
вают друг друга и пульсация уменьшается.
На рис. 3.2,д приведена мостовая схема трехфазного выпря-
мителя. В каждой фазе выпрямляются обе полуволны, так как
здесь имеет место двухполупериодное выпрямление. К мостику
из выпрямителей подводится линейное напряжение. В течение
каждой шестой части периода в цепи под действием выпрямлен-
ного напряжения одной из фаз проходит постоянный ток. В мо-
мент времени 1 мгновенное напряжение фазы А - максимальное.
Положительный потенциал имеют правые витки обмотки. Ток в
цепи нагрузки идет по цепи: фаза А - выпрямитель 1 - нагруз-
ка - выпрямители 4 и 6 - фазы В и С - нулевая точка обмотки
фаза А. В момент Г (рис. 3.2,е), когда на фазе А максимум об-
ратной полуволны, ток идет по цепи: фаза А нулевая точка О -
фазы В и С - выпрямители 3 и 5 - нагрузка - выпрямитель 2 -
фаза А. Таким образом, оба полупериода в фазе А дали вы-
прямленный ток. В моменты 2 и 2' аналогичное выпрямление
произойдет в фазе В, а в моменты 3 и 3' - в фазе С. Общая кар-
тина выпрямленного тока представлена на рис. 3.2, ж. Эта схема
получила преимущественное распространение для выпрямления
трехфазного тока.
В электронном оборудовании используют главным образом
выпрямители на диодах, собранных по мостовой схеме
(рис. 3.2,в). Для сглаживания пульсаций переменного тока на
выходе выпрямителя включают сглаживающий фильтр
(рис. 3.3), сост оящий из дросселя Д и конденсаторов С1 и С2.
Типовые схемы управляемых выпрямителей на тиристорах.
Тиристором называют прибор с тремя пли более р-п-перехода-
ми, вольтамперная характеристика которого имеет участок от-
рицательного сопротивления. Если тиристор включить в цепь
переменного тока, то он будет открывать цепь для прохождения
тока в нагрузку лишь при достижении мгновенным значением
50
напряжения заданного уровня пли же при подаче на управляю-
щий электрод отпирающего напряжения. Тиристоры подразде-
ляются на двух электродные (динисторы) и трех электродные
(тринисторы). Промышленность выпускает кремниевые тирис-
торы на анодные токи до нескольких сот ампер, причем ток уп-
равления составляет несколько десятков миллиампер, а у тирис-
торов на ток до ЮЛ - всего несколько миллиампер.
В настоящее время широкое применение находят также спе-
циальные тиристоры: симметричные, фототиристоры, высокоча-
стотные, запираемые и др. Их условные обозначения показаны
на рис. 3.4.
Рис. 3.3. Схема выпрямления напряжения по мостовой схеме со сглажива-
ющим фильтром: Тр - трансформатор; В - диодный мост; Д- дроссель
фильтра; С1 и С2 - конденсаторы сглаж ивающего фильтра
Рис. 3.4. Условные обозначения тиристоров:
а — динистор; б - тиристор с управлением по аноду; в симметричный
тиристор; г тиристор с управлением по катоду; д - запираемый тирис-
тор. е фототиристор
51
Симметричные тиристоры (спмисторы) имеют пятислойную
структуру типа п-р-п-р-п с четырьмя р-п-переходами. Здесь про-
исходит пропускание тока при подаче управляющего сигнала на
управляющий электрод как в прямом, так и в обратном направ-
лении. Фототиристоры имеют в корпусе окно для облучения
кристалла световым потоком. Фототиристор отпирается как при
подаче управляющего импульса, так и под воздействием свето-
вого потока. Высокочастотные тиристоры могут работать на
повышенных частотах.
Широкое применение находят тиристоры для управляемого
выпрямления то-
ка, когда имеется
возможность ре-
гулировать уро-
вень выпрямлен-
ного напряжения.
В схеме выпрям-
ления с управля-
емыми тиристо-
рами (рис. 3.5)
момент открыва-
ния тиристоров
определяется мо-
ментом подачи
управляющих
импульсов Uy.
Тиристоры при
этом открывают-
ся с соответству-
ющей задержкой
на угол а по от-
ношению к мо-
менту перехода
напряжения через
нуль. Угол ос на-
зывается углом
управления.
Среднее значение
выпрямленного
напряжения, рав-
ное площади
прошедших через
тиристоры долей
Рис. 3.5. Схема управляемого выпрямителя (а) и
график выпрямленного напряжения (б):
ТР1 и ТР2 тиристоры; Н - нагрузка; Ue- вы-
прямленное напряжение (среднее значение); Су -
напряжение управляющих импульсов; а - фазовый
сдвиг момента включения тиристоров (угол управ-
ления)
52
полуволн, поделенной на время и/, можно регулировать в широ-
ких пределах. В настоящее время широко используются также
трехфазные управляемые выпрямители.
3.3. Функциональные элементы (усилители,
формирователи, органы сравнения, реле
времени, датчики, преобразователи)
Электронным усилителем называется устройство, используе-
мое для усиления сигналов по мощности за счет энергии источ-
ника питания усилителя. Блок-схема усилителя приведена на
рис. 3.6. Входной сигнал Um подается на вход усилителя. Этот
сигнал управляет расходом энергии источника питания (/777) при
помощи внутренней схемы собственно усилителя Ус. К выходу
усилителя подключается нагрузка Н, например, исполнительное
устройство регулятора технологического процесса.
Хотя по своей природе все электронные усилители являются
усилителями мощности, в ряде случаев основным показателем
усилителя целесообразно принимать не значение мощности, а
значение тока или напряжения.
Рис. 3.6. Блок-схема усилителя:
Ус - собственно усилитель; ИП—источник питания; Uex - напряжение
входного сигнала; Н- нагрузка усилителя
Усилитель напряжения на выходе (на нагрузке) обеспечивает
заданное выходное напряжение. При этом при небольших изме-
нениях тока во входной и выходной цепях обеспечивается срав-
нительно большое изменение напряжения на нагрузке. Этот ре-
жим требует соблюдения условий: RM>> Ra, то есть внутреннее
53
сопротивление усилителя на входе должно быть значительно
больше внутреннего сопротивления источника входного сигнала
и ЛН»ЛВЫХ. В усилителях тока должно быть выполнено условие
RBX« RB и RB«RBUX. Для усилителя мощности RBX~7?B и RB~RBa]l.
Кроме входного и выходного сопротивлений усилителя, к его
основным параметрам относят: коэффициент усиления, пред-
ставляющий собой отношение напряжений (токов или мощнос-
ти) на выходе и входе усилителя; коэффициент полезного дейст-
вия, определяемый как отношение выходной мощности усили-
теля к мощности, потребляемой усилителем от источника пита-
ния. Важное значение имеют также амплитудно-частотная характе-
ристика (зависимость модуля коэффициента усиления от частоты) и
фазочастотная характеристика (завис! гм ость угла сдвига фаз между
входным и выходным напряжением от частоты) и др.
Очень часто в устройствах защиты используются импульсные
устройства. Они применяются для получения импульсных сигналов
с целью передачи, обработки и хранения информации
(маломощные информационные импульсные устройства) и для ге-
нерирования и формирования мощных импульсов с целью воздей-
ствия на различные процессы (силовые импульсные устройства).
К генераторам импульсов относятся триггеры - электронные
реле с гальваническими связями и мультивибраторы - релакса-
ционные автогенераторы, генерирующие импульсное напряже-
ние прямоугольной формы. Для генерирования коротких им-
пульсов используют блокинг-генераторы.
В устройствах автоматического регулирования сельскохозяй-
ственными процессами широко применяются отдельные элек-
тронные устройства, выполненные с различными датчиками -
температуры, влажности, освещенности и т.п.
Датчики работают в непосредственном контакте с контроли-
руемым объектом и поэтому могут подвергаться воздействию
агрессивных сред, вибрации, электромагнитных полей и т.д. В
настоящее время многие типы датчиков выполняют на основе
полупроводниковых материалов. Это так называемые полупро-
водниковые нелинейные элементы. Их нелинейность проявляет-
ся в том, что сопротивление меняется в зависимости от различ-
ных энергетических воздействий (механическое, тепловое, облу-
чение, освещение и т.д.). Такими элементами являются термис-
торы, позисторы, фоторезисторы (фотосопротивления), варис-
торы, тензолиты, газоразрядные приборы. Различают нелиней-
ные элементы первого рода, сопротивление которых возрастает
с увеличением тока, и второго рода, сопротивление которых
54
убывает при увеличении тока. Кроме этих датчиков, в сельском
хозяйстве широко используются трансформаторные, индуктив-
ные, емкост ные и другие типы датчиков.
Термисторы - полупроводниковые резисторы инерционного
типа с отрицательным температурным коэффициентом, облада-
ющие характеристикой первого рода. Их выполняют из оксид-
ных (подвергнутых окислению) полупроводниковых материа-
лов, состоящих из смеси двух пли трех окислов металлов. Наи-
большее распространение получили медно-марганцевые (ММТ)
и кобальто-марганцевые (КМ'Й) термисторы. Последние более
чувст вительны к температуре.
Металлические терморезисторы. Действие этих термочувст-
вительных элементов основано на значительном увеличении
удельного сопротивления чистых металлов и многих сплавов
при повышении температуры. Для изготовления металлических
терморезисторов широко применяют платину и никель. Платина
придает датчикам большую, чем никель, стабильность характе-
ристик. Так, платиновые элементы могут заменять друг друга,
не вызывая при этом изменения показаний! более чем на ±0,1 °C.
Металлические терморезисторы устанавливают в защитном ме-
таллическом корпусе, обычно цилиндрической формы, с герме-
тичным вводом электрических проводов. Постоянная времени
зависит от теплоемкости всего узла. Эти элементы обычно
включают по мостовой схеме с компенсацией, если необходимо,
длины проводов. Выходной сигнал терморезисторов совместим
по уровню с микроэлектронными системами.
В настоящее время широко применяются полупроводниковые
нелинейные элементы с активным сопротивлением с положи-
тельным температурным коэффициентом сопротивления- так
называемые позисторы, которым свойственна более нелинейная
характеристика, нежели термисторам. Материалом для их изго-
товления служат титанат бария и специальные примеси. Позис-
торы типа СТ6-ЗБ применяют в схемах измерения температуры,
а позисторы типов СТ6-1А и СТ6-1Б - в схемах с релейным ре-
жимом работы. Понятие о схеме с релейным режимом работы
иллюстрируется рис. 3.7, а и б. Когда температура окружающей
среды ниже заданной, контакты реле К разомкнуты, так как со-
противление позистора сравнительно мало и по катушке реле Р
протекает ток. При возрастании окружающей температуры до
значения тр сопротивление позистора скачкообразно увеличива-
ется (релейный эффект), ток в цепи реле Р падает, а его контакты
замыкаются и включают исполнительные и сигнализирующие
устройства.
55
Варисторы - нелинейные элементы, сопротивление которых
изменяется в зависимости от приложенного напряжения, - изго-
товляют на основе карборунда (карбид кремния). Элементы с
таким сопротивлением (вилит) используются в вентильных раз-
рядниках для защиты электрических сетей, станций и подстан-
ций от волн перенапряжения, возникающих в линиях во время
грозовых разрядов и по другим причинам. При появлении вол-
ны перенапряжения сопротивление разрядника резко падает,
линия на мгновение оказывается соединенной с землей, в кото-
рую и уходят заряды волны перенапряжения.
Фоторезисторы - нелинейные элементы, сопротивление кото-
рых изменяется под действием облучения или освещения, изго-
товляют из сернистого свинца (ФС-А), сернистого висмута
(ФС-Б), сернистого кадмия (ФС-К) и др.
Если неосвещенному (необлученному) фоторезистору свойст-
венно очень большое сопротивление (от десятков тысяч до де-
сятков миллионов омов), то сопротивление освещенного
(облученного) фоторезистора резко падает, снижаясь в несколь-
ко сот раз. Чувствительность фоторезисторов в тысячи раз пре-
вышает чувствительность вакуумных фотоэлементов, а способ-
ность пропускать сравнительно большие токи позволяет приме-
нять их в автоматических схемах непосредственного действия
(без использования усиления). Следует заметить, что соблюде-
ния полярности в схемах с фотосопротивлениями не требуется.
Существенный недостаток фоторезисторов - значительная инер-
ционность - ограничивает область их применения и снижает в
ряде случаев практическую ценность этих элементов.
На рис. 3.7, в приведена схема фотореле с использованием фото-
резистора ФР. При увеличении освещенности сопротивление резис-
тора резко падает и возрастает ток в цепи реле Р. Диод Д служит для
выпрямления тока (реле Р- поляризованное, постоянного тока), а
конденсатор С - для сглаживания пульсаций тока.
Чтобы повысить чувствительность фотореле, применяют раз-
личные усилители. На рис. 3.8 приведена схема автомата для вклю-
чения освещения с фотореле типа ФР-2. Фоторезистор ФР (типа
ФСК-1Г) устанавливают непосредственно на корпусе прибора или
выносят на расстояние до 15 м. Катушка реле PI, контакты которо-
го включают магнитный пускатель МП, включена между коллекто-
ром и эмиттером транзистора 12. Диодом Д осуществляется одно-
полуперподное выпрямление переменного тока, а конденсатором С
сглаживается пульсация выпрямленного тока.
Например, при освещенности более 10 люкс с делителя, со-
ставленного из фоторезистора ФР и резисторов Р5 и R6, на базу
56
транзистора 17 подается отрицательный потенциал относитель-
но эмиттера. Транзистор 17 открыт, и через R3 и R4 протекает
ток. База транзистора V2 получает потенциал с R3 такого значе-
ния, что V2 проводит ток и шунтирует катушку реле Р1. Катуш-
ка МП разомкнута, и освещение отключено.
При снижении освещенности сопротивление фоторезистора
ФР увеличивается и происходит перераспределение напряжения
на делителе, состоящем из ФР, R5 и R6. Потенциал на базе тран-
зистора VI снижается, и он закрывается. Обесточивается цепь,
состоящая из R3 и R4. База транзистора V2 оказывается под по-
ложительным потенциалом, он закрывается, и обмотка Р1 полу-
чает питание, замыкается контакт 1Р1, и магнитный пускатель
МП включает освещение. Резистор R6 служит для тонкой регули-
ровки порога срабатывания реле в зависимости от освещенности.
Г7
В цепь уп-
—Л равления
Рис. 3.7. Зависимость сопротивления позистора от температуры (а),
принципиальная схема простейшего реле с позисторам (б), схема фотореле
с фоторезистором (в): П - позистор; Р - поляризованное электромагнит-
ное реле; ФР - фоторезистор: Д - диод; С - конденсатор фильтра
57
Рис. 3.8. Схема фотореле с усилителем на транзисторах
Кроме рассмотренного фоторезистора, в настоящее время
широко применяются различного рода фотоэлементы, как выпу-
скаемые промышленностью, так и самодельные. Например, фо-
тотиристоры, фототранзисторы и т.п. Методика их изготовле-
ния широко описана в специальной и радиолюбительской лите-
ратуре. Особенно много информации по их изготовлению име-
ется в журнале «Радио».
Следует сказать несколько слов еще об одном оптическом
приборе оптроне. Этот преобразователь световых сигналов,
содержащий кремниевый светодиод и фотодиод, служит для пе-
редачи аналогового или дискретного сигнала от одного звена
измерительной системы к другому без электрических соедине-
ний. Свет, излучаемый светодиодом, модулируется входным то-
ковым сигналом и падает на поверхность фотодиода, который
воспроизводит первоначальный электрический сигнал. Оптрон
совместим с другими элементами микроэлектронных систем.
Оптрон может передавать аналоговые сигналы с равномерной
частотной характеристикой до 1 МГц и выше. Дискретные им-
пульсы могут передаваться с очень большими скоростями. Это
устройство помогает преодолеть проблемы электрической изо-
ляции и шумов в схемах. Кроме того, оно имеет непосредствен-
ное отношение к передаче информации по оптико-волоконным
линиям связи.
Трансформаторные, индуктивные, емкостные датчики широ-
ко используются в качестве чувствительных элементов различ-
ных устройств, таких как конвейерные весы, манометры, датчи-
58
ки программного управления, концевые выключатели и др. Рас-
смотрим некоторые особенности конструкции этих датчиков и
их характеристики.
Для измерения перемещения, усиления и давления. В сель-
ском хозяйстве имеются широкие возможности применения пре-
образователен для измерения расстояния (или его изменения)
между двумя точками. Например, для измерения высоты какой-
либо точки сельскохозяйственной машины над уровнем почвы,
уровня жидкости относительно верха или дна емкости, величи-
ны смещения элемента под действием давления или в результате
теплового расширения. Пожалуй, наиболее широко преобразо-
ватели перемещения применяются при взвешивании.
Для измерения деформации диафрагмы, консольной балки
или другого деформируемого под нагрузкой элемента применя-
ют тензорезисторы. В этом случае перемещения очень малы и
измеряются в микрометрах. С помощью этих преобразователей
измеряют нагрузку, давление, крутящий момент и ускорение.
Тензорезисторы широко используют в сельскохозяйственных
весоизмерительных устройствах. Рассмотрим только особеннос-
ти наиболее распространенных типов преобразователей линей-
ного перемещения и тензорезисторов.
Преобразователи линейного перемещения. Потенциометри-
ческие преобразователи (потенциометры) с линейным законом
распределения сопротивления по длине самые простые и недо-
рогие устройства для измерения линейных перемещений. Эле-
мент сопротивления (проволочная обмотка или электропрово-
дящая пластмасса) размещен в цилиндрическом каркасе, внутри
которого на подшипниках с низким трением перемещается коак-
сиальный стержень, передвигая токосъемный контакт по по-
верхности элемента. Таким образом, движение стержня относи-
тельно каркаса под действием измеряемого перемещения преоб-
разуется в изменение сопротивления, которое измеряют элект-
рическими методами. Такие преобразователи применяют для
измерения перемещений от 10 до 500 мм. Линейное перемещение
можно преобразовать в пропорциональное угловое перемеще-
ние посредством соответствующей механической передачи
(используя, например, ролик и трос). Для преобразования угло-
вого перемещения в соответствующий выходной сигнал исполь-
зуют кольцевые потенциометры. В условиях сельскохозяйствен-
ного производства потенциометры имеют высокую надежность,
хотя токосъемные контакты подвержены воздействию неблаго-
приятных условий окружающей среды и быстрых перемещений.
Контакты могут быть источниками электрических помех. Со-
59
противление потенциометра обычно составляет несколько кОм;
изменение сопротивления на единицу перемещения стержня яв-
ляется постоянной величиной. В проволочных потенциометрах
движение токосъемного контакта по виткам обмотки обуслов-
ливает небольшие ступенчатые изменения выходного сигнала.
Через резисторные преобразователи обычно протекает пос-
тоянный ток и поэтому на них вырабатывается низковольтное
напряжение постоянного тока, соответствующее линейному или
угловому перемещению. Так же широко используются бескон-
тактные линейные преобразователи с источниками питания пе-
ременного тока. Они обычно дороже резисторных преобразова-
телей, но в то же время менее чувствительны к условиям окру-
жающей среды и обладают неограниченной разрешающей спо-
собностью (им не свойственны ступенчатые изменения выходно-
го сигнала). Наиболее распространенным типом таких преобра-
зователей является линейный дифференциальный трансформа-
тор (ЛДТ), который содержит три рядом расположенные коак-
сиальные обмотки. По оси обмоток расположен небольшой сер-
дечник из намагничиваемого материала. В нулевом положении
он расположен симметрично относительно обмоток. Централь-
ная обмотка соединена с источником переменного тока, а две
крайние обмотки включены по дифференциальной схеме. Любое
осевое перемещение сердечника из среднего, нулевого положе-
ния нарушает равновесие системы, и между двумя крайними об-
мотками появляется выходное напряжение. Фазовый сдвиг этого
напряжения относительно напряжения питания определяется
направлением перемещения сердечника от нулевого положения.
Этот фазочувствительный выходной сигнал используют для из-
мерения величины и направления перемещения.
Многие из этих преобразователей работают с низковольт-
ным источником постоянного напряжения, тогда они дополня-
ются генератором частоты килогерцового диапазона, который
подает переменное напряжение к центральной обмотке. Напря-
жение разбаланса детектируется фазочувствптельным
«демодулятором» и преобразуется в постоянное аналоговое на-
пряжение. ЛДТ-преобразователи обычно имеют пределы изме-
рения от ±2,5 до ±25 мм; в некоторых преобразователях боль-
ших перемещений диапазон измерения превышает 500 мм в одну
сторону. Сердечники, перемещающиеся на подшипниках с ма-
лым грением, могут быть свободноподвижными или подпружи-
ненными. Низковольтный выходной сигнал постоянного на-
пряжения ЛДТ-преобразователей совместим с полупроводнико-
выми схемами.
60
Особенно удобно использовать ЛДТ-преобразователи для
измерения уровня жидкости. Сердечник преобразователя присо-
единяется к поплавку; поскольку связь между сердечником и об-
мотками индуктивная и между ними нет прямого контакта, то с
помощью кожуха можно предохранить сердечник обмотки от
воздействия жидкости и, наоборот, предупредить загрязнение
жидкости. Последнее обстоятельство имеет большое значение в
тех случаях, когда ЛДТ-преобразователи используются для из-
мерения уровня молока в молокосборниках.
Для измерения линейных перемещений до 300 мм иногда ис-
пользуют бесконтактный емкостный преобразователь. Этот
преобразователь также работает от источника питания перемен-
ного тока и может иметь встроенный генератор-демодулятор для
получения выходного низковольтного постоянного напряжения.
Подобно ЛДТ-преобразователю емкостный преобразователь
имеет частотную характеристику, отвечающую требованиям его
использования в сельском хозяйстве.
Тензорезисторы. Существующие тензорезисторы отличаются
формой, размером и материалом, из которого они изготовлены.
Они имеют различное сопротивление, тензочувствительность,
максимальную растяжимость, диапазон рабочих температур и
срок службы. Одни тензорезисторы изготавливают из металли-
ческих сплавов в виде проволоки, фольги пли пленок вакуумно-
го напыления, другие - из полупроводникового материала, ко-
торый обладает высокой тензочувствительностью. Тензорезис-
торы из полупроводникового материала характеризуются высо-
кими значениями температурных коэффициентов тензочувстви-
тельности и сопротивления. Кроме того, зависимость тензочув-
ствительности полупроводниковых тензорезисторов от уровня
деформации менее линейна, чем аналогичная зависимость для
проволочных или фольговых тензорезисторов. Полупроводнико-
вые тензорезисторы могут оказаться необходимыми там, где тре-
буются преобразователи очень малых размеров с высокой переда-
точной характеристикой; металлические тензорезисторы преобла-
дают в преобразователях производственного назначения.
Пленочные тензорезисторы, полученные методом напыления
в вакууме, нашли применение в сельском хозяйстве для взвеши-
вания птицы. Пленочный тензорезистор напыляется непосредст-
венно на консольную балку в отличие от проволочных и фоль-
говых тензорезисторов, которые должны быть прикреплены к
деформируемому элементу преобразователя.
Характеристика и надежность работы преобразователей в
производственных условиях решающим образом зависит от
61
тщательности их конструктивного выполнения и монтажа. По-
этому выбор тензорезисторов и определение места их установки,
закрепление на поверхностях деформируемых элементов и защи-
та тензорезисторов и выводов от них должны осуществляться
подготовленными спещ галиотами.
Форм силоизмерительных элементов, реагирующих на рас-
тяжение пли сжатие, так же много, как и тензорезисторов. Их
общая черта - соединение многих тензорезисторов по мостовой
схеме, которая подключена к низковольтному источнику посто-
янного или переменного тока. Обычно достигается определен-
ная степень компенсации поперечных усилий и температурных
изменений; однако это не освобождает пользователя от необхо-
димости исключать, насколько это возможно, оба источника
погрешности. Технические характеристики сплоизмерительных
элементов разнообразны, их можно найти в справочной литера-
туре.
Преобразователи давления. Основной элемент большинства
таких преобразователей - мембрана с полной схемой моста
(четыре тензорезистора). Преобразователь может быть выпол-
нен в виде интегральной микросхемы с кремниевой мембраной
небольшого размера (диаметром около 1 мм), но преобразовате-
ли с металлическими тензорезисторами все же имеют преимуще-
ства в работе.
Преобразователи с проводниковыми тензорезисторами поз-
воляют измерять давление или разность давлений в широких
пределах от нескольких килопаскалей до сотен мегапаскалей,
что достаточно для большинства случаев. Их можно использо-
вать в любом положении. Технические данные этих преобразо-
вателей близки к данным сплоизмерительных элементов. Мемб-
рана также может быть выполнена как часть переменной емкос-
ти; некоторые высокочувствительные преобразователи низкого
давления являются преобразователями емкостного типа. В них
используется такая же система с генератором переменного тока
и демодулятором, как в уже упоминавшихся емкостных преобра-
зователях перемещений; предельное выходное напряжение пере-
менного тока составляет несколько вольт. Эти преобразователи
малочувствительны к перегрузкам (в диапазонах низкого давле-
ния допускается даже 1000-кратная перегрузка).
Скорость и ускорение. Ниже рассматриваются средства изме-
рения, имеющие непосредственное отношение к движению ма-
шин и их звеньев.
Акселерометры (приборы для измерения ускорения). Многие
стандартные приборы этого типа содержат тензорезисторы. По
62
существу, акселерометр представляет собой силоизмерительное
устройство, содержащее массу т, на которую при ускорении а
действует сила F=ma. В акселерометрах с тензорезисторами мас-
са устанавливается на упругом элементе; тензорезисторы за-
крепляются на этом элементе или присоединяются одним кон-
цом к массе, а другим - к корпусу акселерометра. Несколько
иначе работают пьезоэлектрические акселерометры. Ускорение
массы создает давление на пьезоэлемент, в котором возникает
соответствующее напряжение между противоположными граня-
ми в направлении действия силы. Такие акселерометры характе-
ризуются большой прочностью. Они генерируют очень слабый
ток и должны присоединяться к усилителям с большим входным
сопротивлением во избежание перегрузки, особенно на низких
частотах.
Две важные характеристики акселерометра - чувствитель-
ность к поперечной составляющей ускорения и его общая масса.
Поперечную чувствительность акселеромегра обычно выражают
в процентах от чувствительности в направлении продольной
оси; эта величина не должна превышать 3 %. Большое значение
имеет масса акселерометра, поскольку она предопределяет ми-
нимальную массу системы, в которой прибор может быть ис-
пользован, не влияя на измеряемые показатели.
Измерение скорости. Электронное интегрирование выходно-
го сигнала акселерометра позволяет получить величину скоро-
сти движущегося объекта, к которому присоединен акселеро-
метр. Теоретически это изящный метод, однако на практике
происходит искажение результатов и возникает дрейф.
Скорость движения мобильного средства удобно определять
по частоте вращения колеса известного радиуса, если оно пере-
мещается по почве без буксования и заноса. Тахогенератор, при-
соединенный к колесу, даст непрерывный выходной сигнал,
пропорциональный скорости движения с хорошей линейностью.
Сигнал, пропорциональный частоте вращения колеса, можно
также получить в дискретной форме, в виде импульсов, посту-
пающих от электрического или электронного реле каждый раз,
когда колесо поворачивается на определенный угол. Существует
несколько способов получения таких импульсов с применением
средств электроники. Первый и, очевидно, наиболее пригодный
для сельского хозяйства способ - использование индуктивных
преобразователей. Такой преобразователь представляет собой
обмотку на стальном сердечнике, которая подключена к низко-
вольтному источнику напряжения. Обмотка, воспринимая бли-
зость металлических предметов, реагирует на отдельные зубья
63
шестерни, вращающейся вместе с колесом машины или находя-
щейся с ним в зацеплении. Подобным же образом, в условиях не
слишком большой запыленности, для прерывания светового по-
тока, идущего от небольшого полупроводникового источника
света к полупроводниковому фотоэлементу (например, к крем-
ниевому диоду), может быть использован диск с отверстиями
или прорезями по периферии. Это только два возможных спосо-
ба получения импульсов, частота следования которых пропор-
циональна частоте вращения колеса. Счетчик импульсов преоб-
разует их последовательность в напряжение, пропорциональное
поступательной скорости движения мобильного средства. Кроме
того, накапливание импульсов позволяет непосредственно опре-
делить пройденный машиной путь.
При работе в поле колесо машины может пробуксовывать и
скользить. На мягкой и неровной почве эффективный радиус
колеса не всегда можно четко определить. Движение машины
иногда происходит не столько вперед, сколько вверх-вниз. Ра-
диолокационный измеритель скорости, в котором используется
эффект Допплера, нашел применение в сельском хозяйстве там,
где контроль поступательной скорости движения машины осо-
бенно важен, например, при опрыскивании посевов.
Расход жидкостей. При выполнении ряда сельскохозяйствен-
ных работ, в частности при проведении опрыскивания сельско-
хозяйственных культур, измерение и регулирование расхода
жидкости часто носит определяющий характер. Существует
множество видов преобразователей расхода, большинство из
них не электрические. Ниже рассмотрены два вида преобразова-
телей - с сужающим устройством и турбиной, предназначенные
для измерения расхода жидкости в трубопроводах.
Во многих широко применяемых методах определения объ-
емного расхода в трубопроводах используется электрический
преобразователь давления, который служит для измерения раз-
ности давления. Величина разности давления обусловлена раз-
мещением в трубопроводе сужающего устройства. Давление,
измеряемое непосредственно до и после сужающего устройства,
связано с объемным расходом соответствующим выражением:
О = ку[Кр ,
где к постоянная величина, зависит от площадей поперечного
сечения трубопровода и сужающего устройства, а также от
плотности жидкости; Др - разность давления.
Отсутствие в трубопроводе движущихся частей - достоинство
этих средств измерения. Кроме того, они надежно работают с
64
различными текучими средами (жидкостями и газами). Все су-
жающие устройства обусловливают некоторую потерю напора.
При использовании более сложных (и дорогостоящих) уст-
ройств, чем простая диафрагма, потеря напора меньше. Величи-
на к частично зависит от «коэффициента расхода» сужающего
устройства. Значение этого коэффициента обычно определяют с
удовлетворительной точностью (±2 %) по нормализованным
сужениям.
Вторая группа методов определения объемного расхода свя-
зана с использованием в качестве чувствительного элемента
крыльчатки или турбины. Эти методы сводятся к тому, что в
каком-либо участке трубопровода устанавливают свободно
вращающуюся крыльчатку с максимально возможным перекры-
тием сечения и измеряют частоту ее вращения. Частоту измеря-
ют обычно с помощью расположенного снаружи трубопровода
индукционного преобразователя, который регистрирует про-
хождение каждой лопасти крыльчатки. Если лопасти изготовле-
ны из немагнитного материала, то на концах лопастей крепят
небольшие магниты для достижения того же эффекта. Получаю-
щаяся в результате последовательность низковольтных импуль-
сов совместима по уровню сигнала с электронными полупро-
водниковыми схемами, выходной сигнал которых пропорцио-
нален скорости потока жидкости. Эти средства измерения ком-
пактны и характеризуются небольшой потерей давления. При
низких скоростях потока их точность недостаточна из-за возра-
стающего в этих условиях трения в подшипниках крыльчатки.
Начиная примерно с 20 % от верхнего предела измерений, шкала
становится близкой к линейной, рабочий диапазон и линейность
в большой степени завися!' от конструктивных параметров. Со-
отношение между объемным расходом и частотой вращения
крыльчатки зависит от вязкости жидкости, на которую сущест-
венно влияет температура. При эксплуатации прибора меняется
его градуировка, поэтому для повышения точности измерения
необходимо периодически проводить его поверку.
Расход воздуха и других газов. Как уже отмечалось, расходо-
меры с диафрагмой и соплом Вентури используются как в жид-
ких, так и в газообразных средах. Турбинные преобразователи
также можно использовать для измерения расхода газа, при
этом для получения достаточного воздействия на лопасти цент-
ральную часть трубопровода перекрывают обтекателем, в кото-
ром размещают подшипник крыльчатки. Газ проходит через сво-
бодное кольцевое пространство, поэтому скорость, с которой он
поступает на концы лопастей, возрастает. Эти преобразователи
65
точнее п требуют менее частых поверок, чем диафрагмы. В частнос-
ти, вязкость газа не оказывав! большого влияния на их работу.
Крыльчатые или чашечные анемометры с электрическим вы-
ходным сигналом широко применяют для определения средней
(за период свыше 3 с) скорости воздуха в помещении и на от-
крытых площадках. Эти устройства позволяю! проводить изме-
рения в широком диапазоне скоростей. Если представляет инте-
рес вектор скорости (величина и направление), как это бывает,
например, при управлении микроклиматом в теплицах, то мож-
но применить манометрический анемометр. Вся система измере-
ния настолько чувствительна, что даже когда емкостный датчик
удален и соединен с трубкой полного давления гибкими шлан-
гами, она позволяет определять порывы ветра продолжительно-
стью до 3 с. Направление ветра измеряется с помощью кольце-
вого потенциометра, который присоединен к опоре и имеет угол
поворота 360 °.
Расход твердых тел. Измерение расхода твердых тел через
трубопроводы или конвейерные линии непосредственно связано
со взвешиванием. Неточные конвейерные весы получили ши-
рокое распространение в промышленности и находят примене-
ние в сельском хозяйстве. Электронные силоизмерительные эле-
менты, поддерживающие транспортирующее звено конвейера,
обеспечивают получение непрерывных сигналов, которые слу-
жат для определения мгновенного массового расхода и после
интегрирования общей массы груза, прошедшего через транс-
портер. Подобным же образом весы порционного или непре-
рывного действия включаются в трубопроводные распредели-
тельные системы.
Влажность воздуха. Влажность окружающей среды оказывает
большое влияние на производственные процессы в промышлен-
ности и сельском хозяйстве. Однако ее трудно измерять непре-
рывно, а специально предназначенные для этой цели чувстви-
тельные элементы не дают устойчивых показаний при эксплуа-
тации без систематического обслуживания и поверки. Под дей-
ствием загрязненной атмосферы некоторые чувствительные эле-
менты подвергаются необратимой порче.
Психрометрический метод измерения влажности газа, вклю-
чающий определение его температуры по сухому и мокрому
термометрам, до настоящего времени остается самым надежным.
В современных психрометрах используют по два платиновых
терморезистора; к одному из них прикреплен фитиль, конец ко-
торого погружен, как обычно, в сосуд с дистиллированной во-
дой. Минимально необходимую скорость воздуха (3 м/с) над
66
смоченным терморезистором получают с помощью вентилятора
с небольшим электродвигателем постоянного тока. Применение
платиновых терморезисторов обеспечивает точное измерение
даже небольшой психрометрической разности температур. Это
важно в тех случаях, когда относительную влажность воздуха
необходимо определять с высокой точностью во всем диапазоне
величин, представляющих практический интерес. Для получения
достоверных данных необходимо поддерживать чистоту фитиля
и емкости с водой, что достигается обслуживанием прибора не
реже одного раза в неделю.
Ведутся разработки более удобных для проведения производ-
ственных измерений влагочувствительных элементов, и ряд та-
ких устройств уже выпускается серийно. Но ни одно из них пока
не может долго сохранять работоспособность в трудных произ-
водственных условиях, которые характерны для большинства
сельскохозяйственных процессов. Кроме обработанного волос-
ного элемента, который изменяет свою длину в зависимости от
влажности среды и часто служит основой электрических гигро-
статов (обладающих большой инерционностью), существует не-
сколько видов электрических сорбционных элементов. Они
представляют собой тонкие гигроскопические пленки, которые в
результате влагообмена с окружающей средой изменяют свое
активное или емкостное сопротивление. Поскольку гигроско-
пичные пленки содержат очень мало влаги, их влияние на изме-
ряемую среду минимально.
Чувствительные резисторные элементы являются весьма
инерционными, с постоянной времени около 30 с; при аспира-
ции воздуха постоянная времени снижается примерно до 5 с (при
уменьшении влажности среды разница этих показателей возрас-
тает). Зависимость сопротивления от относительной влажности
воздуха (ОВВ) является нелинейной, а гистерезис достигает ±3 %
ОВВ. Выходной сигнал этих элементов необходимо корректиро-
вать по температуре.
Емкостные элементы имеют постоянную времени меньше 1 с
и малочувствительны к температуре. Методы микроэлектронной
технологии были использованы при создании этих элементов
для получения гигроскопичной полимерной пленки толщиной
1 мкм. Устройство содержит тонкопленочные электроды из зо-
лота. Увеличение электроемкости при поглощении влаги носит
линейный (±1 % ОВВ) характер при ОВВ<80 %.
При ОВВ>80 % через несколько часов происходит дрейф вы-
ходного сигнала. Для устранения этого недостатка элемент до-
полняется микронагревателем с датчиком температуры, который
67
автоматически управляется электронной схемой так, чтобы по-
догреть влагочувсгвительный элемент до температуры, при ко-
торой его показание составляет 75 % от фактического значения
ОВВ. Поэтому влагочувствительному элементу не приходится
измерять значения ОВВ>75 %. Недостатками подогревного вла-
гочувствительного элемента являются его высокая стоимость и
наличие тепловыделения в окружающую среду (40 мВт при не-
подвижном воздухе).
Необходимость поддерживать требуемое превышение темпе-
ратуры датчика над температурой среды обусловливает предел
скорости воздуха над ним (10 м/с). Размеры описанного выше
влагочувствптельного элемента показаны на рис. 3.9. Обычно он
защищен керамическим фильтром. Фильтр предохраняет чувст-
вительный элемент от пыли и снижает конденсацию, которая
при определенных условиях может возникать на поверхности
иеобогреваемого зонда. Наличие фильтра увеличивает постоян-
ную времени системы. Существуют другие типы зондов, в том
числе зонд для измерения равновесной относительной влажнос-
ти воздуха (РОВВ) в насыпи порошковидных и гранулирован-
ных материалов. Для поверки неподогревного влагочувстви-
тельного элемента используют солевой гигростат с двумя насы-
щенными водными растворами солей. Он обеспечивает поверку
показаний прибора при ОВВ, примерно равной 12 и 97 %; точ-
ные значения ОВВ зависят от температуры среды. Влагочувст-
вительный элемент является низковольтным прибором. Сопря-
женная с ним электронная схема конструктивно монтируется в
зонде, который присоединяется к измерительному блоку термо-
гигрометра. Температура измеряется термистором, установлен-
ным в зонде. Несколько зондов поочередно могут подключаться
к одному измерительному прибору через блок переключателей.
Рис. 3.9. Емкостный тонкопленочный влагочувствительный элемент
68
3.4. Формирование и обработка сигналов,
исполнительные элементы
Выходной сигнал чувствительного элемента в большинстве
случаев должен быть преобразован в форму, удобную для после-
дующей обработки. Иногда необходимо согласовать полное со-
противление элементов системы и (пли) усилить или ослабить
сигнал. В других случаях важно отфильтровать сигнал для вы-
деления или подавления какой-либо частотной составляющей
или полосы частот. Существенным можег быть подавление элек-
трических помех. Для корректировки нелинейности сигнала чув-
ствительного элемента или преобразования его в форму, необ-
ходимую для последующих стадий обработки, можег быть пред-
намеренно введена нелинейность. Так, перед подсчетом числа
циклов за конкретный период может потребоваться преобразо-
вание синусоидального сигнала в сигнал прямоугольной формы.
Аналого-цифровые преобразователи. На практике все шире
применяют преобразование аналоговых сигналов в соответст-
вующие им цифровые значения перед дальнейшей обработкой.
Эта операция выполняется аналого-цифровыми преобразовате-
лями (АЦП) после предварительного преобразования аналого-
вого сигнала и иногда после схемы выборки и хранения. АЦП,
частично использующие операционные усилители, работают по
той или иной схеме, но практически с одинаковым результатом.
В некоторый момент времени берется аналоговый сигнал, пода-
ется на вход АЦП и через 100 мкс или меньше на выходе АЦП
появляется группа бит (двоичное представление числа в виде
нулей и единиц), соответствующая амплитуде преобразуемого
сигнала. Цифровое .значение сигнала обычно снимается парал-
лельно с набора выходных линий, напряжение на которых равно
одному из двух уровней - ОВ или 5В.
В АЦП следящего типа схема компаратора непрерывно сле-
дит за изменениями аналогового входного сигнала. В АЦП с
последовательным приближением осуществляется выборка
входного сигнала и его хранение до тех пор, пока не завершится
преобразование; затем берется следующая выборка.
Иногда выходное значение передается также и в последова-
тельной двоичной форме. На рис. 3.10 показана функциональ-
ная схема АЦП. На выходе этого устройства преобразованный
сигнал становится цифровой информацией, которая может быть
обработана тем пли иным путем, включая преобразование из
параллельной двоичной формы в последовательную, обработку
на ЭВМ и цифро-аналоговое преобразование для вывода на
аналоговое индикаторное устройство пли на блок управления.
69
Рис. 3.10. Функциональная схема 6-разрядного АЦП
АЦП различаются по скорости преобразования, разрешаю-
щей способности (т. е. число двоичных цифр, или бит, в выход-
ном сигнале) и линейности, которая может составлять ±0,5%. От
характеристики ЛЦП, так же как и от характеристики операци-
онного усилителя, зависит стоимость устройства.
Мультиплексеры. Многие системы измерения и управления
содержат более одного измерительного преобразователя, однако
одновременно регистрировать все их выходные сигналы нет не-
обходимости. Эго делает возможным по очереди подключать
каждый из них к АЦП через многоканальный мультиплексор с
несколькими входами (обычно 4, 8 или 16) и одним выходом.
Входные сигналы переключает электронная схема со скоростью,
определяемой тактовыми импульсами. Каждый вход подсоеди-
няется к выходу полупроводниковыми переключателями, кото-
рые замыкаются при подаче управляющих двоичных сигналов,
образуемых из тактового сигнала, причем размыкание преды-
дущего переключателя должно быть закончено перед замыкани-
ем последующего. Сопротивление замкнутого ключа переклю-
чателя составляет 200 Ом и более, поэтому необходимо, чтобы
выходные сигналы были доведены до уровня не менее 1 В. Во
избежание перекрестных помех между каналами оба провода от
каждого измерительного преобразователя приходят в мульти-
плексор раздельно (т. е. нет общего заземления). Выходной сиг-
70
нал от мультиплексора поступает па буферный операционный
усилитель для уменьшения синфазных помех.
В цифровых схемах применяется другой набор унифициро-
ванных элементов, в число которых входят логические элемен-
ты, пли схемы совпадения, имеющие несколько входов и один
выход, которые принимают только два логических уровня: «О» и
«1». Элемент «И» дает выход «1», если все его входы находятся в
состоянии логической «1», в то время как элемент «И-НЕ» дает
выход «1», если не все его входы находятся в состоянии «1».
Аналогичным образом на выходе элемента «ИЛИ» появляет-
ся логическая «1», если хотя бы на одном из входов усгановлена
«1»; элемент «ИЛИ-HE» дает выход «1», когда ни один из вхо-
дов не находится в «1». На элементах, подобных этим, могут
быть собраны сложные решающие схемы для вычислительных
систем и систем последовательного управления. В результате
они управляют потоком информации в соответствии с логикой,
заложенной в схему. Они также используются для построения
схем суммирования, составляющих основу арифметического ус-
тройства. Наряду с этими элементами используются бистабиль-
ные электронные переключатели (триггеры), состояние которых
изменяется каждый раз при подаче входного сигнала. Группы
этих элементов могут выполнять функции пересчета и запоми-
нания. Последовательность триггеров образует цифровые счет-
чики и таймеры, которые широко представлены в схемах ЭВМ.
В ЭВМ они работают в сочетании с логическими элементами и
таймерами с кварцевой стабилизацией частоты, которые гене-
рирую!' тактовые импульсы, необходимые для управления по-
рядком выполнения вычислительных операций и обменом ин-
формацией. Этими средствами вместе с запоминающими уст-
ройствами большого объема может быть выполнена цифровая
обработка информации, содержащейся в исходных сигналах.
Существует много видов электрических и электронных реле,
используемых отдельно пли в сочетании друг с другом. Управ-
ляемые логическими схемами реле служат для коммутации цепей
в системах управления. Магнитные и фотоэлектрические реле,
используемые для измерения частоты вращения, воспроизводят
серии однородных импульсов, сигнализируя о появлении или
исчезновении определенного объекта в данной точке управляе-
мой системы; они также представляют собой двухуровневые уст-
ройства. К этой группе элементов принадлежат также ультра-
звуковые реле, реле сопротивления, различные реле, реагирую-
щие на изменение механических величин, и реле времени, многие
из которых работают на эталонной частоте, например, кварце-
71
вого генератора, или на частоте cein. >гп устройства совмести-
мы с микроэлектронными схемами. Действительно, большинст-
во существующих реле генерируют два уровня двоичной систе-
мы счисления «О» и «1» (около ОВ и 5В), которые удовлетворя-
ют требованиям полупроводниковых схем. "Этим требованиям
отвечают также те реле, которые просто активируют ряд элект-
рических контактов.
Если выходной сигнал электронной системы контроля ис-
пользуется для управления технологической операцией, то почти
всегда необходимы усилители мощности. Имеется в виду управ-
ление электродвигателями переменного тока транспортеров,
вентиляторов и другого оборудования. Большая часть оборудо-
вания работает при напряжении сети, которое не согласуется с
уровнями сигналов в микроэлектронных устройствах. Связь
между этими устройствами и оборудованием достигается с по-
мощью тиристора или снмистора. Для того чтобы электродви-
гатели, соленоиды и т.д. могли работать непрерывно, был раз-
работан двунаправленный триодный тиристор (трпак). Практи-
чески это два соединенных параллельно тиристора, которые
проводят ток в противоположных направлениях и поэтому поз-
воляют осуществлять включение и выключение в обоих полупе-
риодах. Если управляющий сигнал колеблегся с частотой сети, а
его фаза изменена по отношению к фазе цепи нагрузки, то триак
может пропускать часть каждого полупериода, величина кото-
рой зависит от разности фаз. Этот метод используют для регу-
лирования мощности больших электрических нагрузок. Однако
при этом происходят резкие изменения тока нагрузки, которые
без использования мощных фильтров создают помехи в местных
электронных цепях.
Для небольших нагрузок, таких как низковольтные исполни-
тельные соленоидные механизмы или электрические рале, в ка-
честве переключателей могут быть использованы транзисторы.
Управляемые по базовому входу транзисторы могут быть в за-
пертом состоянии (отключены) пли в состоянии насыщения
(полной проводимости). При этом рассеяние энергии в самих
транзисторах незначительно.
Тиристоры также используют для регулирования мощности
нагрузок постоянного тока путем «прерывания» подачи посто-
янного тока при различных соотношениях состояний
«включено выключено». Трпак применяют в преобразователях
частоты при регулировании частоты вращения электродвигате-
лей переменного тока.
72
3.5. Эксплуатация и надежность электронного
оборудования
Последний раздел посвящен общим вопросам надежности
электронного оборудования. Обслуживающий персонал, имею-
щий в своем распоряжении электронные системы контроля и
управления, должен быть уверен в показаниях своих измери-
тельных и регистрирующих приборов, а также в том, что элек-
тронное оборудование не выйдет из строя в решающий момент.
В этом плане кое-что могут сделать разработчики и изготовите-
ли аппаратуры, которые должны показать, что, во-первых, сис-
тема способна выдерживать условия окружающей среды, в ко-
торой ей предстоит работать, и, во-вторых, она имеет средства
диагностики, помогающие пользователю определить наличие и,
возможно, место неисправности. Например, для контроля рабо-
ты отдельных частей системы могут быть эффективно использо-
ваны реагирующие на напряжение светодиоды. Для того чтобы
свести к минимуму риск неправильного обращения пользовате-
ля с оборудованием, необходимы четкие п наглядные, с исполь-
зованием рисунков, инструкции по монтажу, эксплуатации, по-
верке и уходу. Разработчики средств электроники склонны про-
изводить небольшие модификации систем путем преднамерен-
ных или вынужденных изменений в элементах и узлах. Постав-
щик, который не предоставляет документацию в должном виде,
создает трудности для себя и пользователя.
Пользователь может сам выбирать себе поставщиков, кото-
рые имеют хорошую аппаратуру для обслуживания и поверки
приборов и способны при необходимости быстро выполнить
соответствующие работы. Устанавливать приборы должны спе-
циалисты. Надежность электронного оборудования, установ-
ленного в помещениях, часто зависит от тщательности проклад-
ки кабельных линий и выполнения подсоединений. Неудачно
расположенная проводка по отношению’ к чувствительным эле-
ментам может быть причиной появления электрических помех.
Кабели контрольно-измерительной аппаратуры, особенно сла-
боточные, не должны подвергаться влиянию электрических си-
ловых сетей. Иногда необходимы экранированные кабели для
уменьшения электрических помех. Дополнительные затраты мо-
гут быть оправданными, если преобразование сигналов осуще-
ствляется вблизи чувствительного элемента, а информация пере-
дается на центральный пульт контроля в относительно помехо-
устойчивых условиях. Этого можно добиться путем усиления
аналоговых сигналов и (или) согласования полного сопротнвле-
73
ния (контуры с малым полным сопротивлением обладают боль-
шей помехоустойчивостью). Аналого-цифровое преобразование
сигналов и передача информации в последовательной двоичной
форме также повышают помехоустойчивость системы.
Рациональное размещение и экранирование проводки на по-
левых машинах иногда являются решающим моментом в борьбе
с помехами и механическими повреждениями. Не следует забы-
вать об опасности повреждения электронного оборудования в
результате длительных вибраций п ударов.
Электронное оборудование, используемое в стационарных
условиях и на мобильных сельскохозяйственных средствах,
должно быть надежно защищено от воздействия почвы, пыли,
влаги, агрессивных жидкостей и т.д. Очень важно качество элек-
трических соединений, которые могут быть главными источни-
ками неисправностей. Некоторые преобразователи сами являют-
ся потенциальными источниками нарушений работы системы в
результате воздействий окружающей среды и механических по-
вреждений. Попадание воды на тензорезисторы нарушает их
работу и вызывает повреждения. Следует помнить о том, что
окружающая среда в сельском хозяйстве исключительно небла-
гоприятно влияет на электронные устройства.
Рекомендации покупателям электронного оборудования со
стороны изготовителей коггтрольно-измерггтепьной аппаратуры
для сельского хозяйства:
• электронные приборы внешне иногда выглядят похожими,
но эта схожесть лишь кажущаяся. Особенности, которьге
делают одну схему более надежной по сравнению с дру-
гой, связаны с конструкцией (которая включает про-
граммное обеспечение систем на основе вычислительной
техники), качеством использованных элементов и завод-
скими нормативами на сборку и испытания. Хороший из-
готовитель проведет испытания оборудования в экстре-
мальных условггях для выявления ненадежных узлов,
прежде чем предложить его на рынке. Тщательное проек-
тирование и испытание прототипов (технических средств
и программного обеспечения), испытание изготовленных
блоков гг выбраковка ненадежных, полная документацггя и
качесгвенное послепродажное обслуживание все это сто-
ит денег. Покупатель, который стремится свести риск к
минимуму, должен быть готов за все это платить;
• электронное оборудование, как и любое другое, безуко-
ризненно работает только при надлежащем уходе и вни-
мании к нему па протяжении всего срока службы. Кабели
74
и соединения необходимо время от времени проверять
точно так же, как и батареи в портативном оборудовании;
• потенциальные пользователи, которые имели небольшой
опыт применения этого оборудования (или совсем его не
имели), должны проконсультироваться со специалистами
перед принятием решений. Большинство консультацион-
ных служб в сельском хозяйстве теперь имеют специалис-
тов по контрольно-измерительной аппаратуре и управле-
нию. Затраты на электронное оборудование быстро оку-
паются, если оно выполняет требуемую работу. И наобо-
рот, неисправное пли неправильно используемое оборудо-
вание может быть помехой в работе и пустой тратой
средств.
3.6. Контрольные вопросы
Где в сельскохозяйственном производстве используется элек-
тронное оборудование? Дайте описание функциональной схемы
электронного оборудования. Опишите типовые схемы неуправляе-
мых выпрямителей на диодах. Дайте характеристику' типовым
схемам управляемых выпрямителей. Какие функциональные эле-
менты используются в сельскохозяйственном производстве? Дай-
те характеристику различным типам датчиков, используемых в
сельскохозяйственном производстве. Опишите принцип работы
преобразователей давления. Как осуществляется формирование и
обработка сигналов? Какие исполнительные элементы использу-
ются в сельскохозяйственном производстве? Как осуществляется
эксплуатация электронного оборудования, используемого на селе?
Перечислите основные рекомендации по приобретению электрон-
ного оборудования.
Глава 4. Теплотехническое оборудование
4.1. Потребители теплоты в сельском хозяйстве и схемы
теплоснабжения сельскохозяйственных объектов
Около 90 % общего количества энергии, потребляемой в на-
стоящее время в сельском хозяйстве, приходится на тепловую
энергию. Потребители теплоты в сельском хозяйстве делятся на
производственные и коммунально-бытовые. Производственные
потребители группируются по отраслям и целевым назначениям:
животноводство и птицеводство; растениеводство; предприятия
по переработке сельскохозяйственной продукции.
75
В животноводстве п птицеводстве тепло расходуется на отоп-
ление и вент иляцию основных и вспомогательных помещений,
кормопрнготовлепие, подогрев воды для поения животных и
птицы и для хозяйственных нужд фермы. В растениеводстве теп-
ло используется для сушки зерна и переработки технических
культур, .для производства травяной муки п больше всего - в
теплично-парниковых хозяйствах на обогрев культивационных
сооружений защищенного грунта и приготовление теплой воды
для полива.
Межхозяйственныс предприятия используют тепло для пере-
работки сельскохозяйственной продукции, мойки сельскохозяй-
ственной техники, автотранспорта и деталей перед ремонтом,
для обработки древесины и на другие технологические процес-
сы, а также на отопление и вентиляцию производственных по-
мещений. Объекты общепроизводственного назначения в сель-
скохозяйственных предприятиях используют теплоту на отопле-
ние и вентиляцию административных зданий, гаражей, склад-
ских помещений.
Коммунально-бытовые потребители теплоты в сельском хо-
зяйстве по уровню комфортных условий приближаются к усло-
виям городов. Поэтому новые поселки в полной мере обеспечи-
ваются теплотой, которая расходуется на отопление, вентиля-
цию, горячее водоснабжение.
В связи со спецификой сельскохозяйственного производства,
связанной с его сезонностью и разбросанностью объектов на
большой территории, для снабжения объектов теплом исполь-
зуют, в основном, две схемы теплоснабжения - централизован-
ную и децентрализованную. На рис. 4.1 приведена принципи-
альная схема централизованного теплоснабжения. Теплоснаб-
жение от центральных котельных экономически выгодно для
больших ферм и комплексов с жилыми поселками рабочггх и
служащих, на которых расход теплоты на технологические нуж-
ды является определяющим и равномерным в течение года.
На малых и средних фермах (до 600 голов крупного рогатого
скота), где преобладает расход теплоты на отопление и вентиля-
цию, и в комунально-бытовом секторе отдается предпочтение
децентрализованным системам теплоснабжения, работающим на
местном топливе, газе или использующим электроэнергию для
производства теплоты.
На рис. 4.2 приведена принципиальная схема децентрализо-
ванного теплоснабжения жилого дома. От схемы децентрализо-
ванного теплоснабжения малых и средних ферм она отличается
только вадом уст ановленного оборудования.
76
Рис. 4.1. Принципиальная схема централизованного теплоснабжения:
I -котлы; 2 изолирующие вставки; 3 — тепяоаккумулирующая емкость;
4 - циркуляционные насосы; 5 - коллектор горячей воды; 6 - коллектор
холодной воды; 7 - грязевик; 8 - электроводонагреватель
Рис. 4.2. Принципиальная схема децентрализованного теплоснабжения:
1 - тепловая сеть; 2 газовый котел; 3 - газовая плита; 4 газовая
сеть; 5 - газовый счетчик; б — водоподогреватель; 7 - запорный вентиль;
8 - отвод от магистрального газопровода
77
4.2. Характеристика потребления тепловой энергии
в сельском хозяйстве
Для нужд сельского населения используется 65-70 % общего
количества тепловой энергии, производимой в сельском хозяй-
стве. Сельское хозяйство характеризуется сезонностью и край-
ней неравномерностью потребления теплоты. Так, животновод-
ческие фермы И комплексы как объекты теплопогребления име-
ют сезонные и круглогодовые тепловые нагрузки. К сезонным
тепловым нагрузкам относят расходы теплоты на создание ус-
ловий микроклимата, т. е. на отопление и вентиляцию помеще-
ний ферм. Сезонные тепловые нагрузки имеют сравнительно
равномерный характер. Величина этих нагрузок определяется
атмосферными условиями (температурой наружного воздуха,
влажностью и скоростью ветра). К круглогодовым нагрузкам
относятся расходы теплоты на технологические и хозяйственные
нужды ферм (пастеризацию молока, запарку и варку кормов,
дезинфекцию посуды и др.). Характер и величина круглогодо-
вых тепловых нагрузок зависят от типа и назначения фермы,
технологии и объема производственной продукции.
Для условий животноводческих ферм графики тепловых на-
грузок составляют на два характерных сезона года: зимний и
летний. Продолжительность отопительного сезона для живот-
новодческих ферм меньше, чем для коммунально-бытового сек-
тора сельских поселков, так как критическая температура на-
ружного воздуха Ткр, определяющая начало отопительного сезо-
на, будет ниже, чем для жилых, общественных и коммунально-
бытовых помещений.
Критическая температура наружного воздуха для коровников
с содержанием скота в боксах составляет 268 К ( 5 °C), на привя-
зи - 273 К (0 °C) и без привязи - 263 К ( 10 °C); для свинарни-
ков-маточников Ткр=281 К (8 °C), а для свинарников-
откормочников Ткр=268 К (-5 °C). При такой температуре всту-
пает в действие отопительно-вентиляционная система. Таким
образом, продолжительность отопительно-вентиляционного
периода для животноводческих ферм невелика, что существенно
увеличивает неравномерность графика тепловых нагрузок.
Нормы потребления теплоты на животноводческих фермах за-
висят от вида животных и их физического состояния.
Современные прифермскпе поселки с коммунально-бытовы-
ми предприятиями и жилыми домами являются значительными
потребителями тепловой энергии. Так, по данным Всесоюзного
института электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ), из
78
общего количества теплоты, потребляемой молочными ферма-
ми-поселками, 70% приходится на коммунально-бытовой сек-
тор. Причем внутрпквартирное потребление теплоты примерно
в 5 раз больше по сравнению с коммунальными, общественными
и торговыми предприятиями и учреждениями.
По данным, приведенным в [10], удельные нормы расхода
теплоты на отопление домов сельского населения |qo, Вт/(м3К)],
определенные на основе обследования с учетом конструктивных
особенностей домов, следующие: в одноквартирных домах
qo=l,163 Вт/(м3К); в современных шестнадцатпквартирных двух-
этажных домах qo= 0,581 Вт/(м3К). Удельная норма расхода теп-
лоты в год (нетто) на отопление сельских домов составляет, по
данным ВИЭСХ, 8,55 ГДж/чел для районов с расчетной темпе-
ратурой наружного воздуха 247 К при двухэтажном строитель-
стве п норме жилой площади 12 м2/чел.
В современных прпфермских жилых поселках значительное
количество теплоты затрачивается на горячее водоснабжение.
При этом удельный расход горячей воды на одного человека в
сутки при централизованном теплоснабжении составляет
120140 л. При децентрализованном горячем водоснабжении
(температура воды 338 К) расход горячей воды на одного жите-
ля в сутки, по данным ВИЭСХ, составляет 33 л. Нагревательны-
ми устройствами в этом случае служат газовые колонки или эле-
ктрические водоподогреватели аккумуляционного типа. В об-
щем для центральных районов России коммунально-бытовым
сектором прпфермских поселков на одного жителя потребляется
в год около 28,7 ГДж теплоты, из которых около 23,9 ГДж явля-
ется внутрпквартирным.
Анализ показывает, что для производства теплоты в количе-
стве 7058 ГДж/год с целью обеспечения коммунально-бытового
сектора поселка на 250 жителей необходимо затратить большое
количество топлива. Так, при использовании жидкого топлива с
низшей теплотой сгорания QJ, = 41 000 кДж/кг при КПД брут-
то котельного агрегата т]б.к.а=0,80 (с учетом расхода теплоты на
собственные нужды котельной в количестве 5 % и потерь тепло-
ты в тепловых сетях в количестве 10 % от годового расхода) рас-
ход топлива составит 250 т/год. При работе котельного агрегата
на твердом топливе его расход будет значительно больше. Так,
для каменного угля с низшей теплотой сгорания 27 200 кДж/кг
годовой расход топлива составит 465 т.
В качестве теплоносителей в производственной сфере сель-
ского хозяйства в основном применяются горячая вода, пар низ-
79
кого давления и теплый воздух. В животноводстве теплота, ис-
пользуемая в виде горячей воды, составляет 84 %, в виде пара
низкого давления - около 12 % и в виде высокотемпературных
источников около 4 % (газовые и электрические нагреватель-
ные приборы).
В системах отопления и вентиляции производственных и
коммунально-бытовых помещений в основном применяется го-
рячая вода с температурой 368 К (95 °C), для крупных животно-
водческих комплексов и крупных жилых поселков перегретая
вода с температурой 423 К (150 °C). Применение горячей воды в
качестве теплоносителя дает возможность использовать средства
автоматики для управления тепловым режимом помещений.
Пар применяется в сельском хозяйстве в основном в техноло-
гических процессах. На животноводческих, птицеводческих
фермах и для переработки сельскохозяйственной продукции ис-
пользуется пар давлением до 0,07 МПа.
С целью получения теплоты в сельском хозяйстве применяются
различные виды топлива: бурый и каменный уголь, антрацит, го-
рючие сланцы, торф, древесное топливо, суррогаты топлива (лузга
подсолнуха, солома и др.), жидкое и газообразное топливо.
4.3. Классификация теплотехнического оборудования
Классификация теплотехнического оборудования, используе-
мого в сельском хозяйстве, приведена па рис. 4.3. Теплотехническое
оборудование можно разделить по видам используемой энергии на
оборудование, использующее для нагрева электрическую энергию,
энергию топлива и альтерна гпвпые источники энергии.
Среди котельных малой мощности, применяемых в сельском
хозяйстве, на твердом топливе работает около 90 %, на газовом
топливе - 2% и на жидком топливе - 8%. В зоне Северного Кав-
каза, Поволжья, вблизи от газовых месторождений эти соотно-
шения значительно отличаются.
Что касастся котельных больших и средних мощностей, то на
твердом топливе работает только 40% таких котельных, на газо-
вом топливе - 50% и на жидком топливе 10%. На долю котель-
ных малой мощност и приходится около 60% годовой выработки
теплоты и 40% на долю средних и крупных котельных.
В качестве местных источников теплоты можно рекомендо-
вать блок-модульные котельные, представляющие собой блок
(6x3, 9x3 или 12x3 м) с вмонтированным внутри него основным
и вспомогательным оборудованием, системами химической во-
доочистки (ХВО) и питания, с монтажом систем КИПиА, кото-
рые могут быть стационарными и мобильными.
80
Рис. 4.3. Классификация теплотехнического оборудования
Для получения пара и горячей воды с целью тепловой обра-
ботки кормов, пастеризации молока, горячего водоснабжения и
других нужд могут быть использованы пароводяные огневые
установки. Из них можно выделить установки, которые работа-
ют на твердом топливе КТ-Ф-300, КТ-500, КТ-1000, КС-Ф-500,
КВ-300Л. На жидком топливе работают установки КЖ-Ф-500,
Д-900 (Д-721Л), КВ-300У. На газообразном топливе работают
установки КГ-300, Д-721Г, КГ-1500.
Для обеспечения микроклимата, кроме электрического обо-
рудования, могут быть использованы теплогенераторы различ-
ных типов, работающие на газе пли жидком топливе. Например,
ГЛТ-1А. 1Т-1Б, ТГ-Ф-1,5А, ТГ-Ф-2,5Б.
Кроме перечисленных выше устройств (способов) получения
теплоты, значительное количество теплоты можно получить от
81
конденсаторных устройств и переохладителей мощных компрес-
сорных холодильных установок, а также специальных тепловых
насосов.
Основным показателем эффективности действия теплового
насоса является коэффициент преобразования энергии ц/, изме-
няющийся в пределах от 2,5 до 4, равный отношению количества
теплоты qb кДж/кг, сообщаемой теплоприемнику, к величине
затраченной работы I ,ц, кДж/кг:
Количество теплоты qi обычно используется для отопления и
вентиляции помещений. Так как qi=42l.n, то
< 71 <?2 + Ln .
W = =------— = 1 + Е ,
/ т
где q2 - количество теплоты, затраченной на испарение холо-
дильного агента, кДж/кг;
е - холодильный коэффициент (е»1,5-3).
При затрате одного и того же количества энергии с помощью
теплового насоса можно передать потребителю (нагреваемому
помещению) большее количество теплоты, чем при других спо-
собах, например, при электрообогреве.
Схема установки с применением теплового насоса для обо-
грева помещения показана на рис. 4.4.
Рис. 4.4. Схема применения теплового насоса для обогрева помещения:
1 — водоем; 2 - испаритель: 3 компрессор; 4 - конденсатор: 5 - циркуля-
ционный насос; б - обогреваемое помещение
82
Работа теплового насоса происходит следующим образом: в
испарителе 2 холодильной машины происходит кипение холо-
дильного агента в результате отвода теплоты от окружающей
среды (воды, поступающей из водоема 1). Охлажденная в испа-
рителе 2 вода возвращается в водоем. Поступивший в компрес-
сор 3 холодильный агент сжимается, и при этом совершается
работа 1,ц. Из компрессора холодильный агент направляется в
конденсатор 4, где конденсируется, отдавая теплоту воде, ко-
торая нагревается и циркулирует при помощи насоса 5 в системе
отопления помещения 6.
В настоящее время НИИ холодильного машиностроения раз-
работаны компрессорные хладоновые тепловые насосы НТ-25,
НТ-40, НТ-80, которые имеют тепловую мощность от 11,6 до
128 кВт.
Большой интерес представляет использование в системах
вентиляции животноводческих ферм отработанного воздуха, что
в ряде случаев позволяет полностью обойтись без подачи в зда-
ние технической теплоты, вырабатываемой в котельных или ав-
тономных теплоагрегатах. Однако отсутствие серийного произ-
водства теплообменников для утилизации теплоты удаляемого
воздуха привело к изготовлению на местах рекуператоров раз-
личной конструкции. Эффективность работы систем вентиляции
ферм с использованием теплоты отработанного воздуха зависит
от правильности и точности ее расчета.
Требуемая поверхность нагрева F рассчитывается по формуле:
F= 0,278С^(Я^-Я„) м2
КСР &ТСР
где Gnp - масса приточного воздуха, кг/ч;
Нпр~ энтальпия приточного воздуха при температуре tnp,
кДж/кг;
Нн - энтальпия наружного воздуха при расчетной температу-
ре tH, кДж/кг;
КсР средний коэффициент теплопередачи теплообменника,
Вт/(м2К);
ДТСр средний температурный напор теплообменника.
Условия необмерзания каналов первичного теплоносителя
определяются на основе неравенства |(ав +с/.ц)/ух| > |аПР/н|,
где ав коэффициент теплоотдачи в сухой зоне теплообменника,
Вт/(м2К);
ан - коэффициент теплоотдачи в насыщенной зоне теплооб-
менника, Вт/(м2К);
83
tyx . температура воздуха, выбрасываемого из теплообменни-
ка, °C;
оспр _ коэффициент теплоотдачи со стороны вторичного теп-
лоносителя, Вт/(м2К);
tH - расчетная температура наружного воздуха, °C.
К особым источникам теплоснабжения следует отнести запа-
сы геотермальных вод, имеющих температуру 37... 100 °C. Их
целесообразно применять для коммунально-бытовых нужд и
теплоснабжения крупных животноводческих ферм-поселков.
В России имеются мощные потенциальные запасы геотер-
мальных вод. Они составляют 11 820 тыс. м3/сут, но расположе-
ны неравномерно. Так, для Русской платформы прогнозные за-
пасы геотермальных вод составляют около 500 тыс. м3/сут; для
Сибирской платформы - около 750 тыс. м3/сут; для Восточной
Сибири - 10570 тыс. м3/сут. Особенно богатыми ресурсами гео-
термальных вод обладают Курильские острова и Камчатская
зона. Только 10 наиболее крупных групп источников геотер-
мальных вод этой зоны обладают мощностью, эквивалентной
количеству теплоты, получаемой при сжигании 200 тыс. тонн
каменного угля. Значительные запасы геотермальных вод име-
ются в Ставропольском крае и Ингушетии.
Непосредственно в системах отопления и вентиляции сель-
скохозяйственных потребителей можно использовать слабоми-
нерализованные геотермальные источники, но при содержании
солей более 2 г/л требуется специальная подготовка воды с це-
лью удаления избытков минеральных солей. Простейший способ
снижения концентрации минеральных солей в воде - отстаива-
ние ее в баке-отстойнике.
Крупные животноводческие фермы и поселки, находящиеся в
пригородной зоне городов, можно подключать к теплотрассам с
перегретой водой, что дает возможность обеспечить все виды
теплового потребления и получения технологического пара для
нужд фермы. Схема такой установки приведена на рис. 4.5.
Для восстановления производства тепловой энергии в случае
аварии можно использовать как природный газ, так и газ, полу-
чаемый при помощи газогенераторов, работающих как на отхо-
дах животноводческих ферм, так и на различных отходах произ-
водства. В настоящее время лля обогрева различных животно-
водческих помещений, теплиц широко используются горелки
инфракрасного излучения. Такие горелки повышают эффектив-
ность использования газа на 25 -30 % и уменьшают в продуктах
сгорания количество вредных веществ. На рис. 4.6 показана схе-
ма горелки инфракрасного излучения. Сгорание газа в таких
84
горелках происходит на поверхности керамических плиток, ко-
личество которых определяется требуемой производительностью
горелки. Они обеспечивают большую интенсивность тепловой
эмиссии с единицы поверхности и обладают хорошей надежнос-
тью и долговечностью. Использование горелок инфракрасного
излучения для обогрева различных помещений обходится на
45-55 % дешевле, чем радиационный обогрев электролампами.
Для беспламенного сжигания газа в зону горения подается газо-
вая смесь, по своему составу близкая к стехиометрической. Сго-
рание газовоздушной смеси, подогретой до температуры
800...900 °C, в инфракрасных горелках происходит почти мгно-
венно без видимых следов пламени, а при наличии специальной
сетки из жаропрочного металла над керамической насадкой
температуру смеси можно повысить до 950... 1050 °C. От интен-
сивности нагрева поверхности излучающей сетки величина лу-
чистого теплового потока составляет 45-65% от всего количест-
ва теплоты, получаемой при сжигании газа. Особенностью ин-
фракрасных горелок является их безынерционность. В них до-
стигается почти полное сгорание газа, что позволяет применять
такие горелки в закрытых помещениях.
Рис. 4.5. Схема установки для получения пара перегретой воды:
1 - линия перегретой воды; 2 - коллектор; 3 - расширитель; 4 - линия
отбора пара; 5 - теплообменник; б - отвод охлажденной воды
85
1
2
3
Рис. 4.6. Схема горелки инфракрасного излучения:
1 - рефлектор; 2 - керамическая плитка с каналами; 3 - смеситель;
4 — сопло; 5 - корпус
В настоящее время разработано большое количество моди-
фикаций горелок инфракрасного излучения. Промышленность
предлагает газолучистый обогреватель тепловой мощностью
40 кВт (34400 ккал/ч). Такие обогреватели легко монтируются
под потолком. Экономия энергии при их использовании может
доходить до 70% (за счет уменьшения средней температуры воз-
духа в помещении; работы в экономичном режиме; за счет на-
правленного обогрева и за счет увеличенного КПД), а эксплуа-
тационные затраты на отопление снижаются в 3 4 раза.
При использовании таких горелок возможно их включение
отдельными группами, что дает возможность регулировать ус-
ловия микроклимата в животноводческих и птицеводческих по-
мещениях.
В сельском хозяйстве могут быть использованы передвижные
установки ОП-2 с горелками инфракрасного излучения, которые
питаются сжиженным газом от небольших баллонов. Темпера-
тура нагрева керамической насадки такого устройства составля-
ет 800...900 °C.
Большое распространение получил газовый обогрев птични-
ков. В настоящее время в птицеводческих помещениях применя-
ется типовая схема газового оборудования с применением газо-
вых горелок ГИИ-8. Особый интерес для сельскохозяйственных
потребителей представляет производство и использование гене-
86
раторно! о газа, который можно сжигать в топках котлов и в
различных газовых приборах.
Следует отметить, что во время блокады Ленинграда, когда
снабжение города топливом было затруднено, большую пользу
принесли газогенераторные установки, работающие на местном
топливе (дровяные чурки и торф). Газогенераторные установки
бывают передвижными и стационарными, с прямым, горизон-
тальным или опрокинутым процессами газификации.
При любой схеме процесса газификации каждый газогенера-
тор состоит из бункера, где находится топливо, топливника, в
котором и происходит газификация топлива, и зольника, где
собирается зола. Схема современной газогенераторной установ-
ки показана на рис. 4.7.
Топливо
Сушка (700...ЧОО‘с)
Зола
Сх Ну-нетан и
другие газы
С, Ну - деготь
Газ
1ОО...Ч00°С
Влажное
топливо
Пиролиз(МО. -800 Y)|
Т1Г~
—I____Й1.*2________
Генераторный
газ
Рис. 4.7. Схема современной газогенераторной установки: 1 - корпус ге-
тановки; 2 - транспортер; а схема технологического процесса; б - тех-
нологический процесс
Гпогенерация (BOO... f200°c)
С*0г -СО,
--ft,о
м.-t -гео
m*c-h;+co________________
Воздух
87
В процессе газификации сначала осуществляется полное сго-
рание углерода топлива с получением СО2. Затем углекислый
газ, проходя через слой раскаленного кокса, вступает с ним в
реакцию, что дает конечный продукт - оксид углерода (СО). Он
является основной горючей составляющей генераторного газа.
Пары воды, содержащиеся в топливе, а также вода, подаваемая
специально в зону горения, разлагаются на С+Н2О=СО+Н2.
Генераторный газ содержит значительное количество раз-
личных вредных примесей: пары смол, сернистые соединения,
пыль, для удаления которых необходимы специальные очисти-
тельные устройства. Наименьшее количество смол в генератор-
ном газе наблюдается при применении опрокинутого процесса
газификации.
В настоящее время разработаны эффективные газогенера-
торные установки, используемые как стационарные источники
получения генераторного газа. Имеется некоторый опыт эксплу-
атации газогенераторных установок небольшой производитель-
ности. Процесс газификации у таких установок осуществляется в
реакторе слоевого типа на паровоздушном дутье при температу-
ре 950... 1050 °C.
Кпд газификации по низшему пределу у таких установок со-
ставляет для различных видов топлива 68-78 %. Они работают
на антраците, различных видах каменного угля, торфе и древес-
ной щепе.
Особый интерес для получения топливного газа представля-
ют специальные установки-газификаторы, в которых можно
получать газ путем переработки различных типов отходов. В
качестве топлива для газификаторов используются следующие
твердые органические отходы:
• городские отходы, к которым относятся бумага, пищевые
отходы, резина, различные ткани, древесина;
• отходы лесной промышленности, к которым относятся
кора, опилки, сучья, древесный уголь.
Предварительная обработка органических городских отхо-
дов включает их измельчение и удаление металла с помощью
специальных сепараторов. Отходы лесной промышленности
подлежат измельчению с последующей сушкой и уплотнением,
получением брусков определенной величины или брикетов.
Предварительная обработка сырья обеспечивает его эффектив-
ное использование в газификаторе, но для этого требуется спе-
циальное оборудование и привлечение для его обслуживания
значительного количества персонала, что существенно влияет на
экономические показатели установки.
88
Газификаторы можно разделить на следующие группы отно-
сительно сырья: для периодической и непрерывной газификации
с неподвижным и подвижным слоями; с перемешивающимся
слоем; с псевдоожиженным слоем; с проталкивающим слоем; с
вращающимся слоем. Размеры таких газификаторов подбира-
ются на основе отношения высоты реактора к его диаметру в
пределах 3:1. При воздушном дутье в различных газификаторах
получается газ с теплотой сгорания 3000-5600 кДж/м3. Они име-
ют различную производительность [(30-844) 105 кДж/ч]. Боль-
шинство газификаторов, предназначенных для газификации
твердых отходов, работает при атмосферном давлении, что уп-
рощает их конструкцию.
4.4. Трубопроводные сети
Трубопроводные сети используются для обеспечения работы
котельного п другого теплового, газового и водопроводного
оборудования. В сельском хозяйстве используются трубы из
различного материала (чугун, сталь, асбестоцемент, стекло,
пластмасса и пр.). Трубы применяются для транспортировки
воздуха, воды, пищевых продуктов, газа, топлива и пр. Трубо-
проводные сети используются в различных климатических усло-
виях: внутри животноводческих помещений, в жилых и культур-
но-бытовых помещениях и на открытом воздухе. Все это влияет
на их срок службы. Если в жилых и культурно-бытовых поме-
щениях срок службы трубопроводов может доходить до 10 лет, в
зависимости от агрессивности воды, то в животноводческих по-
мещениях трубопроводы служат не более трех лет. Все это на-
кладывает особый отпечаток на периодичность их эксплуата-
ции.
Рассмо трим трубопроводные сети на примере водопроводной
сети. Водопроводные сети подразделяют на кольцевые (в основ-
ном внутренние) и тупиковые. При системе водообеспечения,
которая обслуживает одну ферму, внешний водопровод строят,
как правило, по тупиковой системе. Если ферма снабжается во-
дой от общей системы, которая обслуживает населенный пункт,
тогда схема водопроводной сети можег быть кольцевой или
смешанной. Хотя строительство кольцевой сети обходится хо-
зяйству дороже, чем тупиковой, но при этом создаются более
благоприятные условия для проведения профилактических ра-
бот, а также для ремонта отдельных участков у кольцевой сети.
При расчетах водопроводных сетей определяют необходимый
диаметр труб на всех участках и величину потерь напора в во-
допроводных линиях (для выбора высоты водонапорной башни
89
и необходимого напора насосной станции). Разводящую водо-
проводную сеть в основном рассчитывают в такой последова-
тельности: сеть выбранной схемы разбивают на отдельные уча-
стки длиной 500...600 м; для каждого участка определяют рас-
четный секундный расход воды (</', л/с); по известному мгновен-
ному расходу воды и принятой скорости движения воды в тру-
бах (!’, м/с) определяют необходимый диаметр труб (б/, мм) для
каждого участка; зная величины q'. Г'и d, а также длину труб I.,
определяют потери напора на каждом участке и по всей водо-
проводной сети.
Чтобы провести необходимые подсчеты по всей сети, началь-
ные и конечные точки намеченных участков обозначают номе-
рами. Эти точки называют узловыми. При разбивке сети на рас-
четные участки узловыми точками выделяют места сконцентри-
рованного расхода: автопоилки, краны, водозаборные колонки,
гидранты, а также места пересечения и разветвления труб, то
есть места врезки.
Необходимый диаметр труб определяют по величине расчет-
ного секундного расхода и допустимой скорости движения воды
в трубе по формуле:
где q' - секундный расход воды, л/с;
Г- скорость движения воды, м/с.
Расход воды обычно определяют, исходя из суточного и ча-
сового расхода по графику потребления. Следует помнить, что
расчет магистрального трубопровода необходимо вести по мак-
симальному расходу воды q'^.c (л/с), который определяют из
зависимости:
, = Стах
/тах.с 360() ,
где Qmax максимальный часовой расход воды, л/ч.
Если же величина Qmax неизвестна, а известна пли берется
расчетная среднесуточная величина расхода воды (д/с), тогда
, _ Ccp.cyi. ’ ^2
9maxc- 24.3600 ’
где Qcp.cyj среднесуточный расход воды, л/с;
к! и к2_ суточный и часовой коэффициенты неравномерности
водоснабжения.
Скорость воды для труб диаметром до 350 мм рекомендуется
выбирать в пределах 0,75...! м/с; для труб диаметром более
90
350 мм - I... 1,4 м/с. Желательно не допускать завышения вели-
чины скорости движения воды в трубах, так как это ведет к быс-
трому износу труб н возникновению опасности разрыва их от
гидравлических ударов. Только при кратковременной работе
(тушение пожара) допускается скорость воды 2...2,5 м/с. Расчет-
ный секундный расход воды q' для коровника па 100 мест с ав-
топоилками - 0,43 л/с; для телятника на 95 мест - 0,20 л/с; для
молочного блока (производительност ью 2 000 л молока в сут-
ки) 0,60 л/с; для кормоцеха (обработка 6300 кг сухого корма в
сутки) - 1,08 л/с. Для практических нужд диаметр труб можно
выбирать по табл. 4.1 и 4.2.
Таблица 4.1
Диаметр труб в зависимости от числа обслуживаемых точек
водораздачи (для внутренней сети)
Точки шт 1...3 4...10 11...20 21...40 41...60 61..80
Диаметр труб мм 15 20 25 32 40 50
Таблица 4.2
Диаметр труб в зависимости от расхода воды
Расход воды Л 0,75...1 1,5...2 3...4 5...7 8...12 14 28
Диаметр трубы мм 40 50 80 100 125 140 200
Высо ту водонапорной башни Я6(м) (расположение бака) оп-
ределяют из условия обеспечения необходимого напора в наи-
более отдаленной водозаборной точке:
Нб =HI+hH (LM
где Нг - геометрический (геодезический) напор, расстояние по
вертикали от нижнего (заборного) уровня до верхнего, м;
/?„ - потери напора при максимальном водопотребленип
/?„ = (1,05...1,10)/?,, м,
где /?, потери напора по всем участкам трубопровода, которые,
в свою очередь, определяются из зависимости /?, = iL , м, где i -
гидравлический уклон, который равен 0,002...0,005 (на длине
10 м понижения труб - 2...5 см), L - длина участка;
La и L6 - геодезические отметки в наиболее отдаленной
(диктующей) точке и в месте размещения водонапорной башни.
Водонапорные сети на животноводческих фермах и других
объектах сельскохозяйственного назначения прокладывают из
чугунных, стальных, асбестоцементных и полиэтиленовых труб.
91
Чугунные ipyobi подразделяют па раструбные п фланцевые.
Для прокладки внешнего трубопровода применяют в основном
расгрубпые трубы, а фланцевые используют для прокладки вну-
треннего трубопровода насосных станций. Чугунные трубы при
укладке в траншеи покрывают специальным битумным лаком.
Такие водопроводные напорные грубы изготовляют с условным
диаметром от 50 до 120 мм, длиной от 2 до б м.
Стальные водогазопроводпые трубы по величине рабочего
давления подразделяются на обыкновенные и усиленные. При
укладке стальных труб в траншею их покрывают битумным ла-
ком. На животноводческих фермах стальные трубы используют
в основном для внутренних водопроводов.
В сельскохозяйственном водоснабжении на строительстве
внешних водопроводов применяют напорные асбестоцементные
трубы. Трубы рассчитаны на давление 9806, 7845, 4903 ГПа. Та-
кие трубы марки ВТ, ВТ6, ВТ9 и ВТ12 гигиеничны, не подвер-
гаются коррозии, однако во избежание их растрескивания во
время транспортировки и укладки необходимо соблюдать осто-
рожность.
Полиэтиленовые трубы широко применяют для устройства
временного водоснабжения в условиях отгонного животновод-
ства и в пастбищный период содержания животных. Различают
три типа полиэтиленовых труб в зависимости от условного дав-
ления, на которое они рассчитаны:
• Л - легкие, с условным давлением 2451 ГПа;
• С - средние, с условным давлением 5883 ГПа;
• Т - тяжелые, с условным давлением 9806 ГПа.
Полиэтиленовые трубы не подвергаются коррозии, легки, ги-
гиеничны, предохраняют воду от замерзания в трубопроводе и
при оттаивании принимают первоначальную форму. Однако
такие трубы нельзя прокладывать открыто на свету, вблизи га-
зовых труб, трубопроводов горячего снабжения и отопления и в
местах, где они могут быть подвергнуты механическим повреж-
дениям. Для водоснабжения ферм рекомендуются полиэтиленовые
трубы диаметром 50 мм, поставляемые по 100...250 м в бухтах.
Водопроводную арматуру устанавливают для обеспечения
нормальной работы водопровода. Вентили предназначены для
перекрытия и плавного изменения проходного отверстия трубо-
провода. Помещают их у основания вводных стояков на нагне-
тательных трубопроводах насосов, на ответвлениях от сети к
отдельным приборам п т.д. Вентили рассчитаны на давление до
9806 ГПа для труб диаметром до 80 мм. На животноводческих
фермах применяют водоразборные краны вентильного типа.
92
Пожарные крапы отличаются от обычных вентилей наличи-
ем специальной полугайки, позволяющей быстро присоединять
к ним рукав (шланг) пожарного назначения, для чего рукав
снабжается второй полугайкой.
4.5. Контрольные вопросы
Опишите теплотехническое оборудование, используемое в сель-
ском хозяйстве. Что относится к энергетическому оборудованию?
Как подразделяются потребители теплоты в сельском хозяйстве?
Для каких целей используется теплота в растениеводстве, живот-
новодстве, в бытовом секторе? Что используется в качестве теп-
лоносителя? Что можно использовать в сельском хозяйстве в ка-
честве топлива? Какие установки используются для производства
пара? Какие установки могут быть использованы для обеспечения
микроклимата? Какие установки могут быть использованы для
получения тепла и газа в условиях сельского хозяйства? Для чего
используются трубопроводные сети? Опишите методику расчета
водопроводной сети. Какие марки труб используются при проклад-
ке водопроводной сети? Для чего предназначена водопроводная ар-
матура?
Раздел 2. Теоретические основы
эксплуатации энергооборудования
Глава 5. Основные понятия и определения теории
эксплуатации
5.1. Объект изучения
Длительное время положения об эксплуатации энергообору-
дования в сельском хозяйстве основывались лишь на опыте
сельских энергетиков или заимствовались из промышленности.
На первых этапах это не вызывало заметных негативных по-
следствий. В последние годы масштабы использования энерго-
оборудования резко возросли, а ответственность выполняемых
ими функций заметно повысилась. От технического состояния
энергооборудования стали непосредственно зависеть количест-
во, качество и себестоимость выпускаемой продукции, то есть
конечные результаты производства. Естественно, что такие пе-
ремены привели к резкому возрастанию роли эксплуатации
энерго оборудования и появлению новых эксплуатационных за-
дач, которые не удается решить на эмпирической основе. Это
вызвало необходимость в разработке теории эксплуатации энер-
гооборудования, используемого в сельском хозяйстве.
Теория призвана дать целостное научное представление о за-
кономерностях эксплуатации энергооборудования. Она основы-
вается на следующих исходных понятиях эксплуатации энерго-
оборудования: производственная эксплуатация, техническая
эксплуатация, цель эксплуатации, объект изучения, эксплуата-
ционные свойства, условия эксплуатации, эффективность экс-
плуатации и др.
Эксплуатация энергооборудования это совокупность всех
фаз его существования после изготовления, включая транспор-
тировку к месту применения, подготовку к использованию по
назначению, техническое обслуживание, ремонт и хранение.
Энергооборудование применяют для выполнения конкретных
функций. С народнохозяйственных позиций эксплуатация за-
ключается в реализации потребительских свойств энергообору-
дования. При этом выделяют два взаимосвязанных вода эксплу-
атации: производственную и техническую.
94
Производственная эксплуатация процесс использования
оборудования по своему назначению, в результате которого
различные виды энергии преобразуются в другие виды. В этом
процессе участвует не только электротехнический персонал, но и
персонал, обслуживающий технологические объекты (в кормо-
цехе - оператор, на насосной станции - дежурный и г. и.). Ре-
зультатом (продукцией процесса использования) служит преоб-
разованная и переданная сельскохозяйственному технологиче-
скому объекту энергия.
Техническая эксплуатация - это процесс обеспечения и под-
держания требуемого состояния оборудования при использова-
нии или хранении. Техническую эксплуатацию осуществляют
специалисты энергетической службы сельскохозяйственного
предприятия. Результат (продукция) технической эксплуатации -
эксплуатационная надежность энергооборудования.
В дальнейшем для удобства изложения материала процессы
производственной эксплуатации именуются использованием, а
процессы технической эксплуатации - обслуживанием.
Цель эксплуатации. Энергооборудование всегда служит час-
тью какой-либо машины, установки или другого сельскозяйст-
венного объекта. Другими словами, оно является частью произ-
водственной системы, предназначенной для выпуска определен-
ной продукции. На рис. 5.1 показана упрощенная схема такой
системы. Она содержит подсистемы ресурсов (трудовые - 'Гр,
материальные - Мр и энергетические - Эр) и подсистему техно-
логического объекта - Т, осуществляющего преобразование ис-
ходных материалов в конечную продукцию. Оборудование как
подсистема энергоресурсов обеспечивает энергией производст-
венный процесс. Цель производственной системы - удовлетво-
рять растущие потребности общества за счет увеличения выпус-
ка продукции, повышения ее качества и снижения себестоимос-
ти. Для этого необходимо, чтобы работа всех в совокупности
элементов, в том числе и энергооборудования, была подчинена
производственной системе. Поэтому цель эксплуатации состоит
в обеспечении эффективной работы электрифицированных тех-
нологических объектов за счет поддержания требуемой надеж-
ности и рационального использования энергооборудования.
Объект изучения рассмотрим на примере электрооборудова-
ния. Па достижение требуемого качества эксплуатации электро-
оборудования основное влияние оказывают: источник электро-
снабжения, определяющий качество электроэнергии; эксплуата-
ционные свойства используемого электрооборудования, харак-
теризующие его пригодность к эксплуатации; технологический
95
объект, определяющий режимы использования и условия окру-
жающей среды; служба эксплуатации, от которой зависит каче-
ство обслуживания, ремонта и других работ по обеспечению на-
дежности энергооборудованпя. Система названных элементов
(рис. 5.2) составляет обобщенный объект изучения теории экс-
плуатации энергооборудованпя и обозначается для краткости:
источник - электроприемник - технологический объект - служба
эксплуатации (система П-Э-Т-С). Каждый выделенный элемент
системы дает обобщенное представление о реальных объектах.
Источник - это электрооборудование системы сельского эле-
ктроснабжения.
ПС “I
Рис. 5.1. Упрощенная схема производственной системы
Электроприемник - это совокупность электрооборудования
от ввода в помещение до рабочего органа или рабочей зоны
технологического объекта, включающая три функциональных
звена: Эи — устройство присоединения к источнику (внутренняя
проводка, пускозащитная аппаратура, средства автоматики
и т. п.); Эп - непосредственно электроприемник-преобразователь
энергии (электрическая машина, электронагреватель и т. п.);
Эт - устройство передачи энергии от электроприемника к тех-
нологическому объекту (в электроприводе- муфта или клино-
ременная передача, в облучающей установке- светильник и
т.п.).
Технологический объект - это любая электрифицированная
машина, установка, поточно-технологическая линия и другая
сельскохозяйственная техника.
96
Служба эксплуатации - это специалисты электротехнической
службы (ЭТС) хозяйства пли района, которые контролируют
использование и осуществляют обслуживание (ремонт), а также
их ремонтно-обслуживающая база.
Система И-Э-Т-С
Воздействия
Ресурсы
Источника
Объекта
Службы
Среды
Энергия
Обслуживание, ремонт
Труд
Продукт
Мате-,
риал
Надежное и
полное исполь-
зование ЭО
Связь с другими системами
Рис. 5.2. Обобщенная схема системы И-Э-Т-С
Система И-Э-Т-С относится к типу «человек-машина», через
технологический объект она связана с животными, растениями и
с биотехническими системами сельскохозяйственного производ-
ства. Неодинаковая природа связей, возникающих между биоло-
гическими и техническими звеньями, многообразие элементов и
связей между ними и ряд других признаков, присущих данной
системе, относят ее к числу сложных. Чтобы упростить исследо-
вание, общую систему II- Э-Т-С разделяют на несколько уровней,
на каждом из которых конкретизируют взаимосвязь специалис-
та (группы специалистов) ЭТС с элементами технической систе-
мы: от эксплуатации отдельного вида электрооборудования до
эксплуатации целого парка электрооборудования.
Наряду с перечисленными пространственными границами
объект эксплуатации характеризуется временными границами,
которые охватывают процессы использования, обслуживания и
комплектования. Необходимость учета процесса комплектова-
ния на стадии эксплуатации обусловлена тем, что для изделий
массового применения (электропривод, электроосветительная
установка и т. п.) требования потребителей настолько разнооб-
разны, что на стадии создания электрооборудования их нельзя
учесть достаточно подробно и заводу-изготовителю приходится
ориентироваться на некоторые усредненные условия эксплуата-
ции, которые иногда не совпадают с конкретной системой
97
И-Э-Т-С. Чтобы в этом случае добиться качественного использо-
вания энергооборудования, эксплуатационный персонал должен
проверить правильность его комплектования и при необходимо-
сти подобрать другие типоразмеры пли режимы работы, наибо-
лее подходящие для конкретных условий эксплуатации.
Эффективность эксплуатации. В общем случае иод эффек-
тивностью понимают успешность выполнения поставленной
задачи или достижения определенной цели. Для измерения эф-
фективности принимают некоторые характеристики изучаемой
системы в качестве критериев эффективности. При этом учиты-
вают, что правильный их выбор имеет важное народнохозяйст-
венное значение, так как ошибочный критерий исказит оценку
результатов работы коллектива исполнителей и направит их
деятельность ио ложному пути.
Принято считать, что вариант решения, для которого крите-
рий имеет наименьшее из возможных значений, наиболее эффек-
тивен. Эксплуатация электрооборудования, при которой потреб-
ность производственного процесса в энергии удовлетворяется пол-
ностью при наименьших приведенных удельных затратах, называ-
ется оптимальной по удельным затратам.
Чтобы повысить абсолютный эффект оптимизации, прихо-
дится усложнять вычислительные процедуры за счег учета слу-
чайного характера изменения характеристик системы П-Э-Т-С,
неопределенности информации и многокрнтериальности экс-
плуатационных задач.
Условия эксплуатации - это совокупность всех внешних фак-
торов, от которых зависит эффективность эксплуатации обору-
дования. К ним относятся условия: использования, окружающей
среды, электроснабжения и обслуживания.
Условия использования зависят от особенностей технологичес-
кого объекта. Их определяют режимом работы, характером и
уровнем нагрузки, занятостью в течение сут ок, месяца и года, а
также ответственностью объекта, которая характеризуется раз-
мером технологического ущерба, возникающего при отказе
энергооборудования.
Условия окружающей среды характеризуют дестабилизирую-
щие воздействия на электрооборудование в периоды работы и
простоя. В этой группе выделяют климатические условия, место
размещения, запыленность, загазованность, влажност ь, уровень
вибрации и другие воздействия, вызывающие ухудшение свойств
энергооборудования.
Условия электроснабжения оценивают влияние источника
электроэнергии на надежность и процессы работы энергообору-
98
дованпя. Они характер! нуются качеством напряжения в устано-
вившемся и пусковом режимах, потерями энерпш в системе ее
передачи и распределения, а также удельными замыкающими
затратами на электроэнергию.
Условия обслуживания дают сведения о качестве технического
обслуживания, текущего и капитального ремонтов, оперативно-
сти устранения отказов и затратах ресурсов на все эксплуатаци-
онные работы.
При изучении эксплуатации используют ряд терминов из сис-
темного анализа: система, границы системы, цель, альтернатива
и др.
Система - это упорядоченная совокупность взаимосвязанных
элементов, действующих как единое целое для достижения по-
ставленной цели. Любая система включает в себя подсистемы
как более узкие совокупности элементов пли отдельные из них, и
в то же время она является частью другой, более общей системы
(надсистема, суперсистема), взаимодействуя с ней через внешние
связи.
Границы системы - это пространственно-временные пределы,
в которых элементы, их свойства и связи способствуют достиже-
нию цели системы, а также сохраняется управляемость ими.
Цель - это желаемое конечное состояние системы.
Альтернатива вариант системы или ее действия, способный
достигнуть поставленной цели.
5.2. Предмет и методы изучения курса
Предметом изучения в курсе «Эксплуатация энергооборудо-
вапия» служат основные закономерности, правила и способы
выбора (комплектования), использования, технического обслу-
живания и ремонта энергооборудованпя в условиях сельского
хозяйства, а также методы решения эксплуатационных задач.
Теоретические вопросы изучают на примере обобщенных моде-
лей, в которых используются понятия: объект, изделие, оборудо-
вание. Они могут заменять любые конкретные виды энергетиче-
ского оборудования. Практические рекомендации рассмотрены
применительно к конкретным техническим средствам сельской
энергетики пли на примере электротехнического оборудования.
Содержание предмета изучения показано на рис. 5.3. Все те-
мы условно разделены на пять разделов и ряд подразделов.
Предметом изучения в первом разделе служат исходные сведения
об изучаемом оборудовании, основные свойства оборудования,
задачи и условия эксплуатации оборудования на предприятиях
агропромышленного комплекса.
99
Второй раздел это теоретические основы эксплуатации
энергетического оборудования. Здесь рассмотрены общие зако-
номерности получения наибольшей пользы от энергетического
оборудования за счет управления его состоянием в периоды ис-
пользования и обслуживания.
Рис. 5.3. Примерное содержание предмета изучения
Третий раздел посвящен изучению закономерностей рацио-
нального использования энергооборудования. В отличие от
многочисленных материалов ио эксплуатации энергооборудо-
вания, где приводят рекомендации по организации обслужива-
ния и ремонта лишь применительно к сложившимся на практике
условиям использования, в этом разделе рассматриваются мето-
ды проверки комплектования энергетических установок, обос-
нования оптимальных уровней нагрузки, занятости и резерви-
рования энергооборудования.
Важное место занимает четвертый раздел - техническая экс-
плуатация оборудования. Здесь предметом изучения являются
правила, технологические процессы и приемы технического об-
служивания, текущего ремонта и хранения конкретных видов
энергооборудования, используемого в производстве и в быту.
100
В пятом разделе приведены способы организации эксплуата-
ции и построения энергетических служб. Научно-технический
прогресс непрерывно повышает требования к специалистам-
эксплуатационникам. Они должны не только хорошо знать до-
стигнутое в науке и практике эксплуатации энергооборудова-
ния, но и уметь самостоятельно ставить и решать новые эксплу-
атационные задачи, направленные на ускорение развития агро-
промышленного комплекса. Поэтому при изучении курса ста-
вится задача прившь навыки технического творчества и мето-
дической культуры. Особенность эксплуатационных задач со-
стоит в том, что они имеют не только техническое, но и органи-
зационное, управленческое и социальное содержание. Все они по
своей сущности являются технико-экономическими задачами.
При их решении необходимо учитывать гораздо больше факто-
ров, чем при изучении рабочих процессов энергооборудованпя.
Многие из них, в том числе и человеческий фактор, имеющий
решающее влияние на результаты эксплуатации, не имеют чет-
кого количественного описания. Поэтому при изучении курса
применяют различные методы познания: эксперимент, анало-
гию, сравнение, анализ, синтез, системный подход и т.п. Экспе-
римент как метод научного познания - один из самых древних и
самых распространенных. Благодаря наглядности и убедитель-
ности он имеет большую познавательную роль. Методы экспе-
риментирования плодотворно развиваются. В последние годы
нашли широкое применение методы активного планирования
эксперимента. При изучении эксплуатации энергооборудованпя
многие зависимости выявляются лишь ио экспериментальным
данным (связь показателей надежности с условиями эксплуата-
ции, влияние качества электроэнергии на КПД энергооборудо-
вания и т.п.).
При использовании системного подхода в объекте изучения
(например, в системе П-Э-Т-С) следует выделить и взаимоувязать
следующие аспекты: структурный, позволяющий проанализиро-
вать элементный состав объекта; функциональный, показываю-
щий взаимосвязь различных функций системы; технико-
экономический, рассматривающий технические характеристики
во взаимосвязи с экономическими законами и задачами; соци-
альный, раскрывающий производственные отношения в коллек-
тиве и индивидуальные интересы работников, обслуживающих
технику; кибернетический, определяющий внутреннюю органи-
зацию и управление системой; исторический, раскрывающий
возникновение системы, основные тенденции и перспективы ее
развития.
101
При системном подходе обычно применяют алгоритмы при-
нятия решений. Простейший алгоритм включает пять этапов:
• первый этап - сформулировать цель изучения (осмыслить
главную цель изучаемой дисциплины, выявить актуаль-
ность задачи, выбрать качественные и количественные
оценки достижения цели, сформулировать цель):
• второй этап - выделить объект изучения (определить мес-
то и роль задачи в предмете изучения, выделить простран-
ственные и временные границы объекта изучения, обосно-
вать расчетную схему объекта и описать предмет его изу-
чения);
• третий этап - поставить задачу (выявить все факторы,
влияющие на предмет изучения, выделить неуправляемые
и управляемые факторы или исходные и искомые данные,
обосновать модель объекта с указанием допущений и ог-
раничений);
• четвертый этап - найти альтернативы достижения цели
(обосновать метод изучения, выполнить качественное ре-
шение, выполнить численное решение, составить список
альтернатив решения);
• пятый этап - сформулировать окончательный результат
пли принятое решение (проверить все альтернативы на
соответствие исходным данным и цели, принять оконча-
тельное решение, сформулировать результаты изучения).
Алгоритм ЦОЗАР (по начальным буквам ключевых слов
каждого этапа) применим для изучения всех разделов курса. Он
позволяет находить как качественное, так и численное решение
задач. При этом можно использовать любой математический
аппарат. Алгоритм открывает широкую возможность примене-
ния ЭВМ в учебном процессе.
5.3. Задачи и условия рациональной эксплуатации
энергооборудования
Главная цель эксплуатации энергооборудования, как показа-
но в исходных положениях теории эксплуатации, состоит в под-
держании таких уровней его надежности и использования, при
которых обеспечивается эффективная работа технологических
объектов, оснащенных этим оборудованием.
Анализируя содержание главной цели, в ней можно выделить
три промежуточные цели: обеспечение требуемой надежности
энергооборудования, обеспечение рационального использова-
ния энергооборудоваипя, снижение эксплуатационных затрат.
102
Каждая из выделенных целен ставит перед эксплуатацией ряд
технических, технологических, социальных и экономических
задач, взаимосвязь которых показана в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Классификация целей и задач эксплуатации
Поддержание требуемой надежности
Технические задачи Организационные задачи
Совершен- ствование и замена уста- ревшего электро- оборудова- ния Предупреж- дение ава- рийных ре- жимов ис- точника и технологи- ческого объ- екта Совер- шенство- вание ре- мо нтно- о белу жи- ва ющей базы Повышение квалифи- кации и со- вершенство- вание сис- темы стиму- лирования персонала Совер- шенство- вание учета отказов, простоев Совершен- ствование организа- ции техни- ческой экс- плуатации
Рациональное использование энергооборудования
Технико-технологические задачи Организационные задачи
Повыше- ние су- точной и годовой занятости Поддержа- ние опти- мальной нагрузки Примене- ние прину- дительных режимов работы Разрабочка нормативов оптимального использо в а ния Совершенствова- ние учета и сис- темы стимулиро- вания результа- тов использова- ния
Поддержание оптимального уровня затрат на эксплуатацию
Социальные задачи Организационные задачи
Форми- рование трудовых кол- лективов Внедрение научной организа- ции труда Улучшение жилищно- бытовых условий Повыше- ние про- изво- дитель но- сти груда Повыше- ние фон- довоору- женности Совершен- ствование системы оцен- ки результа- тов работы
Решение технических задач связано с повышением качества
оборудования за счет его совершенствования и своевременной
замены устаревших изделий, улучшения обслуживания, оптими-
зации режимов использования и внедрения автоматизации. Тех-
нологические задачи направлены на более тщательное согласо-
вание технологических процессов сельскохозяйственного произ-
водства с возможностями оборудования, на снижение энергоем-
кости процессов и повышение качества выпускаемой продукции.
Социальные задачи, имеющие большое, но часто недооцени-
ваемое значение, состоят в улучшении моральных, трудовых н
бытовых условий специалистов энергетических служб (ЭНС).
Организационные задачи направлены на совершенствование
формы, структуры, принципов управления ЭНС; на улучшение
О? .С 'с 0. е ft iТО >7
ft/ Ц t i < ' ( t'f rt Д.’чЛ f ••
способов выполнения технического обслуживания, текущих и
капитальных ремонтов; на достижение четкого взаимодействия
подразделении и специалистов службы.
Пример. На каждом уровне системы П-Э-Т-С (см. рис. 5.2)
определить организационные задачи по повышению качества
технической эксплуатации энергооборудованпя.
На республиканском уровне эта задача состоит в том, чтобы
на основе комплекса исследований сформировать научные по-
ложения об оптимальной эксплуатации, разработать норматив-
ные п методические документы о прогрессивных формах постро-
ения ЭНС п ремонтно-обслуживающих баз, способах и техноло-
гии работ, а также о методах оценки эффективности эксплуата-
ции энергооборудованпя на всех уровнях системы И-Э-Т-С. На
областном уровне стоит задача внедрения рекомендаций высше-
го уровня: составление плана размещения и специализации об-
ластных и районных ремонтных, снабжающих и обслуживаю-
щих баз; разработка комплексной системы управления качест-
вом технического обслуживания и ремонта; подготовка про-
граммы повышения квалификации персонала. На районном
уровне задача заключается в создании ремонтно-обслуживаю-
щей базы, совершенствовании способов централизованного об-
служивания и снабжения, налаживании системы учета и анализа
результатов эксплуатации, совершенствовании учебной базы
(создание классов, тренажеров, «деловых игр» и т.п.) и проведе-
нии занятий с электромонтерами. На уровне эксплуатационных
участков организационная задача повышения качества обслу-
живания состоит в улучшении работы пунктов и постов элект-
рика, разработке и кошроле выполнения плана работ, система-
тическом ведении учета работы и результатов деятельности
ЭНС. На уровне групп электромонтеров (отделений, бригад,
ферм) эта задача заключается во внедрении оптимальных разме-
ров п структуры группы, улучшении методов планирования и
контроля работы, организации выполнения требований системы
технической эксплуатации. На уровне специалиста задача сво-
дится к повышению индивидуального мастерства, освоению ме-
тодов бездефектного труда и совершенствованию оснащения
рабочего места.
Трудность организации эффективной эксплуатации энерго-
оборудования заключается в необходимости совместного до-
стижения всех поставленных целей и согласованного решения
задач всех уровней. Успешная эксплуатация возможна при вы-
полнении ряда условий, основными из которых будут: научное,
трудовое и материальное обеспечение программ эксплуа гацпп.
104
Научное обеспечение необходимо для успешного решения лю-
бой сколько-нибудь крупной эксплуатационной задачи, на каж-
дом шагу движения вперед эксплуатационных служб. На науч-
ной основе должны разрабатываться все нормативные докумен-
ты и рекомендации по эксплуатации энергооборудования. От-
сутствие научно обоснованных положений тормозит развитие
эксплуатац! 1и энергооборудован! 1я.
Полное укомплектование высококвалифицированными спе-
циалистами ЭНС хозяйств, районов, областей и республик
трудовое обеспечение - главное условие правильной организа-
ции эксплуатации оборудования. В последние годы резко увели-
чилось число инженеров-электриков, непосредственно занятых в
сфере эксплуатации. Систематически улучшается качество их
подготовки. Однако еще не все хозяйства полностью укомплек-
тованы электротехническим персоналом. Областные и респуб-
ликанские ЭНС призваны уделять больше внимания подготовке
и закреплению на местах этих специалистов.
Правильное материальное обеспечение эксплуатационных ра-
бот приводит к повышению производительности и качеству
труда электромонтеров, улучшению оперативности устранения
отказов и снижению технологического ущерба, возрастанию
сроков службы энергооборудования и т. и. Ставится задача ор-
ганизовать надежную систему ремонтно-обслуживающих баз в
агропромышленном комплексе и добиться рационального рас-
пределения средств на ремонтно-эксплуатационные нужды.
5.4. Эксплуатационные свойства энергооборудования
Эксплуатационные свойства энергооборудования - это те его
объективные особенности пли признаки качества, которые ха-
рактеризуют, в какой мере то или иное изделие соответствует
требованиям эксплуатации. Чем полнее приспособлено обору-
дование к эффективному использованию и техническому обслу-
живанию (ремонту), тем лучше его эксплуатационные свойства.
Такие возможности закладывают при разработке и изготовлении
энергооборудования, а реализуют в процессе его эксплуатации.
Совокупность эксплуатационных свойств можно разделить
на общие, присущие всем видам энергооборудованпя, и специ-
альные, имеющие значение для конкретных групп энергообору-
дования. К общим свойствам относятся надежность и технико-
экономические свойства, а к специальным - технологические,
энергетические, эргономические и другие свойства. На рис. 5.4
приведена примерная классификация эксплуатационных свойств
оборудования, используемого в сельском хозяйстве.
105
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 комплекс-
ный - к нескольким свойствам. Каждый показатель может по-
разному учитывать фактор времени. По этому признаку их раз-
деляют на номинальные, рабочие и результирующие показатели.
Номинальные показатели — это указанные изготовителем
энергооборудования значения основных параметров, регламен-
тирующие его свойства и служащие исходными для отсчета от-
клонений от этого значения при испытаниях и эксплуатации. Их
указывают в технической документации и на заводском щитке
энергооборудования.
Рис. 5.4. Классификация эксплуатационных свойств энергооборудования
Рабочие показатели - это фактические значения, наблюдае-
мые в данный момент эксплуатации при конкретном сочетании
действующих факторов. Они дают обычно «точечную» оценку
свойств.
Результирующие показатели- это средние или средневзве-
шенные значения за некоторый период эксплуатации (сезон, год
или срок службы). Они дают более полное представление об эф-
фективности использования и результативности обслуживания
(ремонта) энергооборудованпя. Эксплуатация должна быть на-
лажена таким образом, чтобы результирующие показатели были
не хуже номинальных.
106
Электрифицированные объекты (процессы) сельскохозяйст-
венного производства предъявляют особые требования к надеж-
ности оборудования. Для этих объектов обычно наибольшую
опасность представляет не факт отказа оборудования, а про-
должительность восстановления его работоспособности, т.е.
простой. Если простой объекта превысит некоторое допустимое
время, то нарушение технологического процесса приведет к пор-
че продукции, гибели животных (растений) и другим нежела-
тельным последствиям. Повышение долговечности оборудова-
ния зависит от правильного выбора номенклатуры, числа и раз-
мещения резервных (запасных) элементов; хорошей организации
оперативно-дежурного обслуживания энергетического хозяйства
сельскохозяйственных предприятий.
На практике различают конструктивную и эксплуатацион-
ную надежность. Первая из них характеризует свойства изделия,
заложенные при его проектировании, а вторая - наблюдаемые
при эксплуатации. Для некоторых видов энергооборудованпя
показатели конструктивной надежности приведены в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Показатели конструктивной надежности электрических изделий
Наименование изделия Вид норма- тивно-тех- нической докумен- тации Значение показателя надежности
1 2 3
Трехфазные корот- козамкнутые асин- хронные двигатели серии А2 и А02 мощностью от 0,6 до 100 кВт гост 13859-68 с изме- нением № 4 Расчетный срок службы двигателей не менее 40 000 ч для всех активных час- тей, кроме обмотки статора; не менее 20000 ч для обмотки статора и не ме- нее 10000 ч для подшипников
Трехфазные асин- хронные коротко- замкнутые двигате- ли серии 4А мощ- ностью от 0.06 до 400 кВт ГОСТ 19523-81 Средний срок службы не менее 15 лет при наработке не более 40 000 ч. На- работка обмотки статора не менее 20 000 ч. Наработка подшипников не менее 12000 ч. Вероятность безотказ- ной работы не менее 0,9 при 10 000 ч наработки
107
эффективностью в отношении КПД, коэффициента мощности и
других энергетических показателей, а также его приспособлен-
ность к переходным (пуск, торможение) и другим режимам ра-
боты. Хорошие энергетические свойства должны быть у любого
вида оборудования сельскохозяйственного назначения. Напри-
мер, электрооборудование подключаю! к источнику питания
через протяженные электрические сети с многократной транс-
формацией энергии. Система электроснабжения имеет невысо-
кий КПД (70%), и поэтому сельские электроприемники с низки-
ми энергетическим свойствами вызывают огромные потери эле-
ктроэнергии, трудно пускаются и нестабильно работают.
При оценке энергетических свойств необходимо учитывать
не только номинальные, но и результирующие показатели. Рас-
смотрим рабочие характеристики КПД двигателей, показанные
на рис. 5.5. 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 на-
грузок, а та 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 номи-
нального. У второго двигателя высокие значения КПД наблю-
даются в широком диапазоне на!рузок. При применении таких
двигателей их суммарный результирующий КПД будет близок к
номинальному значению.
Рис. 5.5. Характеристики КПД двигателей
110
Таким образом, электрооборудование должно иметь высокие
энергетические показатели в достаточно широком интервале
изменения нагрузок, питающего напряжения и других эксплуа-
тационных факторов. При этом следует учитывать, что почти
все факторы имеют случайный характер изменения.
Эргономические свойства определяют соответствие оборудо-
вания психофизиологическим возможностям обслуживающего
персонала. Они оцениваются по гигиеническим, антропометри-
ческим, физиологическим и психологическим показателям, ус-
тановленным ГОСТ 21033-75 и ГОСТ 16456-70. В группу гигие-
нических показателей входят уровни освещенности, запыленнос-
ти, 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
впброшумовые воздействия. Своевременное и качественное тех-
ническое обслуживание позволяет поддерживать гигиенические
показатели на требуемом уровне. К антропометрическим отно-
сятся показатели, характеризующие соответствие конструкции и
размещения оборудования росту обслуживаемого персонала.
При правильном размещении электроустановки легко ее обслу-
живать. Распределительные щиты и пункты не в полной мере
удовлетворяют этим требованиям, так как они обычно располо-
жены в узких проходах, на большой высоте и т. п. Другие эрго-
номические свойства оборудования должны соответствовать
зрительным, слуховым, силовым и рефлекторным возможностям
человека и его трудовым профессиональным навыкам.
5.5. Причины и закономерности появления отказов
Общее представление о причинах и закономерностях появле-
ния отказов оборудования можно получить при анализе надеж-
ности его отдельных элементов. Рассмотрим, к примеру, обмот-
ку асинхронного двигателя и выясним причины ее отказов. Из-
вестно, что обмотка работоспособна до тех нор, пока имеет пра-
вильное соединение и достаточную прочность (электрическую,
тепловую и механическую). Нарушение любого из названных
параметров приводит к отказу обмотки.
Такие нарушения могут возникнуть из-за выбора заниженно-
го класса изоляции привода при конструировании, а также из-за
повреждения проводов при укладке обмотки в статор при изго-
товлении и ошибочном включении двигателя на повышенное
напряжение при эксплуатации. Все эти причины образуют груп-
пу субъективных факторов надежности. Вместе с тем при экс-
111
плуатацип на обмотку воздействует много объективных факто-
ров влажность, запыленность, вибрация и т.д. Те из них, кото-
рые приводят к отказам из-за старения или износа элементов
энергооборудования, условно называют внутренними объектив-
ными факторами, а остальные - внешними. Таким образом,
причины, вызывающие отказы энергооборудования, подразде-
ляют на объективные и субъективные. К группе субъективных
факторов относят конструкционные, производственные и экс-
плуатационные, а объективных - внутренние и внешние деста-
билизирующие воздействия.
Конструкционные отказы обусловлены следующими ошиб-
ками при проектировании оборудования: нарушение требова-
ний стандартов, занижение запаса прочности, недостаточная
проработка электрических схем или конструкций узлов. Произ-
водственные отказы вызваны нарушениями технологии изго-
товления, применением некондиционных материалов, недоста-
точным контролем качества изделий и т.д. Конструкционные и
производственные отказы обычно выявляют в начальный пери-
од эксплуатации. Они могут быть обнаружены в процессе испы-
таний в заводских условиях.
Эксплуатационные отказы возникают из-за нарушений уста-
новленных для конкретного энергооборудования условий экс-
плуатации, низкой квалификации электромонтеров или персо-
нала, использующего электрооборудование, естественного ста-
рения и т.п. Эти отказы проявляются в течение всего срока
службы энергооборудования.
На рис. 5.6 приведена примерная классификация факторов,
приводящих к отказам оборудования. Названные причины не-
равнозначно влияют на надежность электроустановок. Для кон-
кретных видов энергооборудования и условий эксплуатации
обнаруживаются некоторые группы факторов, действие которых
оказывается доминирующим. Например, у асинхронных двига-
телей отказы происходят в основном за счет объективных экс-
плуатационных факторов и в целом по сельскому хозяйству рас-
пределяются следующим образом: из-за увлажнения изоляции
2%, неполнофазного питания 20, перегрузки - 20, затормажи-
вания ротора - 15 и прочих причин - 20%.
У конкретных электроприводов структура отказов может значи-
тельно отличатся от средних данных. Например, электроприводы
транспортеров с ручной загрузкой и вакуумных насосов доильных
установок наиболее часто подвержены перегрузкам (40%) и затор-
маживаниям ротора (30%), а электроприводы насосов и вентилято-
ров - увлажнению (30%) и неполнофазному питанию (30%).
112
По характеру проявления все отказы делят на внезапные и
постепенные. Внезапные отказы характеризуются резким, скач-
кообразным ухудшением качества энергооборудования под воз-
действием внутренних дефектов, нарушений режимов работы
или ошибок обслуживающего персонала. Обычно появлению
внезапных отказов предшествуют скрытые изменения свойства
или пиковые электрические (механические) перегрузки, которые
не всегда удается обнаружить.
Пр ичкны отказе в
Производст-
венные
Объективные
Соблюдение
технологии
Качество
материала
Комплексным
контроль
Рис. 5. б. Классификация причин отказов
| Внешние J Внутренние
Вибрации, ударьт,
ускорения
—| Износ
~| Старение |
Температура,
влажность,
солнечное излу-
чение, атмосфер-
ное давление,
примеси в воз-
духе
Постепенные отказы характеризуются медленным изменени-
ем свойств элементов энергооборудования и связей между ними.
Они являются следствием старения, износа, накопления установ-
ленных повреждений и изменений параметров рабочего процес-
са. При помощи специальных приборов или специальных испы-
таний можно прогнозировать момент наступления отказов и
применять соответствующие меры по повышению надежности
энергооборудования.
Интенсивность внезапных и постепенных отказов, а следова-
тельно, и суммарная интенсивность зависят от продолжительно-
сти эксплуатации изделия. Установлено, что для всех видов тех-
ники эта зависимость имеет три участка, характеризующих об-
щую закономерность появления отказов (рис. 5.7).
Участок О-t, называют периодом приработки. В это время про-
являются конструктивные и технологические отказы внезапного
характера, а постепенные практически отсутствуют. За счет
113
устранения дефектных элементов н мест некачественной сборки
и по мерс приработки деталей интенсивность отказов уменьша-
ется в конце периода, снижается до некоторого наименьшего
значения (рис. 5.7, а).
Рис. 5.7. Изменение интенсивности внезапных (а), постепенных (б) и сум-
марных (в) отказов при эксплуатации
Участок t2 называют периодом нормальной эксплуатации.
На этом интервале внезапные конструктивно-технологические
отказы продолжают уменьшаться (см. рис. 5.7, а .), но одновре-
менно возрастает доля постепенных отказов (рис. 5.7, б). Сум-
марная интенсивность остается наименьшей и примерно одина-
ковой (рис. 5.7, в). Участок нормальной эксплуатации обычно в
десятки раз продолжительнее периода приработки. На этом уча-
стке показатели надежности достаточно строго описываются
экспоненциальным распределением случайных величин.
Участок t2 - t3 называют периодом износа. В это время преоб-
ладают постепенные отказы из-за износа и старения энергообо-
рудования. Интенсивность отказов постепенно растет, причем
темпы роста трудно прогнозировать. Для описания показателей
надежности в большей мере подходят закономерности нормаль-
ного распределения случайных величин.
Описание закономерности появления отказов позволяет сде-
лать следующие выводы по организации рациональной эксплуа-
тации энергооборудования. В период его приработки необходим
114
более тщательный надзор sa каждым моментом и постоянный
контроль за режимом работы. В период нормальной эксплуата-
ции нельзя наруша ть периодичность обслуживания эпергообо-
рудовання, так как это увеличит интенсивность отказов и преж-
девременно наступит период износа. Электрооборудование
должно быть направлено в капитальный ремонт или снято с
эксплуатации в начальный период износа.
5.6. Основы технической эксплуатации
Для обеспечения надежной работы разрабатывают и приме-
няют на практике систему технической эксплуатации шерго-
оборудования. Эта система представляет собой совокупность
взаимосвязанных средств, документации технического обслужи-
вания и ремонта и исполнителей, необходимых для поддержания
и восстановления качества изделий, входящих в эту систему
(ГОСТ 18322-78).
На основе существующих положений о технической эксплуа-
тации изделий создают системы технического обслуживания и
ремонта энергооборудования в тех отраслях народного хозяйст-
ва, где его используют. При этом важное значение имеет пра-
вильный выбор следующих основных характеристик системы:
принципа технической эксплуатации, структуры ремонтного
цикла, периодичности работ, типового состава операций обслу-
живания и ремонта, трудоемкости и стоимости работ.
Принцип технической эксплуатации - правило выбора мо-
мента контроля и восстановления свойств оборудования. Изве-
стны три принципа: послеотказовый, профилактический и после-
осмотровый.
Послеотказовый принцип - это обслуживание по необходимо-
сти, когда восстановительные работы осуществляют лишь после
выхода из строя энергооборудованпя; плановые профилактичес-
кие мероприятия не проводят.
Профилактический принцип состоит в том, что независимо от
технического состава энергооборудованпя проводят профилак-
тические мероприятия в плановые сроки; при выходе из строя
элементов или устройств в целом осуществляют их восстановле-
ние (замену).
Профилактические мероприятия могут быть календарными
пли регламентными. В первом случае их выполняют через стро-
го определенные календарные периоды независимо от режима
использования энергооборудованпя. Во втором - после регла-
ментированной наработки, учитывающей загрузку, суточную,
сезонную н годовую занятость шергооборудования.
115
Послеосмотровый принцип - это обслуживание по состоянию
энергооборудованпя, при котором в плановом порядке проводят
лишь диагностические проверки (осмотры), а необходимые про-
филактические (восстановительные) работы назначают с учетом
фактического состояния оборудования.
Для правильного выбора вида технической эксплуатации
следует учесть характеристики надежности энергооборудованпя,
особенности его применения и состояния ремонтно-обслужива-
ющей базы. Установлено, что послеотказовып принцип оправ-
дан при одном из следующих условий: интенсивность отказов не
увеличивается со сроком службы энергооборудованпя; затраты
на аварийный ремонт и технологический ущерб не превосходят
затрат на профилактические работы (при любом характере из-
менения интенсивности отказов); расчетная оптимальная перио-
дичность профилактических работ больше срока службы энер-
гооборудованпя.
Профилактический принцип имеет более широкую область
применения благодаря следующим его преимуществам:
• за счет периодических профплактик, выполняемых через
определенное, правильно установленное время использо-
вания, суммарный объем работ по технической эксплуата-
ции снижается до некоторого наименьшего значения, до-
статочного для поддержания технического состояния
энергооборудованпя на требуемом уровне;
• за счет плановых систематических профплактик каждой
единицы энергооборудованпя наименьший уровень работ
по технической эксплуатации неизменного парка энерго-
оборудования остается практически постоянным;
• весь ряд профилактических работ, выполняемых в течение
срока службы энергооборудованпя, состоит из последова-
тельно повторяющихся однотипных циклов работ.
Целесообразность применения календарной или регламент-
ной системы профилактики можно определить по интенсивнос-
ти отказов энергооборудованпя при работе ZP и прост ое (хране-
нии) Хх, а также по продолжительности периодов работы ТР и
простоя Тх в течение года. Если ZPTP > >.ХТХ, то целесообразно
применять регламентную техническую эксплуатацию, если
ZpTp<7.xTx - календарную.
Поспеосмотровый принцип сохраняет качества профилакти-
ческого и имеет дополнительные преимущества. При его осуще-
ствлении более точно учитывается состояние энергооборудова-
ния и поэтому предотвращается прогрессирующий износ, что
116
позволяет сократить число ремонтов, гарантировать безотказ-
ную работу в ответственные периоды и т.п. Однако применение
послеосмотровой технической эксплуатации осложнено из-за
дефицита средств диагностики и прогнозирования состояния
энергооборудования.
Структура ремонтного цикла— это совокупность и последо-
вательность работ, выполняемых при технической эксплуатации
оборудования. В соответствии с ГОСТ 18322-78 основными экс-
плуатационными работами служат: техническое обслуживание,
текущий ремонт и капитальный ремонт.
Техническое обслуживание (ТО) - это комплекс операций для
поддержания исправности пли работоспособности оборудова-
ния при его использовании по назначению, хранении и транс-
портировании. ТО обеспечивает исправность (работоспособ-
ность) за счет своевременного устранения причин пли мелких
неисправностей, которые могут вызывать отказ. ТО проводят на
месте установки оборудования без нарушения технологического
производственного процесса.
Текущий ремонт (ГР) - это ремонт, выполняемый для обеспе-
чения или восстановления работоспособности изделия и состоя-
щий в замене или восстановлении отдельных его частей. Назна-
чение ТР вытекает из известного положения о неравнопрочнос-
тп элементов любого оборудования. За счет своевременной за-
мены недолговечных элементов (частичное восстановление) ТР
обеспечивает поддержание работоспособности всего изделия. ТР
выполняют на месте установки энергооборудования или ре-
монтной мастерской.
Капитальный ремонт (КР) - это ремонт, выполняемый для
восстановления исправности изделия и полного или близкого к
полному восстановлению ресурса любых его частей, включая
базовые. Такие работы выполняют специализированные элект-
роремонтные предприятия.
Кроме перечисленных работ, энергетическая служба любого
хозяйства выполняет оперативно-дежурное обслуживание, кон-
сервацию и расконсервацию энергооборудования при его хра-
нении, контрольные измерения и профилактические испытания.
Оперативно-дежурное обслуживание обеспечивает быстрое
(оперативное) устранение отказов энергооборудования, а также
проведение любых отключений, переключений и изменений эле-
ктрических схем, вызванных производственной необходимос-
тью. В условиях сельского хозяйст ва разрешено оставлять обо-
рудование на объектах (машинах), но перед длительным просто-
ем оно должно быть законсервировано. После такого хранения
117
осуществляют расконсервацию энергооборудования и его вновь
включают в работу.
Периодичность проведения работ. При послеотказовой тех-
нической эксплуатации восстановительные работы выполняют
по мере необходимости. При послеосмотровой технической экс-
плуатации периодичность зависит от состояния энергооборудо-
ванпя, а также занятости обслуживающего персонала. При про-
филактических работах периодичность определяют, исходя из
принятого критерия эффективности эксплуатации, например -
приведенных затра т на единицу наработки.
В упрощенном виде задача расчета периодичности работ по
критерию приведенных затрат состоит в следующем. Пусть за-
даны тип энергооборудованпя, условия его эксплуатации, затра-
ты на разовое выполнение профилактической работы Зп_ и на
устранение отказа энергооборудованпя, оцениваемые затратами
на капитальный ремонт Зкр и размером технологического ущер-
ба Ут. Требуется определить оптимальную периодичность про-
филактических работ Тп.
Для решения задачи рассмотрим на рис. 5.8 характеристики
перечисленных затрат. С увеличением периодичности Тп затраты
на профилактические работы Зп за срок службы изделия умень-
шаются из-за сокращения суммарного числа проводимых про-
филактик. Но при этом неизбежно возрастают интенсивность
отказов и затраты на капитальный ремонт Зкр, а также размер
технологического ущерба Ут. Суммируя эти составляющие при
разных значениях Тп, получим график изменения суммарных
затрат 3. Периодичность, при которой суммарные затраты ста-
новятся наименьшими, считается наилучшей, т.е. оптимальной
Т
1 п. опт*
Календарный период работы энергооборудованпя между
очередными плановыми текущими ремонтами или от начала
эксплуатации до первого планового ремонта называют межре-
монтным периодом.
Календарную продолжительность между капитальными ре-
монтами или от начала эксплуатации до первого капитального
ремонта называют ремонтным циклом. Структура ремонтного
цикла зависит от вида энергооборудованпя и условий его экс-
плуатации. Например, техническое обслуживание (ремонт) оди-
наковых по исполнению двигателей проводят с разной перио-
дичностью, если их используют в неодинаковых условиях: в су-
хих помещениях ремонтный цикл составляет 8 лет (рис. 5.9, а), а
в особо сырых - 6 лет (рис. 5.9, б).
118
Рис. 5.8. Графики для выбора оптимальной периодичности профилактики
Типовое содержание работ. Каждую профилактическую ра-
боту необходимо выполнять не только своевременно, но и в та-
ком объеме, который гарантирует восстановление утраченных
оборудованием свойств. Объем работ можно уточнить при не-
посредственном ознакомлении с обслуживаемым оборудовани-
ем. Какие именно операции следует выполнить в конкретном
случае, решает обслуживающий персонал или руководитель
энергетической службы.
Т Т ТУТ Т ТУТ т тТт Т IT
1 2 3 4 5 6 7 8
а) Коды
ЪтТтттТтттТтттТ‘ттТтттТ
1 2 3 4 5 6
б) Коды
Н - начало эксплуатации,
Т - ТО (техническое обслуживание);
'Ж- ТР (текущий ремонт);
1 । КР (капитальный ремонт).
Рис. 5.9. Структура ремонтных циклов двигателей в легких (а)
и тяжелых (б) условиях эксплуатации
119
Плановое техническое обслуживание оборудования включает
в себя следующие операции: очистку от пыли, грязи и посторон-
них предметов; проверку и регулировку крепления; проверку и
восстановление (при необходимости) электрических соединений,
и в первую очередь - в цепях зануления (заземления); проверку
сопротивления изоляции; проверку степени нагрева ответствен-
ных узлов и деталей; устранение обнаруженных мелких неис-
правностей.
Текущий ремонт предусматривает следующие операции: очи-
стку внешних поверхностей; отключение от сети и разборку;
очистку внутренних поверхностей, деталей и узлов; определение
состояния и ремонт или замену деталей и узлов (кроме базовых);
сборку; испытания; установку и испытание на рабочем месте. На
основании всех перечисленных типовых операций для каждого
вида энергооборудования в системе ППР и ТО разработано
конкретное содержание технического обслуживания и текущего
ремонта. Капитальный ремонт выполняют по типовым схемам
технологического процесса ремонта соответствующих видов
энергооборудования.
Трудоемкость типовых работ. Нормы трудоемкости обслужива-
ния и ремонта зависят, во-первых, от типового содержания работ,
во-вторых, от мощности, исполнения и других ремонтных особен-
ностей, например, сложност и ремонта энергооборудования.
Первый фактор учитывают в ходе аналитически-эксперимен-
тального нормирования на основе изучения производительнос-
ти обслуживающего персонала непосредственно на рабочем мес-
те. Для этого проводят фотографию рабочего времени (непре-
рывное измерение затрат времени исполнителем в течение рабо-
чего дня) или хронометраж (измерение затрат рабочего времени
на выполнение отдельных операций или приемов). На основе
этих данных разрабатывают обоснованные нормативы трудоза-
трат на отдельные операции пли на виды работ некоторого ба-
зового энергооборудованпя.
Сложность ремонта учитывают различными способами.
Обычно ее оценивают в относительных величинах путем сопос-
тавления трудоемкости ремонта (обслуживания) любого обору-
дования с трудоемкостью таких же работ для базового оборудо-
вания, принятого за единицу измерения. При этом можно выде-
лить дифференцированное и комплексное нормирование слож-
ности ремонта. При дифференцированном нормировании оце-
нивают трудозатраты на разовые и отдельные работы для каж-
дого отдельного вида и типоразмера энергооборудования при
помощи условных единиц ремонта (у.е.р.).
120
За у.е.р. приняты трудозатраты на один вид работ для трех-
фазного асинхронного короткозамкнутого двигателя закрытого
исполнения мощностью 5 кВт, напряжением 380 220 В и частотой
вращения магнитного поля статора 1500 мин
Нормативная трудоемкость у.е.р. составляет для техническо-
го обслуживания 0,5; текущего ремонта - 4,8; капитального ре-
монта - 12,5 чел.-ч. Для любого энергооборудованпя установле-
ны коэффициенты (категории) перевода в у.е.р.
Комплексное нормирование выполняют в условных единицах
энергооборудованпя (у.е.э.). При этом учитывают не разовые, а
годовые трудозат раты на все виды эксплуатационных работ для
некоторого комплекта энергооборудованпя, используемого в
условиях сельского хозяйства. Зау.е.э. принято отношение усред-
ненных годовых трудоемкостей различных видов технического об-
служивания и ремонта к годовой трудоемкости технического об-
служивания и ремонта базовой электроустановки.
За базовую (эталонную) установку принят комплект энерго-
оборудованпя электропривода с двигателем мощностью до
10 кВт, используемого в открытых установках. Нормативная
трудоемкость у.е.э. составляет 18,6 чел.-ч/год п имеет следую-
щую примерную структуру: оперативное обслуживание -2 3,
техническое обслуживание - 5-6, текущий ремонт - 7-9, капи-
тальный ремонт - 1-3 чел.-ч./год. Другие комплекты энергообо-
рудования переводят в у.е.э. при помощи коэффициентов пере-
счета [1, 2].
5.7. Система планово-предупредительного ремонта
и технического обслуживания энергооборудованпя
сельскохозяйственных предприятий (ПГ1Р и ТО)
Основным нормативным документом, регламентирующим
организацию эксплуатации энергооборудованпя в сельском хо-
зяйстве, служит система ППР и ТО. Она разработана на основе
обобщения результатов исследований, выполненных различны-
ми научно-исследовательскими организациями, анализа систем
ППР, действующих в различных отраслях народного хозяйства,
с учетом передового опыта эксплуатации энергооборудованпя
на сельскохозяйственных предприятиях и требований инструк-
ций заводов-изготовителей оборудования.
Этот нормативный документ содержит классификацию усло-
вий эксплуатации энергетических установок в сельском хозяйст-
ве, рекомендации по планированию, организации и учету работ
при технической эксплуатации оборудования и данные о перпо-
121
дичности, типовом составе работ, трудоемкости и о расходе ма-
териалов при техническом обслуживании и ремонте практически
всех видов оборудования, применяемого в сельском хозяйстве.
Система ППР и 1'0 включает профилактические мероприятия
и предусматривает их выполнение в плановом порядке в строго
регламентированные сроки. Настоящей системой предусматри-
вается техническое обслуживание с периодическим контролем,
при котором контроль технического состояния энергооборудо-
вания выполняется с установленными в ней периодичностью и
объемом, а объем остальных операций определяется техничес-
ким состоянием изделия в момент начала технического обслу-
живания. Структура работ в системе ППР и ТО содержит техни-
ческое обслуживание (оперативное и плановое), текущий и ка-
питальный ремонты. Для некоторых видов энергооборудования
предусматривают в качестве самостоятельных профилактичес-
ких мероприятий осмотр и чистку.
Периодичность технического обслуживания и текущих ре-
монтов в системе ППРЭсх установлена по кршерию минимума
приведенных затрат за весь срок службы энергооборудования.
При обосновании периодичности учитывались следующие глав-
ные факторы: тип энергооборудования, условия окружающей
среды и временные режимы работы оборудования. По этим фак-
торам дифференцированы нормируемые периодичности. На-
пример, в зависимости от их сочетания асинхронные двигатели
могут иметь междуосмотровый период 1....3 мес., межремонт-
ный период 9...24 мес., ремонтный цикл 5... 10 лет. При плани-
ровании ТО и ТР на местах допускается увеличивать периодич-
ности и совмещать их для энергооборудования разного типа при
условии сохранения технического состояния оборудования на
прежнем или более высоком уровне.
Выполнение профилактических работ предусматривает со-
ставление графиков ТО и ТР. Планирование работ в течение
года следует осуществлять в размере недельного интервала вре-
мени с резервированием примерно 20% от общего недельного
фонда времени на оперативное обслуживание. Типовой состав
работ в системе ППР и ТО приведен практически для всей но-
менклатуры используемого в сельском хозяйстве энергообору-
дования. В него включены те операции, которые обеспечивают
качественное профилактическое обслуживание. Необходимость
выполнения других операций уточняет электротехнический пер-
сонал при проведении работ.
Трудоемкость нормирована на разовое техническое обслужи-
вание п один текущий ремонт для каждого типа энергооборудо-
122
вания в натуральных единицах трудозатрат. С целью сокраще-
ния объема расчетов при планировании работ ЭНС допускается
использовать укрупненные (интегральные) показатели трудоем-
кости и периодичности выполнения профилактических меро-
приятий применительно к отдельным машинам и установкам.
Приведены интегральные нормативы для основных сельскохо-
зяйственных машин. На основании дифференцированных или
интегральных нормативов определяют годовую трудоемкость
работ путем суммирования разовых трудоемкостей в соответст-
вии с периодичност ью и структурой работ и рассчитывают не-
обходимое число электромонтеров.
Годовая трудоемкость работ по технической эксплуатации
энергооборудованпя определяет численность и структуру инже-
нерно-технических работников ЭНС в хозяйствах. С этой целью
в системе ПНР и ТО даны условные единицы, которые представ-
ляют собой отношение усредненных годовых трудоемкостей
технической эксплуатации различных электроустановок к годо-
вой трудоемкости технической эксплуатации базовой электроус-
тановки, принятой за эталон. Практика применения системы
ППР и ТО подтверждает ее высокую эффективность. Строгое
выполнение требований этой системы позволяет увеличить срок
службы энергооборудованпя в 2-3 раза и снизить эксплуатаци-
онные расходы на 25-30%.
Наряду с этим систему ППР и ТО необходимо постоянно со-
вершенствовать, поскольку промышленност ь поставляет новые
и более надежные виды энергетического оборудования. Непре-
рывно совершенствуется технология сельскохозяйственного
производст ва, накапливаются научные знания и передовой опыт
эксплуатации энергооборудованпя.
5.8. Контрольные вопросы
Что такое эксплуатация энергооборудованпя ? Каковы задачи и
условия рациональной эксплуатации энергооборудованпя в сельском
хозяйстве? Расскажите об эксплуатационных свойствах энерге-
тического оборудования. В чем заключается техническая эксплуа-
тация энергооборудованпя? Система ППР и ТО. Что такое
структура ремонтного цикла? Перечислите цели ТО, ТР и КР. Как
определяют периодичность ТО и ТР? Виды стратегий технической
эксплуатации. Понятие условных единиц в эксплуатации.
123
Глава 6. Теория комплектования и использования
оборудования
Теорию комплектования и использования оборудования рас-
смотрим на примере электротехнического оборудования.
6.1. Типовые эксплуатационные задачи
Техническая эксплуатация призвана обеспечить готовность
оборудования к применению и его эффективное функциониро-
вание. Для достижения этой цели эксплуатационный персонал
предприятия или службы сервиса может использовать практиче-
ский или научный подходы.
Между практическим и научным подходами нет противоре-
чия - они дополняют друг друга. Первый служит качественным,
а второй - количественным решением эксплуатационных задач.
Мировая история подтвердила, что прогресс техники осуществ-
ляется за счет накопления научных знаний и совершенствования
методов расчета. Использование на практике научных методов
повышает эффективность эксплуатации оборудования. Выделим
типовые эксплуатационные задачи, для решения которых можно
применить известные теоретические положения, и укажем пре-
имущества научного подхода.
1. Прогнозирование числа отказов. Предприятие имеет извест-
ный парк оборудования. Заданы условия его эксплуатации.
Требуется определить, сколько раз и как часто в течение года
будет выходить оборудование из строя. Ответ дают методы
теории надежности. При этом удается учесть особенности
оборудования и условия эксплуатации, что повышает точ-
ность расчета в 1,5 тЗ,0 раза.
2. Расчет периодичности технического обслуживания. Служба
сервиса должна составить график обслуживания оборудова-
ния и занятости исполнителей. Теория надежности позволяет
решить задачу по заданному критерию.
3. Определение продолжительност и ремонта. В договоре подря-
да служба сервиса должна принять решение о сроке заверше-
ния ремонта оборудования. Требуется оценить продолжи-
тельность ремонта с учетом заявок других заказчиков и своих
возможностей. Ответ дает теория массового обслуживания.
При этом гарантируется наибольшая эффективность службы
сервиса.
4- Формирование группы оперативного обслуживания электро-
оборудования. Для предприятия с заданным парком электро-
оборудования требуется определить количество дежурных
124
электромонтеров, гарантирующих устранение отказов за ус-
тановленное время. Теория массового обслуживания позво-
ляет определить количество исполнителей и дать ценную до-
полнительную информацию.
5. Выбор нагрузки электродвигателя (трансформатора). Изве-
стно конкретное оборудование и особенност и объекта, на ко-
тором оно используется. Требуется определить загрузку по
заданному критерию. Теория использования определяет оп-
тимальные интервалы нагрузки, снижая удельные затраты на
20 :-50% по сравнению с номинальной загрузкой.
6. Определение резервного фонда оборудования. Предприятие
реорганизует службу эксплуатации. Требуется определить,
сколько оборудования следует иметь в резерве. Теории на-
дежности и .массового обслуживания дают решение с учетом
интересов производства и возможностей ремонтных пред-
приятий. При этом сокращается простой производств и за-
траты на ремонтный фонд.
7. Прогнозирование состояния оборудования. Дорогостоящее
оборудование используется сезонно на ответственном объек-
те. Требуется дать гарантию безотказной работы. Способы
технического диагностирования позволяют изучить опреде-
ленные параметры оборудования и оценить его состояние.
Число примеров можно увеличивать, но приведенные приме-
ры свидетельствуют о широких возможностях применения науч-
ных методов решения эксплуатационных задач.
6.2. Общие сведения по основам рационального выбора
и использования электрооборудования
Правильный выбор электрооборудования - необходимое ус-
ловие его успешной эксплуатации. При проектировании ком-
плексной электрификации сельского хозяйства электрооборудо-
вание выбирают, исходя из требований его качественного функ-
ционирования и наименьших затрат на электрифицированный
объект. Однако по некоторым причинам это не всегда обеспечи-
вает высокую эффективность эксплуатации выбранного элект-
рооборудования.
На стадии проектирования не удается точно предвидеть ус-
ловия окружающей среды, в которых будет находиться электро-
оборудование, и приходится ориентироваться на средние дан-
ные. Они могут существенно отличаться от фактических усло-
вий. Такое же несовпадение может наблюдаться между расчет-
ными и фактическими режимами работ, значениями потребляе-
мой мощности, отклонениями напряжения и другими парамет-
125
рамп. Неопределенность исходной информации нарушает пра-
вильность выбора.
Кроме того, при проектировании не учитывают неизбежное
ухудшение эксплуатационных свойств электрооборудования и
технологических объектов, па которых оно используется. Это
особенно заметно после капитального ремонта техники. Поэто-
му при эксплуатации часто возникают задачи проверки выбора
электрооборудования с учетом конкретных и более точных дан-
ных об условиях эксплуатации. Такая проверка обязательна для
ответственных объектов, у которых погрешности выбора вызы-
вают большой технологический ущерб.
Методика выбора оборудования в общем случае заключается
в определении фактических данных о качестве электроснабже-
ния, режиме работы и других условиях эксплуатации и сопос-
тавления этих данных с параметрами электрооборудования. Ре-
шение о выборе принимают по принципу ограничения пли по
прггнципу оптимпзацгги.
Принцип ограничения состоит в том, что электрооборудова-
ние считается пригодным, если значения его параметров больше
или равны (для некоторых параметров - меньше пли равны)
значениям соответствующих факторов, наблюдаемых при экс-
плуатации. Например, асинхронный электродвигатель выбира-
ют по мощности на основании условия Ри>Рф, где Рн, Рф - номи-
нальная мощност ь выбранного электродвигателя и его фактиче-
ская нагрузка.
Принцип оптимизации основан на изучении вариантов воз-
можных решений и выборе такого электрооборудования, кото-
рое обеспечивает нагшучшип результат электрификации объекта
или процесса. При этом критерием оптимальности могут быть
технические и экономические характеристики.
6.3. Выбор по техническим характеристикам
Основные технические характеристики, учитываемые при
выборе электрооборудования: климатическое исполнение и ка-
тегория размещения; степень защищенности от попадания пос-
торонних предметов и влаги; номинальные параметры
(напряжение, ток, мощность, частота вращения и т.д.); дополни-
тельные характеристики (пусковые свойства, перегрузочная спо-
собность, защитные характеристики и т.д.).
Выбор по климатическому пополнению и категории разме-
щения. Электротехнические изделия, выпускаемые промышлен-
ностью, предназначены для использования в определенном кли-
126
магическом районе и в определенном месте размещения, в зави-
симости от их исполнения.
Изделия, предназначенные для эксплуатации на суше, в реках
и озерах, имеют следующие климатические исполнения для мак-
роклиматических районов: У - с умеренным климатом; ХЛ с
холодным климатом; ТВ - с влажным тропическим климатом;
ТС - с сухим тропическим климатом; Т с влажным и с сухим
тропическим климатом; О общеклп.матпческое исполнение.
Для обеспечения надежной работы в особых производствен-
ных условиях выпускают электрооборудование сельскохозяйст-
венного (С) и химост ойкого (X) исполнения.
Категории размещения электрооборудования обозначают
следующими цифрами: 1 - для работы на открытом воздухе;
2 - для работы в помещениях, где колебания температуры и
влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на
открытом воздухе, например, в палатках, кузовах, прицепах,
металлических помещениях без теплоизоляции, а также в кожухе
комплектного устройства категории 1 или под навесом
(отсутствие прямого воздействия солнечной радиации и атмо-
сферных осадков на изделие); 3 - для работы в закрытых поме-
щениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируе-
мых климатических условий, где колебания температуры и
влажности воздуха, воздействие песка и пыли существенно
меньше, чем на открытом воздухе; 4 - для работы в помещениях
с искусственно регулируемыми климатическими условиями;
5 для работы в помещениях с повышенной влажностью.
Электротехнические изделия сельскохозяйст венного назначе-
ния согласно ГОСТ 19348-74 должны быть изготовлены в кли-
матическом исполнении У. К макроклиматическим районам с
умеренным климатом относятся районы, где средняя из ежегод-
ных абсолютных максимумов температуры воздуха равна плюс
40°С или ниже, а средняя из ежегодных абсолютных минимумов
темпера туры воздуха равна минус 45°С или выше.
Выбор по степени защиты. Степень защиты от соприкосно-
вения с токоведущими пли движущимися частями, находящими-
ся внутри корпуса электротехнических изделий, от попадания
посторонних предметов и проникновения в корпус влаги в соот-
ветствии с ГОСТ 14254-69 условно характеризуется буквами IP и
двумя цифрами (например, IP23, IP54 и т.п.). Эти обозначения
проставляют па корпусах изделии или на табличках с паспорт-
ными данными.
Первая цифра после IP обозначает степень защиты от сопри-
косновения персонала с движущимися частями оборудования и
127
от попадания внутрь его твердых посторонних тел. Вторая циф-
ра обозначает степень зашиты оборудования от проникновения
внутрь корпуса воды.
Электротехнические изделия сельскохозяйственного назначе-
ния согласно ГОСТ 19348-74 должны иметь степень защиты Р23,
IP30, IP31, IP41, IP44, IP51, IP54 и IP55. Кожухи вентиляторов
охлаждения электродвигателей должны иметь степень защиты
не ниже IP20. Рекомендации для выбора электрооборудования
по условиям окружающей среды регламентированы в руководя-
щих технических материалах РТМ 105/23/46/70/16-0-153-81.
Выбор по напряжению. В сельском хозяйстве в основном
применяют трехфазный переменный ток напряжением 380/220 В.
Все электроприемнпки выбирают из условия равенства напря-
жения (номинального и сети). В отдельных случаях для облегче-
ния пуска двигателя схему обмоток переключают со звезды на
треугольник и для этих целей выбирают двигатель с номиналь-
ным напряжением 660/380 В.
Выбор по мощности или току. Электродвигатели выбирают
из условия равенства его номинальной мощности Рнд и мощнос-
ти, потребляемой рабочей машиной пли рабочим органом ма-
шины, Рм. Решающее значение при этом имеет характер нагру-
зочной диаграммы электропривода.
При длительной неизменной нагрузке выбор двигателя осу-
ществляют по фактической потребляемой мощности; при мало
изменяющейся во времени нагрузке, имеющей коэффициент ва-
риации менее 20%, двигатель выбирают по средней мощности;
при переменной нагрузке - по расчетной эквивалентной мощно-
сти, т.е. такой постоянной мощности, которая эквивалентна
фактической переменной по нагреву двигателя (этому условию
удовлетворяет среднеквадратичная мощность).
Зная расчетную мощность машины (Ррм) (фактическую, сред-
нюю или среднеквадратичную), по каталогу выбирают электро-
двигатель стандартной мощности (Рнд), имеющий мощность,
ближайшую большую по сравнению с расчетной. В общем слу-
чае условие выбора имеет вид Рвд >Ррм . Выбранный двигатель
проверяют на перегрузочную способность, на возможность пус-
ка, по частоте пусковых операций.
Электрические аппараты (рубильники, автоматические вы-
ключатели и магнитные пускатели) выбирают по току главных
контактов из условия
^H.i —/рАБ ’ (61)
где IHi - номинальный ток i-ro аппарата;
128
Irak рабочий ток коммутируемой цепи.
Кроме этого, аппараты выбирают по току устройств защиты
из условия /,13i S/г(/Раб , где к, - отношение номинального тока
плавкой вставки или уставки защиты к рабочему току защищае-
мой цепи.
Электронагревательные установки выбирают по мощности
из условия Рнэну > Ррэну, где Р„/1иу номинальная мощность
ЭНУ; Ррэщ' - расчетная мощность ЭНУ. Расчетную мощность
определяют из уравнения теплового баланса помещения пли
технологического процесса.
6.4. Выбор по экономическим критериям
Электротехническая промышленность выпускает большое
число исполнений и типоразмеров взаимозаменяемых видов
электрооборудования. Выбирая его по техническим характерис-
тикам, можно найти несколько вариантов изделий, удовлетво-
ряющих одним и тем же исходным данным. Задача выбора по
техническим характеристикам имеет несколько решений. Чтобы
среди равноценных по техническим возможностям решений най-
ти оптимальный вариант, применяют выбор электрооборудова-
ния по экономическим критериям.
Положительные или отрицательные последствия выбора мо-
гут сказываться не только на работоспособности или экономи-
ческих показателях выбираемого электрооборудования, но и на
других, связанных с ним элементах системы электроснабжения и
технологического объекта. Поэтому при выборе по экономичес-
кому критерию необходимо рассматривать совокупность эле-
ментов, названную ранее системой И-Э-Т-С.
Исходные данные, характеризующие элементы системы, раз-
деляют на четыре группы: 1 - условия электроснабжения
(мощность потребительской подстанции, длина и марка прово-
дов низковольтной линии и т.п.); 2 - условия использования
(назначение привода, эквивалентная мощность и частота вра-
щения рабочего органа машины, занятость в течение суток и
года, допустимая продолжительность простоя из-за отказа, раз-
мер технологического ущерба и т.п.); 3 - дестабилизирующие
воздействия (климатическое условие, характер окружающей сре-
ды, интенсивность и структура аварийных режимов и т.п.);
4 - показатели технической эксплуатации (затраты на обслужи-
вание, интенсивность отказов, фактическая продолжительность
устранения отказов и т.п.).
129
Выбор электрооборудования ио исполнению. Пусть первона-
чально для электропривода рабочей машины выбран электро-
двигатель общего назначения. Требуется определить по крите-
рию приведенных затрат экономическую целесообразность при-
менения па этой машине двигателя такой же мощности, но сель-
скохозяйственного исполнения.
В первом варианте двигатель имеет балансовую стоимость
К], годовые затраты на его капитальный ремонт составляют Зр|,
а технологический ущерб У,. Во втором варианте стоимость
двигателя возрастет до К2 (из-за более надежного исполнения),
по затраты на капитальный ремонт и размер ущерба снизятся
соответственно до Зр2 и У2. Прочие составляющие приведенных
затрат сравниваемых вариантов можно принять одинаковыми - Зпр.
С учетом изложенного запишем уравнения приведенных за-
трат рассматриваемых вариантов:
3] =Е К!+Зр|+ У]+ Зпр;
32 =Е К2+Зр2+ У2+ Зпр, (6.2)
где Е=Ен+Ер - суммарный коэффициент нормативных и рено-
вационных отчислений.
Комплектование электропривода двигателем сельскохозяйст -
венного исполнения будет оправдано, если приведенные затраты
на второй вариант будут меньше, чем на первый 32 3|< 0.
Подставим в это равенство уравнения (6.2) и после преобра-
зования получим искомое условие выбора двигателя сельскохо-
зяйственного исполнения:
к2 К, < [(Зр.+У.) - (Зр2+У2)]Е-'. (6.3)
Отсюда видно, что двигатель сельскохозяйственного испол-
нения целесообразно применять только тогда, когда дополни-
тельные затраты на приобретение и установку меньше экономии
затрат на его капитальный ремонт и покрытие ущерба, достига-
емой за расчетный срок ТР - — =--------= 5 лет.
Е 0,15 + 0,06
Чтобы обобщить условие (6.3), выразим годовые затраты на
капитальный ремонт через интенсивности отказов рассматрива-
емых двигателей л2 и стоимости одного капитального ремон-
та в соответствующих вариантах Кр1, Кр2 с учетом того, что
Зр|=Х|КР|, Зр2=Х2Кр2. Благодаря более совершенному исполне-
нию второго двигателя его отказы снизятся на величину р. Тог-
да получим связь показателей надежности /.2=Z|(1 -р).
Принимая допущение, что Ki=KP]=:KP2, из выражения (6.3)
находим обобщенное условие выбора исполнения электрообо-
рудования по экономическому критерию:
130
(6.4)
где у* = —---относительный технологический ущерб, прихо-
Кр
дящийся на один отказ электрооборудования;
У - стоимостная оценка технологического ущерба при отказе;
Кр - стоимость капитального ремонта электрооборудования,
вызывающего прост ой технологического процесса.
Целесообразность применения более совершенного электро-
оборудования зависит не только от параметров окружающей
среды, но и от интенсивности отказов электрооборудования ба-
зового исполнения, доли отказов, устраняемых за счет более со-
вершенного изделия, и от ответственности электроустановки по
размеру технологического ущерба. Для выбора исполнения по
экономическому критерию необходимо определить по (6.4) до-
пустимое удорожание электрооборудования нового исполнения
и сравнить с фактическим (прейскурантным). Если оно не боль-
ше допустимого, то целесообразно выбрать электрооборудова-
ние более совершенного исполнения.
На основании расчетов по условию (6.4) показано, что при-
менение двигателей сельскохозяйственного исполнения эконо-
мически оправдано при любых сочетанияхЭдч! р на ответст вен-
ных рабочих машинах, имеющих $*> 1,0. На объектах с малым
технологическим ущербом нецелесообразно. применять лишь
при большой общей интенсивности отказов (/м>0,1), в числе ко-
торых более 30% приходИтся на отказы из-за увлажнения изоля-
ции. / ! х Л \
Выбор электрооборудования похмощности. При помощи кри-
терия приведенных затрат можно более i очноХНешать задачи
выбора мощности электрооборудования. Известно7'чТ° при вы-
боре по техническим характеристика^! принимают электрообо-
рудование, номинальная мощность которого больше пли равна
расчетной мощности, то есть приближенно. Для электрообору-
дования массового применения, например, двигателей, погреш-
ности выбора приводят к большому суммарному ущербу
(применение двигателей заниженной мощности снижает его на-
дежность и/ограниЧивает производительность рабочей машины,
а использование двигателей завышенной мощности ухудшает
его энергетические Показатели и удорожает электропривод).
Экономический критерий позволяет более точно указать це-
лесообрадцуй диапазбггнагрузок для каждого типоразмера эле-
131
кгрооборудования, эти диапазоны называют экономическими
интервалами нагрузок. Их определяют путем исследования сис-
темы уравнений приведенных затрат, составленных для каждого
типоразмера электрооборудования с учетом ожидаемых условий
эксплуатации. Условие выбора имеет вид где Рэн,
Р,.в. - соответственно нижняя и верхняя границы интервалов на-
грузок для двигателя (трансформатора) с номинальной мощнос-
тью, Ррас. - расчетная нагрузка.
Метод определения экономических интервалов нагрузок ос-
новывается на сравнении приведенных затрат на единицу нара-
ботки смежных по мощности двигателей (трансформаторов) из
всей шкалы их типоразмеров. Абсолютные границы экономиче-
ских интервалов нагрузок определяют точками пересечения кри-
вых приведенных затрат, т.е. на экономическом интервале на-
грузок данный двигатель имеет среди всех типоразмеров наи-
меньшее значение приведенных затрат.
В табл. 6.1 приведены экономические интервалы нагрузок
двигателей серии 4А, найденные при помощи ЭВМ для условий
сельскохозяйственного производства.
Таблица 6.1
Экономические интервалы нагрузок асинхронных
электродвигател ей
Номинальная мощность, кВт Интервал нагрузок в зависимост и от условий эксплуатации, кВт
Легкие Нормальные Тяжелые
1,1 0,60 1,10 0,50 1,00 0,45 0,95
1,5 1,11 1,50 1,01 1,40 0,96 1,30
2,2 1,51 2,20 1,41 1,95 1,31 1,90
3,0 2,21 3,00 1,96 2,70 1,91 2,60
4,0 3,10 4,00 2,71 3,70 2,61 3,50
5,5 4,10 5,50 3,71 5,20 3,51 5,00
7,5 5,60 7,50 5,21 6,30 5,01 6,00
11,0 7,51....11,0 6,31.... 10,00 6,01 9,20
15,0 11,10....15,0 10,10....13,50 9,21.-12,50
18,5 15,10....18,5 13,60....17,00 12,51....16,00
22,0 18,60....22,0 17,10....20,00 16,01....19,00
Примечание. По классификапип ВИЭСХ. при легких условиях экс-
плуатации нет повышенной влажности, химически активной среды,
запыленности, вибрации и резких суточных колебаний температуры;
при нормальных условиях действует один из перечисленных факторов;
при тяжелых - действуют два и более факторов.
132
Таблица 6.2
Экономические интервалы нагрузки трансформаторов
6...10/0,4 кВ
Вид нагрузки Номинальная мощность, кВА
25 63 160 400
Коммунально-бытовая до 45 76...120 151...315 346... 630
Производственная до 45 86...125 161...320 356...620
Смешанная до 50 86...115 151...295 331...565
Птицефабрика до 45 86...115 151...295 331...550
Молочнотоварная ферма (комплекс) до 45 86...115 146...300 331...570
Свинотоварная ферма (комплекс) до 50 91...125 151...295 331... 560
Теплица на электро- обогреве до 55 96... 130 171...360 401...740
Зерноочистительный ток до 65 111...155 206...405 451...820
Примечание. Для трансформатора мощностью 40 кВА интервалы
нагрузок принимают между указанными для 25 и 63 кВА, для 100 кВА -
между 63 и 160 кВА и т.д.
При выборе мощности необходимо учитывать коэффициент
систематической перегрузки (^=1,3...1,7).
Границы интервалов экономических нагрузок трансформа-
торов приведены в руководящих материалах по проектирова-
нию электроснабжения сельского хозяйства (РУМ), разработан-
ных для пяти зон стран СНГ: Центр, Северный Казахстан,
Средняя Азия, Сибирь и Дальний Восток. В табл. 6.2 указаны
интервалы нагрузок для трансформаторов, эксплуатируемых в
Центральной зоне.
При помощи интервалов экономических нагрузок выбирают
марки проводов для воздушных линий. Примерные интервалы
для четырехпроводных воздушных линий 0,38 кВ имеют следую-
щие значения: провод А16 - интервал 3,7...10 кВА; А25 - 10...15;
А35- 15...21; А50 - 21...30 кВА.
133
6.5. Выбор типа защиты электродвигателей
В процессе эксплуатации электроприводов возникают раз-
личные аварийные ситуации, основные из которых - технологи-
ческие перегрузки, пеполнофазное (несимметричное) питание,
затормаживание (заклинивание) ротора, увлажнение изоляции и
нарушение условий охлаждения. Чтобы в этих случаях не допус-
тить выхода из строя двигателя, его своевременно отключают от
сети при помощи устройства защиты двигателя.
Под технологическими перегрузками подразумевают пере-
грузки, возникающие в процессе работы электродвигателя, ко-
торые приводят к увеличению температуры изоляции обмоток
выше предельно допустимого значения (для соответствующего
класса изоляции). Такие превышения не приводят к моменталь-
ному пробою изоляции обмотки электродвигателя, но влекут за
собой ускоренное старение, постепенное разрушение и прежде-
временный выход из строя изоляции обмотки.
Неполнофазнып режим (потеря фазы) возникает в случае пе-
регорания одного из предохранителей, обрыва провода питаю-
щей сети, нарушения контактных соединений. При этом проис-
ходит перераспределение токов и напряжений электродвигателя,
которое и приводит к его отказу. В зависимости от схемы обмо-
ток, степени загрузки и места обрыва фазы может наступить или
остановка ротора электродвигателя, или же он будет продол-
жать работать, но по его обмотке будут протекать повышенные
токи.
Особенно чувствительны к неполнофазным режимам элект-
родвигатели малой и средней мощности. Если для двигателей
мощностью более 20 кВт опасность разрушения обмотки стато-
ра возникает при загрузке более 50%, то для двигателей меньшей
мощности - начиная с нагрузки 25%.
Затормаживание ротора - самый тяжелый аварийный режим
двигателей, он может возникать из-за разрушения подшипни-
ков, заклинивания рабочей машины, примерзания рабочих ор-
ганов машины и т.д. Затормаживание ротора может происхо-
дить как во время пуска, так и во время работы двигателя. При
затормаживании ротора по обмоткам двигателя протекают по-
вышенные (пусковые) токи, при которых скорость нагрева об-
мотки достигает 7...10°С/с, и поэтому через 10... 15 секунд темпе-
ратура обмотки достигает предельно допустимых значений. Чем
меньше постоянная времени нагрева электродвигателя, тем вы-
ше температура обмотки при одинаковой продолжительности
этого режима и кратности пускового тока. Поэтому режимы с
134
заторможенным ротором представляют наибольшую опасность
для электродвигателей малой и средней мощности, так как у них
постоянная времени нагрева меньше постоянной времени нагре-
ва крупных электродвигателей.
Основное требование, предъявляемое к защитным устройст -
вам, заключается в том, чтобы при перегрузках двигателя они не
допускали бы перегрева статорной обмотки сверх допустимого
значения н тем самым предохраняли бы изоляцию обмотки от
ускоренного износа. При этом отключение электродвигателя
при перегрузках должно происходить при температуре обмотки,
близкой к допустимой, чтобы по возможности более полно ис-
пользовать перегрузочную способность электродвигателя.
В связи с переводом сельскохозяйственного производства на
промышленную основу защитные устройства должны обеспечи-
вать непрерывность производства, т.е. исключать ложные от-
ключения при появлении кратковременных перегрузок, не пред-
ставляющих опасности для электродвигателей. Кроме того, за-
щитные устройства должны иметь достаточное быстродействие
и минимальное время возврата после срабатывания, надежно
работать в реальных условиях сельскохозяйственного производ-
ства, быть универсальными и удобными в эксплуатации.
Известно много типов (вариантов) защиты. По назначению
их можно разделить па три группы. К первой относятся специ-
альные устройства, которые реагируют на отдельный, специаль-
но контролируемый (основной) аварийный режим. Это устрой-
ства, отключающие двигатель при неполнофазном и несиммет-
ричном напряжении сети; при затормаживании ротора; при не-
допустимом снижении сопротивления изоляции. Ко второй
группе относятся универсальные устройства, которые реагируют
на несколько аварийных режимов, контролируя один параметр
двигателя. Третью группу составляют комплексные устройства,
которые реагируют на все аварийные режимы, контролируя не-
сколько параметров двигателя. По параметру, контролируемому
чувствительным (измерительным) органом устройства, все за-
щиты можно разделить на токовые, тепловые, температурные,
фазовые, напряженнейше и комплексные.
Выбор тина защиты по техническим характеристикам. Для
защиты необходимо выявить структуру аварийных режимов,
ожидаемых у конкретного электропривода, и подобрать такое
устройство, которое наиболее полно реагирует на вероятные
аварийные ситуации. Каждый тип защиты имеет следующие ра-
циональные области применения. Для защиты двигателей, ис-
пользуемых с постоянной или мало изменяющейся нагрузкой,
135
следует применять тепловые реле. Для двигателей с длительной
постоянной нагрузкой (вентиляторы, насосы и т.п.) - фазочувст-
вительные устройства защиты. Двигатели, используемые в
пыльных помещениях или имеющие резкопеременную нагрузку
(дробилки, измельчители, лесопилки) либо частые пуски (доза-
торы), должны снабжаться устройствами встроенной темпера-
турной защиты.
Выбор типа защиты по экономическому критерию. Для за-
щиты электроустановок от одного и того же аварийного режима
можно использовать разнообразные устройства. Например, за-
щиту двигателя от перегрузки можно осуществить при помощи
теплового реле, устройства встроенной температурной защиты,
фазочувствительного устройства и других аппаратов. Они име-
ют различные функциональные возможности и стоимости. Вы-
бор по экономическому критерию состоит в том, чтобы найти
такое устройство защиты, дополнительные затраты на которое
компенсируются достигаемым снижением затрат на капиталь-
ный ремонт защищаемого электрооборудования и технологиче-
ского ущерба.
Как и при выборе электрооборудования по исполнению, за-
пишем уравнения приведенных затрат для двух сравниваемых
вариантов защиты:
31 =Е К1+7чКр(1+у*) + Зпр;
32 =Е K2+7v2Kp(l+y.) + Зпр,
где Е=Ен+Ер - суммарный коэффициент нормативных и рено-
вационных отчислений, Е=0,25...0,28;
Ki, К2 - балансовые стоимости электроустановок с различ-
ными вариантами защиты;
ль 7-2 - интенсивности отказов при сравниваемых защитах;
Кр - затраты на устранение одного отказа;
у* - относительная величина технологического ущерба;
3Пр - прочие эксплуатационные затраты.
Исследуя эти уравнения по ранее рассмотренной методике
выбора исполнения двигателя (см. подраздел 6.4), находим усло-
вие выбора устройства защиты по экономическому критерию
кз /(?-i -^-2X1+>'>) (6 5)
Кд Е
где К3, Кд - стоимость устройст ва защиты и двигателя, соответ-
ственно.
Таким образом, экономически выгодно применять такое уст-
ройство, фактическая относительная стоимость которого не
136
превышает допустимую но условию (6.5). Анализ показал, что
для неответственных электроприводов (у*<0,5) с двигателями
мощностью от 1 кВт и более экономически оправдано примене-
ние самых простых и дешевых устройств. Для ответственных
электроприводов (у*>(),5) лимитные цены этих устройств могут
Быть увеличены соответственно в 4...5 раз. Порядок выбора ти-
па защиты регламентирован отраслевым стандартом «Методика
выбора элементов пускорегулирующей и защитной аппаратуры
электроприводов сельскохозяйственных машин» (РТМ
105/23/46/70/16-0-164).
6.6. Оптимизация режимов работы электрооборудования
Эффективность использования электрооборудования оценивает-
ся по суммарным затратам на единицу наработки и зависит от мно-
гих факторов. Большое влияние оказывает мощность нагрузки эле-
ктрооборудования. Актуальность правильного выбора нагрузки
возрастает в связи с широким применением автоматшированных
электроприводов в сельскохозяйственном производстве.
Для электроприводов зависимость критерия эффективности
от нагрузки имеет сложный нелинейный характер. При малой
нагрузке, т.е. при использовании, например, двигателя завы-
шенной мощности, электропривод имеет низкие значения КПД
и cos<p. Увеличение нагрузки приводит к улучшению энергетиче-
ских показателей, но при этом возникают отрицательные по-
следствия - перегрев и снижение надежности двигателя. Лишь
при оптимальной мощности нагрузки суммарные затраты до-
стигают наименьшего значения, а эффективность эксплуатации
электропривода будет наивысшей. В соответствии с повсемест-
ным применением двигателей даже незначительные погрешнос-
ти выбора их нагрузки приводят к большому народнохозяйст-
венному ущербу.
Задача обоснования оптимальной нагрузки электрооборудо-
вания состоит в том, чтобы выявить и сравнить положительные
и негативные последствия, т. е. конкурирующие эффекты, воз-
никающие при увеличении нагрузки, и выбрать такую мощность
нагрузки, при которой достигается наилучшее значение крите-
рия эффективности эксплуатации. В частном случае таким кри-
терием служат суммарные потери двигателя.
Оптимизация нагрузки двигателя по суммарным потерям. В
теории электрических машин установлено, что суммарные поте-
ри двигателя имеют наименьшее значение при коэффициенте
нагрузки Р=Рф / Рн> равном корню квадратному из отношения
потерь двигателя:
137
(6.6)
где рх, рк - потерн холостого хода (постоянные) и короткого за-
мыкания (переменные), о. е.
Полученный по (6.6) результат - итог решения частной зада-
чи, в которой не приняты во внимание потерн в системе элект-
роснабжения. С целью более точного учета реальных факторов
объектом изучения при оптимизации нагрузки должен быть не
только двигатель, но и система П-Э-Т-С. Комплексный учет ха-
рактеристик двигателя и системы сельского электроснабжения
выполняют по выражению оптимальной нагрузки:
1срх+Кр<?х
^срк+Кр<7к ’
(6.7)
где с - коэффициент увеличения потерь за счет системы электро-
снабжения (с= 1,1.,. 1,2);
Кр - эквивалент реактивной мощности, показывающий зна-
чение активных потерь в сетях от каждого кВЛр реактивной
мощности двигателя (Кр=0,12...0,18 кВт/кВЛр);
qx, Чк - реактивные мощности холостого хода (намагничи-
вания) и короткого замыкания (рассеивания), о.е.
Реактивная мощность намагничивания двигателя больше его
мощности рассеивания и поэтому всегда Оптимальная
нагрузка по критерию минимума потерь в системе И-Э-Т-С все-
гда больше нагрузки, оптимизирующей лишь КПД двигателя.
Расчеты выявляют заметное отличие результатов оптимизации
по разным критериям (₽!=(),7...0,8; р2=0,80...0,95) и подтвержда-
ют, что полный учет реальных факторов эксплуатации позволя-
ет уточишь итоги оптимизации.
Вместе с тем следует отметить высокую устойчивость энерге-
тических свойств асинхронных двигателей при изменении их
нагрузки. Отступления от оптимума в пределах ±30% приводят к
увеличению потерь не более чем на 7% от минимального уровня.
Лишь при уменьшении нагрузки ниже 40% наблюдается интен-
сивное снижение КПД. Для кардинального уменьшения потерь
энергии, обусловленных электроприводами, важно не только
правильно выбира ть загрузку при эксплуатации двигателей, но
и увеличивать номинальный КПД на стадии их разработки и
внедрять компенсацию реактивной мощности. Способы сниже-
ния потерь эффективны для сельскохозяйственных электропри-
138
водов в связи с низким кпд сельской системы электроснабже-
ния из-за большой ее протяженности и четырех-шестикратной
траисформаш пi электроэнерп и 1.
Оптимизация нагрузки двигателя по надежности. Влияние
нагрузки на надежность двигателя проявляется в том, что с ее
ростом увеличивается температура нагрева изоляции и сокраща-
ется срок службы двигателя (увеличение температуры на каждые
8... 10 °C сокращает срок службы изоляции вдвое). Снижение же
нагрузки приводит к увеличению стоимости электропривода.
Поэтому оптимальную по надежности нагрузку выбирают по
экономическим показателям системы И-Э-Т-С. Критерием эф-
фективности служат приведенные затраты «з» на единицу нара-
ботки двигателя. Они включают три составляющие: отчисления
от балансовой стоимости электропривода, затраты на его об-
служивание, на капитальный ремонт и технологический ущерб:
з=Еакрз'+ атрз”*+ ap(l+y*)p3ni, (6.8)
где ак, ат, ак - удельные показатели отчислений и затрат на об-
служивание, а также на капитальный ремонт [руб/(кВт*ч)];
п-1 - показатель, характеризующий влияние нагрузки на ин-
тенсивность отказов двигателя.
Чтобы определить оптимальную нагрузку, вычислим первую
производную критерия (6. 8) по рз и решим следующее уравнение:
7~- = -(Еак+ат)р-2+ар(1 + уа.)(1-п)рп 2 =0.
В результате находим уравнение оптимальной нагрузки дви-
гателя по критерию надежности:
Еак + ат
(п-1)(1+у»)ар ’
(6. 9)
Из полученной зависимости видно, чем дороже приобретение
и обслуживание двигателя, тем выше его оптимальная нагрузка,
но с ростом затрат на капитальный ремонт и размера техноло-
гического ущерба она снижается. Например, у двигателя приво-
да вакуумного насоса доильной установки, имеющей у*=5, оп-
тимальная нагрузка в 1,4 раза меньше, чем у двигателя привода
транспортера для уборки животноводческих помещений, для
которого у*= 0,3.
Коэффициент нагрузки двигателя, оптимальный по потерям
энергии, может не совпадать с коэффициентом нагрузки, опти-
мальным по надежности. Для двигателей, используемых на не-
139
ответственных по технологическому ущербу объектах (у* 0.5).
отдают предпочтение критерию потерь энергии. Когда отказ
двигателя вызывает большой технологический ущерб прини-
мают критерий надежности. В тех случаях, когда нельзя отнести
двигатель к первой пли второй группе, выбирают коэффициент
нагрузки между значениями р2 и р3.
Экономичные режимы работы трансформаторов. Для повы-
шения надежности электроснабжения ответственных потребите-
лей на сельских подстанциях устанавливают несколько транс-
форматоров, которые чаще всего работают на общие шины при
неравномерном графике нагрузки. Число одновременно рабо-
тающих трансформаторов влияет на экономичность их исполь-
зования и стоимость потерь энергии в них. Очевидно, что по
мере снижения нагрузки часть трансформаторов можно отклю-
чить и тем самым сократить потери энергии. Определим условия
выбора оптимального варианта включения двух трансформато-
ров на параллельную работу при изменении их нагрузки. Чтобы
найти предельную мощность нагрузки, при которой надо изме-
нять схему, приравняем стоимость годовых потерь энергии в
одном или двух трансформаторах одинаковой мощности SH при
одной и той же искомой оптимальной (предельной) нагрузке Snp:
Рхзх8760 + Ркзкт(8пр/ SH)2= 2Рхзх8760+ 2Ркзкт(8пр/ 2SB)2,
где Рх, Рк - активные потери холостого хода и короткого замы-
кания;
зх, зк приведенные затраты на потери энергии при числе ча-
сов по терь соответственно 8760 и т .
.Snp I2P з 8760
Отсюда —— = ——----------. (6.10)
•s' V
При увеличении нагрузки выше расчетной целесообразно
включить оба трансформатора, а при понижении - один. Для
трансформаторов напряжением 35/10 кВ номинальной мощнос-
тью от1 до 6,ЗМВА и при средних соотношениях параметров,
входящих в выражение (6.10), предельная нагрузка составляет
примерно 100... 110% номинальной мощности одного трансфор-
матора.
Однако приведенный пример не учитывает, что и на передачу
реактивной мощности также затрачивается активная мощность.
Поэтому при определении наиболее выгодного по потерям чис-
ла параллельно работающих трансформаторов реактивные по-
тери переводят в активные, как и при анализе нагрузки двигате-
лей, путем умножения реактивной мощности потерь на эконо-
мический эквивалент кр:
140
Pv=n(Px+Ap2x)+l
(PK+Ap<2K)p\
(6.11)
где kp - для трансформа т оров распределит ельных сетей 6... 10 кВ
равен 0,15 и трансформаторов 35...110 кВ 0,08;
Qx, Qk - реактивные мощности холостого хода и короткого
замыкания.
Учитывая (6.11), на подстанциях с трансформаторами одина-
ковой мощности н конструкции число одновременно включен-
ных трансформаторов можно определить следующими неравен-
ствами: при возрастании нагрузки выгодно к «п» параллельно
работающим трансформаторам подключить еще один транс-
форматор, если суммарная нагрузка Sx удовлетворяет условию:
При убывании нагрузки, наоборот, целесообразно отклю-
чить один из трансформаторов, если
Реактивные потери можно вычислить по формулам
Qx =—-S'h; Qk =—s„,
100 н к 100
где ix, uK - ток холостого хода и напряжение короткого замыка-
ния от соответствующих номинальных параметров, %.
Для трансформаторов различной мощности такую задачу
обычно решают графическим методом.
6.7. Нагрузочная способность электрооборудования
Многие виды электрооборудования работают с неравномер-
ной нагрузкой. Например, около 30% сельскохозяйственных
электроприводов имеют переменную, а 20% - резкопеременную
нагрузку. У трансформаторов потребительских подстанций от-
клонения мгновенного значения тока от среднесуточного могут
иногда достигать ±50%. В целом же нагрузка изменяется с опре-
деленной периодичностью как в течение суток, так и по сезонам
года. Температура охлаждающей среды также колеблется в ши-
роких пределах. Для более полного использования мощности в
таких условиях допускают некоторую перегрузку электрообору-
дования, используя его нагрузочную способность.
141
Под нагрузочной способностью понимают непродолжительную
наибольшую перегрузку, которой электрооборудование может си-
стематически подвергаться без сокращения срока службы в кон-
кретных условиях эксплуатации, определяемых графиком нагрузки
и температурой окружающей среды.
В основе расчета нагрузочной способности лежит тепловой
износ изоляции. Под воздействием температуры и ряда других
факторов физико-химические свойства изоляции с течением
времени необратимо ухудшаются. Она теряет эластичность, рас-
трескивается и отслаивается от провода. Хотя электрическая
прочность самого диэлектрика практически не снижается, изо-
ляция не выдерживает механические нагрузки от вибрации, от
теплового расширения и разрушается. Этот процесс называется
старением. Скорость старения зависит от температуры, а сум-
марный износ от температуры и времени ее воздействия. Эм-
пирическим путем установлено, что при изменении температуры
на каждые 8... 10 °C срок службы изоляции снижается в 2 раза. В
периоды неполной нагрузки температура электрооборудования
ниже номинальной, и поэтому происходит замедленное старе-
ние, благодаря которому создается «резерв» срока службы изо-
ляции, который позволяет перегружать электрооборудование.
При этом выбирают такую перегрузку и ее длительность, при
которых повышенный износ изоляции соответствует ранее обра-
зовавшемуся резерву срока службы и, следовательно, сохраняет-
ся нормативная долговечность изделия.
Скорость нарастания температуры изоляции при перегрузке
электрооборудования зависит главным образом от его постоян-
ной времени нагрева, которая определяет нагрузочную способ-
ность. Асинхронные двигатели, используемые в сельском хозяй-
стве, имеют небольшую постоянную нагрева (до 20 минут) и,
следовательно, малую нагрузочную способность. Погружные
электродвигатели имеют повышенное значение постоянной вре-
мени нагрева, соответственно больше их нагрузочная способ-
ность, что следует учитывать при настройке устройства защиты
и выборе режима работы погружных насосных установок.
Постоянная времени нагрева силовых трансформаторов до-
стигает нескольких часов. Поэтому трансформаторы могут до-
пускать значительную систематическую перегрузку, значение
которой регламентирует ГОСТ 14209-69. В аварийной ситуации,
когда необходима бесперебойность электроснабжения потреби-
телей, допускают перегрузки в пределах, указанных в табл. 6.3.
142
Таблица б. 3
Коэффициенты допустимых аварийных перегрузок
трансформаторов подстанций 6...10/0,4 кВ (РУМ-87)
Вид нагрузки Расчетный се- зон и его сред- несуточная тем- пература Средний коэффициент аварийной перегрузки Темпера- турный градиент ocxlO2
Коммунально- бытовая Зимний (-10) 1,79 0,78
Производственная То же 1,74 0,77
Смешанная То же 1,68 0,73
Птицефабрика То же 1,61 0,76
Молочнотоварная ферма (комплекс) То же 1,63 0,68
Свинотоварная ферма (комплекс) То же 1,55 0,55
Теплица на электро- обогреве Весенний (+5) 1,40 1,00
Зерноочистительный ток Летний (+20) 1,36 1,00
Примечание. При среднесуточной температуре t, отличной от таб-
личной tT, коэффициент перегрузки kr, данный в таблице, необходимо
пересчитать следующим образом: k=k1-oc(t-tT).
6.8. Контрольные вопросы
Перечислите типовые эксплуатационные задачи. В чем заклю-
чается принцип ограничения и оптимизации при выборе электро-
оборудования? Как осуществляется выбор электрооборудования по
техническим характеристикам? Как осуществляется выбор элек-
трооборудования по экономическому критерию? Перечислите осо-
бенности выбора электрооборудования по мощности. Как осуще-
ствляется выбор типа защиты электродвигателей по техническим
характеристикам? Как осуществляется выбор типа защиты эле-
ктродвигателя по экономическому критерию7 Опишите методику
оптимизации режимов работы электрооборудования. Как осуще-
ствляется учет нагрузочной способности электрооборудования в
процессе эксплуатации?
143
Глава 7. Элементы теории надежности
7.1. Основные понятия и определения теории надежности
В процессе эксплуатации оборудование переходит много-
кратно из одного состояния в другое, как показано на рис. 7.1.
Первое и второе состояния определяются технологическими
особенностями оборудования. Например, в сельском хозяйстве,
наряду с круглогодичным использованием, часто наблюдается
сезонная занятость. Продолжительность хранения и использо-
вания достаточно точно определяется производственными ха-
рактеристиками оборудования.
Ремонтопригодность
Рис. 7.1. Модель состояния оборудования
Частота перехода оборудования из второго в третье состоя-
ние и продолжительность пребывания в ремонте заранее неизве-
стны. Также нельзя сразу определить частоту перехода в четвер-
тое состояние. Но без этих данных нельзя организовать рацио-
нальное техническое обслуживание или ремонт. Такие сведения
позволяют получить методы теории надежности.
Во всех сферах деятельности и общения у человека возникает
потребность оценить успешность своих действий или примене-
ния технических средств. В таких ситуациях возникает интуи-
тивное представление о надежности как об уверенности в осуще-
ствлении своих замыслов, о стабильности взаимосвязей и другие
различные понятия «надежности». Наука о надежности исклю-
чает произвольные толкования, заменяя их четкими понятиями,
определениями, и устанавливает количественное описание
свойств надежности.
Надежность свойство объекта сохранять во времени в уста-
новленных пределах значения всех параметров, характеризую-
щих способность выполнять требуемые функции в заданных ре-
жимах и условиях применения, технического обслуживания, ре-
144
монгов, хранения и транспортировки (ГОС'Г 27.002-83). Можно
сказать, что надежность характеризует способность объекта со-
хранять свои первоначальные качества в процессе эксплуатации.
Теория надежности возникла на стыке ряда научных дисцип-
лин: теории вероятностей и случайных процессов, математиче-
ской логики, технической диагностики и др. Она изучает зако-
номерности изменения показателей качества объектов с течени-
ем времени, а также физическую природу этих изменений. В те-
ории надежности изучение сложного явления изменчивости
осуществляется путем использования идеализированных поня-
тий о состояниях, свойствах и событиях и т.п. Приближенная
замена реальных явлений и объектов идеализированными моде-
лями позволяет установить количественные связи между интере-
сующими показателями и определить эти показатели с доста-
точной для практики точностью.
Способность объекта выполнять требуемые функции оцени-
вается несколькими состояниями, в пределах которых парамет-
ры объекта остаются постоянными.
• Исправность - состояние объекта, при котором он соот-
ветствует всем установленным требованиям.
• Неисправность - состояние объекта, при котором он не
соответствует хотя бы одному из указанных требований.
• Работоспособность состояние соответствия установлен-
ным требованиям тех параметров, которые характеризуют
способность выполнять указанные функции.
• Неработоспособность— состояние, при котором хотя бы
один параметр работоспособности не соответствует уста-
новленным требованиям.
• Предельное состояние- состояние объекта, при котором
его дальнейшая эксплуатация недопустима по условиям
безопасности или нецелесообразна по экономическим
критериям.
• Центральным понятием теории надежности служит от-
каз - событие, заключающееся в потере работоспособнос-
ти, т.е. переход из работоспособного в неработоспособное
состояние. Различают внезапные и постепенные, полные и
частичные отказы.
• Внезапные отказы наступают неожиданно, мгновенно из-за
внезапной концентрации нагрузки или аварийной сшуации.
• Постепенные отказы возникают под действием постепен-
ного изменения свойств объектов, старения пли износа де-
талей.
145
• Полный отказ приводит к полной потере работоспособности,
а част ичный! - лишь к утрате отдельных функций объекта.
Объект (в теории надежности) предмет определенного целе-
вого назначения, в жизненном цикле которого выделяют стадии
проектирования, изготовления и эксплуатации. Объектом может
быть система или элемент.
Система это совокупность взаимосвязанных устройств, пред-
назначенная для самостоятельного достижения некоторой цели.
Элемент - часть системы, которая способна выполнять неко-
торые локальные функции системы.
Представление объекта в виде системы или элемента зависит
от постановки задачи и является условной процедурой. Напри-
мер, при изучении надежности парка электрооборудования
предприятия электропривод рассматривается как элемент, а в
других случаях он рассматривается как система, в которой выде-
ляется ряд элементов (пусковая аппаратура, устройство защиты,
двигатель и т.д.).
В свою очередь элементы и системы, допускающие восста-
новление работоспособности после отказа, называют восстанав-
ливаемыми, а в противном случае невосстанавливаемыми (пе-
ремонтируемыми). К первому виду относят, например, транс-
форматоры и двигатели, а ко второму электроосветительные
лампы и трубчатые нагреватели. Таким образом, элементы
(системы), изучаемые в теории надежности, имеют три главных
признака, характеризующих: природу отказов (внезапные и по-
степенные); виды отказов по их последствиям (полные и частич-
ные); приспособленность к ремонту (ремонтируемые и перемон-
тируемые).
В зависимости от сочетания этих признаков элементы
(системы) разделяют на простые и сложные. Простым принято
считать такой элемент, который имеет внезапные, полные отка-
зы и является перемонтируемым. Сложный элемент имеет наря-
ду с перечисленными и ряд дополнительных признаков, т.е. он
имеет внезапные и постепенные отказы (или только постепен-
ные), отказы могут быть частичными, их последствия могут уст-
раняться в процессе ремонта.
При изучении надежности объекта как способности сохра-
нять свои параметры в процессе эксплуатации возникает необ-
ходимость оценивать стабильность этих параметров на разных
этапах эксплуатации, приспособленность к ремонту и ряд дру-
гих признаков. Поэтому надежность является сложным, ком-
плексным свойством и включает ряд более простых свойств (в
отдельности или в определенном сочетании):
146
• безотказность свойство объекта непрерывно сохранять
работоспособность в течение некоторого времени;
• долговечность- свойство объекта сохранять работоспо-
собность объекта до наступления предельного состояния
при установленной системе технического обслуживания и
ремонта;
• ремонтопригодность приспособленность к предупрежде-
нию и обнаружению причин возникновения отказов (по-
вреждений), к поддержанию и восстановлению работоспо-
собного состояния путем проведения технического обслу-
живания и ремонтов;
• сохраняемост ь - свойство объекта сохранять значения по-
казателей безотказности, долговечности и ремонтопри-
годности во время хранения пли транспортировки;
• устойчивость - способность объекта переходить при раз-
личных возмущениях от одного устойчивого режима к
другому;
• живучесть- свойство системы противостоять крупным
возмущениям, не допуская развития аварий.
На практике различают конструктивную и зксплуатацион-
ную надежность. Первая из них характеризует свойства объекта,
заложенные при его проектировании и изготовлении. Эти свой-
ства иногда называют номинальной надежностью, которая оп-
ределяет способность к стабильному функционированию в ти-
повых (номинальных) условиях эксплуатации.
Под эксплуатационной понимается надежность, наблюдае-
мая в условиях эксплуатации с учетом всей совокупности воз-
действий: дестабилизирующие факторы окружающей среды, ре-
альные режимы использования, качество технического обслужи-
вания и ремонтов.
Задачи эксплуатационной надежности приобрели большую
актуальность в связи с тем, что многие виды электрооборудова-
ния сельскохозяйственных предприятий, имея достаточно высо-
кие показатели конструктивной надежности, по эксплуатацион-
ным показателям не отвечают требованиям производства. Так,
двигатели серии 4Л рассчитаны на безотказную работу в тече-
ние 10 лет, а фактическое время безотказной работы до капи-
тального ремонта составляет в животноводстве 3,5 года, в рас-
тениеводстве - 4 года, на подсобных предприятиях - 5 лет.
147
7.2. Показатели надежности
Показатели надежности служат для количественной оценки
уровня надежности объекта, т.е. являются единицами измерения
надежности. Они позволяют количественно сравнивать надеж-
ность различных объектов между собой или надежность одного
и того же объекта в разных условиях либо на разных этапах экс-
плуатации. По признаку ремонтопригодности выделяют допол-
нительно показатели для восстанавливаемых и невосстанавлива-
емых объектов. Кроме того, показатели могут быть единичными
н комплексными. Единичный показатель относится к одному из
свойств, а комплексный - к нескольким свойствам.
ГОСТом устанавливается более 20 единичных и около 10
комплексных показателей, в том числе 7 показателей безотказ-
ности, 8 - долговечности, 2 - ремонтопригодности и т.д. Введе-
ние показателей надежности основывается на рассмотрении экс-
плуатации как процесса случайного изменения свойств объекта
в виде последовательного чередования его работоспособного и
неработоспособного состояний. Другими словами, процесс из-
менения свойств объекта является потоком случайных дискрет-
ных изменений состояний. При таком представлении мерой на-
дежности выступают характеристики перехода объекта из одно-
го состояния в другое. Они позволяют определить, как часто
осуществляются переходы, как долго объект находится в рабо-
тоспособном и неработоспособном состояниях, какова вероят-
ность наступления этих событий и т.д.
Показатели безотказности это такие показатели, которые
оценивают способность объекта непрерывно сохранять работо-
способность в течение некоторого времени (некоторой наработ-
ки). Их содержание поясняет следующий пример.
Предположим, что в эксплуатацию своевременно введено
N(0) ламп накаливания и поставлена задача найти количествен-
ные показатели их безотказности. Параметром работоспособно-
сти лампы служит ее световой поток. Лампа работоспособна,
когда создаваемый ею световой поток находится в допустимых
пределах от номинального значения. Выход параметра за пределы
допустимого отклонения означает наступление отказа лампы.
Результаты наблюдения за изменением светового потока
каждой лампы (рис. 7.2) показывают, что для некоторых из них
характерно медленное, а для других - резкое снижение светового
потока. Моменты отказов наступают случайно. Продолжитель-
ности безотказной работы образуют группу случайных величин
с разбросом от tnriH до t^.
148
Колпчесгвеипое описание группы данных о безотказности
возможно с помощью следующего минимального состава пока-
зателен: вероятность безотказной работы в течение некоторого
времени «t» (tm]„< t< tmaK), интенсивность отказов и средняя нара-
ботка до первого отказа.
Рис. 7.2. Результаты наблюдения за изменением светового потока ламп
накаливания
Вероятность безотказной работы вероятность того, что в
пределах заданного времени (наработки) не возникнет отказа.
Математическая запись этого показателя соответствует вероят-
ности того, что продолжительность безотказной работы «Г»
будет больше заданного времени «t» - p(t) = р(Т > t). Вероят-
ность безотказной работы является численной мерой объектив-
ной возможности успешной работы объекта в течение интересу-
ющего нас периода времени «1р>.
Если в рассматриваемом примере (рис. 7.2) N(0) ламп, пущенных
в эксплуатацию при t=0, после некоторого времени «t» сохранили
свою работоспособность N(ti), а отказало m(t!)=N(0) -N(tO ламп, то
статистическая вероятность безотказной работы за время t на-
ходится из классического определения вероятности события:
p(11)=4i)=i_4) (7.1(
v 7 дг(о) .v(o)
где m(t|) - число отказов объектов за время t;
N(0) - число объектов в начале наблюдения.
Пусть N(0)=l ООО ламп. Наблюдения показали, что через
t| = l ООО часов сохранили работоспособность N(t,)=950 ламп, а
через ь=2 ООО часов - N(t2)=450 ламп. Тогда по (7.1) находим:
149
р(11)=~—= ; p(t7) = ^^- = 0,45.
v / 1000 ’стст К)О()
Вероятност ь безотказной работы за время «1» численно равна
доле объектов, сохраняющих работоспособность за это время.
Иногда используют понятие вероятности отказа q(t) - вероят-
ность того, что в пределах заданной наработки возникнет отказ.
Событие отказа является противоположным событию безотказ-
ной работы. Поэтому вероятность отказа определяется так:
<?(*)=1-Я')=-дЙ-
Средняя наработка до отказа - это математическое ожидание
наработки объекта до первого отказа. По статистическим дан-
ным эксплуатации или испытаний этот показатель вычисляют
по следующей формуле:
2- ’
где tj - наработка (продолжительность безотказной работы)
i-ro элемента до первого отказа;
N(0) - число испытуемых элементов.
В рассматриваемом примере tt =1000; N(l)=950; t2 =2000;
N(2)=450. Тогда по (7.1) находим:
950-1000 + 450-2000
tm =----------------— = 1850 ч.
45 1000
Для восстанавливаемых объектов вместо наработки до отка-
за используют показатель средней наработки на отказ как сред-
нюю продолжительность (наработку) между отказами:
~ Л Г 2-1 ’
Л о ,=i >п,
где ггц - число отказов i-ro элемента;
Hi — наработка i-ro элемента за время наблюдений;
No - число элементов в эксплуатации (N0=const).
Интенсивность отказов - среднее число отказов, приходя-
щихся на единицу наработки невосстанавливаемого объекта:
к w
где Ewi(^2)-Ewi(^i)_ число отказов объектов N от начала
(7.2)
150
наблюдений до наработки Н2 и Hi соответственно;
Nn(Ui) - число исправных объектов от начала наблюдений до
наработки Нь
(Н2-Н,) - изучаемый интервал наработок.
iooo
Возвращаясь к лампам накаливания, имеем £/я(1000)=50;
1
£m(2000)=550; Nn(1000)=950; (Н2-Н0=2000-1000= 1000. Тогда
1
по (7.2) находим:
?.(т) = -5Г>°-50 = 0.51 х 1(Г3 1/ч.
950x1000
Интенсивность отказов характеризует стабильность свойств
объекта и показывает скорость снижения вероятности безотказ-
ной работы. Для восстанавливаемых объектов интенсивность
отказов не всегда правильно характеризует свойство безотказ-
ности. Дело в том, что в отличие от невосстанавливаемых объ-
ектов, у которых моменты появления отказов образуют группу
случайных величин, для ремонтируемых объектов эти моменты
образуют поток случайных событий. Поэтому для восстанавли-
ваемых объектов вместо интенсивности отказов используют па-
раметр потока отказов - среднее число отказов, приходящихся
иа единицу наработки:
—V
А' ~ /7, ’
«’(') =
где т, - число отказов i-ro элемента;
Hi - наработка i-ro элемента за время наблюдений.
Показатели ремонтопригодности Ремонтопригодность по
ГОСТ 27301 - приспособленность к предупреждению и обнару-
жению причин его отказов и устранению их последствий путем
проведения технического обслуживания и ремонтов. Конструк-
тивная ремонтопригодность характеризует лишь техническую
сторону восстанавливаемости объекта. Эксплуатационная ре-
монтопригодность характеризует дополнительно быстроту вос-
становления и зависит от квалификации обслуживающего пер-
сонала, а также его материально-технического обеспечения.
Вопрос о процессе восстановления был затронут при рассмо-
трении безотказности ремонтируемых элементов. Там предпола-
галось, что все отказы будут устраняться мгновенно. На самом
деле устранение каждого отказа происходит в некотором интер-
вале времени, значение которого является случайной величиной.
151
Таким образом, процесс восстановления является потоком слу-
чайных событий.
Среднее время восстановления - это математическое ожида-
ние продолжительности восстановления работоспособности по-
сле отказа элемента:
I т
!в = XfBi >
'» i=i
где tB; - время восстановления работоспособного состояния i-ro
объекта;
m - число обнаруженных и устраненных отказов.
Эта величина зависит от многих факторов: характера отказа,
условий его отыскания и устранения, квалификации специалис-
тов и т.п. Поэтому важно знать не только среднюю величину, но
и другие вероятностные характеристики.
Вероятность восстановления работоспособного состояния:
Рв(')=д('в<')>
где t - заданное время устранения отказа.
Интенсивность восстановления- количество ремонтов
(устраненных отказов) в единицу времени:
г 4 ' п
У U:
t < nl
il
где п - число восстановленных элементов;
tBi продолжительность восстановления i-ro элемента.
Показатели долговечности. Безотказность элемента, характе-
ризуя непрерывность сохранения работоспособности, не отвеча-
ет на вопрос, как долго может или должен функционировать
объект. Чтобы получить ответ, надо учесть особые свойства
элемента, характеризующие длительность сохранения работо-
способности, т.е. долговечност ь.
Под долговечностью понимается свойство элемента сохра-
нять работоспособность до наступления предельного состояния
при соблюдении системы технического обслуживания и ремонта.
Для невосстанавливаемых элементов значение долговечности
совпадает с временем их эксплуатации до отказа. Количествен-
ными оценками долговечности является срок службы и ресурс.
Средний срок службы - это средняя календарная продолжи-
тельность службы объектов. Различают средний срок службы до
первого капитального ремонта и между капитальными ремонтами.
Средний срок службы до списания - это средняя календарная
продолжительность эксплуатации до предельного состояния.
152
Гамма-процентный срок службы - средняя календарная про-
должительность эксплуатации, в течение которой объект не до-
стигает предельного состояния с заданной вероятностью у про-
центов.
Ресурсом называют наработку объекта от начала эксплуата-
ции или после ремонта до наступления предельного состояния.
Но аналогии со сроком службы различают средний ресурс и
гамма-процентный ресурс.
Показатели сохраняемости характеризуют свойство элемента
сохранять эксплуатационные качества во время хранения и
транспортировки. Для этого используют средний срок сохраня-
емости «Тх» и интенсивность отказов при хранении «лх». Как
видно по определению и по показателям, свойст во сохраняемос-
ти может рассматриваться как специфический случаи безотказ-
ности в период хранения и транспортировки. В сельском хозяй-
стве большая часть энергетического оборудования занята в те-
чение года от двух до шести месяцев, а остальное время не ис-
пользуется. Для такого оборудования свойство сохраняемости
имеет первостепенное значение.
Комплексные показатели надежности. Коэффициент готов-
ности характеризует готовность объекта к функционированию,
т.е. к применению по назначению:
где То - средняя наработка на отказ;
Тв - среднее время восстановления.
Можно показать, что коэффициент готовности это вероят-
ность застать объект в работоспособном состоянии в произ-
вольный момент времени (без учета простоя по организацион-
ным причинам).
Коэффициент оперативной готовности характеризует готов-
ность объекта к функционированию с учетом прост оев по орга-
низационным причинам:
Т
Ко г =----2-----,
Т0+Тв+Торг
где Tt)pr простои по организационным причинам: вызов ре-
монтных бригад, доставка запасных частей и т.п.
Коэффициент технического использования характеризует до-
лю времени нахождения объекта в работоспособном состоянии с
учетом простоя объекта на всех видах технического обслужива-
ния и ремонта:
153
сум
К-TH — ~f / t ’
'сум +'ю +'рем
где tcyM суммарная наработка;
tTO, 1рем суммарное время пребывания в обслуживании и ре-
монте.
Показатели надежности электроснабжения. Все перечислен-
ные показатели можно использовать для оценки системы сель-
ского электроснабжения. Но для этой системы главное требова-
ние способность в любой момент времени снабжать электриче-
ской энергией присоединенных к ней потребителей. Поэтому
основными показателями надежности принято считать число (п)
и длительность (То) отключений.
Отключения сельских сетей вызываются различными причи-
нами и могул быть случайными (внезапными) пли преднамерен-
ными (плановыми). Такое деление отражает пе только природу
наступления отключений! (первые возникают при аварийных
ситуациях, а вторые осуществляет обслуживающий персонал в
плановом порядке), по и последствия, которые наступают у по-
требителя при перерывах в электроснабжении. Аварийные от-
ключения из-за своей неожиданности всегда приносят больший
ущерб, чем плановые. Для учета этих особенностей вводят поня-
тие эквивалентной продолжительности отключений
Тэ=Тав+уТпл,
где Тав, Тпл - продолжительности аварийных и плановых отклю-
чений, соответственно;
у - коэффициент, учитывающий меньшую тяжесть плановых
отключений (у=0,1...0,4).
7.3. Вероятностное описание законов и показателей
надежности
Надежность оборудования зависит от большого числа фак-
торов различной природы. Поэтому показатели надежности яв-
ляются случайными величинами, т.е. такими, которые могут
принять то пли иное значение, неизвестное заранее. Такие вели-
чины и процессы изучает теория вероятностей, где понятие ве-
роятность - это объективная мера (математическая оценка) воз-
можности реализации случайного события или случайной вели-
чины.
Простейшее вероятностное описание случайной величины
осуществляется точечными характеристиками:
Хдип-.-Хдих - интервал возможных значений;
154
х = м[х] математическое ожидание (средняя величина);
с2 = м[х, -х]2 дисперсия математическое ожидание квад-
рата отклонения величины от среднего значения;
с = Vg2 среднее квадратическое отклонение;
их = — - коэффициент вариации.
Полное описание случайной величины осуществляют зако-
нами (функциями) распределения. Они устанавливают соответ-
ствие между конкретными значениями случайной величины и
вероятностью ее появления. Различают интегральные и диффе-
ренциальные функции распределения. Интегральная функция
(рис. 7.3) показывает, что для каждого числа х в диапазоне слу-
чайной величины «X» существует определенная вероятность
Р(Х<х), 'по «X» не превосходит «х».
Рис. 7.3. Интегральная функция
Дифференциальная функция (рис. 7.4) характеризует частоту
повторения данных значений случайной величины. Она является
dP\x)
dx
производной от интегральной функции /(х) =
и называ-
ется плотностью распределения.
155
Рис. 7.5. Равномерное распределение
Функции распределения могут иметь самый разнообразный
вид. Но в теории вероятностей обычно используют типовые
156
(функции) законы распределения: равномерный, нормальный!,
экспоненциальный, Пуассона, Вейбулла и т.п.
Равномерное распределение (рис. 7.5) описывает такие слу-
чайные величины, у которых частость (частота) появления не
зависит от значения величины в интервалах xmil,...xniax. Напри-
мер, по такому закону распределены вероятности выпадения
числа от 1 до 6 при бросании шестигранного кубика.
Закон нормального распределения (рпс.7.6) получил наи-
большее распространение, т.к. он достаточно полно описывает
случайные величины массовых явлений. Значения этих величин
зависят от большого числа равновлияюгцих факторов и обычно
равномерно распределяются вокруг среднего значения. Закон
экспоненциального распределения (рис.7.7) описывает такие
случайные величины, у которых вероятность появления мень-
ших значений всегда выше, чем больших.
Рис. 7.6. Закон нормального распределения
В теории надежности чаще всего используют экспоненциаль-
ный закон. Вероятность безотказной работы тождественно рав-
на вероятности появления случайной величины со значением
t>t; J/(r)c7r. Интенсивность отказов по определению
аналогична плотности распределения случайной величины
157
MJ) = —Н ’ ( Рс;,няя наработка на отказ 70 =M[r]= $tf(f)dt.
‘Ч) о
Рис. 7.7. Закон экспоненциального распределения
Основной закон надежности. Теория вероятностен позволяет
установить аналитическую связь между основными параметра-
ми надежности. Математическое описание этой зависимости
называют основным законом надежности.
Из определения интенсивности отказов и плотности распре-
деления случайной величины получим дифференциальное урав-
нение для произвольной функции распределения:
вд = 4!,/(,)-^.ад = -4®-. (7.3)
P(t) v ’ dt P(t\lt
„ dP(t) n ч ,
Разделим переменные = -P(t)dt и решим уравнение
\ dP(t\ 1 1
f—ft = -J7dJ)dt; lnP(t) = -f л(Г)Л; P(t) = e 0 . (7.4)
0 0 0
Вероятность безотказной работы любого изделия убывает со
временем со скоростью, зависящей от интенсивности отказов.
При t=0 P(t)=l; при t—>сс P(t)=O.
158
При экспоненциальном распределении основной закон на-
дежности характеризуется постоянным значением интенсивнос-
ти отказов 7.(t)=const. При этом средняя наработка на отказ
7»=ж (7-5’
С учетом этих зависимостей из (7.4) имеем
t
P(t)=e?' = ет° . (7.6)
Снижение вероятности безозказной рабозы изделия одно-
значно определяется средней наработкой на отказ. Например,
через период t=T0 вероятность безотказной работы снижается до
Р(То)=О,37. Другими словами, за период t=T0 остаются исправ-
ными 37% изделий, а остальные 63% откажут.
Основной закон надежности в линейной форме. В отдельных
эксплуатационных ситуациях, когда мала интенсивность озказа
изделий или изучается малый промежуток времени, можно ис-
пользовать не экспоненциальную, а линейную форму основного
закона надежности. Для вывода такой зависимости разложим
(7.6) в ряд:
P(t)=e^=l-l(t)+^-^- +...........
Пренебрегая членами высшего порядка малости, получим
линейную форму
P(t)=l-Xt или P(t)=l-t/T0. (7.7)
Анализ показал, что для изделий, имеющих Zt<0,2, погреш-
ность расчета по упрощенной формуле не превышает 5% по
сравнению с экспоненциальной формулой (7.4).
Рассмотрим пример, поясняющий сказанное. Изделие имеет
1=0,001 1/ч. Определим вероятность безотказной работы по
уравнениям (7.5) и (7.6) за 300 и 500 часов эксплуатации.
Средняя наработка на отказ 7k = —'— = 1000 часов;
° л(г) 0,001
P(t)=e’?-f =е“°.001'30С1 =0,741, или
P(t) = 1-74 = 1-t/To = 10,001-300 = 0,700.
Если t=500 часов, то P(t) = = е-0-001х5и" = 0.607.
Или P(t)=l-74 =l-t/T0 =1 0,001-500=0,500.
159
1А. Простейшие методы расчета надежности
Теория надежности определяет' общие закономерности изме-
нения эксплуатационных свойств оборудования. Эти законо-
мерности имеют важное значение для решения общих задач, свя-
занных с выбором схем электроустановок, режимов их исполь-
зования, стратегии обслуживания и т.п. Для решения инженер-
ных задач необходимо иметь численные значения показателей
надежности.
Основной закон надежности устанавливает связь между тре-
мя показателями. Если известны два из них, то третий легко оп-
ределяется из этого закона. Простейшие методы расчета надеж-
ности рассмотрим, решая задачи.
Задача 1. В технических условиях на асинхронные электро-
двигатели серии 4А указана вероятность безотказной работы
P(t)=0,9 за 10 000 часов наработки. Необходимо определить ин-
тенсивность отказов.
Принимаем экспоненциальное распределение отказов и запи-
сываем основной закон надежности Р(г) = е Отсюда находим
после логарифмирования Xt= inP(t); )v = ^^= ^'^ = 105-10 51/ч.
t 10000
Примем линейную форму закона и определим интенсивность
1 — 09
отказов. P(t)=l-Xt; Xt=l-P(t); Х =-— = 10 51/ч. Как видим, по-
10000
грешность расчета по упрощенной формуле не превышает 5%.
Задача 2. Оборудование безотказно проработало ti часов.
Требуется определить вероятность безотказной работы до мо-
мента t2, причем At=t2-ti.
Представим на основе теоремы условной вероятности
P(At)=P(b/a),
где Р(А1) - условная вероятность;
а безотказная работа на интервале времени от 0 до
b - безотказная работа на интервале времени от t] до t2;
a-b - безотказная работа на интервале от 0 до t2.
т гДлЛ Р(а’ь) Р(М TI
1огда искомая вероятность Р (AtJ = ~ P(t~) ' >КСПО'
ненциальной формы распределения отказов имеем
„-Xt2
p(At) = L__ =
еЛЛ|
160
Вероятность безотказной работы оборудования зависит
лишь от ширины интервала времени At и не зависит от возраста
оборудования. Отсюда следует важный вывод для эксплуатаци-
онного персонала: обеспечить высокую вероятность безотказной
работы оборудования можно за счет выбора высоконадежного
изделия (? ->(); P(t)->l,O) или за счет ограничения периода ис-
пользования (At—>0; P(t)->1,O).
Задача 3. В эксплуатацию принято N=100 электродвигателей
с параметрами надежности, приведенными в задаче 1. Необхо-
димо определить ожидаемое число отказавших двигателей за
1 год эксплуатации при использовании оборудования в течение
1 000 часов в год. По упрощенной формуле находим вероятность
безотказной работы за t= 1 000 часов:
P(t)=1 -Xt= 1-105-1000=0,99.
Из определения вероятности безотказной работы имеем
N -п
P(t) =---, значит n=N-P(t)-N. Отсюда n=N-P(t)N=100-0,99-100=1.
N
7.5. Мегоды определения структурной надежности систем
Системы, как отмечалось, представляю! собой совокупности
множества элементов. Определение показателей надежности сис-
темы является более сложной задачей, чем определение надежно-
сти отдельного элемента. Для ее решения разработаны разнооб-
разные методы. Классификация методов еще окончательно не
сформировалась. Все методы определения надежности предпо-
лагают моделирование системы. Приемы построения модели в
известной степени характеризуют и методы расчета надежности
и могут составить основу их классификации.
Первую группу составляют расчеты по основным теоремам
вероятности на основе структурно-функциональных схем систе-
мы. Вторая группа - методы теории марковских процессов, мо-
делирующих динамику изменения состояний системы. Третья
группа - статистическое моделирование случайного процесса
перехода системы от состояния к состоянию (метод Монте-
Карло).
Расчет структурной надежности. Под структурной надежнос-
тью системы понимают результирующую надежность при за-
данной структуре и известных значениях надежности всех вхо-
дящих в нее элементов. При этом выделение элементов из систе-
мы осуществляется на базе единства функционирования и физи-
ческих процессов, происходящих при работе объекта. Все воз-
можные технические связи между элементами в смысле надежно-
161
сти могут образовать либо последовательные, либо параллель-
ные соединения.
Расчет надежности при последовательном соединении эле-
ментов. Функциональные связи элементов системы, при кото-
рых отказ системы наступает при отказе хотя бы одного из эле-
ментов, называют последовательным соединением. Например,
электрическая машина практически всегда представляется в виде
последовательного соединения узлов (элементов).
Пусть имеется последовательная цепь из элементов, для каж-
дого из которых известны вероятности безотказной работы Pi(t)
и интенсивности отказов Aj(t). Считая первичные отказы элемен-
тов независимыми событиями, вероятность безотказной работы
всей системы определяется по теореме умножения вероятностей:
Р(0 = р} (г) • р2 (0 •.. .рп (t) = П Pt (t). (7.8)
i=i
При показательном законе распределения отказов вероят-
ность безотказной работы определяется из выражения
п
P(t) = е '='
Для закрепления материала определим вероятность безотказной
работы машины постоянного тока. На структурной схеме она пред-
ставлена коллекторно-щеточным узлом (рк=0,92), подшипниками
(рп=0,95), обмоткой якоря (ря=0,99), обмоткой возбуждения
(р„=0,99); все данные приведены к наработке t=5 ООО часов.
Выход из строя любого из названных элементов приводит к
отказу машины. Значит, структурная схема надежности пред-
ставляет собой последовательную цепь из четырех элементов.
Согласно формуле (7.8) находим искомый ответ:
P(f) = ркрпряре = 0,92-0,95-0,99-0,99 = 0,856.
При последовательном соединении надежность системы все-
гда ниже надежности самого ненадежного элемента.
Расчет надежности при параллельном соединении элементов.
Функциональные связи элементов, при которых отказ системы
наступает только при отказе всех элементов, называют парал-
лельным соединением. Примерами таких систем служат двух-
трансформаторная подстанция, двухцепная линия электропере-
дачи и т.п.
Если система состоит из «т» параллельно соединенных эле-
ментов с известными показателями надежности pj(t) и независи-
мыми отказами, то правило умножения вероятностей можно
применить к вероятности отказа системы
162
= = (1.9)
j=i
Поскольку Qj(t)=l- Pj(t), из (7.9) находим вероятность безот-
казной работы
р(о = 1 - П <ь (о=1 - П V - р} (О)- <7-10)
7=1 7=1
При показательном законе распределения отказов и равно-
надежных элементах получим
F = l-(l-p)m. (7.11)
При параллельном соединении элементов вероятность безот-
казной работы системы всегда выше надежности самого надеж-
ного элемента. С ростом числа параллельных ветвей вероят-
ность безотказной работы стремится к единице. Параллельное и
последовательное соединение элементов в смысле надежности
часто совпадает с таким соединением в смысле электрической
цепи. Однако это совпадение необязательно. Например, две па-
раллельно работающие на одного потребителя различные линии
электропередачи, при пропускной способности каждой линии
больше нагрузки потребителя, могут рассматриваться соединен-
ными в смысле надежности параллельно, а при пропускной спо-
собности каждой линии меньше нагрузки потребителя - после-
довательно. Другой пример: два последовательно включающих-
ся аппарата защиты от перегрузки в смысле надежности обра-
зуют параллельное соединение, потому что по своему функцио-
нальному назначению - разрыв цепи - они дублируют друг дру-
га. Параллельные соединения называют резервированием.
Расчет надежности при параллельно-последовательном
(смешанном) соединении. Многие системы имеют смешанное
соединение, когда общее функционирование определяется по-
следовательным и параллельным соединением элементов.
На рис. 7.8 показана структурная схема, состоящая из «ш»
параллельных цепей, каждая из которых состоит из «и» последо-
вательно соединенных элементов. Такие схемы моделируют сис-
темы с общим резервированием.
Для расчета схемы надо в формуле (7.10) вероятность pj выра-
зить через вероятность последовательной цепи (7.8):
т ( п '
ро = 1-П1-Г1а •
;=1 х <=1 7
163
Рис. 7.8. Структурная схема последовательно соединенных «п» групп, со-
стоящих из «т» параллельно включенных элементов
Если считать, что вероятность безотказной работы всех эле-
ментов одинакова, то результирующая надежность схемы опре-
деляется следующим выражением:
(7-12)
Анализ показывает, что вероятность безотказной работы систе-
мы с общим резервированием при большом числе последовательно
соединенных элементов в ветви уменьшается до нуля даже в случае
увеличения до бесконечности числа параллельных ветвей.
На рис. 7.9 показана структурная схема, в которой последо-
вательно соединены «п» групп, состоящих из «т» параллельно
включенных элементов. Такие схемы называют раздельным ре-
зерв! [рован! 1ем.
В данном случае надежность отдельной группы определяется
г \
п т
выражением (7.10), а для всей схемы Рр = пр-ш •
>=11 J=1 J
Для системы из равнонадежных элементов это выражение
принимает вид Рр =(1-д'")И. Отсюда следует, что вероятность
безотказной работы системы приближается к единице при без-
граничном увеличении числа резервирующих элементов в груп-
пах, даже если число последовательно соединенных групп стре-
мится к бесконечности.
164
Рис. 7.9. Структурная схема смешанной цепи
Для сравнения эффективности рассмотренных способов ре-
зервирования найдем вероятности отказов Qo = [1 —(1 —<?)”] и
Раскладывая эти вероятности в степенные ряды и учитывая,
что q «1, получим упрощенные формулы Qo = nmqm и
QP = nqm, тогда = пт~1.
Qp
Из полученного результата следует, что при общем резерви-
ровании вероятность появления отказа всегда больше, чем при
раздельном. Другими словами, при раздельном резервировании
безотказность тем больше, чем выше кратность резервирования,
чем больше элементов в последовательной цепи.
Пример. Пускорегулирующая аппаратура представлена
структурной схемой надежности (рис. 7.10). Вероятности безот-
казной работы каждого элемента указаны на рис. 7.10. Опреде-
лить вероятность безотказной работы всей схемы в целом.
Для решения выделим блоки элементов и определим для них
вероятности безотказной работы:
- блок смешанного соединения - А (по формуле (7.12)
РА =!-(!-0,93)2 =0,93;
- блок параллельного соединения - С (по формуле 7.11)
Рс =1-(1-р)т =1_(1_0,9)3 =0,994.
- блок В нерезервируемый и Рв=0,8.
Определим вероятность безотказной работы цепочки пуско-
регулирующей аппаратуры:
165
РАВС = рлрврс = 0,93• 0,80-0,994 = 0,74 .
Определим вероятности безотказной работы всей системы
(двух параллельных цепей):
Р = 1 - (1 - РАВС )(1 - Рд ) = 1 - (1 - 0,74)(1 - 0,90) = 0,974 .
Рис. 7.10. Структурная схема пускорегулирующей аппаратуры
7.6. Методы определение надежности
Существуют два основных метода определения надежности:
экспериментальный и коэффициентный. Экспериментальный
метод применяется при определении надежности нового обору-
дования, а коэффициентный метод применяется при определе-
нии надежности уже работающего оборудования.
Экспериментальный метод дает наиболее полное представ-
ление о надежности оборудования, о причинах отказов, о сла-
бых звеньях и способах повышения надежности. Однако для по-
лучения достоверных экспериментальных данных часто необхо-
димо затрачивать много времени и привлекать другие значи-
тельные ресурсы. Самый доступный источник эксперименталь-
ных данных - это систематические или специально спланиро-
ванные наблюдения при нормальной эксплуатации оборудова-
ния. Для реализации такого метода необходима дополнительная
подготовка персонала, благодаря которой исключаются непра-
вильное заполнение донесений об отказе оборудования, непол-
ные сведения об условиях эксплуатации или ошибки в обработке
данных.
Планирование эксплуатационных испытаний пли наблюде-
ний необходимо выполнять в следующей последовательности:
166
• установить признак отказа объекта. Например, для лампы
накаливания это может быть снижение светового потока
на 15% при номинальном напряжении пли перегорание
нити накала; для электродвигателя - нагрев изоляции вы-
ше класса нагревостойкости или перегорание обмотки,
или заклинивание ротора и т.п.;
• выбрать определяющий показатель надежности для изуча-
емого объекта. Например, если оборудование, предназна-
чено для использования в течение определенного времени
или оперативного применения, определяющим показате-
лем служит вероятность безотказной работы; для объек-
тов, потеря работоспособности которых влечет большой
ущерб, на первое место выходит интенсивность отказов;
• определить условия испытаний по электрическим нагруз-
кам, режимам работы, окружающей среде и т.п.;
• установить способ контроля работоспособности: обыч-
ный, непрерывный, периодический;
• определить число изучаемых объектов N (по ГОСТ 27.502-
88; по нижеприведенной методике);
• выбрать способ замены отказавших объектов.
ГОСТ 27.002-83 устанавливает три плана замен: U - не
заменяются; R - заменяются немедленно; М восстанав-
ливаются в ходе испытаний;
• выбрать правило окончания испытаний. ГОСТ 27.002-83
предусматривает следующие варианты: Т - после истече-
ния заданного времени; г после наступления r-го отказа;
Tz - после заданной наработки; rz - после отказа всех
объектов.
Планы испытаний на надежность обозначают условно в виде
букв: [NUT], [NUR], |NRT| и т.д. Первая позиция обозначает
объем выборки, вторая - способ замены отказавших объектов,
третья - правило окончания испытаний. Например, план испы-
таний на надежность имеет вид [NUM(t0, тэ)], в этом случае N=l,
т.е. испытывается одно изделие, которое восстанавливается по-
сле каждого отказа, испытания продолжаются до достижения г0
отказов или наработки тэ. В случае, когда число отказов г (за
наработку т<тэ) достигает г0 , испытания на надежность прекра-
щаются и принимается решение о несоответствии изделия тре-
бованию к индивидуальному показателю безотказности, т.е. ре-
шение о том, что изделие является браком и подлежит замене.
При числе отказов г за наработку тэ меньше г0 изделие признает-
ся соответствующим требованиям к показателю безотказности.
167
Для расчета объема выборки задаются относительной ошиб-
кой (обычно принимают 8=0,05) и выбирают доверительную
вероятность (обычно принимают (3=0,80; 0,90; 0,95).
Коэффициентный метод. Главная задача теории эксплуата-
ции энергетического оборудования заключается в определении
надежности его элементов и систем в конкретных условиях экс-
плуатации при известных показателях конструктивной надежно-
сти.
Объект изучения при решении такой задачи можно предста-
вить как устройство преобразования конструктивной интенсив-
ности отказов элемента или системы «7.к» в эксплуатационную
«>.,» под действием двух групп факторов: дестабилизирующих и
компенсирующих. В первой группе основными и хорошо изу-
ченными являются воздействия энергосистемы (факторы U), ок-
ружающей среды (факторы С) и режимов использования
(факторы V). Во второй группе обычно учитывают положитель-
ные воздействия электротехнического персонала за счет прове-
дения технических обслуживаний и ремонтов (факторы П) и ус-
тройств защиты от аварийных режимов (факторы Z). Обобщен-
ная математическая модель имеет вид:
Хэ = Г, С, П, Z). (7.13)
Инженерный расчет основывается на использовании в моде-
ли коэффициентов надежности и влияния.
Коэффициент надежности представляет собой отношение ин-
тенсивности отказов изучаемого элемента X, к интенсивности
отказов некоторого базового элемента Хд:
X,-
Кj = — = const. (7.14)
Обычно за базовый элемент принимают резистор типа
ОМЛТ с номиналом от 1 до 10 КОм, мощностью 0,25 Вт. Для
него Хб=2х10-71/ч. Коэффициенты надежности основных видов
электрооборудования приведены в табл. 7.1.
Коэффициенты влияния Кв; показывают, как изменяется ин-
тенсивность отказов изучаемого элемента при изменении деста-
билизирующих или компенсирующих факторов. Они являются
безразмерными. При номинальных условиях эксплуатации
KBj=l,O, т.е. эксплуатационная и конструктивная интенсивность
отказов равны. Для других условий 0< KBi <1.
168
Таблица 7.1
Коэффициенты надежности основных видов
электрооборудования
№ Наименование оборудования Коэффициент надежности
1 Трансформаторы силовые; на одну обмотку в целом 2,5 15,0
2 Электродвигатели: постоянного тока асинхронные 82,5 64,0
3 Выключатели автоматические 5,0
4 Рубильники (в целом) 4,0
5 Контакторы и магнитные пускатели (в целом) 45,0
6 Кнопка управления 5,0
С учетом изложенных положений можно перейти от обоб-
щенной модели к расчетной формуле
Ч = ТъК^вхКвг..КВп = , (7.15)
1
где п - число учитываемых факторов.
Для коэффициентов влияния можно использовать универ-
сальную формулу
Кк=ар, (7.16)
где а( - фактическое значение учитываемого фактора в долях от
номинального;
Pi - коэффициент чувствительности интенсивности отказов к
изменению фактора (показывает, во сколько раз изменяется ин-
тенсивность при изменении значения фактора на 1%).
Таким образом, для расчета интенсивности отказов коэффи-
циентным методом необходимо определить коэффициент на-
дежности и коэффициенты влияния (табл. 7.2), а затем по фор-
муле (7.15) вычислить искомую эксплуатационную надежность.
Если известна конструкционная надежность, то отличие расчета
состоит лишь в том, что принимают /.к = Т6КН .
Задача 4. Определить эксплуатационные показатели асин-
хронных электродвигателей серии 4А, используемых в животно-
водстве (особо тяжелые условия с номинальной загрузкой). На
зажимах двигателей поддерживается номинальное напряжение.
169
Электроприводы для защиты оснащены тепловыми реле ТРИ.
Электротехническая служба укомплектована электромонтерами
на 50%. Показатели конструктивной надежности: вероятность
безотказной работы через 10 000 ч использования составляет:
Р=0,90.
Таблица 7.2
Значение коэффициентов влияния для электроприводов
№ Эксплуатационные воздействия Значение фак- тора, а, Коэффициент чувст- вительности, pi
1 Качество напряжения иФ «1 = иИ Pi=-2,0
2 Условия окружающей среды: легкие «2=0,64-0,7 P2=l,0
нормальные «2=1,0 Р2=1,0
тяжелые «2=2,54-3,0 р2=1,0
особо тяжелые «2=104-12 Р2=1,0
3 Загрузка аз=Рф/Рн Рз=3,0 (э.д. 4А) рз=4,0 (э.д. АО2, А2)
4 Качество технической эксплуатации «4=N<j/Nh р4=1,0
5 Тип устройства защи- ты: ТРИ «5=0,5 р5=1,0
УВТЗ-1 «5=0,25 Р5=1,0
УВТЗ-5 «5=0,1 Р5=1,0
Примечание: классификация условий окружающей среды по ме-
тодике ВИЭСХ; U$(UH), Рф(Рц), N$(NH) - фактические (номинальные)
значения напряжений, мощности, числа электромонтеров, соответст-
венно.
Определяем конструктивную интенсивность отказов по уп-
рощенной зависимости P(t)=l-/.t:
„ l-P(t) 1-0,90
Хк =-----— =------— = 10 5 1/час.
t 10000
По табл.7.2 и исходным данным находим коэффициент влия-
ния ai=l; а2=104-12; «з=1; а4=0,51=2; «5=0,5. Определим эксплу-
атационную интенсивность отказов по (7.14):
Ч = КК}КВ1КВ2...КВ„ = 10’5 -1-(104-12)-1-2-0,5 «10"41/ч.
170
Таким образом, в условиях эксплуатации интенсивность от-
казов будет почти в 10 раз больше, чем указано в паспортных
данных. Если предусмотреть применение более современных
устройств защиты, например, УВТЗ-5 вместо ТРН, то интенсив-
ность отказов возрастет всего в два раза.
7.7. Решение эксплуатационных задач методами теории
надежности
Задача о периодичности технического обслуживания обору-
дования. Для многих видов оборудования оптимальной страте-
гией технической эксплуатации служит планово-
предупредительный ремонт, когда в заранее намеченные сроки
проводят профилактическое обслуживание или ремонт. При
этом удается с наименьшими затратами поддержать интенсив-
ность отказов на требуемом уровне. Решение задачи о перио-
дичности профилактик основано на графическом представлении
влияния планово-предупредительных обслуживаний на надеж-
ность (рис. 7.11).
Рис. 7.11. Влияние планово-предупредительных обслуживаний
на надежность
Как видно из рис.7.11, регулярное проведение профилактик
существенно замедляет снижение вероятности безотказной рабо-
ты и повышение интенсивности отказов. Если нет ограничений
на ресурсы, то малой периодичностью tn можно поддерживать
>.*(t)=const, P*(t)=const на уровне новых изделий. Периодич-
ность tn можно определить, исходя из заданного или принятого
изменения Д/-(1) или Д P(t) - точки а и в.
171
Обозначим Р = “4, где X(t), 2.*(t) - изменение интенсивности
МО
отказов без профплактик и с профилактиками. Тогда tn опреде-
лим из уравнения:
Р = - (7.17)
Ln о
Решим пример, в котором интенсивность отказов изделия возра-
стает линейно /.(t)=fl + e/. Тогда для определения периодичности
профплактик, при Р=1,1, по уравнению (7.16) находим:
р = М) _ а +gtn _ 2(o+etn) is)
1 г 1г/ \ 2n+et„
-JMM -f(« + et)dt
1П О 1П О
2п(р-1)
в(2-р)’
Отсюда искомая периодичность tn =
Задача о готовности электродвигателя. Необходимо опреде-
лить наработку на отказ Ц, и коэффициент готовности Кг асин-
хронного электродвигателя по истечении времени после начала
работы Т=500 часов, если средняя интенсивность отказов со-
ставляет /,=60-106 ч1 и интенсивность восстановления работо-
способности двигателя после отказа - ц=0,5 операции по обслу-
живанию в час. Пусть допустимое время по обслуживанию дви-
гателя t=2 ч. Тогда коэффициент готовности рассматриваемого
двигателя по уравнению Кг(/) = l-e-plt(l-e-XT) будет:
Кг(2) = 1-е 0Л2(1-е 6010 6'5,ю)= 0,989 .
Интенсивность восстановления работоспособности двигателя
после отказа из уравнения Тв = — = —— = 2 ч, а наработка на от-
р, 0,5
каз двигателя из уравнения Кг =----------------— получается:
1Ср +Тв
Ч=ТВ
= 2-^ = 180ч.
1-0,989
Как показывают полученные данные, коэффициент готовно-
172
сти асинхронного двигателя получился достаточно высоким
ввиду того, что вероятность безотказной работы его, или на-
дежность, по истечении времени Т=500 ч. составляет величину
Р(500) = е“6010 6 2,00 = о,97, а время восстановления его работоспо-
собности Тв мало (Тв =2 ч).
Задача о ремонтопригодности. В период эксплуатации накоп-
лены и затабулированы значения времени восстановления tBi,
они приведены в табл. 7.3. Наработка на отказ t<.p=769 ч.
Таблица 7.3
Значения tBi, полученные в результате эксплуатации
Номер отказа 1 2 3 4 5 128 129 130
Время восста- новления, час 0,25 0,31 0,35 0,12 0,08 .... 3,52 2,05 0,17
Следует определить среднее время восстановления Тв. Оно
। м
может быть определено из выражения Тв =—У tBi . Подставив
М“7
известные значения, мы получим
Тв=—(0,25+0,31+0,35+0,12+0,08+...+3,52+2,05+0,17) = 1,37ч.
в 13()\
Далее по выражениям для коэффициента готовности
Кг =----—— и коэффициента технического исполнения
Ср + Тв
Ср
V — Сбсл.
t 4-Т 4-t К ’ ГДе ЛпР°Ф- f
СР + 1в+Ср-%рОф. Сум.
профилактики, в нашем примере он равен 0,15.
Тогда Кг = —— = ——— = 0,99.
СР+тв 769 + 1,37
Кт.н. -
коэффициент
11L +ТВ+1срКпроф 769 + 1,37+0,15-769
Задача о резервировании. Имеется система, состоящая из
N=100 элементов, соединенных логически последовательно. Па-
раметр потока отказов системы Хо= 10 3 1/ч. С помощью резерви-
рования требуется обеспечить надежность системы в течение
t=l 000 часов Р,р(1000)>0,95.
173
В первую очередь определим уровень надежности системы
без применения резервирования:
po(t) = Ро(1ООО) = еА°’ = е10’10'"1 = 0,37.
Применим постоянное общее резервирование. Кратность ре-
зервирования, при которой обеспечивается требуемый уровень
надежности, найдем по выражению Р (t) = l-[l-P0(t)JHl1
от-
куда м =
ln[l - PTp(t)] ! 1п[1-0,95
ln[l- P0(t)] “ 1п[1 —0,37
-1~6.
Таким образом, для удовлетворения заданных требований к
надежности системы требуется не менее чем шестикратное резер-
вирование аналогичными системами. Ясно, что такое резерви-
рование выполнять нецелесообразно.
Рассмотрим раздельное поэлементное резервирование с по-
стоянно включенным резервом. Так как значения интенсивнос-
тей отказов элементов не заданы, найдем среднее значение:
Средняя вероятность безотказной работы элементов Picp(t)
будет равна:
Picp(t) = e’lcpI = е I0 '1000 « 0,99 .
При равной надежности элементов PTp(t) можно определить
из выражения PTp(t) = {1-[ 1-Ticp(t)]'"1} > откуда
1ё[1-ЛК(о] 1 п
м = -1.11одставляя в последнее выражение число-
lg[l-10V^95] t ,
вые значения, получаем м = —L-r—-—Н -1 & 1.
lg[l-0.99]
Таким образом, если использовать раздельное поэлементное
резервирование, заданное значение надежности будет обеспечи-
ваться при кратности резервирования, равной единице. Практи-
чески это означает дублирование всех элементов системы.
Рассмотрим возможность применения общего резервирова-
ния, совмещенного с холодным состоянием резерва. Для расчета
174
Pip(t) воспользуемся выражением ——~~хТ ^ез учета
i-i * 0
надежности переключающих устройств). После подстановки ис-
ходных данных мы получили, что м=3. Таким образом, расчет
показывает, что для обеспечения заданных требований к надеж-
ности системы наиболее целесообразным следует считать раз-
дельное резервирование с кратност ью м=1.
7.8. Контрольные вопросы и задачи
Какими понятиями оценивается способность объекта выпол-
нять требуемые функции? Что называется отказом и какие бы-
вают отказы? Что оценивают показатели безотказности? Что
показывает средняя наработка на отказ? Перечислите показатели
ремонтопригодности. Как определить среднее время восстановле-
ния? Что означают термины: «долговечность», «средний срок
службы», «средний срок службы до списания»? Перечислите ком-
плексные показатели надежности. Какими характеристиками
осуществляется простейшее вероятностное описание случайной
величины? Какой вид имеют функции распределения? Дайте опре-
деление основного закона надежности. Чем характеризуется ос-
новной закон надежности при экспоненциальном распределении?
Перечислите методы расчета надежности. Как выполняется рас-
чет структурной надежности? Перечислите методы определения
надежности. В какой последовательности осуществляется плани-
рование эксплуатационных испытаний? Как осуществляется рас-
чет надежности коэффициентным методом? Как осуществляет-
ся решение задачи о периодичности технического обслуживания
оборудования? Как осуществляется решение задачи о готовности
электродвигателя? Как осуществляется решение задачи о ремон-
топригодности ?
Задача 1. Интенсивность отказов изделия описывается экспо-
ненциальным законом и Л равно 0,002 1/ч. Определить вероятность
безотказной работы за 400 и 600 часов эксплуатации.
Задача 2. В технических условиях на магнитные пускатели ПМЕ
указана вероятность безотказной работы P(t)=0,92 за 5 000 часов
наработки. Необходимо определить интенсивность отказов.
Задача 3. Оборудование безотказно проработало 1 000 часов.
Требуется определить вероятность безотказной работы до мо-
мента 2 000 часов, если известно, что интенсивность отказов
оборудования равна 0,003 ч'1.
175
Задача 4. В эксплуатацию принято N =50 электродвигателей с
вероятностью безотказной работы P(t)=0,91 за 20 000 часов нара-
ботки. Необходимо определить ожидаемое число отказавших дви-
гателей за 1 год эксплуатации при использовании оборудования в
течение 1 000 часов в год.
Задача 5. Оборудование состоит из шести последовательно со-
единенных равнонадежных элементов, вероятность безотказной
работы которых равна 0,89. Необходимо определить вероятность
безотказной работы оборудования.
Задача 6. Резервирование оборудования осуществляется через
четыре равнонадежных канала, вероятность безотказной работы
которых равна 0,94. Определить надежность работы такой сис-
темы.
Задача 7. Определить эксплуатационные показатели асинхрон-
ных электродвигателей серии АИР, используемых в животновод-
стве (особо тяжелые условия с номинальной загрузкой). На зажи-
мах двигателей поддерживается номинальное напряжение. Элект-
роприводы для защиты оснащены тепловыми реле ТРН. Электро-
техническая служба укомплектована электромонтерами на 80%.
Показатели конструктивной надежности: вероятность безотказ-
ной работы через 20 000 ч использования составляет Р 0,90.
Задача 8. Необходимо определить наработку на отказ t и ко-
эффициент готовности Кг асинхронного электродвигателя по ис-
течении времени после начала работы Т=700 часов, если средняя
интенсивность отказов составляет Л^ЗО-106 ч~' и интенсивность
восстановления работоспособности двигателя после отказа -
р=О,б операции по обслуживанию в час. Пусть допустимое время
по обслуживанию двигателя t=4 ч.
Задача 9. Известно, что в процессе эксплуатации среднее время
восстановления оборудования равно 2,5 часам, наработка на отказ
равна 860 часов и коэффициент профилактики равен 0,2. Опреде-
лить коэффициент готовности и коэффициент технического ис-
полнения.
Задача 10. Имеется система, состоящая из N=80 элементов,
соединенных логически последовательно. Параметр потока отка-
зов системы 2.(=2-103ч'. С помощью резервирования требуется
обеспечить надежность системы в течение 1=2 000 часов
Ртр(2 ООО) >0,94.
176
Глава 8. Методы теории массового обслуживания
8.1. Примеры и характеристики потоков событий
Объектом изучения в теории эксплуатации служит техничес-
кая система. Это совокупность разнообразных подсистем и эле-
ментов, нацеленных на выполнение какого-либо задания. Спо-
собность системы выполнять свои функции оценивается идеали-
зированными понятиями о состояниях, в пределах которых вы-
деленные параметры системы остаются неизменными. Переход
системы от одного сост ояния к другому называется событием.
В теории надежности, например, главными состояниями прини-
мают работоспособность и неработоспособность, а центральным
понятием служит событие перехода из работоспособного в нерабо-
тоспособное состояние, которое называется отказом.
Из-за большого числа элементов и множества влияющих
факторов отказы в системе возникают непрерывно и образуют
поток отказов или поток событии, характеризующих реальное
состояние системы.
В общем случае потоком событий называют последователь-
ность однородных событий, следующих одно за другим в слу-
чайные моменты времени. Примерами служат: поток отказов
электрооборудования в сельскохозяйственном предприятии, по-
ток вызовов электромонтеров на оперативное обслуживание,
поток подключений к телефонной станции и т.д.
Важной характеристикой потока событий служит его интен-
сивность «X» - среднее число событий в единицу времени. Ин-
тенсивность потока событий обычно зависит от времени. В от-
дельных случаях интенсивность может быть (или принимают)
постоянной величиной.
Кроме этого, потоки оценивают по регулярности, стацио-
нарности, последствиям и т.д. Поток считают регулярным, ког-
да события следуют друг за другом через равные промежутки
времени. Поток событий называют стационарным, если его веро-
ятностные характеристики не зависят от времени. Когда для двух
интервалов времени число событий не зависит между собой, тог-
да поток событий называют потоком без последствий. Поток со-
бытий считают ординарным, если появление группы (несколько)
событий в небольшом интервале времени маловероятно.
По совокупности признаков выделяют простейшие, рекур-
рентные и др. потоки. Так, поток событий называют простей-
шим (пуассоновским), если он обладает сразу тремя свойствами:
стационарен, ординарен и не имеет последствий.
177
8.2. Элементы теории массового обслуживания
В системах с потоками событий возникает широкий круг за-
дач, в которых надо определить результаты применения изделий
или ресурсов при случайной потребности в них. Случайный ха-
рактер потоков наиболее ярко выражен при массовом примене-
нии изделий. Поэтому теория, раскрывающая закономерности
удовлетворения случайных потребностей, называется теорией
массового обслуживания (ТМО). Примерами систем массового
обслуживания (СМО) являются различные службы сервиса, эле-
ктро- и авторемонтные предприятия, билетные кассы и т.п.
Объектом изучения ТМО служит идеализированная СМО,
которая состоит из следующих элементов. Источник требований
(заявок) - это совокупность обслуживаемых объек тов (парк эле-
ктродвигателей, трансформаторов и т.д.). Накопитель - часть
СМО, в которой поступившие требования находятся в очереди
на обслуживание. Каналы (приборы, исполнители и др. объек-
ты), которые обслуживают требования за счет ремонта, замены
изделий или другими способами.
Работа СМО представляет собой случайный процесс перехо-
да от одного состояния к другому. Если принять за исходное
состояние «Ьр» - отсутствие заявки, то появление первой заявки
скачком переводит СМО в состояние «sp> - имеется одна заявка;
появление второй заявки скачком переводит СМО в состояние
«S2» - имеется две заявки и т.д. Аналогичные изменения проис-
ходят при окончании обслуживания, потери заявки и т.п. Такие
переходы изображают размеченным графом состояний, пока-
занным на рис. 8.1.
Рис. 8.1. Граф состояний процесса «гибели и размножения»
При теоретическом изучении используют следующие параме-
тры СМО: N - количество источников заявок; г - число каналов
обслуживания; Х=1/Т3 - интенсивность потока заявок от одного
источника; Xz=ZN - суммарная интенсивность потока заявок;
ц=1/Тв - интенсивность обслуживания (ремонта) в одном канале;
М=рг - суммарная интенсивность обслуживания; Т3 и Тв - сред-
ние продолжительности между заявками и между завершениями
обслуживания.
178
Для оценки эффективности СМО применяют различные кри-
терии. Основными из них считают: Z среднее число занятых
каналов; Lc и Lo - среднее число заявок в системе и в накопителе
(очереди); Пс и По - средние продолжительности пребывания
заявки в системе и в очереди; Р3 - вероятность занятости канала
(загрузка канала).
Предмет ТМО заключается в установлении зависимости
между параметрами СМО и ее критериями. При этом выделяют
прямые задачи, когда по исходным параметрам требуется опре-
делить значения критериев, и обратные задачи, когда надо вы-
брать параметры СМО, обеспечивающие заданную эффектив-
ность.
Практическая значимость методов ТМО возрастает за счет
дополнительного использования экономических критериев, ха-
рактеризующих, во-первых, степень удовлетворения заявок ис-
точника, а во-вторых, степень использования каналов. Совмест-
ное использование этих данных позволяет найти оптимальные
системы массового обслуживания.
В зависимости от состава исходных данных и решаемых за-
дач СМО имеют разнообразные варианты. По числу каналов:
одноканальные н многоканальные. По дисциплине очереди: 1 -
обслуживание с отказом (если каналы свободны, то заявки об-
служиваются немедленно; если каналы заняты, то заявки полу-
чают отказ и теряются); 2 обслуживание с ожиданием в очере-
ди по мере поступления; 3 - обслуживание с приоритетом. По
размерам источника заявок: 1 - открытые источник имеет нео-
граниченное число заявок; 2 - закрытые - число заявок ограни-
чено. По характеру потока заявок: простейшие и произвольные
потоки.
Каждые СМО характеризуются размеченным графом состоя-
ний. Простейшие СМО имеют граф в виде схемы гибели и раз-
множения, показанной на рнс. 8.1. Все состояния системы вытя-
нуты в одну цепочку. Каждое среднее состояние (sb s2, ..., s,^)
связано прямой и обратной стрелками со смежными сост ояния-
ми, а крайние so и sn - только с одним соседним состоянием.
Главная задача ТМО - определение вероятности каждого состо-
яния СМО.
В произвольный момент времени «t» система находится в со-
стоянии sK с вероятностью PK(t). В установившемся режиме, т.е.
при t—>оо, произвольные вероятности состояний стремятся к сво-
им пределам, которые называют финальными вероятностями.
Для их нахождения составляют систему уравнений, характери-
зующих все состояния. В уравнении для каждого состояния в
179
левой части записывают произведение финальной вероятности
этого состояния на сумму интенсивностей потоков, выходящих
из этого состояния, а в правой - сумму произведений интенсив-
ностей всех потоков, входящих в данное состояние, на вероят-
ность тех состояний, из которых потоки исходят. Например, для
первого состояния so
^orPo=^io'Pi, (8.1)
для второго состояния (Xi2+Aoi)-Pi=Xoi-P0+X2rP2 (8.2)
и так далее.
Решение уравнений дает формулы для финальных вероятнос-
тей:
| । ^~01 । ^12^01 j j ^л-1,и—^12^-01
ч ^10 ^-21^10 ^„,«-1 •••^-21^10 J
^к-1,к—^12^01 р
(8.3)
В ТМО установлены аналитические связи между критериями
и параметрами СМО. Например, формулы Литтла связывают
продолжительность пребывания заявки в системе «Пс» с числом
заявок Lc, продолжительность пребывания заявки в очереди
«По» с ее длиной Lo:
(8-4)
8.3. Характеристики простейших СМО
Одноканальные СМО имеются в любых службах сервиса.
При медицинском обслуживании это врач, принимающий паци-
ентов, при обслуживании пассажиров - билетная касса, при тех-
ническом обслуживании энергетического оборудования - пост
электрика и т.д.
Примем к рассмотрению одноканальную СМО без ограниче-
ний на длину очереди и на длительност ь ожидания. Пусть на эту
систему поступает поток заявок с интенсивностью л=1/Т3, т.е.
заявки поступают в среднем через интервал времени Т,. Система
с интенсивностью обслуживания р=1/Тв обслуживает их, т.е. на
каждую заявку затрачивается период времени в среднем Тв. Тре-
буется найти характеристики (критерии) работы СМО в устано-
вившемся режиме: Ц и Lo - среднее число заявок в системе и в
180
накопителе (очереди); Пс и По - средние продолжительности
пребывания заявки в системе и в очереди; Р3 - вероятность заня-
тости канала (загрузка канала).
В данном случае ограничимся показательным законом рас-
пределения для Т3 и Тв, т.е. /.=const; p=const. Пронумеруем воз-
можные состояния СМО по числу заявок в ней:
s0 - канал свободен;
Si - канал занят (одна заявка обслуживается, очереди нет);
s2 - канал занят (одна заявка обслуживается, одна - в очере-
ди);
Sr - канал занят (одна заявка обслуживается, «к-1» заявка
стоит в очереди).
Размеченный граф состояний показан на рис. 8.1. Система
переходит из s0 в sf и далее в правом направлении под действием
потока заявок с интенсивностью X=const.
Поток восстановления (обслуживания заявок) с интенсивнос-
тью p=const переводит систему назад - справа налево.
Для определения финальных вероятностей, характеризующих
относительную продолжительность пребывания системы в со-
стоянии «к», составим систему уравнений типа (8.1) и (8.2):
ХР0 = цР]
W’k = РЛ-н.
В данной задаче число состояний СМО п->оо, а сумма всех
вероятностей ^Р, =1,0. Введем коэффициент нагрузки системы
X
р = — = const. Он характеризует среднее число заявок, поступаю-
Ц
щих за период обслуживания одной заявки. Численно показыва-
ет, во сколько раз период обслуживания больше или меньше пе-
риода следования (в среднем) заявок. Обычно р<1,0.
С учетом отмеченного, из системы (8.5) находим вероятности
каждого состояния СМО:
А.
р = — = const. (8.6)
И
В установившемся режиме вероятности убывают по закону
геометрической прогрессии. При любой нагрузке системы в ди-
апазоне 0<р<1,0 вероятность Ро больше остальных, т.е. относгг-
181
тельная продолжительность свободного состояния системы
больше продолжительност и любого другого состояния.
Среднее число заявок в системе находится суммированием
произведений возможных значений заявок «К» на их вероятное-
СО
TH Рк: Lc = £КРк , где Рк - определяется по уравнению (8.6).
К=1
Окончательно получается, что
(8.7)
(8-8)
(8-9)
4=-Р-
1-Р
Из полного числа заявок по (8.7) занятая обслуживанием до-
ля пропорциональна вероятности занятости Р3. Поскольку для
СМО всегда выполняется условие Р3+Ро=1, находим:
Р3=1-Р0=р
I-об ~ Р^с
Длина очереди определяется разностью между полным и об-
служиваемым числом заявок:
L -L -L - р2
‘-'с 7-об ,
1-р
Наконец, по формулам Литтла находим средние продолжи-
тельности пребывания в системе и в очереди:
Пс = р
z(i-р)
п = р2
° x(i-P)
(8.10)
Эти характеристики имеют размерность час, сутки, год, в за-
висимости от размерности интенсивности поступления заявок.
Аналитическое описание характеристики одноканальной
СМО иллюстрирует рис. 8.2 для случая Х=0,5 ед/ч, р=1 ед/ч. Из
1рафиков и формул видно, что все критерии эффективности
СМО зависят от коэффициента нагрузки системы «р». Эгн зави-
симости существенно нелинейны. С увеличением «р» лишь заня-
тость растет линейно. Другие критерии - длина очереди и про-
должительность пребывания в ней - бесконечно возрастают. Та-
ким образом, главным параметром СМО служит коэффициент
нагрузки системы. Для успешного функционирования системы
важно выбрать правильное значение «р». По безусловным кри-
териям качества (Lc, Lo, Пс, По и т.п.) это сделать трудно. По-
этому приходится привлекать экономические показатели как для
182
оценки очереди заявок, так и для оценки занятости каналов.
Обычно эти связи дают конкурирующие эффекты и позволяют
найти оптимальные параметры СМО.
Другим примером простейшей СМО служит многоканальная
система с отказами. Такие системы возникли с началом развития
телефонизации. Их исследование привело к созданию теории
массового обслуживания, в которой рассматриваемая СМО от-
носится к классической задаче Эрланга.
Пусть имеется «г» каналов (линий связи), на которые посту-
пает поток заявок с интенсивностью «?.». Поток обслуживания
имеет интенсивность «ц». Необходимо найти характеристики
системы: А - абсолютную пропускную способность, равную
среднему числу заявок, обслуживаемых в единицу времени; В -
относительную пропускную способность, т.е. среднюю долю
пришедших заявок, обслуживаемых системой; POtk - вероятность
отказа в обслуживании (канал занят); г3 - среднее число занятых
каналов.
—Пс
-s-По
—A—L.C
х—Lo
—ж—Рз
Рис. 8.2. Характеристики одноканапной СМО
Граф состояний такой системы соответствует рис. 8.1. Из со-
стояний слева в состояние справа систему переводит поток за-
явок с интенсивностью «/.», а из состояний справа налево - по-
ток обслуживаний с интенсивностью Кц, где 1<К<г.
Состояние системы нумеруют по числу заявок, находящихся в
системе. В данном случае оно совпадает с числом занятых каналов:
So - канал свободен, в системе нет ни одной заявки;
183
Si в системе находится одна заявка, т.е. один канал занят,
остальные каналы свободны;
sK - в системе находится «к» заявок, т.е. «к» каналов занято,
остальные каналы свободны;
sr в системе находится «г» заявок, т.е. все каналы заняты.
Если составить уравнения вероятностей для всех состояний,
как в предыдущем примере, и решить полученную систему урав-
нений, то найдем следующие значения финальных вероятностей
для нулевого Ро и произвольного Рк состояний:
(8.11)
По ним определим искомые характеристики СМО. Относи-
тельная пропускная способность по определению есть вероят-
ность того, что заявка будет обслужена. Она будет численно
равна разности между единицей и вероятностью отказа «РОТк»,
т.е. вероятностью того, что все каналы заняты:
Р = Р = — Р
1 отк гг . г0
г\
В = 1-Ротк=1-^-Д,
г!
(8.12)
Абсолютную пропускную способность получим, умножая
интенсивность потока заявок на вероятность их обслуживания:
г
Л=).В = ). 1-—Ро
I r! J
(8.13)
Среднее число занятых каналов - это математическое ожида-
ние дискретной величины 0, 1, 2,..., г с вероятностями этих зна-
чений Ро, Рь Р2,..., Рг:
к=0Р1+1.Р1+...+гРг =р 1-—Ро
I г!
(8-14)
Параметры и критерии многоканальной СМО сложным об-
разом зависят от нагрузки системы и числа каналов. Для де-
184
тального анализа следует изучать конкретные задачи.
Рассмотрим пример, который показывает, что ТМО вносит
существенные коррективы в традиционные представления об
обслуживании электрооборудования. Предположим, в хозяйстве
имеется два дежурных электромонтера. Каждый час им поступа-
ет в среднем одна заявка на двоих на оперативное обслуживание
электроустановок. Среднее время обслуживания заявки состав-
ляет один час. Итак, 1 заявка в час - трудоемкостью 1 час на
двух электромонтеров. Интуитивно мы не предполагаем воз-
можность отказа в обслуживании. Теперь проверим правиль-
ность этого предположения.
Дано: г=2; Х=1; р=1; р=1. Определим характеристики СМО.
Финальные вероятности СМО найдем по (8.11):
Вероятность отказа определим по (8.12): Ротк =-0,4 = 0,2.
Среднее число занятых электромонтеров рассчитаем по (8.14):
к = Р 1-2-Р0
г\
I2
1-—0.4
1-2
= 0,8.
Из расчета водно, что не все поступающие заявки удовлетво-
ряются. 20% заявок остаются необслуженными, хотя в среднем
занят лишь один электромонтер. Таким образом, первоначаль-
ное предположение оказалось ошибочным, что подтверждает
несостоятельность расчетов по средним величинам в ситуациях с
нерегулируемыми потоками событий.
8.4. Оптимизация оперативного обслуживания техники
Прогрессивная организация технического сервиса основыва-
ется на создании такой службы, в которой одна часть исполни-
телей выполняет плановые работы, а другая - оперативное об-
служивание, т.е. быстро устраняет отказы электрооборудования.
Процесс обслуживания оперативной службой состоит в сле-
дующем. Электрохозяйство сельскохозяйственного предприятия
имеет определенное количество электрооборудования, которое
учитывается числом условных электроустановок [1]. Отдельные
электроустановки время от времени выходят из строя и опера-
тивная служба обслуживает их, восстанавливая или заменяя.
Каждый отказ происходит в случайный момент времени. Ко-
личество отказов за сутки и за год - тоже случайная величина.
185
Это затрудняет правильный выбор числа исполнителей опера-
тивной бригады. Если выбрать по наибольшему количеству от-
казов, то в отдельные периоды, когда отказов мало, исполните-
ли будут простаивать. Если выбрать по наименьшему количест-
ву отказов, то исполнители не всегда будут успевать устранять
отказы. Расчет по среднему количеству отказов также не гаран-
тирует полную занятость исполнителей и полное устранение от-
казов. Успешное решение такой задачи дают методы ТМО.
Предположим, что парк электрооборудования сельскохозяй-
ственного предприятия состоит из «т» условных электроустано-
вок. Они создают поток отказов с интенсивностью «X». Опера-
тивная служба устраняет эти отказы с интенсивностью «р>.
Промежутки времени между отказами, а также продолжитель-
ности восстановления распределены по показательному закону.
Эти исходные данные описывают простейшую СМО. Требуется
определить количество каналов обслуживания - электромонте-
ров, обеспечивающих наибольшую эффективность оперативно-
го обслуживания.
В данном случае эффективность следует оценить экономичес-
ким критерием. Необходимо создать такую службу, чтобы за-
траты, связанные с простоем производственных процессов и со-
держанием оперативной службы, были бы наименьшими. Про-
изводительность устранения отказов зависит от числа исполни-
телей в оперативной службе. Если исполнителей много, то отка-
зы устраняются быстро и просто. При этом ущерб производст-
венных процессов не велик, но на оплату труда этих исполните-
лей придется выделить большие средства, и они могут быть пло-
хо загружены. Если же электромонтеров мало, то простои из-за
отказов увеличиваются и возрастает ущерб производству, хотя
затраты на оперативную службу снижаются.
Такое изменение экономического критерия системы опера-
тивного обслуживания электроустановок или другой техники
описывается следующим уравнением:
3 = пСп+гСг, (8.15)
где и - среднее число простаивающих из-за отказа электроуста-
новок (обслуживаемых и ожидающих обслуживания);
г - число электромонтеров оперативной службы;
Сп - потери в единицу времени от простоя одной условной
электроустановки;
Сг - заработная плата одного электромонтера в единицу вре-
мени.
Среднее число простаивающих электроустановок численно
равно длине очереди системы и определяется суммированием
186
произведений состояний «к» на их вероятности «Рк». По уравне-
ниям (8.11) находим
М М „К
« = £= £кРк= £ к£-Р0. (8.16)
К—Г+1 К—Г+1 К-
Сопоставляя (8.11), (8.15) и (8.16), находим, что суммарные
затраты зависят не только от числа электромонтеров, но и от
X
нагрузки системы р = —, количества электроустановок «М» и
Ц
удельных стоимостных показателей Сп и Сг. Для использования
выражения (8.15) в практических расчетах используют таблич-
ные данные основных характеристик оперативного обслужива-
ния, приведенных в табл. 8.1 [1].
Таблица 8.1
Характеристики службы оперативного обслуживания
при М=600 у.е.
Х/ц Г Ро п к3 3, Зп 3
Сп=1 Сп=3 Сп=1 Сп=3
1,6-10-3 1 0,060 12,50 0,94 3,0 12,5 37,5 15,5 40,5
2 0,352 1,24 0,48 6,0 1,2 3,7 7,2 9,7
3 0,379 0,99 0,32 9,0 0,9 2,9 9,9 11,9
4 0,383 0,96 0,24 12,0 0,9 2,8 12,9 14,9
2,8-Ю-з 1 0,091 5,22 0,83 3,0 5,2 15,6 8,2 18,6
2 0,171 2,05 0,56 6,0 2,0 6,0 8,0 12,0
3 0,184 1,75 0,42 9,0 1,7 5,1 10,7 14,1
4 0,196 1,00 0,30 12,0 1,0 3,0 13,0 15,0
Кроме абсолютных показателей системы (Ро, гл, к3), в
табл. 8.1 приведены затраты на заработную плату Зг и на покры-
тие ущерба от простоев Зп для частного случая Сг— 3 руб/ч, Сп= 1
- 3 руб/ч. Минимальное значение суммарных затрат соответствует
оптимальной численности электромонтеров оперативной службы.
Анализ общих характеристик (8.15), (8.16), данных табл. 8.1 и
рис. 8.3, построенного по данным табл. 8.1, позволяет сделать
выводы о закономерностях построения оперативной службы
сервиса.
Зависимость суммарных затрат от числа исполнителей имеет
ярко выраженный минимум, который определяет оптимальное
количество электромонтеров. Отступление от этого числа в
187
меньшую сторону сильнее увеличивает суммарные затраты, чем
в большую. С ростом удельного ущерба от простоя техники оп-
тимум смещается в сторону большего числа исполнителей, а аб-
солютный минимум суммарных затрат возрастает.
С ростом коэффициента нагрузки СМО р = — зависимость
И
суммарных затрат становится более пологой, т.е. отступления от
оптимального числа исполнителей увеличивают эти затраты в
меньшей степени.
Оптимальная численность электромонтеров оперативной
службы обеспечивается, как правило, при относительно неболь-
шой их занятости (20...50%). Поэтому для повышения загрузки
следует совмещать выполнение плановых и оперативных работ
этими электромонтерами.
8.5. Примеры решения задач
Задача 1. На вход одноканальной СМО с отказами посту-
пает простейший поток заявок с интенсивностью X. Время об-
служивания - показательное с параметром ц. В начальный мо-
188
мент времени t=0 канал свободен. Построить размеченный граф
состояний СМО. Написать и решить дифференциальные урав-
нения Колмогорова для вероятностей состояний СМО. Найти
финальные вероятности состояний и (для установившегося ре-
жима) характеристики эффективности СМО: Л, Q, Роп, к .
Решение. Состояния СМО: So - свободна; St - канал занят.
Граф состояний показан на рис. 8.3.
Рис. 8.3. Граф состояний СМО к задаче I
Уравнения Колмогорова:
Фо dp,
—- = -Хр0+рр1; -?- = Хр0-рр1.
at dt
Так как p0 + p} = 1 для любого t, можно выразить р; через р0:
Ру = 1 ~~р0, и получить одно уравнение для р0:
•^- = -(Х + р)р0+р.
at
Решая это уравнение, получаем р0 как функцию t:
Ро(0 = Ц
(8-17)
(8.18)
отсюда
(8.19)
1+21е-(МФ
Х + р _ р
Pi (0 = 1- Ро (0 = [1 - ] •
А + р.
При t -> со получим финальные вероятности
р X
То ; Ti =~—,
А + р. А 4- р.
которые можно было бы найти и гораздо проще, решая линей-
ные алгебраические уравнения для финальных вероятностей со-
стояний:
?Фо=цР1;ро+Р1= 1-
Формулы (8.19) можно записать компактнее, если ввести обо-
X 1 р
значение р = —: р(, =--; р{ = —-—.
р 1 + р 1 + р
И
189
Характеристики эффективности СМО:
-4 = ^о = 7~’ (2 = 7-*—:
1 + р 1 + р
(8.20)
Р ~ D ~ ’ к -1 - D “
^ОТК /Л . , Л 1 Pq —
1+p 1+р
Задача 2. Одноканальная СМО с отказами представляет
собой группу дежурного обслуживания, в которой дежурит один
электромонтер, на вход которой поступает простейший поток
вызовов с интенсивностью Х=0,6 вызов/час. Средняя продолжи-
тельность устранения неисправности гобсл = 50 мин; время уст-
ранения имеет показательное распределение. Необходимо найти
финальные вероятности состояний СМО: р0 и рх, а также
А среднее число заявок, обслуживаемое СМО в единицу
времени (абсолютную пропускную способность);
Q вероятность обслуживания поступившей заявки
(относительную пропускную способность);
Ротк - вероятность отказа, т.е. вероятносгь того, что посту-
пившая заявка не будет обслужена.
к - среднее число занятых каналов.
Сравнить пропускную способность СМО с номинальной, ко-
торая была бы, если бы устранение неисправности длилось в
точности 45 минут, а заявки шли одна за другой регулярно без
перерывов.
0,60
Решение. Х=0,6; ц = — = —-— -1,20; по формулам (8.19)
Сбсл 0,833
и U0 „„„ к о,бо
Ро —----—----------= 0,667; р, =--=---------= 0,333,
Х+ц 0,60+1,20 Х+ц 0,60+1,20
Q=l-P1=l-0,333=0,667; А=Х (l-pn+m)=XQ=0,60-0,667=0,400;
- А
к= — = А- Гобсл = 0,400 • 0,833 = 0,334.
Н
Таким образом, электромонтер в среднем будет обслуживать
Q = 0,667 поступающих к нему заявок, т.е. 0,4 вызова в час пли 3
вызова в смену. Номинальная пропускная способность канала
была бы (при регулярно приходящих и регулярно обслуживае-
мых заявках) Лном — = —-— = 1,20 заявки в час, что в три
Сбсл 0,833
раза больше, чем действительная пропускная способность А.
190
Задача 3. Имеется одноканальная СМО с отказами. По-
ток заявок простейший с интенсивностью л. Время обслужива-
ния - не случайное и в точности равно to6cJ1. = 1/р. Найти относи-
тельную и абсолютную пропускную способности СМО в пре-
дельном стационарном режиме.
Решение. Рассмотрим на осп Ot простейший поток заявок
с интенсивностью 7. (рис. 8.4). Будем отмечать кружками все за-
явки, которые приняты к обслуживанию. Пусть какая-то заявка,
пришедшая в момент tb принята к обслуживанию. Тогда все за-
явки, пришедшие после нее за время to5cn, получат отказ; следу-
ющей будет принята к обслуживанию заявка, пришедшая в мо-
мент t2 такой, что t2 — ti > to6cjl. Рассмотрим интервал Т между
концом обслуживания первой заявки и моментом t2 прихода
ближайшей следующей, которая будет принята к обслуживанию.
Из-за отсутствия последействия в простейшем потоке распреде-
ление интервала Т совершенно такое же, как и вообще интервала
между заявками, т.е. показательное с параметром X. Средняя
длина интервала Т равна mt = 1/7..
Итак, на оси Ot будут чередоваться неслучайные интервалы
занятости канала длины to6cjI=l/p. и случайные свободные интер-
валы со средней длинной 1/7.. На первые попадает доля всех зая-
вок, равная
Рис. 8.4. Простейший поток заявок с интенсивностью Л
£
и. А.
----— =-----, а на вторые - доля, равная
1+1
р. X
Эта величина и есть относительная пропускная способность
СМО:
Q = (8.21)
1 + Р
191
откуда
. 7.
A=kQ =-----. (8.22)
1 + р
Отметим, что формулы (8.21), (8.22) совпадают с (8.19) соот-
ветствующими показательному распределению времени обслу-
живания. Это естественно, так как формулы Эрланга остаются
справедливыми при любом распределении времени обслужива-
ния со средним значением, равным 1/ц.
Задача 4. В сельском поселке имеется группа дежурных
электромонтеров, которые дежурят по сменам. Такую СМО
можно представить как одноканальную с неограниченной оче-
редью. В СМО поступает простейший поток заявок с интенсив-
ностью 2 заявки в час. Время обслуживания в СМО имеет пока-
зательное распределение со средним значением 1обсл= 20 мин.
Необходимо найти финальные вероятности состояний СМО,
среднее число заявок, связанных с СМО - z, среднее число за-
явок в очереди - г , среднее время пребывания заявки в СМО -
Гсисг» среднее время пребывания состава в очереди - FO4.
Решение. 7. - 7 заявки/ч; /обсл = 20 мин. = 1/3 ч; р. = — = 3 за-
робел
7. 2 , 2 1 2 12
явки в час; р = — = —; рп = 1 — р = 1----= — ; р, = р • рГ| =-----= —;
ц 3 ° 3 3 ' ° 3 3 9
2
3_ п
2
3
_ р“ I 3 / 4 - р з
явки; г =-----=----— = — заявки; —г = —г- = 1 час;
1-р х_2 3 сисг’ Х(1-р) 2ГП
3 I 3J
Р V3J 2
= 77--3 = —77 = 7 часа=40 минут.
2I1--1 3
I 3J
Задача 5. Условия предыдущей задачи усложняются тем,
что электромонтер обслуживает за один вызов не более трех зая-
вок (включая обслуживаемую). Если заявка прибывает в момент,
192
когда электромонтер уже получил 3 заявки, то она вынуждена
ожидать своей очереди. Один час простоя электрооборудования
приносит хозяйству ущерб в размере «а» рублей. Определить
суточный ущерб, который понесет хозяйство при ожидании мо-
мента устранения неисправности.
Решение. Вычислим среднее число ze -. заявок, находя-
щихся в ожидании:
со со со
ze =1-р4+2-/?5 + ....= = Hk'-Pk -Ро = Po Yk'Pk '>
к=4 к~4 к=4
&-Pi=р-£^-р* =р4&*=
Г=4 Ь4“Р клФ Ф Г=4
_ . р4 _ р4(4~3р).
Ф l-Р (1-р)2
п у,- пг_Р4(4-3Р)
Ро-2^к'Р -—;--------
*-=4 1-Р
По формуле Питта, среднее время, проводимое одной заявкой
- z 118
в ожидании, te я — = —— = 0,59 ч. За сутки (24 часа) в группу
дежурного обслуживания приходит в среднем
N = 24 Л = 24 - 2 = 48 заявок. Средний суточный ущерб составля-
ет:
У = 2?-Гв-а = 48-0,59-ояг28,4п.
Задача 6. На складе электротехнической службы хозяйст-
ва имеется два электродвигателя одного типоразмера (п=2);
выйти из строя могут одновременно не более четырех (ш=4) эле-
ктродвигателей этого же типоразмера. Поток электродвигате-
лей, выходящих из строя, является простейшим с интенсивнос-
тью Л=1 электродвигатель в сутки. Время замены вышедшего из
строя электродвигателя - показательное со средним значением
Сбсл. = 6 часов. Найти финальные вероятности состояний ре-
зервного фонда и его характеристики:
А - среднее число заявок, обслуживаемое СМО в единицу
времени;
А
С-у - вероятность обслуживания поступившей заявки
193
(относительная пропускная способност ь);
РОтк - вероятность отказа, т.е. вероятность того, что посту-
пившая заявка не будет обслужена и получит отказ, Ротк = 1 - Q.
к - среднее число занятых каналов;
z - среднее число заявок в СМО (обслуживаемых или ожи-
дающих в очереди);
г - среднее число заявок в очереди;
/СИС1 - среднее время пребывания заявки в СМО (в очереди
или под обслуживанием);
Сч _ среднее время пребывания заявки в очереди.
Решение. Х=1 электродвигатель в сутки, ll =—— = —— = 4;
Абсл 0,25
р = — = — = 0.25 ; у = —= —^ = 0,125.
ц 4 >7 2
По известным формулам имеем:
= 1 + 0,25 +
0,252 0,253
2!
2-2
1-0J254
1-0,125
0,778;
р:
Рк =~ггРо’
к\
0 251
р, = -?----0,778 = 0.194;
1 1! '
0 25
р, =-------0,778 = 0,0243;
2!
р(и+П
Рп.г =-----ГРо’ 1
п п\
0 254
р. =—------0.778 = 7.6-10 4;
2-2
ш);
0 253
р, = 0.778 = 0,0030;
2-2
О 9
А =-------0,778= 1.9-10 4;
’ 2-2
О 2S6
р = 0,778 = 0.47-10~4 .
2-2
^отк. = Р„гп = Р2 и = 0,47 -10 4; О = 1 - Рот, = I - 0,47 • UP* «1;
— А 1
А = X Q = 1 -1 а Гзаявка в сутки; к = — = — « 0.25 электродви-
Р 4
гателя;
194
_ pn+1 l-(m + l)xffl +wx“+1
/?•/7! A' (1-x)2
0,253-0,778 1-(4 +1)-0,1254 + 4-0J255
=----------------------:« 0,04 электродвига-
2-2 (1-0,125)"
теля.
z 0 29
z = r+k = 0,04+0,25^0,29 электродвигателя; — = 0,29
/. 1
F 0,04 „„„
суток; tm = — =---= 0,04 суток или приблизительно 1 час.
К 1
Полученные данные говорят о том, что время пребывания за-
явки в СМО составляет около 7 часов, а среднее время пребыва-
ния заявки в очереди равно 1 часу. Если принять время пребы-
вания заявки в СМО равным допустимому времени простоя
оборудования, то можно определить оптимальное число элект-
рооборудования, находящегося в резерве.
8.6. Контрольные вопросы и задачи
Что называется системой массового обслуживания? Что на-
зывается каналом обслуживания? Какая СМО называется СМО с
отказами? Что понимается под потоком обслуживания? Как
можно определить среднее время пребывания заявки в системе?
Как определяется среднее время пребывания заявки в очереди? Как
можно определить среднее число занятых каналов? Перечислите
характеристики эффективности СМО.
Задача 1. На вход одноканалъной СМО с отказами поступает
простейший поток заявок с интенсивностью Л=10 ч'1; время об-
служивания - показательное с параметром р (),5. В начальный
момент времени t=0 канал свободен. Необходимо определить фи-
нальные вероятности состояний и для установившегося режима —
характеристики эффективности СМО: A; Q; Ртк: к .
Задача 2. На вход одноканальной СМО с отказами поступает
простейший поток заявок с интенсивностью 2=1 ч'1; среднее вре-
мя обслуживания 7обсл = 2 часа. В начальный момент времени t=0
канал свободен. Необходимо определить финальные вероятности
состояний и Оля установившегося режима характеристики эф-
фективности СМО: .4; Q; Ротк: к .
195
Задача 3. Сравнить пропускную способность СМО с номиналь-
ной, которая была бы, если устранение неисправности длится 1,6
часа, а заявки идут одна за другой регулярно без перерывов. Исход-
ные данные приведены в задаче 2.
Задача 4. Имеется одноканалъная СМО с отказами. Поток за-
явок - простейший с интенсивностью /.К) отказов в сутки. Вре-
мя обслуживания не случайное и в точности равно Гобсл = 30 мин.
Необходимо определить относительную и абсолютную пропускную
способность СМО в определенном стационарном режиме.
Задача 5. Одноканалъная СМО с отказами представляет собой
группу дежурного обслуживания, в которой работает один элект-
ромонтер; на ее вход поступает простейший поток вызовов с ин-
тенсивностью 2= 1,6 вызо&час. Средняя продолжительность уст-
ранения неисправности toflcn = 2 часа; время устранения имеет по-
казательное распределение. Необходимо найти финальные вероят-
ности состояний СМО.
Задача 6. В сельском поселке имеется группа дежурных элект-
ромонтеров, которые дежурят по сменам. Такую СМО можно
представить как одноканальную с неограниченной очередью. В
СМО поступает простейший поток заявок с интенсивностью 2,5
заявки в час. Время обслуживания в СМО имеет показательное
распределение со средним значением = 40 .мин. Необходимо
найти финальные вероятности состояний СМО, среднее число за-
явок связанных с СМО, среднее число заявок в очереди, среднее
время tcucm пребывания заявки в СМО, среднее время tm пребывания
заявки в очереди.
Задача 7. Условия предыдущей задачи усложняются тем, что
электромонтер обслуживает за один вызов не более трех заявок
(включая обслуживаемую). Если заявка пребывает в момент, когда
электромонтер уже получил 3 заявки, то она вынуждена ожидать
своей очереди. Один час простоя электрооборудования приносит
хозяйству ущерб в размере 1600 рублей. Определить суточный
ущерб, который понесет хозяйство при ожидании момента уст-
ранения неисправности.
Задача 8. Электротехническая служба хозяйства получает за-
явки на устранение неисправностей с интенсивностью /.=2 заявки
в час, поток заявок является простейшим. ЭТО представляет со-
бой одноканальную СМО с неограниченной очередью. Время об-
служивания заявки в ЭТС имеет показательное распределение со
средним значением (о6сл = 20 мин. Найти финальные вероятности
196
состояний СМО, среднее число z заявок, связанных с ЭТС, среднее
число г заявок в очереди, среднее время 1а1Ст пребывания заявки в
СМО, среднее время 1ОЧ пребывания заявки в очереди.
Задача 9. Условия предыдущей задачи усложняются тем, что в
очереди на устранение заявки могут находиться одновременно не
более трех заявок (включая обслуживаемую). Если заявка прибыва-
ет в момент, когда в очереди уже находится три заявки, зая-
витель вынужден искать другую фирму для устранения неисправ-
ности. Из-за потери заявки ЭТС теряет 100 рублей. Определить
средние суточные потери ЭТС.
Задача 10. Группу дежурного обслуживания, имеющую двух эле-
ктромонтеров, можно представить как простейшую СМО с от-
казами. На ее вход поступает поток заявок с интенсивностью Л=4
заявки в час. Среднее время обслуживания одной заявки — показа-
тельное со средним значением Гобсл = 0,8 час. Каждая обслуженная
заявка приносит доход с=60 руб. Содержание каждого канала об-
ходится в 35 руб'ч. Решить:
1) выгодно или невыгодно в экономическом отношении увели-
чить число каналов СМО до трех? Другими словами, необходимо
решить, насколько выгодно увеличение числа электромонтеров до
трех;
2) выгодно или невыгодно в экономическом отношении увели-
чить число каналов СМО до четырех?
Задача 11. С районным центром хозяйство связывает одна воз-
душная линия напряжением 35 кВ. Ее можно рассматривать как
одноканапьную СМО с отказами. Работающий канал может время
от времени выходить из строя (отказывать); поток отказов кана-
ла — простейший с интенсивностью v=2 отказа в квартал. Вос-
становление (ремонт) вышедшего из строя канала начинается
мгновенно после его отказа; время ремонта Тр (выраженное в ча-
сах) — показательное с параметром у = -=-=1,5. Найти вероятнос-
tp
ти состояний СМО: 8) канал исправен; S2 - канал ремонтируется.
Задача 12. На складе электротехнической службы хозяйства
имеется два электродвигателя одного типоразмера (п=6); выйти
из строя могут одновременно не более четырех (т=8) электродви-
гателей этого же типоразмера. Поток электродвигателей, выхо-
дящих из строя, является простейшим с интенсивностью А=1 эле-
ктродвигатель в сутки. Время замены вышедшего из строя элект-
197
родвигателя - показательное со средним значением /обс1 = 3,5 ча-
са. Найти финальные вероятности состояний резервного фонда и
его характеристики:
.1 - среднее число заявок, обслуживаемое СМО в единицу времени;
п А ,
О = — вероятность обслуживания поступившей заявки
~ 7.
(относительная пропускная способность);
Рстк~ вероятность отказа, т.е. вероятность того, что посту-
пившая заявка не будет обслужена и получит отказ, Ротк=1-0.
к - среднее число занятых каналов;
zB - среднее число заявок в СМО (обслуживаемых или ожида-
ющих в очереди);
г - среднее число заявок в очереди;
FCIICT- среднее время пребывания заявки в СМО (в очереди или
под обслуживанием):
tm - среднее время пребывания заявки в очереди.
Задача 13. Электротехническая служба хозяйства имеет груп-
пу дежурного обслуживания (ДО), состоящую из двух человек с
одинаковой квалификацией. В основном в хозяйстве выходит из
строя электрооборудование двух типов: системы вентиляции и
системы кормоприготовления. Интенсивность выхода из строя
этих типов электрооборудования одинакова и равна 2,0=6 заявок в
сутки. Среднее время устранения неисправности (обслуживания
поступившей заявки) Гобсл = 3 часа=О, 125 суток. Было решено для
уменьшения очереди, ускорения обслуживания поступившей заявки
специализировать электромонтеров, работающих в группе ДО.
Считая в первом приближении все потоки события простейшими,
необходимо проверить разумность этого предположения.
Задача 14. Электротехническая служба хозяйства имеет две
бригады, выполняющие все виды работ по обслуживанию электро-
оборудования. Интенсивность потока отказов электрооборудова-
ния одинакова и равна Д 7 заявок в сутки. Среднее время устра-
нения неисправности (обслуживания поступившей заявки) /обс;1 =
2,4 часа=0,1 суток. Было решено для уменьшения очереди, ускоре-
ния обслуживания поступившей заявки специализировать бригады.
Считая в первом приближении все потоки события простейшими,
необходимо проверить разумность этого предположения.
198
Глава 9. Техническое диагностирование
энергооборудования
9.1. Основные понятия и определения
Техническая диагностика - паука о методах и средствах рас-
познавания технического состояния и обнаружения неисправно-
стей (дефектов) изделий.
Техническое диагностирование - это процесс распознавания
состояния объекта, конечным результатом которого служит за-
ключение о техническом состоянии объекта, то есть какой-либо
технический диагноз: асинхронный двигатель исправен, в об-
мотке фазы Cl, С4 имеется витковое замыкание; изоляция ув-
лажнена и т.п.
Диагностические и контролируемые параметры (признаки) -
это характеристики объекта, используемые для определения его
технического состояния. Определяющие диагностические пара-
метры - такие параметры, которые дают наиболее полные све-
дения о работоспособности объекта, оценивая его состояние в
целом (например, температура нагрева двигателя характеризует
его общее состояние). Вспомогательные параметры оценивают
лишь отдельные свойства объекта или место неисправности
(например, сопротивление изоляции характеризует лишь состо-
яние электрической части электрооборудования).
Способ (алгоритм) диагностирования - это совокупность и
последовательность действий (экспериментов), позволяющих
определить техническое состояние объекта. При эксперименте на
объект осуществляют некоторое воздействие и измеряют диа-
гностические параметры или контролируют диагностические
признаки. По результатам наблюдений определяют состояние
объекта. Например, испытывая изоляцию повышенным напря-
жением и наблюдая за током утечки, делают заключение об ее
исправности.
Системы диагностирования (СД) - это совокупность объекта,
способов и средств диагностирования. По назначению и виду
решаемой диагностической задачи их условно разделяют на
профилактические, дифференциальные, функциональные и про-
гнозирующие.
Профилактические СД предназначены для выявления в про-
цессе эксплуатации дефектных деталей и элементов, выработав-
ших свой ресурс, т.е. тех элементов объекта, параметры которых
близки к предельно допустимым значениям (для выявления сла-
бых месг объекта без вывода его в ремонт). С этой целью систе-
199
матичсски проводят плановые профилактические испытания.
Дифференциальные СД служат для обнаружения отдельных
неисправностей при плановом техническом обслуживании и ре-
монте электрооборудования. По полученным результатам уточ-
няют вид необходимого ремонта (текущий пли капитальный) и
состав его операций. Для дифференциального диагностирования
применяют приборы общего и специального назначения. Прос-
тейшие омметры (мегомметры) позволяют выявлять неисправ-
ности типа обрыв, замыкание в проводах, контактах, изолиру-
ющих и других элементах электрооборудования. Специальные
приборы контроля влажности (ПКВ) позволяют определить сте-
пень увлажнения изоляции, а приборы типа высокочастотного
измерителя (ВЧФ) - витковые замыкания в обмотках электриче-
ских машин. Кроме того, дифференциальное диагностирование
проводят при помощи таблиц характерных неисправностей, ко-
торые есть в справочной литературе или в техническом описа-
нии конкретного электрооборудования.
Функциональные СД предназначены для оценки качества
функционирования и работоспособности путем определения
комплекса эксплуатационных свойств (характеристик) электро-
оборудования при контрольных, типовых или специальных ис-
пытаниях н сопоставления их с номинальными или нормируе-
мыми значениями. Например, при контрольных испытаниях
асинхронного двигателя определяют сопротивление обмоток
постоянному току, сопротивление изоляции, ток и потери холо-
стого хода, напряжение и потери короткого замыкания. Если
измеренные параметры находятся в пределах установленных до-
пусков, то двигатель признается работоспособным.
Прогнозирующие СД позволяют предсказать состояние изде-
лия в будущем и определить вероятный момент появления отка-
за. Для этого оценивают остаточный ресурс элементов на осно-
вании информации о закономерностях изменения параметров в
период, предшествующий прогнозу. Например, для подшипника
известно фактическое и предельное значение зазора. Разделив
разность этих значений на скорость изнашивания подшипника,
получаем его остаточный ресурс, по которому легко определить
ожидаемую дату отказа подшипника. Однако надежное прогно-
зирование освоено лишь для простейших случаев. При эксплуа-
тации электрооборудования создание прогнозирующих СД свя-
зано с рядом методических трудностей, обусловленных сложнос-
тью процессов старения и износа электроустановок.
В известной мере прогнозирование реализуется при профи-
лактическом испытании, так как статистические данные под-
200
тверждают высокую вероятность безотказной работы до оче-
редного испытания того электрооборудования, которое успешно
выдержало текущее профилактическое испытание.
Одно из главных направлений дальнейшего совершенствова-
ния технической эксплуатации энергооборудованпя в сельском
хозяйстве - более широкое внедрение в практику СД. Уже сейчас
в целом профилактическая система ПНРЭсх предусматривает
для отдельных видов электрооборудования в составе работ по
техническому обслуживанию контроль с целью прогнозирова-
ния его состояния до следующего технического обслуживания. В
последующем СД позволит перейти к более прогрессивной по-
слеосмотрсвой эксплуатации.
9.2. Профилактические испытания
Рассмотрим профилактические испытания на примере элект-
рооборудования. Электрооборудование, как отмечалось ранее,
состоит из неравнопрочных элементов, имеющих различные
долговечности. Выход из строя любого элемента приводит к от-
казу всего электрооборудования и наносит ущерб производству.
Особенно опасны непредвиденные отказы. С целью исключения
таких отказов, современного выявления и замены элементов с
ухудшенными свойствами проводят профилактическое диагнос-
тирование, которое в энергетике называют профилактическим
испытанием или контрольным измерением. В соответствии с
ПТЭ-86 и методическими указаниями по организации эксплуа-
тации энергетического оборудования в сельскохозяйственных
предприятиях профилактические испытания проводят как само-
стоятельный вид работ в дополнение к испытаниям, входящим в
состав технического обслуживания и ремонтов.
При профилактических испытаниях основное внимание уде-
ляют изоляции, поскольку она самый слабый элемент электро-
оборудования и вызывает наибольшее число отказов. При ис-
пытании основных видов электрооборудования сельскохозяйст-
венных предприятии измеряют сопротивления изоляции в соот-
ветствии с указаниями, приведенными в табл. 9.1. Кроме изме-
рения сопротивления изоляции, в состав профилактических ис-
пытаний для некоторых видов электрооборудования в те же
сроки входят и другие операции.
Для силовых трансформаторов определяют коэффициент аб-
сорбции R6o/Ris, значение которого не нормируется, но оно не
должно снижаться более чем на 30% по сравнению с заводским
значением или предыдущим измерением. Измеряют сопротивле-
201
ние обмоток постоянному току оно не должно отличатся более
чем на ±2% от значений заводских пли эксплуатационных изме-
рений. Проверяют состояние индикаторного силикагеля возду-
хосушильных фильтров. Он должен иметь равномерную голу-
бую окраску зерен.
Таблица 9.1
Сроки н нормы профилактического измерения сопротивления
изоляции электрооборудования
Тип электропро- водки и электро- оборудования Указания по измерениям (напряжение мегомметра, пе- риодичность и другие указа- ния) Норма со- противления, МОм
1 2 3
Силовые и осве- тительные про- водки; распреде- лительные уст- ройства, щиты; электрические аппараты 0,38...0,66 кВ 1000 В. В сухих помещениях не реже 1 раза в шесть лет. В осо- бо сырых и жарких помещени- ях, в наружных установках, а также в помещениях с химичес- ки активной средой не реже 1 раза в год. Измеряют между любым проводом и землей, а также между двумя любыми проводами при снятых плавких вставках и отключенных элект- роприемниках 0,5
Силовые кабель- ные линии до 1 кВ 2500 В. В стационарных установ- ках не реже 1 раза в пять лег, в сезонных - перед наступлением сезона 0,5
Трансформаторы до 35 кВ 2500 В. Периодичность по ме- стным инструкциям Не норми- руется, но не ниже 70% от предыдущего измерения
Электродвигате- ли до 0,66 кВ (обмотка стато- ра) 1000 В. Периодичность - по системе ППРЭсх, ио для двига- телей ответственных механиз- мов н работающих в тяжелых условиях не реже 1 раза в два года 1,0 - в хо- лодном со- стоянии; 0,5 при 60°С
202
Продолжение таблицы 9.1
1 2 3
Ручной .элект- роинструмент и переносные светильники 500 В. Периодичность - по сис- теме ППРЭсх, но не реже 1 раза в шесть лет 0,5
Для трансформаторов мощностью свыше 630 кВ-А, работа-
ющих с термосифонными фильтрами, дополнительно испыты-
вают трансформаторное масло не реже 1 раза в пять лет (без
фильтров - 1 раз в два года). При этом определяют пробивное
напряжение, содержание механических примесей, кислотное
число, снижение температуры вспышки масла по сравнению с
предыдущим анализом.
Для асинхронных двигателей проверяют срабатывание мак-
симальной защиты путем измерения полного сопротивления
петли «фаза-нуль» с последующим определением тока однофаз-
ного короткого замыкания.
В электродных водонагревателях (котлах) измеряют удельное
сопротивление воды и добиваются, чтобы оно было в пределах
10...50 Ом-м при 20°С. Проверяют действие защитной аппарату-
ры котла.
Для воздушных линий проверяют габаритные размеры, изо-
ляторы, места соединения проводов, степень загнивания деталей
деревянных опор и срабатывание защиты линии. Объем и сроки
испытаний регламентируют местные инструкции.
Профшгактические измерения сопротивления заземляющих
устройств проводяз' в сроки, установленные системой ППРЭсх,
но не реже 1 раза в три года. Для получения надежных результа-
тов измерения рекомендуют проводить в периоды наибольшего
удельного сопротивления грунта. Сопротивление повторных
заземлителей нулевого провода должно быть не более 30 Ом при
удельном сопротивлении грунта р<100 Ом-м (не более О,3р при
р>ЮООмм ), а нейтралей трансформаторов и генераторов - не
более 4 Ом при р<100 Ом-м (не более 0,04р при р> 100 Ом-м). За-
землители электрических котельных должны иметь сопротивле-
ние не более 4 Ом.
Устройства выравнивания электрических потенциалов еже-
годно проверяют на напряжение прикосновения и шага или на
целостность проводников, доступных для осмотра.
203
9.3. Диагностирование изоляции
Под действием электрического поля в изоляции происходят
сложные процессы. Во-первых, из-за присутствия в диэлектриках
свободных зарядов, обусловленных примесями и дефектами
строения, в изоляции всегда возникает ток сквозной проходимо-
сти iu, во-вторых, происходит замедленная поляризация, т.е.
смещение и поворот связанных дипольных молекул, создающих
ток абсорбции ia. В-третьих, происходит мгновенная поляриза-
ция, представляющая собой упругое смещение и деформацию
электронных оболочек атомов и ионов и создающая ток смеще-
ния ic.
Для изучения перечисленных процессов используют схему
замещения изоляции, показанную на рис. 9.1,а. Резистор Ru ха-
рактеризует сопротивление сквозному току; конденсатор Са -
емкость, обусловленную дипольной поляризацией; конденсатор
Сс - емкость электронной поляризации (геометрическая ем-
кость); резистор Ra - эквивалентные потери при дипольной по-
ляризации.
Рис. 9.1. Схема замещения изоляции (а) и диаграмма токов,
протекающих по ней (б)
На рис. 9.1,6 показаны зависимости токов, проходящих через
изоляцию, от времени нахождения под постоянным напряжени-
ем. Как видно, ток абсорбции затухает по мере завершения про-
цессов замедленной поляризации, а ток сквозной проводимости
сохраняется неизменным. Токи смещения столь кратковремен-
ны, что их не учитывают. Суммарный ток i имеет затухающий
характер.
Истинное сопротивление изоляции зависит от сквозного тока
и его можно определить по формуле:
204
где U - приложенное напряжение, В.
Поскольку измерение ia связано с определенными трудностя-
ми, сопротивление изоляции рассчитывают как частное от деле-
ния напряжения на значение тока, установившегося через мину-
ту после включения напряжения. К этому моменту ток ^затуха-
ет и не вносит погрешность. Если же измерение проводить при
небольшой выдержке времени, то может создаться неправильное
представление о сопротивлении изоляции.
Для исправной изоляции в ПУЭ и ПТЭ установлены норма-
тивы, характеризующие параметры схемы замещения. Напри-
мер, наименьшее допустимое сопротивление (МОм) изоляции
электродвигателя мощностью Рн (кВт) и напряжением свыше
1000 В при рабочей температуре определяют по выражению:
u 1000 + 0,01Рн ’
где UH номинальное линейное напряжение, В.
При эксплуатации электрооборудования его изоляции под-
вергается влиянию рабочего напряжения, кратковременным пе-
ренапряжениям от грозовых разрядов и коммутационных опе-
раций, механическим и тепловым нагрузкам, загрязнению, ув-
лажнению и другим неблагоприятным воздействиям. В резуль-
тате этого свойства изоляции непрерывно ухудшаются.
Из схемы замещения видно, что от качества изоляции зависят
значения токов утечки, абсорбции, смещения и мощности потерь
в цепи Ra Са. Поэтому их принимают за диагностические пара-
метры изоляции. Дополнительно используют характеристики
электрической прочности. Задача диагностирования состоит в
том, чтобы определить фактические значения параметров и
сравнить их с соответствующими нормами.
К основным способам диагностирования изоляции относят-
ся: измерение сопротивлений изоляции; измерение емкости изо-
ляции; измерение диэлектрических потерь; испытание повышен-
ным напряжением переменного или постоянного тока.
Измерение сопротивления изоляции. Рассмотрим схемы из-
мерения электрической изоляции для того, чтобы четко уяснить,
почему измерения сопротивления изоляции производятся строго
по специальной методике.
Согласно этой методике, при измерении сопротивления изоля-
ции одной фазы две другие фазы должны быть заземлены.
205
В общем случае схему измерения сопротивления электричес-
кой изоляции можно представить в виде, показанном на рис. 9.2,
здесь Ra, Rb, Rc сопротивления изоляции фаз относительно
корпуса (земли); RAB, RBC, RCA - междуфазные сопротивления
изоляции; PRm - мегаомметр.
Рис. 9.2. Схема измерения электрической изоляции в общем виде
Если при измерении сопротивления изоляции одной фазы,
например, «фазы А», одна из двух других фаз будет заземлена,
допустим это «фаза С», то схема, приведенная на рис. 9.2, при-
мет вид, показанный на рис. 9.3.
Рис. 9.3. Схема измерения электрической изоляции при заземленной фазе С
206
Для схемы замещения, представленной на рнс. 9.3, можно со-
ставить эквивалентную схему замещения, которую удобнее всего
использовать для проведения расчетов. Она приведена на
рис. 9.4. Для этой схемы можно записать значение эквивалент-
ного сопротивления - R3:
R ____________^А^АсО^В^ВС +^АВ^ВС + ^В^Ав}__________
(^.4 + Rac\RbRbc +RabRbc + RabRb)+RaR.ic(.Rb + R'hc)
Рис. 9.4. Эквивалентная схема замещения
В процессе анализа полученного выражения определим, в ка-
ком случае оно будет равно «О». Это будет в том случае, когда
числитель равен нулю, т.е. Ra-Rac-(Rb-Rbc+Rab-Rbc+Rb-Rab)=O,
R.a=0; RAc=O или (Rb-Rbc+RabRbc+RbRab)=O. Выражение за
скобками будет равно нулю только в том случае, если одновре-
менно будут равны нулю RB и RBc- Однако если только RB=0,
тогда
R __^-А^АС^-АВ^ВС (д 2)
+ RacKBRbc +RaRacRbc
Если только Rab=0, тогда:
r' ___________^А^-АС^В^ВС___________ (9
+ Rac )rbrbc +RaRac(Rb +Rbc)
Если только RBc=O, тогда
R/i _^'a/'AC^'B^AH 0) 4)
(Ra + Rac )RabRb + RaRacRb
Полученные выражения говорят о том. что по результатам
замеров можно сделать ошибочный вывод и пропустить неис-
правность (т.е. может быть пробой изоляции в фазе «В» на кор-
207
нус, см. выражение (9.2), и сопротивление изоляции между фаза-
ми «А и В» и «В и С» равно нулю, см. выражения (9.3) и (9.4).
Если принять, что у электродвигателей с сухой изоляцией со-
противления RA=RAC=RB=RBC=RAB=R, то можно записать:
R=--R или R = --R=2.7-R3 .
8 3
Таким образом, при измерении сопротивления изоляции од-
ной из фаз мы измеряем эквивалентное сопротивление изоляции
относительно корпуса и других фаз.
Для того чтобы сделать правильный вывод о состоянии изо-
ляции электрической машины, необходимо придерживаться сле-
дующих правил:
1. Измерения необходимо производить поочередно для каж-
дой электрически независимой цепи (фазы) при соедине-
нии всех остальных цепей с корпусом.
2. Каждая цепь (фаза) после измерения сопротивления ее
изоляции соединяется с корпусом машины на время не
менее 15 секунд при мощности машины до 1000 кВт (или
кВА) и не менее 1 минуты при более высокой мощности, и
не менее 3 минут при применении мегаомметра на 2500 В.
Проверим правильность первого правила. Для этого рассмо-
трим случаи, когда измерения производятся в одной фазе, а две
другие фазы заземлены.
Измерения производятся в фазе «А», а фазы «С» и «В» заземле-
ны. В этом случае схема замещения электрической изоляции
примет вид, показанный на рис. 9.5.
Тогда для эквивалентной схемы замещения, представленной
„ , _ RARACRAB
на рис. 9.6, можно записать: R-.a =-- , ---------т.
RaRab+Rac(Ra+Rab)
R3A=0 в том случае если RA, RAC или RAb равны нулю. Для
того чтобы выяснить, какое из сопротивлений равно нулю, опыт
необходимо проделать не менее трех раз, т.е. для каждой из фаз.
Аналогичные измерения проводим в фазе «В» при заземлен-
ных фазах «А» и «С». В результате получается, что
______^В^-ВС^-АВ
^В^-ВС + R-AB (^В + ^ВС )
Причиной того, что R3b=0, может являться то, что RB, RBC
или Rab равно нулю. Анализ данных, полученных при первом и
втором замерах, говорит о том, что
Кд Кдс ‘Кдв
RB ’Квс ’K.AB
= 0, в этом
208
случае мы видим, что в матрице повторяются две величины RAb,
значит R.ab =0.
МОм
Рис. 9.5. Схема замещения электрической изоляции при измерении
в фазе «А», фазы «В» и «С» заземлены
Рис. 9.6. Эквивалентная расчетная схема замещения
В том случае, когда фазы «А» и «В» заземлены, а измерения
проводят в фазе «С», получается, что
r ____^с^вс^ас
RCRBC + ^АС^С +Rbc)
Причиной того, что R3C=0, может являться то, что Rc, RBc
или Rac равно нулю. Анализ данных, полученных при первом,
втором п третьем замерах, говорит о том, что если в трех случа-
ях получены результаты, равные нулю, з .е.
209
Кд ’КАС ’К АВ
Кв Квс -Rab
Кс Квс Rac
(9-5)
то значит можно сделать вывод, что сопротивление изоляции
между фазами равно нулю.
Если в результате трех измерений мы получили, что только
два замера равны нулю, например, R3c и Rob равны нулю, то это
говорит о том, что Rbc=O. Если в результате измерений мы по-
лучили, что, например, R-j<=0, то это говорит о том, что фаза
«С» имеет замыкание на корпус.
Для определения того, какая из фаз имеет замыкание на корпус,
измерение необходимо выполнять по схеме, приведенной на рис.
9.7.
Рис. 9.7. Схема измерений при определении фазы, замкнутой на корпус
При такой схеме соединения сопротивления R.aB, Rbc и Rac
зашунтированы и не оказывают влияния на результат измере-
ния. Тогда R-м можно записать в следующем виде:
r ________В-сВ-в^а____
34 RCRB + RA(RC+RB\
R34=0, если одно из сопротивлений RA, Rb или Rc равно ну-
лю. То есть для полной оценки состояния сопротивления изоля-
ции необходимо провести все четыре измерения.
210
Определение увлажненности изоляции по коэффициенту аб-
сорбции. Пусть изоляция некоторого электрооборудования, на-
пример, электродвигателя, моделируется схемой замещения (см.
рис. 9.1,а). Из предыдущего рассмотрения процессов электро-
проводности и поляризации следует, что для заведомо сухой
изоляции в процессе измерения суммарный ток tcyx будет резко
затухать (рис. 9.8). У влажной изоляции такого же двигателя
суммарный ток tM больше и будет затухать медленнее, потому
что из-за увлажнения прирост тока сквозной проводимости
больше, чем прирост тока абсорбции. Описанный характер из-
менения суммарного тока определяет динамику сопротивления
изоляции. При постоянном напряжении мегаомметра сопротив-
ление сухой изоляции Ксух при измерении будет резко увеличи-
ваться, а сопротивление влажной RM будет возрастать незначи-
тельно. Следовательно, по состоянию сопротивления изоляции в
зависимости от продолжительности измерения можно опреде-
лить, увлажнена изоляция или нет.
Рис. 9.8. График изменения полного тока и сопротивления сухой
и влажной изоляции
Диагностирование увлажнения изоляции состоит в измере-
нии мегаомметром ее сопротивления в моменты ti и t2 (t2 > ti)
после подачи напряжения и определения отношения Rt2/RtI, на-
211
зываемого коэффициентом абсорбции. Обычно принимают
ti=15c, t2=60c и рассчитывают R60/Ris. Если (R6O/RI5)>1,3, то
изоляцию считают сухой; если (R60/Ri.s)<l,3, то изоляцию при-
знают влажной.
Определение увлажненности изоляции способом «емкость -
частота». Соотношение величин емкостей абсорбции и смеще-
ния изоляции зависит от степени ее увлажнения. В сухой изоля-
ции преобладает электронная поляризация, характеризуемая
емкостью смещения, а во влажной - дипольная поляризация (за
счет дипольных молекул воды усиливается емкость абсорбции).
Абсолютные значения величин этих емкостей имеют различную
зависимость от частоты тока (рис. 9.9).
Рис. 9.9. График изменения емкости сухой и влажной изоляций
Емкость сухой Ссух изоляции практически не зависит от час-
тоты, так как поляризация в ней происходит почти мгновенно.
Емкость же влажной изоляции См с ростом частоты убывает.
Это объясняется тем, что при малой частоте дипольные молеку-
лы воды успевают следовать (поворачиваться) за полем и Сы
212
имеет наибольшее значение. Когда же частота становится боль-
шой, молекулы из-за своей инертности не успевают следовать за
полем. Абсорбционная емкость уменьшается, и ее значение при-
ближается к емкости, обусловленной лишь электронной поляри-
зацией. Поэтому по степени изменения емкости от частоты
можно определить увлажненность изоляции.
Диагностирование увлажнения состоит в измерении емкости
изоляции при частоте f| и f2 (f2>fi) и определении отношения
Cfj/Cfj. Обычно принимают f|=2, f2=50 Гц и измеряют соответст-
венно С2 и С50. Если (С2/С50)<1,2, то изоляция сухая, если
(С2/С5О)>1,2, - увлажненная. Такой способ диагностирования
проводят при помощи прибора контроля влажности изоляции.
Определение местных дефектов изоляции по частичным раз-
рядам. Электрическое поле исправности изоляционной системы
содержит основную гармонику. При появлении в изоляции ка-
верн, расслоений, трещин и других дефектов в них равномер-
ность поля нарушается, возникают частичные разряды, создаю-
щие высокочастотные колебания. Обнаружение этих колебаний
при помощи специального прибора (индикатор частичных раз-
рядов - ИЧР) позволяет выявить наличие дефектов, а в отдель-
ных случаях место их расположения. Принцип действия ИЧР
основан на использовании воздействия электрических нестацио-
нарных процессов, сопровождающих разряды, на электрический
колебательный контур или антенну, усилитель и измерительный
прибор.
Алгоритм диагностирования состоит в следующем. На изо-
ляцию подают повышенное напряжение. Приемным колебатель-
ным контуром пли антенной ИЧР исследует пространство во-
круг изоляционной системы. При этом измерительный прибор
ИЧР позволяет зафиксировать высокочастотные колебания и
выявить место, где они имеют наибольший уровень. Обычно это
место совпадает с местным дефектом. Известны схемы, в кото-
рых ИЧР подключают к исполнительной цепи через раздели-
тельный конденсатор.
Определение местных дефектов изоляции по току сквозной
проводимости. В исправной изоляции ее сопротивление сохраня-
ет постоянное значение в большом диапазоне измерения испы-
тательного напряжения. При появлении местных дефектов со-
противление снижается по мере увеличения напряжения. В зави-
симости от степени развития и характера неисправности изоля-
ции снижение сопротивления начинается при различных напря-
жениях. Таким образом, исправная изоляция имеет линейную, а
неисправная - нелинейную вольт-амперную характеристику.
213
Изоляцию проверяют в следующей последовательности.
Подключают через микроамперметр обмотку одной из фаз к
регулируемому источнику переменного напряжения. Плавно
увеличивают напряжение до 1200 В и записывают ток утечки 1Ь
Затем повышают напряжение до 1800 В и записывают ток утеч-
ки 12. Аналогичные измерения проводят для остальных фаз.
Когда нулевая точка обмотки недоступна, то к источнику под-
ключают один из выводов обмотки, т.е. испытывают сразу изо-
ляцию трех фаз. Изоляцию считают исправной, если при повыше-
нии напряжения не наблюдают бросков тока; ток утечки при на-
пряжении 1800 В не превышает 95 мкА для одной фазы (230 мкА
для трех фаз); относительное приращение токов не более 0,9; коэф-
фициент неспмметрип токов утечки фаз не превышает 1,8.
Определение износа изоляции по значению диэлектрических
потерь. Из схемы замещения изоляции (см. рис. 9.1,а) видно, что
при подаче переменного напряжения U установившийся ток бу-
дет иметь две составляющие: 1а - активный ток, зависящий от
сопротивления изоляции Ru и проводимости абсорбционной
ветви Ra Са; 1С реактивный ток, зависящий в основном от реак
тивной проводимости абсорбционной ветви Ra Са и частично от
Сс. Потребляемая мощность также будет иметь две составляю-
щие, одна из которых - мощность диэлектрических потерь
Р = UIctg8,
где tg8 = — - тангенс угла диэлектрических потерь.
1с
Диэлектрические потери зависят от вида диэлектрика и от
его состояния. Тепловой износ, посторонние включения и влага
ухудшают качество изоляции, что приводит к увеличению tg8 по
сравнению с новой изоляцией. Поэтому по значению tg8 можно
определить степень износа изоляции. Диагностирование изоля-
ции по tg8 используют для определения состояния в основном
высоковольтного электрооборудования. Для измерения угла
диэлектрических потерь применяют схему высоковольтного
моста пли схему с ваттметром. Последняя проста и удобна, од-
нако ее недостаток в том, что получают меньшую точность из-
мерений, чем при помощи схемы моста.
9.4. Учет температуры при измерении сопротивления
изоляции
Сопротивление изоляции является изменчивой величиной,
поскольку зависит от многих факторов. Наибольшее влияние на
214
nee оказывают температура и влажность, с увеличением которых
сопротивление изоляции снижается. Целью измерения сопро-
тивления изоляции является установление возможности прове-
дения испытаний машины или включения ее в сеть без повы-
шенного риска повреждения.
Такие измерения проводятся мегаомметром, который содер-
жит источник питания постоянного напряжения. Если применя-
ется мегаомметр с генератором постоянного тока, то его ручка
должна вращаться непрерывно и равномерно, пока стрелка при-
бора не установится; при всяком замедлении пли перерыве во
вращении обмотка разряжается через мегаомметр на корпус, что
затягивает измерение или вызывает дополнительные погрешно-
сти, особенно для обмоток крупных машин, имеющих значи-
тельную емкость.
Для сопротивления изоляции обмоток электрических машин
нормируется лишь наименьшее значение при рабочей темпера-
туре. Основным критерием при суждении о допустимом состоя-
нии изоляции обмоток является сравнение сопротивления изо-
ляции в процессе эксплуатации. При этом температура, при ко-
торой производятся измерения, должна быть одинаковой, т.е.
t1=t2=....=tn, где и - очередной номер измерений, а продолжи-
тельность измерения должна быть равна одной минуте.
Если сопротивление изоляции уменьшилось более чем на 30%
по сравнению с предыдущим, то сопротивление изоляции счита-
ется недопустимым. Более подробно объем, периодичность и
другие нормы испытаний электрооборудования приводятся в
первом разделе ПУЭ. Здесь указано, что при температуре изоля-
ции, равной 75°С ее сопротивление должно быть не меньше оп-
ределяемого по формуле (9.1), но не менее 0,5 МОм.
При температуре электрооборудования в 20°С сопротивление
изоляции должно быть не менее 4,7 МОм. Это следует из приве-
дения допустимого значения сопротивления изоляции (0,5 МОм)
при 75°С к температуре 20°С на основе коэффициентов, пока-
занных в табл. 9.2.
Таблица 9.2
Коэффициенты приведения сопротивления изоляции к одной
температуре
Разность температур 5 10 15 20 25 30 35 40
Коэффициент приведения 1,23 1,50 1,80 2,25 2,75 3,40 4,15 5,10
215
Методика применения табл. 9.2 состоит в следующем. Нахо-
дят разность температур At =75 - 20 = 55°С. По ней из табл. 9.2
определяют значение коэффициентов приведения. В том случае,
если разность температур более 40°С, можно принять два или
более коэффициента приведения. В нашем случае интервал 55°
можно разбить на две составляющих - 25° и 30°, в первом случае
коэффициент приведения равен 2,75, а во втором - 3,40. Тогда
общий коэффициент приведения равен 2,75-3,40=9,35. Значит,
сопротивление изоляции при 20°С должно быть равно:
0,5-9,35=4,7 МОм.
Приблизительно оценить значения сопротивления изоляции
при рабочей температуре (75°С) можно, пользуясь следующим
правилом: В случае измерения сопротивления изоляции при темпе-
ратуре ниже рабочей, сопротивление изоляции следует удваивать
на каждые полные или неполные 20°С разности между рабочей
температурой и той температурой, при которой выполнялись из-
мерения.
Например: при температуре 20°С сопротивление изоляции
было равно 4,8 МОм, рабочая температура обмотки равна 75°С,
тогда разность температур At=75 20 = 55°С. Согласно правилу,
в этой разности находится 3 полных (или неполных) интервала
по 20°С (20+20+15=55). Тогда приведенный результат измерения
будет равен:
R^o „ 4 8
Rnme = = ~~ = 0,6 МОм.
прие 2-2-2 2-2-2
Полное заключение о состоянии изоляции делают по сово-
купности результатов измерений. Но в ряде случаев выделяют
отдельные определяющие параметры, которые в некоторых ус-
ловиях достаточно полно оценивают качество изоляции. Такой
подход оправдан для выявления конкретных неисправностей
изоляции (увлажнение, старение и т.п.)
9.5. Диагностирование электрических контактов
Электрическая цепь любого электрооборудования содержит
различные элементы, которые между собой соединены при по-
мощи электрических контактов. Например, в низковольтной
сети на один трехфазный электроприемник в среднем приходит-
ся около 60 электрических контактов. От состояния любого из
них зависит работоспособность всей электроустановки. Поэтому
регулярный контроль электрических контактов - важная состав-
ная часть работ по обеспечению высокой надежности электро-
оборудования.
216
Электрическим контактом называют место перехода тока из
одной токоведущей части в другую. По своему назначению кон-
такты разделяют на соединительные и коммутирующие. Первые
из них служат только для соединения различных элементов элек-
трической цепи, а вторые предназначены для включения, отклю-
чения и переключения электрической цепи.
Известно большое число конструктивных исполнений кон-
тактов. Соединительные контакты разделяют на разборные
(болтовые, винтовые, клиновые) и неразборные (сварные, пая-
ные, клепаные и т.п. ). Коммутирующие контакты классифици-
руют по признаку подвижности (подвижные, неподвижные), по
степени подвижности (самоуста на вливающиеся, несамоустанав-
ливающпеся), по геометрической форме (точечные, линейные,
поверхностные), по виду охлаждения (естественное, искусствен-
ное), ио назначению (главные, дугогасительные, дополнитель-
ные) и по другим признакам.
Состояние контактов оценивают по определяющим или
вспомогательным параметрам. К первым из них относят пере-
ходное сопротивление, падение напряжение и температуру на-
грева контактов, а ко вторым площадь соприкосновения, рас-
твор, провал и усилие сжатия контактов.
Переходным сопротивлением контакта называют дополни-
тельное сопротивление в месте перехода тока из одной контакт-
ной поверхности в другую, обусловленное, во-первых, сужением
площади сечения контакта в неровностях поверхности, во-
вторых, сопротивлением газовых и масляных пленок, а также
пыли, адсорбированных поверхностью контакта. Значение пере-
ходного сопротивления зависит от многих факторов, главные из
которых - микрорельеф, усилие сжатия и материал контактной
поверхности.
Допустимое падение напряжения на переходном сопротивле-
нии контакта зависит главным образом от материала контакта,
и его выбирают при условии отсутствия размягчения металла
контактов, работающих в номинальном режиме. Для низко-
вольтной аппаратуры установлены следующие допустимые па-
дения напряжения на контакте: серебро - 0,01...0,02 В, медь -
0,01...0,03 В, алюминий 0,01...0,04 В, железо 0,02...0,05 В.
Сопротивление контактов не остается постоянным в процессе
эксплуатации. Оно представляет собой источник дополнитель-
ных потерь, п поэтому температура контактной поверхности
всегда выше температуры прилегающих проводников. Под дей-
ствием кислорода это приводит к образованию на поверхности
металла пленки, толщина которой с течением времени увеличп-
217
ваегся, что ведет к росту переходного сопротивления и дополни-
тельному нагреву. В некоторый момент времени иод действием
температуры и электрического поля пленка разрушаегся и пере-
ходное сопротивление падает до первоначального значения. За-
тем процесс повторяется вновь и вновь. Но в некоторых случаях
такое самоочищение не происходит, контакт может разгореться
и выйти из строя.
Для надежной работы контактов необходимо строго соблю-
дать установленные нормы для температуры нагрева: коммути-
рующие контакты из меди без покрытия 85°С, с серебряным
покрытием - 240°; соединительные контакты внутри аппаратов
из меди - 95°, с покрытием неблагородными металлами - 105°, с
серебряным покрытием - 135°С (при расчетной темперазуре ок-
ружающей среды 45°С)
Площадь соприкосновения контактов характеризует качество
их настройки или степень износа. В исправном состоянии фак-
тическая площадь соприкосновения составляет не менее 70% от
номинальной площади контакта.
Раствором контактов называют наибольшее расстояние 1р
между поверхностями соприкосновения при разомкнутом состо-
янии контактов. В зависимости от типа аппарата эта величина
может быть от 3 до 50 мм.
Провалом контактов называют расстояние 1п, на которое пе-
ремещается подвижный контакт, не теряя соприкосновения с
неподвижным контактом при размыкании или замыкании цепи.
Для низковольтных аппаратов провал составляет 3...6 мм.
Переходное сопротивление контактов измеряют при посто-
янном или переменном токе. Для этого используют микроомме-
тры, двойные мосты или применяют схемы с милливольтметром.
У нового контакта переходное сопротивление не должно пре-
вышать сопротивления целого эквивалентного участка провод-
ника в 1,2 раза. В процессе эксплуатации допускается увеличение
сопротивления, но не более чем в 1,8 раза по сравнению с на-
чальным значением.
Падение напряжения на переходном сопротивлении измеря-
ют милливольтметром или гальванометром, пропуская через
контакт номинальный постоянный ток. Для этого используют
различные нагрузочные установки. Сельские электротехничес-
кие службы для этого оснащают универсальными стендами, ко-
торые позволяют определить падение напряжения, а также вы-
полнить ряд других операций.
В исправном контакте отношение падения напряжения на
218
нем к падению напряжения на целом эквивалентном участке не
должно превышать 1,1... 1,2. Если в процесс эксплуатации это
отношение превысит 1,7, то необходимы ремонт или замена
контакта.
9.6. Диагностирование электрооборудования при
техническом обслуживании и текущем ремонте
Создание новых способов и средств диагностирования поз-
волит в будущем перейти к прогрессивной послеосмотровой
технической эксплуатации электрооборудования. На современ-
ном этапе есть предпосылки для внедрения отдельных систем
диагностирования, которые позволяют уточнять объемы ре-
монтных работ и сроки их проведения, а также определять ис-
правность электрооборудования при списании электрифициро-
ванной техники.
Для развития этого направления разработаны рекомендации
по организации ремонта и технического обслуживания электро-
оборудования на основе диагностирования. В них обобщены
способы диагностирования основных видов электрооборудова-
ния и увязаны с типовым составом работ при их техническом
обслуживании и текущем ремонте.
При техническом обслуживании диагностирование проводят
с целью оценки технического состояния (работоспособности) и
подтверждения, что электрооборудование не требует ремонта до
очередного технического обслуживания. Объем диагностирова-
ния в этом случае ограничен измерением минимального числа
параметров, несущих информацию об общем техническом со-
стоянии электрооборудования. Диагностические параметры,
определяемые при техническом обслуживании, перечислены в
табл. 9.3.
При текущем ремонте диагностирование проводят с целью
определения остаточного ресурса основных узлов и деталей, ус-
тановления необходимости их замены или ремонта, а также для
правильного принятия решения о сроках капитального ремонта
электрооборудования. Перечень диагностических параметров,
измеряемых при текущем ремонте, приведен также в табл. 9.3.
Техническое состояние изоляции обмоток электродвигателя
относительно корпуса и между фазами считают удовлетвори-
тельным, если токи утечки не превышают' нормативов (см. под-
раздел 9.3). Если измеряемые токи утечки достаточно большие,
но примерно одинаковы между собой, то изоляция обмоток ув-
лажнена пли сильно загрязнена. Если токи утечки в фазах отли-
чаются в 1,5...2 раза и более, то эго говорит о наличии местных
219
дефектов в изоляции фазы с большой силой тока утечки. Для
определения местонахождения дефекта вначале измеряют ток
утечки обмоток фазы с дефектной изоляцией относительно кор-
пуса при незаземленных обмотках других фаз, а затем при за-
землении. Большие токи утечки при первом измерении свидетель-
ствуют о наличии местных дефектов в изоляции обмотки фазы от-
носительно корпуса, а при втором - межфазной изоляции.
Таблица 9.3
Диагностические параметры, измеряемые при техническом
обслуживании (ТО) и текущем ремонте (ТР) двигателей
и генераторов
Параметр Двигатели единых серий Погружные двигатели Генера- торы
ТО ТР ТО ТР то ТР
1 2 3 4 5 6 7
Токи утечки: абсолютные значения при Uj и U2 приращение тока несимметрия токов по фазам - + + + - + + + - +
Сопротивление изоляции об- мотки + + + + + +
Коэффициент абсорбции + + - - + +
Амплитуда вибрации + - - - + +
Ток нагрузки + - + - + -
Температура корпуса и под- шипниковых щитов + - - - + +
Степень искрения щеток - - - - + -
Электрическая прочность ВИТКОВОЙ изоляции U, - + - + - -
Стабильность тока фазы при проворачивании ротора - + - + - -
Тангенс угла диэлектрических потерь - - - + - -
Радиальный зазор подшипни- ков - + - - - -
Примечание. Для двигателей единых серий принимают бу =120,
U2 =1800, U3 =1000В; для погружных двигателей: U,=600, 15,=1000 В;
для генераторов: U, =500, U2 =1000, U3 = 800 В.
220
Нормативы на токи утечки, сопротивление изоляции и коэф-
фициент абсорбции приведены в подразделе 9.3.
Допустимые значения зазоров подшипников приведены в си-
стеме ППРЭсх.
Внтковую изоляцию испытывают высокочастотным аппара-
том ВЧФ-5-3.
Техническое состояние ротора можно определить нескольки-
ми способами. Наиболее частое повреждение - обрыв стержней
роторной обмотки. Признаком обрывов стержней короткозамк-
нутых обмоток роторов служат повышенная вибрация и шум
при работе, увеличивающиеся с ростом нагрузки. При этом на-
блюдаются периодические изменения амплитуды вибрации и
шума с частотой, зависящей от скольжения электродвигателя.
При обрыве стержней короткозамкнутых обмоток роторов
стрелки амперметров, включенных в цепь питания электродви-
гателя, совершают периодические колебания. На практике при
определении технического состояния короткозамкнутой обмот-
ки ротора измеряют значение тока обмотки статора при пово-
рачивании ротора вручную. Для этого одну или две фазы об-
мотки статора включают на напряжение (0,1...0,15)UH- При
медленном проворачивании ротора измеряют ток в цепи пита-
ния. Изменение силы тока в обмотке статора говорит об обрыве
стержней роторной обмотки. Изменение тока зависит от числа и
взаимного расположения поврежденных стержней. Электродви-
гатель можно использовать без ремонта или замены ротора, ес-
ли изменение тока относительно среднего значения не превыша-
ет 10%. Местонахождение поврежденных стержней роторной
обмотки определяют после разборки двигателя.
При техническом диагностировании электронагревательных ус-
тановок в процессе ТО определяют сопротивление изоляции наiре-
вате:тьных элементов и потребляемый ток, а при текущем ремонте
дополнительно измеряют сопротивление нагревательных элемен-
тов, температуру срабатывания автоматических регуляторов и тем-
пературу нагреваемой среды на выходе установки.
Для оценки технического состояния низковольтной аппара-
туры в соответствии с системой ППРЭсх рекомендуют опреде-
лять следующие диагностические параметры:
• изоляцию катушек и токоведущих частей. Сопротивление
изоляции относительно магнитопровода или заземленных
частей аппарата, измеренное мегаомметром на 100 В, не
должно превышать следующих значений: у магнитных пу-
скателей и автоматических выключателей - 0,07 В при но-
минальном токе выше 50 А (0,11 В при меньшем токе); у
1
аппаратов со скользящими контактами (рубильники, па-
кетные выключатели) 0,02 В. Площадь соприкосновения,
провал, раствор и нажатие контактов определяют в соот-
ветствии с подразделом 9.5;
• электромагнитные расцепители автоматических выключа-
телей. Ток срабатывания не должен превышать ток устав-
ки более чем на 30%. Для выключателей АЗ 120, АЗ 130,
АЗ 140, АП-50 он не должен превышать ток уставки более
чем на 15%. Мгновенное срабатывание должно происхо-
дить при десятикратном номинальном токе защищаемой
цепи;
• тепловые расцепители автоматических выключателей.
Время срабатывания при температуре 25° С должно быть
не более 1 часа, 30 минут и 10 секунд соответственно при
нагрузке токами 1,1; 1,35 и 6/„, где - номинальный ток
защищаемой цепи;
• токовые тепловые реле. Время срабатывания не должно
превышать 20 мин при токе 1,25 Z„. При номинальном то-
ке защищаемой цепи тепловое реле не должно срабаты-
вать.
Работы по техническому диагностированию выполняют ин-
женеры, техники и опытные электромонтеры, знающие правила
эксплуатации и правила техники безопасности. Исполнитель
работ должен иметь квалификационную группу по технике бе-
зопасности не ниже IV, а остальные члены не - ниже III.
9.7. Прогнозирование технического состояния
оборудования по результатам измерения
сопротивления изоляции
Оценить состояние изоляции электротехнического оборудо-
вания можно по результатам нескольких измерений, выполнен-
ных в течение определенного интервала времени (от 1 до 6 меся-
цев). По результатам измерений определяют скорость изменения
сопротивления изоляции, а затем момент ожидаемого наступле-
ния предельного (по наименьшему сопротивлению) состояния
изоляции. Рассмотрим эту методику на примерах.
Пример 1. Сопротивление изоляции участка электрической
сети напряжением 220В в момент проведения измерений оказа-
лась равным 4 МОм. Три последующих измерения были сделаны
с интервалом в 6 месяцев и показали следующие значения: 3,4;
2,8; 2,2 МОм. Надо определить скорость изменения параметра и
момент ожидаемого наступления предельного состояния изоляции.
222
Скорость изменения параметра технического состояния
т. (4-3.4)+(3.4-2,8)+ (2,8-2,2) ,
I = ±—i-----------i—-------^ = 0.1 [МОм/мес].
6 - 3
Момент наступления предельного состояния (он определяется
минимально допустимым значением сопротивления изоляции
2 2-1
1МОм согласно требованиям ПТЭ и ПТБ) Т - ~ = мес.
Через 12 месяцев состояние изоляции данного участка элект-
рической сети окажется не удовлетворяющим установленным
требованиям. По истечении указанного периода времени дан-
ный участок подлежит ремонту.
Пример 2. В результате измерения сопротивления изоляции
электродвигателя были получены значения, приведенные в
табл. 9.4.
Таблица 9.4
Результаты измерения сопротивления изоляции
Номер измерения, Ni 1 2 3 4 5
Результат измерения, Rj, МОм 100 75 50 30 10
Измерения производились один раз в месяц. Определить ско-
рость изменения параметра и момент ожидаемого наступления
предельного состояния изоляции.
Скорость изменения параметра технического состояния
V = (100-73)+(75-50) + (30-30)+(30-10) = |MOlte]
Момент наступления предельного состояния (он определяется
минимально допустимым значением сопротивления изоляции
0,5 МОм, согласно требованиям ПТЭ и ПТБ)
При такой скорости изменения сопротивления изоляции пре-
дельное состояние изоляции электродвигателя наступит через
0,4 месяца. Это необходимо иметь ввиду при составлении плана
ремонта оборудования.
В общем виде скорость изменения параметра технического
состояния может быть определена нз выражения
I - = [МОм/мес],
t-n
223
где R„3|, RH32, RH3j, RB1(n-i). Кизп результаты измерений сопротив-
ления изоляции, МОм;
t - интервал времени, через который проводились измерения,
месяц;
п - количество измерений, не считая первое.
В общем виде момент наступления предельного состояния (он
определяется минимально допустимым значением сопротивле-
ния изоляции для данного вида оборудования, согласно требо-
ваниям ПТЭ и ПТБ) может быть приближенно определен из вы-
ражения
Т = ^зп -Кизгост м
Г
где RH3n - результат последнего измерения сопротивления изоля-
ции, МОм;
К-изгост - допустимое значение сопротивления изоляции элек-
трооборудования согласно требованиям ГОСТа.
9.8. Оптимальное обнаружение и поиск отказов
Определение неисправностей и причин отказов простого эле-
ктрооборудования не вызывает особых затруднений. Для выяв-
ления неисправностей сложного электрооборудования и слож-
ных электрических схем рекомендуется составлять алгоритмы
поиска, в которых указывается наиболее рациональная последо-
вательность выполнения операций. Такая последовательность
обеспечивает минимальные затраты времени и средств для про-
ведения поиска неисправностей. Для поиска неисправностей на-
иболее распространены следующие способы:
• последовательного функционального анализа;
• половинного разбиения;
• вероя и юсгно-временной.
Способ последовательного функционального анализа осно-
ван на определении основных функций контролируемого элект-
рооборудования или схемы. Путем проверки функциональных
параметров отыскивают отклонения и устанавливают отказав-
ший элемент. Этот способ достаточно прост, нагляден, однако
последовательность поиска неисправности не оптимальна.
Для электрооборудования с последовательным соединением
элементов часто применяют способ половинного разбиения. Со-
гласно этому способу, вначале определяют элемент, разделяю-
щий объект контроля примерно на 2 части, вероятность возник-
новения отказа которых примерно одинакова. Затем в неис-
224
нравной половине объекта вновь находят элемент, разделяющий
эту половину на части, имеющие одинаковую вероятность воз-
никновения отказа. Такие операции проводят до обнаружения
отказа.
Вероятностно-временной способ поиска неисправностей
обычно применяют для сложных объектов и схем. Информатив-
ной основой этого способа являются данные о вероятности от-
казов или вероятности безотказной работы элементов и затра-
чиваемое на их проверку время. Для проведения поиска по
структурной или электрической схеме электрооборудования
строят функциональную модель, а $атем составляют матрицу
неисправностей. Эта матрица обычно имеет следующий вид:
• в верхней части матрицы размещают перечень всех основ-
ных признаков неисправностей;
• в строках - перечень причин отказов или отказавших эле-
ментов, изменение состояния которых может вызвать при-
знаки неисправностей.
Поиск неисправностей начинается с проверки элемента, име-
ющего наименьшее отношение произведения времени проверки
на вероятность безотказной работы к вероятности отказа:
_ С,р( CtPj
8‘ Q, 1-А ’
где С, - время проверки элемента;
р, - вероятность безотказной работы элемента;
q, - вероятность отказа элемента.
Он продолжается до тех пор, пока не будет найден отказав-
ший элемент. Построенная таким образом программа обеспечи-
вает минимальные затраты времени на поиск неисправности.
Рассмотрим более подробно методику поиска неисправнос-
тей вероятностно-временным способом. Предполагается, что в
системе, например, в процессе эксплуатации без постоянного
наблюдения, может произойти несколько отказов. Имеется воз-
можность провести полную проверку системы за некоторое вре-
мя п проверку отдельных ее элементов (за время С, каждого i-ro
элемента).
Процесс протекает следующим образом: проводится полная
проверка, и если система оказывается неисправной, то последо-
вательная проверка продолжается до тех пор, пока не будет най-
ден отказавший элемент; обнаруженный элемент восстанавлива-
ется (ремонтируется, заменяется) и снова производится полная
проверка. Если система продолжает оставаться неисправной, т.е.
в ней есть еще хотя бы один отказавший элемент, то процедура
225
продолжается. Требуется найти такой порядок проверки элемен-
тов системы, чтобы процесс поиска всех неисправных элементов
протекал в среднем минимальное время. Для этого предлагается
следующий алгоритм:
G -Pi
• для каждого элемента вычисляются значения g, =----;
<h
• элементы нумеруются в порядке возрастания g,.
Полученный порядок и есть порядок оптимальных проверок.
В качестве примера рассмотрим схему, состоящую из пяти
элементов, характеризующихся показателями, приведенными в
табл. 9.5.
Таблица 9.5
Показатели, характеризующие элементы схемы
Показатели Элементы
1 2 3 4 5
Вероятность безотказной работы, р, 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Время, С„ мин. 10 20 10 5 10
Вычисляем значение g, = ' ' = ——-
9, 1-Р,
= ciA _ GPi = Ю-0,2
’ 1-А 1-0,2
СзРз 10-0,4 ^67.
1-р3 1-0,4 ’ ’
g5=S^=lo^6=15jO.
1-р5 1-0,6
Из расчетов видно, что для минимизации среднего времени
отыскания неисправных элементов необходимо всегда проверять
элементы данной системы в следующем порядке: 1, 4, 3, 2, 5.
9.9. Контрольные вопросы и задачи
Что такое техническая диагностика и техническое диагности-
рование? Расскажите о профилактических испытаниях электро-
оборудования. В чем заключается диагностирование изоляции и
электрических контактов? Расскажите о диагностировании при
техническом обслуживании и текущем ремонте электрооборудо-
226
вания. Опишите методику проведения измерений сопротивления
изоляции. Назовите способы обнаружения неисправностей. По ка-
ким признакам можно классифицировать процессы контроля? По-
ясните, как проводится контроль работоспособности и диагнос-
тирование систем с одиночным отказом.
Задача 1. Определить скорость изменения сопротивления изо-
ляции и момент ожидаемого наступления ее предельного состоя-
ния, если известно, что в результате измерений сопротивления
изоляции электродвигателя во время проведения технических об-
служивании (с периодичностью 10 дней) получены следующие зна-
чения: 100 МОм, 80 МОм, 60 МОм, 40 МОм.
Задача 2. В результате измерения сопротивления изоляции эле-
ктродвигателя были получены следующие значения:
Номер измерения, N, 1 2 3 4 5
Результат измерения, R„ МОм 100 75 50 30 10
Измерения производились один раз в две недели. Определить
скорость изменения параметра и момент ожидаемого наступле-
ния предельного состояния изоляции.
Задача 3. При измерении сопротивления изоляции электродви-
гателя было получено нулевое значение при измерении фазы «А»
(фазы «В» и «С» заземлены). Кроме этого, было получено нулевое
значение при измерении сопротивления изоляции по схеме, приве-
денной на рис. 9.7. Необходимо сделать вывод о состоянии меж-
дуфазной изоляции и изоляции между фазой и корпусом электро-
двигателя.
Задача 4. В процессе измерения сопротивлений изоляции элект-
родвигателя были получены значения, приведенные в таблице:
Измеряемая фаза Заземленные фазы Результат измерения
А В и С 0
В АиС 0
Необходимо сделать вывод о состоянии междуфазной изоляции
и изоляции между фазой и корпусом электродвигателя.
Задача 5. Измерения сопротивления изоляции проводились при
разных температурах электрической машины (см. таблицу), необ-
ходимо привести полученные результаты к температуре 75 f.
Температура электрической машины 20 40 50 60
Результат измерения, R;, МОм 100 75 50 30
227
Задача 6. Система состоит из 6 элементов. Известны затраты
времени на проведение проверки элементов: C}=JO; С2=20; С3=20;
С4=15; С5 25: Сб 13. Вероятности отказов элементов qt=O,l;
q2=O,l; q3-0,2: qp-0,2; q5—0,l: q6=0,3. В системе имеется один от-
казавший элемент. Необходимо найти порядок проверки элементов
при минимальных средних затратах.
Раздел 3. Технология капитального ремонта
энергооборудования
Глава 10. Общие вопросы капитального ремонта
7
10.1. Задачи и способы капитального ремонта
Энергетическое Ъборудование представляет собой техничес-
кие системы, состоящие из множества узлов и деталей
(элементов). Лишь некоторые изделия удается создать из равно-
прочных элементов (трубчатый электронагреватель, подшипник
и т.п.). Такие изделия называются перемонтируемыми, посколь-
ку все элементы изнашиваются одновременно или отказавшие
элементы невозможно восстановить по технологическим или
экономическим соображениям.
Обычно элементы оборудования имеют различную проч-
ность и подвергаются различным по интенсивности воздействи-
ям. В результате узлы и детали изнашиваются неравномерно. Те
из них, которые имеют небольшую долговечность, называются
быстроизнашивающимися элементами (витковая и главная изо-
ляция, горелочные устройства, фильтры и т.п.). Остальные эле-
менты называются базовыми (магнцтрпровод, станина, рама и
т.п.). Их долговечность в 3 - 10 раз болыпе^чехг у быстроизна-
шивающихся элементов.
Различная долговечность приводит к тому, что энергетичес-
кое оборудование обычно отказывает из-за износа или повреж-
дения отдельных быстроизнашивающихся элементов. Для вос-
становления работоспособности достаточно провести частич-
ный ремонт, который называют текущим. При отказе базовых
элементов необходим капитальный ремонт.
В соответствии с ГОСТ 18322-73 капитальным ремонтом яв-
ляется ремонт, осуществляемый с целью восстановления полного
(или близкого к полному) ресурса изделия за счет замены или
восстановления любых его частей, включая базовые.
Капитальный ремонт служит одним из вариантов решения
более сложной технико-экономической задачи - систематичес-
кого обновления парка энергооборудованпя сельскохозяйствен-
ного предприятия. Другими вариантами являются: замена но-
вым оборудованием, модернизация или переход к новым техно-
логиям. Энергетическая служба призвана выбрать наилучший
229
вариант. Методические приемы решения этой задачи рассмотре-
ны в шестой главе.
Капитальный ремонт электродвигателей, пускозащитной ап-
паратуры, сварочных генераторов и трансформаторов, а также
автотракторного электрооборудования может быть выполнен
как специализированными ремонтными предприятиями, так и
небольшими ремонтными цехами Агропромэнерго пли частны-
ми фирмами. Ремонт распределительных трансформаторов целе-
сообразно выполнять на предприятиях энергоремонта энергети-
ческих систем, в ведении которых находится подавляющее число
работающих на селе трансформаторов.
Ремонт энергооборудования делится на два вида: централи-
зованный и нецентрализованный.
Централизованный ремонт энергооборудования проводят в
крупных электроремонтных мастерских или на электроремонт-
ных заводах, где обеспечивается соблюдение передовой техноло-
гии, где есть квалифицированные кадры, необходимые материа-
лы и механизмы. Качество ремонта электрооборудования на
крупных предприятиях может быть так высоко, что надежность
отремонтированной машины не уступает надежности новой.
Нецентрализованный ремонт проводят в небольших мастер-
ских, не имеющих преимуществ крупных специализированных
предприятий.
Исследования ученых Всесоюзного научно-исследовательско-
го и проектно-технологического института электромашиностро-
ения показали, что при существующей технологии централизо-
ванный ремонт электродвигателей мощностью более 4 кВт оп-
равдан и стоимость отремонтированного электродвигателя
меньше стоимости нового. Кроме того, значительный выход из
строя электродвигателей (от 15 до 40%), работающих в сельском
хозяйстве, а также высокая стоимость новых электродвигателей
вынуждают прибегать к нецентрализованному ремонту электро-
двигателей малой мощности. Это позволяет избежать простоев
технолог! меского оборудован! 1я.
10.2. Расчеты при капитальном ремонте
При капитальном ремонте электрических машин бывает не-
обходимо производить разного рода расчеты. Такая необходи-
мость возникает в тех случаях, когда ставится цель изменения
каких-либо параметров машины: номинальной (паспортной)
мощности, напряжения, частоты вращения. Несмотря на то, что
электромашиностроительными заводами выпускаются машины
с различными параметрами, предназначенные для самых разно-
230
образных производственных механизмов и условий работы, это
не полностью удовлетворяет сельскохозяйственное производст-
во. Непрерывная интенсификация производства, внедрение бо-
лее прогрессивной технологии вызывают необходимость в изме-
нении заводских параметров серийных электрических машин и в
индивидуальном приспосабливании их к работе с различными
производственными механизмами.
Известны случаи, когда при невозможности приобретения
машины с требуемыми параметрами перемотке подвергались
новые машины. Но и в более простых случаях, когда при ремон-
те требуется повторить заводские параметры машин, расчеты
также необходимы, в особенности, если это касается крупных
ответственных машин.
Электроремонтные предприятия располагают альбомами об-
моточных данных электрических машин различных серий и ти-
пов, как выпускаемых в настоящее время, так и снятых с произ-
водства. В альбомах содержатся необходимые для ремонта дан-
ные. Но даже в этом случае конкретные условия ремонта могут
вызвать необходимость в определенных расчетах: например, при
отсутствии требуемых обмоточных проводов (по марке и сече-
нию) или изоляционных материалов и замене их другими, име-
ющимися в данный момент в наличии, могут быть допущены
некоторые отступления от заводских параметров машины, но
эти отступления должны быть технически обоснованы, а следо-
вательно, подтверждены расчетом. Кроме того, в ремонтной
практике часто приходится перематывать машины, а заводские
обмоточные данные отсутствуют, например, в машинах уста-
ревших типов или иностранных фирм. В этих случаях, даже если
есть возможность по сохранившимся элементам обмотки вос-
становить ее параметры: схему соединения, число витков в ка-
тушке, размер обмоточного провода, производить перемотку
машин без выполнения хотя бы сокращенного поверочного рас-
чета было бы неправильным. При определении обмоточных
данных могут быть допущены ошибки, и перемотка будет про-
изведена по искаженным данным. Если же поступивший в ре-
монт электродвигатель ранее уже перематывался, есть вероят-
ность, что при предыдущих ремонтах могли быть допущены су-
щественные отступления от заводских данных, которые, воз-
можно, и явились причиной выхода его из строя.
Современное электроремонтное предприятие средней мощно-
сти производит ремонт 15-20 тыс. электрических машин в год. В
основном это нормальные асинхронные двигатели мощностью
от 0,5 до 100 кВт. Средн них поступает в ремонт немало таких, у
231
которых не только полностью отсутствует обмотка, но даже не
сохранилась паспортная табличка (это в основном статоры
асинхронных двигателей мощностью от 1 до 10 кВт). В таких
случаях необходим полный поверочный расчет, в результате ко-
торого на основании рекомендованных практикой электрома-
шиностроения электромагнитных нагрузок активных частей
машины могут быть определены с достаточной точностью ее
паспортные данные и параметры обмотки, что позволит гра-
мотно выполнить ремонт.
В ремонтной практике приходится производить целый ряд
электрических и механических расчетов отдельных узлов и дета-
лей электрических машин, а также расчетов, связанных с опре-
делением необходимого для ремонта количества материалов:
изоляционных, конструкционных, обмоточных проводов, лаков,
эмалей, припоев и др. Для нормирования труда электромонте-
ров по ремонту электрооборудования, электромонтеров-
обмотчиков и изолировщиков по ремонту электрических машин
и трансформаторов, а также мойщиков и маляров при сдельной
и повременной оплате труда разработаны типовые нормы вре-
мени. Типовые нормы времени могут быть использованы при
расчете комплексных норм.
Ниже приводятся методики расчетов основных элементов асин-
хронных электродвигателей и силовых трансформат оров, которы-
ми наиболее часто приход! пся пользоваться в практике электроре-
монтных мастерских и цехов промышленных предприятий.
10.3. Расчет обмоток асинхронного двигателя
при капитальном ремонте
Заданными величинами для расчета являются геометрические
размеры сердечника статора и ротора. Их получают при подго-
товке исходных данных к расчету в результате обмера.
Подготовка исходных данных к расчету. Геометрические
размеры статора и ротора, полученные в результате обмера,
приведены ниже:
Da - наружный диаметр сердечника статора, мм;
D, - диаметр внутренней расточки статора, мм;
hi - высота паза, мм;
Li - длина сердечника статора, мм;
bz - ширина зубца, мм;
Qn - площадь паза в штампе, мм2;
Z, - число пазов статора, шт;
Z2 - число пазов ротора, шт;
232
т]н - номинальное значение коэффициента полезного дейст-
вия, о.е.;
cos<p - номинальное значение коэффициента мощности, о.е.
К техническим требованиям заказчика относятся:
LJiji - подводимое линейное напряжение;
2р - число полюсов обмотки;
f- частота тока.
Площадь паза в штампе может быть определена расчетным
путем или по оттиску паза. По имеющимся фрагментам обмотки
можно восстановить тип обмотки, схему соединения фазных об-
моток, шаг обмотки, а по шагу можно определить и число по-
люсов обмотки, число элементарных проводов в катушке.
На основании результатов обмера по имеющимся справоч-
никам [16, 25, 26] можно определить тип электродвигателя, для
которого будут производиться расчеты. В целях упрощения и
предания расчету последовательности предварительно необхо-
димо данные обмера привести к расчетным данным магнито-
провода. Ниже приведен порядок подготовки исходных данных
к расчету. На основании данных обмера определяются:
чистая длина сердечника статора, м: I .=I .iKc, (10.1)
где Кс - коэффициент, учитывающий уменьшение длины сердеч-
ника статора из-за изоляции листов стали (для электродвигате-
лей четвертой серин при изоляции листов стали лаком Кс = 0,95,
а при изоляции листов стали оксидной пленкой Кс = 0,97; для
электродвигателей серии АИР, Кс принимается равным 0,97);
высота спинки статора, м: ha =0,5(Da - D;) - hi; (10.2)
площадь поперечного сечения спинки статора, м2 :
Qa =Lha; (10.3)
площадь поперечного сечения зубцов статора на полюс, м2:
(Ю.4)
2р
площадь поперечного сечения воздушного зазора на полюс, м2:
(10.5)
где т - ширина полюсного деления, м.
После проведенных расчетов выбирают главную изоляцию
паза и тип обмотки. В табл. 10.1 приведены изоляционные мате-
риалы, используемые для изоляции пазов статоров всыпных об-
моток асинхронных электродвигателей с высотами осп враще-
ния до 250 мм. Пользуясь этими данными, необходимо выбрать
изоляционные материалы для изоляции пазов электроде! шате-
233
лей. Для дальнейшего расчета необходимо выбрать тип обмот-
ки. Обмотки машин переменного тока подразделяются на одно-
слойные (концентрические, шаблонные и цепные) и двухслойные
(концентрические и петлевые).
Таблица 10.1
Толщина изоляции однослойных и двухслойных всыпных
обмоток статоров асинхронных электродвигателей с высотой оси
вращения до 250 мм и напряжением до 660 В
Тип обмотки Высота оси враще- ния, мм МАТЕРИАЛ Тол- щи- на, мм Чис ло сло- ев Одно- сторон- няя тол- щина пазовой изоля- ции, мм
Наименование, марка
Класс В Класс F Класс Н
Пленкосгеклопласг 0,20 0,25 0,40 1 1 1 0,20 0,25 0,40
Одно- слойная 50....80 90...132 160 Изофлекс Изофлекс Изофлекс Имидофлекс Имидофлекс Имидофлекс
Двух-/ слойная 180..250 Пленкосгеклопласг 0,40 1 0,40
Изофлекс Имидофлекс
Однослойные обмотки при укладке в пазы полностью зани-
мают площадь паза и поэтому имеют более высокий коэффици-
ент заполнения, они просты в изготовлении и при ремонте. В
электродвигателях серий 4А и АИР с высотами осп вращения от
50 до 160 мм включительно на все числа полюсов, за исключени-
ем двухполюсных с высотами осп вращения 160 мм, обмотки
выполняются однослойными.
Электродвигатели на все числа полюсов с высотами оси вра-
щения от 180 до 355 мм и двухполюсные электродвигателя с вы-
сотами оси вращения 160 мм выполняются со всыпнымп двух-
слойными обмотками. Двухслойная обмотка является шаблон-
ной и может быть выполнена с любым шагом. Шаг двухслойной
обмотки, как правило, выбирается укороченным. Степень уко-
рочения при четырех и более полюсах принимается в диапазоне
от 0,75 до 0,85, а для обмоток, имеющих два полюса, она прини-
мается в диапазоне от 0,56 до 0,75. Более подробно с достоинст-
вами и недостатками обмоток асинхронных электродвигателей,
их схемами и методиками их составления можно ознакомиться в
[16-26].
234
Расчет обмоточного коэффициента. Прежде всего, для опре-
деления обмоточного коэффициента необходимо знать шаг для
выбранного типа обмотки:
для однослойных обмоток шаг определяется из выражения:
7
Y=^~; (10.6)
2Р
для двухслойных обмоток шаг определяется из выражения:
7
У=Р—Y, (10.7)
2р
(10.8)
где р - степень укорочения обмотки.
Полученное расчетное значения шага должно быть целым
числом. Поэтому полученное значение шага округляется до
ближайшего целого числа.
Определить число катушек в катушечной группе, q:
я=——,
2рт
где m - число фаз обмотки, т=3.
Определить значение пазового угла ар
360
а. =---.
?1
Определить коэффициент укорочения (Ку) можно из следую-
щего выражения:
т- • (YTtp
К„ = sin ---
У Z,
(Ю.9)
(10.10)
где р - число пар полюсов обмотки.
Определить значение коэффициента распределения (Кр) мож-
но следующим образом:
sn(0>qy,..f) (W|1)
q-sin^O.S-aj р)
Определить значение обмоточного коэффициента (Коб) мож-
но из следующего выражения:
Ко6 =КУКР. (Ю.12)
Расчет числа витков обмотки, приходящихся на фазу. Для
определения числа витков в фазной обмотке статора необходи-
мо знать величину магнитного потока «Ф», которая зависит от
значений индукций на отдельных участках магнитной цепи эле-
235
ктродвпгателя п, прежде всего, в воздушном зазоре (Bs), в зубцах
(Bz) и в спинке статора (Ва). Определим величину магнитного
потока по индукции в воздушном зазоре «В8»:
<D=0,64BgQg. (10.13)
Индукция в воздушном зазоре «В8» зависит от величины на-
ружного диаметра сердечника статора «Da» и числа полюсов
статорной обмотки электродвигателя «2р» и определяется по
графикам, приведенным в [17-21]. Правильность выбора вели-
чины индукции в воздушном зазоре проверим по расчетным
значениям индукций в спинке и в зубцах.
Расчетное значение индукции в зубцах, «Bzp»:
BZP =—“
0,64Qz
(10.14)
Расчетное значение индукции в спинке статора, «Вар»
Ф
Влх> =---. (10.15)
Р 2Qa
Для всех полученных значений магнитного потока опреде-
ляют Вар и Bzp, сравнивая их с допустимыми значениями, приве-
денными в табл. 10.2. Они не должны превышать допустимых
значений более, чем на 5%. Сравнив значения индукций с допус-
тимыми, принимаем значение магнитного потока Ф.
Таблица 10.2
Ориентировочные значения индукций в сердечниках статоров
электродвигателей серии 4А
Число полю- сов об- мотки Значение индукций в зубцах и спинке статора при высоте осп вращения, мм
2Р 56 63 71 80 90 100 112 132 160 180 200 225 250
2 Bz 1,80 1,70 1,80 1,85 1,95 1,95 2,05 1,85 1,95 1,95 2,00 1,75 1,90
2 ва 1,40 1,40 1,50 1,70 1,60 1,60 1,70 1,65 1,55 1,55 1,70 1,40 1,45
4 Bz 1,80 1,80 1,95 1,95 1,95 1,80 1,90 1,85 1,90 1,90 1,90 1,80 1,75
4 Ва 1,60 1,55 1,60 1,60 1,60 1,60 1,60 1,65 1,70 1,60 1,60 1,50 1,55
6 Bz 1,80 1,90 1,80 1,80 1,75 1,95 1,90 1,65 1,70 1,80 1,85 1,75
6 Ва 1,45 1,60 1,55 1,50 1,40 1,55 1,50 1,45 1,65 1,45 1,55 1,45
8 Bz 1,90 1,70 1,75 1,75 1,85 1,90 1,80 1,80 1,90 2,00 1,95
8 Ва 1,15 1,10 1,10 1,10 1,40 1,30 1,25 1,30 1,20 1,30 1,15
236
Зная величину магнитного потока, можно определить и чис-
ло витков в фазной обмотке статора из выражения (10.16):
ксцф
Н 1Ф ~ л “л л тг ’
^Коб/ф
(10.16)
где Ке - отношение электродвижущей силы обмотки статора к
номинальному напряжению. Эта величина зависит от геометри-
ческих размеров сердечника статора Da и числа пар полюсов
обмотки и может быть определена по кривым, приведенным на
рис. 10.1;
fi - частота питающего напряжения, 50 Гц;
11|ф - фазное напряжение, В.
Число витков в фазной обмотке должно быть целым.
Определение диаметра обмоточного провода. Независимо от
типа обмотки число эффективных проводников в пазу рассчи-
тывается по формуле:
(10.17)
Определяется число витков в катушке:
- для однослойных обмоток WK =Sn ;
- для двухслойных обмоток WK =0,5xSn .
Рис. 10.1. Значение коэффициента Ке
Расчетное значение числа витков в катушке округляется до
ближайшего целого числа.
237
Определяется расчетное сечение проводника с изоляцией:
(10.18)
где К3 - коэффициент заполнения паза, зависит от типа обмот-
ки, конструкции пазовой изоляции, применяемых изоляционных
материалов (для однослойных обмоток К3=0,40....0,43, для двух-
слойных обмоток К3 =0,36....0,40 [17-21]).
Определяется расчетное значение диаметра проводника с
изоляцией:
^ИЗ *
(10.19)
Если расчетное значение диаметра проводника с изоляцией
(dH3) больше 1,7 мм, для уменьшения диаметра проводника ка-
тушечные группы фазной обмотки включают параллельно, об-
разуя «а» параллельных ветвей (рис. 10.2). Рекомендуется при-
нимать число параллельных ветвей, равное числу пар полюсов.
Уменьшить диаметр проводника можно и за счет изменения
числа параллельных проводников в одном эффективном витке
Cl С4
Рис. 10.2. Схема включения катушечных групп двухслойной обмотки
в две параллельные ветви
238
s ' = 6№'1ф«»
" Z,
(10.20)
Тогда расчетное сечение проводника с изоляцией
(10.21)
расчетное значение диаметра проводника с изоляцией
dH3
(10.22)
Выбор стандартного размера и марки обмоточного провода. В
зависимости от класса нагревосгойкосгп по табл. 10.3 выбирают
марку обмоточного провода, а по данным, приведенным в табл.
10.4, выбирают марку выводных проводов.
Таблица 10.3
Характеристики обмоточных проводов
Марка провода Характеристика изоляции Класс нагрево- стойкости
ПЭЛ Лак на масляной основе А
ПЭВ-1 Уменьшенная толщина, лак на поли- винилацетатной основе А
ПЭВ-2 Нормальная толщина, лак на поли- винилацетатной основе А
ПЭМ-1 Лак ВЛ-941 А
ПЭМ-2 Повышенная толщина, лак ВЛ-941 А
пэтв Эмаль на основе полпэтилентерафта- латной смолы В
ПЭТ-155 Теплостойкий лак на полиэфиримид- ной основе F
Таблица 10.4
Марки проводов для выводов электрических машин
Марка провода Характеристика провода Преимущественная об- ласть применения
I 2 3
ПВКФ С изоляцией из кремнийор- ганической резины во фторо- силосановой оболочке При напряжении 380 и 660 В в условиях агрес- сивной среды и масел. Нагревостойкость 155°С
239
Продолжение таблицы 10.4
1 2 3
пвкв С изоляцией и оболочкой из кремнийорга нической резины При напряжении 380 и 660 В и при отсутствии воздействия агрессивных сред и масел. Нагрево- стойкость 180 °C
РКГМ С изоляцией из кремнийорга- нической резины, в оплетке из стекловолокна, пропитанного эмалью или термостойким лаком При напряжении 660 В и при отсутствии воздейст- вия агрессивных сред и масел. Нагревостойкость 180 °C
РКГМП т С изоляцией из кремнийорга- нической резины повышенной теплостойкости, в оплетке из стекловолокна, пропитанного эмалью или лаком То же, но нагревостой- кость 200 °C
Для выбранного типа обмоточного провода на основании
результатов полученных в ходе расчетов по выражениям (10.18)
и (10.19) или (10.21) и (10.22), принимают ближайшее стандарт-
ное значение размеров проводника с изоляцией и без изоляции
(ЙиЗТОСТ) Йгол, Чгол) [27].
Расчет полезной мощности асинхронного электродвигателя.
При известном сечении проводника без изоляции сила номи-
нального фазного тока определяется по формуле:
11ф =qAa-n, (10.23)
где Д - величина допустимого значения плотности тока (она
принимается для электродвигателей серии 4А и АИР в диапазо-
не от 4,5 до 9 А/мм2, чем меньше габарит электродвигателя, тем
больше плотность тока).
Имеется техническое противоречие: плотноегь тока должна
быть выбрана как можно большей, но при этом растут потери
электрической мощности в обмотках ДРэл1 и ДР>л2, что приводит
к увеличению температуры обмоток и к уменьшению коэффици-
ента полезного действия электродвигателя. Для контроля пра-
вильности выбора величины плотности тока определяют линей-
ную нагрузку на единицу длины диаметра внутренней расточки
статора (А) по следующему выражению:
А = ^У1.ф71ф , [А/м] (10.24)
240
Полученное значение линейной нагрузки сравнивают с допу-
стимым значением для данного электродвигателя, которое опре-
деляется из графиков, приведенных в [17-21]. Принимается такое
значение фазного тока, при котором линейная нагрузка отлича-
ется от допустимых значений не более чем на ±5%. Это значение
фазного тока используется при дальнейших расчетах.
Полезная мощносгь электродвигателя определяется из выра-
жения:
Р2 =ЛСМ1ЛПСО5Ф. (10.25)
При конструкторском расчете обмоток целью является опре-
деление геометрических размеров катушек, расчет сопротивле-
ния фазной обмотки сгатора и определение веса обмоточного
провода.
Определение геометрических размеров катушек. Средняя
ширина катушки обмотки статора равна ее среднему шагу, м:
1'сР=р^р;+Л1)- (Ю.26)
2р
Все величины, подставляемые в выражение (10.26), должны
измеряться в системе «СИ».
Длина лобовой части витка, м: 1.л =Y-K+ln , (10.27)
где К - поправочный коэффициент, зависящий от числа полю-
сов и способа намотки;
1П - абсолютная поправка, зависящая от числа полюсов и спо-
соба намотки.
Значения «К» и «1п» приведены в [17-21].
Средняя длина витка определяется из выражения, м:
LB =2 • (Lj +Lji ) (10.28)
Расчет сопротивления фазной обмотки статора и определение
веса обмоточного провода. Сопротивление фазы обмотки сгато-
ра может быть определено из выражения:
1Г
Пф= ф 'ф , (10.29)
qan
где г - удельное сопротивление проводника;
q - сечение обмоточного провода без изоляции.
Масса обмоточного провода без изоляции определяется из
выражения:
Gr(M =3gMqLBWi<hanl0-6, [кг], (10.30)
где gM - удельный вес медного проводника равен 8900 кг/м3;
q - сечение обмоточного провода без изоляции, [мм2 ].
241
Масса обмоточного провода с изоляцией определяется из
выражения:
GH3 = l,05Grra. (10.31)
Приведенная методика позволяет пересчитать обмоточные
данные электродвигателя на новое напряжение или новую час-
тоту вращения, используя для этой цели железо базового элект-
родвигателя.
В процессе ремонта довольно часто приходится восстанавли-
вать обмоточные данные однофазных электродвигателей или
производить расчет новых обмоточных данных. Пусковые свой-
ства двигателей зависят от типа обмотки. Наилучшими пуско-
выми характеристиками обладают двигатели, выполненные с
бпфилярнымп (намотанными встречно) пусковыми обмотками.
Двигатели с такими обмотками запускаются без внешних пуско-
вых элементов. В таких двигателях рабочая и пусковая обмотки
занимают, как правило, 2/3 пазов статора; в некоторых двигате-
лях, например, в стиральных машинах, пылесосах, рабочая и
пусковая обмотки могут занимать 3/4 пазов.
Расчет бпфилярных обмоток. Расчет рабочей обмотки вы-
полняется по методике основного расчета. При расчете необхо-
димо учесть следующие особенности пересчета. Если напряже-
ние однофазной сети равно фазному напряжению трехфазного
двигателя, то число витков рабочей обмотки равно числу витков
на фазу трехфазной обмотки \Ур=\¥ф.
Если напряжение сети не равно фазному напряжению трех-
фазного двигателя, то число витков рабочей обмотки равно:
Число эффективных проводников в пазу для рабочей обмот-
ки равно:
5р=(1т0,9)—Е-.
zp
Число эффективных проводников в пазу для пусковой об-
мотки равно:
5„=(1,0-Н,4>р.
Число бпфилярных витков в пазу пусковой обмотки равно:
S6=(0,25h-0.45)S„.
Тогда число проводников пусковой обмотки основного на-
правления намотки равно: S'n = Sn -Ss .
Сечение, размеры проводника определяются по методике, ис-
242
пользуемой при расчете обмоточных данных трехфазных элект-
родвигателей, при этом коэффициент заполнения паза принима-
ется не более 0,40.
Рассмотрим пример использования приведенной методики. В
этом примере рассчитаем однофазную обмотку для электродви-
гателя 4A100S2.
Пример расчета однофазной обмотки. Электродвигатель
4A100S2 имеет число пазов на статоре Zi=24. Число витков на
фазу у трехфазной обмотки Л¥ф=296. Площадь паза в штампе
Qn= 135,1 мм2.
Примем, что рабочая и пусковая обмотки занимают 2/3 пазов
2 2
статора, т.е. Zp =y^i = —24 = 16
пазов.
Так как напряжение однофазной сети равно фазному напря-
жению трехфазного двигателя, то число витков рабочей обмот-
ки равно числу витков на фазу трехфазной обмотки:
WP=W<i>=296 витков.
Число эффективных проводников в пазу для рабочей обмотки:
SL = (1.0 = 0,9)^- = 0,9^^ = 33 витка.
р V ’ Zp 16
Сечение проводника с изоляцией для рабочей обмотки:
Q„K3 135,1-0,40
qn =^а-2- =---2--— = 163 мм2.
р Sp 33
Диаметр проводника с изоляцией равен:
dU3 = l,14^q^ = 1,14^/1,63 = 1,455, [мм].
Принимаем стандартное значение диаметра провода марки
ПЭТВ или ПЭТ-155 с изоляцией и без нее (см. [27]): d„,= ],46 мм,
dron=l,35 мм.
Число эффективных проводников в пазу для пусковой об-
мотки Sn = (l,0^l,4>Sp =1,1 33 = 35 витков. Число бифилярных
витков в пазу пусковой обмотки S6 = (0,25=0,45)5„ =0,31-33 = 10
витков. Тогда число проводников пусковой обмотки основного
направления намотки равно: S'„ =S„-SE = 35-10 = 25 витков.
Для этой обмотки принято следующее распределение эффек-
тивных проводников по пазам статора:
- рабочая обмотка (Sp) - 33, 33, 20, 20;
- пусковая обмотка (Sd-Se) - (25 10), (25-10), 15, 15.
Знак «минус» перед числом «10» означает, что 10 витков в
пазу намотано бифилярно, т.е. навстречу основной намотке.
243
10.4. Расчет обмоток трансформаторов при капитальном
ремонте
При полных исходных данных трансформатора для ремонта
обмоток за образец берут старую обмотку и выписывают ее ос-
новные данные: тип обмотки, число витков в слое, число слоев и
т.д. и по указанным данным восстанавливают обмотку. В этом
случае выполнения какого-либо расчета практически не требует-
ся. Весь расчет сводится к определению расхода проводниковых
материалов.
При частичных данных, например, отсутствуют паспортные
данные трансформатора, ио имеется старая, вышедшая из строя
обмотка, расчет обмоток сводится к определению типоразмера
трансформатора и определению основных его параметров:
мощности, напряжения, номинального тока и проверке работо-
способности трансформатора в условиях эксплуатации.
Наиболее сложным является расчет при капитальном ремон-
те, когда отсутствуют паспортные данные и данные старой об-
мотки. Расчет в этом случае сводится к электрическому и конст-
рукторскому расчету обмоток по известным геометрическим
размерам магнитной системы. В результате расчета определяется
типоразмер трансформатора и основные его параметры. Полу-
ченные данные сравнивают с аналогичными параметрами типо-
вого электрооборудования того же класса напряжения и той же
мощности.
На стадии проектирования не удается точно предвидеть ус-
ловия эксплуатации трансформатора и приходится ориентиро-
ваться на среднестатистические данные. Они могут существенно
отличаться от фактических условий. Такое же несовпадение мо-
жет наблюдаться между расчетными и фактическими режимами
работы трансформатора. Кроме того, в процессе эксплуатации
трансформатора наблюдается изменение его характеристик. Это
происходит за счег износа отдельных его элементов. Поэтому
при эксплуатации часто возникает необходимость расчета обмо-
ток трансформатора с учетом конкретизации условий эксплуа-
тации трансформатора с дальнейшим восстановлением эксплуа-
тационных показателей при капитальном ремонте.
Иногда заказчик требует изменить паспортные данные
трансформатора для использования его в новых условиях. По-
этому при капитальном ремонте приходится выполнять пересчет
обмоток на другое напряжение или на другую мощность.
В процессе эксплуатации могут измениться условия эксплуа-
тации трансформатора - увеличиться или уменьшится нагрузка
244
на трансформатор. При малой нагрузке трансформатор имеет
низкие значения КПД, coscp. Увеличение нагрузки приводит к
улучшению энергетических показателей, но при этом возникают
отрицательные последствия - перегрев и снижение надежности
трансформатора. Поэтому для оптимизации эксплуатационных
показателей трансформатора приходится рассчитывать обмот-
ки, приспосабливая трансформатор к новым условиям эксплуа-
тации.
Расчет обмоток при известных данных магнитной системы
сводится к определенно данных электрической системы, мощно-
сти и основных параметров. Так как геометрические размеры
являются заданными, то мощность зависит от электромагнит-
ных нагрузок: магнитной индукции и плотности тока. Поэтому
их выбор считается самым ответственным этапом расчета. Он
основывается на рекомендациях, выработанных в практике про-
ектирования электрооборудования. Для этого по основным па-
раметрам магнитной системы определяют ориентировочное
значение мощности и по ней выбирают электромагнитные на-
грузки.
По выбранной индукции и исходным данным определяют
необходимое число витков обмоток и, далее, по известной пло-
щади определяют сечение провода обмотки. Выбрав плотность
тока в обмотке, рассчитывают ток фазы, а затем мощность
трансформатора. Для проверки правильности расчета мощности
рассчитывают основные параметры трансформатора и сравни-
вают их с аналогичными параметрами типового трансформато-
ра того же класса напряжения и той же мощности.
При изготовлении и ремонте трансформаторов применяют
электротехнические стали марок: 1511, 1512, 3411, 3413. С целью
получения исходных данных для расчетов проводят обмер маг-
нитопровода трансформатора, в процессе которого определяют
размеры, показанные на рис. 10.3. - 10.5.
Определение обмоточных данных трансформатора. По гео-
метрическим размерам магнитопровода определяют сечение и
диаметр стержня «DCT». Сечение стержня можно определить из
следующего выражения:
Qc г=[Ai а, +2( А2а2+А3а3+...+Л пап) |КС 10 6, [м2],
где Кс - коэффициент заполнения стержня железом, зависит от
вида изоляции и толщины листов электротехнической стали [11].
Сечение ярма без изоляции определяется из следующего вы-
ражения:
Q,=[B1b,+2(B2b2 +...+Впвп)]Кс10б, [м2].
245
Рис. 10.3. Эскиз магнитопровода трансформатора (а) вид прямо;
б) вид сверху): С — расстояние между осями стержней магнитопровода;
А] — ширина пластины;Ьс высота стержня или высота окна; L„ — длина
ярма; Сок - ширина окна или расстояние между стержнями магнитопро-
вода; Dcm - диаметр стержня
Диаметр стержня можно определить из следующего выраже-
ния:
4дстКф
л
> [м],
где Кф - коэффициент формы круга, зависящий от числа ступе-
ней стержня (значения этого коэффициента приведены в
табл. 10.5).
Таблица 10.5
Значения коэффициента формы круга
Число ступеней 1 2 3 4 5 6 и более
Кф 0,636 0,786 0,851 0,886 0,91.„О,92 0,91-0,92
246
Рис. 10.4. Эскиз стержня трансформатора:
а!...а„ - толщина пластин стержня магнитопровода; Aj...А„ - ширина
пластин стержня магнитопровода
После проведения этих расчетов можно приступить к опреде-
лению числа витков первичной и вторичной обмоток трансфор-
матора. Для этого определяем электродвижущую силу обмотки
трансформатора:
(10.32)
где Е( - электродвижущая сила обмотки трансформатора, В;
f( - частота питающего напряжения сети, Гц;
W^- число витков первичной обмотки трансформатора;
Вст - значение индукции в стержне трансформатора, Тл
(рекомендуемые значения индукции в стержнях силовых транс-
форматоров приведены в табл. 10.6).
Из выражения (10.32) можно определить число витков пер-
вичной обмотки трансформатора, зная остальные величины.
Преобразовав выражение (10.36), мы получим:
JF
'* 4,44/,‘
Число витков вторичной обмотки аналогичным образом мо-
жет быть определено из следующего выражения:
2ф 4,44/jB^ ’
где Е2 - электродвижущая сила вторичной обмотки трансформа-
тора.
247
Рис. ]0.5. Эскиз ярма трансформатора: В]...В3~ ширина пластин ярма
магнитопровода; b]...b3~ толщина пластин ярма магнитопровода
Таблица 10.6
Значения индукции в стержнях силовых трансформаторов, Тл
Марка стали Диаметры стержней, Dc, м
0,08....0,09 0,09....0,10 0,10....0,14 и выше
1511 0,90....!,20 1,20.... 1,40 1,40.... 1,45
3411 и 3412 1,10....1,40 1,40.-1,55 1,55....!,60
3413 1,20....!,50 1,50....!,60 1,60....!,65
Примечание: допустимое значение индукции в стержнях трансформа-
торов при диаметре стержня более 0,14 м принимается равным 1,7 Тл.
При соединении вторичной обмотки трансформатора в зиг-
заг число витков определяется из выражения:
IT = Ь15-Е2
2ф 4,44-/]-Bc-Qc ’
Рассчитанное число витков первичной и вторичной обмоток
следует округлить до целого числа.
Сечение обмоточного провода для первичной обмотки с оп-
ределением стандартных значений для принятой марки провода
определяется следующим образом.
248
Для определения размеров обмоточного провода нам необ-
ходимо знать сечение окна трансформатора «QOK=COK-L(.» и сече-
ние окна трансформатора, приходящееся на одну обмотку «Qo6»:
где К3 - коэффициент заполнения окна трансформатора, зави-
сящий от диаметра стержня (значения коэффициента заполнения
окна трансформатора можно найти в [28]);
N - количество обмоток в окне трансформатора, для трех-
фазного трансформатора N=4.
Расчетное сечение проводников обмотки с изоляцией опреде-
ляется из выражения qiU3 = , [мм2].
Расчетный диаметр проводника с изоляцией
d}u3p =l,14^g]li3 г , [мм]. Расчетный диаметр проводника без
изоляции - dir.p =diH3.p. - 5и3, [мм];
где 5ИЗ - двухсторонняя толщина изоляции, зависящая от диаме-
тра провода и его типа, см. в [27].
При изготовлении обмоток трансформатора применяются
провода марок: ПБ, АПБ, ПСД, ПСДК. Рассмотрим характери-
стики этих проводов.
• ПБ - провод медный с изоляцией из кабельной бумаги. Он
выпускается диаметром от 1,32 до 8 мм, а прямоугольный
провод этой марки имеет следующие размеры: меньший -
от 0,80 до 6,00 мм; больший - от 2,00 до 20,00 мм.
• АПБ - провод алюминиевый, изолированный лентами ка-
бельной бумаги, класс нагревостойкости «А». Выпускает-
ся тех же размеров, что и провод ПБ.
• ПСД - провод медный с изоляцией из бесщелочного стек-
ла, наложенного двумя слоями с подклейкой и прогаггкой
нагревостойким лаком. Класс нагревостойкости «В».
• ПСДК - провод медный с той же изоляцией, но с под-
клейкой и пропиткой кремнийорганпческим лаком.
Провода ПСД и ПСДК применяются обычно при изготовле-
нии и ремонте сухих трансформаторов. Стандартное значение
диаметра проводника без изоляции можно найти в [12].
Сечение обмоточного провода для вторичной обмотки опре-
деляем по стандартным значениям для принятой марки провода.
Расчетное сечение проводника с изоляцией определяется из вы-
ражения:
249
QlU3p
Обычно в силовых трансформаторах для обмоток низкого
напряжения используются проводники прямоугольного сечения.
Высоту «Н2» и ширину «Ь2» обмоток низкого напряжения выби-
рают таким образом, чтобы выполнялось следующее условие:
(Ь2+’8из)(Ь2+8из)п < Ч2из.р.>
где и - число параллельных проводников.
Расчетное значение номинального фазного тока обмотки низ-
кого напряжения получают из следующего соотношения:
Ьи.ф.=А2-д2, [А],
где А2 - значение средней плотности тока, А/мм2 (принимается
по справочникам и зависит от числа слоев обмотки и диаметра
стержня [28]);
q2=h2b2n - сечение голого проводника без изоляции.
Ориентировочное значение полной номинальной мощности
трансформатора можно определить из выражения:
s = 3-u2<t -/2ф=з/3-С/2л-/2л,[ВА],
где и2ф и - фазное и линейное значения напряжений вторич-
ной обмотки, В;
12ф и Тгд- фазное и линейное значения тока вторичной обмот-
ки, А.
Принимаем стандартное значение мощности трансформатора
по следующей шкале: 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630 и
1000 кВА.
Из соотношения S=mU1+I1+ определяем значение фазного то-
ка в первичной обмотке и проверяем значение плотности тока в
обмотке высокого напряжения:
А, = =----—----, [А/мм2].
Полученное значение плотности тока в первичной обмотке
сравнивается с допустимым. Если плотность тока находится в
допустимых пределах, то можно продолжить дальнейшие расче-
ты параметров трансформатора, если нет, то следует уменьшить
допустимую плотность тока пли принять меньшее значение
мощности трансформатора из стандартной шкалы мощностей.
После этого можно рассчитать конструктивные размеры обмо-
ток высокого и низкого напряжений. Этот расчет заключается в
следующем.
Определим число витков в одном слое для обмотки высокого
250
и низкого напряжений:
~ 2°oi . и, _ Iс ~ ^-ат
, > П сл2 - ,
С‘и-л п"из2
W СЛ1
где ао1 и а02 - изоляционные расстояния между ярмом и обмот-
ками высокого и низкого напряжений, соответственно
(рис. 10.6). Значения этих величин приведены в [18, 28]; п - число
параллельных проводников.
Рис. 10.6. Изоляционные расстояния в трехфазном двухобмоточном
трансформаторе: НН - обмотка низкого напряжения; ВН - обмотка вы-
сокого напряжения; 801 - расстояние от обмотки НН до стержня; 812 -
расстояние между обмотками ВН и НН одной фазы; 8п - расстояние
между обмотками ВН; а01 - расстояние от ВН до ярма; а02 расстояние
от НН до ярма
Число слоев обмоток высокого и низкого напряжения опре-
»2ф
деляется из следующих выражении: псл] =----—; псл2 =----у—,
KWcA " ’ел!
где К = 1 для трехфазных трансформаторов;
К = 2 для однофазных трансформаторов.
Радиальные размеры обмоток ВН и НН определяются следу-
ющим образом:
для обмотки высокого напряжения B1=ncaI(dIro+5iB3);
ДЛЯ обмотки НИЗКОГО напряжения В2=Псл2(Ь2из+52из),
где dlH3 - стандартное значение диаметра проводников обмотки
ВН с изоляцией;
251
b2lJ( - стандартное значение ширины проводников обмотки
НН с изоляцией;
81из82из - толщина межслоевой изоляции обмотки ВН и НН,
зависит от величины межслоевого напряжения [28].
При этом межслоевое напряжение, необходимое для опреде-
ления толщины и материала изоляции, вычисляется следующим
образом:
Uy U,
д^л1=—; •
^сл! ^сл2
После этого необходимо проверить правильность размеще-
ния обмоток в окне трансформатора, при этом должно выпол-
няться следующее условие:
Сок> 2(в1+в2+801+812)+811.
Если это условие выполняется, то определяются дальнейшие
параметры трансформатора.
Расчет массы обмоток высокого и низкого напряжений. Ее
можно определить, зная внутренний и наружный диаметры об-
моток:
E)BHi Db2+2-8i2,
Е)и( Dbhi+2-Bi,
Dbb2=E)c+2-8oi;
Db2=Dbh2+2-в2,
где DBHi, Dbh2 - внутренние диаметры обмоток высокого и низ-
кого напряжений;
DHl, Dh2 - наружные диаметры обмоток высокого и низкого
напряжений.
Тогда средняя величина диаметров обмоток определится из
следующих выражений:
n _ Dh\ +Den\ п _ Dh2 +Ввн2
1Jcp} - 2 > Ucp2 - 2
Зная эти размеры, можно определить массу обмоток, выпол-
ненных из медных или алюминиевых проводов:
масса обмоток из медных проводов GMi=28mDcpIWI<t)qI10-3,
где DcpI - значение среднего диаметра, м;
Qi - значение сечения проводника без изоляции по ГОСТ,
мм2;
масса обмоток из алюминиевых проводов CiaI=8,47mDcp2W2(1q2lQ-3.
Масса обмоток низшего напряжения определяется из следующих
выражений: GM2=28mr)tpIWI<t,qi lQ-3 и Ga2=8,47mDcp2W21J)q210-3.
Потери мощности в первичной и во вторичной обмотках
трансформатора. Для медных проводов потери мощности могут
252
быть определены из следующих выражений: A/Jo61 = 2,4AjGv] и
ДРоб2 - 2.4Д 2Gm2 , Вт. Для алюминиевых проводов потери мощ-
ности могут быть определены следующим образом:
АРо61 =12,75A]GO1; ДРоб2 = 12,75Д2Сй2, Вт. Это объясняется тем,
что удельное сопротивление меди при температуре 75°С состав-
ляет 0,02135 Ом-мм/м, а удельное сопротивление алюминия со-
ставляет 0,0344 Ом-мм/м.
Тогда потери мощности короткого замыкания равны:
Рк=ЛРоб1+ЛРоб2, а потери в стали трансформатора:
ДРС1=(тРстСст+2РяСя)Кд, Вт;
где Ря, Рст - удельные потери в ярме и в стали, Вт; они зависят от
марки стали, индукции и толщины листов стали; их значения
приведены в [28];
GCT и G„ - массы стержней и ярма, соответственно, GCT =
m-Qc-Lc-yc, [кг]; где ус - удельный вес стали: для холоднокатаной
стали ус=7650кг/м3, а для горячекатаной стали ус=7550 кг/м3.
G„ = 2-Q„-L„-yc, [кг], LS=2C+DCT=2COK+3DCT.
Кд - коэффициент добавочных потерь (табл. 10.7).
Таблица 10.7
Коэффициент добавочных потерь, Кд
Диаметр стержня, м 0,20 0,214-0,30 0,31-0,50 более 0,50
Кд 1,00 1,0204-1,050 1,051-1,100 1,101-1,15
Значение индукции в ярме определяется из следующего вы-
ражения:
В = В^ .
Q»
Напряжение короткого замыкания определяется ио формуле:
ик=^и2а+и2р
где UKa - активная составляющая напряжения короткого замы-
кания:
U. = -^-
ка 10 -S
где ДРК - потери короткого замыкания, Вт;
S - расчетная мощность трансформатора, кВА.
UKp - реактивная составляющая напряжения короткого замы-
253
кания определяется из выражения:
7,9/1^1ф/1тгВср8Кр
о „ „ Ь] +ь2
где о - ширина приведенного канала рассеяния о = й)2ч-
где bi и Ь2 - ширина катушек обмотки высокого и низкого на-
пряжений;
Кр - коэффициент Роговского, учитывающий отклонение ре-
ального потока рассеивания от идеального параллельного пото-
ка:
017 + Ьу + Ь-у , ~
К = 1 ——---------hO6=Lc - 2ащ - высота обмотки, м;
Т^об
ew =----—г— = —— - э.д.с., приходящаяся на 1 виток, В;
Н СЛ1 №\ф
г, &ср\ + ^ср2 ..
Dc/J = ——--------средний диаметр, м.
Коэффициент полезного действия трансформатора:
, лд.+лрсм
Т] = 1------------—-----,
S cos ср нагр+ЛРА. + АРС„,
где coscpHarp = 0,80 - коэффициент мощности нагрузки.
Реактивная составляющая тока холостого хода определяется
Соп-юо
из выражения /ор = &---, %,
где Qop - намагничивающая мощность трансформатора в режи-
ме холостого хода, ВАр, Qop =(qcGc+qaGa+6q3Gc)Kg,
где q3- удельная намагничивающая мощность зазора, ВАр/м2;
<Ъ и qc удельные намагничивающие мощности для стали
ярма и стержня, соответственно, ВАр/м2 (значения q«, qc и q3
принимаются по данным, приведенным в [28]).
Активная составляющая тока холостого хода определяется из
выражения:
Тогда полное значение тока холостого хода можно опреде-
лить из выражения +1^р , %.
Для проверки правильности расчетов находят удельную теп-
254
ловую нагрузку трансформатора и сравнивают ее с допустимы-
ми значениями, приведенными в [28]. Удельная тепловая нагруз-
ка первичной обмотки определяется из выражения:
ДР
=—[Вт/мЧ,
222' 1’охл 1
где m - число фаз обмотки;
Sox.i.i - площадь охлаждения обмотки высокого напряжения,
м2, S0XJI.i=2K3aKnDcp.ihO6, где К-мк - коэффициент закрытия, учиты-
вающий уменьшение нагрузки охлаждающей поверхности за
счет различных прокладок, принимается равным 0,8.
Удельная тепловая нагрузка вторичной обмотки определяет-
ся из выражения:
ДР
Д^2 = -^-, [Вт/м2],
т$охл.2
где m - число фаз обмотки;
8Охл.2 - площадь охлаждения обмотки низкого напряжения,
М2, SOXJI 2 2Кзак71ОСр.2Йоб*
Удельная тепловая нагрузка на магнитопровод трансформа-
тора определяется из выражения:
Д^=-^Ч[Вт/м2],
^охл.ст
где Sox;LCI - площадь охлаждения магнитопровода трансформа-
тора, м2, SOXJI.CT=mKMKnDcp.Lc+2K311KnDxLg, где Dx - диаметр ярма
магнитопровода трансформатора.
Если все условия, которые поставлены в ходе расчета, выпол-
няются, то расчет обмотки трансформатора выполнен верно.
10.5. Расчет обмоток коллекторного микродвигателя
для работы в сети переменного тока
В последнее время у сельскохозяйственных потребителей ши-
рокое распространение получили рабочие машины с коллектор-
ными микродвигателями, работающие от сети переменного то-
ка. Самой ненадежной частью этих электродвигателей являются
обмотки якорей. В связи с этим возникает проблема их ремонта.
Прежде чем приступить к ремонту обмоток необходимо произ-
вести проверочный расчет, а для этого надо снять и подготовить
данные обмера микродвигателя. После этого необходимо опре-
делить условный объем сердечника якоря Гя = D~LX .
Мощность электродвигателя постоянного тока Р2 зависит от
условного объема сердечника якоря и может быть рассчитана по
255
приведенным в табл. 10.8 выражениям. Причем мощность для
электродвигателя переменного тока Рпер составляет от 50 до 70 %
от мощности, приведенной в табл. 10.8. Для электродвигателей
большей мощности принимают коэффициент 0,7. При естест-
венном охлаждении мощность электродвигателя следует умно-
жить на 0,70+0,50. Индукция в воздушном зазоре определяется
отношением (IS/in) и может быть определена из выражения:
\РУ | = 9,464В52 - 27,964Д + 25,000 .
\ /п1)
Электродвижущая сила якоря электродвигателя определяется
... 2+Т1 ТТ
из выражения Е = —--—С ,
где U - номинальное напряжение, В;
г| - коэффициент полезного действия (КПД), значение КПД
может быть определено из выражения г] = 0,072-1пРпер +0,210 .
Таблица 10.8
Зависимость мощност и микродвигателя от условного объема
сердечника якоря
Частота вращения Мощность на валу электродвигателя
При 15 000 об/мин Р2 = 2,867И|147
При 10 000 об/мин Р2 = 1,8141’J’160
При 6 000 об/мин Р2 = 1.074Г}163
При 3 000 об/мин Р2 = 0,2991 'я1,296
При 1 500 об/мин Р2 = 0,064Г,'я1’479
Определим величину магнитного потока из выражения:
ф£=влА,-1о~4.
где Ьо - длина полюсной дуги, она измеряется по внутренней
поверхности полюсного наконечника с помощью гибкой линей-
ки.
Зная величину э.д.с. и величину магнитного потока, можно
определить число эффективных проводников обмотки якоря:
АГ 0,85-о-£
N„ = ~------,
р-п-Ф&
где а - число параллельных ветвей;
р - чисто пар полюсов обмотки;
256
n - частота вращения.
После этого определяем число витков в секции И'с =—,
2К
где К - число коллекторных пластин.
Число эффективных проводников в пазу определяется из вы-
ражения:
N
” Z
где Z - число пазов якоря.
Первый частичный шаг обмотки определяется из выраже-
Z
ния:У, =——±е, а второй частичный шаг - К,=К, -1; шаг по
2р
коллектору - У=1.
Паз якоря таких электродвигателей имеет форму, приведен-
ную на рис. 10.7. В этом случае площадь паза
Qn = + rl)+ (й + r2 )Л
Рис. 10.7. Форма паза якоря
Периметр паза П = 6,28г, + 3.14r2 + 2h .
Для определения диаметра провода вычислим площадь попе-
речного сечения пазовой коробки QKOp =Ьа,П,
где Ьи> - толщина пазовой коробки, при D„<125 мм Ьиз.=0,35 мм;
при D„>125 мм Ьиз=0,50 мм.
Площадь сечения пазового клина QK1 = (Зэ-5)г,, мм2.
Тогда площадь поперечного сечения паза без изоляции
257
Qo=Q-Qnep-Qo-
Диаметр изолированного провода dU3 = 0,86 J ,
V N п
Пэл - число элементарных (параллельных) проводников в па-
зу.
Коэффициент заполнения паза изолированными проводни-
ками должен быть менее 0,75 и определяется из выражения:
А' я2
= 5
Qo
Средняя длина проводника (полувитка) обмотки якоря:
при 2р=2 £пв = Lg + l,4-£>„, см;
при2р=4 £пв = £я+£)„,см.
Общая длина провода на обмотку якоря (см) L = Ng £пв -лэл .
Сопротивление обмотки якоря при 20°С
гя =--------> Ом,
5700-<7эл-(2-О-лэл)2
где qM - сечение элементарного проводника обмотки.
Масса меди для обмотки якоря М = 8,9£<уэл 105, кг.
Рассмотрим расчет обмотки возбуждения. Число витков по-
N
следовательной обмотки возбуждения на полюс WB =------—,
2 • а Кт
где Кт - коэффициент трансформации: при 2р=2 Кт=0,1...0,25;
при 2р=4 Кт=0,05...0,10.
Сечение проводника обмотки возбуждения qB = 2-qg
Проверим размещение обмотки возбуждения на полюсе. Для
этого необходимо знать число витков по высоте катушки:
(йк -0,8)
т ~ ,
^из.в.
где hK - высота катушки, мм (как определяется величина hK пояс-
няется из рис. 10.8);
йиз.в. - диаметр изолированного провода обмотки возбужде-
ния, мм, аюв =114-^Из.в. •
W
Определим число слоев в катушке т'= ——, тогда толщина
т
катушки bK = dB3B т'.
258
Рис. 10.8. Размеры сердечника полюса
Средняя длина витка полюсной катушки при неотъемных по-
люсах определяется из выражения Lcp =Ь'О+Ьп +2£п + 2/>к,
где Ь'о - ширина полюсного наконечника по дуге, см;
Ьи - ширина полюса, см;
Ln - длина полюса, см.
Сопротивление обмотки возбуждения в нагретом состоянии
(при 75°С)
_ Р ‘ в ' ^'ср
Гв~ 2300-яв
Ток обмотки якоря можно определить из выражения
Л=2-9я2.
где j - допустимая плотность тока в обмотке якоря,
j = 4...8 А/мм2.
10.6. Пересчет параметров электрооборудования на ЭВМ
В настоящее время широкое применение получили микро-
ЭВМ. Их использование для пересчета параметров электрообо-
рудования облегчает труд расчетчика. Существует два основных
пути пересчета параметров электрооборудования на ЭВМ:
• создание специальной программы пересчета на одном из
известных языков программирования;
• использование пакета прикладных программ, предназна-
ченных для проведения инженерных и экономических рас-
четов.
Проведем анализ этих способов. Первый способ основан на
использовании известных языков программирования, перечис-
лять их не имеет смысла, потому что они развиваются очень ди-
намично и постоянно появляются новые специализированные
языки. Недостатком этого способа является то, что при его ис-
пользовании необходимо хорошо знать хотя бы один из языков
программирования, тратится много времени на написание и от-
ладку программы. В том случае, если выполняется большое ко-
259
личество однотипных расчетов это оправдано, однако в нашем
случае на каждый вид расчетов нам необходимо иметь свою
программу расчетов. Можно сделать вывод о том, что при мел-
косерийном производстве это не рационально. Другим препят-
ствием является сложность покупки необходимого программно-
го обеспечения. Такие специализированные программы в про-
даже не встречаются. Возможно, с развитием Интернета, если он
дойдет до села, задача поиска необходимого программного
обеспечения упростится. Другим недостатком, по нашему мне-
нию, является ненаглядность расчетов, производимых по дан-
ным программам, невозможность влияния на процесс расчета;
только конечный результат позволяет оценить правильность
выполненных расчетов.
Второй способ предполагает использование пакета приклад-
ных программ, предназначенных для проведения инженерных и
экономических расчетов. К таким пакетам можно отнести элек-
тронные таблицы, MatchCAD, MatchLAB, Mathmat и т.п. Элек-
тронными таблицами называют компьютерные программы,
предназначенные для хранения и обработки данных, представ-
ленных в табличной форме. Раньше широкое распространение
имели электронные таблицы SuperCalc, Works, Lotus 1-2-3,
QattroPro. В настоящее время широкое распространение полу-
чили различные версии электронной таблицы Excel. Они рассчи-
таны на работу в операционных системах Windows. Имея алго-
ритм расчета, можно достаточно быстро, без особых навыков в
программировании, составить программу расчета, хранить ее и
модернизировать.
Простота использования и наглядность привлекают многих
неквалифицированных пользователей. С помощью электронных
таблиц можно моделировать реальные ситуации и оценивать
получившиеся результаты. Другое достоинство заключается в
том, что при установке офисных операционных систем Windows
электронные таблицы Excel устанавливаются автоматически и
имеются на каждом современном компьютере. Нет необходимо-
сти в поиске программного обеспечения, для его освоения не
требуется высокой квалификации, процесс освоения программы
идет в ходе работы с ней.
10.7. Контрольные вопросы
От каких факторов зависят процессы старения? При наличии
каких неисправностей асинхронных электродвигателей их отправ-
ляют в капитальный ремонт? Какие требования предъявляются к
260
электродвигателям, сдаваемым в ремонт? Какие электродвигате-
ли не принимаются в капитальный ремонт? Почему возникает по-
требность в производстве расчетов при капитальном ремонте?
Какие исходные данные необходимы при выполнении расчета асин-
хронного электродвигателя? По каким параметрам производится
проверка правильности расчета обмоточных данных асинхронного
электродвигателя? Как производится пересчет обмотки на другое
напряжение? Покажите особенности расчета бифилярных обмо-
ток. Какие марки сталей используются при изготовлении транс-
форматоров? Перечислите особенности расчета обмоток транс-
форматора. Перечислите особенности расчета обмоток коллек-
торного микродвигателя для работы в сети переменного тока.
Назовите возможные пути пересчета параметров электрообору-
дования на ЭВМ.
Глава 11. Технология ремонта электрических машин
11.1. Общие положения. Технические условия
на прием в ремонт
Техническими условиями предусмотрено два вида ремонта
электрических машин: капитальный и текущий. При капиталь-
ном ремонте машину разбирают полностью, перематывают об-
мотки (статора, ротора, полюсов, якоря), ремонтируют коллек-
тор (заменяют до пяти коллекторных пластин) и изоляционные
манжеты с последующей проточкой и продороживанием коллек-
тора, контактные кольца, щеточный механизм, подшипники,
валы, вентиляторы, щиты и другие сборочные единицы и детали.
Согласно техническим условиям на сдачу в капитальный ре-
монт асинхронных электродвигателей, последние направляют в
капитальный ремонт со следующими неисправностями: межвит-
ковыми замыканиями в обмотках, замыканиями обмоток на
корпус или между фазами, обрывом обмоток, изгибом вала, из-
носом или повреждением его шеек, износом или повреждением
посадочных мест в подшипниковых щитах, дисбалансом ротора,
обрывом бандажей ротора, повреждением контактных колец,
требующим их разборки, трещинами в корпусе и подшипнико-
вых щитах, снижением сопротивления изоляции, если оно не
восстанавливается сушкой.
261
Здекгродвигатели, сдаваемые в ремонт, должны быть тща-
тельно очищены от ныли и грязи. С валов электродвигателей
должны быть сняты шкивы, шестерни, муфты. Они принимают-
ся в ремонт полностью укомплектованными всеми основными
узлами и деталями в соответствии с комплектностью, установ-
ленной техническими условиями: станина, статор с обмоткой,
ротор с обмоткой, подшипниковые щиты, вентилятор и его ко-
жух, подшипники и их крышки, коробка выводов, траверза,
щеткодержатели, контактные кольца. Допускается принимать в
ремонт электродвигатели при частичном отсутствии метизов:
винтов, гаек, шайб и т. и.
В капитальный ремонт не принимаются электродвигатели с
трещинами на корпусе, превышающими 50% его длины, трещи-
нами в посадочных местах подшипниковых щитов, с поврежде-
нием 30% активной стали. В ремонт не принимаются электро-
двигатели, отремонтированные ранее с нарушениями техноло-
гии ремонта.
При приеме электродвигателя в капитальный ремонт его ис-
пытывают и оформляют приемо-сдаточный акт. Поскольку от-
дельные повреждения могут быть обнаружены только после
разборки электродвигателя, электроремонтное предприятие
имеет право составлять односторонний акт о невозможности и
нецелесообразности ремонта. Акт высылают заказчику, обязав в
месячный срок вывезти электродвигатель. После этого срока
электродвигатели сдают в металлолом. Электрооборудование,
ожидающее ремонта, должно храниться в помещениях складско-
го типа или под навесом.
Во время выполнения текущего ремонта производят подизо-
лпровку; покрытие лаком лобовых частей обмоток статора, фаз-
ного ротора и катушек полюсов; протачивают контактные
кольца; протачивают и иродороживают коллектор; ремонтиру-
ют (перезаливают) подшипники скольжения или заменяют под-
шипники качения; ремонтируют щеточный механизм и вывод-
ные концы.
При ремонте у электрических машин обычно сохраняются
паспортные данные. Однако по просьбе заказчика и при согла-
сии ремонтной организации у электрической машины могут
быть изменены частота вращения, напряжение и мощность, а
также другие ее технические параметры.
В процессе ремонта электрических машин необходимо со-
блюдать основные требования, обеспечивающие их длительную
и надежную работу:
262
конструкционные материалы, применяемые при ремонте,
должны удовлетворять соответствующим стандартам и
техническим условиям, а электроизоляционные материалы
должны быть по классу нагревостойкости не ниже, чем по
исполнению завода-i вготовителя;
предельно допустимые превышения температуры сбороч-
ных единиц и деталей машин должны соответствовать
нормам, установленным ГОСТом;
обмотки и другие токоведущие части должны быть надежно
закреплены, а пазовые клинья - прочно удерживаться в па-
зах;
деревянные детали следует изготовлять из сухой
(влажность не более 6 %) древесины деревьев твердых по-
род (бука, березы и др.), хорошо пропитывать;
проволочные бандажи роторов и якорей надо выполнять
нз бандажной проволоки, обладающей требуемым сопро-
тивлением на разрыв, а стекловолокнистые бандажи - из
ленты ЛСБ, наложенной с натяжением 850-950 Н;
коллектор должен иметь строго цилиндрическую форму;
биение коллектора диаметром до 250 мм не должно пре-
вышать 0,05 мм при частоте вращения 1500-3000 об/мин и
0,15 мм при частоте вращения менее 1500 об/мин;
машины с перемотанными обмотками роторов или яко-
рей, а также с вновь наложенными бандажами должны без
повреждений выдерживать увеличение частоты вращения
согласно ГОСТу;
предельно допустимая температура подшипников сколь-
жения при длительной номинальной нагрузке не должна
превышать 80°С (при этом температура масла должна
быть не выше 65°СА а подшипников качения - не более
100°С;
щеточный аппарат машины следует укомплектовать щет-
ками соответствующих марок и размеров, хорошо притер-
тыми к поверхности коллектора или контактных колец с
отрегулированным нажатием пружин (чтобы щетки сво-
бодно передвигались в обоймах, между щеткой и обоймой
должен быть зазор 0,1—0,4 мм в направлении вращения и
0,2— 0,5 мм в направлении осн коллектора);
электрическая прочность изоляции каждой из обмоток
относительно корпуса машины, а также между смежными
витками обмотки должна удовлетворять требованиям,
указанным в ГОСТе;
263
• у отремонтированных машин должны быть окрашены их
наружные поверхности, внутренняя поверхность подшип-
никовых щитов и вентиляторы, а выступающие концы ва-
ла покрыты консервационной смазкой;
• электрические машины в зависимости от их вида и произ-
веденного ремонта (капитальный, средний) должны про-
ходить приемосдаточные послеремонтные испытания в
объеме, предусмотренном нормами, техническими услови-
ями и ГОСТами.
11.2. Схема технологического процесса ремонта
электрических машин
Структура электроремонтного завода или электроцеха пред-
приятия, принятая схема и технология ремонта должны обеспе-
чивать качество ремонта и максимальную экономию материа-
лов и труда. Эта структура и технология зависят от количества,
номенклатуры и мощности ремонтируемых электрических ма-
шин, наличия необходимого оборудования (подъемно-
транспортных средств, металлообрабатывающих станков, элек-
тросварочных аппаратов, специального технологического обо-
рудования), размеров производственных площадей и ряда дру-
гих факторов. При этом учитываются также возможности коо-
перирования с другими электроремонтными предприятиями,
наличие кадров квалифицированных электромонтеров и элект-
рослесарей по ремонту электрических машин, экономическая
целесообразност ь осуществления на своем предприятии ремонта
небольшого количества сложных или мощных машин, требую-
щего особого оборудования, и др.
Важнейшими критериями организации и технологии ремонта
электрических машин являются: сокращение нормативных сро-
ков пребывания машин в ремонте; увеличение продолжительно-
сти работы отремонтированных машин между очередными ре-
монтами; снижение фактической стоимости ремонта по сравне-
нию с плановой.
На сельскохозяйственных предприятиях применяют разнооб-
разные электрические машины общего и специального назначе-
ния различных мощностей и конструктивных исполнений, по-
этому нельзя рекомендовать универсальную структуру электро-
ремонтного цеха или технологию ремонта. В качестве примера
на рис. 11.1 показана наиболее распространенная функциональ-
ная схема ремонта электрических машин мощностью до 100 кВт.
264
Рис. 11.1. Схема технологического процесса ремонта короткозамкнутых
электродвигателей
11.3. Методы определения неисправностей
Электрические машины, поступившие в ремонт, тщательно
осматривают, а при необходимости испытывают и разбирают с
целью полного выявления причин, характера и масштабов по-
вреждения. Осмотр машины, ознакомление с объемом и харак-
тером предыдущих ремонтов и эксплуатационными журналами,
а также проведение испытаний позволяют оценить состояние
всех сборочных единиц и деталей машины и определить объемы
и сроки ремонта, составить техническую документацию по ре-
монту, изготовить или заказать ремонтные приспособления и
запасные части, произвести другие необходимые работы по ор-
ганизационной и технической подготовке ремонта.
265
Машины повреждаются чаще всего из-за недопустимо дли-
тельной работы без обслуживания и ремонта или при наруше-
нии режима работы, который им предназначен. Повреждения
электрических машин бывают механические и электрические.
К механическим повреждениям относят: разрушение сепара-
тора, кольца, шарика или ролика в подшипниках качения; де-
формацию или поломку вала ротора (якоря); образование глу-
боких выработок («дорожек») на поверхности коллекторов и
контактных колец; ослабление крепления полюсов или сердеч-
ника статора к станине, разрыв или сползание проволочных
бандажей роторов (якорей); ослабление прессовки сердечника
ротора (якоря) и др.
К электрическим повреждениям относят: пробой изоляции
на корпус; обрыв проводников в обмотке; замыкание между
витками обмотки; нарушение контактов и разрушение соедине-
ний, выполненных папкой или сваркой; недопустимое снижение
сопротивления изоляции вследствие ее старения, разрушения
или увлажнения и др. Электрослесарь по ремонту электрических
машин должен хорошо знать характерные признаки, а также
способы выявления и устранения различных повреждений и не-
исправностей, возникающих в этих машинах.
Наиболее распространенные неисправности и возможные
причины их возникновения в электрических машинах приведены
в табл. 11.1.
Неисправности и повреждения электрических машин не все-
гда удается обнаружить внешним осмотром, так как некоторые
из них (витковые замыкания в обмотках статоров, пробой изо-
ляции на корпус, замыкания пластин коллектора, нарушение
пайки в обмотках) носят скрытый характер и определяются
только после соответствующих измерений и испытаний по мето-
дикам, рассмотренным в гл. 14.
Таблица 11.1
Неисправности электрических машин и возможные причины
их возникновения
Признак неисправностей Возможная причина
1 2
Асинхронные машины с короткозамкнутым ротором
Электродвигатель не разви- вает номинальной частоты вращения и гудит Одностороннее притяжение ро- тора вследствие износа подшип- ников, перекоса подшипниковых щитов или изгиба вала
266
Продолжение таблицы 11.1
1 2
Электродвигатель гудит, ро- тор вращается медленно, ток во всех трех фазах различен и даже на холостом ходу пре- вышает номинальный Обрыв одного или нескольких стержней обмотки ротора; не- правильное соединение начала и конца фазы обмотки статора (фаза «перевернута»)
Ротор не вращается или вра- щается медленно, двигатель сильно гудит и нагревается Обрыв фазы обмотки статора
Электродвигатель нагревает- ся при номинальных нагруз- ках Витковое замыкание в обмотке статора; ухудшение условий вен- тиляции вследствие загрязнения вентиляционных каналов
Недопустимо низкое сопро- тивление изоляции обмотки статора электродвигателя Увлажнение или сильное загряз- нение изоляции обмотки стато- ра; старение или повреждение изоляции
Электродвигатель вибрирует во время работы и после от- ключения при частоте враще- ния ротора, близкой к номи- нальной Нарушение соосности валов; неуравновешенность ротора (наличие дисбаланса)
Электродвигатель сильно ви- брирует, но вибрация пре- кращается после отключения его от сети, двигатель сильно гудит, ток в фазах неодина- ков, один из участков статора быстро нагревается Короткое замыкание в обмотке статора электродвигателя
Асинхронные машины с фазным ротором
Электродвигатель не разви- вает номинальной частоты вращения Нарушение контакта в двух или трех фазах пускового реостата. Нарушение электрической цепи между пусковым реостатом и об- моткой ротора электродвигателя
У электродвигателя медленно увеличивается частота вра- щения; ротор электродвига- теля сильно нагревается даже при небольшой нагрузке Замыкание части обмотки рото- ра на заземленный корпус элект- родвигателя; нарушение изоля- ции между контактными коль- цами и валом ротора
267
Продолжение таблицы 11.1
1 2
Электродвигатель не разви- вает частоты вращения под нагрузкой, гудит, ток ста- тора «пульсирует» Нарушение контакта в местах пайки обмотки ротора, соедине- ниях ее с контактными кольцами или в соединительных проводах
Повышенное искрение меж- ду щетками и контактными кольцами Плохая притертость или повы- шенная загрязненность щеток; заедание щеток в обоймах щетко- держателей; недостаточное нажа- тие щеток на контактные кольца; биение контактных колец; нару- шение контакта в цепи щеток
Машины постоянного тока
Искро образование под щет- ками Перекос щеткодержателей; непол- ное прилегание поверхностей ще- ток к коллектору: повышенное давление пружины на щетку; сме- щение щеток с нейтрали
Недопустимое искрение, сопровождающееся треском с проскакиванием искр из- под щеток, образование на коллекторе подгара (почернения) Неправильное положение щеток относительно нейтрали, выступа- ние отдельных пластин коллекто- ра; биение коллектора вследствие его эксцентричности; выступание миканитовой изоляции из коллек- тора
Пробой изоляции электро- магнитной системы маши- ны на корпус Механическое повреждение или старение изоляции катушек
Замыкание пластин коллек- тора Электрическое соединение плас- тин вследствие замыкания их за- усенцами или медной пылью
Уменьшение зазоров между якорем и полюсами Проседание вала якоря в резуль- тате износа подшипников сколь- жения или прогиба вала
Якорь машины не вращает- ся Неправильное включение реоста- та в цепь машины с параллельным возбуждением, вследствие чего снизилось напряжение, подводи- мое к обмотке возбуждения ма- шины
268
О всех обнаруженных после разборки машины неисправнос-
тях и повреждениях в дефектовочной карте делают соответству-
ющие записи, на основании которых составляют маршрутную
карту ремонта с указанием работ, подлежащих выполнению по
каждой ремонтной единице или отдельным сборочным едини-
цам ремонтируемой машины.
11.4. Разборка электрических машин
Порядок разборки каждой ремонтируемой электрической
машины определяется ее конструкцией и необходимостью со-
хранения имеющихся исправных частей, а степень разборки -
объемом и характером предстоящего ремонта. Если предвари-
тельные осмотр и испытания позволяют судить о характере
предстоящего ремонта электрической машины, то до начала ее
разборки проверяют наличие требуемых для ремонта материа-
лов, изделий и запасных деталей соответствующих размеров,
марок и характеристик.
Полная разборка электрической машины состоит из двух ос-
новных этапов: общей разборки, при которой машину разбира-
ют по основным сборочным единицам, и детальной разборки,
при которой сборочные единицы машины разбирают подеталь-
но. При ремонте машин, попадающих в ремонтный цех впервые,
разборку и сборку их обычно поручают одной и той же бригаде
электрослесарей.
В процессе разборки таких машин делают пометки, упроща-
ющие процесс сборки. Это в первую очередь относится к элект-
рическим соединениям. При их разборке на разъединяемые про-
вода вешают картонные бирки с буквенными или цифровыми
обозначениями обоих проводов. В машинах постоянного тока и
синхронных машинах перенумеровывают полюса с катушками и
отмечают их положение на роторе или в станине, а также распо-
ложение и количество прокладок под полюсами. Ниже приво-
дятся описания последовательности и способов выполнения ос-
новных операций разборки асинхронных электродвигателей,
машин постоянного тока и синхронных машин единых серий
наиболее распространенных конструкций. Предлагаемые спосо-
бы их разборки применимы к большинству электрических ма-
шин, выпускаемых в настоящее время и выпускавшихся ранее.
Разборку электрических машин обычно начинают с удаления
полумуфты с вала. Полумуфты, шкивы и другие соединительные
и передаточные детали нередко бывают посажены на вал на-
столько прочно (с натягом), что их съем может осуществляться
только после предварительного нагрева. Для предварительного
269
нагрева используют генератор частотой 400-600 Гц и индуктор,
газовые горелки или паяльные лампы. Практика ремонта элект-
рических машин показала, что при достижении разности темпе-
ратуры нагрева между валом машины и снимаемой деталью 100
- 110°С можно демонтировать детали без повреждений их самих
и вала, на который они насажены.
Разборку асинхронных электрических машин мощностью до
100 кВт выпускавшихся ранее единых серий А, АО, А2, А02, а
также выпускаемых в настоящее время 4А и АИР и близких к
ним по конструкции машин других серий и исполнений, произ-
водят в такой последовательности:
• снимают кожух наружного вентилятора и вентилятор (у
электродвигателей закрытого обдуваемого исполнения
АО, А02 и др.);
• отвертывают болты, которыми прикреплены к станине
передний (расположенный со стороны, противоположной
приводу) и задний (расположенный со стороны привода)
щиты, а также болты, крепящие крышку подшипников,
расположенную со стороны привода;
• снимают задний щит легкими ударами молотка по над-
ставке из дерева, алюминия пли меди;
• вынимают ротор из статора, для чего подают ротор в сто-
рону переднего щита и выводят щит из замка. Затем, под-
держивая ротор, выводят его из статора, стараясь не повре-
дить лобовых частей обмотки, вентилятора и других деталей;
• снимают передний щит с подшипника ротора, насаженно-
го на вал, легкими ударами молотка по надставке, пред-
варительно отвернув болты, крепящие подшипниковую
крышку; у электродвигателя с контактными кольцами
(АК, АК2) предварительно снимают кожух контактных
колец, вынимают щетки из щеткодержателей, отвертыва-
ют болты, крепящие корпус кожуха контактных колец, и
снимают кожух;
• снимают съемником подшипники качения с вала. У элект-
родвигателей с фазным ротором предварительно снимают
контактные кольца, для чего распаивают соединительные
хомутики от выводных концов, отвертывают болты, кре-
пящие отвододержатель (при его наличии), вынимают из
канавки вала стопорное кольцо. Съем подшипников про-
изводят только при необходимости их замены.
При съеме подшипниковых щитов машин мощностью 50 кВт
и выше щиты равномерно отводят отжимными болтами, пока
270
они не выйдут из центрирующей заточки станины. Если по кон-
струкции отжимные болты не предусмотрены, щиты снимают
ручными или гидравлическими приспособлениями для съема.
Ответственной операцией является вывод ротора из расточки
статора, поскольку задевание ротора за сердечник или обмотку
статора может привести к серьезным повреждениям. Масса ро-
торов отдельных машин достигает нескольких сотен килограм-
мов, поэтому до начала вывода ротора необходимо проверять
подъемные приспособления, а работу по выводу ротора выпол-
нять при строгом соблюдении правил техники безопасности.
Выемку роторов и якорей машин малой мощности производят
вручную без использования каких-либо приспособлений.
При общей разборке электрических машин постоянного тока
серии П сначала снимают крышки с коробки зажимов и боко-
вых сторон переднего подшипникового щита, отсоединяют про-
водники, связывающие щеткодержатели с катушкой добавочно-
го полюса, и провода, соединяющие щеткодержатели с контак-
том в коробке зажимов, а затем вынимают щетки из гнезд щет-
кодержателей. Для защиты от механических повреждений кол-
лектор обматывают листом картона, закрепляемым на нем дву-
мя бандажами из хлопчатобумажной ленты пли шпагата. После
этого отвертывают болты, крепящие подшипниковые щиты к
станине, ввертывают отжимные болты в отверстия подшипни-
ковых щитов и выводят бортики последних из расточек стани-
ны, одновременно придерживая за конец вала якорь во избежа-
ние его удара о нижний полюс машины. Далее сдвигают под-
шипниковые щиты с шарикоподшипников, выдвигают якорь из
станины в сторону свободного конца вала и вынимают якорь из
станины.
Необходимость детальной разборки электрической машины
определяется состоянием и потребностью ремонта ее деталей и
сборочных единиц. При детальной разборке снимают подшип-
ники качения, коллектор, контактные кольца и вентилятор, вы-
прессовывают вал ротора (якоря) и подшипники скольжения.
Описание способов выполнения различных видов детальной
разборки приведено ниже.
Снятие подшипников качения с вала осуществляют с помо-
щью съемников. При съеме следует принять меры предосторож-
ности, исключающие повреждение самого подшипника и вала
машины. У большинства электрических машин посадка под-
шипника на вал выполнена с натягом его внутреннего кольца,
поэтому усилие при снятии подшипника должно прикладывать-
ся к торцу этого кольца. Подшипники, насаженные на вал с
271
большим натягом и не поддающиеся съему ручными съемника-
ми, демонтируют с помощью гидравлического съемника.
Съем коллектора с вала производят после отсоединения об-
мотки якоря от пластин коллектора. Тяги съемного устройст ва
прикладывают только к втулке коллектора или ее крепежным
элементам.
Снятие контактных колец с вала фазного ротора осуществ-
ляют (после отсоединения от них выводов обмотки) с помощью
съемников.
Снятие вентилятора с вала производят при необходимости
ремонта или замены вентилятора, вала или обмотки. Снимают
вентилятор обычными съемниками. При посадке втулки венти-
лятора с натягом ее предварительно подогревают.
Выпрессовку вала из сердечника ротора (якоря) выполняют
при необходимости перешихтовки сердечника, ремонта или за-
мены вала. Эта операция, требующая больших усилий, осуще-
ствляется с помощью гидравлических прессов или домкратов.
При выпрессовкс вала необходимо соблюдать следующие требо-
вания:
• опорная поверхность пресса должна быть строго перпен-
дикулярна оси вала;
• направление усилия, создаваемого прессом, должно быть
совмещено с осью вала;
• давление на сердечник с чугунными нажимными шайбами
должно передаваться через сменную опорную втулку.
Выпрессовку подшипников скольжения из корпуса произво-
дят с помощью вертикального пресса в случае замены, а чаще
всего при необходимости перезаливки вкладышей. Подшипники
электрических машин небольшой мощности выпрессовывают
ударами молотка по деревянной надставке, стараясь не повре-
дить корпус подшипника. Подшипники качения и скольжения,
вентилятор, вал и другие детали механической части машины
очищают, промывают синтетическими моющими средствами и
обтирают чистыми салфетками или ветошью.
Детали электрической части машины тщательно очищают от
пыли, грязи и смазочного масла. При необходимости промывки
обмоток их обдувают сжатым воздухом, обтирают, а затем про-
мывают синтетическими моющими жидкостями, наносимыми на
обмотку с помощью пульверизатора. Все очищенные и пригод-
ные для повторного использования детали электрических машин
маркируют и сохраняют, а неисправные отправляют в отделения
электроремонтного цеха для ремонта, восстановления или изго-
товления новых деталей.
272
11.5. Удаление старой обмотки
Существуют следующие способы удаления старой обмотки
электродвигателей: механический; термомеханический; термо-
химический; химический; электромагнитный. Рассмотрим их
более подробно.
При механическом способе проводят обрезку лобовых соеди-
нений. Для этого статор устанавливается на станок для обрезки
таким образом, чтобы схема соединения была со стороны регу-
лирующего инструмента. При обрезке нельзя допускать задева-
ния режущего инструмента за активную сталь пакета статора.
После обрезки статор подается на стол для удаления обмотки.
Она удаляется при помощи крюков. Можно отметить следую-
щие недостатки этого способа: трудоемкость, дополнительные
затраты времени на чистку пазов статора.
Наибольшее распространение получил второй способ - тер-
момеханический. При термомеханическом способе сначала об-
мотку отжигают при высокой температуре, а затем удаляют ее,
используя механический способ. Отжиг рекомендуется прово-
дить при температуре 280 400°С в течение 4-6 часов. При этом
меньшая температура относится к двигателям с алюминиевым
корпусом, а большая - к двигателям с чугунными корпусами.
Корпуса двигателей рекомендуется охлаждать совместно с пе-
чью до 80-90°С (120-150°С - для двигателей с алюминиевыми
корпусами). При температуре 280°С изоляция только размягча-
ется и поэтому обмотки рекомендуется удалять по частям. После
удаления обмотки корпуса двигателей охлаждаются на воздухе.
Часто на ремонтных предприятиях АПК используются печи
собственной конструкции. При этом статор охлаждается на воз-
духе или принудительно вместе с отключенной печью. Все это
может привести к тому, что скорость охлаждения статора будет
колебаться в широких пределах и появляется опасность сниже-
ния в одном случае - пропускной способности печи, а в другом -
ухудшения магнитных характеристик стали статора. Последнее
возможно при резком охлаждении статора, в результате которо-
го происходит колебание листов пакета стали и появляются ме-
ханические напряжения.
На рис. 11.2. приведена зависимость потерь в стали от пара-
метров отжига. При низкотемпературном отжиге удельные по-
тери растут с ростом температуры отжига. Параметры низко-
температурного отжига приведены в табл. 11.2.
273
Таблица 11.2
Параметры низкотемпературного отжига
Нагрев Отжиг Охлаждение
1 час от 0 ° до 400°С плавно 5,5 часов при температуре 400 °C На воздухе
1 час от 0° до 400°С 7 часов при температуре 400 °C
1 час от 0° до 400 °C 4,5 часа при температуре 400 °C Охлаждение ускоренное
1 час от 0° до 400 °C 5,5 часов при температуре 400 °C
Рис. 11.2. Зависимость потерь в стали от параметров отжига
Методики высоко- и низкотемпературного отжига были раз-
работаны в Челябинске и заключаются в следующем. При низ-
котемпературном отжиге в течение часа температура в печи по-
вышается до 400°С. Затем статоры выдерживаются при этой
температуре в течение времени, приведенного в табл. 11.2. После
окончания отжига приступают к охлаждению статоров. Их ох-
лаждают на открытом воздухе в течение часа. Для того, чтобы
ускорить процесс охлаждения статоров, их обдувают теплым
воздухом. На рис. 11.3 приведены зависимости потерь в стали от
числа отжигов при низкотемпературном и высокотемператур-
ном способах отжига.
При низкотемпературном отжиге потери постоянно растут, а
при высокотемпературном отжиге удельные потери уменыпают-
274
ся с увеличением температуры. Однако это не такая простая за-
висимость. Это видно из примера: при температуре 700°С и вы-
держке времени до 1 часа потери в стали относительно исходно-
го состояния не меняются. Минимальные потери в стали наблю-
даются при отжиге в окислительной среде при температуре
900°С и выдержке времени 0,25 0,50 часа. При минимальном
досгупе воздуха в среду отжига наилучшие характеристики по-
лучаются при температуре 800°С и времени 2 часа. Дальнейшее
увеличение выдержки времени в бескислородной среде приводит
к увеличению потерь.
Рис. 11.3. Влияние многократного отжига на потери в стали
При высокотемпературном отжиге отпадает необходимость в
дополнительной чистке пазов. Производительность отжига уве-
личивается в 12 раз, а расход энергии снижается в 4-5 раз. При
этом увеличивается КПД двигателя на 1-1,5%. К недостаткам
высокотемпературного отжига следует отнести то, что после
3-4 выжигов нарушается тугая посадка между корпусом и паке-
том стали, ослабляется прессовка пакета стали.
Отжиг в расплаве солей (каустической соды, щелочи) произ-
водят при температуре 300°С (доя электродвигателей с алюми-
ниевыми корпусами) и 480°С (для электродвигателей с чугунны-
ми корпусами) в течение нескольких минут без доступа воздуха.
При химическом способе удаления обмотки статоры опуска-
275
ются в емкость с жидкостью МЖ-70. Эта жидкость очень ток-
сичная и летучая, поэтому емкость для нее должна быть герме-
тичной.
Термохимический способ заключается в следующем. В 10%
раствор каустической соды или щелочи, разогретый до темпера-
туры 80-100°С, опускаются статоры электродвигателей с обмот-
ками, пропитанными масляно-битумными лаками, и выдержи-
ваются там в течение 8 -10 часов.
Электромагнитный способ. Статор электродвигателя нагре-
вается за счет потерь в стали. Изготавливается трансформатор
со съемным якорем, на незаменяемый стержень наматывается
обмотка, а на заменяемый стержень надевается несколько стато-
ров (рис. 11.4). При этом между стержнем и статором расстояние
должно быть не более 5 мм. Достоинством этого способа являет -
ся то, что можно регулировать температуру нагрева путем под-
ведения изменяемого напряжения.
Рис. 11.4. Принципиальная схема установки для удаления обмотки элект-
ромагнитным способом: I - статоры электродвигателей: 2 — съемный
стержень магнитопровода; 3 - магнитопровод; 4 — первичная обмотка
установки
11.6. Технология ремонта всыпных обмоток
Многолетняя практика эксплуатации отремонтированных
электрических машин с частично замененными обмотками пока-
зала, что они, как правило, выходят из строя после непродолжи-
276
тельного времени работы. Вызвано это рядом причин, в том
числе нарушением при ремонте целостности изоляции непо-
врежденной части обмоток, а также несоответствием качества и
сроком службы изоляции новой и старой частей обмоток. Наи-
более целесообразной при ремонте электрических машин с по-
врежденными обмотками является замена всей обмотки с пол-
ным или частичным использованием ее проводов. Поэтому в
настоящем разделе приводится описание ремонтов, при которых
поврежденные обмотки статоров, роторов и якорей заменяются
полностью вновь изготовленными на ремонтном предприятии.
Ремонт обмоток статоров. Изготовление обмотки статора на-
чинают с заготовки отдельных катушек на шаблоне. Для пра-
вильного выбора размера шаблона необходимо знать основные
размеры катушек, главным образом их прямолинейной и лобо-
вой частей. Размеры катушек обмотки ремонтируемых машин
могут быть определены замером старой обмотки.
Катушки всыпных обмоток статоров наматывают на про-
стых или универсальных шаблонах с ручным пли механическим
приводом. Ручная намотка катушек на простом шаблоне требует
больших затрат труда и времени. Чтобы ускорить процесс на-
мотки, а также уменьшить количество паек и соединений, при-
меняют механизированную намотку катушек на станках со спе-
циальными шарнирными шаблонами, позволяющими последо-
вательно намаз ывать все катушки, приходящиеся на одну кату-
шечную группу или всю фазу.
Перед намоткой катушек или катушечных групп следует
тщательно ознакомиться с обмоточно-расчетной запиской ре-
монтируемой электрической машины, в которой указывают:
мощность, номинальное напряжение и частоту вращения ротора
электрической машины; тип и конструктивные особенности об-
мотки; число витков в катушке и проводов в каждом витке; мар-
ку и диаметр обмоточного провода; шаг обмотки; количество
параллельных ветвей в фазе; число катушек в группе; порядок
чередования катушек; класс применяемой изоляции по нагрево-
стойкости, а также различные сведения, относящиеся к конст-
рукции и способу изготовления обмотки.
Нередко при ремонте обмоток двигателей приходится заме-
нять отсутствующие провода требуемых марок и сечений имею-
щимися проводами. По этим же причинам намотку катушки од-
ним проводом заменяют намоткой двумя (и более) параллель-
ными проводами, суммарное сечение которых эквивалентно
гребуемому. При замене проводов обмоток ремонтируемых эле-
ктродвигателей предварительно (до намотки катушек) проверя-
277
ют коэффициент заполнения паза, который должен соответство-
вать значению, используемому при расчете обмотки.
Провода обмотки, лежащие в пазу, должны прочно удержи-
ваться в нем, для чего применяют пазовые клинья, изготовляе-
мые главным образом из сухого бука или березы. Клинья дела-
ют также из различных изоляционных материалов соответству-
ющей толщины, например, из пластмассы, текстолита или гети-
накса, и изготовляют на специальных станках. Длина клина
должна быть больше длины сердечника статора на 10-15 мм и
равна или на 2-3 мм меньше длины пазовой изоляции. Толщина
клина зависит от формы верхней части паза и его заполнения.
Деревянные клинья должны быть толщиной не менее 2 мм. Что-
бы придать деревянным клиньям влагостойкость, их провари-
вают 3 4 ч в олифе при 120-140°С, а затем сушат 8-10 ч при
100-110°С.
Окончив укладку катушек в пазы статора и расклиновку об-
мотки, собирают схему. Если фаза обмотки намотана отдельны-
ми катушками, сборку схемы начинают с последовательного
соединения катушек в катушечные группы. За начала фазы при-
нимают выводы катушечных групп, выходящие из пазов, кото-
рые расположены вблизи выводного щнтка. Эти выводы отги-
бают к корпусу статора и предварительно соединяют катушеч-
ные группы каждой фазы, скручивая зачищенные от изоляции
концы проводов катушечных групп.
После сборки схемы обмотки проверяют электрическую
прочность изоляции между фазами и на корпус путем приложе-
ния напряжения, а также правильность соединения схемы. Для
проверки сборки схемы используют самый простой способ -
кратковременно подключают статор к сети 127 или 220 В, а за-
тем к поверхности его расточки прикладывают стальной шарик
(от шарикоподшипника) и отпускают его. Если шарик вращает-
ся по окружности расточки - схема собрана верно. Эту проверку
можно произвести также с помощью вертушки.
Для проверки правильности сборки схемы и отсутствия Вит-
ковых замыканий в обмотках ремонтируемых машин применя-
ют аппарат ЕЛ-1, который служит также для нахождения паза с
короткозамкнутыми витками в обмотках статоров, роторов и
якорей, проверки правильности соединения обмоток по схеме и
маркировки выводных концов фазных обмоток машин. Он об-
ладает высокой чувствительностью, позволяющей выявлять на-
личие одного короткозамкнутого витка на каждые 2000 витков.
278
11.7. Ремонт сердечников, валов, вентиляторов и станин
Сердечники. Базовой частью электрических машин являются
сердечники. Листы пакетов сердечников изготовляют из специ-
альной электротехнической стали, обладающей благодаря при-
садке кремния низкими удельными потерями. Для уменьшения
потерь на вихревые токи пакеты сердечников статоров, роторов
и якорей набирают из отдельных изолированных листов элект-
ротехнической стали толщиной 0,5 мм. Сердечники являются
магнитопроводами, в их пазах размещают и укрепляют обмотки.
При длительной работе электрических машин возникаю!
чаще всего следующие неисправности сердечников: ослабление
прессовки пакетов и посадки пакетов стали; распушение край-
них (торцевых) пакетов стали (образование «веера»); оплавление
отдельных участков стали и нарушение межлистовой изоляции.
Эти неисправности устраняют ремонтом. Ослабление прессовки
пакетов происходит преимущественно в сердечниках электричес-
ких машин старых конструкций, у которых листы стали изоли-
рованы тонкой (папиросной)бумагой.
При разборке машины перед ремонтом и осмотре состояния
активной стали ослабленная прессовка выявляется наличием
ржавых пятен на ее поверхности. Ржавые пятна появляются
только на участках с пониженной прессовкой и являются ре-
зультатом так называемой контактной коррозии, которой под-
вергаются поверхности стальных листов и деталей, перемещаю-
щихся одна относительно другой.
Ослабление прессовки вызывает специфический шум, а ино-
гда и вибрацию машины. Вибрация машины и отдельных листов
сердечника приводит к разрушению межлистовой изоляции и
поломке не зажатых стальных листов, смежных с вентиляцион-
ными каналами. Отломанные части зубцов могут повредить
изоляцию и активную сталь статора. Значительная вибрация
стали в зубцовой зоне представляет особую опасность для изо-
ляции обмотки ротора и статора, поскольку может вызвать ис-
тирание ее в местах, прилегающих к вибрирующим участкам.
Чрезмерная прессовка сердечника также нежелательна, так как
при этом возрастают механические напряжения в крепежных
деталях и устройствах, что может вызвать их деформацию и по-
ломку. Степень прессовки определяют (приближенно) с помощью
контрольного ножа с лезвием толщиной 0,10,2 мм. При удовлетво-
рительной запрессовке стали лезвие ножа при сильном нажатии
рукой не должно входить между листами более чем на 1-3 мм.
279
Ослабление прессовки чаще всего наблюдается в зубцовой
зоне роторов и статоров, поэтому в места с ослабленной прес-
совкой достаточно плотно забить текстолитовые или гетинаксо-
вые уплотняющие клинья, размеры которых соответствую! раз-
мерам зубца. При забивке клинья заглубляют на 2—3 мм ниже
поверхности стали. Во избежание выпадания клинья предвари-
тельно покрывают клеящим лаком пли клеем БФ-2 и отгибают
на них края смежных листов стали. После забивки уплотняющих
клиньев соответствующий участок сердечника покрывают мас-
ляно-битумным лаком БТ-99 воздушной сушки.
Прессовка листов стали может быть ослаблена не только на
отдельных участках, но и во всем сердечнике ротора или якоря.
В этом случае удаляют нажимную плшу сердечника, удержива-
емую сваркой или закладными шпонками, устанавливают в тор-
це сердечника листы текстолита пли асбеста, вырезанные по
форме листов стали, вновь накладывают нажимную шайбу,
прессуют сердечник и закрепляют шайбу. Ремонт торцевых па-
кетов роторов и якорей, зубцы которых расходятся как "веер",
производят преимущественно установкой дополнительной за-
жимной шайбы с зубцами.
При повреждении обмоток, а также при попадании в расточ-
ку посторонних металлических предметов нередко оказываются
оплавленными небольшие участки активной стали сердечника.
Повреждение устраняют ремонтом, при котором вырубают уча-
сток поврежденных оплавлением листов стали так, чтобы не бы-
ло сплавленных между собой листов, а затем вливают в образо-
вавшуюся щель лак БТ-99, закладывают между листами плас-
тинки из слюды толщиной 0,05 мм и покрывают лаком БТ-99.
Валы. Повреждение валов - явление довольно частое в прак-
тике эксплуатации электрических машин. Повреждаются пре-
имущественно валы электрических машин, работающих часто
при недопустимых перегрузках. Причинами их повреждений
могут быль повышенная вибрация машины, вызванная наруше-
нием соосности ее вала с валом приводимого в движение агрега-
та, проседание вала вследствие износа слоя баббита в подшип-
никах скольжения и др. Для валов электрических машин наибо-
лее характерны следующие виды повреждений: износ посадоч-
ных поверхностей шеек валов, искривление и поломка.
Повреждения посадочных поверхностей валов под сопряженны-
ми деталями (вмятины, забоины, задиры) сост авляют свыше 50 %
общего числа повреждений валов ремонтируемых электрических
машин. Они возникают из-за частых сьемов и посадок различных
деталей и делают вал непригодным для нормальной посадки на его
280
посадочной поверхности многих передаточных и соединительных
деталей, в первую очередь подшипников и полумуфт.
Дефекты на посадочных поверхностях вызывают нарушение
концентричности и перпендикулярности посадки насаживаемых
деталей, что приводит к появлению биения, вибрации двигателя,
быстрому износу посадочных поверхностен под подшипники
качения и резкому сокращению срока их службы. Поэтому де-
фекты валов надо устранять своевременно, при первом же ре-
монте электрической машины. Для устранения дефектов поса-
дочных поверхностей валов применяют шлифовку, электрона-
плавку металла и металлизацию. Если общая площадь вмятин,
забоин и задиров не превышает 20 % посадочной поверхности, вы-
ступающие места следует сошлифовать на шлифовальном или то-
карном станке (шлифовальным прибором) пли аккуратно сточить
острым резцом, а затем зашлифовать шлифовальной шкуркой.
При площади вмятин, забоин или задиров более 20 % поса-
дочной поверхности снятие выступающих мест нецелесообразно
из-за сильного уменьшения площади посадки. В этом случае
применяют: переточку вала на меньший диаметр, электрона-
плавку слоя металла с последующей обработкой его до требуе-
мого размера на токарном станке или наращивание на дефект-
ной поверхности слоя металла способом металлизации с после-
дующей обработкой.
Ремонт поврежденных посадочных поверхностей вала пере-
точкой его на меньший диаметр является наиболее простым. Но
он вызывает ряд нежелательных последствий, в том числе
уменьшение прочности вала, необходимость изменения разме-
ров посадочных поверхностей у вала и у насаживаемых на него
деталей, невозможность подгона диаметра вала под стандарт-
ный размер. Последнее важно с точки зрения унификации раз-
меров валов и сопрягаемых с ними деталей. Диаметр цилиндри-
ческого конца вала допустимо уменьшать на 4 6% первоначаль-
ного диаметра с наиболее нагруженной стороны и до 7-10% на
малонагруженных участках (со стороны коллектора, контактных
колец). Однако при уменьшении диаметра вала на 5% снижается
его прочность на 15%, а при уменьшении диаметра на 10%
почти на 30%.
Наиболее эффективными способами ремонта поврежденных
посадочных поверхностей валов являются электронаплавка ме-
талла или нанесение его способом металлизации. Затраты на из-
готовление нового вала для электрических машин мощностью до
100 кВт сравнительно невелики, сложными и дорогими являются
операции выпрессовкп поврежденного и запрессовки нового вала.
281
Искривляются (деформируются) чаще всего валы электричес-
ких машин мощностью до 60 кВт с частотой вращения 1500-3000
об/мин. Правку искривленного вала производят с помощью ва-
лоправочного стенда, ее осуществляют в несколько приемов.
Слабо искривленный вал можно выправить с точностью до
0,05 мм на 1000 мм его длины. Правка валов значительно облег-
чается при отсутствии насаженных деталей.
У электрических машин старых конструкций валы ломаются
довольно часто, поскольку при их расчете, изготовлении и ре-
монте не всегда учитывали явления усталости металла. Причи-
ной поломки являлись также безрадиусные переходы от одного
диаметра вала к другому. Поломка вала чаще всего происходит
на той его ступени, на которую насаживают шкив или муфту.
Сломанный вал восстанавливают приваркой надставки или на-
прессовкой отломившейся части вала.
Вентиляторы. Длительная нормальная работа электрической
машины в значительной мере зависит от интенсивности отвода
теплоты от ее нагревающих частей. Условиями охлаждения оп-
ределяется и нагрузочная способность машины, поскольку по-
вышение температуры нагрева обмоток и других ее частей сверх
нормы является главной причиной, ограничивающей мощность
машины при длительных и кратковременных нагрузках. Чрез-
мерные нагревы и большие перепады температуры между от-
дельными частями машины основные причины старения и по-
вреждения изоляции. Охлаждение электрических машин осуще-
ствляется литыми, клепаными или сварными вентиляторами.
Вентиляторы, литые из алюминиевых сплавов, надежнее кле-
паных, поскольку у них переходы от диска к лопасгям скруглены
и поэтому обладают повышенной прочностью. Повреждение
литого вентилятора происходит не в процессе работы, а чаще
всего из-за небрежного обращения при разборке и сборке ма-
шины во время ремонта. У клепаных вентиляторов наиболее
частой причиной выхода из строя является нарушение прочнос-
ти клепочных соединений в результате действия на лопасти виб-
рационных нагрузок. При ремонте клепаных вентиляторов по-
вреждение устраняют дополнительным привариванием лопастей.
Отремонтированные и особенно вновь изготовленные венти-
ляторы, прежде чем насадить на вал ротора (якоря), проверяют
на отсутствие сверхдопустимого биения в осевом и радиальном
направлениях. При ремонте и замене вентилятора его центр тя-
жести может сместиться с оси вращения, вследствие чего нару-
шится балансировка ротора и машина при работе будет вибри-
ровать. Причиной смещения центра тяжести может быть раз-
282
личная толщина стенок литых вентиляторов, неодинаковая
толщина стальных листов и лопастей клепаных вентиляторов
или различная высота сварных швов в сварных вентиляторах.
Перед установкой вентилятора на ротор его балансируют. От-
ремонтированные и вновь изготовленные вентиляторы защи-
щают от коррозии, покрывая предварительно очищенную их
поверхность двумя слоями лака.
Станины и подшипниковые щиты. Ремонт станин и подшип-
никовых щитов заключается в заварке трещин, приварке отло-
манных деталей и восстановлении изношенных посадочных по-
верхностей.
Трещины в чугуне заваривают биметаллическими электрода-
ми и преимущественно в горячем состоянии ацетиленокисло-
родным пламенем. Детали разогревают в печи до 700-800 °C,
заваривают трещину и дают ей медленно остыть вместе с печью
в течение 1-3 суток (в зависимости от размеров и массы детали).
Если толщина треснувшей стенки больше 5 мм, перед сваркой
скашивают ее кромки по всей длине трещины ручным или пнев-
матическим зубилом под углом 45-60°. Начало и конец трещины
засверливают, чтобы она не увеличивалась. Трещины в чугуне
можно заваривать и в холодном состоянии медным или биме-
таллическим электродом, а также сваркой стальным электродом
стальных шпилек, ввернутых в чугун на резьбе.
В связи с внедрением единых серий электрических машин
объем ремонта механических деталей сократился. Число разно-
видностей подшипниковых щитов и крышек подшипников в
единых сериях сократилось во много раз, что позволяет элект-
роремонтным заводам заменять большинство поврежденных
деталей новыми, полученными с завода-изготовителя или вы-
полненными по его чертежам, а это упрощает процесс ремонта и
повышает его качество.
Изношенные посадочные поверхности подшипниковых щи-
тов чаще всего приходится восстанавливать в местах посадки
подшипников качения. Подшипниковый щит растачивают до
большего диаметра и запрессовывают в него стальную втулку,
которую затем растачивают до требуемого размера. Если невоз-
можно расточить место посадки подшипника в подшипниковом
щите до требуемого размера, изношенные посадочные поверх-
ности восстанавливают методом металлизации. В подобных
случаях при ремонте для увеличения диаметра подшипника до
размера расточки в подшипниковом щите иногда прибегают к
методу наплавки на его наружное кольцо слоя металла необхо-
димой толщины, однако пользоваться этим способом не реко-
283
мендуется, поскольку при неумелом его выполнении можно по-
вредить дорогостоящий подшипник.
В станинах рекомендуемых электрических машин нередко
бывает повреждена резьба отверстий, в которые ввертывают
болты, крепящие подшипниковый щит к станине машины. При
срыве резьбы в отверстии станины его рассверливают, увеличи-
вая диаметр, а затем нарезают и ввертывают в него резьбовую
пробку с внутренней резьбой требуемого диаметра и шага.
Подшипники. Подшипники - важнейшие детали всякой элек-
трической машины. Работа подшипников происходит в тяжелых
условиях вследствие перегревов, значительных нагрузок и тре-
щин, а также электрической эрозии и возникновения односто-
роннего притяжения при смещении ротора относительно геоме-
трической оси машины.
В электрических машинах применяют конструктивно отли-
чающиеся друг от друга подшипники двух видов: качения и
скольжения. В современных машинах используют главным об-
разом шариковые и роликовые подшипники качения, которые
просты в эксплуатации, износоустойчивы и легко заменяются
при повреждении. Подшипники скольжения, применявшиеся в
машинах старых конструкций, используют сейчас в современ-
ных крупных электрических машинах, а также при необходимо-
сти работы машин с низким уровнем производимого шума.
При поступлении в ремонт электрических машин с подшип-
никами качения (шариковыми иди роликовыми) производят
только проверку их состояния и степени износа. В процессе ре-
монта электрической машины с подшипниками качения обычно
ограничиваются осмотром и промывкой подшипников и за-
кладкой в них новой порции смазки пли их заменой.
Однако нередко у подшипников качения оказываются по-
врежденными поверхности шариков или роликов и дорожек ка-
чения. Повреждение выражается в износе или усталостном вы-
крашивании металла. Износ дорожек качения подшипников вы-
зывается абразивным истиранием вследствие попадания в него
мелких твердых частиц. Рабочая поверхность таких подшипни-
ков принимает характерный матовый оттенок. Усталостное вы-
крашивание металла на дорожках качения и поверхностях шариков
или роликов происходит также из-за работы в ненормальном ре-
жиме нагрузки или в течение недопустимого для данного подшип-
ника длительного времени. Степень износа подшипников качения
определяют измерением радиальных и аксиальных (осевых) за-
зоров. В том случае, когда степень износа превышает допусти-
мые нормы (см. табл. 11.3), подшипники заменяют на новые.
284
Таблица 11.3
Данные для дефектации подшипников качения
Диаметр вала, мм Высота осн вращения Номер подшипника Радиальный зазор в подшип- нике, мм
нормальный предельно допустимый
12 56 180501 0,003...0,018 0,04...0,05
15 63 180502 0,04...0,08
20 71 180204 0,005...0,020
25 80, 90 180205
30 100 180306, 180606
35 112 180607 0,006...0,023 0,05...0,10
45 132 180609
50 160 310
60 180 312 0,008...0,028 0,09...0,13
65 200 313
70 225 314
85 250, 280 317 0,012...0,036 0,11...0,15
95 315 319
ПО 355 322
Примечание. Большее значение предельно допустимого значения
радиального зазора относится к электродвигателю с частотой враще-
ния 3000 об/мин, а меньшее значение относится к электродвигателям с
частотами вращения <1500 об/мин.
11.8. Контрольные вопросы
Какие требования необходимо соблюдать при ремонте элект-
рических машин? Опишите схему технологического процесса ре-
монта электрических машин. Какие повреждения электрических
машин относят к механическим, а какие к электрическим? Какие
операции по выявлению неисправностей относят к предремонт-
ным? Опишите порядок разборки и сборки электрических машин.
Как и какими способами можно удалить старую обмотку элект-
рической машины? Опишите технологию ремонта обмоток. Как
можно отремонтировать сердечник статора или ротора? Какие
неисправности сердечников статора или ротора вы знаете? Опи-
шите методику ремонта валов электрических машин.
285
Глава 12. Технология ремонта трансформаторов
12.1. Схема технологического процесса ремонта
трансформатора
Наиболее уязвимой и часто повреждающейся частью транс-
форматора являются его обмотки ВН и реже НН. Повреждения
чаще всего возникают вследствие снижения электрической
прочности изоляции на каком-либо участке обмотки.
В трансформаторах могут повреждаться также вводы, пере-
ключатели, крышка и другие детали. Примерное соотноше-
ние (%) повреждений отдельных частей трансформатора следу-
ющее:
• обмотки и токопроводящие части - 53%;
• вводы -18%;
• переключатели -12%;
• все остальные части, взятые вместе, -17%.
Исследования причин аварийных выходов трансформаторов
из строя показали, что обычно аварии происходят из-за неудов-
летворительного обслуживания и низкого качества ремонта.
Трансформатор с поврежденными обмотками или другими
его частями подлежит немедленному выводу из работы и ремон-
ту. На предприятии составляется приемо-сдаточный акт с при-
ложением ведомости дефектов и оформляется заказ. В докумен-
тах записывают номер заказа, паспортные данные, требования
заказчика, результаты внешнего осмотра, проверочных испыта-
ний и измерений. Все дефекты, обнаруженные в дальнейшем
процессе разборки трансформатора, также заносят в ведомость
дефектов. По этим данным определяют объем ремонтных работ.
Наиболее распространенная в электроремонтных цехах
большинства предприятий функциональная схема ремонта
трехфазных трансформаторов с масляным охлаждением показа-
на на рис. 12.1.
В соответствии с этой схемой поврежденный трансформатор,
находящийся на складе неисправных трансформаторов в ожида-
нии ремонта, поступает в дефектационно-подготовительное от-
деление, состоящее из трех участков: разборки и мойки, диагно-
стики обмоток и механической части трансформатора. На раз-
борочном участке трансформатор очищают, сливают масло из
его расширителя, бака и маслонаполненных вводов, а затем,
убедившись из записей в сопроводительных документах и из
предварительных испытаний в неисправности трансформатора,
переходят к его разборке.
286
Рис. 12.1. Функциональная схема ремонта силовых трансформаторов
с масляным охлаждением
Комплекс работ по выявлению характера и степени повреж-
дения отдельных частей трансформатора называют диагности-
кой. Работа по диагностике - наиболее ответственный этап ре-
монта, поскольку определяются действительный характер и раз-
меры повреждений, а также объем предстоящего ремонта и по-
требность в ремонтных материалах и оснастке. Поэтому произ-
водящий диагностику должен хорошо знать не только признаки
и причины неисправности, но и способы их безошибочного вы-
явления и устранения. Характерные неисправности силовых
трансформаторов и возможные причины их возникновения при-
ведены в табл. 12.1.
287
Таблица 12.1
Характерные неисправности силовых трансформаторов
и возможные причины их возникновения
Элемент трансфор- матора Неисправность Причина неисправности
1 2 3
Обмотки Витковое замы- кание Естественное старение изоляции; сис- тематические перегрузки транс- форматора; динамические усилия при сквозных коротких замыканиях
Замыкание на корпус (пробой), межфазное ко- роткое замыка- ние Старение изоляции; увлажнение мас- ла или понижение его уровня Внутренние и внешние перенапряже- ния; деформация обмоток вследствие прохождения больших токов корот- кого замыкания
Обрыв цепи Отгорание отводов (выводных кон- цов) обмотки из-за низкого качества соединения или электродинамических усилий при коротком замыкании
Переклю- чатели регули- рования напряже- ния Отсутствие кон- такта Нарушение регулировки переключа- ющего устройства
Оплавление кон- тактной поверх- ности Термическое воздействие на контакт токов короткого замыкания
Вводы Электрический пробой (пере- крытие) на кор- пус Трещины в изоляторах, ввода; пони- жение уровня масла в трансформато- ре при одновременном загрязнении внутренней поверхности изоляторов
Магнито- провод «Пожар стали» Нарушение изоляции между отдель- ными листами стали или стяжными болтами; слабая прессовка стали маг- нитопровода; образование коротко- замкнутого контура при выполнении заземления магнитопровода со сто- роны обмоток ВН и НН
288
Продолжение таблицы 12.1
1 2 3
Бак и ар- матура Течь масла из сварных швов, фланцев и крана Нарушение целостности сварного шва, плотности соединений, плохой притертости пробки пробкового кра- на. повреждение его прокладки в мес- те соединения с фланцем
Повреждения внешних деталей трансформатора (расшири-
теля, бака, арматуры, наружной части вводов, пробивного пре-
дохранителя) можно выявить тщательными осмотрами, а внут-
ренних деталей - различными испытаниями. Однако результаты
испытаний не всегда позволяют точно установить действитель-
ный характер повреждений, поскольку любое отклонение от
нормы, выявленное в результате испытаний (например, повы-
шенный ток холостого хода), может быть вызвано различными
причинами, в том числе витковым замыканием в обмотке, нали-
чием замкнутого контура тока через стяжные болты и прессую-
щие детали, неправильным включением параллельных обмоток
и др. Поэтому в процессе диагностики, как правило, разбирают
трансформатор и при необходимости поднимают активную
часть, что позволяет не только точно установить причины, ха-
рактер и масштабы повреждений, но и определить требуемые
для ремонта трансформатора материалы, инструменты и при-
способления, а также время.
12.2. Разборка и определение неисправностей
Последовательность выполнения операций разборки в каж-
дом случае зависит от конструкции трансформатора, подлежа-
щего ремонту. В ремонт поступают современные трансформато-
ры отечественного производства, отличающиеся по мощности и
конструктивному исполнению, и трансформаторы выпуска
прежних лет, а также выпускавшиеся в прошлом и поставляемые
в настоящее время зарубежными фирмами, поэтому рекомендо-
вать какую-либо единую технологическую последовательность
выполнения операций разборки и ремонта всех поступающих
трансформаторов невозможно.
Перед разборкой проверяют комплектность поступившего в
ремонт трансформатора (должны быть в наличии все сборочные
единицы и детали, полагающиеся для данной конструкции), а
также соединение его наружных частей, целость сварочных швов
и соединений, отсутствие течи масла из фланцевых соединений
289
арматуры с баком. Разборку начинают с демонтажа газового
реле, термометра, расширителя, предохранительной трубы и
других устройств и деталей, расположенных на крышке транс-
форматора.
Удалив реле, предохранительную трубу и расширитель, про-
должают разборку, переходя к демонтажу крышки трансформа-
тора, который производят с соблюдением мер предосторожнос-
ти, исключающих повреждение фарфоровых деталей вводов об-
моток ВН и НН. Болты, снятые со всего периметра крышки,
вместе с надетыми на них шайбами и навернутыми на их резьбу
гайками, промывают, покрывают антикоррозионной смазкой и,
уложив в ящики, хранят для повторного использования при
сборке трансформатора.
Освобожденную от болтов крышку стропят за подъемные
рымы, навернутые на выступающие из крышки резьбовые кон-
цы подъемных шпилек, закрепленных на ярмовых балках верх-
него ярма магнитопровода. Трансформаторы мощностью до 400
кВА имеют обычно два подъемных рыма, большей мощности -
четыре. Для подъема активной части применяют специальные
приспособления и стропы, рассчитанные на массу поднимаемого
груза и прошедшие необходимые испытания. При демонтаже
радиаторов и других крупных деталей трансформатора наруж-
ной установки в качестве подъемного механизма применяют
автокран.
При подъеме активной части трансформаторов с вводами,
расположенными на сгенках баков, вначале отсоединяют отво-
ды и демонтируют вводы, а затем поднимают активную часть
трансформатора. Активную часть, поднятую из бака, устанав-
ливают на прочном помосте из оструганных досок или на дере-
вянных брусьях так, чтобы обеспечить ее устойчивое вертикаль-
ное положение и возможность осмотра, проверку и ремонт.
Продолжая разборку, отсоединяю! отводы от вводов и пере-
ключателя и проверяют соединение их изоляции, армировочных
швов вводов и контактной системы переключателя (все замечен-
ные неисправности фиксируют). Далее отвертывают рымы с вер-
тикальных шпилек, снимают крышку, относят ее в сторону и
укладываю! так, чтобы выступающие под крышкой части не
были повреждены, вводы защищают от механических поврежде-
ний, закрыв их жесткими цилиндрами из картона или обернув
чистой мешковиной.
Закончив первый этап разборки, переходят ко второму, наи-
более сложному и трудоемкому, - демонтажу обмоток, основные
операции которого выполняют в такой последовательности:
290
удаляют вертикальные шпильки, отвертывают гайки стяжных
болтов и снимают ярмовые балки магнитоировода, расшихто-
вывают верхнее ярмо магнитопровода, связывая и располагая
пакеты пластин в порядке, при котором их будет удобнее укла-
дывать при шихтовке верхнего ярма. Далее разбирают соедине-
ния обмоток, удаляют отводы, извлекают деревянные и картон-
ные детали расклиновки обмоток ВН и НН и снимают обмотки
со стержней вручную (обмотки трансформатора мощностью до 63
кВА) или с помощью подъемного механизма (обмотки трансфор-
маторов мощностью ЮОкВА и выше) - вначале ВН, а затем НН.
После разборки трансформатора осматривают его внешнюю
часть. При этом проверяют чистоту обмоток, обращая особое
внимание на каналы между обмотками и магнитопроводом. Вы-
являют на ощупь места ослабления витков. В этих местах, как
правило, поврежденной оказывается изоляция обмотки, обуг-
лившаяся в результате межвитковых замыканий, невидимых с
внешней стороны. Проверяют внешним осмотром состояние
изоляции, отсутствие деформаций и смещения обмоток или ее
витков, наличие изоляционных прокладок, клиньев, распорок.
12.3. Ремонт обмоток
Переизолировка обмоточного провода. Обмотку, поступив-
шую в ремонт, осматривают для уточнения масштабов повреж-
дения, а также определения способа ремонта и необходимых для
этого материалов и оборудования. Выясняют возможность пов-
торного использования обмоточного провода и изоляционных
деталей поврежденной обмотки. Поскольку в электроустановках
имеются современные устройства релейной защиты и автомати-
ки, полное разрушение обмоток происходит очень редко, так
как трансформатор, как правило, отключается защитой на ста-
дии возникновения повреждения, когда из-за электрического
пробоя оказывается поврежденной только изоляция витков об-
моточного провода, а не сам провод.
Снятый с обмотки провод после восстановления его изоля-
ции переизолировкой можно использовать повторно и при по-
ступлении в ремонт обмоток с признаками сильного износа
(старения) их изоляции вследствие продолжительной работы в
условиях частых и длительных перегревов. При правильном вы-
полнении операции перепзолировки старый обмоточный провод
по своим качествам будет равноценен новому.
Трансформаторы поступают в ремонт с различными повреж-
дениями. В одних трансформаторах оказывается поврежденной
только изоляция обмоток, в других бывают повреждены
291
(оплавлены) и обмоточные провода. При аварии, вызвавшей
даже частичное выгорание проводов обмотки, резко ухудшаегся
изоляция и у неповрежденной ее части. Обмотки с небольшим
участком выгоревших проводов и изоляции ремонтируют в ряде
случаев только частичной перемоткой. Однако такой ремонт
связан с трудностью удаления поврежденной части обмотки и
намотки новых секций (при этом нарушается целость изоляции
неповрежденной части ремонтируемой обмотки).
Эксплуатация трансформаторов с частично перемотанными
обмотками показала, что продолжительность их работы в 2-3
раза короче, чем у трансформаторов с полностью перемотанны-
ми обмотками. Поэтому при необходимости ремонта частично
поврежденных обмоток в каждом случае целесообразно решать во-
прос о возможности замены их вновь намотанными обмотками.
Намотка новой обмотки. Намотку (изготовление) новой об-
мотки выполняют по образцу поврежденной пли же пользуясь
расчетной запиской и чертежами обмотки. Новую обмотку на-
матывают на намоточных станках, выбор которых зависит от
размеров и конструкции обмотки.
Перед началом намотки обмоток, используя чертежи, дефекти-
ровочную, маршрутную и технологическую карты, следует загото-
вить необходимые изоляционные и проводниковые материалы и
инвентарные приспособления, а также рабочие инструменты, под-
готовить шаблон, соответствующий размерам будущей обмотки, а
также проверить исправность намоточного станка. Провода об-
мотки обычно наматывают на бумажно-бакелитовый цилиндр; ка-
бельную и телефонную бумагу чаще всего используют в качестве
межслоевой изоляции, картон - в воде прокладок и штампованных
или клееных изоляционных деталей, а изоляционные конструкции -
как уравнительную и ярмовую изоляцию.
Сушка и прессовка обмотки. Вновь изготовленную обмотку
сушат, для чего предварительно стягивают (запрессовывают) в
специальных плитах, иначе она может рассыпаться при транс-
портировании к месту выполнения очередных технологических
операций - сушки и подпрессовки. Обмотки стягивают с помо-
щью круглых стальных плит с отверстиями и стяжных шпилек.
Для выполнения стяжки устанавливают плиты на торцах обмот-
ки, продевают в отверстия плит стяжные шпильки и, равномер-
но навертывая гайки, стягивают на шпильках обмотку настоль-
ко сильно, чтобы она не рассыпалась при перемещении к месту
выполнения следующей операции - сушки.
Сушка - важная операция, повышающая качество обмоток и
продлевающая продолжительность их работы. Она необходима
292
для удаления влаги, наличие которой в бумажной изоляции рез-
ко снижает электрическую прочность и срок ее службы. Обмот-
ки на напряжение до 35 кВ сушат при температуре, не превыша-
ющей 105°С, в обычных сушильных камерах, оборудованных
вытяжной вентиляцией и электрическим пли паровым подогре-
вом. Сушку обмоток напряжением 35 кВ и выше производят в
вакуум-сушильных камерах. Преимущество этого вида сушки
состоит в том, что после прогрева обмотки создается (благодаря
вакууму в камере) разность давлений между внутренними и на-
ружными слоями изоляции, способствующая интенсивному вы-
ходу влаги на поверхность и ее быстрому испарению.
После сушки и прессовки обмотку отделывают: проверяют ее
размеры, устраняют (с помощью клиньев) наклон катушек, об-
резают выступающие части реек и клиньев, изолируют повреж-
денные участки изоляции, подбивают выступающие переходы
проводов, направляют смещенные полосы изоляции под перехо-
дами, выявляют и устраняют другие дефекты обмотки, появив-
шиеся в процессе намотки, сушки или прессовки.
По окончании намотки, сушки и прессовки готовую обмотку
подвергают различным проверкам и испытаниям с целью кон-
троля качества и определения правильности выполнения опера-
ций по ее изготовлению. Готовую обмотку отправляют в отде-
ление сборки или устанавливают в специальной раме, предот-
вращающей ее деформацию, и отправляют на хранение в сухое и
отапливаемое помещение.
12.4. Ремонт магнитопровода
Магнитопроводы, поступающие в ремонт, нуждаются пре-
имущественно в частичном ремонте, реже - в ремонте с полной
разборкой и перешихтовкой активной стали.
При частичном ремонте магнитопровода не требуется его
полная разборка. Частичный ремонт выполняют при незначи-
тельных повреждениях активной стали или отдельных деталей
магнитопровода, например, при местных замыканиях и неболь-
ших оплавлениях листов активной стали, повреждениях изоля-
ционных деталей, ослаблении крепления ярмовых балок, забои-
нах и т.д.
Очаги прогара и оплавления активной стали расчищают,
снимая образовавшиеся наплывы металла. После этого частично
распрессовывают пластины магнитопровода на этом участке,
отделяют сварившиеся кромками пластины друг от друга, сни-
мают заусеницы с кромки пластин и, очистив участок от остат-
ков старой изоляции и металлических опилок, изолируют плас-
293
тины, прокладывая между ними листы телефонной или кабель-
ной бумаги.
При наличии забоин в стержнях активной стали магнитопро-
вода пластины такого стержня распрессовывают (ослабляют
прессовку стержня, отворачивая на несколько оборотов гайку
прессующей шпильки), а затем с помощью деревянных клиньев
разводят пластины и после выпрямления плоскогубцами загну-
тых кромок пластин прокладывают между ними листы изоляции
из кабельной или телефонной бумаги и с помощью прессующей
шпильки вновь спрессовывают стержень.
Нередко в ремонтируемых магнитопроводах оказываются
полностью поврежденными бумажно-бакелитовые трубки, изо-
лирующие стяжные шпильки от активной стали. При отсутствии
бумажно-бакелитовых трубок требуемых размеров, что часто
случается при ремонте трансформаторов старых конструкций,
изготавливают новые трубки из кабельной бумаги или электро-
картона.
Необходимость ремонта с полной разборкой и перешихтов-
кой возникает при таком тяжелом повреждении, как «пожар
стали», при котором может выйти из строя значительная часть
пластин активной стали магнито провода и изоляционных дета-
лей. Ремонт магнитопровода с поврежденными пластинами ак-
тивной стали состоит из следующих основных работ: подготов-
ки к ремонту, разборки магнитопровода, очистки и изоляции
пластин и др.
Подготовка к ремонту. В объем работ по подготовке к ре-
монту входят: подготовка рабочей площадки (освещение рабо-
чего места, расстановка необходимого инвентаря и вспомога-
тельного оборудования, удобная для работы раскладка инстру-
мента и материалов, обеспечение средствами безопасности труда
и оказания первой медицинской помощи и др.); подбор инстру-
ментов и приспособлений, заготовка основных и вспомогатель-
ных материалов; проверка обеспечения работ оборудованием и
необходимой оснасткой.
Снятые с магнитопровода пластины сортируют: исправные
связывают пакетами и укладывают на одни переносные лотки, а
поврежденные, требующие восстановления изоляции, - на дру-
гие лотки. Непригодные пластины (оплавление с изломами и
прожогами) отбраковывают. Пластины с поврежденной межли-
стовой изоляцией, снятые с магнитопровода, ремонтируют,
очищая от старой изоляции и покрывая новой.
Очистка и изоляция иласшн. Очистка листов стали
(пластин) магнитопровода от старой изоляции осуществляется
294
механическим и химическим способами, а также отжигом и от-
париванием в горячей воде. Способ очистки зависит от вида по-
врежденной изоляции.
Механический способ используют для очистки пластин горя-
чекатаной стали обычно на станках с вращающимися стальны-
ми кардолентными щетками. При этом пластины устанавливают
по отношению к щеткам под углом 45°.
Удаление изоляции механическим путем стальными щетками
на станке - наиболее распространенный и простой способ, обес-
печивающий быструю очистку стали. Однако в результате уда-
ров стальных проволок по листу при вращении кардолентных
щеток происходит нагартовка стали, а кроме того, шлифовка
поверхности пластин, из-за чего дополнительно увеличиваются
потери в стали. Поэтому ряд ремонтных предприятий использу-
ет химический способ очистки пластин от изоляции.
Химический способ очистки позволяет легко удалять с плас-
тин лаковую и бумажную изоляцию. При удалении лаковой
изоляции пластины погружают в специальную ванну с 20% рас-
твором едкого натра (каустической соды) или 25% раствором
тринатрийфосфата и выдерживают в растворе в течение
15-20 мин, затем вынимают, промывают проточной горячей
(90 95°С) водой и, разложив на деревянных решетках или стел-
лажах, сушат. Для химической очистки листов стали применяют
следующее оборудование и несложные приспособления: подъем-
ное устройство, необходимое для выгрузки пластин стали; две
ванны с крышками; решетки или стеллажи для сушки очищен-
ных и промытых пластин.
Способ отжига в специальных термических печах при
350-500°С также используют для очистки пластин. Этим спосо-
бом можно очищать пластины, покрытые тонкими листами бу-
маги, применявшейся в магнитопроводах трансформаторов ста-
рых конструкций в качестве межлистовой изоляции, а также с
лаковой изоляцией. Однако в настоящее время такой способ
редко применяют из-за резкого снижения магнитной проницае-
мости и увеличения потерь в стали вследствие образования ока-
лины на поверхности пластин и изменения структуры стали.
Другой причиной отказа от очистки пластин способом отжига
является борьба за чистоту окружающей среды, желание не за-
грязнять атмосферу продуктами сгорания бумаги и лака.
Наиболее простой способ удаления бумажной изоляции с
пластин - отпаривание в воде, нагретой до 90-100°С. Для уско-
рения процесса отслоения оклеенной бумаги от металла добав-
295
ляют в воду слабый раствор едкого натра, процентное содержа-
ние которого (обычно 4-6%) определяют опытным путем. При
добавлении в воду дополнительного раствора едкого натра пласти-
ны, вынутые из ванны, следует промыть в теплой проточной воде.
После очистки пластин любым из перечисленных способов
необходимо тщательно проверить, не осталась ли на пластинах
старая изоляция. Пластины, не имеющие дефектов, изолируют,
покрывая с обеих сторон однократно или двукратно пленкой
лака и запекая ее. Для этого используют лакировальные станки.
На электроремонтных предприятиях применяют около десяти
типов ручных и электрифицированных лакировальных станков с
одинаковым принципом действия, но отличающихся только
конструктивным исполнением отдельных сборочных единиц и
деталей. Во всех лакировальных станках, используемых в насто-
ящее время, лак наносится при прохождении листа или пластин
стали между двумя встречно вращающимися валиками с масло-
бензостойким резиновым покрытием, непрерывно смачиваемым
изоляционным лаком.
Проверенные и испытанные изолированные пластины на
лотках или тележках доставляются к месту сборки магнитопро-
вода. Погрузку, транспортировку и выгрузку пластин необхо-
димо осуществлять с предосторожностью во избежание повреж-
дения самих пластин и их изоляции.
12.5. Ремонт арматуры и сборка трансформаторов
Ремонт вводов. К основным неисправностям вводов можно
отнести: трещины и сколы изоляторов, разрушение изоляторов,
некачественную армировку и уплотнение, срыв резьбы стержня
при неправильном навинчивании и затягивании гайки. При
значительных сколах и трещинах ввод заменяется. Могут встре-
титься в старых, но еще пригодных для работы типах трансфор-
маторов несъемные вводы, которые целесообразно выполнить
съемными, для чего делают переходной фланец, который прива-
ривают к крышке маслоуплотненным швом.
Армирование фарфоровых изоляторов начинают с изготов-
ления стержня из медных или латунных прутков соответствую-
щего диаметра и длины; на концах стержня нарезается резьба по
размерам заменяемого. На стержень навинчивают стальной или
бронзовый колпак и закрепляют его контргайкой. С внутренней
стороны колпак со стержнем скрепляют газосваркой. Сварку
производят латунью с применением в качестве флюса буры. Ка-
чество сварки должно быть проверено.
296
После сварки стержень лудят гальваническим способом и
подвергают вторичному испытанию. Внутрь колпака вклады-
вают резиновую прокладку. Фарфоровый изолятор верхней час-
тью вставляют в колпак и сверху на стержень надевают шайбу,
выполненную из электрокартона, и металлическую шайбу, ко-
торые до отказа затягивают контргайкой. Колпак заливают за-
мазкой, которую после застывания покрываю!' нитроэмалью.
В качестве армировочных цементирующих замазок для изо-
ляторов напряжением до 10 кВ рекомендуется глетоглицерино-
вая или портландцементная замазка. В случае переармировки
изоляторов необходимо старую затвердевшую замазку удалить
равномерным нагреванием фарфоровой части ввода, а затем
фланца до 100 120°С паяльной лампой или автогенной горел-
кой. Вследствие температурного расширения фланец отойдет от
замазки и при легком ударе молотка по фланцу он отделится от
фарфора.
Ремонт переключателей. Частыми повреждениями переклю-
чателей являются оплавления и подгорания контактных поверх-
ностей. При значительных оплавлениях и полном выгорании
контактов переключатель заменяют новым.
В целях устранения повреждений пружины переключатель
проверяют путем переключения его по всем ступеням. Исправ-
ная пружина для переключателей ТПСУ, ПТО обеспечивает
давление контактов в рабочем положении 50 60 Н. Каждое по-
ложение переключателя четко фиксируется, что сопровождается
щелчком.
При осмотре переключателя его следует очистить, закрепить
и подтянуть контакты. Иногда контактная поверхность пере-
ключателей покрывается очень стойкой, твердой и тонкой плен-
кой - продуктом старения масла. Ее удаляют, протирая поверх-
ность колец и стержней контактов тряпкой, смоченной ацето-
ном. Применение для этой цели наждачной бумаги недопустимо,
так как она может повредить никелированную поверхность.
Ремонт бака. Сравнительно распространенными случаями
повреждений бака, вызывающими его течь, являются нарушение
сварных швов и недостаточная плотность прокладки между ба-
ком и крышкой. Пустой бак очищают от осадков, грязи, промы-
вают и ополаскивают теплым маслом. Проверяют исправность
работы спускного крана. Места течи заваривают газосваркой,
предварительно тщательно очистив место сварки от масла и
краски и просушив его постепенным и равномерным нагревом
паяльной лампой. При плохой очистке места сварки оставшиеся
масло и краска при нагреве обугливаются, образуя в шве пусто-
297
ты, и течь бака не будет устранена. Повторная сварка таких мест
безрезультатна. В этом случае шов, в котором обнаружена течь,
надо вырубить зубилом и после этого заварить. Незначитель-
ную течь масла в швах или в местах вварки труб охлаждения
можно устранить чеканкой.
Если активная часть трансформатора закреплена на его
крышке, целесообразно это крепление перенести на стенки бака.
Одновременно вваривают в бак для трансформаторов мощнос-
тью 160 кВА и выше термосифонный фильтр.
По окончании сварки бак в течение 1-2 ч испытывают избы-
точным давлением столба масла высотой 1,5 м над уровнем мас-
ла в расширителе, используя трубку с воронкой диаметром
18-25 мм. Трубку завинчивают в отверстие для пробки расши-
рителя и заполняют маслом примерно до 2/3 высоты воронки.
На время испытания все отверстия, связанные с баком и рас-
ширителем, должны быгь герметически закрыты. По окончании
испытания масло из воронки сливают до наивысшего уровня в
расширителе, а отверстие для заливки масла завинчивают проб-
кой. После этого удаляют выполненные для проведения испыта-
ний герметические уплотнения и устанавливают необходимый
уровень масла по указателю, сливая избыток масла из расшири-
теля. Одновременно проверяют исправность действия маслоука-
зателя и пробок.
Ремонт прокладок. Пришедшие в негодность уплотняющие про-
кладки заменяют новыми, изготовленными из маслостойкой рези-
ны пли пробки. Разметку отверстий в прокладках для прохода бол-
тов делают по крышке или фланцу бака. Отверстия выполняют
просечкой. В качестве уплотняющей прокладки может быть исполь-
зована маслостойкая резина, которую укладывают с внутренней
стороны кренящих болтов. Во избежание перекоса крышки допол-
нительно прокладывают проволочный ограничитель.
Ремонт расширителя. Ремонт расширителя чаще всего сво-
дится к промывке его маслом. Но иногда необходимо очищать
внутреннюю поверхность расширителя от ржавчины, которая
может быть обнаружена при разборке трансформатора в виде
большого скопления крупинок на плоскости верхнего ярма, под
отверстием патрубка расширителя или чаще под отверстием вы-
хлопной трубы при постукивании деревянным молотком по его
поверхности (после полного слива из него масла).
В зрансформаторах старой конструкции расширитель не
имеет съемного дна. В процессе ремонта трансформатора реко-
мендуется сплошное дно заменить на съемное. При ремонте
расширителя проверяют патрубок трубы, соединяющей расши-
298
ритель с баком. Если патрубок выступает внутрь расширителя
менее чем на 30-50 мм, необходимо его переварить, так как при
меньшей высоте через патрубок могут попадать в бак осадки,
скапливающиеся в расширителе.
При очередном осмотре расширителя ржавчину очищают
стальной щеткой. Незначительное количество ржавчины удаля-
ют керосином. После очистки от ржавчины внутреннюю поверх-
ность расширителя следует протереть чистой тряпкой, смоченной
бензином, и после полного высыхания покрыть шпроэмалью с по-
следующей тщательной просушкой. Надо следить, чтобы эмаль не
закупорила отверстия расширителя, особенно отверстия маслоука-
зателя. После покрытия эмалью расширитель должен быть высушен
в печи в течение 6-12 ч при температуре 105-110°С.
Ремонт крышки. Крышки трансформаторов, не имеющих
расширителей, с внутренней стороны часто покрываются ржав-
чиной. После тщательной очистки крышку следует покрыть ан-
тиконденсационным составом. Его наносят два раза на горизон-
тально лежащую крышку. После двадцатиминутной выдержки
на воздухе крышку просушивают в сушильном шкафу в течение
30 мин или на открытом воздухе в течение 4 6 ч.
Ремонт маслоуказателя. Для восстановления работы трубча-
того маслоуказателя достаточно очистить каналы в арматуре
маслоуказателя, очистить или заменить стеклянную трубку. При
этом необходимо, чтобы новая трубка точно подходила по дли-
не и имела ровные торцевые поверхности. Не следует обжимать
трубку уплотняющей прокладкой, чтобы не разбить ее. Необхо-
димо следить, чтобы в нижней части стеклянной трубки была
установлена ограничительная трубочка, обеспечивающая сво-
бодный проход для масла. Отсутствие ее может привести к заку-
порке отверстий маслоуказателя вследствие разбухания резино-
вой прокладки, уплотняющей стекло.
Старые типы маслоуказателя, сообщающиеся с расширителем
только снизу, а в верхней части имеющие «дыхательное» отверс-
тие, заменяют на новый пластинчатый тип, который можно из-
готовить по чертежам завода-изготовителя.
Ревизия термосифонного фильтра и воздухоосушителя. Эти
устройства не требуют специального ремонта, поэтому доста-
точно ограничиться их ревизией. Силикагель по мере увлажне-
ния теряет свои свойства, поэтому его заменяют сухим. Призна-
ком увлажнения служит изменение его цвета, что легко наблю-
дать через смотровое стекло воздухоосушителя. Находящийся в
сетчатом патроне индикаторный силикагель меняет голубую
окраску на розовую.
299
При ревизии и замене силикагеля каждое из этих устройств
демонтируют, разбирают, высыпают отработанный силикагель.
Все внутренние полости и детали устройств промывают кероси-
ном. Резиновые и асбестовые уплотнения заменяют на новые.
Устройство собирают и устанавливают на место. Масса силика-
геля, загружаемого в фильтр, равна 0,10,2 % массы масла в
тра нсформаторе.
Если при ремонте трансформатора окажется, что воздухо-
очиститель старой конструкции, то его целесообразно модифи-
цировать, используя заводскую техническую документацию.
Воздухоочиститель вваривается в цилиндр расширителя по воз-
можности ближе к съемному дну, где расположен и маслоуказатель.
Сборка трансформаторов. После того, как отремонтированы все
детали, приступают к сборке трансформатора. На стержни магни-
топровода насаживают отремонтированные обмотки: сначала НН,
затем ВН. На рис. 12.2 показана последовательность насадки обмо-
ток. Обмотки расклинивают на стержнях и между собой. После на-
садки обмоток приступают к шихтовке верхнего ярма.
Рис. 12.2. Насадка обмоток трансформатора: 1 —уравнительная изоля-
ция; 2 — ярмовая изоляция; 3 — мягкий цилиндр; 4 - временная хлопчатобу-
мажная лента или веревка; 5 — стержень; б — обмотка НН;
7 - обмотка ВН
300
Ответственной операцией является прессовка всей выемной!
части. Вертикальными стяжными шпильками сжимают ярмовые
балки и тем самым осаживают обмотку, потом осаживают листы
стали верхнего ярма. Стальной конусной оправкой выправляют
отверстия верхнего ярма для стяжных шпилек. Вставляют баке-
литовые трубки и стяжными шпильками прессуют верхнее ярмо.
После сборки выемной части выполняют серию предваритель-
ных испытаний. Далее производят заготовку, установку, соеди-
нение, пайку, изолирование и крепление отводов.
Полностью собранная выемная часть трансформатора су-
шится, так как она имеет много изоляционных деталей, которые
в процессе хранения и сборки могли увлажниться. Существует
три основных метода сушки выемной части трансформаторов:
потерями в обмотке, от постороннего источника тепла и индук-
ционный метод или метод потерь в стали. Наиболее распрост-
раненным и доступным в ремонтной практике является способ
индукционного нагрева или метод потерь в стали. При этом
способе на наружные стенки бака, предварительно утепленные
асбестом, наматывают изолированный провод. Необходимое
количество витков определяется расчетом или опытом. По об-
мотке пропускают ток расчетной величины при определенном
напряжении.
Перед сушкой необходимо слить масло из бака трансформа-
тора, бак утеплить и намотать на него намагничивающую об-
мотку. По этой обмотке - пропустить переменный ток. Вихре-
вые токи, индуктируемые в стали бака переменным магнитным
потоком, нагревают бак до температуры 100 105°С. Для кон-
троля за температурой в магнитопровод необходимо встроить
термопары. Схема сушки трансформатора приведена на рис. 12.3.
Расчет намагничивающей обмотки заключается в следующем:
а) мощность, необходимая для сушки трансформатора, опре-
деляется из выражения:
P = KTF(tK-t0),
где Кт - коэффициент теплопередачи, Кт=5 для утепленного бака
и Кт=12 для неутепленного бака;
F - площадь поверхности бака трансформатора, м2, F=LH
(значения периметра бака и его высоты для трансформаторов
наиболее распространенных мощностей приведены в табл. 12.2);
tK - температура нагрева бака, tK= 100°С;
to - температура окружающей среды, °C.
301
Рис. 12.3. Схема сушки трансформатора методом потерь в стали:
h=(0,4...0,6)H- высота намагничивающей обмотки, м; Н- высота бака
трансформатора, м
Таблица 12.2
Значения периметра бака и его высоты для трансформаторов
наиболее распространенных мощностей
Мощность трансформато- ра, кВА 100 160 400 560 630 1000 1800
Периметр бака, м 2,40 2,54 2,75 3,52 3,90 4,04 4,66
Высота бака, м 0,97 1,10 1,40 1,65 2,25 2,50 3,11
б) удельный расход мощности определяется из выражения:
где Fo=Lh - поверхность части бака трансформатора, где раз-
мещена намагничивающая обмотка, м2;
L - периметр той части бака, на которой размещена намаг-
ничивающая обмотка, м.
в) для определения значения длины намагничивающей об-
мотки, приходящейся на 1В подводимого напряжения - коэф-
фициента «А», можно воспользоваться уравнением вида
А = 1,8298АР"0-3509 .
г) зная значение коэффициента «А» и подводимое напряже-
ние «U», определяют число витков намагничивающей обмотки:
302
и-=^,
L
где А - длина намагничивающей обмотки, приходящаяся на 1В
подводимого к обмотке напряжения.
д) ток сушки определяют из выражения:
U coscp ’
где coscp принимается в диапазоне от 0,5 до 0,7.
е) выбор сечения и марки провода для намагничивающей об-
мотки производится из следующих соображений. Для изготов-
ления намагничивающей обмотки используются провода марки
«ПР», «ПРГ» или «АПР», кроме этих проводов можно исполь-
зовать провода марки ПДА. Плотность тока для проводов ма-
рок «ПР» и «ПРГ» колеблется в диапазоне от 3 до 6 А/мм2, а для
проводов марки «АПР» - от 2 до 5 А/мм2. Зная допустимое зна-
чение плотности тока в намагничивающей обмотке, можно оп-
ределить сечение проводника из следующего выражения:
1
где I - ток сушки, А;
q сечение проводника, мм2;
А - плотность тока, А/ мм2.
Теперь рассмотрим пример расчета намагничивающей об-
мотки трансформатора.
Пример. Определить данные для намагничивающей обмотки
трансформатора типа ТМ 1800/10. Периметр бака L=4,66 м,
площадь его поверхности F=14,6 м2. Бак трансформатора утеп-
лен, температура окружающей среды равна 20°С, высота бака
равна 3,1 м.
Решение, а) Мощность, необходимая для сушки трансформа-
тора, определяется из выражения:
Р= P=KTF(tK-to) = 5-14,6(100 - 20) = 5840 Вт.
Высота обмотки h=(0,4...0,6)11=(0,4...0,6)-3,1 = 1,4 м.
Площадь поверхности бака, занятая обмоткой,
Fo=Lh =1,4-4,66 = 6,5 м2;
б) удельный расход мощности определяется из выражения:
ЬР = — = = 900 Вт/м2;
Л) 6,5
в) по формуле Л = 1,8298АЛ 0,3509 = 1,8298-900 0,350‘ =1,90м/В;
г) зная значение коэффициента «А» и подводимое напряже-
303
ние «U», определяют число витков намагничивающей обмотки:
AU 1,9-127 „
1г =---=--------= 52 витка;
L 4,66
ток сушки определяют из выражения
5840
д)
= 77 А.
/ = ____________________
t/cosq> 127-0,6
е) Выбор сечения и марки провода для намагничивающей
обмотки производится из следующих соображений. Для изго-
товления намагничивающей обмотки используем провод марки
«ПР». Плотность тока для проводов марок «ПР» колеблется в
диапазоне от 3 до 6 А/мм2. Зная допустимое значение плотности
тока в намагничивающей обмотке, можно определить сечение
проводника из следующего выражения:
1 77 ТА 17 2
о =— =----= 26-5-13 мм2.
Д 34-6
На основании расчетов принимаем для намагничивающей
обмотки провод марки «ПР» сечением 25 или 16 мм2.
Для циркуляции в баке нагретого воздуха на крышке уста-
навливают вытяжную грубу высотой 1,5-2 м, а внизу бака от-
крывают одно из отверстий. Температура контролируется тер-
мометрами. Сушка ведется непрерывно. Периодически замеряют
сопротивление изоляции обмоток, и если оно в течение
6-8 часов не меняет своей величины при постоянной температу-
ре в баке 105°С, сушку считают законченной.
Отремонтированный и высушенный зрансформатор подвер-
гают окончательным (выпускным) испытаниям. Их результаты
заносятся в паспорт отремонтированного трансформатора.
12.6. Контрольные вопросы и задачи
Опишите функциональную схему ремонта силовых трансфор-
маторов с масляным охлаждением. Какие неисправности возника-
ют в трансформаторах в процессе их эксплуатации? Опишите
технологию разборки силового трансформатора. Как можно выя-
вить наличие витковых замыканий в обмотках в процессе осмот-
ра? В чем заключается ремонт обмоток?Опишите методику суш-
ки обмоток трансформатора. Какие неисправности характерны
для магнитопровода и как они устраняются? Опишите способы
очистки пластин магнитопровода от старой изоляции. Перечис-
лите основные неисправности арматуры трансформаторов. Как
выполняют сборку трансформатора? Опишите методику сушки
трансформатора после его сборки.
304
Задача. Рассчитайте намагничивающую обмотку и выберите
сечение провода для сушки трансформатора ТМ-160/10-0,4, при
условии: а) если бак трансформатора не утеплен; б) если бак
трансформатора утеплен.
Глава 13. Технология ремонта низковольтной
и электронной аппаратуры
13.1. Общие положения
В зависимости от назначения низковольтные аппараты ус-
ловно можно разделить на четыре группы:
• коммутационные, предназначенные для включения и от-
ключения электрических цепей;
• защиты, осуществляющие защиту электрических цепей от
перегрузок, токов к. з., недопустимого повышения напря-
жения, снижения пли исчезновения напряжения;
• токоограничивающие и пускорегулирующие, предназначен-
ные для пуска, регулирования частоты вращения двигате-
лей, изменения тока в электрических цепях, ограничения
тока при коротких замыканиях;
• выполняющие одновременно несколько из перечисленных вы-
ше функций (например, включение и отключение электри-
ческих цепей, а также защиту их от перегрузок и др.).
В электрическом аппарате чаще всего повреждаются контак-
ты, образующие его контактную систему. Контактные поверх-
ности, даже хорошо отшлифованные, имеют микроскопические
возвышения и впадины, вследствие чего действительное сопри-
косновение происходит не по всей площади, а лишь в отдельных
точках, которые называют точками соприкосновения. На этих
учасгках из-за их чрезмерно малых поперечных сечений возни-
кает большое электрическое сопротивление, называемое пере-
ходным. Переходное сопротивление в контакте зависит главным
образом от состояния контактных поверхностей, давления, с ко-
торым контакты прижаты друг к другу. Зависимость переходно-
го сопротивления от давления контакгов друг на друга объясня-
ется тем, что при большом давлении легче смять выступающие
на их поверхности точки и таким образом приблизить контакты
друг к другу. Приблизившиеся друг к другу контактные поверх-
ности создают новые точки соприкосновения, улучшают условия
перехода тока и, следовательно, качество контакта.
305
К материалам контактных соединении предъявляют следую-
щие основные требования:
• механическая прочность - способность длительное время
выдерживать определенные механические усилия, возни-
кающие в контактах в процессе работы;
• температурная устойчивость - стойкость материала при
длительном воздействии на него допустимой температу-
ры;
• тугоплавкость - способность не оплавляться при воздей-
ствии на контакт высокой температуры;
• электрическая проводимость - способность проводить
электрический ток с малым сопротивлением;
• неокисляемост ь (устойчивость к коррозии) - способность
противостоять, в основном, окисляющему воздействию
кислорода, содержащегося в воздухе.
Материалы, отвечающие всем перечисленным требованиям,
пока отсутствуют, поэтому контакты аппаратов изготовляют из
таких материалов, которые наиболее удовлетворяют условиям
работы аппарата. Например, в аппаратах, предназначенных от-
ключать большие токи через дугу, применяют контактные дета-
ли, изготовленные из тугоплавких материалов, в качестве кото-
рых используют металлокерамику.
В электрических аппаратах помимо контактов повреждаются
также детали механизма, пружины, пластины дугогасительной
камеры и изоляция. Характерными признаками неисправности
аппарата являются повышенный нагрев отдельных частей, не-
четкое включение, произвольное отключение, отказа аппарата.
Причинами неисправностей могут быть повреждения отдель-
ных деталей вследствие неудовлетворительной эксплуатации
аппарата, нарушения сроков текущих и капитальных ремонтов.
Поврежденные аппараты ремонтируют, используя при этом бо-
лее качественные электроизоляционные и контактные материа-
лы, улучшая конструкцию отдельных деталей, а при необходи-
мости аппараты старых конструкций модернизируют.
13.2. Предохранители и реост аты
В электроустановках и электрических сетях напряжением до
1000 В в качестве защитных аппаратов широко применяют пре-
дохранители ПР (с закрытым разборным патроном без заполне-
ния) и ПН (с закрытым разборным патроном, заполненным
кварцевым песком).
При ремонте предохранителей ПР и ПН сначала очищают
306
контактные поверхности губок и патронов от грязи, оксидных
пленок и частиц расплавленного металла. Окислившиеся кон-
такты очищают стеклянной бумагой, а сильно обгоревшие и
оплавленные— надфилем. Для очистки контактов нельзя приме-
нять наждачную бумагу, так как зерна наждака, не проводящие
электрический ток, врезаются в контактные поверхности, ухуд-
шая контакт между губками и патроном предохранителя. Затем
разбирают патрон, тщательно проверяют состояние внутренних
токопроводящих частей и плавких вставок, обнаруженные де-
фекты устраняют, а плавкую вставку, длительно находившуюся
в работе, заменяют новой. Вставки в предохранителях соседних
фаз независимо от их состояния также заменяют. Вставки долж-
ны быть однотипными, заводского изготовления и соответствовать
номинальному току предохранителя и току защищаемой сети.
При большой потребности плавкие вставки на ряде предпри-
ятий изготовляют в собственных электроремонтных мастерских.
При этом материалы, из которых выполняют элементы плавких
вставок, должны быть тщательно калиброваны и не менее 10%
плавких готовых вставок выборочно испытаны на минималь-
ный и максимальный токи. Изготовляемые вставки предохрани-
телей по своим качествам, характеристикам и номинальным то-
кам должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов.
Для крепления цинковой плавкой вставки должны быть обяза-
тельно использованы стальная шайба увеличенного диаметра и
пружинящая шайба. При отсутствии этих шайб цинк постепенно
выдавливается из-под контактного болта и ослабляет контакт. В
патроне предохранителя ПР нельзя устанавливать медную
вставку без впаянного оловянного шарика, поскольку при высо-
кой температуре плавления медной вставки фибровый патрон
быстро разрушается.
При частых срабатываниях предохранителей стенки патрона
сильно выгорают из-за воздействия на них высокой температу-
ры дуги. При выгорании стенок патрона более чем на 50 % пер-
воначальной толщины патрон заменяют, иначе при очередном
перегорании плавкой вставки он может разрушиться вследствие
резкого повышения в нем давления. При ремонте фибрового
патрона его обгоревшие внутренние стенки тщательно очищают
от обуглившейся фибры, промывают, насухо вытирают чистыми
сухими тряпками и покрывают двумя слоями бакелитового лака
пли одним слоем клея БФ, а затем просушивают. После ремонта
и очистки внутренних токопроводящих деталей полость патрона
предохранителя наполняют чистым и сухим кварцевым песком с
содержанием кварца не менее 98% и размером зерен 0,5-0,8 мм.
307
Песок должен быть обработан 2%-ным раствором соляной кис-
лоты, промыт и прокален при 150 180°С. Кварцевый песок с раз-
мером зерен менее 0,5 или более 0,8 мм не рекомендуется применять,
так как под действием высокой температуры дуги в первом случае
песок будет спекаться, а во втором ухудшаются условия гашения
дуги из-за наличия воздуха между зернами кварца.
В электроустановках используют преимущественно реостаты
с металлическими резисторами с воздушным или масляным ох-
лаждением, что объясняется простотой их конструкции, воз-
можностью применения в различных условиях работы, а также
большой эксплуатационной надежностью. Подавляющее боль-
шинство пусковых и пускорегулировочных металлических реос-
татов общепромышленного назначения выполнены со ступенча-
тым включением резисторов. Резисторы реостатов изготовляют
из металлов, обладающих большим удельным электрическим
сопротивлением, температурной стойкостью, механической
прочностью и коррозионной устойчивостью. К этим металлам
относят фехраль и нихром. Меньшим удельным электрическим
сопротивлением и более низкой допустимой температурой на-
грева обладает чугун. Резисторы из чугуна широко применяют в
реостатах различного назначения из-за простоты их изготовле-
ния (путем литья) и сравнительно низкой стоимости.
В объем основных работ по ремонту реостатов входят раз-
борка, ремонт или замена поврежденных резисторов, контакт-
ных частей, изолирующих деталей и механизма управления,
сборка схемы соединений, сборка и регулировка отремонтиро-
ванного реостата. При ремонте реостатов всех типов особое
внимание обращают на состояние их контактов: закопченные
контакты промывают и протирают чистыми тряпками, слегка
обгоревшие - отшивают напильником так, чтобы снималось
наименьшее количество металла контактов и предельно сохра-
нялись их первоначальные геометрические формы, а сильно оп-
лавленные заменяют новыми.
Поврежденные электроизоляционные детали (изоляторы,
втулки, шайбы, прокладки) заменяют новыми равноценными
деталями. Допускается замена поврежденных деталей и резисто-
ров реостата деталями, изготовленными из других материалов,
если по электроизоляционным свойствам, теплостойкости, ме-
ханической прочности и другим эксплуатационным качествам
они не уступают заменяемым или превосходят их.
После выполнения всех операций ремонта проверяют непре-
рывность электрической цепи обмоток элементов сопротивле-
ния, правильность соединений схемы, надежность изоляции
308
межрезисторных связей, плавность хода контактирующей щетки
и правильность расположения упоров, ограничивающих преде-
лы ее перемещения. При необходимости отремонтированный
реостат испытывают. Контакты отремонтированных реостатов с
воздушным охлаждением во избежание окисления во время хра-
нения покрывают тонким слоем технического вазелина. Полно-
стью отремонтированный реостат устанавливают в металличес-
ком кожухе и прочно закрепляют.
Ремонт резисторов, контактов и коммутирующего устройства
маслонаполненных реостатов выполняют аналогично ремонту
реостатов с воздушным охлаждением. После ремонта маслона-
полненного реосгата (с масляным охлаждением) очищают бак от
грязи, промывают, заливают чистым сухим трансформаторным
маслом, затем реостат опускают в бак и закрепляют его.
13.3. Рубильники, автоматические выключатели,
магнитные пускатели, пакетные выключатели и
электронная аппаратура
Рубильники относятся к группе простейших аппаратов. Они
имеют небольшое количество несложных деталей и легко разби-
раются. В последнее время промышленность выпускает рубиль-
ники в пластмассовом корпусе, собранные из однотипных сек-
ций по числу полюсов. Наиболее уязвимы у рубильников места
контактов ножей с губками. Основное требование к ним - чис-
тота и плотное прилегание.
Прежде чем приступить к ремонту рубильник разбирают и
проводят дефектацию всех деталей. Такое повреждение ножей,
как изгиб, исправляют рихтовкой. Изгиб ножей после рихтовки
не должен превышать 0,2 мм по всей длине ножа. Следы копоти
в секции устраняют зачисткой с последующей шлифовкой до
полного устранения следов. Поврежденные пружины и толкате-
ли заменяют новыми по образцу заводских. Обгоревшие ножи
заменяются новыми, для этого может быть использована поло-
совая электротехническая медь. Размеры новых ножей должны
соответствовать старым. После ремонта деталей рубильника его
собирают, трущиеся детали смазывают смазкой и проверяют
регулировку рубильника.
Для проведения ремонта автоматических выключателей их
разбирают. Закопченные стальные омедненные пластины дуго-
гасительноп решетки осторожно очищают и промывают. Слегка
обгоревшие контакты промывают, а затем слегка опиливают
напильником, чтобы снять с их рабочей поверхности небольшие
частицы оплавленной меди. С сильно оплавленных контактов
309
спиливают напильником наплывы меди, стараясь снять мини-
мальное количество металла с контакта и максимально сохра-
нить его первоначальную форму. При уменьшении размера кон-
тактов ремонтируемых выключателей более чем на 30% реко-
мендуется заменять их новыми контактами заводского изготов-
ления.
Регулировка работы контактной системы автоматического
выключателя одна из важнейших операций ремонта, от кото-
рой зависит его длительная нормальная работа. При регулиров-
ке контактной системы после ремонта добиваются одновремен-
ности касания главных, а затем промежуточных дугогаситель-
ных контактов, хотя очередность их включения имеет обратный
порядок. Контактная система должна быть отрегулирована так,
чтобы в момент касания дугогасительных контактов зазор меж-
ду подвижным и неподвижным промежуточными контактами
был не менее 0,5 мм, а в момент касания промежуточных кон-
тактов между подвижным и неподвижным главными контакта-
ми - не менее 2,5 мм. Провал главных контактов во включенном
положении отрегулированного автоматического выключателя
должен быть не менее 2 мм, а раствор дугогасительных контак-
тов в отключенном положении выключателя - не менее 65 мм.
В число работ по ремонту автоматического выключателя
входят также проверка и регулировка начального и конечного
нажатий его контактов. Измерение выполняют в соответствии с
заводской инструкцией и паспортными данными автоматичес-
кого выключателя. Начальные и конечные нажатия всех контак-
тов аппарата не должны отличаться от соответствующих пас-
портных данных более чем на ±10%. Нажатие контактов следует
регулировать очень тщательно, так как недостаточное началь-
ное нажатие может вызвать недопустимые их перегревы и оп-
лавления, а чрезвычайно большое - привести к быстрому износу
контактной системы и нарушению четкости ее работы. Нажатие
контактов должно быть в пределах, нормируемых заводом-
изготовителем. Если в процессе регулировки начальное нажатие
при изношенных и конечное нажатие при новых контактах не
укладываются в нормируемые заводом пределы, указанные в
паспорте выключателя, необходимо сменить соответствующие
контактные пружины, взяв их из запасных деталей, поставляе-
мых заводом-изготовителем.
При ремонте автоматических выключателей обращают вни-
мание на правильность расположения рычагов на отключающем
валике и наличие требуемого зазора между рычагом валика и
бойком расцепителя. Рычаги не должны иметь перекосов и сме-
310
щений. Зазор между рычагом и бойком должен быть 2 3 мм,
иначе минимальный или специальный расцепитель не отключит
выключатель при недопустимом снижении или полном исчезно-
вении напряжения в питающей сети. У отремонтированного вы-
ключателя проверяют легкость хода подвижных частей, отсутст-
вие заеданий в механизме и касания подвижными контактами
стенок дугогасительных камер, для чего 10-15 раз медленно
включают и отключают выключатель вручную. Кроме этого
правильность сборки, качество ремонта аппарата, а также от-
сутствие в нем дефектов, препятствующих нормальной работе,
проверяют 15-20 циклами включений и отключений сначала под
напряжением (без нагрузки), а затем при 50%-ной и полной но-
минальной нагрузках. Проверяют также работу всех расцепите-
лей и устанавливаю! требуемые токи уставок максимальных
расцепителей, после чего выключатель испытываю! при номи-
нальных нагрузках по программе, параметрам и нормам, уста-
новленным заводом-изготовителем.
Ремонт магнитных пускателей заключается главным образом
в замене поврежденных или изношенных деталей новыми с по-
следующей регулировкой и испытанием контакторов. Чаще
приходится менять главные контакты, гибкие соединения, дуго-
гасительные камеры, катушки электромагнитов, пружины и ко-
роткозамкнутые витки.
Поврежденные пластины заменяют новыми, изготовленными
из твердокатаной меди соответствующих марок и сечений. При
повреждении более 20% пластин рекомендуется полностью за-
менить гибкое соединение новым, изготовленным из листовой
меди толщиной 0,2-0,Змм.
Ремонт дугогасительной камеры заключается в замене по-
врежденных щек и очистке пластин дугогасительной решетки от
нагара и частиц оплавленного металла. Щеки камеры, имеющие
сквозные трещины, заменяют новыми, изготовленными из рав-
ноценных огнестойких материалов. При наличии на щеках ка-
меры небольших сколов образовавшееся пространство заполня-
ют пастообразной смесью, состоящей из асбестового порошка и
цемента (марки 400 или 500), разведенных водой. Нагар с плас-
тин дугогасительной решетки удаляют, а затем промывают,
сильно оплавленные пластины заменяют новыми, собирая их с
помощью шаблона в форме гребенки. Камеру с сильно повреж-
денными внешними или внутренними деталями заменяют новой.
Повреждение катушек электромагнитов выражается в ухуд-
шении изоляции и появлении замыканий между витками обмот-
ки. Поврежденную катушку заменяют новой или перематывают
311
ее обмотку. При намотке катушки проводом начальные и ко-
нечные выводы выполняют гибким проводом диаметром 0,8 мм
и больше, чтобы вывод не оборвался. Выводы катушки прочно
закрепляют на каркасе и припаивают к их концам медные нако-
нечники. Намотанную катушку пропитывают изоляционным
лаком, погружая ее на 15-30 минут (в зависимости от размеров
катушки и вязкости лака) в ванну с лаком, не разрушающим
эмалевое покрытие проводов. После пропитки катушку сушат в
сушильном шкафу в течение 4 6 часов при 70-80°С или в тече-
ние 2-3 часов при 90-100°С. Окончательно проверяют катушку
пробным (не менее 10 циклов) включением и отключением кон-
тактора.
Короткозамкнутый виток повреждается из-за сильных уда-
ров при включении размагниченного пускателя, а также при
недопустимых нагревах сердечника. Новые короткозамкнутые
витки изготовляют преимущественно из латуни, сохраняя раз-
меры поврежденного витка. Запрещается изменять материал,
размеры и сечение короткозамкнутого витка во избежание на-
рушения нормальной работы контактора. Поврежденные пру-
жины должны быть заменены новыми из запасных частей, по-
ставляемых комплектно с контактором (самодельные пружины
применять запрещается).
При эксплуатации магнитных пускателей повреждается изо-
ляция вала подвижных контактов. Поврежденную изоляцию
заменяют новой, изготовленной из материала, равноценного
заменяемому по своим свойствам и толщине. По окончании ос-
новных операций ремонта проверяют начальное и конечное на-
жатия главных контактов. Такая проверка особенно необходима
после капитального ремонта с частичной или полной заменой
контактов.
Некоторые магнитные пускатели комплектуются тепловыми
реле. Они служат для защиты электрических цепей от перегруз-
ки. При ремонте магнитных пускателей с тепловыми реле обра-
щают внимание на целость и состояние этих реле. У тепловых
реле чаще всего повреждаются (перегорают) нагревательные
элементы, которые имеют различное устройство и бывают шес-
ти типов, рассчитанных на разные токи. Элементы 1-го и 2-го
типов изготавливают из нихромовой или фехралевой проволо-
ки. В элементах 1-го типа проволока намотана на пластинку из
слюды и к концам проволоки припаяны серебром медные нако-
нечники, в элементах 2-го типа навита в виде спирали, а к ее
концам припаяны стальные наконечники. Для предохранения от
окисления спиральные элементы кадмированы. Элементы ос-
312
тальных четырех типов изготовляют методом штамповки. Для
обеспечения надежной работы магнитного пускателя при ре-
монте применяют нагревательные элементы заводского изго-
товления и только в исключительных случаях выполняют новые
на своих предприятиях.
Заключительным этапом ремонта является проверка пра-
вильности собранной схемы, прочности крепления подвижных
контактов на валу и плоскости прилегания якоря к сердечнику.
Чтобы проверить качество произведенного ремонта, а также
убедиться в соответствии магнитного пускателя предъявляемым
к нему основным техническим требованиям, его по сокращенной
программе подвергают контрольным испытаниям, применяе-
мым заводом-изготовителем к пускателям аналогичных типов и
конструкций.
В комплекс послеремонтных испытаний обычно входят про-
верка сопротивления изоляции, измерение омического сопро-
тивления обмотки катушки электромагнита и определение чет-
кости срабатывания при снижении напряжения. Изоляцию ис-
пытывают мегаомметром на 500В, проверяя ее сопротивление
между токопроводящими частями контактора и другими частя-
ми, нормально не находящимися под напряжением. Сопротив-
ление изоляции должно соответствовать данным заводских ис-
пытаний, но быть не ниже 0,5МОм. Омическое сопротивление
обмотки катушки электромагнита, измеренное при 20°С, не
должно отличаться от заводских данных более чем на +10%.
При работе не должно быть повышенного нагрева контактов
и катушки электромагнита, а также сильного гудения электро-
магнитной системы. Наличие указанных явлений свидетельству-
ет о неудовлетворительном качестве ремонта и некачественной
регулировке отдельных деталей и систем (главным образом эле-
ктромагнитной и контактной).
Наиболее слабым местом пакетных выключателей является
сильно напряженная пружина, заводящая включающий меха-
низм. Испорченную пружину заменяют. При выходе из строя
основных деталей пакетных выключателей их просто заменяют
на новые. Контакты ремонтируют по методике, изложенной
выше. После ремонта и замены деталей пакетный выключатель
собирают и проводят его испытания, в процессе которых прове-
ряют соответствие отремонтированного пакетного выключателя
заводским требованиям.
В связи с тем, что в хозяйствах отсутствуют специалисты, ко-
торые могут устранить неисправности электронной аппаратуры,
для ее ремонта и обслуживания следует привлекать сервисные
313
службы, специализирующиеся на ремонте этого оборудования.
Перед отправкой электронной аппаратуры в ремонт следует
убедиться в том, что она вышла из строя. Для этого необходимо
проверить наличие напряжения в питающей сети, целостность
питающего шнура и целостность предохранителя. Если перего-
рел предохранитель, то его следует заменить и проверить работу
аппаратуры. В том случае, если предохранитель перегорел снова,
электронную аппаратуру следует отдать в ремонт в специализи-
рованную мастерскую. Все попытки произвести ремонт своими
силами могут привести к полному выходу электронной аппара-
туры из строя.
13.4. Контрольные вопросы
Перечислите группы низковольтной аппаратуры. От чего зави-
сит переходное сопротивление контактов? Перечислите основные
требования к материалам контактных соединений. Опишите ме-
тодику ремонта рубильников. Из какого материала изготавлива-
ются плавкие вставки? Опишите порядок ремонта предохраните-
лей ПН и ПР. Перечислите операции, выполняемые при ремонте
реостатов. Что чаще всего повреждается у автоматических вык-
лючателей? Опишите методику ремонта автоматических вык-
лючателей. Как проверяются автоматические выключатели после
ремонта? В чем заключается ремонт магнитных пускателей? Как
ремонтируются катушки магнитных пускателей? Перечислите
особенности ремонта пакетных выключателей.
Глава 14, Испытания энергооборудования
после ремонта
14.1. Назначение и виды испытаний
Испытания энергооборудсвгния служат основой обеспечения
требуемого качества при его изготовлении и ремонте. Только
они позволяют сделать объективное заключение о соответствии
параметров и характеристик энергетического оборудования ус-
тановленным требованиям.
Объем и нормы испытаний регламентируются множеством
отечественных и международных документов (их около 50). По
цели их разделяю! на три группы: типовые и контрольные; при-
емо-сдаточные; профилактические и другие эксплуатационные
испытания.
Типовые и контрольные испытания энергетического обору-
дования производятся на заводе-изготовителе по программе и
методике, изложенной в соответствующих стандартах. В случае
невозможности произвести какие-либо испытания на заводе их
выполняют на месте установки данного энергооборудованпя.
Типовые испытания производятся с целью определения годности
серийной партии энергооборудованпя и проверки соответствия
требованиям, предъявляемым к нему соответствующими стан-
дартами, а при отсутствии их техническими условиями на пос-
тавку. Сроки проведения типовых испытаний и количество
энергооборудованпя, подлежащего испытанию, также устанав-
ливаются стандартами или техническими условиями. Контроль-
ные испытания энергооборудованпя производятся с целью про-
верки качества и соответств зя его характеристик расчетным
данным.
Приемо-сдаточным испытаниям должны подвергаться на ме-
сте все вновь сооруженные и реконструированные энергетичес-
кие установки в целом, а также установленное в них оборудова-
ние. Целью этих испытаний являются:
• проверка технического состояния энергооборудованпя,
приборов и аппаратов, первичной и вторичной коммута-
ции и качества их монтажа;
• выявление соответствия энергооборудованпя проекту и
требованиям ГОСТ;
• снятие характеристик и сопоставление их с результатами
заводских испытаний;
315
службы, специализирующиеся на ремонте этого оборудования.
Перед отправкой электронной аппаратуры в ремонт следует
убедиться в том, что она вышла из строя. Для этого необходимо
проверить наличие напряжения в питающей сети, целостность
питающего шнура и целостность предохранителя. Если перего-
рел предохранитель, то его следует заменить и проверить работу
аппаратуры. В том случае, если предохранитель перегорел снова,
электронную аппаратуру следует отдать в ремонт в специализи-
рованную мастерскую. Все попытки произвести ремонт своими
силами могут привести к полному выходу электронной аппара-
туры из строя.
13.4. Контрольные вопросы
Перечислите группы низковольтной аппаратуры. От чего зави-
сит переходное сопротивление контактов? Перечислите основные
требования к материалам контактных соединений. Опишите ме-
тодику ремонта рубильников. Из какого материала изготавлива-
ются плавкие вставки? Опишите порядок ремонта предохраните-
лей ПН и ПР. Перечислите операции, выполняемые при ремонте
реостатов. Что чаще всего повреждается у автоматических вык-
лючателей? Опишите методику ремонта автоматических вык-
лючателей. Как проверяются автоматические выключатели после
ремонта? В чем заключается ремонт магнитных пускателей? Как
ремонтируются катушки магнитных пускателей? Перечислите
особенности ремонта пакетных выключателей.
Глава 14, Испытания энергооборудования
после ремонта
14.1. Назначение и виды испытаний
Испытания энергооборудсвгния служат основой обеспечения
требуемого качества при его изготовлении и ремонте. Только
они позволяют сделать объективное заключение о соответствии
параметров и характеристик энергетического оборудования ус-
тановленным требованиям.
Объем и нормы испытаний регламентируются множеством
отечественных и международных документов (их около 50). По
цели их разделяю! на три группы: типовые и контрольные; при-
емо-сдаточные; профилактические и другие эксплуатационные
испытания.
Типовые и контрольные испытания энергетического обору-
дования производятся на заводе-изготовителе по программе и
методике, изложенной в соответствующих стандартах. В случае
невозможности произвести какие-либо испытания на заводе их
выполняют на месте установки данного энергооборудованпя.
Типовые испытания производится с целью определения годности
серийной партии энергооборудованпя и проверки соответствия
требованиям, предъявляемым к нему соответствующими стан-
дартами, а при отсутствии их техническими условиями на пос-
тавку. Сроки проведения типовых испытаний и количество
энергооборудованпя, подлежащего испытанию, также устанав-
ливаются стандартами или техническими условиями. Контроль-
ные испытания энергооборудованпя производятся с целью про-
верки качества и соответсгв зя его характеристик расчетным
данным.
Приемо-сдаточным испытаниям должны подвергаться на ме-
сте все вновь сооруженные и реконструированные энергетичес-
кие установки в целом, а также установленное в них оборудова-
ние. Целью этих испытаний являются:
• проверка технического состояния энергооборудованпя,
приборов и аппаратов, первичной и вторичной коммута-
ции и качества их монтажа;
• выявление соответствия энергооборудованпя проекту и
требованиям ГОСТ;
• снятие характеристик и сопоставление их с результатами
заводских испытаний;
315
службы, специализирующиеся на ремонте этого оборудования.
Перед отправкой электронной аппаратуры в ремонт следует
убедиться в том, что она вышла из строя. Для этого необходимо
проверить наличие напряжения в питающей сети, целостность
питающего шнура и целостность предохранителя. Если перего-
рел предохранитель, то его следует заменить и проверить работу
аппаратуры. В том случае, если предохранитель перегорел снова,
электронную аппаратуру следует отдать в ремонт в специализи-
рованную мастерскую. Все попытки произвести ремонт своими
силами могут привести к полному выходу электронной аппара-
туры из строя.
13.4. Контрольные вопросы
Перечислите группы низковольтной аппаратуры. От чего зави-
сит переходное сопротивление контактов? Перечислите основные
требования к материалам контактных соединений. Опишите ме-
тодику ремонта рубильников. Из какого материала изготавлива-
ются плавкие вставки? Опишите порядок ремонта предохраните-
лей ПН и ПР. Перечислите операции, выполняемые при ремонте
реостатов. Что чаще всего повреждается у автоматических вык-
лючателей? Опишите методику ремонта автоматических вык-
лючателей. Как проверяются автоматические выключатели после
ремонта? В чем заключается ремонт магнитных пускателей? Как
ремонтируются катушки магнитных пускателей? Перечислите
особенности ремонта пакетных выключателей.
Глава 14, Испытания энергооборудования
после ремонта
14.1. Назначение и виды испытаний
Испытания энергооборудсвгния служат основой обеспечения
требуемого качества при его изготовлении и ремонте. Только
они позволяют сделать объективное заключение о соответствии
параметров и характеристик энергетического оборудования ус-
тановленным требованиям.
Объем и нормы испытаний регламентируются множеством
отечественных и международных документов (их около 50). По
цели их разделяю! на три группы: типовые и контрольные; при-
емо-сдаточные; профилактические и другие эксплуатационные
испытания.
Типовые и контрольные испытания энергетического обору-
дования производятся на заводе-изготовителе по программе и
методике, изложенной в соответствующих стандартах. В случае
невозможности произвести какие-либо испытания на заводе их
выполняют на месте установки данного энергооборудованпя.
Типовые испытания производится с целью определения годности
серийной партии энергооборудованпя и проверки соответствия
требованиям, предъявляемым к нему соответствующими стан-
дартами, а при отсутствии их техническими условиями на пос-
тавку. Сроки проведения типовых испытаний и количество
энергооборудованпя, подлежащего испытанию, также устанав-
ливаются стандартами или техническими условиями. Контроль-
ные испытания энергооборудованпя производятся с целью про-
верки качества и соответсгв зя его характеристик расчетным
данным.
Приемо-сдаточным испытаниям должны подвергаться на ме-
сте все вновь сооруженные и реконструированные энергетичес-
кие установки в целом, а также установленное в них оборудова-
ние. Целью этих испытаний являются:
• проверка технического состояния энергооборудованпя,
приборов и аппаратов, первичной и вторичной коммута-
ции и качества их монтажа;
• выявление соответствия энергооборудованпя проекту и
требованиям ГОСТ;
• снятие характеристик и сопоставление их с результатами
заводских испытаний;
315
службы, специализирующиеся на ремонте этого оборудования.
Перед отправкой электронной аппаратуры в ремонт следует
убедиться в том, что она вышла из строя. Для этого необходимо
проверить наличие напряжения в питающей сети, целостность
питающего шнура и целостность предохранителя. Если перего-
рел предохранитель, то его следует заменить и проверить работу
аппаратуры. В том случае, если предохранитель перегорел снова,
электронную аппаратуру следует отдать в ремонт в специализи-
рованную мастерскую. Все попытки произвести ремонт своими
силами могут привести к полному выходу электронной аппара-
туры из строя.
13.4. Контрольные вопросы
Перечислите группы низковольтной аппаратуры. От чего зави-
сит переходное сопротивление контактов? Перечислите основные
требования к материалам контактных соединений. Опишите ме-
тодику ремонта рубильников. Из какого материала изготавлива-
ются плавкие вставки? Опишите порядок ремонта предохраните-
лей ПН и ПР. Перечислите операции, выполняемые при ремонте
реостатов. Что чаще всего повреждается у автоматических вык-
лючателей? Опишите методику ремонта автоматических вык-
лючателей. Как проверяются автоматические выключатели после
ремонта? В чем заключается ремонт магнитных пускателей? Как
ремонтируются катушки магнитных пускателей? Перечислите
особенности ремонта пакетных выключателей.
Глава 14, Испытания энергооборудования
после ремонта
14.1. Назначение и виды испытаний
Испытания энергооборудсвгния служат основой обеспечения
требуемого качества при его изготовлении и ремонте. Только
они позволяют сделать объективное заключение о соответствии
параметров и характеристик энергетического оборудования ус-
тановленным требованиям.
Объем и нормы испытаний регламентируются множеством
отечественных и международных документов (их около 50). По
цели их разделяю! на три группы: типовые и контрольные; при-
емо-сдаточные; профилактические и другие эксплуатационные
испытания.
Типовые и контрольные испытания энергетического обору-
дования производятся на заводе-изготовителе по программе и
методике, изложенной в соответствующих стандартах. В случае
невозможности произвести какие-либо испытания на заводе их
выполняют на месте установки данного энергооборудования.
Типовые испытания производится с целью определения годности
серийной партии энергооборудования и проверки соответствия
требованиям, предъявляемым к нему соответствующими стан-
дартами, а при отсутствии их техническими условиями на пос-
тавку. Сроки проведения типовых испытаний и количество
энергооборудования, подлежащего испытанию, также устанав-
ливаются стандартами или техническими условиями. Контроль-
ные испытания энергооборудования производятся с целью про-
верки качества и соответсгв зя его характеристик расчетным
данным.
Приемо-сдаточным испытаниям должны подвергаться на ме-
сте все вновь сооруженные и реконструированные энергетичес-
кие установки в целом, а также установленное в них оборудова-
ние. Целью этих испытаний являются:
• проверка технического состояния энергооборудования,
приборов и аппаратов, первичной и вторичной коммута-
ции и качества их монтажа;
• выявление соответствия энергооборудования проекту и
требованиям ГОСТ;
• снятие характеристик и сопоставление их с результатами
заводских испытаний;
315
фаз закономерность измерения сопротивления в различных по-
ложениях анцапфы. Особое внимание следует обратить на изме-
рения сопротивления трансформаторов с регулировкой напря-
жения под нагрузкой (РПН), где встречаются нарушения зако-
номерностей из-за неправильного сочленения вала переключа-
теля и привода, а также неправильного подключения отпаек об-
моток к переключающему устройству.
Измерение токов, потерь холостого хода и короткого замыка-
ния. Измерение тока холостого хода и потерь производят для
выявления таких дефектов в магнитной системе трансформато-
ра, которые увеличивают ток холостого хода и вызывают до-
полнительные потери, снижающие КПД трансформатора, а в
ряде случаев приводят к недопустимому нагреву обмоток и маг-
нитопровода трансформатора.
Измерения тока холостого хода выполняют следующим об-
разом. Подают на обмотку НН симметричное напряжение час-
тотой 50 Гц при разомкнутой обмотке ВН и плавно поднимают
от нуля до номинального значения, при этом измеряют ваттмет-
рами мощность, потребляемую трансформатором, а ампермет-
ром - линейные токи. Опыт холостого хода можно производить
при пониженном напряжении с последующим пересчетом изме-
ренных значений мощности и тока на номинальные напряжения.
В результате ремонта трансформаторов со сменой обмоток
могут быть допущены следующие неисправности: неправильная
транспозиция проводов, обрыв или надлом одного из парал-
лельных проводов, плохой контакт и применение проводов за-
ниженного сечения. Все они увеличивают омическое сопротив-
ление обмоток и вызывают дополнительные потери в них при
нагрузке трансформатора. Перечисленные дефекты обнаружи-
вают по результатам проведения опыта короткого замыкания,
сравнивая фактические потери в обмотках с расчетными.
При опыте короткого замыкания выводы стороны НН
трансформатора замыкают отрезком шины накоротко, а к вы-
водам ВН подают такое напряжение, при котором в обмотках
устанавливается номинальный ток, т. е. напряжение короткого
замыкания. В справочных таблицах нагрузочные потери приво-
дятся к земпературе обмоток 75°С, поэтому при испытании из-
меряют температуру обмоток и производят соответствующий
пересчег. Полученные при измерении потери короткого замыка-
ния сравнивают с расчетными. Если они больше расчетных, зна-
чит в трансформаторе есть неисправность.
Измерение сопротивления изоляции обмоток. Сопротивление
изоляции измеряют мегаомметром между обмоткой ВН и баком
322
при заземленной обмотке НН, обмоткой НН и баком при зазем-
ленной обмотке ВН, обмотками ВН и НН, соединенными вместе
и с баком. Сопротивление изоляции обмоток трансформатора
до 35 кВ считается удовлетворительным, если, будучи измерен-
ным при 20°С, оно не ниже 300 МОм для трансформаторов
мощностью до 6300 кВА включительно, и 600 МОм для транс-
форматоров 10 000 кВА и выше.
Испытание электрической прочности главной изоляции по-
вышенным напряжением промышленной частоты. Повышен-
ным напряжением проверяют электрическую прочность изоля-
ции между обмотками разных напряжений и каждой из них от-
носительно заземленной части трансформатора.
Испытание заключается в том, что от постороннего источни-
ка переменного тока через специальный трансформатор подают
напряжение на испытываемую обмотку трансформатора, при
этом один провод от испытательного трансформатора подклю-
чают к соединенным между собой вводам испытываемой обмот-
ки, а другой соединяют с заземленным баком. Вводы второй об-
мотки испытываемого трансформатора соединяют между собой
и заземляют вместе с корпусом. Напряжение плавно повышают
от нуля до испытательного с помощью регулировочного транс-
форматора, подключенного к источнику переменного тока с ча-
стотой 50 Гц. Если в течение 1 минуты с момента подачи испы-
тательного напряжения амперметр не показывает увеличения
тока, а вольтметр - снижения напряжения и внутри трансформа-
тора не наблюдается разрядов (потрескиваний), напряжение
плавно снижают до нуля и считают, что трансформатор выдер-
жал испытание. В таком порядке испытывают вначале обмотки
НН, а затем ВН. Напряжение испытания главной изоляции масло-
наполненного трансформатора составляет: 25 кВ - при напряжении
трансформатора 6 кВ, 35 кВ - при 10 кВ и 85 кВ - при 35 кВ.
Испытание электрической прочности витковой изоляции ин-
дуцированным напряжением. Электрическую прочность изоля-
ции между витками, слоями, секциями и фазами проверяют ин-
дуцированным напряжением, подаваемым от генератора к об-
мотке НН при свободной обмотке ВН и заземленном баке
трансформатора. Испытательное напряжение принимают рав-
ным: 115% номинального - при магнитопроводе шпилечной
конструкции, 130% номинального - при бесшпилечной конст-
рукции. Трансформатор считается выдержавшим испытание,
если в течение 1 минуты испытательного времени не будут на-
блюдаться толчки тока, разряды и другие явления, свидетельст-
вующие о повреждении изоляции.
323
14.4. Контрольные вопросы
Перечислите виды испытаний, принятые «Нормами испытания
электрооборудования». При какой температуре можно проводить
электрические испытания? Какие испытания асинхронных элект-
родвигателей проводят на ремонтных предприятиях? В какой по-
следовательности проводят испытания асинхронных электродви-
гателей? Какие показатели характеризуют качество проведенного
ремонта? Не ниже каких значений должно быть сопротивление
изоляции обмоток асинхронного электродвигателя? Какие кон-
трольные испытания проводят после окончания ремонта транс-
форматора? Как проводят испытания трансформаторного мас-
ла? Для чего измеряется сопротивление обмоток трансформатора
постоянному току? Какие дефекты можно выявить, измеряя то-
ки, потери холостого хода и короткого замыкания? Как проводят-
ся испытания электрической прочности главной изоляции повы-
шенным напряжением промышленной частоты?
Раздел 4. Техническая эксплуатация
электрооборудования
Глава 15. Эксплуатация воздушных и кабельных
линий
15.1. Прием воздушной линии в эксплуатацию
После окончания строительно-монтажных работ по сооруже-
нию воздушной линии (ВЛ) строительная организация письмен-
но извещает заказчика о ее готовности к сдаче в эксплуатацию.
Заказчик совместно со строительной организацией назначает
рабочую комиссию, производящую техническую приемку линии
электропередачи (тщательный осмотр, проверку документации и
испытание линии) и составляющую акты и протоколы с пере-
числением обнаруженных дефектов и недоделок. Приемка ВЛ
осуществляется в соответствии с «Правилами приемки в эксплу-
атацию законченных строительством предприятий, зданий и
сооружений», «Правилами сдачи-приемки выполненных элект-
ромонтажных работ». В соответствии с этими правилами за-
прещается приемка линии электропередачи с недоделками, пре-
пятствующими ее нормальной эксплуатации, ухудшающими бе-
зопасность труда работающих, и отступлениями от проекта, не
согласованными с заказчиком и проектной организацией, а
также без проведения испытаний и проверки линии. После уст-
ранения недоделок и дефектов, отмеченных в актах рабочей ко-
миссии, линию электропередачи вторично осматривают и со-
ставляют протокол обследования с отметкой о готовности ее к
включению.
Приемка линий электропередачи в эксплуатацию произво-
дится Государственной приемочной комиссией, назначаемой
соответствующими министерствами и ведомствами. В состав
комиссии входят предст авители заказчика и всех организаций,
участвовавших в сооружении линии: управления электросетей,
проектной организации, пожарной инспекции, инспекции по
охране водных ресурсов и других организаций.
На основании актов рабочей комиссии, изучения документа-
ции и осмотра линии Государственная комиссия определяет ка-
чество работ по объекту в целом, готовность линии к сдаче в
эксплуатацию и выдает письменное разрешение на включение
линии. Включение линии под напряжение производится эксплу-
атационным персоналом после письменного уведомления строи-
325
тельной организацией о том, что ее работники с линии сняты и
предупреждены о предстоящем включении. После нормальной
бесперебойной работы линии электропередачи в течение суток
Государственная приемочная комиссия оформляет акт передачи
линии в эксплуатацию.
Организация, осуществляющая строительство линии элект-
ропередачи, представляет рабочей комиссии следующую доку-
ментацию:
• ведомость объектов, предъявляемых к сдаче, с указанием
основных и вспомогательных сооружений и их краткой
характеристикой;
• ведомость отклонений от проекта с указанием причин,
вызвавших эти отклонения, и документы по их согласова-
нию;
• комплект рабочих чертежей на сдаваемый комплекс работ
с внесенными в них изменениями и отклонениями от про-
екта (исполнительные чертежи);
• трехлинейную схему линии с нанесением расцветки фаз,
транспозиции проводов и номеров транспозиционных
опор;
• акт приемки трассы линии;
• журналы работ по устройству фундаментов и заземления
опор;
• акты приемки скрытых работ по фундаментам и заземле-
нию;
• журналы работ по сборке и установке опор;
• акты приемки установленных опор под монтаж проводов
и тросов;
• журналы соединений проводов, монтажа натяжных, пет-
левых соединительных и ремонтных зажимов;
• журналы монтажа проводов и тросов анкерных участков и
инвентарные описи анкерных пролетов;
• протоколы конгрольной проверки стрел провеса проводов
и габаритов линии;
• акты осмотров и замеров габаритов на пересечениях ли-
ний электропередач, составленные совместно с владельца-
ми пересекаемых сооружений;
• протоколы измерений сопротивлений заземления, соеди-
нений проводов, испытаний и осмотров разрядников.
Вся документация составляется строительно-монтажными
организациями в процессе строительства линии электропереда-
чи и подписывается ее ответственными руководителями - про-
326
рабами и мастерами, исполнителями работ - бригадирами и
представителями технического надзора заказчика - инспектора-
ми по приемке и качеству работ. Журналы работ и акты осмот-
ров должны быть составлены по утвержденной форме.
Заказчик представляет Государственной комиссии следую-
щую документацию:
• по отводу земель под трассу линии, согласованную с соот-
ветствующими орган! нациями;
• по пусконаладочным работам;
• утвержденное проектное задание и проект линии электро-
передачи;
• акты осмотров линии рабочей комиссией, ведомости не-
доделок и протоколы обследования линии после устране-
ния недоделок;
• паспорт линии электропередачи.
Документация после окончания работы Государственной
приемочной комиссии и включения линии передается эксплуа-
тащ юнной организации.
15.2. Причины отказов воздушных линий
Особенности ремонта ВЛ заключаются в том, что восстанов-
ление дефектных участков производится непосредственно на
месте повреждения. Это обстоятельство требует организации и
подготовки рабочего места, для чего необходимо: доставить к
месту работ инструмент, механизмы, приспособления и матери-
алы, необходимые для ремонта, выполнить ограждение рабочего
места и обеспечить безопасность труда ремонтного персонала.
Наиболее тяжелыми причинами, вызывающими те или иные
повреждения или разрушения участков ВЛ, являются: наводне-
ния, половодья, ледоходы в районе прохождения ВЛ; ураганные
ветры; гололед и образование ледяных сосулек на проводах;
низкие температуры воздуха; местные очаги пожара (возгора-
ния) вблизи линии, нарушение правил перегона сельскохозяйст-
венной техники. Для сетей, выполненных кабелем и изолиро-
ванными проводами, в помещениях основными причинами на-
рушения работы являются: значительные и длительно действую-
щие перегрузки проводов и кабелей, приводящие к старению
изоляции и нарушению контактных соединений вследствие пе-
регрева; сырость, влага, наличие агрессивных паров, снижаю-
щих прочност ь изоляции и создающих коррозию металлических
конструкций и труб, контактных соединений, концевых и соеди-
нительных разделок; грязь, пыль, копоть, нарушающие кон-
327
тактные соединения; нарушение прочности крепления проводов
и кабелей на металлоконструкциях и изоляционных опорах.
Требования к надежности электроснабжения современного,
полностью электрифицированного сельскохозяйственного про-
изводства очень велики. Особенно высокие требования к надеж-
ности электроснабжения предъявляют животноводческие комп-
лексы и птицефабрики. Перерыв в электроснабжении таких
предприятий вызывает значительный материальный ущерб. Не-
обходимо считаться и с крупными неудобствами сельского насе-
ления, которые возникают при отключениях ВЛ. Поэтому об-
служивающий персонал обязан содержать в исправности все
элементы ВЛ, и присутствие представителя организации, экс-
плуатирующей ВЛ, в приемке сетей после монтажа и ремонта
обязательно.
Поставленные задачи эксплуатации могут быть решены при
следующих условиях: соблюдении допустимых режимов работы
ВЛ по токам нагрузки; постоянном наблюдении за ВЛ
(осмотрах линий); проведены! измерений и профилактических
испытаний и планово-предупредительных ремонтов; ведении
технической документации; расследовании причин аварий и
разработке мероприятий по их устранению.
Все работы на ВЛ, проводимые эксплуатационно-ремонтным
персоналом, необходимо выполнять в строгом соответствии с
правилами технической эксплуатации (ПТЭ).
15.3. Осмотры воздушных линий
Осмотры ВЛ подразделяю! на периодические (плановые) и
внеочередные. В свою очередь, периодические осмотры делят на
дневные, ночные, верховые и контрольные. При дневных осмот-
рах (1 раз в месяц) проверяют состояние элементов ВЛ, находя-
щихся под напряжением, подтягивают бандажи, восстанавлива-
ют нумерацию опор, при помощи бинокля осматривают верхние
элементы линии. Во время ночных осмотров ВЛ, находящейся
под напряжением, определяют состояние контактных соедине-
ний в проводах линии и выявляют дефектные лампы уличного
освещения. При обнаружении неисправности аварийного харак-
тера обходчик обязан немедленно сообщить об этом руководст-
ву. Такую неисправность следует устранять незамедлительно. Во
время верховых осмотров (1 раз в шесть лет), при отключенной
и заземленной ВЛ, проверяют крепление изоляторов и армату-
ры, степень загрязнения изоляторов, состояние верхних частей
опор и соединений проводов, а также натяжение и крепление
оттяжек и т. д. Контрольные выборочные осмотры (они могут
328
быть дневными, ночными и верховыми) выполняет инженерно-
технический персонал с целью проверки противоаварийных ме-
роприятий, проведения общей оценки состояния ВЛ и их трасс.
Внеочередные осмотры ВЛ проводят после аварий, ураганов,
тумана, при ледоходах, разливах рек, пожарах вблизи линий,
гололедах, морозах (температура ниже 40°С), а также после ав-
томатического отключения линии. Все повреждения, нарушения
и дефекты, обнаруженные во время осмотров, записывают в
журнал.
15.4. Профилактические измерения и проверки
Проверка состояния деревянных опор. Один из основных не-
достатков деревянных опор - их подверженность загниванию.
Загнивание древесины быстро развивается при влажности
30...60% в подземной части приставок, торцах деталей опор и
местах сопряжения деталей, где долго задерживается влага. Сте-
пень загнивания древесины опоры определяют на глубине
30...40 см ниже уровня земли, на уровне земли, у верхних банда-
жей, в местах закрепления раскосов. По глубине и характеру
распространения загнивания находят эквивалентный диаметр
оставшейся здоровой части древесины и решают вопрос о необ-
ходимости замены той или иной части опоры.
Внешним осмотром выявляют поверхностные очаги загнива-
ния, трещины. При простукивании молотком по звуку опреде-
ляют наличие внутреннего загнивания. Глубину загнивания из-
меряют при помощи специальных приборов, щупов или бурав-
чиков. Загнивающие участки измеряют в трех точках по окруж-
ности. Среднюю глубину поверхностного загнивания в каждом
сечении находят как среднее арифметическое результатов изме-
рения, после чего определяют диаметр здоровой части древеси-
ны. Опору бракуют, если диаметр здоровой части древесины
меньше допустимого предела, найденного расчетом на механи-
ческую прочность. При эквивалентном диаметре больше расчет-
ного на 2-4 см участок опоры, находящейся в эксплуатации,
проверяют ежегодно, а при большем диаметре - каждые три го-
да. При наличии крупных сучков и сквозных трещин, ослабля-
ющих древесину, при определении эквивалентного диаметра
вносят поправку, уменьшающую диаметр на 1-2 см.
Проверка состояния железобетонных опор и приставок. На
опорах допускается наличие раковин и выбоин, если irx габа-
ритные размеры не превышают нормативных пределов. Железо-
бетонные опоры с трещинами, имеющими ширину раскрытия
более 0,6 мм и при наличии нескольких трещин в одном сечении
329
или расслоении бетонной поверхности и оголении арматуры,
заменяются на новые.
Проверка заземляющих устройств. При проверке заземляю-
щих устройств выборочно вскрывают грунт, определяют глуби-
ну заложения устройства (не менее 0,5 м, а на пахотной земле -
1 м) и габаритные размеры стальных заземлителей и заземляю-
щих проводников. Диаметр круглых заземлителей и заземляю-
щих проводников должен быть не менее 6 мм, а при прямо-
угольной площади сечения - 48 мм2.
Сопротивление заземляющих устройств следует измерять в
периоды наименьшей проводимости почвы: летом - при наи-
большем просыхании почвы, зимой - при наибольшем промер-
зании. Его измеряют специальными приборами. При этом пи-
тающее электроустановку напряжение должно быть отключено.
Для надежной работы плавких вставок предохранителей и от-
ключения автоматических выключателей при однофазном замы-
кании в конце линии сопротивление петли «фаза-нуль» должно
быть таким, чтобы возникший ток короткого замыкания пре-
вышал в 3 раза номинальный ток плавкой вставки и в
1,25 1,4 раза ток отключения мгновенного расцепителя автома-
тического выключателя.
Проверка стрел провеса и габаритных размеров ВЛ. Эти па-
раметры можно измерять без снятия и со снятием напряжения.
Без снятия напряжения габаритные размеры линий определяют
при помощи теодолитов, специальных оптических угломерных
приборов или изолирующих штанг. Наиболее точный из них -
первый способ. Им измеряют угол а между прямой, соединяю-
щей провод с местом установки прибора, и прямой, соединяю-
щей прибор с проекцией точки провода на земле. Затем по изве-
стным формулам тригонометрии находят расстояние h между
проводом и землей. На горизонтальном участке трассы
h = D-tga. + i, где D - горизонтальное расстояние от теодолита
до проекции провода, i - высота теодолита от земли.
Для непосредственного измерения габаритных размеров ли-
нии применяют изолирующие штанги. Один из монтеров каса-
ется провода линии концом штанги, другой замеряет расстояние
между нижним концом штанги и землей. Расстояния от прово-
дов ВЛ до поверхности земли при снятом напряжении, как и
расстояния по горизонтали от проводов до строений, деревьев и
т. п., также измеряют штангой.
Стрелы провеса измеряют угломерными приборами или чаще
- методом глазомерного визирования. На стойках смежных
опор закрепляют параллельно земле по одной рейке на расстоя-
330
нии по вертикали от точки крепления провода, равном значе-
нию стрелы провеса провода при данной температуре. Наблю-
датель располагается на одной из опор так, чтобы его глаза бы-
ли на уровне рейки. Электромонтер перемещает ее до тех пор,
пока низшая точка провисания не будет находиться на прямой,
соединяющей обе визирные рейки. Стрелу провеса определяют
как среднее арифметическое расстояний от точек подвеса прово-
да до каждой рейки. Фактическая стрела провеса проводов не
должна отличаться от нормируемой более чем на 5%.
15.5. Ремонт воздушных линий
Планово-предупредительные ремонты воздушных линий
предотвращают преждевременный их износ и разрушение от-
дельных элементов линии вследствие нарушения нормального
режима работы или воздействия окружающей среды. В соответ-
ствии с ППРЭсх для ВЛ напряжением 0,38 кВ предусмотрены
плановые текущие и капитальные ремонты. При текущем ре-
монте проводят низовой или верхний осмотры воздушных ли-
ний. Проверяют состояние деревянных элементов опор, измеря-
ют глубину их загнивания. Подтягивают ослабевшие бандажи,
удаляют с них ржавчину. Выправляют опоры, заменяют повреж-
денные изоляторы и сгнившие элементы опор, перетягивают
отдельные участки сети. Осуществляют проверку и ревизию
трубчатых разрядников, вырубают разросшиеся деревья в ох-
ранной зоне. При капитальном ремонте выполняют плановую
замену опор, перетягивают и выправляют линию, заменяют не-
исправную арматуру. Проводят необходимые измерения и ис-
пытания.
Воздушные линии на деревянных опорах ремонтируют через
каждые три года, а линии на железобетонных опорах - через
шесть лет. Эти сроки могут быть изменены в зависимости от
состояния линии, определяемого на основании результатов ос-
мотров, профилактических измерений и проверок, но при этом
первый ремонт линии на деревянных опорах проводят не позже
чем через 6 лет. При осмотрах, профилактических измерениях и
испытаниях вносят соответствующие записи в журнал неисправ-
ностей. На основании этих записей составляют месячные и го-
довые планы ремонтов, а также планы-графики ремонтов. По-
следние составляют с учетом графиков отключений и ремонтов
питающих линий и подстанций высокого напряжения, что при-
водит к уменьшению продолжительности отключения потреби-
телей электрической энергии. Перед ремонтом обязательно про-
331
водят подготовительные работы (комплектование ремонтной
бригады, заготовку древесины, проводов, арматуры, метизов,
механизмов, транспорта, инструмента, приспособлений, инвен-
таря и т.п.)- На проведение ремонтных работ оформляют разре-
шение и выписывают наряд. После ремонта оформляют доку-
ментацию на выполненную работу, затем эксплуатационный
персонал оценивает работу и принимает ВЛ к использованию по
назначению.
Ремонт деревянных опор. Для предотвращения гниения дре-
весины ее пропитывают антисептирующими веществами, что
повышает срок службы в среднем в 3 раза. Загнивание опор
проверяют не реже чем через три года. Опоры, выполненные из
антисептированной древесины, еще раз пропитывают до появ-
ления общего загнивания. На опорах, пропитанных маслянис-
тыми антисептиками, через 10 лет устанавливают антисептичес-
кие бандажи из толя, рубероида или пергамина шириной 50 см,
а на опорах, пропитанных водо-растворимыми антисептиками,
бандажи ставят через 5 лет. На бандажи наносят антикоррози-
онную пасту.
При эксплуатации иногда выполняют частичную обработку
древесины антисептиком. При этом пастой покрывают: все под-
земные части опоры на глубину опасного загнивания и на 30 см
выше уровня земли; все торцовые части и верхнюю поверхность
горизонтальных и наклонно расположенных деталей опор; все
трещины шириной более 2 мм; места сочленения деталей опор
между собой. Поверхность бандажа и части опоры, обработан-
ные антисептиком, покрывают слоем гидроизоляции, в который
входит нефтяной битум.
После выправки опор (при помощи лебедок или тяговых ме-
ханизмов) плотно трамбуют грунт у их основания и подтягива-
ют ослабленные бандажи. Тросы оттяжек и узлы крепления сма-
зывают антикоррозионным покрытием. Оттяжки из круглой
стали окрашивают. Тросовая оттяжка подлежит замене при 20%
оборванных или разрушенных коррозией проволок троса. За-
гнившие приставки и опоры с эквивалентным диаметром менее
допустимого заменяют.
Ремонт железобетонных опор. Железобетонные опоры под-
лежат замене, если они имеют дефекты, перечисленные в
табл. 15.1. Незначительные сколы, поперечные трещины шири-
ной раскрытия до 0,6 мм или продольные до 0,3 мм, раковины
размером до 20-20-2,0 мм в железобетонных опорах устраняют
окраской, шпаклевкой или заделкой полимерцементной краской
или раствором (табл. 15.2).
332
Таблица 15.1
Дефекты железобетонных опор, требующих ремонта
Конструкция железобетонной опоры Характеристика дефекта, при котором опора подлежит замене
Центрифугированная вибри- рованная с ненапряженной и напряженной арматурой Поперечные трещины с шири- ной раскрытия более 1 мм
С напряженной проволочной и прядовой арматурой Поперечные трещины с шири- ной раскрытия более 0,6 мм
Все типы и конструкции Продольные трещины (две и более в одном сечении) с шири- ной раскрытия более 0,3 мм. Раковины (более 20-20-2,0 мм) в бетоне. Значительное смещение каркаса арматуры по отноше- нию к оси стойки.
Таблица 15.2
Полимерцементные растворы и краски для ремонта
железобетонных опор
Составная часть Раствор, % Крас- ка
Для за- делки крупных сколов и раковин Для шпаклевки крупных трещин, мелких раковин и шершавых поверх- ностей
Быстротвердеющий це- мент или портландцемент марки 500-600 22,0 28,0 60,0
Поливин! шацетатная эмульсия или латекс 14,5 16,0 25,0
Песок крупный (до 3 мм) 56,0
Песок мелкий (до 0,3 мм) 46,0
Вода 7,5 10,0 15,0
Перед заделкой раковин и трещин поверхность бетона очи-
щают от грязи, пыли и отслоении. Смачивают место ремонта
10%-ным раствором поливинилацетатной эмульсии, а затем
втирают (вмазывают) в раковину пли трещину полимерцемент-
333
ный раствор. Через час место заделки снова смачивают водным
раствором эмульсии. Мелкие, как поперечные, так и продоль-
ные, трещины можно закрашивать полимерцементной краской.
Железобетонные опоры с креном и односторонней деформацией
после выправки необходимо усилить оттяжкой. Поврежденные
антикоррозионные покрытия металлических элементов опор
заменяют новыми.
Ремонт проводов. При повреждении отдельных проволок де-
лают бандаж, навивая вокруг провода отрезок проволоки из
такого же материала. При выпучивании верхнего повива провода
(на длине 100 150 мм) на поврежденное место накладывают ре-
монтную муфту длиной 200 мм или две муфты меньшей длины.
При обрыве двух проволок в проводах марок А16-А70 и
ПС25, трех проволок в проводах марок АС16-АС70 и ПС35 и
одной проволоки в проводах марок А16-А25 поврежденный уча-
сток провода заменяют новым. Натяжение проводов регулируют
в тех случаях, когда габаритные размеры линии и стрелы прове-
са не отвечают требованиям ПУЭ.
15.6. Прием в эксплуатацию кабельных линий
Завершающим этапом работы по прокладке и монтажу ка-
бельных линий является приемка их в эксплуатацию. Приемка
кабельных линий после окончания прокладочных работ, когда
силовой кабель и соединительные муфты уже будут недоступны
для непосредственного осмотра, может осуществляться только в
процессе электрических испытаний. Однако существующие ме-
тоды электрических испытаний не дают возможности выявить
все дефекты в проложенной линии. Поэтому надежность работы
кабельной линии в эксплуатации можно обеспечить только в
том случае, если во время сооружения линии не будут нарушены
правила прокладки и монтажа муфт.
Принимаемый в эксплуатацию проложенный силовой кабель
по конструкции должен соответствовать условиям окружающей
среды и принятому способу прокладки. Бесперебойная работа
при эксплуатации кабельной линии в значительной степени за-
висит от правильно выбранного типа и марки проложенного
кабеля.
Приемка сооружений по трассе кабельной линии должна
предшествовать прокладке в них силовых кабелей. К началу
прокладки кабелей в подземных сооружениях необходимо обес-
печить окончание всех строительных работ. Приемка строи-
тельной части подземных сооружений должна быть всесторон-
334
ней, то есть должны проверяться: правильность расположения
подземных сооружений, наличие в них уклонов для стока воды,
если это необходимо, электрического освещения, водооткачки и
вентиляции, соответствие внутренних размеров проекту, отсут-
ствие газа и воды, а также состояние железобетонных конструк-
ций. Кроме того, должны быть сверены с проектом оставленные
в подземном сооружении посторонние подземные коммуника-
ции и правильность способа их пересечения с кабельными со-
оружениями, например, в дополнительных трубах-футлярах, а
также наличие теплоизоляции для теплопроводов и т. д. Пра-
вильность укладки труб блочной канализации проверяют путем
протаскивания металлического цилиндра диаметром на 5 мм
меньшим внутреннего диаметра проверяемых труб.
Проверяют отметки люков колодцев (которые при усовер-
шенствованном покрытии проездов не должны отличаться от их
отметок больше чем на 1 см), наличие запорных крышек, за-
кладных частей для крепления троса при прокладке кабеля. В
проезжей части чугунные люки должны быть уложены на под-
кладные железобетонные кольца.
Проверка качества работ в процессе прокладки заключается в
определении глубины прокладки кабеля, допустимых радиусов
изгиба, отсутствия в почве веществ, разъедающих оболочки ка-
белей, расстояний между кабелями в свету (не менее 100 мм),
расстояний на пересечениях и сближениях прокладываемого си-
лового кабеля с железнодорожными и трамвайными путями,
теплофикационными трубами, кабелями связи и пр.; наличия
песчаной постели под кабель и подушки, защитных покрытий,
запасов кабеля перед муфтами для компенсации длины и соот-
ветствующих креплений муфт и кабеля в болотных и слабых
грунтах. Особенно часто возникают механические повреждения
на кабелях при протаскивании их в трубах через улицы, а также
при вводе в здания. Контроль за строгим соблюдением техноло-
гии монтажа муфт заключается в проверке крутых изгибов жил,
размеров их разделки, плотности намотки изоляции, качества
пайки, а также качества монтажного материала, соответствия
кабельной гарнитуры, инструмента и приспособлений.
Техническая документация, передаваемая монтажной орга-
низацией на проложенную линию, должна содержать:
• технический проект кабельной линии со всеми согласова-
ниями на ее прокладку и отклонениями от проекта с ука-
занием, с кем и когда эти отклонения согласованы;
• схему исполнительной трассы, заверенную техническим
надзором предприятия электросети;
335
• протоколы заводских испытаний кабеля, необходимые для
проверки соответствия кабеля требованиям ГОСТа;
• акты наружного осмотра кабеля на барабанах, необходи-
мые для уверенности в том, что проложенный кабель не
был поврежден при его транспортировке пли хранении;
• результаты вскрытия и осмотра в лаборатории образцов
для кабелей производства иностранных фирм, а также для
кабелей, на которые отсутствуют протоколы заводских ис-
пытаний;
• протокол испытания всей кабельной линии после про-
кладки.
В техническую документацию должны также входить: инвен-
тарная опись всех элементов кабельной линии; чертежи строи-
тельных сооружений; кабельный журнал; акт перенесения в на-
туру проекта трассы и правильности выполнения разбивочных
работ; акт приема траншеи и строительной части кабельных со-
оружений под монтаж; протокол прогрева кабеля на барабанах
перед прокладкой, если работы производились при температуре
ниже 0°С; протокол измерения сопротивления заземления кон-
цевых муфт; акт на скрытые работы. В акте на скрытые работы
должно быть отражено следующее:
• осмотр проложенного кабеля;
• устройство «постели», «подушки», защиты кабельной ли-
нии от механических повреждений;
• соответствие габаритов взаимного сближения и пересече-
ния с другими подземными коммуникациями;
• монтаж всех муфт.
Если проектом на кабельную линию предусматривались ме-
роприятия по электрической защите металлических оболочек
кабеля от коррозии, то при сдаче линии в эксплуатацию должны
быть переданы протоколы, подтверждающие правильность ра-
боты защитных антикоррозийных устройств.
Перед включением проложенной кабельной линии должен
быть выполнен минимальный объем пусковых испытаний, за-
ключающийся в определении целостности жил кабеля, в измере-
нии сопротивления изоляции между жилами кабеля и между жи-
лами и землей, в испытании кабельной линии высоким напря-
жением выпрямленного тока и проверке действия установлен-
ных на линии устройств антикоррозийной защиты от блуждаю-
щих токов. Одновременно проверяется правильность соответст-
вия жил по фазам от обоих концов линии независимо от их рас-
цветки.
336
После включения кабельной линии под напряжение произво-
дится проверка приборами правильности ее фазировки. Сущ-
ность фазировки под напряжением заключается в сравнении фа-
зы кабеля, находящейся под напряжением от распределительно-
го устройства (РУ) с противоположного конца кабеля, с предпо-
лагаемой одноименной фазой шин РУ, где производится фази-
ровка. Если разность напряжений между фазой кабеля и одно-
именной по расцветке фазой шин РУ равна нулю, то это означа-
ет соответствие фаз. Наоборот, разность напряжений между фа-
зами кабеля и оборудованием может указывать на неправильное
присоединение кабеля.
15.7. Контроль токовой нагрузки кабельных линий
На износ кабеля влияют температурное и электрическое поля.
У высоковольтных кабелей воздействие электрического поля, в
котором находится изоляция, сильнее, и поэтому допустимая
температура жил кабеля для них меньше, чем для кабелей более
низкого напряжения. Допустимые температуры нагрева токове-
дущих жил определяются конструкцией кабеля (типом применяе-
мой изоляции), рабочим напряжением, режимом его работы
(длительный, кратковременный). В соответствии с ПУЭ для
каждой кабельной линии из условий допустимых температур
нагрева токоведущих частей установлены допустимые расчетные
нагрузки. Этим нагрузкам соответствуют следующие макси-
мально допустимые температуры на жилах кабеля: для кабелей с
пропитанной бумажной изоляцией напряжением до 1 кВ - 80°С,
напряжением до 10 кВ - 60°С, для кабелей с резиновой изоляци-
ей - 65°С; для кабелей по ВТУ в полихлорвиниловой оболочке -
65°С.
Допустимые токовые нагрузки для нормального длительного
режима работы кабельной линии определяют по таблицам, при-
веденным в ПУЭ. Они зависят от способа прокладки кабеля и
вида охлаждающей среды (земля, воздух). Для кабелей, проло-
женных в земле, допустимые токовые нагрузки приняты из рас-
чета прокладки одного кабеля в траншее на глубине (расстояние
между кабелями, если их несколько, не менее 50 мм) при темпе-
ратуре земли 15°С. Для кабелей, проложенных на воздухе
(расстояние между ними не менее 35 мм), температура окружа-
ющей среды равна 25°C.
Если расчетная температура tp окружающей среды отличается
от принятых условий tH, то при определении допустимых токо-
вых нагрузок, как и для воздушных линий, вводят поправочный
коэффициент к 1 (табл. 15.3 и 15.4).
337
За расчетную температуру почвы принимают наибольшую
среднемесячную температуру (из всех месяцев года) на глубине
прокладки кабеля. За расчетную температуру воздуха принима-
ют наибольшую среднесуточную температуру, повторяющуюся
не менее трех дней в году. Однако реальные условия прокладки
кабелей могут отличаться от исходных. Поэтому при прокладке
в одной траншее нескольких кабелей вводят поправочный ко-
эффициент к2, зависящий от числа параллельно проложенных
кабелей и расстояния между ними в свету (табл. 15.5).
Таблица 15.3
Поправочные коэффициенты для учета температуры земли
Нормальная температура жилы, °C Фактическая температура земли, °C
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
80 1,14 1,10 1,08 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,83 0,80 0,73
65 1,18 1,14 1,10 1,05 1,00 0,95 0,89 0,84 0,77 0,71 0,63
60 1,20 1,15 1,12 1,05 1,00 0,94 0,88 0,82 0,75 0,67 0,57
55 1,22 1,17 1,12 1,07 1,00 0,93 0,86 0,79 0,71 0,61 0,50
50 1,25 1,20 1,14 1,07 1,00 0,93 0,84 0,76 0,66 0,54 0,37
Таблица 15.4
Поправочные коэффициенты для учета температуры воздуха
Нормальная температура жилы, °C Фактическая температура воздуха, °C
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
80 1,21 1,20 1,17 1,13 1,09 1,04 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80
70* 1,29 1,24 1,20 1,15 1,Н 1,05 1,00 0,94 0,88 0,81 0,74
65 1,32 1,27 1,22 1,17 1,12 1,06 1,00 0,94 0,87 0,79 0,71
60 1,36 1,31 1,25 1,20 1,13 1,07 1,00 0,93 0,85 0,76 0,66
55 1,41 1,35 1,29 1,23 1,15 1,08 1,00 0,91 0,82 0,71 0,58
50 1,48 1,41 1,34 1,26 1,18 1,09 1,00 0,89 0,78 0,63 0,45
Примечание: * - для газонаполненных кабельных линии 10-35 кВ.
338
Таблица 15.5
Поправочные коэффициенты для кабелей, лежащих рядом в
земле в трубах и без труб
Расстояние в свету, мм Число кабелей
1 2 3 4 5 6
100 1,0 0,90 0,85 0,80 0,78 0,75
200 1,0 0,92 0,87 0,84 0,82 0,81
300 1,0 0,93 0,90 0,87 0,86 0,85
Если необходимо применять оба поправочных коэффициен-
та, длительно допустимую нагрузку 1доп определяют по формуле
1доп=к1к21и. Эксплуатационные нагрузки рассчитывают для раз-
ных сезонов года.
При пересечении проездов и улиц прокладку кабелей в земле
выполняют в трубах и блоках, что ухудшает тепловой режим и
ограничивает пропускную способность. Если длина таких уча-
стков превышает 10 м, то длительно допустимую нагрузку, при-
нятую по таблицам для кабелей, проложенных в воздухе, пере-
считывают со среднерасчетной температуры воздуха 25°С на
среднерасчетную температуру грунта 15°С умножением на по-
правочный коэффициент пересчета (табл. 15.6).
Таблица 15.6
Поправочный коэффициент пересчета на среднесуточную
температуру
Номинальное напряжение кабеля, кВ до 3 6 10 20...35
Поправочный коэффициент 1,09 1,12 1,13 1,18
Далее к пересчитанной исходной нагрузке для кабелей в тру-
бах (в земле) берут поправку на фактическую температуру грун-
та. Кабельные линии напряжением до 10 кВ, несущие в нор-
мальном режиме нагрузку меньше номинальной, разрешают
кратковременно перегружать (табл. 15.7). В аварийном режиме
перегрузка кабельной линии допускается на время прохождения
максимумов нагрузок в течение пяти суток. Для кабелей, нахо-
дящихся в эксплуатации более 15 лет, значения нагрузок, ука-
занных в табл. 15.7, должны быть уменьшены на 10%. Перегруз-
ка кабелей напряжением 20-35 кВ не разрешается.
При определении возможности длительно допустимых нагру-
зок кабельных линий по сравнению с расчетными рекомендуют
339
в процессе эксплуатации контролировать температурные режи-
мы кабелей. Для этого измеряют температуру металлических
оболочек кабелей to6, а затем определяют температуру жилы ка-
беля Тж по формуле
Тж=и + AtK,
где AtK - перепад температур от оболочки до жилы кабеля.
Перепад температур AtK определяют по формуле
Л, _^nPSk
1- — ,
100g
где 1м - измеренный длительный максимальный ток кабеля, А;
и - число жил кабеля;
р - удельное сопротивление материала жилы кабеля,
Ом-мм2/м;
Sk - сумма тепловых сопротивлений изоляции и защитных
покровов кабеля, град-см/Вт;
q - площадь сечения жилы кабеля, мм2.
Таблица 15.7
Допустимые перегрузки кабелей напряжением до 10 кВ
Коэффициент предвари- тельной нагрузки Способ прокладки Допустимая перегрузка по отношению к номинальной при ее длительности, ч
номиналь- ный режим аварийный режим
1,5 2,0 3,0 1,0 3,0 6,0
0,6 В земле 1,35 1,30 1,15 1,50 1,35 1,25
0,6 В воздухе 1,25 1,15 1,10 1,35 1,25 1,25
0,6 В трубах (в земле) 1,20 1,10 1,00 1,30 1,20 1,15
0,8 В земле 1,20 1,15 1,10 1,35 1,25 1,25
0,8 В воздухе 1,15 1,10 1,05 1,30 1,25 1,20
0,8 В трубах (в земле) 1,10 1,05 1,0 1,20 1,15 1,10
Если в результате измерений температура жилы кабеля ока-
жется ниже допустимой Тж.д., то нагрузку кабеля определяют по
формуле
где t0 - температура окружающей среды.
340
Температуру кабелей рекомендуют измерять при самых не-
благоприятных условиях: максимальной нагрузке и наивысшей
температуре окружающей среды. При равномерном графике на-
грузки кабельной линии в течение суток температуру оболочки
кабеля достаточно измерить дважды с интервалом 1 2 ч. Если
график нагрузки неравномерен, температуру оболочки кабеля
измеряют в течение суток через каждые 1-2 ч, измеряя одновре-
менно значение нагрузки и напряжения линии. По полученным
данным строят суточные графики температуры оболочки кабеля
и его нагрузки. При подсчете температуры жилы кабеля за to6
принимают максимальное значение температуры оболочки по
графику, а за 1м - максимальное значение тока нагрузки в тече-
ние двух часов (эти значения могут быть сдвинуты по времени).
Температуру окружающей среды для кабелей, проложенных в
туннелях-каналах, измеряют на входе и выходе из них; для кабе-
лей, проложенных в земле, - на расстоянии 3-5 м от крайнего
кабеля на глубине его прокладки.
На ответственных кабельных линиях, отходящих от распре-
делительных устройств, контроль за токовыми нагрузками по-
стоянно ведет дежурный персонал по стационарным измери-
тельным приборам, показания которых заносят в суточные ве-
домости. Для наглядности на шкалах щитовых ампермегров
красной чертой отмечен допустимый ток кабельной линии. При
отсутствии дежурного персонала нагрузки кабельной линии
контролируют периодически 2-3 раза в год: 1 раз в летний и 1-2
раза в осенне-зимний максимумы.
Одновременно с контролем токовых нагрузок измеряют ра-
бочее напряжение кабельных линий, в нормальных условиях
эксплуатации оно не должно превосходить номинальное более
чем на 15%. На основании результатов контроля токов нагруз-
ки, температуры кабелей и напряжения инженерно-технический
персонал проводит мероприятия по обеспечению экономичной и
безаварийной работы кабельной сети.
15.8. Осмотры кабельных линий
Надежность работы кабельных линий в значительной мере
зависит от надзора за состоянием трасс и кабелей, который за-
ключается в проведении периодических обходов и осмотров.
Систематические осмотры трасс кабелей напряжением свыше 1
кВ, проложенных в земле и туннелях, проводят в сроки, установ-
ленные местными инструкциями, но не реже 1 раза в три месяца,
а осмотры концевых муфт 1 раз в шесть месяцев, кабельных
линий напряжением до 1 кВ - 1 раз в год. Сроки контрольных
341
осмотров кабельных линий устанавливает инженерно-
технический персонал с учетом местных условий.
Внеочередные обходы трасс проводят весной во время таяния
снега, ледоходов, паводков, после ливней и в период осенних
дождей, когда наблюдаются наибольшие размягчения и размыв
грунта, в результате чего возможны повреждения кабелей. При
обходах необходимо:
• проверить состояние трассы кабельной линии, отсутствие
промывов, провалов, повреждений креплений, угрожаю-
щих целостности кабелей в местах их пересечения с кана-
лами, кюветами и оврагами;
• убедиться в наличии и проверить состояние постоянных
предохранительных плакатов, пикетов-ориентиров на
трассе линии;
• в местах перехода кабелей на стены зданий или опоры
воздушных линий электропередачи проверить защиту ка-
белей от механических повреждений, исправность конце-
вых муфт, убедиться в отсутствии ржавчины, вмятин и за-
боин на броне и т. и.;
• осмотреть соединения стыков рельсов в местах пересече-
ний и сближений кабельных линий с электрифицирован-
ными железными дорогами на расстоянии не менее 100 м в
обе стороны от пересечения или сближения.
При осмотрах необходимо также обращать внимание на ка-
бель, проложенный открыто или в воде, кабельные колодцы
(состояние антикоррозионных покрытий, наличие маркировки
и т.п.).
Все дефекты, обнаруженные в результате обходов и осмотров
трасс кабельных линий, записывают в журнал. О дефектах, тре-
бующих немедленного устранения, обходчик обязан срочно со-
общить непосредственному руководителю. Инженерно-техничес-
кий персонал на основании просмотра журнала дефектов наме-
чает мероприятия и сроки их проведения по повышению надеж-
ности работы кабельной линии.
Во время обхода проверяют соблюдение Правил по охране
высоковольтных электрических сетей; немедленно прекращают
земляные работы, проводимые без разрешения и согласования с
эксплуатирующей кабельную линию организацией, при этом
составляют акт о нарушении правил и вызывают представителя
инспекции или органов милиции. В проектах работ, проводи-
мых вблизи кабельной линии по согласованию с эксплуатирую-
щей организацией, должны быть предусмотрены меры по обес-
печению их сохранности.
342
В соответствии с ПТЭ землеройные машины могут работать
на расстоянии не ближе 1 м от кабеля. Отбойные молотки для
рыхления грунта над кабелями можно применять лишь на глу-
бине не более 0,4 м. Клин-бабы и другие ударные механизмы
применяют на расстоянии не ближе 5 м от кабелей. В зимнее
время при работе в зоне расположения кабеля и прогрева грун-
та, чтобы тепловым источником не повредить кабель, слой
грунта должен быть не менее 250 мм.
15.9. Определение мест повреждения на кабельных линиях.
Прожигание кабелей
Кабельная линия находится, как правило, под землей, и по-
этому определение места ее повреждения - наиболее трудная
операция, от реализации которой зависит своевременность пи-
тания потребителей. Чтобы получить исходные данные для вы-
бора наиболее подходящего метода определения места повреж-
дения, устанавливают характер повреждения, который может
быть следующим: замыкание на землю одной фазы; замыкание
двух или трех фаз на землю либо между собой; обрыв одной,
двух или трех фаз, с заземлением или без заземления; заплыва-
ющий пробой изоляции; сложные повреждения.
Для установления характера повреждения кабельную линию
отключают от источника питания. От линии отключают все эле-
ктроприемники и с обеих ее концов мегомметром измеряют со-
противление изоляции каждой токоведущей жилы по отноше-
нию к земле и между каждой парой жил, а также убеждаются в
отсутствии обрыва токоведущих жил.
Установив характер повреждения кабельной линии, выбира-
ют метод, наиболее подходящий для определения места повреж-
дения в данном конкретном случае. В первую очередь с погреш-
ностью порядка 10-40 м определяют зону, в границах которой
расположено место повреждения. Затем уточняют место повреж-
дения непосредственно на трассе. Для определения зоны по-
вреждения линии применяют следующие относительные методы:
импульсный, колебательного разряда, петлевой, емкостный.
Импульсный метод основан на посылке в поврежденную ли-
нию зондирующего электрического импульса и измерении ин-
тервала времени между моментами подачи импульса и прихода
отраженного импульса от места повреждения в кабеле.
Если скорость распространения импульса в кабельной линии
обозначить через о, а расстояние от начала линии до места по-
вреждения - через 1х, то время, за которое импульс проходит до
343
точки повреждения и обратно, может быть определено из соот-
ношения
2-Е
tr =—- .
Скорость распространения импульса по силовым кабелям
примерно равна 160 м/мкс. При этом условии расстояние до мес-
та повреждения определяют по формуле
1Х= — = 80-г .
2
При импульсном методе измерения может быть не только
найдено расстояние до места повреждения, но и определен ха-
рактер дефекта. Погрешность измерения при этом методе со-
ставляет не более 1,5% измеряемой длины кабеля.
Метод колебательного разряда позволяет определить зону
повреждения кабельной линии при заплывающих пробоях. При
измерении от испытательной установки напряжение постоянно-
го тока подают на поврежденную жилу кабеля и плавно подни-
мают до значения напряжения пробоя. В момент пробоя в месте
повреждения возникает искра, имеющая небольшое переходное
сопротивление, и в кабеле происходит разряд колебательного
характера. Период колебаний Т этого разряда соответствует
времени двукратного пробега волны до места повреждения и
обратно, поэтому
7-=±к.„л„;>=£^.
о 4
где и - скорость распространения волны колебания в кабеле.
Продолжительность колебательного разряда измеряют ос-
циллографом с однократной ждущей разверткой типа ОЖО или
электронным миллисекундомером, присоединяемыми через де-
литель напряжения. Погрешность метода не более 5% макси-
мального значении шкалы, по которой проводят измерение.
Петлевой метод применяют для определения зоны поврежде-
ния кабельной линии в случаях, когда жила с поврежденной
изоляцией (замыкание на землю) не имеет обрыва и имеется хотя
бы одна жила с хорошей изоляцией. Этот метод заключается в
непосредственном измерении сопротивления постоянному току
участка поврежденной жилы от места измерения до места по-
вреждения при помощи измерительного моста. Если с одной
стороны кабеля соединить между собой поврежденную и здоро-
вую жилы, а с другой стороны подключить два регулируемых
сопротивления, получается схема моста (рис. 15.1). Равновесие в
344
следовательно:
мосте наступит при
/х = 2£—,
Л] +Л2
где Ri и Rz - сопротивления, присоединенные к поврежденной и
исправной жилам;
го - удельное сопротивление;
L - полная длина кабеля.
Сопротивление перемычки, соединительных концов переход-
ных контактов может влиять на точность результатов измере-
ний. Поэтому при втором измерении необходимо поменять мес-
тами концы кабельной линии, присоединяемые к мосту, при
этом
0,997
1,003 .
L+lx = 2L——г.
7?! + Т?2
Измерения выполнены правильно, если
. д.';
К1+Л2 я/ + Л2\
Петлевой метод применяют при небольших расстояниях до
места повреждения (1х< 100-200 м) и больших переходных сопро-
тивлениях 1000<Rn<5000 0м. Погрешность определения мест
повреждений составляет не более 0,1-0,3%.
Рис. 15.1. Схема определения места повреждения петлевым методом:
1 - жилы кабеля; 2 - перемычка; R],R2-регулируемые плечи моста
345
Емкостный метод используют для определения мест повреж-
дений с обрывом одной или нескольких жил кабеля и при сопро-
тивлении изоляции поврежденной жилы не менее 5000 Ом.
Принцип метода заключается в измерении емкости оборванного
участка жилы кабеля, которая пропорциональна его длине до
места повреждения. Емкость можно измерять как на постоян-
ном, так и на переменном токе. В практике применения емкостно-
го метода встречаются следующие три принципиальных случая:
первый — обрыв одной жилы (рис. 15.2, а). Измеряют
емкость оборванной жилы с одного С( и с другого С2 конца ка-
беля. Расстояние до места повреждения будет:
второй — обрыв одной жилы с замыканием на землю ее
половины, С2=0 (рис. 15.2,6). Измеряют емкость оборванной
жилы и емкость целой жилы С. Расстояние до места поврежде-
ния будет:
третий — обрыв одной жилы, все фазы имеют глухое за-
земление, в том числе и один конец оборванной жилы
(рис. 15.2, в):
где Со удельная емкость, берется из справочника, мкФ/км.
Рис. 15.2. Виды повреждений кабелей с обрывом жил
Акустический метод применяют при условии, что в месте по-
вреждения можно создать искусственный электрический разряд,
346
прослушиваемый с поверхности земли или воды. При возникно-
вении разряда в поврежденном месте одновременно с электро-
магнитными колебаниями возникает звуковая волна, которая
может быть прослушана на поверхности земли или воды. Наи-
большая слышимость будет непосредственно над местом пов-
реждения кабеля. В качестве генератора импульсов используют
обычную испытательную установку высокого напряжения по-
стоянного тока.
От высоковольтной выпрямительной установки в кабель по-
сылается импульс высокого напряжения. Достигнув места по-
вреждения, этот импульс создает пробой - искровое перекрытие
с жилы на оболочку кабеля. На поверхности земли искровые
разряды прослушивают акустическим индукционным прибором
типа АИП-3, который состоит из пьезоакустического датчика,
усилителя на батарейках, головного телефона и выносной ин-
дукционной рамки. Недостаток данного метода состоит в том,
что необходимо иметь передвижную установку высокого на-
пряжения постоянного тока.
Индукционный метод применяют для определения места пов-
реждения кабельной линии непосредственно на трассе. Он осно-
ван на принципе улавливания магнитного поля над кабелем,
создаваемого током звуковой (тональной) частоты, пропускае-
мым по кабельной линии. По поврежденной жиле кабеля пропу-
скают ток от генератора тональной частоты 800-1000 Гц. При
этом вокруг кабеля образуется магнитное поле, напряженность
которого пропорциональна силе тока в кабеле, глубине залега-
ния и расстоянию от его осп.
Оператор, продвигаясь вдоль трассы кабеля от места уста-
новки звукового генератора, при помощи испытательной рамки
(антенны), усилителя и телефонных наушников может опреде-
лить характер распространения этого поля и, следовательно,
трассу кабельной линии, места расположения муфт, глубину за-
ложения кабеля и место повреждения. Звук в наушниках будет
слышен на участке трассы кабельной линии. В стороне от трассы
или за местом повреждения слышимость в телефоне резко сни-
жается.
Индукционный метод обеспечивает высокую точность опре-
деления места повреждения. Погрешность составляет не более
0,5 м. Применяют этот метод в тех случаях, когда переходное со-
противление в месте повреждения составляет не более 20-50 Ом.
При повреждении кабельных линий сопротивление изоляции
продолжает оставаться большим, поэтому трудно подобрать
методы для отыскания места повреждения. В этих случаях сни-
347
жают переходное сопротивление до 10 100 Ом путем прожига-
ния изоляции в поврежденном месте от специальных установок.
Коэффициент полезного действия прожигающей установки
значительно повышается, когда ее сопротивление приблизи-
тельно равно переходному в месте повреждения. На практике
нет установки с большим испытательным напряжением и малым
пли переменным внутренним сопротивлением. Поэтому прожи-
гание кабеля во многих случаях ведут при помощи комбиниро-
ванных установок. В начальной стадии прожигания применяют
выпрямительные установки, позволяющие получить высокое
напряжение (до 15 кВ и более) при малых токах (до 5 А). На за-
ключительной стадии дожигания используют специальные
трансформаторы с низким рабочим напряжением и более высо-
ким выходным током.
Широкое применение нашел резонансный метод, обеспечи-
вающий высокую эффективность прожигания на переменном
токе при возможности получения высоких испытательных на-
пряжений на довольно простой, легкой и портативной аппара-
туре. При этом методе используют специальные трансформато-
ры с переключателем витков вторичной обмотки. Вторичную
обмотку включают на кабель, подлежащий прожиганию. Ем-
кость подключенного кабеля совместно с индуктивностью высо-
ковольтной вторичной обмотки трансформатора образует резо-
нансный контур на частоте сети 50 Гц. Колебания в контуре
возбуждаются благодаря магнитной связи с первичной обмот-
кой трансформатора, получающей питание от сети 127 и 380 В.
Изменением переключателя настройки контура (число витков)
регулируют напряжение на кабеле. В резонансном контуре мо-
жет развиваться реактивная мощность до нескольких сотен ки-
ловольт-ампер, в то время как из сети питания потребляется не-
большая мощность порядка нескольких киловатт, идущая на
покрытие активных потерь.
Пробой изоляции может происходить на обеих полярностях
напряжения, и частота пробоя может доходить до 100 раз в се-
кунду. Поэтому при резонансном методе процесс выгорания
происходит более интенсивно и быстрее, чем при использовании
других методов.
15.10. Ремонт кабельных линий
Ремонт свинцовой или алюминиевой оболочек кабеля. На-
рушение герметизации обычно происходит в результате механи-
ческих повреждений при проведении земляных работ. Восста-
новление герметизации кабеля выполняют, если есть полная
348
уверенность в том, что изоляция кабеля не повреждена и влага в
кабель не проникла. Такой ремонт выполняют в следующей по-
следовательности:
• удаляют часть оболочки по обе стороны от места повреждения;
• осматривают и проверяют верхнюю ленту поясной изоляции
на отсутствие влаги;
• выполняют разбортовку торцов заводской оболочки; вос-
станавливают герметизацию кабеля. Для этого на оголен-
ный участок накладывают разрезанную вдоль свинцовую
трубу и после обивки пропаивают продольный шов и шей-
ки, а также заливочные отверстия после заполнения трубы
кабельной массой;
• соединяют оболочку с броней кабеля и заключают кабель в
защитный чугунный кожух для прокладки его в землю или в
специальную стальную трубу для открытой прокладки.
Если влага проникла в изоляцию, поврежденный участок ка-
беля вырезают и вместо него монтируют вставку из кабеля ана-
логичной марки. Минимальная длина вставки по условиям
удобства монтажа составляет 3 м. В местах соединения вставки с
кабелем монтируют две соединительные муфты. По обеим сто-
ронам муфты при прокладке в землю делают запас кабеля в виде
волнообразного изгиба (змейки).
Ремонт изоляции кабеля. В случае электрического пробоя
изоляции при отсутствии повреждения токопроводящей жилы
ремонт может быть выполнен без разрезания жил кабеля, т.е.
при помощи бесклеммной муфты. Для этого необходимо убе-
диться в полном отсутствии влаги в изоляции и наличии запаса
кабеля, позволяющего развести жилы и выполнить подмотку
дефектной изоляции. Для герметизации кабель закладывают в
свинцовую трубу, заливают кабельной массой и т. д. в том же по-
рядке, что и при ремонте свинцовых и алюминиевых оболочек.
При капитальных ремонтах кабельных линий концевые ста-
рые муфты необходимо заменять новыми с герметической за-
делкой. В заделках, выполненных из эпоксидного компаунда,
может нарушиться герметичность и вытекать пропиточный со-
став в нижней или верхней частях. При вытекании пропиточно-
го состава из корешка разделки участок, примыкающий к муфте,
на 40-50 мм в обе стороны обезжиривают. После этого конец
заделки и прилегающую к нему свинцовую или алюминиевую
оболочку на расстоянии 15-20 мм обматывают двумя слоями
хлопчатобумажной ленты, смазанной эпоксидным компаундом.
Затем на кабель устанавливают ремонтную форму, заполняют ее
эпоксидным компаундом.
349
Если пропиточная масса вытекает сверху в месте выхода жил
из заделки, плоскую часть заделки и участки жил на расстоянии
30 мм зачищают ножом или стеклянной бумагой и обезжирива-
ют (тряпкой, смоченной в бензине или ацетоне). Затем устанавли-
вают ремонтную форму и заливают ее эпоксидным компаундом.
15.11. Профилактические испытания и измерения
В целях своевременного выявления и устранения дефектов
изоляции кабеля, предупреждения аварийных повреждений ка-
бельные линии в процессе эксплуатации подвергают ежегодно
профилактическим испытаниям. Кабели, находящиеся в благо-
приятных условиях по температурному режиму и способу про-
кладки, испытывают не реже 1 раза в три года.
Внеочередные испытания кабельных линий проводят после
ремонтных работ и окончания земляных работ на трассе. Ос-
новной метод — испытание кабеля повышенным напряжением
постоянного тока, так как кабели обладают большой зарядной
реактивной мощностью и испытание их на переменном токе
требует применения мощных испытательных установок.
Кабельные линии напряжением до 1 кВ допускается испыты-
вать только мегомметром на напряжение 1000 2500 В. При ис-
пытании на выпрямленном напряжении одновременно измеряют
ток утечки, по величине которого определяют изменение сопро-
тивления изоляции.
В особо ответственных кабелях иногда измеряют диэлектри-
ческие потери. При профилактических испытаниях кабельных
линий проверяют изоляцию каждой жилы кабеля по отношению
к другим и оболочке. Вместе с кабелем испытывают концевые
муфты или воронки и опорные изоляторы до разъединителя.
Испытанию можно подвергать последовательно соединенные
кабельные линии с распределительными устройствами. Группо-
вые кабельные линии или параллельные кабели, присоединен-
ные к отдельным агрегатам (генератору, трансформатору), мож-
но испытывать одновременно без отсоединения от сети.
Для проведения испытаний кабельную линию отключают и
заземляют. Затем с одной из фаз снимают заземление и подают
испытательное напряжение. Напряжение поочередно подают на
каждую жилу кабеля при заземлении двух других жил. Крат-
ность и значение испытательного напряжения для кабеля на-
пряжением 2-10 кВ составляет (5-6) Пн, напряжением 20-35 кВ
(4—5) UH, напряжением ПО кВ (2-3) UH. Продолжительность
испытания каждой жилы кабеля напряжением 2-35 кВ - 5 мин,
напряжением 110-220 кВ - 20 мин.
350
Состояние изоляции кабеля оценивается величиной тока
утечки и его асимметрией по фазам. При удовлетворительном
состоянии изоляции ток утечки в момент подъема напряжения
на каждой ступени резко возрастает за счет заряда емкости ка-
беля, а затем быстро спадает: у кабелей напряжением 6-10 кВ -
до значения менее 500 мкА, у кабелей напряжением 20-35 кВ -
800 мкА. При наличии дефектов ток утечки спадает медленно и
даже может возрасти. Ток утечки записывают на последней ми-
нуте испытаний.
Асимметрия токов утечки по фазам у кабелей с неповрежден-
ной изоляцией не должна превышать 50%. Разработан метод
испытания кабельных линий собственных нужд электростанций
напряжением 6 кВ под нагрузкой. Испытательное напряжение в
этом случае подают в нулевую точку трансформатора, а вы-
прямленное испытательное напряжение в пределах 20-24 кВ на-
кладывают на фазное рабочее напряжение. При таком испыта-
нии не должны работать вращающиеся машины (должна быть
учтена ответственность потребителей).
Во время проведения профилактических испытаний кабелей
определяют: сопротивление изоляции; целостность жил и фази-
ровку; температуру кабеля; сопротивление заземления концевых
заделок; значение блуждающих токов. Сопротивление изоляции
кабеля должно быть не ниже 0,5 МОм. При определении сопро-
тивления изоляции кабеля при помощи мегомметра одновре-
менно определяют отсутствие замыканий между фазами или фа-
зами и оболочкой и обрывов жил кабеля. Многие повреждения
изоляции кабелей начинаются с потери герметичности оболочек.
В этих случаях проникновение влаги ускоряет ухудшение изоля-
ции. Поэтому обычно профилактические испытания проводят в
теплое время года, в период наибольшей вероятности ухудшения
изоляции. Целостность жил и фазировку кабельной линии при
эксплуатации проверяют после перемонтажа муфт или отъеди-
нения жил кабеля, пользуясь при этом мегомметром и указате-
лем напряжения.
Температуру кабелей измеряют в соответствии с указаниями
местных инструкций на тех участках трассы, на которых воз-
можны перегревы кабелей. Ее измеряют термопарами, термосо-
противлениями и лишь в крайнем случае термометрами.
В эксплуатации сопротивление заземления концевых заделок
измеряют при капитальном ремонте заземляющих устройств. В
остальных случаях проверяют целостность заземляющего про-
водника, соединяющего концевую заделку с шиной заземляюще-
го устройства.
351
Надежность работы кабельных линий зависит от состояния
оболочек кабеля. Нарушение герметичности оболочек, проник-
новение воздуха и влаги во внутренние полости кабеля приводит
к электрическому пробою изоляции. Металлические оболочки
кабелей в процессе эксплуатации могут разрушаться вследствие
химического или электрического взаимодействия с окружающей
средой. Наиболее подвержены разрушению оболочки кабельных
линий, проложенных в земле, от электролитической коррозии,
вызываемой блуждающими токами.
Для определения коррозионной опасности и разработки мер
защиты кабельной линии в первый год эксплуатации блуждаю-
щие токи замеряют не менее 2 раз. Для этого на кабельных ли-
ниях проводят комплекс испытаний, в процессе которого опре-
деляю!’ разность потенциалов между оболочками кабеля и зем-
лей; плотность тока, стекающего с кабеля в землю; силу и на-
пряжение тока, протекающего по оболочке кабеля. Периодич-
ность измерений в последующие годы устанавливают на осно-
вании результатов первых измерений и анализа коррозионных
зон.
Для обнаружения опасных зон, где оболочки кабеля имеют
положительный потенциал по отношению к земле, измеряют
разность потенциалов (относительно зоны с нулевым потенциа-
лом). Опасными считают участки в анодных и знакопеременных
зонах, где бронированные кабели проложены в малоагрессив-
ных грунтах (удельное сопротивление почвы более 20 Ом-м) при
среднесуточной плотности тока утечки в землю более 0,15
мА/дм2 и при любом токе утечки для кабелей, проложенных в
агрессивных грунтах. При обнаружении опасных участков при-
нимают меры по предотвращению разрушения кабелей электро-
коррозией. Для этого применяют катодную поляризацию, про-
текторную защиту или электрический дренаж.
Полное представление о блуждающих токах в местах распо-
ложения кабельных сетей может быть получено после построе-
ния по результатам замеров диаграмм на плане кабельных сетей.
На основании анализа построенных диаграмм можно принять
правильное решение по защите кабельных сетей от коррозии.
15.12. Контрольные вопросы и задачи
Как соблюдаются режимы по токам нагрузки? В чем заключа-
ется осмотр воздушных линий? Что такое профилактические из-
мерения и проверки? Как проводят ремонт воздушных линий на
деревянных или железобетонных опорах? Как проводят ремонт
проводов воздушных линий? Как проверить стрелу провеса и габа-
352
риты воздушной линии? В чем заключается технический на&зор за
качеством работ? Кто выполняет технический надзор за качест-
вом работ? На что обращают внимание при приемке строитель-
ной части подземных работ? Перечислите документы, которые
должна содержать техническая документация, передаваемая
монтажной организацией. В чем состоит соблюдение режимов по
токам нагрузки силовых кабельных линий? Что такое осмотры,
профилактические испытания и измерения силовых кабельных ли-
ний? Как определяют места повреждений? С какой целью выпол-
няется прожигание кабелей? В чем заключается защита кабелей
от коррозии? Как ремонтируют кабельные линии? Когда проводят
внеочередные осмотры трасс прокладки кабелей?
Задача 1. Определите перепад температур от оболочки до жи-
лы кабеля, если известно, что измеренный длительный максималь-
ный ток кабеля 1м=100 А; число жил кабеля п=3; удельное сопро-
тивление материала жилы кабеля г=0,021347 Оммм~/м; сумма
тепловых сопротивлений изоляции и защитных покровов кабеля
Sk=50 град -см/Вт; площадь сечения жилы кабеля q=75 мм~.
Задача 2. В результате измерений температура жилы кабеля
оказалась ниже допустимой. Определите нагрузку кабеля, если из-
вестно, что Тжд=100°С, Тж=80°С, температура окружающей
среды to=+10°C, измеренный длительный максимальный ток кабеля
1М =100 А.
Задача 3. Определите расстояние до места повреждения, если
измерения проводились импульсным методом и известно, что вре-
мя прохождения импульса до точки повреждения составило
100 мкс.
Глава 16. Эксплуатация силовых трансформаторов
и распределительных устройств
16.1. Общие положения. Прием в эксплуатацию
Техническая эксплуатация трансформаторов включает пла-
новые и оперативные работы. В плановом порядке проводятся:
техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонты. К
оперативным работам относят: периодический и внеочередной
осмотры, контроль режима работы, переключения и отключения
и профилактические испытания.
Эти работы имеют типовой объем работ, который регламен-
тируется нормативными документами, заводским паспортом и
инструкциями местных энергетических служб. Такой объем ра-
бот является усредненным и нуждается в творческом осмыслении
применительно к каждому трансформатору на базе глубоких
инженерных знании. Кроме этого, при эксплуатации трансфор-
маторов приходится решать ряд специальных инженерных за-
дач: выбор оптимальной нагрузки и допустимой перегрузки,
обоснование графика регулирования напряжения, определение
неисправностей и т.п.
Для успешной эксплуатации следует организовать правиль-
ную транспортировку, монтаж и прием трансформаторов в экс-
плуатацию.
Трансформаторы отправляют с завода полностью собранны-
ми, заполненными маслом и опломбированными. С каждым
трансформатором потребителю передается бланк с технически-
ми характеристиками и инструкция по эксплуатации, которые
упаковывают вместе с термометром или в отдельном ящике с
газовым реле и термометрическим сигнализатором. На бланке
указывают основные технические данные, имеющиеся на щитке
трансформатора, а также потери короткого замыкания, потери
и ток холостого хода, активное сопротивление обмоток, сопро-
тивление изоляции, напряжения, которыми испытывалась изо-
ляция обмоток трансформаторов на заводе-изготовителе, схема
соединения каждой обмотки и расположение выводов на крыш-
ке. Эги данные служат базой для контроля изменений парамет-
ров при эксплуатации.
Транспортируемый по железной дороге трансформатор на
станции принимают ио накладной и заводской отправочной
спецификации. Проводят осмотр трансформатора, проверяют
все уплотнения, целостность пломб на кранах и пробках. Особое
внимание уделяют состоянию фарфоровых выводов, дефекты в
354
которых обнаруживают по наличию утечки масла. О всех заме-
ченных неисправностях в упаковке, о повреждениях детален и
самого трансформатора (течи, неплотности, повреждения креп-
ления трансформатора на платформе) потребителю необходимо
составить акт в присутствии представителя железной дороги и
сообщить на завод-изготовитель.
Для обслуживания трансформаторов должны быть обеспече-
ны удобные и безопасные условия для наблюдения за уровнем и
температурой масла, газовым реле, а также для отбора масла. В
каждом трансформаторе на основе заводских данных определя-
ют максимально допустимую температуру верхних слоев масла.
В трансформаторах без принудительной циркуляции масла эта
температура должна быть не больше 95°С. Превышение темпе-
ратуры масла над температурой окружающего воздуха должно
быть не более 60°С.
Персонал, обслуживающий трансформаторы, оборудованные
переключателем коэффициента трансформации ПБВ (переклю-
чатель без возбуждения), не менее 2 раз в год перед наступлени-
ем зимнего максимума и летнего минимума нагрузки проверяет,
правильно ли установлен коэффициент трансформацпи.
В сеть трансформатор включают на полное напряжение. При
отключении трансформатора от сети с прекращением энерго-
снабжения потребителей допускается одно его повторное вклю-
чение при условии, что он имеет дифференциальную и газовую
защиты и отключение произошло от одной из этих защит без
видимых признаков повреждения, в то время как другая защита
не действовала. При появлении сигнала работы газового реле
трансформатор нужно обязательно осмотреть и определить по
цвету п степени горючести газа характер повреждения. Если в
газовом реле есть горючий газ желтого или сине-черного цвета,
трансформатор нужно немедленно отключить.
16.2. Осмотр трансформаторов, вывод трансформаторов в
ремонт и причины отказов
Осмотр трансформаторов без отключения нужно проводить в
следующие сроки: в установках с постоянным дежурством пер-
сонала - 1 раз в сутки; в установках без постоянного дежурства
персонала - не реже 1 раза в месяц, а на трансформаторных
пунктах - не реже 1 раза в шесть месяцев.
В зависимости от местных условий, конструкции и состояния
трансформатора эти сроки осмотров могут быть изменены ли-
цом, ответственным за электрохозяйство предприятия. Внеоче-
редные осмотры трансформаторов проводят при резком измене-
355
нии температуры наружного воздуха, стихийных явлениях
(гололед и т.п.) и при каждом отключении от действия защиты.
При этом проверяют следующее: показания термометров и ма-
новакуумметров; состояние кожуха трансформатора и отсутст-
вие течи масла; соответствие уровня масла в расширителе темпе-
ратурной отметки и наличие масла в маслонаполненных вводах;
отсутствие нагрева контактных соединений; исправность сигна-
лизации и пробивных предохранителей; состояние маслоохлаж-
дающих и маслосборочных устройств, изоляторов, ошиновки и
кабелей, сети заземления, устройств непрерывной регенерации
масла и трансформаторного помещения.
Текущие ремонты трансформаторов с их отключением про-
водят в следующие сроки: трансформаторов центральных рас-
пределительных подстанций - по местным инструкциям, но не
реже 1 раза в год; всех остальных трансформаторов - по мере
необходимости, но не реже 1 раза в три года. В объем текущего
ремонта входят: наружный осмотр и устранение повреждений;
чистка изоляторов и кожуха; спуск грязи из расширителя; до-
ливка масла и проверка маслоуказателя; проверка термосифон-
ных фильтров и при необходимости замена сорбента; проверка
защит; отбор и проверка проб масла; проведение необходимых
профилактических испытаний и измерений.
Выводить трансформаторы из работы необходимо при сле-
дующих условиях: неравномерном шуме и потрескивании внут-
ри трансформатора; ненормальном и постоянно нарастающем
нагреве трансформатора при нормальной нагрузке и охлажде-
нии; выбросе масла из расширителя или разрыве диафрагмы
выхлопной трубы; течи масла с понижением его ниже уровня
масломерного стекла; необходимости немедленной замены мас-
ла по результатам лабораторных анализов. Теперь рассмотрим
причины, вызывающие эти неисправности.
Перегрев трансформатора может происходить по следующим
причинам: трансформатор перегружен; слишком высокая темпе-
ратура в трансформаторном помещении; слишком низкий уро-
вень масла в трансформаторе (в этом случае обнаженная часть
обмотки и активной стали сильно перегревается); в трансформа-
торе имеются внутренние повреждения (витковые замыкания,
междуфазные замыкания, образование короткозамкнутых кон-
туров из-за повреждения изоляции болтов, замыкания между
листами активной стали).
Ненормальные шумы в трансформаторе могут быть вызваны
следующими неисправностями: ослабла прессовка шихтованно-
го магнитопровода трансформатора; нарушена прессовка сты-
356
ков в стыковом магнптопроводе; вибрируют крайние листы
магнптопровода; ослабли болты, крепящие крышку трансфор-
матора и прочие детали; трансформатор перегружен пли нагруз-
ка фаз отличается значительной иесимметрией; имеются замы-
кания между фазами, витками; трансформатор работает при по-
вышенном напряжении - эту неисправность можно устранить,
установив переключатель напряжения в положение, соответст-
вующее повышенному напряжению.
Потрескивание внутри трансформатора может быть вызвано:
перекрытием (но не пробоем) между обмотками или отводами и
корпусом вследствие перенапряжения; обрывом заземления вну-
три трансформатора.
Пробои обмоток и обрывы в них могут возникнуть по следу-
ющим причинам: из-за грозовых, коммутационных или аварий-
ных перенапряжений; резкого ухудшения качества масла (по
причине его увлажнения, загрязнения); понижения уровня масла;
возникновения электродинамических перенапряжений внутри
трансформатора при внешних коротких замыканиях и при за-
мыканиях внутри трансформатора; если изоляция подверглась
естественному старению. Кроме перечисленного, обрывы в об-
мотках могут возникнуть: из-за плохо выполненной пайки; если
имеются повреждения в проводах, соединяющих концы обмоток
с выводами и т.д. Этот дефект обнаруживается по выделению
горючего газа в газовом реле и работе его на сигнал или отклю-
чение. При включенном трансформаторе обрывы в обмотках
можно обнаружить по показаниям амперметров.
Ненормальное вторичное напряжение. Если первичные на-
пряжения одинаковы, а вторичные напряжения одинаковы при
холостом ходе, но сильно различаются при нагрузке, это может
возникнуть из-за: плохого контакта в соединении одного из за-
жимов или внутри одной из фаз; обрыва в первичной обмотке
трансформатора стержневого типа Д/Y или Д/Д.
Если первичные напряжения одинаковы, а вторичные напря-
жения не одинаковы, то это может быть следствием одной из
следующих неисправностей: вывернута обмотка одной из фаз
вторичной обмотки, соединенной в Y; обрыв в первичной об-
мотке трансформатора, соединенного по схеме Y/Y; обрыв во
вторичной обмотке трансформатора, соединенного по схеме Y/Y
или Д/Y.
Течь масла может возникнуть: из-за нарушения сварных
швов бака; неплотности между крышкой и баком трансформа-
тора; неплотности в установке выводов.
357
16.3. Подготовка трансформаторов к включению.
Прием в эксплуатацию
Объем работ по подготовке трансформатора к включению
определяют на основании следующих показателей: мощности,
исполнения, герметичности, даты выпуска или ремонта, условий
транспортировки, длительности и качества хранения перед мон-
тажом и т. д. Вопрос включения трансформаторов без сушки
решают в соответствии с Инструкцией по эксплуатации транс-
форматоров, результатами испытаний с учетом условий их хра-
нения и монтажа.
Трансформаторы 1 габарита напряжением до 35 кВ включи-
тельно и мощностью до 1000 кВА, транспортируемые с маслом и
расширителем, до и во время монтажа проверяют в следующем
порядке п объеме:
• осматривают трансформатор и проверяют пломбы на
кранах и пробке для отбора проб масла;
• берут пробу масла из трансформатора и проводят упро-
щенный анализ;
• измеряют сопротивление изоляции Rf,o и Ris, определяют
значение коэффициента абсорбции - R6o/Ris-
При включении трансформаторов без сушки необходимо соб-
людать следующие условия:
а) уровень масла должен быть в пределах отметок маслоука-
зателя;
б) характеристики масла должны соответствовать действую-
щим нормам;
в) значение отношения Reo/Ris обмоток: при температуре
10 30°С (283 ЗОЗК) должно быть не менее 1,3;
г) если первое условие не соблюдено, но обмотки трансфор-
матора и переключателя покрыты маслом, пли если не выполне-
но второе условие, но в масле отсутствуют следы воды и про-
бивное напряжение масла снизилось по сравнению с нормиро-
ванным не более чем на 5 кВ, необходимо дополнительно изме-
рять значения tg5 и С2/С5о- Значения последних должны быть не
ниже нормированных (табл. 16.1 и 16.2).
Трансформаторы мощностью до 100 кВА включительно до-
статочно испытать только на пробивное напряжение при отсут-
ствии в масле следов воды. Измерить сопротивление R60 и запи-
сать в протокол испытаний. Для включения этих трансформато-
ров в работу без сушки должно соблюдаться одно из условий: а,
б; б, г; а, г. После капитального ремонта (смена обмоток) до-
полнительно определяют ток холостого хода, проверяют группу
358
соединения, коэффициент трансформации и при необходимости
выполняют фазировку трансформатора.
Таблица 16.1
Допустимые значения tg5 диэлектрических потерь
Мощность трансформа- тора на напряжение до 35 кВ, кВА Наибольшие допустимые значения tg§ (%) силовых масляных трансформа- торов при температуре обмоток, °C
10 20 30 40 50 60 70
До 6 300 включительно 1,2 1,5 2,0 2,6 3,4 4,5 6,0
10 000 и более 0,8 1,0 1,3 1,7 2,3 3,0 4,0
Таблица 16.2
Допустимые значения отношения емкостей C2/Cso
Мощность трансфор- матора на напряжение до 35 кВ, кВА Максимально допустимые значения от- ношения С2/С5о обмоток масляных трансформаторов при температуре обмоток, °C
10 20 30
До 6 300 включительно 1,1 1,2 1,3
10 000 и более 1,05 1,15 1,25
Одновременно с трансформатором осматривают цепи пер-
вичных и вторичных соединений, измеряют сопротивление изо-
ляции и испытывают ее повышенным напряжением, проверяют
измерительные приборы, релейную защиту, работу выключате-
лей и разъединителей. Трансформатор толчком включают на
номинальное напряжение и осматривают его, проверяя плот-
ность швов, прокладок, фланцевых соединений и т. и.
Трансформаторы новых серий имеют алюминиевые обмотки,
выводы выполнены из медных прутков. Соединения алюминие-
вой обмотки с медными выводами при неудовлетворительной
транспортировке трансформаторов довольно часто поврежда-
ются, что вызывает обрыв в цепи обмоток. Кроме того, необхо-
димо учитывать, что повреждения могут иметь место и вне
трансформатора.
Неудовлетворительная транспортировка способствует ослаб-
лению прессовки листов активной стали сердечника, что, в свою
очередь, приводит к увеличению тока и потерь холостого хода
359
трансформа гора, а следовательно, и снижению его КПД. При
этом будет наблюдаться характерный повышенный шум внутри
трансформатора при последующей его работе. Ослабление прес-
совки листов стали сердечника трансформатора приводит к
сильной вибрации отдельных листов, разрушению irx изоляци-
онного покрытия и замыканию между собой, что может вызвать
пожар в сердечнике, т. е. привести к выходу трансформатора из
строя.
После монтажа трансформатора проводятся приемосдаточ-
ные испытания. Согласно ПУЭ, в приемосдаточные испытания
включены следующие виды работ:
а) для трансформаторов до 650 кВА:
• определение возможности включения трансформатора без
сушки;
• измерение сопротивления обмоток постоянному току;
• фазировка трансформатора (для параллельного включе-
ния трансформаторов);
• испытания трансформаторного масла.
б) для трансформаторов мощностью более 650 кВА, кроме
перечисленного выше, необходимо добавить следующие опера-
ции:
• испытание повышенным напряжением промышленной ча-
стоты:
- изоляции обмоток вместе с выводами;
- изоляции стяжных шпилек, прессующих колец и т.д.
• измерение токов холостого хода при номинальном на-
пряжении;
• проверка работы переключающего устройства и снятие
круговой диаграммы;
• осмотр и проверка устройства охлаждения;
• проверка целостности заземления ярмовых балок, прессу-
ющих колец и магнитопровода;
• испытание включением толчком на номинальное напря-
, жение. При трех-, пятикратном включении не должны
иметь место явления, указывающие на неисправность
трансформатора. При этом могут быть выявлены следую-
щие неисправности:
- перегорают предохранители на стороне высшего напряже-
ния, причины короткие замыкания в обмотках высшего
или низшего напряжения, на щите управления, внутри
трансформатора;
360
- после включения трансформатора на щите в распредели-
тельном устройстве отсутствует напряжение, причина - об-
рыв в цепи низшего напряжения внутри пли вне трансфор-
матора;
- трансформатор сильно гудит, причина - ослабление прес-
совки стали сердечника;
• испытание вводов (сопротивление изоляции должно быть
не менее 1000 МОм, tg8 должен удовлетворять требовани-
ям ПУЭ, испытания повышенным напряжением не долж-
ны выявлять неисправностей);
• испытания встроенных трансформаторов тока.
Перед началом испытаний проводят внешний осмотр транс-
форматора, в процессе которого проверяют исправность бака и
радиаторов, состояние изоляции, уровень масла, целостность
маслоуказательного стекла, заземление трансформаторов.
16.4. Техническое обслуживание и текущий ремонт
трансформаторных подстанций
Эксплуатационно-профилактические работы на трансформа-
торных подстанциях (ТП) проводят с целью предупреждения и
устранения возможных при эксплуатации повреждений и дефек-
тов. В объем этих работ входят систематические осмотры, про-
филактические измерения и проверки. Плановые осмотры ТП
выполняют в дневное время по утвержденному графику, но не
реже 1 раза в шесть месяцев. После аварийных отключений пи-
тающих линий, при перегрузках оборудования, резком измене-
нии погоды и стихийных явлениях (мокрый снег, гололед, ура-
ган и т.п.) проводят внеочередные осмотры. Не реже 1 раза в год
инженерно-технический персонал выполняет контрольные осмо-
тры ТП. Обычно их совмещают с приемкой объектов к работе в
зимних условиях, с осмотрами ВЛ 10 или 0,4 кВ и т. д.
Для поддержания ТП в технически исправном состоянии
осуществляют планово-предупредительные ремонты, которые
позволяют обеспечить длительную, надежную и экономичную
их работу. Осмотры, ремонты и профилактические испытания
оборудования на трансформаторных подстанциях напряжением
10/0,4 кВ проводятся в основном комплексно в одни сроки, без
снятия напряжения, а при необходимости с частичным пли пол-
ным отключением оборудования.
При осмотре мачтовых подстанций с земли проверяют состо-
яние предохранителей, разъединителей и их проводов, изолято-
ров, крепление проводов к ошиновке, заземляющих спусков и
361
контактов, крепление и взаимное расположение проводов выс-
шего и низшего напряжении, состояние конструкции подстан-
ции, состояние древесины и железобетона, наличие и состояние
предупредительных плакатов, а также целостность замков и ле-
стниц. При осмотрах подстанций типа КТП дополнительно
проверяют загрязненность поверхности металлических корпу-
сов, шкафов, плотность закрытия дверей и исправность их запо-
ров, состояние опорных фундаментов.
При осмотрах оборудования ТП и КТП необходимо обра-
щать внимание на следующее:
• у выключателей нагрузки, разъединителей и их приводов -
отсутствие следов перекрытия и разрядов на изоляторах и
изоляционных тягах; положение ножей в неподвижных кон-
тактах; внешнее состояние дугогасящих ножей и камер у вы-
ключателя; правильное положение рукояток приводов; ис-
правность гибкой связи между : „оком и вводным зажимом у
разъединителя РЛНД;
• у предохранителей типа ПК - соответствие плавких вставок
параметрам защищаемого оборудования, целостность и ис-
правность патронов, правильность расположения и закреп-
ления патронов в неподвижных контактах, состояние и по-
ложение указателей срабатывания предохранителей;
• у разрядников - отсутствие следов дуги перекрытия по по-
верхности, правильность установки, состояние внешних ис-
кровых промежутков трубчатых разрядников и правиль-
ность расположения зон выхлопа газов;
• у проходных, опорных и штыревых изоляторов - отсутствие
сколов, трещин и следов перекрытия дуги;
• у ошиновки РУ 10 кВ - отсутствие следов местного нагрева
контактов в местах присоединения к оборудованию и в сое-
динениях шин, состояние окраски и крепления шин;
• у кабельных устройств - состояние кабельных муфт и воро-
нок, отсутствие течи мастики, целостность наконечников,
наличие маркировки, заземление муфт и воронок, состояние
кабельных приямков и проходов через стены;
• у РУ низкого напряжения (0,4 кВ) - состояние рабочих кон-
тактов рубильников, предохранителей и автоматов, отсутст-
вие на них следов копоти, перегрева и оплавления, состояние
трансформаторов тока, реле защиты и разрядников, целост-
ность плавких вставок предохранителей и их соответствие
параметрам потребителей, исправность фотореле, целост-
ность пломб и защитных стекол на приборах учета и изме-
362
рения, состояние контактов ошиновки 0,4 кВ и ее крепления.
При внешнем осмотре могут быть установлены некоторые
неисправности трансформатора: поверхностное перекрытие;
пробой или разрушение изоляторов, ввод, вздутие бака, образо-
вавшееся вследствие механических усилий внутри трансформа-
тора при его аварии; нарушение прочности швов бака или уп-
лотнений, наличие и течи масла; неисправности работы масло-
указателя, сливного крана и другие дефекты. При помощи ме-
гомметра измеряют изоляцию обмоток и отводов. Проверяют
качество масла, взяв пробу и выполнив сокращенный химичес-
кий анализ в лаборатории. Качество трансформаторного масла
и условия его эксплуатации имеют большое значение для надеж-
ности работы трансформатора. Повышение температуры масла
более 95°C приводит к перегреву, снижению теплоотводящих и
изолирующих свойств масла. При необходимости, если отсутст-
вуют паспортные данные, проверяют группу соединения обмо-
ток, определяют коэффициент трансформации.
Для устранения замеченных при осмотре неисправностей в
работе оборудования ТП и КТП в случаях, не терпящих отлага-
тельства до очередного текущего или капитального ремонта,
проводят профилактические выборочные ремонты с заменой
отдельных элементов и деталей. Эти работы выполняет эксплуа-
тационный оперативный персонал.
После этого составляют ведомости дефектов и оформляют
наряд на проведение технического обслуживания или текущего
ремонта силового трансформатора. В документах записывают
паспортные данные, требования заказчика, результаты внешне-
го осмотра, проверочных испытаний и измерений.
16.5. Способы повышения эксплуатационной надежности
трансформаторов
Основные причины выхода из строя трансформаторов - это
потрескивание и ненормальные шумы, ненормальное вторичное
напряжение, течь масла, пробой обмоток и обрывы в них и пе-
регрев трансформатора. Первые причины вызываются недоста-
точной и некачественной эксплуатацией трансформаторов, пол-
ным отсутствием или неполноценным проведением планово-
предупредительных ремонтов. Их можно устранить, наладив
работу электромонтеров соответствующих служб.
Для устранения перегрева трансформаторов в процессе экс-
плуатации необходимо следить за правильностью выбора мощ-
ности силового трансформатора и степенью его загрузки. При
363
этом мощность силового трансформатора должна быть приве-
дена к температуре окружающей среды. Это условие можно вы-
полнить, если провести коррекцию мощности трансформатора в
зависимости от среднегодовой температуры для данной местно-
сти. При среднегодовой температуре, не равной +5°С, паспорт-
ная мощность трансформатора должна быть пересчитана
(приведена к стандартной температуре, +5°С) по формуле
s,H' = SH*
5 "'ср
100
, кВА,
где tcp - среднегодовая температура воздуха в местности, где ус-
тановлен трансформатор, °C;
SH - паспортная мощность трансформатора, кВА.
Если трансформатор установлен в неотапливаемом вентили-
руемом помещении, то среднегодовая температура принимается
на 8°С выше температуры воздуха на открытом месте, исходя из
того, что температура входящего и выходящего воздуха разли-
чается на 15°С, т.е.
Ср-Г-ИОМ* tcp*"*" 8,
где tcp-r.uoM- - среднегодовая температура в помещении, °C.
С учетом использования трансформаторов по мощности пра-
вила технической эксплуатации допускают аварийную 40%-ную
их перегрузку сверх номинальной на период максимумов общей
суточной продолжительностью не более 6 ч в течение не более
5 суток. При этом коэффициент предварительной загрузки
трансформатора должен быть не более 0,93. В аварийных случа-
ях допускается кратковременная перегрузка трансформаторов
сверх номинальной независимо от предшествующего режима и
температуры охлаждающей среды, допустимые значения пере-
грузки трансформаторов приведены в табл. 16.3. Допустимые
нормальные перегрузки в процессе эксплуатации трансформа-
торов могут быть рассчитаны исходя из того, что трансформа-
тор имеет срок службы, равный 20 годам.
Существует трехпроцентное правило определения нормаль-
ной перегрузки с учетом суточной загрузки трансформатора:
Если суточный график нагрузки трансформатора имеет ко-
эффициент заполнения менее 100%, то на каждые 10% сниже-
ния коэффициента заполнения суточного графика нагрузки до-
пускается перегрузка в 3% сверх номинальной мощности
трансформатора в часы максимума нагрузки в том случае, если
температура окружающей среды не выше +35°С.
364
Таблица 16.3
Допустимые перегрузки трансформаторов
Допустимая кратковремен- ная перегрузка трансфор- маторов в долях номиналь- ной нагрузки по току Допустимая длительность пере- грузки трансформаторов, мин
маслонапол- ненных сухих
1,20 - 60
1,30 120 45
1,40 90 32
1,50 70 18
1,60 65 5
1,75 20 -
2,00 10 -
Л% = 100-^-.3
3” 10
где А3% - допустимая перегрузка трансформатора по трехпро-
центному правилу;
Кэм - коэффициент заполнения суточного графика нагрузки, %.
Коэффициент заполнения суточного [рафика нагрузки
трансформатора определяют как отношение площади, ограни-
ченной графиком нагрузки (S(I-t)) к площади прямоугольника.
сторонами которого являются абсцисса t=24 часа и ордината
1макс. ~ максимальный ток нагрузки за сутки (см. рис. 16.1, пояс-
няющий сказанное):
зап
_ У. ' О _ ~^ср сут
24-7
макс
100%.
макс
То есть коэффициент заполнения суточного графика нагруз-
ки есть отношение среднесуточного тока к максимальному току
за сутки (или отношение среднесуточной нагрузки к максималь-
ной).
Коэффициент заполнения суточного [рафика нагрузки мож-
но определить и по показаниям счетчиков активной и реактив-
ной энергии:
£(/•')=
Л>ин cos<pepe3e
где Wa - показания счетчика активной энергии, ВАч;
Кн - номинальное линейное напряжение трансформатора, В;
365
Рис. 16.1. Суточный график нагрузки трансформатора
cos<pcpB1B значение средневзвешенного коэффициента мощ-
ности.
Однако известно, что
Wa
,тогда
COS фср.взв.
•у»;2 +w2P
&JHwa
ГА .
~j=----- Ахч >
или можно записать = —?=-------= --------,
УЗ^Н247_С 24S_c
где Wp показания счетчика реактивной энергии, ВАрч;
SMaKC. - максимальная потребляемая мощность ВА.
В летние месяцы нагрузка на трансформаторы часто бывает
меньше, чем в зимнее время, и следовательно, износ изоляции
трансформаторов летом бывает меньше чем естественный. Это
дает возможность без ущерба для срока службы изоляции зимой
допустить его перегрузку по однопроцентному правилу:
Если максимум типового (среднего) графика нагрузки летом
(июнь, июль, август) меньше номинальной нагрузки трансфор-
матора, то в зимние месяцы (ноябрь, декабрь, январь и фев-
366
раль) допускается перегрузка в 1% на каждый 1% недогрузки
летом, но не более чем на 15%.
Д1% .100%.
где 8макс.л. максимум типового графика нагрузки летом.
Оба правила допускается применять совместно, но при этом
трансформаторы, установленные на открытом воздухе, не долж-
ны быть перегружены более чем на 30%, а трансформаторы, ус-
тановленные в закрытых вентилируемых помещениях - более
чем на 20%, т.е.:
• Sflon=l,3SH - открытая установка трансформатора;
• S;ion=l,2SH - установка трансформатора в закрытых поме-
щениях.
Для наглядности решим следующий пример: мощность
трансформатора, установленного в помещении, равна 320 кВА,
среднегодовая температура окружающей среды равна +5°С. Ко-
эффициент заполнения суточного графика нагрузки равен 0,8.
Максимум летней нагрузки равен 280 кВА. Определить допус-
тимую мощность трансформатора во время зимнего максимума
нагрузки.
Решение: Так как трансформатор установлен в помещении,
то среднегодовую температуру принимают на +8°С выше, тогда
t£p™.=t£p.+ 8 = 5 + 8 = 13°С.
С учетом этого определим номинальную мощность транс-
форматора:
S'=S„ 1 +
5 Гср
100
= 295 кВА.
= 320|l+^—
V loo
Недогрузка трансформатора составляет (1-0,8)100=20%. Тог-
да допустимая перегрузка по трехпроцентному правилу будет
равна:
10 10
Допустимая перегрузка по однопроцентному правилу со-
ставляет:
А1% = S" ~ ^,дксл 100% = ---5 ~ 280100% = 5,1%, тогда общая
S' 295
допустимая перегрузка по обоим правилам будет равна:
Аз% + А,% = 6+5,1 = 11,1%.
Значит, в зимнее время трансформатор может быть загружен
до мощности:
367
max
юо+д% + Л%5.'
100 + 6,0 + 5,1
100
295 = 325 кВА.
Статистика показывает, что большая часть трансформаторов
выходит из строя не зимой, в период максимальной нагрузки, а
летом - при минимальной. Происходит это потому, что на на-
грев трансформатора влияют не только его нагрузка и значение
подведенного напряжения, но и температура окружающей сре-
ды, оказывающая значительное действие.
16.6. Эксплуатация трансформаторного масла
Электроснабжение сельскохозяйственных потребителей осу-
ществляется при помощи трансформаторов, мощность которых
намного меньше мощности трансформаторов, используемых в
промышленности. В процессе их эксплуатации мы должны пом-
нить, что максимальное превышение температуры верхних слоев
трансформаторного масла над температурой окружающей среды
установлено не более 60°С, т.е. At<60°C. Тогда наибольшая тем-
пература (допустимая температура) трансформаторного масла
будет равна:
tMacna=tOKp.cp.+ At = 35 + 60 = 95°С.
Однако ПТЭ рекомендуют, чтобы температура трансформа-
торного масла была не выше 85°С. При температуре трансфор-
маторного масла, равной 95°С, температура обмотки трансфор-
матора достигает 105°С. Перепад температур от обмотки до
верхних слоев масла равен 10°С.
Основное внимание энергосистем сосредоточено на транс-
форматорах большей мощности. В трансформаторах мощнос-
тью до 63 кВА, напряжением до 10 кВ включительно пробы мас-
ла в условиях эксплуатации не отбирают и масло заменяют по
результатам профилактических испытаний изоляции. Однако от
состояния масла зависит срок службы трансформатора и надеж-
ность электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.
Поэтому эксплуатационному персоналу необходимо уделять
больше внимания зрансформаторному маслу.
На поступающее свежее трансформаторное масло необходим
паспорт. Характеристики трансформаторного масла в значи-
тельной степени зависят от примесей. Так, содержание
0,01 0,02% влаги в масле приводит к снижению пробивного на-
пряжения в 4 5 раз. Это объясняется тем, что полярная жидкость
вода (£,=80), находясь в неполярной жидкости - масле (?=2,2),
способна ориентироваться в виде цепочек, вытянутых между
368
электродами в направлении поля. По этим цепочкам и происхо-
дит пробой увлажненного масла. Для создания цепочек доста-
точно небольшого количества влаги, дальнейшее повышение ее
содержания в масле приведет к увеличению числа параллельных
цепей, что не влияет на пробивное напряжение. В неравномер-
ных полях, в местах с повышенной напряженностью высокая
концентрация влаги приводит к образованию крупных капель,
оседающих на дне сосуда за пределами межэлектродного прост-
ранства. Поэтому влияние влажности менее заметно при пробое
масла в неравномерном электрическом поле.
При эксплуатации трансформатора влага может поступать в
масло из окружающей среды и образовываться в масле в резуль-
тате происходящих в нем окислительных процессов. Отрица-
тельно влияют на масло некоторые примеси. Парафин, раство-
ряясь в масле, увеличивает его вязкость. Наличие парафина в
масле выключателей недопустимо. Уголь безвреден для масла,
но действует как стабилизирующий фактор для эмульсии воды и
способствует увеличению ее количества.
Осадки и шлам (продукты старения масла) гигроскопичны и
накапливают в себе значительное количество влаги. Являясь
полярными диэлектриками, они могут образовывать проводя-
щие мостики между электродами, по которым происходит про-
бой масла. К перекрытиям и разрушениям приводят отложения
осадков и шлама на поверхности твердой изоляции, находящей-
ся в масле. Кроме того, осадки закупоривают каналы между об-
мотками трансформатора и ухудшают его охлаждение. Окисле-
ние масла происходит под воздействием кислорода воздуха, по-
вышенной температуры и примесей. Порознь эти факторы воз-
действуют на масло значительно слабее. Примеси из масла уда-
ляют сушкой или очисткой, а химический состав восстанавли-
вают регенерацией.
Сушка масла. В энергетических системах масло сушат двумя
способами: просасыванием через него сухого азота или углекис-
лого газа при комнатной температуре; над маслом создают ва-
куум 20 30 кПа; распылением масла при комнатной температуре
и остаточном давлении 2,5-5,5 кПа. Для ускорения сушки масло
подогревают до 40-50°С при остаточном давлении 8-13 кПа. В
условиях небольших ремонтных предприятий масло сушат путем
подогрева или отстоя его при температуре 25-35 °C. Отстой -
крайне простои, дешевый и безвредный для масла способ сушки.
Недостаток его большая длительность операции. Сушка масла
при помощи подогрева также несложна, причем масло можно
подогревать самыми различными методами, в том числе в соб-
369
ственном баке трансформатора. Но длительный нагрев масла
может привести к его порче.
Очистка масла. В условиях эксплуатации масло не только
увлажняется, по и загрязняется. От воды и механических приме-
сей масло очищают центрифугированием и фильтрованием.
Центрифугирование позволяет отделить воду и примеси, ко-
торые тяжелее масла. Температура масла должна быть 4555°С.
При пониженной температуре высокая вязкость масла препятст-
вует отделению воды и примесей, а при повышении температуры
выше 70°С воду трудно отделить из-за начинающегося парооб-
разования и повышенной растворимости воды в масле. Кроме
того, при повышенной температуре происходит интенсивное
старение масла.
Фильтрование - продавливание масла через пористую среду
(картон, бумага, материя, слой отбеливающего материала или
силикагеля) - осуществляют при помощи фильтров-прессов.
Фильтровальная бумага и картон не только задерживают при-
меси, но и впптываюз воду.
Наибольшей гигроскопичностью обладает мягкий и рыхлый
картон, однако он плохо задерживает шлам и уголь и сам выде-
ляет много волокон. Чередование в фильтре-прессе листов мяг-
кого и твердого картона позволяет получить хорошо очищенное
масло. Фильтровать масло желательно при температуре 40-50°С,
так как при большей температуре падает гигроскопичность кар-
тона и возрастает растворимость воды в масле. Загрязненный
картон можно прополоскать в чистом масле, высушить и вновь пу-
стить в работу. Для очистки 1 т масла требуется около 1 кг картона.
Фильтр-пресс включают обычно после центрифуги для уда-
ления остатков шлама и воды. Он обеспечивает почти предель-
ную очистку масла от воды и наиболее высокую электрическую
прочность масла. К достоинствам фильтра-пресса относят его
способность работать при нормальной температуре, отсутствие
смешивания масла с воздухом и возможность очистки масла от
мельчайших частиц угля. Однако центрифуги способны очис-
тить масло, содержащее эмульсии, тогда как фильтр-пресс для
очистки таких масел непригоден. Центрифугу применяют для
очистки масел, находящихся в баках работающих трансформа-
торов, но при строгом соблюдении техники безопасности. Ис-
пользование в фильтрах-прессах в качестве дополнительной
фильтрующей среды силикагеля или отбеливающих глин замет-
но снижает кислотное число масла.
Регенерация масла. В результате эксплуатации масло окисля-
ется (стареет), при этом изменяется его химический состав, обра-
370
зуются кислоты и смолы и одновременно разрушаются те естест-
венные антиокислители, которые содержатся в свежем масле.
Вследствие старения масла ускоряется разрушение изоляции
трансформаторов. Особенно разрушается изоляция органичес-
кого происхождения. Однако старение масла влияет на 3-5%
основных углеводородов масла, остальная их часть остается не-
изменной и хорошего качества. Поэтому масло можно восста-
навливать регенерировать. Регенерация масла позволяет уда-
лять из него продукты окисления. Периодичность регенерации
должна составлять 5-7 лет. Анализ показывает, что примерно у
30% вышедших из строя трансформаторов изоляция повреждена
из-за быстрого старения масла. Следует иметь в виду, что пере-
очистка масла снижает его стабильность.
Для продления срока службы масла и, следовательно, срока
службы самого трансформатора принимают следующие меры:
1. Полностью или частично защищают масло от соприкос-
новения с наружным воздухом.
2. Снижают температуру нагрева масла при эксплуатации.
3. В масло вводят специальные присадки - стабилизаторы
или ингибиторы (ионол, амидопирин и др.), служащие ан-
тиокислителями масла и повышающие его стабильность.
4. Для непрерывной регенерации масла в трансформаторах
мощностью 160 кВА и выше применяют термосифонные
фильтры.
5. Регулярно по плану проверяют состояние масла и при не-
обходимости очищают его.
Находящееся в эксплуатации изоляционное масло в соответ-
ствии с ПТЭ необходимо испытывать в следующие сроки: 1 раз в
год для трансформаторов, работающих без термосифонных
фильтров (сокращенный анализ); не реже 1 раза в три года для
трансформаторов, работающих с термосифонными фильтрами
(сокращенный анализ); после капитальных ремонтов трансфор-
маторов и аппаратов. При повышенных значениях tg5 и С2/Сзо
обмоток и вводов трансформаторов измеряют tg8 масла. Вне-
очередную пробу масла для определения температуры вспышки
нужно брать из трансформатора при обнаружении горючего
газа в газовом реле.
16.7. Техническое обслуживание и текущий ремонт
распределительных устройств
Одна из основных задач эксплуатации распределительных
устройств - поддержание необходимых запасов по пропускной
способности, динамической, термической устойчивости и по
371
уровню напряжения в устройстве в целом и в отдельных его эле-
ментах. Выполнение этих задач можно обеспечить при правиль-
ном обслуживании распределительных устройств. При техниче-
ском обслуживании проводят смотры распределительных уст-
ройств, а при текущем ремонте устраняют замеченные неис-
правности, требующие разборки оборудования. Текущий ре-
монт выполняют на месте установки оборудования, при этом
неисправные детали заменяют, после их замены производят ре-
гулировку и испытания распределительных устройств.
Периодичность осмотров распределительных устройств. Пе-
риодичность осмотра устанавливают в зависимости оз' типа уст-
ройства, его назначения и формы обслуживания. Примерные
сроки осмотров следующие:
• в распределительных устройствах, обслуживаемых смен-
ным персоналом, дежурящим на самой подстанции или на
дому, - ежесуточно. 11ри неблагоприятной погоде
(мокрый снег, туманы, сильный и продолжительный
дождь, гололед и т. п.), а также после коротких замыканий
и при появлении сигнала о замыкании на землю в сети
проводят дополнительные осмотры. Рекомендуют 1 раз в
неделю осматривать устройство в темноте для выявления
возможных разрядов коронирования в местах поврежде-
ния изоляции и местных нагревов токоведущих частей;
• в распределительных устройствах подстанций напряжени-
ем 35 кВ и выше, не имеющих постоянного дежурного
персонала, график осмотров составляют в зависимости от
типа устройства (закрытое или открытое) и от назначения
подстанции. В этом случае осмотры выполняет начальник
группы подстанции или мастер не реже 1 раза в месяц;
• трансформаторные подстанции и распределительные уст-
ройства электрических сетей напряжением 10 кВ и ниже,
не имеющие дежурного персонала, осматриваю! не реже 1
раза в шесть месяцев;
• внеочередные осмотры на объектах без постоянного де-
журного персонала проводят в сроки, устанавливаемые
местными инструкциями с учетом мощности короткого
замыкания и состояния оборудования. Во всех случаях не-
зависимо от значения отключаемой мощности короткого
замыкания осматривают выключатель после цикла неус-
пешного АП В и отключения короткого замыкания.
О всех неисправностях, замеченных при осмотрах распреде-
лительных устройств, делают запись в эксплуатационном жур-
нале. Неисправности, которые нарушают нормальный режим ра-
372
боты, необходимо устранять в кратчайший срок. Исправность ре-
зервных элементов распределительных устройств (трансформато-
ров, выключателей, шин и др.) нужно регулярно проверять, вклю-
чая их под напряжение в сроки, установленные местными инст-
рукциями. Резервное оборудование должно быть в любой мо-
мент готово к включению без какой-либо предварительной под-
готовки. Периодичность очистки распределительных устройств
от пыли и грязи зависит от местных условий и устанавливается
главным инженером предприятия.
Обслуживание выключателей. Внешние осмотры масляных
выключателей без отключения проводятся с учетом местных ус-
ловий, но не реже 1 раза в шесть месяцев, вместе с осмотрами
РУ. При осмотрах проверяют: состояние изоляторов, креплений
и контактов ошиновки, уровень масла и состояние маслоуказа-
телей; отсутствие течи масла из решеточных контактов малообъ-
емных выключателей или через прокладки баковых выключате-
лей. Уровень масла у выключателей во многом определяет на-
дежность их работы. Он не должен выходить за пределы масло-
указателя при температурах окружающей среды от - 40 до +40°С.
Повышенньш уровень масла в полюсах и соответственно
уменьшенный объем воздушной подушки над маслом приводят
к чрезмерному давлению в баке при гашении дуги, что может
служить причиной разрушения выключателя.
Снижение объема масла также приводит к разрушению вы-
ключателя. Снижение объема масла особенно опасно в малообъ-
емных выключателях ВМГ-10, ВМП-10. Если течь значительна и
масла нет в масломерном стекле, то выключатель необходимо
ремонтировать и заменить в нем масло. При этом ток нагрузки
разрывают другим выключателем или снижают нагрузку на
данном присоединении до нуля. Ненормальный нагрев дугога-
сительных контактов малообъемных выключателей вызывает
потемнение и подъем уровня масла в маслоуказательном стекле,
а также характерный запах. Если температура бачка выключа-
теля превышает 70°С, выключатель следует отремонтировать.
В местностях с минимальной температурой ниже 20°С вы-
ключатели оборудуют автоматическими устройствами для подо-
грева масла в баках. Не реже одного раза в три (шесть) месяцев
рекомендуется проводить проверку приводов выключателя. При
наличии АПВ опробование на отключение целесообразно осу-
ществлять от релейной защиты с выключением от АПВ. При от-
казе в срабатывании выключатель необходимо отремонтировать.
При наружном осмотре воздушных выключателей обращают
внимание на их общее состояние, на целостность изоляторов
373
гасительных камер, отделителей, шунтирующих сопротивлений
и емкостных делителей напряжения, опорных колонок и изоли-
рующих растяжек, а также на отсутствие загрязненности по-
верхности изоляторов. По манометрам, установленным в рас-
пределительном шкафу, проверяют давление воздуха в резервуа-
рах выключателя и поступление его на вентиляцию (у выключа-
телей, работающих с АПВ, давление должно быть в пределах
1,9-2,1 МПа и у выключателей без АПВ - 1,6-2,1 МПа). В схеме
управления выключателем предусмотрена блокировка, препят-
ствующая работе выключателя при понижении давления воздуха
ниже нормального.
При осмотре также контролируют исправность и правиль-
ность показаний устройств, сигнализирующих о включенном
или выключенном положении выключателя. Обращают внима-
ние на то, надежно ли закрыты заслонки выхлопных козырьков
гасительных камер. Визуально проверяют целостность резино-
вых прокладок в соединениях изоляторов гасительных камер,
отделителей и их опорных колонок. Контролируют степень на-
грева контактных соединений шин и аппаратных соединений.
При эксплуатации воздушных выключателей 1-2 раза в месяц из
резервуаров удаляют накапливающийся конденсат. В период
дождей увеличивается подача воздуха на вентиляцию, при по-
нижении температуры окружающего воздуха ниже -5 °C вклю-
чается электрообогрев в шкафах управления и в распредели-
тельных шкафах. Не реже 2 раз в год проверяют работоспособ-
ность выключателя путем конгрольных опробований на отклю-
чение и включение. Для предупреждения повреждений выключа-
телей 2 раза в год (весной и осенью) проверяют и подтягивают
болты всех уплотнительных соединений.
Обслуживание комплектных распределительных устройств.
Эксплуатация комплектных распределительных устройств (КРУ)
имеет свои особенности в связи с ограниченными габаритными
размерами ячеек. Для защиты персонала от случайного прикос-
новения к токоведущим частям, находящимся под напряжением,
в КРУ предусмотрена блокировка. В стационарных КРУ блоки-
руют сетчатые двери, которые открывают только после отклю-
чения выключателя и разъед Интел ей присоединения. В КРУ
выкатного исполнения есть автоматические шторки, закрываю-
щие доступ в отсек неподвижных разз>единяющих контактов при
выкаченной тележке. Кроме того, имеется оперативная блоки-
ровка, предохраняющая персонал при выполнении ошибочных
операций. Например, выкатывание тележки в испытательное
положение разрешается блокировкой только после отключения
374
выключателя, а вкатывание тележки в рабочее положение - при
отключенном положении выключателя и заземляющих ножей.
Наблюдение за оборудованием ведут через смотровые окна и
сетчатые ограждения или смотровые люки, закрытые защитной
сеткой.
Осмотры КРУ без их отключения проводят по графику, но не
реже 1 раза в месяц. При осмотрах проверяют работу сетей ос-
вещения и отопления помещений и шкафов КРУ; состояние вы-
ключателей, приводов, разъединителей, первичных разъединя-
ющих контактов, механизмов блокировки; загрязненность и от-
сутствие видимых повреждений изоляторов; состояние цепей
вторичной коммутации; действие кнопок управления выключа-
телей. Систематически в зависимости от местных условий необ-
ходимо очищать изоляцию от пыли и загрязнений, особенно в
КРУ наружной установки. При осмотрах комплектных распре-
делительных устройств КРУ и КРУН необходимо обращать
внимание на состояние уплотнений в местах стыков элементов
металлоконструкций; исправность присоединения оборудования
к контуру заземления; наличие средств безопасности и пожаро-
тушения; работу и исправность устройств обогрева шкафов
КРУН; наличие, достаточность и нормальный цвет масла в вы-
ключателях; состояние монтажных соединений; нагрев токове-
дущих частей и аппаратов; отсутствие посторонних шумов и
запахов; исправность сигнализации, освещения и вентиляции.
Одновременно с осмотром проверяют правильность положения
коммутирующих аппаратов. Встроенное в КРУ и КРУН обору-
дование осматривают в соответствии с инструкциями но эксплу-
атации.
При эксплуатации КРУ запрещается отвинчивать съемные
детали шкафа, поднимать и открывать автоматические шторки
при наличии напряжения в тех местах, доступы в которые ими
закрыты. В шкафах КРУ выкатного типа для заземления отхо-
дящих линий при помощи разъединителей, встроенных в КРУ,
нужно сделать следующее: отключить выключатель, выкатить
тележку, проверить отсутствие напряжения на нижних разъеди-
няющих контактах, включить заземляющий разъединитель, по-
ставить тележку в испытательное положение.
Предохранители в шкафу трансформатора собственных нужд
можно менять только при снятой нагрузке. При проведении ра-
бот внутри отсека выкатной тележки на автоматической шторке
необходимо вывешивать предупреждающие плакаты: «Не
включать! Работают люди», «Высокое напряжение! Опасно для
жизни!» Выкатывать тележку с выключателем и устанавливать
375
ее в рабочее положение может только оперативный персонал.
Вкатывать тележку в рабочее положение разрешается только
при отключенном положении заземляющего разъединителя.
Обслуживание разъединителей. При регулировании механи-
ческой части трехполюсных разъединителей проверяют одно-
временность включения ножей. При регулировании момента
касания и сжатия подвижных ножей изменяют длину тяги или
хода ограничителей и упорных шайб либо слегка перемещают
изолятор на цоколе или губки на изоляторе. При полном вклю-
чении нож на 3-5 мм не должен доходить до упора контактной
площадки. Наименьшее усилие вытягивания одного ножа из
неподвижного контакта должно составлять 200 Н для разъеди-
нителей на номинальные токи 400-600 А и 400 II для разъедини-
телей на номинальные токи 1000 2000 А. Плотность прилегания
контактов разъединителя контролируют по значению сопротив-
ления постоянному току, которое должно быть в следующих
пределах: для разъединителей РЛНД (35-220 кВ) на номиналь-
ный ток 600 А - 220 мкОм; для остальных типов разъединителей
на все напряжения с номинальным током 600 А - 175 мкОм,
100 А - 120 мкОм; 1500 2000 А - 50 мкОм.
Контактные поверхности разъединителей в процессе эксплуа-
тации смазывают нейтральным вазелином с примесью графита.
Трущиеся части привода покрывают незамерзающей смазкой.
Состояние изоляторов разъединителей оценивают по сопротив-
лению изоляции, распределению напряжения на стальных эле-
ментах штыревых изоляторов или по результатам испытания
изолятора повышенным напряжением промышленной частоты.
Блок-контакты привода, предназначенные для сигнализации
и блокировки положения разъединителя, должны быть установ-
лены так, чтобы сигнал об отключении разъединителя начал
действовать после прохождения ножом 75% полного хода, а
сигнал о включении — не ранее момента касания ножом непо-
движных контактов.
Обслуживание короткозамыкателсй и отделителей. Корот-
козамыкатели - аппараты, предназначенные для искусственного
создания короткого замыкания в тех случаях, когда ток при пов-
реждениях в трансформаторе может оказаться недостаточным
для срабатывания релейной защиты. Включается короткозамы-
катель автоматически приводом при срабатывании релейной
защиты, отключается вручную.
Отключение силовых трансформаторов без нагрузки, а также
автоматическое отключение поврежденных трансформаторов
осуществляют отделителями. Отключение отделителя проводит-
376
ся автоматически или вручную, включение - только вручную
при помощи съемной рукоятки. На присоединениях 35...НО кВ с
установленными последовательно отделителями и разъедините-
лями отключение намагничивающего тока трансформаторов и
емкостных токов линии следует выполнять отделителями. Отде-
лителями на 35 кВ допускается отключение тока замыкания на
землю до 5 А. В среднем на 10 км ВЛ 35 кВ зарядный ток состав-
ляет 0,6 А и ток замыкания на землю 1 А.
Короткозамыкатели и отделители осматривают не реже 2 раз
в год, а также после аварийных отключений. При осмотрах осо-
бое внимание обращают на состояние изоляторов, контактов,
заземляющего провода, пропущенного через окно трансформа-
тора тока. При обнаружении следов обгорания контакты зачи-
щают пли заменяют. Продолжительность движения подвижных
частей короткозамыкателя на напряжение 35 п110 кВ от подачи
импульса до замыкания контактов должна быть не более 0,4 с, а
отделителя от подачи импульса до размыкания контактов соот-
ветственно 0,5 и 0,7 с.
В процессе эксплуатации короткозамыкателей и отделителей
особое внимание следует уделять наиболее ненадежным узлам:
открытым или недостаточно защищенным от возможных за-
грязнений и обледенения пружинам, контактным системам и
шарнирным соединениям, а также незащищенным подшипни-
кам, выступающим с задней стороны.
Во время наладки короткозамыкателя и отделителя обраща-
ют внимание на надежное срабатывание блокировочного реле
отделителя (БРО), которое рассчитано на токи 500-800 А. По-
этому при токах к. з. менее 500 А шину заземления следует заме-
нить проводом и пропустить его через трансформатор тока не-
сколько раз. Если этого не сделать, реле БРО будет подтягивать
якорь нечетко и тем самым освобождать запирающий механизм
привода отделителя до отключения тока к. з. Преждевременное
отключение отделителей - одна из причин их разрушения.
Текущий ремонт отключающих аппаратов, а также проверку
их действия (опробование) проводят по мере необходимости в
сроки, установленные главным инженером предприятий. В объ-
ем работ по текущему ремонту входят: внешний осмотр, чистка,
смазка трущихся частей и измерение сопротивления контактов
постоянному току. Внеплановые ремонты выполняют в случае
обнаружения внешних дефектов, нагрева контактов пли неудов-
летворительного состояния изоляции. Наладка короткозамыка-
теля и отделителя заключается в проверке работы привода на
включение и отключение, проверке положения ножей и завода
377
отключающей пружины привода с блокирующим реле БРО, ре-
гулировке хода сердечников электромагнитов и реле.
Контроль состояния токоведущих частей н контактных сое-
динений. Состояние токоведущих частей и контактных соедине-
ний шин и аппаратов распределительных устройств можно выя-
вить при осмотрах. Контроль за нагревом разъемных соедине-
ний в закрытых распределительных устройствах осуществляют
при помощи электротермометров или термосвечей и термоинди-
каторов. Действие электротермометра основано на принципе
измерения температуры при помощи терморезистора, наклеен-
ного на наружную поверхность головки датчика и закрытого
медной фольгой. Температуру нагрева контактных соединений
определяют при помощи набора термосвечей с различными тем-
пературами плавления. В качестве термоиндикаторов применя-
ют обратимые пленки многократного действия, которые при
длительном нагреве изменяют свой цвет. Термоиндикатор дол-
жен выдерживать, не разрушаясь, не менее 100 изменений цвета
при длительном нагреве до температуры 110°С.
Обслуживание заземляющих устройств. В процессе эксплуа-
тации выполняют осмотры, периодические проверки и испыта-
ния заземляющих устройств в соответствии с рекомендациями
ППР.
На участке заземляющих устройств, подверженных интен-
сивной коррозии, устанавливают более частую периодичность
измерений. Внеплановые измерения сопротивления заземляю-
щих устройств проводят после их переустройства или капиталь-
ного ремонта. Сопротивления заземляющих устройств измеряют
специальными приборами МС-08, М-416, Ф4103 или методом
амперметра-вольтметра. Принципиальные схемы включения
приборов МС-08, М-416, Ф4103 приведены на крышках прибо-
ров или в инструкциях. В качестве вспомогательных заземлите-
лей могут быть использованы металлические стержни диамег-
ром 12 16 мм, которые забиваются в землю на глубину 0,5 метра
на расстоянии, указанном в инструкции.
При измерении сопротивления заземления методом амперме-
тра-вольтметра (рис. 16.1) вспомогательные заземлители выпол-
няют путем забивки труб диаметром 50 мм и длиной 2,5 м на
расстоянии нескольких десятков метров от проверяемого зазем-
ляющего устройства. Зонд забивают вне зоны влияния токов
растекания проверяемого заземления и вспомогательного.
Для повышения точности измерений методом амперметра-
вольтметра желательно иметь как можно больший ток
(несколько десятков ампер) и большее внутреннее сопротпвле-
378
ние вольтметра. Сопротивление заземления растеканию
ДС'
R =—-, где ДС - падение напряжения между проверяемым за-
13
землением и зондом, В; 1, - ток, пропускаемый через проверяе-
мое заземление, А. Целостность заземляющей сети и наличие
контакта в местах присоединения определяют при помощи ам-
перметра на пониженном напряжении (12В).
В ОРУ контроль за контактами осуществляют при помощи
термоуказателей однократного действия и визуально. Состояние
контактов сборных тин ОРУ в процессе эксплуатации периоди-
чески проверяют, измеряя переходное сопротивление. Значение
сопротивления участка шин в месте контактного соединения не
должно превышать сопротивления целой шины более чем в 1,2 раза.
Рис. 16.1. Принципиальная схема измерения сопротивления заземления ме-
тодом амперметра-вольтметра: 1 — вспомогательный заземлитель,
2 — зонд, 3 — проверяемое заземление
16.8. Испытания электрооборудования в ходе эксплуатации
Испытания при капитальных и текущих ремонтах, а также
профилактические испытания, не связанные с выводом оборудо-
вания в ремонт, относятся к эксплуатационным мероприятиям.
Эти испытания проводят в соответствии с Нормами испытания
электрооборудования и Правилами технической эксплуатации
379
электроустановок потребителей. Профилактические испытания
аппаратов распределительных устройств должны проводиться в
следующие сроки:
• выключателей, разъединителей, короткозамыкателей и
отделителей - при их капитальном ремонте;
• маслобарьерных вводов - не реже 1 раза в шесть лет, а
вводов с бумажно-масляной изоляцией - не реже 1 раза в
четыре года;
• конденсаторов связи, маслонаполненных измерительных
трансформаторов - не реже 1раза в шесть лет;
• штыревых изоляторов 6 10 кВ, изоляторов шинных мос-
тов и изоляторов типа ШТ-35 - не реже 1 раза в год, а
штыревых изоляторов ИШД-35 и других типов не реже 1
раза в три года;
• опорных, стержневых и подвесных фарфоровых тарельча-
тых изоляторов - не реже 1 раза в шесть лет;
• разъемных и прессуемых контактных соединений, шин
(кроме сварных) и присоединений к аппаратуре - не реже
1 раза в четыре года;
• запасного электрооборудования, запасных частей и дета-
лей - не реже 1 раза в три года;
• профилактические испытания аппаратов распределитель-
ных сетей напряжением до 20 кВ должны проводиться не
реже 1 раза в шесть лет.
При наличии дефектов в оборудовании сроки между испыта-
ниями сокращаются и дополнительно определяются руководи-
телем предприятия. Профилактические эксплуатационные испы-
тания электрооборудования РУ сводятся в основном к проведе-
нию испытаний изоляции п измерению переходных сопротивле-
ний контактов различной аппаратуры. Профилактические ис-
пытания в условиях эксплуатации позволяют выявить скрытые
дефекты оборудования. Путем сопоставления данных, получен-
ных при испытаниях, с нормами и данными заводских и предше-
ствующих периодических эксплуатационных испытаний можно
оценить состояние оборудования и возможность его дальнейшей
работы. Испытания, требующие снятия напряжения с электро-
оборудования, желательно совмещать с капитальными или те-
кущими ремонтами.
Профилактическим испытаниям подвергают опорные и про-
ходные изоляторы, линейные выводы, аппаратные изоляторы
разъединителей и предохранителей, выключатели, измеритель-
ные трансформаторы, разрядники и т.п. В объем испытаний
380
изоляции РУ входит измерение сопротивления изоляции, диэле-
ктрических потерь, тока утечки п испытание повышенным на-
пряжением. Изоляция может быть подвергнута испытанию по-
вышенным напряжением только при положительных результа-
тах предшествующих проверок. Испытание повышенным на-
пряжением обязательно для электрооборудования РУ напряже-
нием 35 кВ и ниже, а при наличии испытательных устройств и
для оборудования напряжением выше 35 кВ.
16.9. Контрольные вопросы и задачи
Опишите методику транспортировки силовых трансформато-
ров. Когда силовые трансформаторы выводятся в ремонт? Пере-
числите причины, вызывающие основные неисправности транс-
форматоров. В чем заключается подготовка трансформаторов к
включению? Какие операции входят в объем текущего ремонта?
Какие виды работ включены в приемосдаточные испытания? На
что обращают внимание при проведении осмотра силового транс-
форматора? Как эксплуатируют трансформаторное масло? Ка-
ковы допустимые перегрузки трансформаторов? Расскажите об
эксплуатации электрооборудования распределительных уст-
ройств. В чем заключаются испытания электрооборудования?
Опишите технологию технического обслуживания различных видов
распределительных устройств.
Задача 1. Определить максимально допустимую перегрузку си-
лового трансфюрматора ТМ-160/10-0,4, если продолжительность
максимума составляет 3 часа и величина максимального тока на-
грузки равна 160 А, а коэффициент заполнения суточного графика
нагрузки равен 0,6.
Задача 2. Определить максимально допустимую перегрузку си-
лового трансформатора ТМ-100'10-0,4 установленного в помеще-
нии, если максимальная нагрузка летом составляет 80 кВА. Сред-
негодовая температура для данной местности равна +5 еС.
Задача 3. Определить максимально допустимую перегрузку силово-
го трансформатора ТМ-400/10-0,4, установленного на мачтовой под-
станции в местности, где среднегодовая температура равна +347,
коэффициент заполнения суточного графика нагрузки равен 0,7, а мак-
симальная нагрузка летом составляет 360 кВА.
Задача 4. Определить величину коэффициента заполнения суточно-
го графика нагрузки, если известно, что показания счетчиков активной
и реактивной нагрузки составляют, соответственно, 1600 и 2200 кВА,
показания счетчиков определены за 24 часа.
381
Глава 17. Эксплуатация электродвигателей
и генераторов
Прежде чем приступить к эксплуатации электрических ма-
шин, необходимо знать, как изнашиваются и стареют их детали.
Для этого рассмотрим процессы, протекающие внутри самой
электрической машины, и причины, вызывающие износ и старе-
ние ее деталей.
17.1. Износ и старение деталей электрических машин
Надежность электрических машин в значительной степени
определяется надежностью их обмоток и подшипниковых узлов
(подшипников) [1]. В свою очередь, надежность обмоток зависит
от состояния их изоляции. Последняя работает в сложных, часто
весьма неблагоприятных условиях. В процессе эксплуатации
электрических машин, а также во время их хранения и транспор-
тировки она подвергается разнообразным внешним воздействи-
ям, приводящим с течением времени к прогрессирующему ухуд-
шению ее свойст в.
Основной характеристикой изоляции, определяющей надеж-
ность работы электрических машин, является ее электрическая
прочность. Однако это важнейшее свойство изоляция может со-
хранить в процессе эксплуатации лишь при наличии многих
других качеств, снижение уровня которых приводит к уменьше-
нию электрической прочности. Так, изоляция должна сохранять
высокую теплопроводность, в противном случае неизбежно воз-
никновение повышенных мест ных нагревов, сопровождающихся
ускоренным ее разрушением. Изоляция должна обладать доста-
точной механической прочностью и эластичностью, которые
исключали бы возможность образования остаточной деформа-
ции, трещин, расслоения ее под действием механических усилий.
Изоляция должна сохранять стабильный химический состав, ибо
изменение его приводит к снижению ее электрической прочнос-
ти. Необходимым условием сохранения электрической прочнос-
ти является также устойчивость структуры изоляции, так как
лишь однородная и монолитная структура может обладать вы-
сокой теплопроводностью, достаточной влагостойкостью н спо-
собностью длительно работать в электрических полях высокой
напряженности. В зависимости от конкретных условий работы к
изоляции могут предъявляться различные дополнительные тре-
бования, например, хпмостойкость, морозостойкость, тропнко-
стойкость и т. д.
382
Разрушение изоляции происходит в результате нагрева, ме-
ханических усилий (давление, вибрация и удары), влияния влаги
и агрессивных сред и других факторов. В высоковольтных ма-
шинах существенное значение имеет воздействие электрического
тюля. Постепенное разрушение изоляции в эксплуатационных
условиях или во время профилактических испытаний обычно
завершается пробоем - явлением, свидетельствующим о значи-
тельном снижении электрической прочности изоляции.
Необратимые изменения структуры и химического состава
изоляции, происходящие под действием перечисленных факторов, в
совокупности называются ее старением. Процесс ухудшения
свойств изоляции в результате старения называется износом.
Таким образом, термин «старение» относится к материалу; тер-
мин «износ» относится к изоляционной конструкции. В отдель-
ных случаях износ может и не быть следствием старения. Кроме
того, возможны повреждения изоляции, не связанные с износом:
продавливание, прорезание ее острыми кромками металличес-
ких деталей, образование трещин вследствие значительных на-
пряжений при изгибе и т. и. Такие местные дефекты часто раз-
виваются сравнительно быстро и приводят к пробою изоляции
задолго до существенного ухудшения ее свойств во всем объеме
вследствие электрического или термоокислительного разруше-
ния. В других случаях они возникают и развиваются на фоне
общего старения изоляции.
Если скорость старения изоляции определяется в основном
эксплуатационными условиями и свойствами применяемых ма-
териалов, то на образование местных дефектов оказывают зна-
чительное влияние также уровень технологии и общей культуры
производства на электромашиностроительных предприятиях,
условия транспортировки машин и их монтажа.
Среди различных факторов, определяющих срок службы изо-
ляции электрических машин, одним из основных является тепло-
вое старение. Это явление лучше других поддается количествен-
ному учету, поэтому оно сравнительно подробно исследовано.
Различают понятия теплоустойчивости и нагревостойкости
изоляции. Теплоустойчивостью называется способность элект-
роизоляционного материала сохранять свои свойства на опреде-
ленном уровне при относительно кратковременном нагреве.
Материал не должен при этом разрушаться и расслаиваться, из-
менять свой химический состав, не должно возникать значи-
тельных пластических деформаций материала, вытекания или
разрушения связующего и т.п.
383
Нагревостойкость характеризует способность материала без
существенного ухудшения характеристик выдерживать воздей-
ствие предельно допустимой для данного класса изоляции тем-
пературы в течение периода времени, соответствующего сроку
службы машины и при обусловленных величинах других экс-
плуатационных воздействий. Для практических целей нагрево-
стойкость является более важной характеристикой изоляции,
поэтому именно она положена в основу классификации электро-
изоляционных материалов.
Так как нагревостойкость определяется скоростью старения
изоляции в условиях повышенных температур, особое значение
приобретают методы расчета скорости старения и на этой осно-
ве - срока службы изоляции.
Первые работы в этом направлении имели преимущественно
экспериментальный характер и относились главным образом к
изоляции класса А. В результате этих исследований было сфор-
мулировано так называемое «правило восьми градусов», соглас-
но которому повышение температуры на каждые восемь (в сред-
нем) градусов сокращает срок службы изоляции вдвое. Анали-
тически это правило выражается в виде следующего уравнения:
t
Т = Т0-2 =T0-e °’866', (17.1)
где t - температура нагрева изоляции, °C;
Т - срок службы изоляции при температуре t, годы;
То _ срок службы изоляции при t =0 (эта условная величина
при Т=7 лет и t=105°C составляет 6,225-104 лет);
At - повышение температуры, при котором срок службы изо-
ляции сокращается в 2 раза, At=8°C.
Впоследствии было установлено, что величина At=8°C харак-
терна лишь для материалов класса А, для материалов же класса
В At ближе к 10°, а для класса Н - к 12°. Таким образом, чем
выше класс изоляции, тем медленнее происходит ее старение при
данной температуре. Так, весьма теплостойкие полимерные диэ-
лектрики, такие, как политетрафторэтилен (фторопласт) или
кремнийорганпки, мало подвержены термоокислительному раз-
рушению, в то время как, например, изоляционные материалы
на основе целлюлозы, относящиеся к классу А, содержат легко
окисляющиеся реактивные группы и потому их старение по мере
повышения температуры происходит значительно быстрее.
Уравнение (17.1) в логарифмической форме имеет вид:
1пТ=1пТо-и
384
, In 2 0,693
где k =---=-----
Az Az
Таким образом, согласно этому уравнению логарифм срока
службы изоляции линейно зависит от температуры. Недостат-
ком уравнения (17.1) является его эмпирический и формальный
характер, что вносит неопределенность в значения числовых по-
стоянных и не позволяет рассчитывать на получение этим мето-
дом достаточно надежных результатов. Однако правило восьми
(или десяти) градусов вследствие своей простоты находит изве-
стное практическое применение и позволяет производить ориен-
тировочные расчеты в тех случаях, когда они относятся к срав-
нительно небольшим отрезкам времени или малым диапазонам
изменения температуры.
Более строгий подход к исследованию явлений старения изо-
ляции заключается в применении к ним общих законов кинети-
ки химических реакций. Я. Вант Гоффом и С. Аррениусом была
найдена следующая зависимость скорости химических реакций
от температуры:
1пК=—+А, (17.2)
/
где К - постоянная скорости реакции;
t - абсолютная температура;
А и В - постоянные коэффициенты.
Экспериментально доказано, что окислительные процессы,
происходящие в изоляции, относятся к классу мономолекуляр-
ных реакций, для которых постоянная К определяется из урав-
нения:
= КС или (17.3)
dt 1 С
где Со - начальная концентрация не прореагировавших молекул;
С - их концентрация в рассматриваемый момент;
т - время, ч.
Таким образом, постоянная скорости химической реакции
определяется как отношение логарифма относительного измене-
ния концентрации не прореагировавших молекул к промежутку
времени, в течение которого это изменение произошло. Коэф-
фициенты А и В имеют определенный физический смысл и свя-
заны с постоянными, характеризующими химический состав и
структуру вещества, участвующего в реакции, соотношениями:
р
в = ~р (17.4)
385
J=ln(PZ), (17.5)
где R - универсальная газовая постоянная,
R = 8,317 Дж/(град-моль);
Еа - энергия активации, т. е. избыточное (по сравнению со
средней величиной) количество энергии, которым должна обла-
дать молекула, чтобы преодолеть энергетический барьер и ока-
заться способной к данному химическому взаимодействию;
Z - число столкновений между реагирующими молекулами в
единицу времени;
Р - фактор вероятности надлежащей ориентации молекул при
AS
столкновении, P = eR ;
AS - энтропия активации - величина, характеризующая долю
общего числа столкновений, при которых молекулы ориентиро-
ваны надлежащим образом.
Таким образом, величина А характеризует эффективность
взаимодействия молекул. Объединяя приведенные выше уравне-
ния, можно получить уравнение Вант Гоффа-Аррениуса:
Еа
К = Ае Rl , (17.6)
которое представляет постоянную скорости реакции как вели-
чину, определяющую относительное число эффективных столк-
новений частиц, завершающихся химическим взаимодействием.
Для практических расчетов процессов в электрической изо-
ляции более важно знать не скорость протекания химических
реакций, а время, в течение которого изоляция вследствие старе-
ния достигает своего предельного состояния. После соответст-
вующих преобразований совместное решение уравнений (17.3) и
(17.6) может быть представлено в виде:
InE^ —-G, (17.7)
Rt
с
где G = InZ - Inin——.
С
Зная срок службы изоляции Т] при температуре tb. срок ее
службы Т2 при температуре t2 можно определить из уравнения:
Еа( 1 И
T2 = TleR^2 (17.8)
Значения постоянных Еа и G для различных изоляционных
материалов определяются экспериментально. В табл. 17.1 приве-
дены усредненные данные для изоляции различных классов [2],
которые дают представление о порядке величин (3' - в часах).
386
Таблица 17.1
Экспериментальные значения постоянных Еа и G для
различных изоляционных материалов
Класс изоляции G BxlO-* Еа
- - °C Дж/моль
А~ 15,3 0,950 7,90
Е 15,1 0,985 8,19
В 15,5 1,200 8,48
F 19,7 1,270 10,55
Н 21,2 1,550 12,89
С 21,8 1,550 12,89
Пример. Вследствие замыкания листов активной стали элект-
родвигателя в зубцовой зоне возникло местное повышение тем-
пературы, достигающее 250°С. Определить время разрушения
изоляции обмотки, считая, что она относится к классу В. По
уравнению (17.7):
lnT = — ~G =--------------с -15,5 = 4,0 ; Т=55 ч.
Rt 8,317(250 + 273)
Так как расчет учитывает лишь тепловое старение, а во время
работы машины изоляция испытывает также электрические и
механические воздействия, то можно ожидать, что в действи-
тельности разрушение изоляции произойдет значительно рань-
ше вследствие ее пробоя.
Одним из важнейших факторов износа и старения изоляции
являются механические и термомеханические нагрузки. К пер-
вым относятся статическое давление на изоляцию, изгибающие
и скручивающие усилия, удары и вибрация. Термомеханически-
ми называются нагрузки, возникающие в результате периодиче-
ских нагревов и охлаждений обмоток. Источниками механичес-
ких воздействий являются: электродинамические силы, неурав-
новешенность вращающихся частей, магнитные тяжения, цент-
робежные усилия (в обмотках роторов), толчки и удары, переда-
ваемые машинам со стороны приводных двигателей (для генера-
торов) или со стороны приводимых во вращение механизмов
(для двигателей). Кроме того, в обмотках возникают механичес-
кие напряжения, обусловленные периодическими изменениями
температуры.
Изоляция пазовой части обмотки может испытывать сжатие
под действием электродинамических сил, а при наличии зазоров
387
в пазу она также подвержена ударам и истиранию о стенки паза.
Если же свобода перемещения в пазу отсутствует, то в изоляции,
кроме растяжения и сжатия, возможно также появление дефор-
маций сдвига. При изгибе лобовых частей обмотки наибольшие
напряжения возникают в местах выхода стержней или катушек
из пазов, где изоляция испытывает напряжения сжатия и растя-
жения. Кроме того, она сминается на прокладках и в местах со-
прикосновения с бандажами.
В большинстве случаев перечисленные усилия имеют цикли-
ческий, знакопеременный характер, причем наиболее типичной
является вибрация с частотой 100 Гц. Периодически при пере-
ходных процессах (пуск и реверс двигателей, короткие замыка-
ния и несинхронные включения генераторов) амплитуды вибра-
ций увеличиваются в десятки раз вследствие увеличения токов в
обмотках и квадратичной зависимости электродинамических
сил от тока. Особо значительные усилия могут возникать в об-
мотках крупных машин, турбо- и гидрогенераторов.
Механические характеристики изоляции зависят от ее темпе-
ратуры. По мере нагревания предел прочности изоляции быстро
снижается, причем одновременно изоляция становится более
эластичной. Особенно это относится к изоляционным конструк-
циям на термопластичных компаундах. Так, предел прочности
микалентной компаундированной изоляции при растяжении
составляет 3340 Н/см2 (340 кгс/см2) при 20° С и лишь 344 Н/см2
(35 кгс/см2) при 100°С. Значения эти сильно изменяются в зави-
симости от особенностей технологии, наработки и других при-
чин; они различны также для разных частей обмотки (29]. При
снижении температуры такая изоляция становится хрупкой. Ме-
ханические характеристики изоляции на термореактивных свя-
зующих более стабильны.
Современные сорта изоляции обладают значительной устой-
чивостью по отношению к статическим нагрузкам. Однако опыт
показывает, что даже при сравнительно небольших деформаци-
ях имеет место существенное снижение пробивного напряжения,
происходящее в зависимости от величины деформации прибли-
зительно по линейному закону. Для каждой температуры суще-
ствует определенный предел деформации, за которым снятие
нагрузки уже не приводит к восстановлению первоначальных
диэлектрических свойств. Это свидетельствует о том, что значи-
тельные деформации сопровождаются появлением необратимых
структурных изменений в виде трещин, разрывов, расслоения и т. и.
Следует заметить, что даже в тех случаях, когда статические
нагрузки не приводят к очевидным изменениям структуры изо-
388
ляции, онп все же способствуют се старению. В соответствии с
кинетической теорией прочности твердых тел разрушение мате-
риала можно рассматривать как постепенный термоактиваци-
онный процесс, в котором механическое напряжение представ-
ляет собой фактор, облегчающий и ускоряющий термическое
разрушение. В свезе этих представлений уравнение Вант Гоффа -
Аррениуса (17.6) принимает вид [35]:
Еа-уо
Т = Тое R* , (17.9)
где T0=A.e-G - параметр, связанный с периодом собственных теп-
ловых колебаний атомов в кристаллической решетке и выра-
женный в единицах времени;
X - коэффициент размерности;
ст - напряжение механической нагрузки, Н/м2;
у - структурный коэффициент, характеризующий степень
уменьшения энергетического барьера под действием напряже-
ния а
Хотя в среднем статические нагрузки изоляционных матери-
алов в электрических машинах обычно невелики, в отдельных
точках могут иметь место значительные концентрации механи-
ческих напряжений, отражающиеся на скорости старения изоля-
ции.
Более существенное влияние на процесс разрушения изоля-
ции электрических машин оказывают циклические знакопере-
менные нагрузки, возникающие под действием вибраций раз-
личного происхождения. В нормальном рабочем режиме вибра-
ция обычно незначительна по амплитуде, но число циклов за
время службы машины может достигать порядка 1010 при амп-
литуде порядка десятков и сотен микронов. Действие вибрации
на слюдяную изоляцию выражается, главным образом, в ее рас-
слоении, смещении слоев слюды, образовании мелких трещин и
т. п. При этом новая изоляция, прочная и эластичная, мало под-
вержена вибрационному старению, особенно при повышенных
температурах, когда пропиточный компаунд обладает высокой
пластичностью. По мере старения разрушение изоляции под
действием вибрационных нагрузок прогрессирует. Этому спо-
собствует постепенное ослабление крепления обмотки как в па-
зах, так и в лобовых частях. Изоляция на основе стекловолокна с
термореактивным связующим значительно лучше сопротивляет-
ся вибрационным нагрузкам, чем изоляция на основе слюды.
Действие вибрации на всыпные обмотки выражается в посте-
пенном разрушении пропиточного лака, в результате чего на-
389
рушается цементация обмотки п отдельные проводники приоб-
ретают некоторую свободу перемещения. Это ведет к разруше-
нию витковой изоляции в точках соприкосновения соседних
проводников. Полимерные материалы обладают сравнительно
невысокой усталостной прочностью, поэтому продолжительная
вибрация вызывает в изоляции увеличение числа трещин, отсло-
ений и других микродефектов. В результате увеличивается веро-
ятность вптковых замыканий, которые являются основной при-
чиной отказов всыпных обмоток. В [36] приводятся результаты
опытов, целью которых было выяснение влияния различных
факторов на долговечность витковой изоляции. Из этих опытов
следует, что вибрация сокращает срок службы обмотки в не-
сколько раз. Старение изоляции низковольтных машин, рабо-
тающих при умеренных температурах обмоток, вообще не мо-
жет быть объяснено с позиций электрических или тепловых яв-
лений. В этих случаях наиболее существенными причинами, вы-
зывающими постепенное разрушение изоляции, являются меха-
нические нагрузки и химическое действие окружающей среды.
Определенную роль в процессах разрушения изоляции игра-
ют термомеханпческие явления, связанные с различием коэффи-
циентов теплового расширения изоляции и проводниковых ма-
териалов. Эти явления приводят к образованию в изоляции
трещин, разбуханию изоляции, расслоению ее и взаимному сме-
щению отдельных ее слоев. Термомеханические процессы акти-
визируются при работе машин в форсированных режимах и при
частых переходных процессах, сопровождающихся тепловыми
ударами.
Важным фактором старения изоляции является воздействие
влаги и химически активных сред. Влага проникает в изоляцию
машины главным образом в те периоды, когда последняя нахо-
дится в нерабочем состоянии. Особенно интенсивно этот про-
цесс идет во время остывания машины после ее работы, так как в
этот период давление в порах и капиллярах изоляции несколько
ниже атмосферного. Малая вязкость и другие свойства воды
обусловливают ее высокую способность к проникновению в
мельчайшие поры.
Увлажнению особенно подвержены волокнистые материалы,
отличающиеся пористостью п гигроскопичностью. Пропитка не
предохраняет материал от увлажнения, а лишь уменьшает ско-
рость поглощения влаги, так как крупные молекулы пропиточ-
ных составов не проникают в субмикроскопические поры, куда
легко проникают молекулы воды.
Под действием влаги происходит гидролитическое разруше-
390
ние изоляционных материалов, заключающееся в расщеплении
полимерных цепей. Периодическое проникновение влаги и уда-
ление ее увеличивает пористость изоляции. Эти процессы разви-
ваются параллельно с другими явлениями старения изоляции и
взаимно стимулируют друг друга: по мере расслоения и разрых-
ления изоляции увеличивается ее гигроскопичность. Влага же
снижает сопротивление изоляции и ее электрическую прочность,
создавая тем самым предпосылки для появления в изоляции то-
ков утечки, частичных разрядов и других явлений, которые уве-
личивают вероятность пробоя.
Весьма вредное действие на изоляцию оказывают химически
активные вещества: щелочи, кислоты и их ангидриды, находя-
щиеся в окружающей среде, а также в продуктах короны. Изо-
ляцию разрушают масла и пары растворителей. Пыль, содержа-
щаяся в охлаждающем воздухе, оказывает на изоляцию абра-
зивное действие. Попадание пыли и грязи на поверхность изо-
ляции приводит к снижению сопротивления последней. При
сильном загрязнении поверхности изоляции высоковольтных
машин возможно возникновение поверхностных разрядов.
Совокупное влияние на срок службы изоляции температуры,
влажности и агрессивных сред можно оценить по формуле
в
Т = Лс'С\г‘,
где С - концентрация агрессивного агента;
т] - относительная влажность.
Следует еще раз подчеркнуть, что процессы старения изоля-
ции поддерживают и активизируют друг друга. Изоляционные
конструкции, прошедшие период приработки и не имеющие,
следовательно, скрытых дефектов, крайне редко отказывают
вследствие внезапного пробоя. Разрушение изоляции происхо-
дит постепенно, причем инициирующая роль принадлежит про-
цессам теплового старения. Даже при сравнительно невысоких
температурах, когда термоокислительная деструкция незначи-
тельна, под действием тепла происходит усыхание изоляции,
испарение летучих компонентов из связующих, уменьшение эла-
стичности изоляции, повышение ее хрупкости. Последнее спо-
собствует развитию процессов механического старения. В изо-
ляции появляются трещины и другие дефекты, она расслаивается
и разрыхляется, что создает условия для возникновения иониза-
ционных явлений. Разрушение изоляции происходит неравно-
мерно и завершается пробоем в наиболее слабом месте. Влага и
агрессивные среды способствуют ускорению и активизации про-
цессов старения.
391
Одним из относительно слабых мест электрической машины
является подшипниковый узел. Для большинства электрических
машин подшипники представляют собой второй по значению
(после обмотки) источник отказов. В машинах малой мощности и
в высокоскорост ных машинах отказы из-за износа и повреждений
подшипниковых узлов часто становятся преобладающими.
Ненормальная работа подшипников обнаруживается по
чрезмерному повышению температуры, шума, утечке смазки,
повышенному сопротивлению при вращении и увеличению мо-
мента трогания. Это может быть вызвано различными причи-
нами, среди которых значительное место занимает усталостное
разрушение. Более 80% подшипников качения выходит из строя
вследствие разрушений усталостного характера. Усталостное
выкрашивание рабочих поверхностей колец и тел качения про-
исходит под действием значительных местных переменных на-
пряжений, возникающих при работе подшипника. Выкрашива-
ние начинается с появления поперечной (по отношению к на-
правлению качения) трещины, распространяющейся под малым
углом к поверхности детали. Развитие трещины приводит к от-
слаиванию чешуйки металла. В дальнейшем происходит разви-
тие образовавшейся раковины. Смазка в этом процессе играег
двойственную роль. Она уменьшает тангенциальные усилия,
действующие на детали подшипника, и способствует отводу теп-
ла, улучшая условия их работы. Однако если трещина уже обра-
зовалась, то смазка, проникая в нее, оказывает расклинивающее
действие и способствует ее развитию. Повышение чистоты обра-
ботки рабочих поверхностей снижает интенсивность усталост-
ного разрушения.
В подшипниках электрических машин общепромышленного
применения преобладающей причиной отказов является абра-
зивный износ. Проникновение в подшипник пыли, мелких твер-
дых частиц, продуктов износа щеток, а также продуктов корро-
зии приводит к постепенному истиранию рабочих поверхностей
и сепараторов. Попадание в подшипники инородных частиц
возможно уже при монтаже из-за небрежного хранения под-
шипника, плохой его промывки, подогрева в загрязненной ван-
не, заправки грязной смазкой и т. д. В дальнейшем проникнове-
ние абразивных частиц происходит в результате неправильного
выбора исполнения машины по условиям окружающей среды,
плохой работы уплотнений или неудачной их конструкции. Аб-
разивное истирание несколько задерживает появление первич-
ных трещин усталостного характера, но приводит к увеличению
зазоров в подшипниках, повышению вибрации, снижению точ-
392
ности их работы.
Износ подшипников значительно ускоряется при неправиль-
ном их выборе для данных нагрузок и скоростей вращения, при
неправильной эксплуатации и наличии конструкционных дефек-
тов подшипниковых узлов, в частности, плохом теплоотводе.
Наиболее тяжелые повреждения подшипников связаны с изло-
мом их деталей. Последнее происходит в результате перегрузки,
неоднородности материала деталей, неправильной термообра-
ботки, плохого монтажа.
Подшипники качения весьма чувствительны к перегрузкам.
Как следует из формулы (17.11), при увеличении нагрузки на
подшипник вдвое его долговечность уменьшается примерно в
десять раз. Поэтому дефекты монтажа подшипников являются
частой причиной приработочных отказов.
Нагрузки на подшипники возрастают при перекосах и несо-
осности подшипниковых щитов и фланцев, при осевом смеще-
нии подшипника, при вибрации ротора и т. п. Под действием
вибрации быстро прогрессирует усталостное выкрашивание ме-
талла на дорожках качения, появляются трещины и выбоины на
рабочих поверхностях, разрушаются сепараторы. Слабая посад-
ка подшипника на вал ведет к проворачиванию внутреннего
кольца, что сопровождается контактной коррозией, износом
вала, повышением температуры подшипникового узла. Посадка
с чрезмерным натягом приводит к уменьшению радиальных за-
зоров, защемлению тел качения, быстрому износу сепараторов.
Боковые биения заплечиков, нарушения формы и размеров гал-
телей вызывают перекос и смещение внутреннего кольца под-
шипника, что ведет к увеличению нагрузки на подшипник и со-
ответственному снижению срока его службы. Неправильная,
слишком тугая или слабая посадка подшипника в щите так же
приводит к преждевременному выходу его из строя.
Резко уменьшают работоспособность подшипника микропо-
вреждения рабочих поверхностей. Снижение чистоты дорожек
качения с десятого класса до девятого уменьшает долговечность
подшипника вдвое. При дальнейшем снижении чистоты долго-
вечность сокращается еще быстрее, поэтому попадание в под-
шипник твердых частиц приводит к существенному снижению
срока его службы.
Дефекты монтажа подшипников не всегда легко обнаружить,
так как контроль обычно ограничивается лишь проверкой лег-
кости вращения вала, что не может служить надежной гарантией
продолжительной нормальной работы подшипникового узла в
эксплуатационных условиях.
393
Расчетная долговечность подшипников качения, применяе-
мых в электрических машинах малой и средней мощности обще-
го назначения, обычно составляет 10 20 тыс. часов и более. Ее
определяют исходя из условий усталостного разрушения. Фор-
мула усталостной прочности [6] имеет вид:
о'=-^, (17.10)
где o'z - напряжение, соответствующее пределу контактной ус-
талости;
А - коэффициент износостойкости, характеризующий свойст-
ва материала;
Nq - число циклов напряжений за время работы подшипни-
ка;
т — экспериментальный показатель, для подшипниковых ста-
лей принимаемый равным 10.
Формула (17.10) может быть преобразована так, чтобы в ней
были непосредственно отражены основные эксплуатационные
факторы, влияющие на срок службы подшипника нагрузка и
скорость вращения, а также работоспособность подшипника,
зависящая от его типа. Таким образом получается зависимость:
Г С У
nTpT=VQ) ’ (17’П)
или
lg^r=y(lgC-lg<2)-lg«, (17-12)
где и - частота вращения, об/мин;
Тр.т - срок службы подшипника, ч;
С - коэффициент работоспособности;
Q - приведенная нагрузка, определяемая с учетом радиальной
и осевой составляющей нагрузки на подшипник, его кинемати-
ки, вибрации и температуры;
к - показатель, равный ш/3=3,33 для обычно применяемых
сталей.
Долговечность подшипника по формуле (17.11) определяется
с вероятностью 0,9, что достигается соответствующим выбором
коэффициента С. Это значит, что не менее 90% подшипников
данной группы при одинаковых условиях должно отслужить не
менее Тр.т без появления признаков усталости металла.
Отказ подшипника может наступить как вследствие износа,
так и в результате случайных повреждений. С учетом различных
394
причин отказов вероятность безотказной работы подшипника
выражается с помощью распределения Вейбулла:
p(t) = e b ' при t>a; P(t)=l при t<a. (17.13)
Параметр сдвига «а» характеризует зону, в которой вероят-
ность отказа практически равна нулю. Во многих случаях при
отсутствии случайных повреждений показатель «к» оказывается
весьма близким к единице, что соответствует постоянству интен-
сивности отказов.
Параметры а, Ь и к могут быть найдены опытным путем.
Предложены различные оценки для определения этих величин
по экспериментальным данным. Наиболее простые оценки, раз-
работанные Институтом математики им. Стеклова АН СССР,
имеют вид:
а = Д-Иср-Тр); (17.14)
п-1
b = _L(7F_,77’Cp), (17.15)
п-1
1 де п - объем выборки;
Тср - наработка до первого отказа;
Тр - средний ресурс.
Значение показателя А: можно найти из соотношения
(1 \ т
Лтг-г- <1716>
I к j b
17.2. Прием электропривода в эксплуатацию
При приеме электродвигателя в эксплуатацию проводят ос-
мотр двигателя, передаточного устройства между электродвига-
телем и рабочей машиной, пускозащптной аппаратуры, зазем-
ления и крепежа всего электропривода. Проверяют возможность
свободного вращения вала. На электродвигателе и приводных
механизмах стрелками указывают направление вращения машины.
Аппаратуру управления располагают ближе к электродвига-
телю, т. е. в местах, удобных для ее обслуживания. При дистан-
ционном расположении аппаратуры управления и защиты непо-
средственно у электродвигателя устанавливают кнопочную
станцию и сигнализацию, оповещающую о предстоящем пуске
рабочей машины.
Для контроля наличия напряжения на щитах устанавливают
вольтметры или сигнальные лампы, а при необходимости и ам-
395
перметры для контроля за режимом работы электродвигателя.
При приеме в эксплуатацию измеряют сопротивление изоляции
электродвигателя, значение которого в соответствии с ПТ)
должно быть не ниже 0,5 МОм при рабочей температуре обмот-
ки. Такое же сопротивление изоляции должна иметь пускоза-
щитная аппаратура.
Корпуса электрических машин надежно заземляют, заземля-
ющие проводники (окрашены в черный цвет) должны быть дос-
тупными для осмотра и при необходимости иметь защитные ус-
тройства для предотвращения от возможных механических воз-
действий.
Непосредственно перед пробным пуском определяют начала
и концы обмотки статора электродвигателя. Пуск асинхронного
электродвигателя включает в себя ряд операций. При этом про-
веряют: сопротивление изоляции обмоток; легкость вращения
машины (от руки); работоспособность пусковой аппаратуры и
правильность защиты электродвигателя; симметрию напряже-
ния сети и его соответствие номинальному значению напряже-
ния электродвигателя.
Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым рото-
ром включают в сеть, как правило, напрямую под полное на-
пряжение сети.
При этом для электродвигателей мощностью более 10 кВт
нужно определить потери напряжения при пуске AU:
АП =—+/дв—,
zrp zn ^дв
где Zjp - сопротивление трансформатора при пуске электродви-
гателя, z.rp =———, где ин.тр. - номинальное фазное напря-
Лвтр. ’ 1
жение трансформатора; UK% - напряжение короткого замыкания
трансформатора в процентах; 1нлр. - номинальный фазный ток
трансформатора;
/л - сопротивление линии электропередачи, зависящее от
марки, площади сечения и длины провода;
z,IB - сопротивление электродвигателя при пуске.
ЦвЛ. Т т ,
------—, где ин.ф. номинальное фазное напряжение сети;
К; '‘н.дв.
К,- - кратность пускового тока электродвигателя; 1н.дв. - номи-
нальный фазный ток электродвигателя.
Прямой пуск электродвигателя допустим, если при этом снп-
ZAB
396
жение напряжения сети не превышает 15-20% номинального.
При необходимости проверяют пуск электродвигателя, работа-
ющего с рабочей машиной.
Для снижения пусковых токов асинхронных короткозамкну-
тых электродвигателей применяю! следующие способы: пуск
электродвигателя с переключением обмотки со звезды на треу-
гольник, автотрансформаторный пуск и пуск при помощи реак-
торов.
17.3. Техническое обслуживание и текущий ремонт
электродвигателей
Техническое обслуживание (ТО) электродвигателей проводят
на месте установки без демонтажа и разборки. В объем ТО вхо-
дят: очистка электродвигателя от пыли и грязи; проверка ис-
правности заземления, крепления электродвигателя и его эле-
ментов, степени нагрева и уровня вибрации и шума, надежности
контактных соединений; измерение сопротивления изоляции и
устранение обнаруженных неисправностей. У двигателей с фаз-
ным ротором проверяют состояние контактных колец и щеточ-
ного механизма.
Сроки ТО электродвигателей зависят от характеристики по-
мещений и рабочих машин, с которыми они работают. ТО элек-
тродвигателей серий 4А, Д, А02СХ проводят 1 раз в три месяца,
кроме электродвигателей, установленных на зернодробилках,
молотилках, прессах, измельчителях кормов (пыльные, влажные
помещения), для которых ТО осуществляют 1 раз в полтора ме-
сяца. Такую же периодичность обслуживания имеют электро-
двигатели, работающие на открытом воздухе или под навесом.
Для двигателей молочных вакуум-насосов и пастеризаторов
(особо сырые помещения) ТО выполняют 1 раз в два месяца.
Периодичность ТО для электродвигателей серии А02, уста-
новленных в сухих и влажных, а также сырых помещениях, для
электродвигателей, используемых в пыльных и особо сырых по-
мещениях, определена в соответствии с ППРЭсх.
Текущий ремонт (ТР) электродвигателей проводят либо на
месте их установки, либо на пункте технического обслуживания,
в мастерской и т. д. Текущие ремонты на месте установки элект-
рооборудования выполняют специализированные выездные
бригады.
В соответствии с ППРЭсх в объем текущего ремонта элект-
родвигателя входят: очистка от пыли и грязи; отсоединение от
питающих проводов и заземления; демонтаж на месте установки
и разборка; очистка обмотки; измерение сопротивления изоля-
397
нии обмотки и при необходимости сушка обмотки; промывка
подшипников, проверка и их замена при необходимости; ремонт
или замена поврежденных выводных проводов обмотки и
клеммной панели, коробки выводов; сборка; смазка подшипни-
ков; испытание на холостом ходу; покраска и, при необходимос-
ти, установка электродвигателя на рабочее место; центровка с
рабочей машиной и испытание под нагрузкой.
У электродвигателей с фазным ротором проверяю! состояние
контактных колец, при необходимости выполняют их проточку
и шлифовку, регулируют щеточный механизм и, если нужно,
заменяют щетки.
При сушке обмоток электродвигателя удаляется влага из пор
и трещин обмотки, но сами трещины и поры в лаковой пленке
сохраняются. Значит, сохраняется вероятность довольно быст-
рого увлажнения обмотки электродвигателя при его «дыхании»
в процессе эксплуатации, а следовательно, и вероятность про-
боя. Устранение пор и трещин лаковой пленки проводников об-
мотки позволяет избежать ее увлажнения на длительный срок.
Трещины и поры могут быть устранены только пропиткой об-
мотки в лаке.
Пропитка обмотки повышает ее надежность, но усложняет
технологию ремонта, требует наличия пропиточных ванн, емко-
стей для хранения лака и т.д. Кроме того, увеличивается время
нахождения электродвигателя в ремонте, оно может оказаться
больше времени простоя между рабочими циклами. В этом слу-
чае потребуется замена ремонтируемого электродвигателя на
резервный. Поэтому необходимо в каждом конкретном случае
перед текущим ремонтом проводить тщательную диагностику
состояния электродвигателя и на основе полученных данных
решать вопрос об объеме и месте проведения ремонта.
Периодичность текущих ремонтов электродвигателей серий
4А и АИР в соответствии с ППРЭсх составляет 24 месяца, за ис-
ключением электродвигателей, установленных на молочных ва-
куум-насосах и пастеризаторах в особо сырых помещениях, в
которых влажность превышает 98%, в этом случае периодич-
ность текущих ремонтов составляет 18 месяцев.
Система ППРЭсх определяет периодичность обслуживания и
ремонта применительно к помещению и рабочей машине, для
которых электродвигатель используют. Влияние режима работы
электродвигателя на изменение характеристики изоляции об-
мотки при определении периодичности ТО и ТР не учитывается.
Кроме того, ППРЭсх не учитывает срок эксплуатации электро-
двигателя. В соответствии с ППРЭсх одинаковую периодич-
398
ность имеют новый электродвигатель, впервые подвергавшийся
ТО или ТР, и электродвигатель, уже неоднократно прошедший
ТО и ТР. Не оговаривается периодичность ТО и ТР электродви-
гателей, установленных на рабочие машины после капитального
ремонта или модернизации.
В этих условиях возрастает значение диагностики электро-
оборудования и роль руководителей электротехнической служ-
бы хозяйства при составлении месячных и годовых графиков ТО
и ТР электрооборудования. Качественно выполненная диагнос-
тика электрооборудования хозяйства позволит скорректировать
сроки проведения технического обслуживания и текущего ре-
монта электрооборудования. При помощи диагностики можно
выявить и вывести из работы для ремонта (модернизации) или
для списания электрооборудование, выработавшее свой ресурс и
имеющее предельно допустимые параметры надежности. В ре-
зультате ликвидируется опасность внезапного отказа электрообо-
рудования и аварийной остановки технологического процесса.
17.4. Способы повышения эксплуатационной надежности
электроприводов
Модернизация своевременно выведенного в ремонт электро-
оборудования позволит повысить его надежность и, как следст-
вие, обеспечить непрерывность технологического процесса сель-
скохозяйственного производства. В результате диагностики мо-
жет быть принято решение об удлинении сроков между проведе-
нием ТО и ТР для электрооборудования, имеющего высокие па-
раметры надежности, что позволит экономить затраты на про-
ведение технического обслуживания электрооборудования.
Основные причины выхода из строя электродвигателей, ис-
пользуемых в сельскохозяйственном производстве:
• несоответствие тяжелым условиям среды;
• несоответствие или отсутствие защиты от неполнофазных
режимов работы и аварийных перегрузок;
• недостаточный уровень эксплуатации.
Для устранения первой причины принимают следующие ме-
ры: выпускают электродвигатели повышенной надежности; мо-
дернизируют электродвигатели старых серий при ремонте; вы-
носят электродвигатели за пределы влажной агрессивной среды.
Повышая надежность, заводы выпускают электродвигатели в
узкоспециализированном исполнении для условий сельскохозяй-
ственного производства. Электродвигатели четвертой серии
сельскохозяйственного исполнения 4А....СХ хорошо себя оправ-
399
дали в эксплуатации. При работе в животноводческих помеще-
ниях срок службы электродвигателей сельскохозяйственного
исполнения достигает 6-8 лет, а серии общепромышленного ис-
полнения - всего 1-2 года.
В четвертой серии электродвигателей общепромышленного
исполнения использованы те же изоляционные и активные ма-
териалы, что и в двигателях А02СХ. Поэтому электродвигатели
серий 4А и А02СХ работают с одинаковой надежностью. Отли-
чие выпускаемых электродвигателей специализированного ис-
полнения 4А...СХ заключается только в анодировании или ни-
келировании крепежных частей двигателя и более качественной
окраске.
Модернизированные электродвигатели четвертой серии 4АМ
обладают повышенной надежностью. Отечественная электро-
промышленность выпускает электродвигатели серии АИ
(интернациональной), характеристики и надежность которых
еще более повышены, наработка на отказ этих электродвигате-
лей увеличена в два раза по сравнению с электродвигателями
серии 4А.
Таким образом, современные электродвигатели общепромы-
шленного исполнения относятся к универсальным, так как их
можно использовать в особо сырых, с химически активной сре-
дой животноводческих помещениях, в которых содержание
влажности составляет 80-100%, аммиака - 2-140 мг/м3, серово-
дорода - 10-90 мг/м3 и углекислого газа - 0,03-0,88 мг/м3, запы-
ленность - до 240 г/м3.
В сельскохозяйственном производстве используют разнооб-
разные серии электродвигателей, в том числе и старые - А, АО,
А2, А02, прошедшие не один капитальный ремонт.
При капитальных и текущих ремонтах старые серии электро-
двигателей желательно модернизировать. Обычно электрома-
шиностроительные заводы при изготовлении электродвигателей
применяют двукратную пропитку обмоток. Электроремонтные
заводы иногда отступают от технологии ремонта и применяют
только однократную пропитку обмотки, что заметно снижает
надежность двигателей. В качестве простейшей модернизации
электродвигателей при их ремонте можно считать применение
не двух-, а трехкратной пропитки, а также трехкратной пропит-
ки лаком, модифицированным ингибиторами. Ингибитор диф-
фундирует в лаковую пленку и, заполняя ее поры, препятствует
проникновению влаги. При выполнении текущего ремонта ло-
бовые части обмотки статора обрабатывают при помощи крас-
кораспылителя или окунают в специальные ванны с растворами
400
(для электродвигателей малой мощности).
Экспериментальные данные показали, что после двух месяцев
эксплуатации сопротивление изоляции обмоток электродвига-
телей, пропитанных модифицированной эмалью, оказалось в 4
раза выше, чем сопротивление изоляции электродвигателей,
пропитанных немодифицированной эмалью ГФ-92ХС.
Капсулирование лобовых частей электродвигателей - второй
вид модернизации старых серий. Предложенный ВНИИ механи-
зации и электрификации сельского хозяйства Нечерноземной
зоны СССР способ капсулирования обмоток при помощи эпок-
сидных смол ввиду сложности технологии капсулирования мож-
но применять только на ремонтных заводах при капитальных
ремонтах двигателей. Кроме того, следует учесть, что двигатель
с капсулированной эпоксидным компаундом обмоткой стано-
вится неремонтопригодным.
Способ капсулирования лобовых частей обмоток при помо-
щи эластомеров на основе синтетического каучука можно при-
менять при текущих ремонтах электродвигателей даже в мастер-
ских сельскохозяйственных предприятий.
Для мощных электродвигателей старых серий можно приме-
нять лобовые охладители обмоток. Суть способа заключается в
нанесении на лобовые части обмотки слоя изоляционного лака.
Затем на обмотку укладывают алюминиевые сегменты, плотно
охватывающие обмотку и прилегающие к пакету статора. В ре-
зультате герметизируется (капсулируется) не только обмотка, но
и резко возрастает ее теплоотдача. Опыты показали, что срок
службы электродвигателей также может достигать 8 лет, при
этом мощность двигателя может быть увеличена на одну сту-
пень. Недостаток способа заключается в его сложности.
При монтаже электродвигателей в помещении необходимо
учитывать обеспечение надежности их работы. Так, существую-
щие системы крышной вентиляции животноводческих комплек-
сов по откорму крупного рогатого скота в основном выполнены
таким образом, что на электродвигатель постоянно стекает вла-
га, поступающая в помещение из окружающей среды через вен-
тиляционную трубу, что приводит к выходу из строя значитель-
ного числа элекзродвигателей. Смещение электродвигателя от-
носительно вентиляционной трубы (вентилятора) резко сокра-
тило аварийность данных электродвигателей.
К числу эффективных профилактических мероприятий, пре-
дотвращающих возможное увлажнение изоляции, относится соз-
дание микроклимата внутри оболочки электродвигателя путем
подогрева обмоток электродвигателя в период его нерабочего
401
состояния. При токовом методе подотрева и сушке электродви-
гателей непосредственно на рабочем месте обмотки подключают
через: конденсаторы (рис. 17.1, а), однотиристорное устройство
(рис. 17.1,6), двухтпристорное устройство (рис. 17.1, в). Обмотки
могут быть подключены и ко вторичной обмотке понижающего
трансформатора, например, сварочного. Ток в обмотке электро-
двигателя должен быть таким, чтобы температура электродви-
гателя превышала температуру окружающей среды на 5...10°С,
что препятствует проникновению внутрь изоляции влаги и ее
агрессивных примесей. При таком подогреве электродвигателя
улучшается коэффициент мощности электроустановки фермы в
целом.
Рис. 17.1. Принципиальные схемы подогрева обмоток электродвигателя
при помощи: а - конденсаторов С, б— однотиристорного устройства:
в — двухтиристорного устройства
Кроме того, индивидуальные конденсаторные батареи, сое-
диненные в звезду, можно использовать в качестве элемента реле
защиты от потери фазы для двигателей, однофазный режим ко-
торых недопустим (рис. 17.2).
Одно из главных условий долговечной работы электрических
машин правильный выбор аппаратуры управления электро-
двигателями и их защиты в соответствии с требованиями Пра-
вил устройства электроустановок (ПУЭ).
402
Рис. 17.2. Схема с использованием конденсаторов для защиты
от потери фазы
17.5. Особенности эксплуатации погружных
электродвигателей
Специальные электронасосные установки, погружаемые в
скважины на глубину 20 250 м от поверхности земли, открыли
широкие возможности использования подземных вод для быто-
вых нужд сельского населения и для производственных целей.
Почти в каждом совхозе, колхозе имеется несколько скважин,
оборудованных погружными электронасосами. Быстро растет
парк погружных электродвигателей, которыми комплектуют
насосные установки.
В некоторых хозяйствах, особенно южных районов страны,
имеется в эксплуатации по 50 и более погружных электродвига-
телей.
Наибольшее распространение получили электродвигатели типа
ПЭДВ-а-б (а погружной электрический водонаполненный двига-
тель мощностью от 2 до 65 кВт; б - внешний диаметр от 140 до 230
мм). Их конструкция существенно отличается от конструкции асин-
хронных двигателей единых серий. Например, обмотка выполнена
специальным проводом, который предназначен для работы в воде;
ротор имеет подшипники скольжения, смазывающиеся водой; кор-
пус полностью герметизирован и заполнен водой.
Цель производственной эксплуатации погружных электро-
двигателей состоит в обеспечении требуемого графика водо-
снабжения объекта и поддержании режима наибольшего КПД
насосной установки. Она достигается за счет систематического
выполнения следующих мероприятий:
• контроля дебита и динамического уровня подземных вод
скважины и подбора режима работы насосной установки,
при котором исключается «сухой ход» насоса;
• поддержания гидравлических параметров сети, при которых
насос работает устойчиво и с наибольшим КПД;
• оснащения системы водоснабжения запасными емкостями и
водонапорными башнями, обеспечивающими резервирова-
ние водоподачи при отказах насосной установки;
• поддержания требуемого качества напряжения на зажимах
электроде I шателя;
• своевременного и качественного выполнения работ по тех-
нической эксплуатации электродвигателя и станнин управ-
ления.
Подготовка погружного электродвигателя к работе. Перед
включением внутреннюю полость заполняют чистой водой. Из-
меряют сопротивление изоляции статора относительно корпуса
- оно должно быть не менее 5 МОм при температуре воды 20°С.
Соединяют выводные провода с питающим кабелем, места сое-
динений погружают в металлическую емкость с водой и после
выдержки в течение 1,5-2 ч измеряют сопротивление этих соеди-
нений - оно должно быть не менее 500МОм. Опускают насосную
установку в скважину и через 1,5 ч измеряют сопротивление
изоляции обмотки статора и питающего кабеля - оно должно
быть не менее 5МОм. Подготавливают водопроводную сеть и
включают электродвигатель. По амперметру определяют по-
требляемый из сети ток - он не должен превышать номинальное
значение. После 5-6 дней работы установки на шкале ампермет-
ра делают отметку, которая соответст вует току фактической на-
грузки двигателя и в дальнейшем служит для настройки станции
управления, а также контроля состояния установки.
404
Техническое обслуживание выполняют без подъема электро-
двигателя из скважины ежемесячно в следующей последователь-
ности. Измеряют ток и напряжение электродвигателя. Увеличе-
ние тока на 20-25% (при номинальном напряжении) свидетель-
ствует об износе деталей установки и указывает на необходи-
мость текущего ремонта. Выключают двигатель, и после осты-
вания в течение 45 мин измеряют сопротивление изоляции об-
мотки и питающего кабеля относительно заземленных частей
насосной установки. Снижение сопротивления в 2-3 раза по
сравнению с предыдущим результатом или его уменьшение ниже
5 МОм свидетельствует о дефектах в изоляции.
Основные причины низкого качества погружных насосов -
коррозия металлических частей и старение изоляции обмоток.
Эти процессы происходят как в работающем, так и в неработа-
ющем электродвигателе. Для устранения этих явлений заводы-
изготовители рекомендуют заливать электродвигатель дистил-
лированной ингибированной водой. Состав ингибитора: урот-
ропин - 2,4 г/л; нитрат натрия - 1,09 г/л; хромат калия - 0,6 г/л.
При таком ингибиторе скорость коррозии деталей и узлов элек-
тродвигателей значительно замедляется.
Кроме этого, эксплуатационная надежность погружных элек-
тродвигателей может быть повышена устранением неисправнос-
тей при очередных ремонтах и ревизиях (табл. 17.2).
Таблица 17.2
Основные причины неисправностей погружных
электродвигателей и способы их устранения
Неисправность Основная причина Способ устранения
1 2 3
После нажатия кнопки «Пуск» ам- перметр показывает повышенный ток и двигатель не разво- рачиваегся Понижение напряже- ния сети. Затормажи- вание ротора Восстановить требуемое напряжение на всех уча- стках сети от трансфор- маторной подстанции до зажимов двигателя
Колебания показа- ний амперметра и повышенная вибра- ция насоса Неудовлетворительная балансировка или центровка насоса и двигателя. Повышен- ный износ подшипни- ков двигателя Поднять насос из сква- жины и устранить неис- правности
405
Продолжение таблицы 17 2
1 2
Отсутствие подачи воды, потребляемый ток близок к току холосгого хода Засорение приемной сетки насоса. Застре- вание в закрытом по- ложении обратного клапана насоса Зо же
Пониженный напор в водопроводной сегп Неправильное враще- ние двигателя. Износ деталей насоса. Сни- жение уровня воды в скважине Изменить направление вращения двигателя. Заменить насос. Удли- нить колонну водоподъ- емных труб
17.6. Особенности эксплуатации резервных и передвижных
электростанций
Резервные электростанции обеспечивают бесперебойное эле-
ктроснабжение сельскохозяйственных потребителей. Их уста-
навливают, как правило, непосредственно у потребителей I и II
категорий. Промышленность выпускает резервные электростан-
ции и агрегаты с карбюраторными и дизельными двигателями.
При мощностях свыше 16 кВт экономически оправдано приме-
нение дизельных электростанций.
Основной элемент стационарных и передвижных резервных
электростанций - дизель-генератор. Первичный дизельный дви-
гатель и синхронный генератор соединены между собой жесткой
муфтой. Электростанции комплектуют аппаратурой и кон-
трольно-измерительными приборами для управления и наблю-
дения за их работой.
Стационарные дизель-электрические агрегаты мощностью до
200 кВт поставляют комплектными. Они предназначены для ра-
боты в закрытых помещениях при температуре окружающего
воздуха от +8 до +40"С.
Передвижная электростанция представляет собой комплект-
ную электроустановку, смонтированную на транспортных сред-
ствах и защищенную от атмосферных воздействий. Она пред-
назначена для работы на открытом воздухе при температуре от
- 50 до +40°С. Конструкция электростанции позволяет перемещать
ее на любое расстояние 6ei нарушения готовности к работе.
В зависимости от назначения дизельного агрегата и конкрет-
ных условий его эксплуатации государственным стандартом
предусмотрены три степени автоматизации.
Первая степень (наименьшая) поддерживает требуемую час-
тоту вращения, температуру охлаждающей жидкости и смазоч-
406
ного масла; обеспечивает аварийно-предупредительную сигна-
лизацию и защиту; по требованию заказчика осуществляет под-
зарядку аккумуляторных батарей и при необходимости попол-
нение топливом расходных баков.
Вторая степень обеспечивает управление дизель-электричес-
кими агрегатами при пуске, работе и остановке в течение не ме-
нее 16 ч для агрегатов мощностью до 100 кВт и не менее 24 ч для
агрегатов мощностью свыше 100 кВт.
Кроме того, должны автоматически выполняться: пуск по
команде от автоматического устройства или дистанционно; под-
готовка к приему нагрузки, прием нагрузки или выдача сигнала
о готовности к приему нагрузки (при параллельной работе);
прием нагрузки с синхронизацией, дистанционное управление
частотой вращения агрегата при ручном вводе в синхронизм;
остановка по команде от автоматического устройства или с дис-
танции; поддержание неработающего двигателя в прогретом
состоянии.
Третья степень обеспечивает управление дизель-электричес-
ким агрегатом в течение 150 ч для агрегатов мощностью до 100
кВт и не менее 240 ч для агрегатов мощностью свыше 100 кВт.
Дополнительно выполняются следующие операции: наполнение
топливных, масляных и жидкостных баков, воздушных балло-
нов; подзарядка аккумуляторных батарей, распределение задан-
ных активных и реактивных нагрузок при параллельной работе;
управление вспомогательными агрегатами, обеспечивающими
автоматическую работу в течение 240 ч.
Дизель-электрические агрегаты, автоматизированные по
второй и третьей степеням, должны иметь аварийную сигнали-
зацию и защиту при достижении предельных значений: темпера-
туры охлаждающей жидкости, температуры смазочного масла,
давления смазочного масла, давления, расхода или уровня жид-
кости в замкнутом контуре охлаждения, частоты вращения, об-
ратного тока или обратной мощности.
Резервные станции вырабатывают электрическую энергию
переменного трехфазного тока напряжением 230 и 400 В про-
мышленной частоты 50 Гц. В этом случае все потребители элек-
троэнергии подключают непосредственно к шинам генератора
напряжения. Это гарантирует высокую стабильность качества
напряжения, отклонения которого от номинального для генера-
торов дизельных станций с машинными возбудителями и уголь-
ными регуляторами типа РУН не превышают ±3 5% при изме-
нении нагрузки в пределах от 0 до 100%, для самовозбуждаю-
Щихся синхронных генераторов при отсутствии коррекции на-
407
пряжения на генераторе ±3-5%, а при наличии коррекции на-
пряжения ±1 2%. Отклонение напряжения синхронных генера-
торов, питающих силовую, осветительную и бытовую нагрузки,
должно быть в пределах от +5 до -5% номинального.
Дизельные агрегаты станций должны допускать 100%-ную
перегрузку в течение 1 ч. Наибольшее отклонение частоты вра-
щения при включении и отключении номинальной нагрузки со-
ставляет 6 %.
На передвижных электростанциях имеется ряд устройств для
их транспортировки: тормоз аварийного наката и стоянки, за-
щелка буксирного крюка, задний фонарь, стоп-сигнал, привод
управления передвижных колес и др. Перед транспортировкой
передвижных ДЭС должны быть проверены надежная работа
этих устройств, а также прочность крепления агрегатов и вспо-
могательного оборудования.
При подготовке к работе передвижной электростанции необ-
ходимо предварительно выбрать место ее установки, которое
должно быть ровным и горизонтальным, не иметь поблизости
(4...6 м) зданий и сооружений, находиться в центре расположе-
ния потребителей электроэнергии. Для создания хороших усло-
вий охлаждения генератор ДЭС устанавливают против направ-
ления ветра, при этом дверцы капота агрегата со стороны гене-
ратора должны быть открыты. После установки передвижную
электростанцию закрепляют ручным тормозом, а при работе
более 2...3 суток ее рессоры и колеса разгружают домкратами.
При подготовке передвижной ДЭС к работе необходимо также
установить защитное заземление и присоединить к нему корпус
генератора, разместить и подсоединить осветительные средства,
развернуть кабельную сеть, осмотреть все узлы.
Сдачу-приемку смонтированных ДЭС проводят в соответст-
вии с требованиями СНиП. При этом необходимо наличие сле-
дующей сдаточной документации: акта о необходимости осмот-
ра (ревизии) агрегата с разборкой; протокола осмотра (ревизии)
дизель-генератора (если она проводилась); формуляра монтажа
генератора или всего агрегата; акта готовности фундамента для
установки дизель-генератора; протокола проверки возможности
включения генератора без сушки.
После предъявления необходимой документации заказчик
при участии представителей монтажной и наладочной органи-
заций проводит комплексное испытание на холостом ходу,
оформляет акт сдачи электростанции в эксплуатацию.
Пуск электроагрегата. Перед пуском он должен быть тща-
тельно проверен и подготовлен к работе. При этом необходимо
408
г
осмотреть двигатель, генератор, вспомогательные агрегаты, па-
7' нели и щиты, обнаруженные неисправности устранить. Сопро-
тивление изоляции схемы агрегата при включенных автоматах
должно быть не менее 0,5 МОм. При меньших значениях сопро-
тивления изоляции все изоляционные детали очищают от пыли
и грязи, а при необходимости сушат генератор. Перед пуском
необходимо также проверить степень разряженности аккумуля-
торных батарей, исправность системы зажигания. Пуск двигате-
ля стартером не разрешается, если аккумуляторные батареи раз-
ряжены более чем на 50%.
Расходный топливный бак должен быть наполнен, его кран
установлен в положение «Открыто». Уровень топлива в расход-
ном баке контролируют по указателю уровня топлива. Необхо-
димо убедиться в отсутствии воздуха в топливной системе, за-
править расходные и дополнительные масляные баки, а также
залить во внутренний контур системы охлаждения воду, прове-
рить циркуляцию воздуха во внешнем контуре системы охлаж-
дения. Перед пуском следует проверить плотность всех соедине-
ний воздухоочистителя и механизма воздушной заслонки.
Положение выключателей и переключателей на панелях, щи-
тах управления генератора и дизельной автоматики должно со-
ответствовать инструкции по эксплуатации ДЭС. Автоматичес-
кий выключатель генератора в силовой сети перед пуском стан-
ции необходимо отключить, а переключатель цепей управления
поставить в положение «Ручное управление» или «Автоматичес-
кий пуск».
Ручной пуск и остановку выполняют в соответствии с завод-
ской инструкцией. После пуска и прогрева двигателя в течение
10 мин на холостом ходу его частоту вращения постепенно до-
водят до номинальной, затем возбуждают генератор. При по-
мощи шунтового реостата устанавливают номинальное напря-
жение генератора (по вольтметру), включают генератор, кото-
рый постепенно принимает нагрузку до 75% от номинальной.
После пуска проверяют работу систем охлаждения воды и масла,
при отсутствии замечаний по истечении 15 мин нагрузку повы-
шают до номинальной.
Для остановки генератора его разгружают, отключив нагруз-
ку. Затем, постепенно увеличивая сопротивление в цепи возбуж-
дения, вращением рукоятки шунтового реостата против часовой
стрелки понижают напряжение генератора до наименьшего зна-
чения и останавливают его.
Дистанционный автоматический пуск и остановку выполня-
ют с пульта управления или шкафа управления при помощи
409
кнопок. Все операции по пуску и остановке электроагрегата
осуществляют в заданной технологической последовательности,
предусмотренной схемой автоматики.
В случае успешного пуска загорается сигнальная лампочка
«Нормальная работа»: если возникает аварийный режим, то сра-
батывает защита, загорается сигнальное табло «Аварийная рабо-
та» и происходит автоматическая остановка агрегата.
Сигналом для автоматического пуска являются изменения
контрольных параметров резервируемого электроагрегата: не-
допустимое снижение напряжения, перегрузка и др. Сигналом
для автоматической остановки одного из параллельно работа-
ющих агрегатов служит снижение общей нагрузки на шинах ге-
нераторного напряжения до 80% от номинальной мощности или
при восстановлении напряжения в контролируемой сети. При
этом резервный агрегат отключается. Автоматическая аварий-
ная остановка электроагрегата происходит при возникновении
аварийных режимов и срабатывании датчиков аварийной сиг-
нализации и защиты.
Работа дизельного двигателя. Во время работы необходимо
следить за показаниями приборов контроля (температурой мас-
ла и воды, давлением масла и т. д.), наличием охлаждающей
жидкости в системе, подачей масла к вращающимся частям ди-
зеля и работой различных датчиков. Необходимо не реже 2-х раз
в смену проверять количество масла в масленках, а также в под-
шипниках с кольцевой смазкой. При необходимости:
• доливать масло;
• вовремя пополнять топливные баки горючим; не реже 1
раза в смену спускать отстоявшиеся воду и грязь из рас-
ходных топливных баков;
• обращать внимание на наличие посторонних шумов пли
стуков в двигателе;
• не реже 1 раза в квартал очищать топливные фильтры,
масляные фильтры низкого давления следует очищать в
соответствии с инструкцией завода-изготовителя;
• следить за частотой вращения двигателя и при необходи-
мости регулировать ее (при отсутствии автоматики - сис-
тематически).
При эксплуатации генератора необходимо:
• следить за показаниями амперметров, вольтметров, ватт-
метров (несимметрпю нагрузки допускают не более 25%
номинального тока статора, а перегрузку по току не более
10% в течение 1 ч);
410
• контролировать температуру активной стали и обмоток
генератора, которая не должна превышать температуру
окружающей среды более чем на 65°С;
• контролировать температуру подшипников (превышение
ее над температурой окружающей среды допустимо не бо-
лее чем на 45 °C);
• периодически наблюдать за работой щеточного аппарата
возбудителя и контактных колец ротора;
• равномерно распределять нагрузку (при отсутствии авто-
матики) между параллельно работающими генераторами;
• наблюдать за показаниями приборов контроля изоляции,
аварийными и предупредительными сигналами; при необхо-
димости принимать меры по устранению ненормальных ре-
жимов;
• проверять степень вибрации генератора.
Во время работы ДЭС необходимо осматривать щиты и па-
нели генератора собственных нужд, аппаратуру возбуждения и
силовое электрооборудование.
Периодическая проверка готовности резервного агрегата к
пуску. Ее проводят один раз в 2 3 месяца. Одновременно прове-
ряют состояние и работу средств автоматизации. Профилакти-
ческий плановый осмотр генератора и возбудителя проводят
через 500 ч работы, но не реже 1 раза в шесть месяцев. Во время
планового осмотра генератора проверяют состояние рабочей
поверхности коллектора, правильность прилегания щеток к
коллектору и их расстановку, степень пригодности масла к
дальнейшей эксплуатации, состояние и надежность контактов с
сетью.
Через 100 150 ч работы, но не реже 1 раза в шесть месяцев,
после длительных остановок (более 20 дней) проверяют сопро-
тивление изоляции обмоток статора, ротора и возбудителя. О
состоянии подшипников возбудителя и генератора судят по шу-
му при работе и по температуре нагрева. Она не должна превы-
шать 80°С. Для продления срока службы подшипников через
каждые 500 ч, но не реже 1 раза в шесть месяцев проверяют со-
стояние смазки в них.
Не реже 1 раза в шесть месяцев осматривают коммутацион-
ные соединения и аппаратуру внутри распределительного щита
электростанции. При очередном осмотре вытирают пыль, про-
веряют плотность прилегания контактов и других мест соедине-
ний шин и проводов. При этом по мере необходимости заменя-
ют плавкие вставки и сигнальные лампы. Все ослабленные кон-
411
такты подтягивают, а места контактных соединений со следами
подгорания и окисления зачищают, залуживают и т. п.
Цепи управления и сигнализации силовых автоматических
выключателей, схемы АВР и синхронизации обязательно прове-
ряют после чистки и ревизии аппаратуры. Работу элементов за-
щиты (тепловых и электромагнитных расцепителей, релейной
токовой зашиты) проверяют 1 раз в год на надежность срабаты-
вания и на соответствие уставок проектным значениям. Автома-
тические выключатели проверяют поэлементно первичным то-
ком. Электроизмерительную аппаратуру проверяют не реже 1
раза в два года и, как правило, приурочивают к текущему или
капитальному ремонту.
Периодичность, объем и нормы профилактических межре-
монтных испытаний устанавливают с учетом комплексной
оценки состояния каждого генератора, особенностей их конст-
рукции при соблюдении следующих требований:
• межремонтные испытания проводят не позднее чем через
три года после капитального ремонта или предыдущих
профилактических испытаний. Отказ от этих испытаний
допускается в том случае, если периодичность капиталь-
ных ремонтов не превышает четырех лет;
• в объем межремонтных испытаний входит обязательное
испытание изоляции обмотки статора повышенным на-
пряжением с частотой 50 Гц или выпрямленным напряже-
нием;
• снижение испытательного напряжения по сравнению с
примененным при последнем капитальном ремонте допус-
кается не более чем на 0,2 UH напряжения с частотой 50 Гц
и не более чем на 0,5 UH выпрямленного напряжения;
• профилактические межремонтные испытания изоляции
обмоток проводят в дополнение к испытаниям и измере-
ниям, осуществляемым при текущем ремонте генератора.
Прежде чем приступить к испытаниям обмоток статора и ро-
тора генератора повышенным напряжением, необходимо изме-
рить сопротивление изоляции. Сопротивление изоляции обмо-
ток статора не нормируют, его необходимо сравнивать и сопос-
тавлять с показаниями предыдущих измерений. Сопротивление
изоляции обмотки ротора должно быть не ниже 0,5 МОм, цепей
возбуждения - 1 МОм, обмоток якоря и его бандажей - 0,5 МОм.
Обмотку статора генератора мощностью до 1000 кВт и на-
пряжением до 1000 В испытывают повышенным напряжением
переменного тока промышленной частоты, равным l,6UH+800 В,
но не менее 1200 В, в течение 1 мин сразу после ост ановки гене-
412
ратора. Обмотку ротора при эксплуатации повышенным напря-
жением не испытывают.
Во время профилактических испытаний измеряют сопротив-
ление на постоянном токе обмоток статора, ротора и возбудите-
ля. Эти измерения позволяю! выявить различные повреждения
обмоток при капитальных и текущих ремонтах. Если сопротив-
ление обмотки какой-либо фазы статора отличается от сопро-
тивления обмоток других фаз (или ранее измеренного) при оди-
наковых (или приведенных) температурных условиях более чем
на 2%, то это будет следствием замыканий или некачественных
паек в лобовых частях обмотки. Значение сопротивления на по-
стоянном токе обмоток ротора и возбуждения не должно отли-
чаться от ранее измеренного более чем на 2%.
Кроме описанных, проводят следующие проверки и профилак-
тические испытания генераторов: испытание обмоток и активной
стали на нагрев; определение реактивных сопротивлений; испыта-
ние электрической прочности контактных колец, автомата гашения
поля; измерение остаточного напряжения генератора после его от-
ключения; обнаружение витковых замыканий в обмотке ротора;
выявление допуспгмых несимметричных режимов.
Текущие и капитальные планово-предупредительные ремон-
ты резервных электростанций выполняют со следующей перио-
дичностью: текущие ремонты для передвижных электростанций,
работающих на открытом воздухе, каждые шесть месяцев, для
стационарных ежегодно, капитальный ремонт для передвиж-
ных ДЭС - не реже 1 раза в четыре года, стационарных ДЭС -
по мере необходимости, но не реже 1 раза в пять лет.
В табл. 17.3 показаны основные причины неисправностей ге-
нераторов и способы их устранения.
Таблица 17.3
Основные причины неисправностей генераторов
и способы их ус гранения
Неисправность Основная причина Способ устранения
1 2 3
Отсутствие возбуж- дения генератора на холостом ходу. Ге- нератор дает на- пряжение только при сильном нажа- тии на щетки Загрязнен коллектор. Недостаточный кон- такт (или его полное отсутствие) щеток с коллектором. Вибра- ция щеток Зачистить коллектор стеклянной шкуркой. Вытереть насухо ве- тошью. Отрегулиро- вать щеткодержа- тель, усилить нажа- тие щеток
413
Продолжение таблицы 17.3
1 2 “3
Возбудитель ге- нератора не воз- буждается или дает напряжение, но ток в цепи генератора от- сутствует Обрыв в цепи воз- буждения или в цепи якоря возбудителя. Отметка на траверсе щеток не совпадает с отметкой на корпусе (неправильное по- ложение щеток). Щетки подгорели или изношены Отыскать при iiqT мощи лампы илц омметра обрыв (пло- хой контакт) и уст- ранить повреждение. Очистить контакт- ные кольца и обте- реть ветошью. Заме- нить щетки
При загрузке генератора на- пряжение сильно снижается или оно мало. При помощи реостата удается поддер- жать напряжение на требуемом уровне Малая частота вра- щения первичного двигателя. Скольже- ние приводных рем- ней возбудителя Устранить неис- правность первично- го двигателя. Довес- ти его частоту вра- щения до нормы. Отрегулировать на- тяжение приводных ремней, смещая на- жимной ролик
Перегрев генера- тора, индуктора и возбудителя Генератор работает при повышенном на- пряжении, что при- водит к увеличению тока и перегреву возбудителя. Генера- тор работает с низ- ким коэффициентом мощности Снизить напряжение генератора до номи- нального. Повысить коэффициент мощ- ности, снизив индук- тивную нагрузку
Перегрев обмо- ток статора Перегрузка генера- тора. Короткое за- мыкание обмоток статора Снизить нагрузку генератора до номи- нальной. Обнару- жить место коротко- го замыкания и уст- ранить неисправ- ность
414
Продолжение таблицы 17.3
1 2 3
Перегрев корпуса генератора. Ге- нератор гудит и из него идет дым. Перегреваются подшипники ге- нератора Первичный двига- тель работав! на по- ниженной частоте вращения. Замыка- ние витков между фазами или на кор- пус генератора. Не- достаточно смазки в подшипниках. Не- правильно сцентри- рованы валы генера- тора и первичного двигателя Увеличить частоту вращения первично- го двигателя до но- минальной. Устра- нить замыкание. За- менить неисправную катушку обмотки. Добавить пли заме- нить смазку подшип- ников. Выверить центровку валов дви- гателя и генератора
Неправильная коммутация. Чрезмерное ис- крение щеток возбудителя Щетки слабо прижа- ты к коллектору, изоляция коллектора выступает над плас- тинами. Замкнуты гребешки коллектор- ных пластин. Неоди- наковое расстояние между щетками в различных щетко- держателях Отрегулировать на- жатие щеток. Уста- новить свободное их перемещение в щет- кодержателях. Про- ложить изоляцию на глубину до 0,8... 1 мм. Осмотреть кол- лектор и устранить неисправность. Уравнять расстояние между щетками
Неисправна за- щитная аппара- тура генератора. Установочный автомат не вклю- чается или от- ключается не сра- зу Неисправен меха- низм свободного рас- цепления автомата Не изменяя регули- ровки, обнаружить неисправность и уст- ранить ее. При по- ломке механизма за- менить автомат
Автомат генера- тора не срабаты- вает при дли- тельной пере- грузке Неисправен элемент тепловой или комби- нированной защиты Сменить автоматиче- ский выключатель
415
Продолжение таблицы 17.3
1 2 3
Автомат генера- тора не отключа- ется вручную Главные контакты автомата прива- рились один к другому Остановить двигатель станции. Разъединить и зачистить контакты, при сильном поврежде- нии контактов заменить автомат
17.7. Хранение электродвигателей
Повышение эксплуатационной надежности электродвигате-
лей зависит от условий и способов их хранения. При длительном
хранении изоляция обмоток электродвигателей увлажняется, что
приводит к выходу ее из строя. Хранение электродвигателей на
открытом воздухе приводит их также к выходу из строя. Отказы
(пробой изоляции) электродвигателей наступают в период изме-
рения сопрот ивления изоляции обмоток при помощи мегоммет-
ра напряжением 500 В.
Поэтому электродвигатели необходимо хранить на специ-
ально оборудованных складах ремонтно-технической базы элек-
тротехнической службы или на пунктах электриков. При отсут-
ствии таких помещений их нужно хранить на технологических
складах (например, зерноскладах) или в крайнем случае под на-
весами. На складах электротехнической службы хранят не толь-
ко электродвигатели, но и любое другое электрооборудование
(запасные части и материалы). Эти помещения должны соответ-
ствовать техническим условиям на складские помещения, а их
площади определяются из расчета 0,01 0,03 м2 на одну ремонт-
ную единицу и зависят от габаритных размеров электрообору-
дования.
Помещения должны быть сухими, светлыми, чистыми, по
возможности с постоянной температурой; достаточно изолиро-
ванными от производственных участков, от пыли и грязи, обо-
рудованы необходимым складским инвентарем.
17.8. Контрольные вопросы
Какими свойствами должна обладать изоляция электрической
машины? В результате каких причин происходит разрушение изо-
ляции? Что называется старением изоляции? Какой из факторов,
определяющих срок службы изоляции электрических машин, явля-
ется основным? Что называется теплоустойчивостью? Что на-
416
зывается нагревоспюйкостью? Что собой представляет «правило
восьми градусов»? Что необходимо знать для практических расче-
тов процессов в электрической изоляции? Определить время раз-
рушения изоляции, если известно, что температура обмотки элек-
тродвигателя составила 180 С. Как влияет влага и химически аг-
рессивная среда на старение изоляции? По какой формуле можно
оценить влияние на срок службы изоляции температуры, влажно-
сти и агрессивных сред? Опишите процесс старения подшипников.
Расскажите о приемке электродвигателей в эксплуатацию. Как
влияют режимы работы и условия эксплуатации на работу элект-
родвигателей? В чем заключается техническое обслуживание и
текущий ремонт электродвигателей? Опишите способы повыше-
ния эксплуатационной надежности электроприводов. Расскажите
об особенностях эксплуатации погружных электродвигателей, а
также резервных и передвижных электростанций. В чем заключа-
ется хранение электродвигателей?
Глава 18. Эксплуатация электропроводок и
электротехнологического оборудования
18.1. Эксплуатация электропроводок
Электропроводки являются одним из самых важных элемен-
тов в электроустановках. Они обеспечивают питание электро-
оборудования, поэтому их эксплуатация является одним из са-
мых важных элементов в эксплуатации всех без исключения эле-
ктроустановок. Эксплуатация электропроводок заключается в
систематическом проведении организационных и технических
мероприятий по проведению технического обслуживания и те-
кущего ремонта. При проведении технического обслуживания
электропроводок выполняют следующие операции: осмотр и
очистку электропроводки, проверку заземления, проверку состо-
яния изоляции проводов и кабелей, проверку крепления и про-
верку натяжения.
В процессе осмотра и очистки электропроводки можно обна-
ружить обрывы, увеличенный провес проводов или троса, под-
теки мастики на кабельных воронках и др. При очистке волося-
ной щеткой удаляют пыль и грязь с провода и кабеля, а также с
наружных поверхностей труб с электропроводкой и ответви-
тельных коробок. В сырых и особо сырых помещениях при очи-
стке применяют обтирочный материал.
417
При проверке заземления осматривают заземляющие про-
водники и их соединения с несущим тросом или струной, метал-
лическими коробками, лотками, коробами, металлическими
оболочками кабелей, трубами, а также проверяют наличие со-
единения заземляющего проводника с контуром заземления или
заземляющей конструкцией. Разъемные соединения разбирают,
зачищают до металлического блеска, собирают и затягивают.
Поврежденные неразъемные соединения приваривают или при-
паивают.
Проверка состояния изоляции выполняется мегаомметром на
1000 В. При этом измеряют сопротивление изоляции между то-
коведущими проводниками, проводниками и заземленными
элементами конструкций электропроводки. Сопротивление изо-
ляции при температуре 293К (20°С) должно быть не менее
0,5 МОм. При сопротивлении изоляции менее 0,5 МОм участки
проводки с низким сопротивлением подлежат замене. Осматри-
вают изоляцию проводов и кабелей. Поврежденные участки
изоляции проводов изолируют хлопчатобумажной изоляцион-
ной лентой, а в сырых и особо сырых помещениях для изоли-
ровки применяют поливинилхлоридную липкую ленту ПВХ.
В процессе проверки крепления осматривают изоляторы и
ролики. Имеющие трещины и надколотые изоляторы и ролики
заменяют. Слабо установленные изоляторы и ролики закрепля-
ют. Осматривают анкерные устройства концевого крепления
тросовой проводки к строительным элементам здания, натяж-
ные устройства и трос. Участки, покрытые коррозией, зачищают
и покрывают эмалью. Допускается защищенные поверхности
смазывать техническим вазелином. Натяжные устройства с со-
рванной резьбой заменяют. Проверяют надежность крепления
труб с электропроводкой, лотков, коробов, а также приспособле-
ний, защищающих кабели от механических повреждений, ослаб-
ленные крепления подтягивают, а при необходимости заменяют.
Для проверки электрических соединений открывают крышки
ответвительных коробок. При наличии внутри коробки, на кон-
тактах и проводах влаги или пыли проверяют состояние уплот-
нений крышки коробки и на вводах в коробку. Уплотнения, по-
терявшие упругость и не обеспечивающие герметичность коро-
бок, заменяют. Осматривают клеммы и подсоединенные к ним
провода. Соединения, имеющие следы окисления или оплавле-
ния, разбирают, зачищают, смазывают техническим вазелином и
собирают. Винты и гайки с сорванной резьбой заменяют. Осма-
тривают соединения, выполненные методом скрутки, сварки,
пайки, опрессовки. В соединениях, имеющих обгорелый или по-
418
врежденный слой изоляции, снимают изоляцию, устраняют при-
чину нарушения контакта (зачищают и пропаивают, опрессовы-
вают и т. д.) и вновь изолируют изоляционной лентой. В сырых
и особо сырых помещениях изолировку соединений проводят
покрытием полихлорвиниловым лаком с последующей намот-
кой трех-четырех слоев полихлорвиниловой липкой изоляцион-
ной ленты.
Если осмотром обнаруживают ослабленные (с большой вели-
чиной провеса) участки проводки, то выполняется проверка на-
тяжения. При необходимости участки с большой величиной
провеса перетягивают. Натяжение стальных тросов проводят до
минимально возможной стрелы провеса. При этом усилие натя-
жения не должно превышать 75 % разрывного усилия, допускае-
мого для данного сечения троса.
При проведении текущего ремонта электропроводок выпол-
няют операции, определяемые их повреждениями. Данные о по-
вреждениях электропроводки, устраняемых при текущем ремон-
те, приведены в приложении 18.1. Электропроводка или ее уча-
стки, имеющие повреждения, которые нельзя устранить при тех-
ническом обслуживании, подлежат замене. Провода и кабели,
выбранные для замены вышедшей из строя электропроводки,
должны соответствовать условиям окружающей среды и назна-
чению. При этом также должны учитываться требования элект-
робезопасности и пожарной безопасности.
Замена проводов. Участок проводки с растрескавшейся оп-
лавленной изоляцией проводов или с оголенной токоведущей
жилой отсоединяют в ответвительных коробках, распредели-
тельных и осветительных щитах. Провод освобождают от креп-
ления и удаляют, а для замены выбирают провод той же марки,
что и поврежденный. Подготовленный провод выпрямляют.
Способ крепления провода выбирается в зависимости от марки
применяемого провода и способа крепления заменяемого прово-
да. Вновь проложенный провод подключают к местам, где про-
изводилось отсоединение поврежденного провода.
Замена роликов. Ролики с трещинами и сколами заменяют в
следующей последовательности. Вначале освобождают проводку
от крепления на ролике. Отвинчивают винт крепления ролика,
ролик удаляют, на его место устанавливают новый и закрепляют
винтом. На вновь установленном ролике закрепляют провод.
Если крепление роликов ослаблено, то его закрепляют различ-
ными рекомендуемыми способами.
Ремонт тросовых и струнных проводок заключается в следую-
щем. Поверхность троса и разгрузочных оттяжек, имеющих
419
коррозию, очищают от коррозии наждачной шкуркой и проти-
рают ветошью, затем покрывают лаком ПХВ. Концевые крепле-
ния зачищают от коррозии стальной щеткой, протирают вето-
шью, смоченной в бензине, и покрывают лаком ПХВ.
Замена троса. Замену троса (струны) проводят в следующей
последовательности. В зависимости от нагрузки на трос выби-
рают его диаметр. Допускается применять стальной канат из
оцинкованных проволок или стальную оцинкованную проволо-
ку диаметром 6-8 мм. Допускаемая нагрузка на трос определяет-
ся материалом, из которого он изготовлен, и приводится в спра-
вочниках. Выбранные трос или проволоку растягивают на полу
помещения и отрезают необходимую длину. На концах троса
загибают петли и закрепляют их с помощью специальных зажи-
мов. При изготовлении петель на проволоке пользуются сталь-
ной обоймой, которую предварительно надевают на проволоку.
Обойма представляет собой стальную трубку длиной 50 мм с
толщиной стенки 2 мм. При отсутствии стальных обойм петлю
можно сварить или выполнить закручиванием свободного кон-
ца проволоки.
От поврежденного троса отсоединяют заземление, проводят
необходимые отсоединения от сети, трос с проводкой снимают с
анкерных устройств и опускают на пол помещения, рядом с под-
готовленным тросом. Провода и ответвительные коробки сни-
мают с крепления поврежденного троса и прикрепляют к новому
тросу. Одновременно проводят ревизию электрических соедине-
ний в ответвительных коробках.
Подъем к анкерным устройствам и натяжение тросовой про-
водки проводят с помощью полиспаста или лебедки. Трос за-
крепляют на анкерных устройствах и к нему подключают зазем-
ление. Заземление выполняют на обоих концах троса. Проводку,
соблюдая фазировку, подсоединяют к сети.
Проводку и ответвительные коробки освобождают от креп-
ления на поврежденном тросе. Перенос проводки начинают со
стороны закрепленного конца троса. По завершению операций
переноса проводки закрепляют второй конец троса на анкерном
устройстве и натяжной муфтой проводят подтяжку. Поврежден-
ный трос снимают, освободив от крепления.
Замена натяжных болтов и муфт. Для замены натяжных бол-
тов и муфт, имеющих срыв резьбы более двух ниток, тросовую про-
водку закрепляют с помощью полиспаста к конструкции здания.
Полиспастом создают натяжение троса проводки, освобождая при
этом натяжное устройство от нагрузки. Дефектные натяжные бол-
ты и муфты снимают и на их место устанавливают новые.
420
Замена тросовой проводки. Проводку с оборванными или
оплавленными жилами заменяют в следующей последовательно-
сти. Поврежденную проводку освобождают от крепления к тро-
су и удаляют. Заготовляют новые провода, по длине равные за-
меняемой проводке, оставляя запас на подключение. Затем про-
вода крепят к тросу. Крепление проводят клипами либо на ме-
таллических подвесках с фарфоровыми роликами или изолято-
рами, либо бандажами из перфорированной поливинилхлорид-
ной ленты. Расстояние между точками крепления для незащи-
щенных изолированных проводов с площадью сечения до 6 мм2
должно быть не более: при подвеске на клипах или роликах - 1,5
м, при креплении бандажами - 0,5 м, при использовании защи-
щенных проводов во всех случаях - 0,5 м.
Замена ответвительных коробок. В коробке, имеющей тре-
щины и сколы на корпусе, отсоединяют провода, маркируя их.
Коробку освобождают от крепления, удаляют, а на ее месте за-
крепляют новую. Подводят провода в коробку и соединяют в
соответствии с маркировкой. Мегаомметром проверяют сопро-
тивление изоляции, после чего коробку закрывают.
Ремонт проводок, проложенных в стальных трубах. При об-
рыве токоведущих жил проводки или пробое изоляции проводов
на корпус проводку удаляют из труб. При необходимости трубу
дополнительно закрепляют, затем ее очищают от ржавчины и
грязи снаружи (при открытой прокладке) и внутри. Провод,
предназначенный для прокладки в трубе, отмеряют, отрезают и
выпрямляют. Заправлять провод в трубу необходимо со стороны
наиболее длинного прямолинейного участка, для этого провод
(или несколько проводников) закрепляют к концу стальной про-
волоки, выходящей из трубы. Протяжку провода в трубу прово-
дят два электромонтера. Для облегчения протяжки провод сле-
дует припудрить тальком. При больших усилиях протяжки
можно применять лебедки или полиспасты.
Для соединения электропроводки, проложенной в трубе, с
корпусом электрооборудования применяют гибкие вводы. При
отсутствии стандартных гибких вводов применяют резиновые,
полиэтиленовые или поливинилхлоридные трубки. Трубку наде-
вают на выходящие из трубы концы электропроводки так, что-
бы она входила внутрь трубы на глубину не менее 100-120 мм.
Для защиты от механических повреждений выходящих из трубы
проводов используют отрезок металлорукава, один конец кото-
рого прикрепляют к трубе с помощью муфты, а на другой - на-
девают муфту для подсоединения к токоприемнику. С помощью
гибкого медного проводника оба конца трубы соединяют с кон-
421
туром заземления. Провода оконцовывают наконечниками и
подсоединяют к токоприемнику.
Замена трубы. При глубоких вмятинах, сплющиваниях и
трещинах на трубе вся проводка подлежит демонтажу и замене.
Трубы можно заготовлять в мастерской пли на монтажном уча-
стке по предварительным замерам. Трубу для проводки выби-
рают, пользуясь данными, приведенными в приложении 18.2.
Предназначенную для прокладки трубу очищают снаружи и из-
нутри от грязи и ржавчины, затем размечают места изгибов. Из-
гибают трубу с помощью трубогнба. При этом необходимо
придерживаться нормализованных углов 90, 105, 120, 135 и 150°.
Стыковку труб проводят муфтами с последующим уплотнением
места соединения. Допускается применять соединение труб с ис-
пользованием гильзы из листовой стали или отрезка трубы
большого диаметра. При открытой прокладке проводки трубы
окрашивают снаружи и внутри, при прокладке под заливку бе-
тоном трубу окрашивают только внутри. Для закрепления тру-
бы на стене проводят долбежные и вмазочные работы.
Крепление трубы. Трубные проводки с нарушенными креп-
лениями закрепляют. Способ крепления обычно выбирают в
зависимости от прежнего способа крепления.
Зачистка поверхности наконечников. При подгорании и оп-
лавлении контактных поверхностей наконечников соединение
разбирают. Поверхности наконечников зачищают напильником
до блеска, смазывают техническим вазелином и собирают.
Зачистка и окраска. Следы коррозии на поверхности трубы
удаляют стальной щеткой или наждачной шкуркой. Затем по-
верхность протирают ветошью, смоченной в бензине, и покры-
вают эмалью.
Ремонт кабельных проводок. Ремонт изоляции кабеля. Для
выявления повреждений изоляцию кабеля испытывают мегом-
метро.м на 2500 В. После нахождения места повреждения при-
ступают к ремонту. Ремонт изоляции выполняют без разрезания
жил кабеля, если кабель ослаблен. Кабель подтягивают, разре-
зают оболочку, разводят жилы и на поврежденные места изоля-
ции подматывают изоляционную ленту. При разрезании кабеля
токоведущие жилы соединяют одним из способов: опрессовкой,
сваркой или пайкой, затем изолируют. Места соединений герме-
тизируют.
Ремонт соединений проводов и кабелей. Соединение прово-
дов и кабелей проводят опрессовкой, сваркой, пайкой или по-
средством болтовых соединений. Соединение шнуров и много-
проволочных проводов с медными жилами сечением до 2,5 мм2
422
осуществляется следующим образом: с концов снимается изоля-
ция на длине 20-40 мм, затем жилы облужпвают припоем, укла-
дывают параллельно и каждую жилу скручивают. Место скрут-
ки проводов пропаивают припоем с применением канифоли.
Более надежным соединением проводов является соединение их ме-
тодом сварки. Сварку медных жил небольших сечений выполняют с
помощью трансформатора с вторичным напряжением 6-12 В.
В настоящее время распространено соединение и оконцева-
ние как медных, так и алюминиевых проводов методом опрессо-
вания. Опрессованием получают надежные контактные соедине-
ния при соблюдении следующих условий: размеры и конструк-
ции наконечников, а также соединительных гильз должны соот-
ветствовать диаметру и материалу провода; типоразмер опрес-
совочного инструмента должен соответствовать диаметру опрес-
совываемых наконечников и гильз; перед опрессовкой поверх-
ность проводов и внутреш1яя поверхность гильз и наконечников
должны быть зачищены и смазаны кварцевазелиновой или цин-
ковазелиновой пастой. Для соединения методом опрессования
применяют выпускаемые промышленностью пресс-клещи.
В сырых и особо сырых помещениях для соединения провод-
ников рекомендуется применять сварку. Допускается непосред-
ственное присоединение алюминиевых проводников к машинам
и аппаратам при наличии у них зажимов, предназначенных для
присоединения. Места соединений проводников изолируют лип-
кими полихлорвиниловыми лентами или лакотканью с после-
дующим наложением на нее прорезиненной липкой ленты. Затем
все соединения покрывают изоляционным лаком или эмалью.
По завершению ремонтных работ необходимо провести про-
верку и испытание проводки. Проверяют надежность крепления
деталей электропроводки к строительным частям здания; на-
дежность соединения труб (трубной проводки) между собой, а
также присоединение их к коробкам; наличие на концах труб
изолированных втулок и оконцевателей; правильность присое-
динения проводов к токоприемникам, надежность выполнения
соединений и оконцеванпй; наличие цепи заземления; измеряю!
сопротивление изоляции цепей.
Сопротивление изоляции силовых и осветительных электро-
проводок измеряют мегомметром на напряжение 1000 В. Сопро-
тивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм. При сопро-
тивлении изоляции ниже нормы необходимо провести испыта-
ние электрической прочности изоляции. Испытание электричес-
кой прочности изоляции проводят от источника тока частотой
50 Гц при напряжении 1000 В. Допускается для испытания элек-
423
трической прочности применять мегомметр на напряжение
2500 В. При измерении сопротивления изоляции электропрово-
док все токоприемники, за исключением штепсельных розегок,
выключателей и групповых щитков, должны быть отключены,
лампы в осветительных сетях должны быть вывернуты.
18.2. Эксплуатация осветительных и облучательных
установок
В парке электрооборудования, используемом в сельском хо-
зяйстве, осветительные и облучательные установки являются
самыми многочисленными, хотя они потребляют около 10% всей
затрачиваемой в отрасли электроэнергии. Электрическое осве-
щение наряду с другими устройствами создает комфортные ус-
ловия для работающих и положительно влияет на производи-
тельность труда, позволяет поддерживать рациональные режи-
мы протекания ряда технологических процессов и способствует
увеличению выпуска продукции.
Эксплуатация осветительных и облучательных установок за-
ключается в систематическом проведении следующих организа-
ционных и технических мероприятий по соблюдению режимов
освещения и облучения, по снижению энергозатрат и улучше-
нию их технико-экономических показателей.
Своевременная замена устаревших светильников и ламп. На
многих сельскохозяйственных объектах еще используют элект-
роосветительные установки, выполненные по устаревшим про-
ектам. Эксплуатационный персонал должен систематически вне-
дрять прогрессивные источники света и схемы управления ими,
то есть корректировать комплектование электроосветительных
установок. Замена ламп накаливания на люминесцентные и га-
зоразрядные, имеющие при одинаковой мощности в 5...6 раз
больший световой поток, позволяет повысить освещенность ра-
бочих мест и сэкономить значительное количество электроэнер-
гии. Например, в административном здании, где освещение ис-
пользуют 2700 ч в год, при замене одной лампы накаливания
мощностью 300 Вт на одну ртутную лампу 100 Вт экономят
486 кВт-ч в год. При этом уровень освещения остается неизмен-
ным, а срок службы лампы возрастает в 4...5 раз. Следует также
иметь в виду, что в процессе эксплуатации световой поток к
концу срока службы снижается у ламп накаливания на 15%, лю-
минесцентных - на 45%, ламп типа ДРЛ на 30%. Несвоевре-
менная замена ламп может вызвать потребность в установке но-
вых светоточек и увеличении потребляемой мощности.
424
Автоматизация работы осветительных установок. Дает ряд
положительных эффектов: достигается экономия электроэнер-
гии, увеличивается срок службы ламп, обеспечивается опти-
мальный режим освещения и др. Для автоматизации управления
наружным освещением используют фотореле различных типов.
Эти аппараты можно применять для внутренних установок,
обеспечивающих непрерывное освещение помещения в ночной
период, а также для управления дежурным освещением. При по-
мощи программных реле времени обеспечивают рациональные
циклы включения-отключения основного и дежурного освеще-
ния, согласованные с технологическими процессами на объекте.
Для централизованного управления освещением в помещениях
животноводческих ферм-и комплексов разработаны схемы им-
пульсного телеуправления по проводам низковольтных воздуш-
ных линий.
Поддержание номинального напряжения в осветительных
сетях. Электрические лампы, особенно лампы накаливания,
очень чувствительны к колебаниям напряжения. При понижении
напряжения светоотдача резко снижается (пропорционально
напряжению в 3-й и 6-й степени), а при повышении - катастро-
фически падает срок службы лампы (обратно пропорционально
напряжению в 14-й степени). Если напряжение выше номиналь-
ного на 10%, то вместо 1500 ч лампа служит 300 ч, если на 15%,
то не более 90 ч, т. е. всего одну неделю. Чтобы устранить пере-
напряжение в осветительных сетях, своевременно регулируют
напряжение силовых трансформаторов и применяют различные
ограничители напряжения: автотрансформаторные, тиристор-
ные или резисторные. Они могут работать в режиме стабилиза-
ции или ограничения напряжения у группы ламп.
Поддержание чистоты отражающих и остекленных поверхно-
стей. Экономичность работы электроосветительных установок
зависит от состояния отражающих поверхностей потолков и
стен помещений, поверхностей ламп и светильников, а также
окон помещения. Например, в помещении с побеленными по-
толком и стенами коэффициент отражения составляет 75%, а
там, где поверхности покрыты пылью или не оштукатурены,
коэффициент отражения не превышает 10%. Поверхности поме-
щений чистят хозяйственные службы предприятия по мере необ-
ходимости. Светильники моют электромонтеры (напряжение
при этом отключают). В помещениях со значительным выделе-
нием пыли, например, в кормоцехах, рекомендуют мыть све-
тильники 2 раза в месяц, в помещениях со средним выделением
пыли (мастерские и др.) - 1 раз в два месяца, в помещениях с не-
425
значительным выделением пыли и в установках наружного освеще-
ния - по мере необходимости, но не реже 1 раза в четыре месяца.
Производственная эксплуатация облучательных установок
инфракрасного обогрева, бактерицидного действия, а также
комбинированных облучателей имеет свои особенности. Для
каждой установки в соответствии с имеющимися инструкциями
составляют график и режим работы. Облученность контроли-
руют при помощи уфпметра. Излучаемая ультрафиолетовая ра-
диация зависит от подводимого к лампе напряжения, при от-
клонении его более чем на 5% необходимо вносить поправки в
режим облучения. Обычно это делают экспериментально, т.е. по
показаниям уфпметра подбнраюз рациональный режим работы
конкретной установки. По мере старения лучистый поток ламп
снижается, и в связи с этим пропорционально увеличивается
продолжительность ежесуточного облучения. Если интенсив-
ность облучения, создаваемого лампой, снизилась более чем на
30%, лампу следует заменить новой.
При работе с облучательными установками следует соблюдать
специальные меры предосторожности: сокращать облученность на
уровне до 2 м от пола, экранировать лампы, периодически провет-
ривать помещение для удаления избытков озона и окислов азота,
защищать участки тела обслуживающего персонала от облучения и
применять защитные очки из дымчатого стекла.
Техническая эксплуатация осветительных и облучательных
установок состоит в систематическом выполнении технического
обслуживания и текущего ремонта с целью поддержания высо-
кой надежности оборудования. Техническое обслуживание про-
водят в плановом порядке 1 раз в 3...6 месяцев на месте установ-
ки светильников и облучателей в период технологических пауз.
Типовой объем работ включает в себя следующие, общие для
всех установок, операции: измерение освещенности (облученнос-
ти) в контрольных точках, очистку от пыли и грязи; проверку
работоспособности установки; проверку соответствия ламп типу
светильника (облучателя), замену стекол, имеющих трещины
или сколы; проверку состояния патрона и зачистку его контак-
тов; подтяжку ослабевших зажимов; проверку состояния изоля-
ции проводок в месте ввода в арматуру, а также надежности
присоединения нулевого провода к зажиму на корпусе светиль-
ника (облучателя). В установках с газоразрядными лампами до-
полнительно выполняют техническое обслуживание пускорегу-
лирующей аппаратуры.
Текущий ремонт осветительных и облучательных установок
осуществляют в плановом порядке 1 раз в 12...24 месяца на месте
426
размещения светильников и облучателей или в мастерской. Для
всех видов облучателей и светильников текущий ремонт имеет
следующие общие операции: очистку установки; разборку све-
тильников (облучателей); выявление неисправностей и их устра-
нение; при необходимости выправку и окраску корпуса светиль-
ника (облучателя); окраску отражателя (эмалированного) и эк-
ранирующей решетки белой эмалью; сборку схемы установки;
проверку сопротивления изоляции проводов и работоспособно-
сти ламп; установку их в светильник (облучатель); проверку ра-
ботоспособности установки и создаваемой ею освещенности
(облученности). В установках с газоразрядными лампами про-
водят следующие дополнительные работы: проверяют состояние
защитного стекла или решетки, исправность резисторов, кон-
денсаторов и дросселя; проверяют и при необходимости восста-
навливают работоспособность пускорегулирующей аппаратуры.
18.3. Эксплуатация электронагревательных установок
В эксплуатацию электронагревательные установки (ЭНУ)
принимает рабочая комиссия, в состав которой входят предста-
вители «Энергонадзора», «Госпожнадзора», Агропромэнерго,
электротехнической службы хозяйства, строительно-монтажных
и других организаций. Комиссия проверяет:
• техническую документацию (утвержденный проект, паспорт
ЭНУ, акты измерения сопротивления изоляции, сопротив-
ления заземляющих устройств и электрического потенциала
на поверхности ЭНУ);
• соответствие выполненных работ требованиям проекта и
нормативам по электро- и пожаробезопасности;
• работоспособность ЭНУ, соответствие потребляемой мощ-
ности и температуры нагрева паспортным данным.
Результаты работы комиссия оформляет актом.
Производственная эксплуатация ЭНУ направлена на повы-
шение технологической и энергетической эффективности. С этой
целью ЭТС корректируют комплектование ЭНУ, подбирают
такие режимы работы, при которых удовлетворяются агрозо-
отехнические требования температуры нагрева и требования энер-
госистемы в отношении использования внепиковой нагрузки.
Рациональное комплектование ЭНУ позволяет в полной мере
реализовать потенциальные возможности электронагрева. Бла-
годаря безграничной делимости и простоте передачи электриче-
ской энергии, ЭНУ можно располагать непосредственно в зоне
обогреваемого объекта, они могут поддерживать оптимальные
427
температуры и создавать любые сочетания теплоотдающих по-
токов (конвекцию, излучение, теплопроводность). Поэтому для
сельскохозяйственных объектов с небольшой плотностью тепло-
вых нагрузок (фермы, небольшие животноводческие комплексы)
применяют децентрализованные схемы электротеплоснабжения.
Они требуют не только меньших капиталовложений, но и эко-
номят электроэнергию. Центральные электрокотельные оправ-
даны лишь на крупных животноводческих комплексах. В систе-
мах обеспечения микроклимата животноводческих помещений
более эффективны средства местного электрообогрева, чем уста-
новки общего воздушного отопления. Например, замена элект-
рокалорпферных установок на электрообогреваемые полы в
свинарнике-маточнике позволяет в 2...3 раза снизить энергозат-
раты на создание требуемого микроклимата.
Правильный выбор режима работы ЭНУ обеспечивает не
только соблюдение технологических требований к нагреву, но и
выравнивание графика нагрузки за счет отключения ЭНУ в пе-
риоды утреннего и вечернего максимумов. С этой целью в схему
(конструкцию) ЭНУ вводят аккумуляторы теплоты, которые
выполняют в виде теплоизолированных водяных баков пли
твердых сердечников из кирпича, бетона и других материалов.
Необходимый объем теплоаккумулпрующего материала зависит
от графика теплопотребленпя, теплоемкости, наибольшей тем-
пературы нагрева (заряда) и наименьшей температуры охлажде-
ния (разряда) материала, а также продолжительности отключе-
ния ЭНУ. Наиболее экономичны ЭНУ с твердыми теплоаккуму-
лирующими материалами, отключаемые лишь в утренние и ве-
черние часы пиковых нагрузок. Чтобы обеспечить заданный
режим включения-отключения и требуемые параметры теплоно-
сителя, теплоаккумулирующпе ЭНУ должны иметь автоматиче-
ское регулирование по теплоотдаче и по графику нагрузок энер-
госистемы.
Эксплуатация энергосберегающих систем энерготеплоснаб-
жения позволяет снизить установленную мощность ЭНУ и рас-
ход электроэнергии. Для этого применяют теплообменные сис-
темы вентиляции, используют теплоту земли или солнца и дру-
гие нетрадиционные источники энергии. В простейших тепло-
обменных системах загрязненный теплый воздух перед удалени-
ем из помещения пропускают через теплообменник, в котором
он отдает значительную долю своей теплоты приточному хо-
лодному воздуху. Рециркуляция 30% отработанного воздуха
снижает на 20...30% расход энергии на отопление и вентиляцию.
Техническая эксплуатация ЭНУ направлена на поддержание
428
их высокой надежности за счет своевременного и качественного
проведения технического обслуживания и текущего ремонта.
Техническое обслуживание проводят в плановом
порядке 1 раз в два месяца на месте размещения ЭНУ, без де-
монтажа и разборки и без нарушения хода технологических
процессов. Типовой состав работ, общий для всех видов ЭНУ,
содержит следующие операции: очистку снаружи от пыли и гря-
зи; проверку и при необходимости закрепление контактных со-
единений; проверку исправности заземления; включение ЭНУ в
работу и проверку соответствия ее параметров заданным.
Текущий ремонт выполняют ежегодно, без демонтажа
установки, но с частичной разборкой. Ремонт элементов на-
гревательного блока и настройку аппаратуры автоматики целе-
сообразно выполнять в мастерской. Для всех установок общими
будут следующие операции: очистка от пыли и загрязнения; раз-
борка и обеспечение доступа к основным узлам и деталям; уст-
ранение неисправностей; проверка работоспособности схемы
управления; измерение сопротивления изоляции нагревательных
элементов и переходного сопротивления заземления; включение
ЭНУ в работу и проверка соответствия его параметров требуе-
мым значениям во всех режимах работы. По отдельным видам
ЭНУ выполняют дополнительные работы, перечень которых
приведен в Приложении 18.3.
18.4. Особенности эксплуатации электрооборудования
электронно-ионной технологии
Электронно-ионная технология включает в себя такие про-
цессы, в которых в качестве рабочего органа непосредственно
используется электрическое, магнитное или электромагнитное
поле.
Такие технологические процессы получили широкое распро-
странение. При помощи электрического поля очищают, сорти-
руют и обеззараживают семена, осуществляют аэроионизацию
животноводческих помещений, проводят электроискровую об-
работку металлов и растений. Магнитное поле используют для
обработки воды и других материалов. Электромагнитные воз-
действия позволяют вести эффективную борьбу с сорняками на
полях, с вредной микрофлорой в животноводческих и складских
помещениях, а также получать ряд других положительных эф-
фектов.
Электроустановки электронно-ионной технологии имеют
разнообразные конструкции и схемы. В них применяют тради-
ционное электрооборудование и специальные генерирующие
429
устройства, высоковольтные преобразователи системы электро-
дов и т. п. Это специальное электрооборудование определяет
особенности эксплуатации электротехнологических установок.
Производственная эксплуатация поддерживает требуемые
характеристики электромагнитного воздействия: напряженность
электрического поля, частоту колебаний, продолжительность
экспозиции и т. п. Такая эксплуатация контролирует качество
обрабатываемых материалов (влажность, наличие посторонних
предметов и т. п.), а также заданные режимы работы.
Техническая эксплуатация обеспечивает безопасность и вы-
сокую надежность установок электронно-ионной технологии.
Как правило, такие установки потребляют небольшую мощ-
ность, но напряжение на их рабочих элементах может достигать
50 кВ и выше.
При техническом обслуживании систематически
контролируют правильность собранных схем, проверяют ис-
правность защит и блокировок от случайного прикосновения к
электрическим цепям, проверяют состояние заземления и рабо-
тоспособность всей установки.
Текущий ремонт проводят ежегодно перед периодом
наибольшего использования электроустановки. В объем работ
входят следующие операции: разборка установки; проверка со-
стояния корпуса и механической части установки; выправка
вмятин и, при необходимости, окраска поверхностей; проверка
состояния высоковольтных изоляторов и электродной системы;
устранение неисправностей или замена поврежденных деталей;
контрольные испытания генератора, трансформатора, выпрями-
теля и т. и.; повышение параметров блока питания до норматив-
ных значений; проверка сопротивления изоляции; включение
установки и проверка ее работоспособности.
18.5. Особенности эксплуатации электрооборудования
культурно-бытового назначения
Культурно-бытовой сектор сельскохозяйственных предприя-
тий имеет высокий уровень электрификации. Электрические
приборы и установки используют для освещения, приготовления
пищи, обогрева помещений и т. п. Ими оборудованы столовые,
детские сады и ясли, клубы, конторы, магазины, больницы, поч-
товые отделения и ряд других объектов. В номенклатуру элект-
рооборудоваыы входят следующие установки и приборы: уста-
новки наружного освещения; электронагревательные приборы;
вводные распределительные устройства и распределительные
щитки; осветительные установки; электропроводки.
430
Техническое обслуживание электрооборудования
культурно-бытового назначения проводят на месте их установки
1 раз в 3...6 месяцев. Типовой объем работ для электроводона-
гревателей и осветительных установок рассмотрен в предыду-
щих разделах; для электроплит при ТО измеряется сопротивле-
ние изоляции между токоведущими клеммами штепсельной вил-
ки и корпусом плиты, измеряется электрический потенциал
между корпусом плиты и близлежащим элементом заземленного
сантехнического оборудования, производится проверка работы
регуляторов мощности конфорок; для вводных распределитель-
ных устройств производится очистка от пыли и грязи, проверка
исправности заземления, укрепление ослабленных контактных
соединений, замена изоляции.
Текущий ремонт выполняют 1 раз в год на месте уста-
новки электрооборудования или в мастерской электротехниче-
ской службы хозяйства. Типовой объем работ имеет следующие,
общие для всех видов электрооборудования, операции: очистка
наружных поверхностей; частичная разборка; устранение неис-
правностей; сборка и проверка работоспособности электрообо-
рудования.
Бытовое электрооборудование. Постоянный рост благососто-
яния населения страны, в том числе и тружеников села, привел к
тому, что практически в каждой семье имеются холодильники,
стиральные машины, электропылесосы и другие электрифици-
рованные аппараты. Номенклатура бытовых машин и прибо-
ров, выпускаемых промышленностью, непрерывно расширяется.
Ремонт электроприборов и электрооборудования домашнего
обихода (электроплиток, чайников, утюгов, вентиляторов, пы-
лесосов, стиральных машин, теле- и радиоаппаратуры и т. п.)
осуществляют предприятия службы быта по заявкам населения.
18.6. Контрольные вопросы
Опишите методику проведения технического обслуживания
электропроводки. Как выполняется осмотр и очистка электропро-
водки? Как проверяют заземление и состояние изоляции? Как про-
веряют электрические соединения электропроводки? Перечислите
возможные повреждения электропроводки. Как производится за-
мена проводов? Как производится замена роликов? Как произво-
дится ремонт тросовых и струнных проводок? Как производится
ремонт проводок, проложенных в стальных трубах? Как произво-
дится ремонт кабельных проводок? Как проводят проверку и ис-
пытание электропроводки? Расскажите об эксплуатация освети-
431
тельных и облучательных установок. В чем заключается эксплуа-
тация электронагревательных установок? Каковы особенности
эксплуатации электрооборудования электронно-ионной техноло-
гии? Расскажите об особенностях эксплуатации электрооборудо-
вания культурно-бытового назначения.
Приложение 18.1
Повреждения электропроводки, устраняемые при текущем
ремонте
Вид электро- проводки Повреждения электропро- водки Способ ремонта
1 2 3
Электропро- водка на ро- ликах Растрескивание или оплавле- ние изоляции проводников с оголением токоведущей жилы Замена проводов
Сколы, трещины на роликах Замена роликов
Обрыв крепления роликов Закрепление, роли- ков
Тросовая и струнная электропро- водка Коррозия поверхности несу- щего троса, разгрузочных оттяжек и концевых крепле- ний троса Зачистка и окраска
Уменьшение диаметра троса (струны) более 20 % номи- нального Замена троса (стру- ны)
Обрыв резьбы натяжных бол- тов и муфт Замена болтов и муфт
Обрыв или оплавление токо- ведущих жил электропровод- ки Замена электро- проводки
Трещины и сколы на корпусе или крышках ответвительных коробок Замена ответви- тельных коробок
Проводка в стальных трубах Обрыв токоведущих жил эле- ктропроводки или пробой изоляции между проводами или на корпус трубы Замена проводов
Глубокие вмятины, сплющи- вание и трещины трубы Замена проводки
432
Продолжение приложения 18.1
1 2 3
Подгорание и оплавление контактных поверхностей наконечников Зачистка поверх- ности наконечни- ков
Нарушение пайки наконечни- ков Пайка наконечни- ков
Ослабление крепления трубы Закрепление трубы
Следы коррозии на поверхно- сти трубы Зачистка и окраска
Кабельная проводка Повреждение изоляции Ремонт изоляции
Глубокие вмятины и трещины оболочки кабеля Ремонт оболочки кабеля
Обрыв или замыкание токо- ведущих жил Монтаж вставки
Приложение 18.2
Характеристика стальных труб, применяемых для
электропроводки
Характер! i стика стальных труб Условный проход, мм
15 20 25 32 40 50 70 80
Наружный диаметр: а) водогазопроводной лег- кой и обыкновенной 21,3 26,8 33,5 42,3 48,0 60,0 75,5 88,5
б) тонкостенной 20,0 26,0 32,0 - 45,0 60,0 - -
Толщина стенки трубы, мм: а) водогазопроводной лег- кой 2,5 2,5 2,8 2,8 3,0 3,0 3,2 3,5
б) водогазопроводной обыкновенной 2,8 2,8 3,2 3,2 3,5 3,5 4,0 4,0
в) тонкостенной 1,6 1,8 2,0 - 2,0 2,0 - -
Приложение 18.3
Перечень дополнительных работ по отдельным видам ЭНУ
• для элементных электроводонагревателей - очистка от на-
кипи поверхности электронагревателей, вну гренней поло-
сти бака и трубопроводов горячей воды; промывка и очи-
стка обратного клапана, шпорного и сливного кранов;
замена изношенных прокладок; проверка работоспособ-
433
ности регуляторов температуры и предохранительных
клапанов; окраска дефектных участков наружной поверх-
ности кожуха;
• для электродных электроводонагревателей - очистка от
накипи поверхности электродов, внутренней полости бака
и трубопроводов; промывка, очистка и протирка изолято-
ров электродов; замена изношенных прокладок; проверка
плавности хода регулировочного механизма; монтаж эле-
ментов электроводонагревателя; проверка сопротивления
изоляции сухого электроводонагревателя; в установках с
изолированным от земли корпусом электрокотла - про-
верка сопротивления изоляции между корпусом и конту-
ром заземления в помещении; в установках с заземленным
корпусом электрокотла - проверка исправности заземле-
ния; измерение сопротивления воды и при необходимости
ее подогрев; заполнение установки водой и проверка ее
работоспособности;
• для электрокалориферных установок - очистка внутрен-
ней поверхности и при необходимости ее окраска; провер-
ка состояния электронагревательных элементов; замена
изношенных прокладок; выполнение текущего ремонта
электропривода вентилятора.
Глава 19. Эксплуатация электронных средств
19.1. Общие положения. Особенности эксплуатации
электронных и микропроцессорных систем
Эксплуатация электронных и микропроцессорных систем за-
ключается в своевременном и качественном проведении техниче-
ского обслуживания электрооборудования, содержащего элек-
тронные компоненты. Во время проведения ТО проверяют пра-
вильность регулировок, состояние элементов, очищают устрой-
ство от пыли и грязи, если есть необходимость, то производят
необходимые регулировки. При эксплуатации электронных и
микропроцессорных систем, состоящих из отдельных блоков,
проверяется работа этого блока в режиме наладки. Если выясня-
ется, что он не исправен, то его заменяют на исправный блок, а
неисправный блок отправляется в сервисный центр для выясне-
ния возможности его дальнейшего использования, то есть в сер-
висном центре должны определить целесообразность дальней-
шего ремонта этого блока. Определение неисправности блока и
434
его замену должен выполнять электромонтер по обслуживанию
п ремонту электрооборудования в сельскохозяйственном произ-
водстве, хорошо знающий правила работы с электронными схе-
мами и имеющий квалификацию не ниже 5-го разряда.
В том случае, если электрооборудование имеет в своей конст-
рукции отдельные электронные компоненты, для выявления не-
исправности в работе электроустановки поступают следующим
образом. Необходимо убедиться, что в электронную часть элек-
троустановки поступает питание и отклонение напряжения в
сети находится в допустимых пределах. Если явно ощущается
горелый запах из кожуха прибора, то включать его нельзя. Не-
обходимо проверить предохранители, защищающие электрон-
ную часть электроустановки. Если он перегорел, то его следует
заменить, однако необходимо помнить, что предохранитель
должен быть рассчитанным на тот ток, который определяется
паспортом установки. Нельзя использовать некалиброванные
вставки. После замены предохранителя электроустановку необ-
ходимо включить, при повторном перегорании предохранителя
электроустановку включать нельзя. Нельзя включать, если при
покачивании блока прослушивается звук, говорящий о наличии
внутри кожуха посторонних предметов или незакрепленной де-
тали. В том случае, если после включения из кожуха показался
дымок, необходимо немедленно выключить питание. Также по-
ступают при наличии сильного треска, гула, щелчков. В конце
концов вы решаете, что электронная часть электроустановки
подлежит ремонту. Следующий этап работы заключается в вы-
явлении неисправного элемента. Для выявления неисправного
элемента используют принципиальную схему электронного бло-
ка. При этом необходимо обязательно знать принцип его рабо-
ты. Необходимо также точно представлять работу и назначение
каждого элемента в схеме. Неисправность любого элемента в
схеме имеет свои, характерные только для него внешние прояв-
ления. Знание этих характерных черт позволит точно опреде-
лить неисправный элемент и быстро устранить неисправность.
Если вы не представляете в полном объеме, как работает схема
электронного блока, то вам лучше не браться за его ремонт. В
том случае, если неизвестны внешние проявления неисправнос-
тей отдельных элементов или появилось что-то новое, необхо-
димо проверять исправность каждого из элементов схемы. Для
того чтобы это сделать, необходимо иметь достаточно высокую
квалификацию и помнить о правилах работы с электронными
элементами схемы. При нарушении этих правил вы рискуете вы-
вести установку из строя полностью.
435
Что касается технического обслуживания и ремонта микро-
процессорных систем, то их необходимо поручать только спе-
циалистам сервисных центров по обслуживанию и ремонту этих
систем.
19.2. Наладка аппаратуры управления, защиты
и устройств автоматики
Техническое обслуживание средств и систем управления, за-
щиты и автоматики включает в себя повседневное обслужива-
ние, профилактические осмотры, проверку контрольно-
измерительных приборов и аппаратуры, ремонт и наладку. При
этом необходимо иметь в виду, что наряду с профилактическим
обслуживанием, ремонтом и наладкой контрольно-измеритель-
ные приборы требуют проверки как после ремонта, так и в уста-
новленные сроки.
Много общего имеют операции, выполняемые при испыта-
ниях, наладке и обслуживании магнитных пускателей, контак-
торов постоянного и переменного тока, реле. Эти аппараты
прежде всего осматривают, проверяют их соответствие проекту,
состояние главных и блокировочных контактов и пружин, под-
шипников и гибких соединений, деталей магнитной системы,
дугогасительных камер, крепежных болтов, гаек, шайб. Сопро-
тивление изоляции катушек и контактов не нормируют, но оно
должно быть не ниже 1 МОм. Электрическую прочность аппа-
ратов испытывают синусоидальным напряжением 1 кБ в течение
1 мин. В процессе испытаний измеряют сопротивление катушек
постоянному току. Катушку следует считать пригодной, если ее
сопротивление отличается от номинального не более чем на
10...15%. Аппараты подвергают механической регулировке, ко-
торая заключается в проверке нажатий контактов, их растворов
и провалов, в затяжке болтов, гаек и винтов. Поврежденные де-
тали заменяют новыми.
Техническое обслуживание различных устройств неодинако-
во по объему. Обслуживание простейшего элемента, например -
диода, различных схем начинают с проверки, которую осуще-
ствляют перед монтажом и после ремонта при наладке, посколь-
ку в каждой партии даже новых диодов могут оказаться дефект-
ные, с перегоревшими р-п переходами, внутренними обрывами,
коротким замыканием, непостоянным (плывущим) обратным
сопротивлением.
Техническое обслуживание диодов заключается в их перио-
дической проверке при помощи омметра или других приборов с
омической шкалой с классом точности не ниже 1,5. При провер-
436
ке диодов измеряют прямое и обратное сопротивления. У плос-
ких диодов значение прямого сопротивления составляет
20...50 Ом. Однако необходимо учесть, что из-за нелинейности
вольт-амперной характеристики диодов результаты измерения
зависят от способа измерения.
Диоды, применяемые в цепях переменного тока 220 В и выше,
дополнительно испытывают на пробой в запирающем слое наи-
большим нормируемым техническими условиями обратным на-
пряжением при рекомендуемой нагрузке. Иногда для повыше-
ния допустимого обратного напряжения диоды соединяют по-
следовательно. При этом каждый диод обязательно шунтируют
сопротивлением 100 кОм на каждые 100 В напряжения, чтобы
напряжение на диодах было примерно одинаковое. Такое шун-
тирование необходимо из-за больших разбросов обратных со-
противлений. Надежность работы диода можно значительно
повысить, шунтируя его демпфирующим резистором мощнос-
тью 2 Вт и сопротивлением 10...30 кОм. Этот резистор будет
сглаживать большие броски тока, возникающие в момент вклю-
чения и отключения аппаратуры.
Техническое обслуживание терморезисторов заключается в
периодическом их осмотре, очистке от грязи и различных кор-
ковых образований, проверке соединительных проводов и за-
щитных оболочек. Основной вид ремонта полупроводниковых
приборов в обычном исполнении - замена вышедшего из строя
чувствительного элемента новым, а при необходимости - вос-
становление герметичности защитных оболочек, устранение не-
исправностей клеммной головки и зажимов.
Перед проверкой терморезисторов измеряют сопротивление
изоляции относительно корпуса мегаомметром на напряжение
500 В. Сопротивление изоляции должно быть не менее 20 МОм.
При помощи моста измеряют сопротивление чувствительных
элементов и сравнивают с нормируемыми значениями.
Техническое обслуживание термопар заключается в периоди-
ческой проверке соответствия градуировочной характеристики
испытуемой термопары стандартной (эталонной).
Техническое обслуживание логометра заключается в перио-
дическом осмотре, очистке от пыли, проверке надежности креп-
ления соединительных проводов и проверке его показаний при
подключении на контрольный терморезистор. Сопротивление
изоляции логометра при 20°С и 80% относительной влажности
воздуха должно быть не ниже 40 МОм.
Техническое обслуживание мостовых схем измерения раз-
личных параметров (например, температуры) заключается в пе-
437
риодическом осмотре приборов, очистке от пыли наружных по-
верхностей, смазке подвижных узлов и деталей, регулировке
чувствительности электронного усилителя, чистке реохорды,
заправке самопишущих приборов диаграммной бумагой.
Несмотря на большое разнообразие систем управления, за-
щиты и автоматики, описанные наиболее распространенные
приемы и методы их профилактического обслуживания, ремонта
и наладки практически одинаковы.
19.3. Эксплуатация полупроводниковых устройств
В устройствах автоматики сельскохозяйственных электро-
приводов широко применяют различные полупроводниковые
устройства, требующие наладки в процессе эксплуатации. При
наладке полупроводниковых устройств необходимо осмотреть
детали, проверить, соответствуют ли смонтированная схема и
установленные детали принципиальной и монтажной схемам,
проверить цепи и сопротивления изоляции схемы и отдельных
деталей; проверить полупроводниковые элементы, опробовать
схемы под напряжением, установить номинальные режимы,
снять основные параметры и характеристики и проанализиро-
вать их, окончательно выбрать уставки регулируемых сопротив-
лений и настроить режим для получения желаемых параметров и
характеристик; опробовать полупроводниковое устройство в
комплексе с налаживаемой установкой, провершъ стабильность
параметров и характеристик полупроводникового устройства
(дальше просто «устройства») в процессе опытной эксплуатации.
Внешний осмотр позволяет обнаружить и зафиксировать ви-
димые повреждения (трещины, изломы и др.) деталей и нена-
дежные соединения проводов и деталей (плохая пайка и крепле-
ния). При внешнем осмотре также проверяют, соответствуют ли
паспортные данные деталей устройства проектным данным, и
зачищают узлы устройства.
Проверка соответствия смонтированной схемы принципи-
альной и монтажной схемам позволяет выявить, правильно ли
размещены детали на шасси, надежно ли заземлены экран дета-
лей и броня проводов. Проверяя монтаж по схеме, следует обво-
дить цветным карандашом каждую проверенную деталь и каждый
проверенный участок схемы. Цепи схемы проверяют при помощи
универсальных приборов, имеющих соответствующие характерис-
тики. Данные замеров по схеме целесообразно вносить в специ-
альную карту, составленную по принципиальной схеме.
438
Перед наладкой полупроводникового устройства необходимо:
• при неизвестной цоколевке транзистора определить при-
надлежность его выводов;
• проверить исправность транзисторов: не оборваны ли вы-
воды, целы ли эмиттерный и коллекторный переходы, нет
ли замыканий;
• отобрать транзисторы по коэффициенту усиления.
Чтобы определить принадлежность выводов транзистора,
нужно измерить сопротивления между выводами электродов.
Для германиевых транзисторов это выполняют следующим об-
разом. Используя шкалу «0x100» омметра, соединительные
провода прибора присоединяют поочередно к каждой паре вы-
водов электродов транзистора. Так как полярность напряжения
между электродами транзистора может меняться, то очевидно,
что таких пар будет шесть: Э+-Б.; Э+-К.; Б+-К.; Э.-Б+; Э.-К+; Б.-К+
(нижние индексы «+» и «-» указывают на подключение к выводу
электрода транзистора «+» или «-» омметра). При каждом при-
соединении прибора замечают отклонение его стрелки и ищут
такие две пары, которые дают либо минимальное (порядка
200300 или 10 000-20 000 Ом), либо максимальное (порядка
100-500 кОм) сопротивление. Вывод электрода, являющийся
общим, то есть участвующий дважды в получении, например,
наименьшего сопротивления (если испытывается транзистор
структуры р-п-р, то минимальное сопротивление дают пары
Э+ - Б. и К+ - Б_), и является выводом базы.
Для определения выводов эмиттера и коллектора теперь до-
статочно присоединить омметр к двум оставшимся выводам
транзистора и заметить величину сопротивления. Затем надо
поменять местами соединительные провода омметра и вновь
зафиксировать его показания. Если последнее окажется больше
предыдущего, то выводом эмиттера является вывод, присоеди-
ненный при втором измерении к отрицательному зажиму омме-
тра. Если же второе показание окажется меньше первого, то вы-
водом эмиттера является вывод, присоединенный при втором
измерении к положительному зажиму омметра.
Описанный метод определения выводов для транзисторов
структуры р-п-р может быть использован и при определении вы-
водов транзисторов структуры п-р-п. В этом случае следует зна-
ки зажимов омметра изменить на обратные.
Исправность транзистора проверяют при помощи омметра
(тестера). При этом один зажим омметра присоединяют к базе
транзистора, а другой - поочередно к эмиттеру и коллектору.
439
Если к базе подключен отрицательный (общий) зажим омметра
(при измерении сопротивлений на общий зажим омметра подан
положительный потенциал источника э. д. с., поэтому общий
полюс омметра дает плюс), то у исправного транзистора оба
измеренных значения обратного сопротивления должны быть не
менее 0,1-5 МОм. Если хотя бы одно из замеренных сопротив-
лений будет значительно меньше нижней границы указанного
диапазона, это говорит о неисправности транзистора (пробит
соответствующий переход). Прямые сопротивления замеряют
при подключении к базе транзистора положительного зажима
омметра (с отрицательным потенциалом источника э. д. с.), а
другого зажима - поочередно к эмиттеру и коллектору. Прямые
сопротивления должны быть порядка единиц или десятков Ом
(меньшее значение сопротивления соответствует эмиттерному
переходу). Если же сопротивление хотя бы одного из переходов
значительно превышает верхний указанный предел, то транзис-
тор неисправен - нарушен контакт между полупроводником и
металлическим электродом.
Сопротивление между эмиттером и коллектором у исправно-
го транзистора должно находиться в интервале от 10 кОм до
1 МОм, если отрицательный зажим омметра присоединен к
эмиттеру, а положительный - к коллектору. При изменении по-
лярности на обратную омметр должен показать сопротивление в
несколько раз большее. При этом слишком малое сопротивление
обычно указывает на замыкание переходов, а чрезмерно боль-
шое - на нарушение контакта.
Коэффициент усиления по току транзистора, включенного по
схеме с общим эмиттером (рис. 19.1), находят по формуле:
где R - сопротивление резистора, кОм;
U - напряжение источника питания, В;
1К - ток коллектора, мА.
Обычно R выбирают от 5 до 90 кОм, a U - от 1,5 до 9 В. Для
облегчения вычисления ро рекомендуется выбирать сопротивле-
ние R и напряжение U так, чтобы отношение R/U было равно
целому числу, кратному десяти, например - 10, 20, 30 и т.д. Кро-
ме того, при подборе величин R, ROTp и U следует иметь в виду,
что ток 1к не должен превышать максимально допустимый ток
коллектора для данного типа транзистора:
440
где ропр - предлагаемое максимальное значение р0.
Сопротивление резистора, ограничивающего ток в цепи мил-
лиамперметра,
R
огр „ . ’
Z-*0
где 1о - ток полного отклонения миллиамперметра, А.
Рис. 19.1. Схема для определения коэффициента усиления
по току транзистора
Коэффициент усиления по току транзистора может быть из-
мерен при помощи омметра (рис. 19.2) следующим образом:
Рис. 19.2. Схема для определения коэффициента усиления по току
транзистора при помощи омметра
• предварительно устанавливая ползунок резистора Rx в поло-
жение, близкое к среднему, изменяют сопротивление Ri таким
образом, чтобы стрелка омметра устанавливалась на одной
из ближайших оцифрованных отметок (£Л) шкалы;
441
• закорачивают Rt и замечают второе показание (Q2) омме-
тра;
• вычисляют коэффициент усиления р0 по формуле:
-Q2 '
Коэффициент усиления по току транзистора, включенного по
схеме с общим эмиттером, должен быть в пределах от 20 до 50.
В процессе наладки транзисторных усилителей необходимо
проверить схему и монтаж собранного устройства, режим рабо-
ты транзисторов и настроить элементы устройства. Наладку уси-
лителей целесообразно проводить в такой последовательности:
• подробно ознакомиться со схемой, уяснив работу всех
элементов и узлов устройства;
• тщательно проверить цепи устройства по принципиаль-
ной схеме;
• испытать под током силовую часть устройства и прове-
рить режим питания всех транзисторов;
• проверить, как взаимодействуют элементы схемы, настро-
ить покаскадно усилители и согласовать входные и вы-
ходные параметры системы автоматического управления
конкретным объектом;
• проверить отработку всех заданных режимов работы сис-
темы автоматического управления;
• проанализировать влияние основных параметров устрой-
ства на оптимальность режимов работы системы автома-
тического управления;
• установить значения параметров устройства, обеспечива-
ющих оптимальные режимы работы системы автоматиче-
ского управления;
• снять статическую характеристику устройства - зависи-
мость тока нагрузки от входного напряжения.
Предварительная проверка транзисторного устройства начи-
нается с внешнего осмотра и проверки монтажа. Наиболее от-
ветственные узлы и цепи (особенно выходные цепи транзисто-
ров) целесообразно проверить при помощи омметра. Отсутствие
показания омметра говорит о наличии обрыва цепи.
Проверяя пригодность сопротивления (резистора), необхо-
димо особое внимание обращать на то, соответствует ли его па-
спортная мощность рассеивания фактической мощности, выде-
ляющейся в нем.
442
При помощи омметра можно проверить и исправность кон-
денсаторов. Если проверяемый неэлектролитический конденса-
тор исправен и его емкость порядка нескольких десятков, сотен
пли тысяч пФ, то стрелка прибора в момент присоединения кон-
денсатора не отклоняется. Если же емкость исправного конден-
сатора порядка нескольких сотых, десятых единиц пли десятков
микрофарад, то стрелка прибора сначала о тклонится на некото-
рый угол, а затем сразу же возвратится в исходное положение,
то есть к отметке «оо«. В том случае, если конденсатор пробит,
омметр покажет сопротивление, равное пли близкое к нулю
(десятые доли Ома). Электролитические конденсаторы могут
быть проверены, например, при помощи тестера. В этом случае
от положительного вывода конденсатора отпаивают проводни-
ки и детали и конденсатор разряжают. Затем присоединяют про-
водники тестера к испытываемому конденсатору так, чтобы
гнездо «Общ.» прибора было соединено с положительным выво-
дом конденсатора, а гнездо «0x1000» (или гнездо «0x100» при
испытании конденсаторов емкостью порядка сотен пли тысяч
мкФ) - с корпусом. Если конденсатор исправен, то стрелка при-
бора сначала быстро отклоняется вправо, доходя до отметки
«0-40» верхней шкалы (в зависимости от емкости конденсатора),
а затем медленно движется влево и устанавливается на одной из
отметок участка шкалы 200-<с. Если же конденсатор потерял
емкость пли имеет значительную утечку, то в первом случае
стрелка прибора почти не отклоняется вправо, а во втором -
отклоняется от нуля или почти от нуля, а затем устанавливается
против отметки, расположенной на участке 0-10 верхней шкалы.
Чем меньше емкость конденсатора, тем на меньший угол откло-
няется стрелка вправо при присоединении прибора к конденса-
тору, а чем больше утечка, тем медленнее движется стрелка вле-
во при своем возвращении и тем дальше устанавливается она в
конце заряда от знака оо. При проверке конденсаторов следует
также обращать особое внимание на то, соответствует ли его
паспортное рабочее напряжение фактическому напряжению в
конкретной схеме.
После проверки монтажа устройство включают в сеть, пред-
варительно проверив, исправен ли сетевой предохранитель и
правильно ли включена сетевая обмотка силового трансформа-
тора на данное напряжение сети. Если после включения устрой-
ства не обнаружились значительные дефекты (к. з. в обмотках
трансформатора, быстрый и значительный перегрев его и др.),
но устройство работает неустойчиво, с периодическим исчезно-
вением выходного сигнала, то причиной этому могут быть не-
443
удовлетворительные контакты. В том случае, если после вклю-
чения устройство не работает, причиной этому может быть не-
исправность силовой части, например, выпрямитель. Сначала
проверяют силовую часть, а затем последовательно все каскады
устройства от выхода к входу.
Выпрямленное напряжение может отсутствовать по следую-
щим причинам: неисправен выпрямительный мост (плохой кон-
такт в местах соединений диодов или проботы диоды); обрыв в
обмотках трансформатора или дросселя фильтра; короткое за-
мыкание из-за пробоя конденсаторов фильтра и др. При корот-
ком замыкании устройство немедленно отключают и омметром
(по шкале «Ом») уточняют место повреждения путем поочеред-
ного отключения участков цепи. Если значение выпрямленного
напряжения понижено и выпрямитель не перегревается, отсое-
диняют плюсовый провод, идущий от выпрямителя к эмиттерам,
и измеряют напряжение на конденсаторе фильтра. Если вольт-
метр покажет нормальное напряжение, то неисправно устройст-
во стабилизации напряжения. Если же отсоединение указанного
провода не привело к восстановлению нормального напряже-
ния, то, очевидно, неисправны электролитические конденсаторы
фильтра (большой ток утечки), которые при этом обычно нагре-
ваются.
Понижение выпрямленного напряжения может объясняться
недостаточной емкостью конденсатора фильтра. Общее сниже-
ние напряжения при отсутствии короткого замыкания в выпря-
мительной цепи свидетельствует о витковом замыкании или
пробое силового трансформатора.
После наладки силовой части устройства следует проверить и
установить режим работы транзисторов, так как параметры де-
талей и транзисторов, применяемых в схеме устройства, имеют
большой разброс.
Для определения режима работы транзисторов измеряют то-
ки и напряжения в цепях их электродов. Подбором правильного
режима работы транзистора (в зависимости от его назначения)
добиваются получения наибольшего коэффициента усиления,
лучшего использования по отдаваемой мощности и наибольшей
экономичности. Желаемый режим работы транзистора устанав-
ливают путем регулировки сопротивлений, включенных в цепи
его электродов (обычно на схемах указывают величины параме-
тров элементов, соответствующие режиму, в котором должны
работать транзисторы). Если необходимо, то режим работы
транзисторов может быть установлен ориентировочно на осно-
вании типовых режимов по справочным данным. При установке
444
режимов работы транзисторов измерения проводят при помощи
тестера по шкале «шА» и лампового вольтметра.
Проверяя режим транзисторов, сначала измеряют токи сме-
щения в базовых цепях, так как от правильного выбора этих
токов в значительной степени зависит нормальная работа тран-
зисторов, и далее устанавливают нормальные их значения. Затем
измеряют токи и напряжения в выходных коллекторных цепях.
Напряжение на коллекторах подгонять не надо, так как эти на-
пряжения зависят от нагрузки в коллекторной цепи. О правиль-
ной работе устройства после его наладки можно судить по вели-
чине выходного сигнала при подаче сигнала на его вход.
19.4. Эксплуатация систем автоматического управления и
защиты погружными электродвигателями
Для управления центробежными скважными насосами водо-
подъема и дренажа с погружными электродвигателями мощнос-
тью 1...11 кВт в сельскохозяйственном производстве используют
систему управления САУНА (станция автоматического управ-
ления насосными агрегатами) с бесконтактной станцией управ-
ления ШЭП 5302-У2 и современное комплексное устройство
«Каскад» с блоком управления серии БОН 9200 (предназначен
для управления и защиты электродвигателей мощностью
1...65 кВт).
Устройство «Каскад» выполняет следующие функции:
• автоматический пуск и остановку насоса в зависимости от
уровня воды в скважине или в водонапорной башне;
• автоматический пуск насоса в режиме водоподъема за
время не более 15 мин в зависимости от давления столба
воды в водонапорной башне и его остановку через опре-
деленный промежуток времени, но не более 90 мин (для
устройства с автоматическим управлением по давлению);
• местный и дистанционный пуск и остановку насоса;
• селективный автоматический самозапуск насоса с регули-
руемой выдержкой времени (по нижнему пределу 2...3 с, а
по верхнему - не менее 30 с);
• отключение насоса при перегрузках, коротких замыкани-
ях (в схеме устройства или линии «электродвигатель - ав-
томатический выключатель») и неполнофазном режиме;
• автоматическое отключение насоса при снижении уровня
воды в скважине ниже контролируемого значения;
• защиту от «сухого» хода (только для устройств, управля-
ющих электродвигателями мощностью 4,5 кВт и выше);
445
• предотвращает повторный автоматический пуск насоса
после срабатывания защиты;
• обеспечивает срабатывание световой сигнализации ава-
рийного отключения насоса (кроме отключения при ко-
ротком замыкании и при неполнофазном режиме); кон-
тролирует нагрузку насоса в одной из фаз; обеспечивает
возможность передачи аварийного сигнала за пределы ус-
тройства;
• обеспечивает селективность самозапуска насоса при крат-
ковременном исчезновении и дальнейшем появлении на-
пряжения.
«Каскад» состоит из ящика управления, датчиков, контакта
типа «датчик сухого хода» (для устройства с автоматическим
управлением по уровню), электроконтактного манометра (для
устройства с автоматическим управлением по давлению). Внут-
ри ящика смонтирована пускозащптная аппаратура (силовая и
логическая части схемы). Контакт типа «датчик сухого хода»
выполнен в виде металлического стержня, в котором место под-
соединения провода опрессовано полиэтиленом. Датчик уровней
представляет собой устройство, состоящее из двух контактов
типа «датчик сухого хода». Для устройства с автоматическим
управлением по уровню пуск насоса осуществляется по сигна-
лам, поступающим от контактов типа «датчик сухого хода». С
устройством автоматического управления по давлению пуск на-
соса проводится по сигналу, поступающему от датчика давления
воды - электроконтактного маномезра.
Порядок настройки управления и защиты приведен в паспор-
те усгройства «Каскад». При проведении технического обслужи-
вания периодически проверяется затяжка крепежа элементов
станции перед каждым пуском после длительного перерыва в
работе. После каждого отключения короткого замыкания 1 раз в
шесть месяцев выключатель очищают от копоти и брызг метал-
ла, проверяют затяжку винтов, целостность пружин и состояние
контактов. Периодически смазывают шарниры механизма вы-
ключателя приборным маслом, проверяют состояние контактов
реле, затяжку винтов и гаек пускателя. Поверхности контактов
протирают ветошью, слегка смоченной бензином или спиртом.
Проводят сезонные (летние и зимние) профилактические осмот-
ры и чистку датчиков уровней (для устройств водоподъема) 2
раза в год.
Основные неисправности устройств управления насосами и
способы их устранения приведены в табл. 19.1.
446
Таблица 19.1
Основные неисправности и способы их устранения
Н ei юправность Основная причина Способ устранения
Перегорание предо- хранителей в блоке управления Короткое замыка- ние в ящике управ- ления Устранить замыка- ние, заменить пре- дохранитель
При аварийном от- ключении электрона- соса лампа аварийной сигнализации не за- горается Перегорание сиг- нальной лампы Заменить лампу
При аварийном ре- жиме работы ящик управления не отклю- чает насос Н еиспра вность защиты блока уп- равления Снять ячейку защи- ты и отремонтиро- вать
При подаче сигнала на автоматическое включение насоса он не включается Неисправность ячейки защиты блока управления Снять ячейку, перей- ти на режим местно- го управления
При подаче сигнала на включение насоса при местном и дис- танционном управле- нии он не включается Н еисправность ячейки защиты блока управления Снять ячейку и от- ремонтировать
При подаче напряже- ния на устройство логическая часть обесточена Неисправность ячейки питания Снять ячейку и от- ремонтировать
Устройство «Каскад» обеспечивает срабатывание защиты
при токе 1,351н за 10...30 с; при токе (1,7...2,0)1н и при обрыве од-
ной из фаз - за 10...25 с; при коротком замыкании без выдержки
времени и при «Сухом ходе» - не более чем за 0,5 с.
В процессе эксплуатации возможна регулировка начального
тока срабатывания защиты при токе 1,351н в пределах ±25%, но
при этом защитные характеристики, установленные на предпри-
ятии-изготовителе, не гарантируются. Перестройку уставки за-
щиты по реальному току двигателя проводят следующим образом.
Переключатель «Режим работы» устанавливают в положение
«Пуск» при местном управлении. Перемычку устанавливают в
447
гнездо «Настройка защиты» блока. Подключают вольтметр по-
стоянного тока с пределом измерения до 30 В к гнезду «О» и ле-
вому гнезду «Настройка защиты» блока. Пускают электродвига-
тель включением кнопки «Напряжение». Медленно вращая руч-
ку потенциометра «Уставка защиты», добиваются отключения
электродвигателя и срабатывания защиты от перегрузки. Запи-
сывают напряжение срабатывания по показаниям прибора. Вы-
ключают кнопку «Напряжение». Снимаю! перемычку с гнезда
«Настройка защиты». Включением кнопки «Напряжение» и ус-
тановкой ручки потенциометра «Уставка защиты» в требуемое
положение обеспечиваю! напряжение в 1,23 раза меньшее, чем
ранее измеренное. Этим достигается получение требуемого зна-
чения тока срабатывания защиты, составляющего 1,35 от номи-
нального. После этого необходимо ручку потенциометра «Уставка
защиты» установить на полученное числовое значение тока.
Описанную перестройку защиты осуществляют при разнице
рабочего тока электродвигателя и номинального тока устройст-
ва не более 25%. Следует отметить, что в системах САУНА опи-
санная перестройка защиты отсутст вует и заводы-изготовители
запрещаю! эксплуатационному персоналу вскрывать блок логи-
ки. Однако по аналогии с устройством «Каскад» такая перест-
ройка возможна. Для этого предлагается один из резисторов
схемы заменить на потенциометр или магазин сопротивлений,
при помощи которых можно перенастраивать защиту. Данное
предложение позволяет усовершенствовать устаревшую систему
САУНА и приблизить ее характеристики к выпускаемому в на-
стоящее время уст ройству «Каскад». Кроме рассмотренного уст-
ройства, для защиты погружных электродвигателей может быть
использована система комплексной защиты «Щит-3», которая
выполняет следующие функции:
• блокирует пуск двигателя при потере сопротивления изо-
ляции, обмоток и коммутирующих цепей;
• блокирует пуск двигателя при аварийном состоянии элек-
трической цепи, обрыве одной или нескольких фаз, пере-
косе фазных напряжений сверх установленной величины
на вводе пускателя;
• производит аварийное отключение электродвигателя при
увеличении нагрузки на валу пли в обмотках сверх уста-
новленной величины;
• производит аварийное отключение при перекосе токов в
обмотках сверх установленной величины (обрыв, плохой
контакт и т.д.);
448
• производит аварийное отключение электродвигателя при
увеличении температуры статора сверх установленной ве-
личины.
Принцип работы устройства «Щит-3» заключается в непре-
рывном контроле основных параметров электропривода. Во
времени этот процесс делится на три этапа:
• контроль перед включением электропривода;
• контроль при работе электропривода;
• блокирование повторного пуска при аварийном отключе-
нии электродвигателя.
Перед пуском электродвигателя контролируется ток утечки в
цепи статора и перекос фазных напряжений в сети. Контроль
параметров производится путем сравнения фактической величи-
ны с предельно допустимой, установленной в процессе наладки.
При падении сопротивления изоляции обмоток статора или уве-
личении перекоса фазных напряжений загорается индикаторная
лампа «R» или «V», соответственно, и через выдержку времени
1-5 секунд электронный блок разрывает цепь управления защи-
щаемого электродвигателя, при этом загорается сигнал
«ЗАПРЕТ». Таким образом предотвращается работа электро-
привода в заведомо аварийной ситуации. После восстановления
параметров до допустимых величин индикаторная лампа «R»
или «V», соответственно, гаснет, и через выдержку времени от 3
до 5 минут цепи управления электродвигателем восстанавлива-
ются, при этом сигнал «ЗАПРЕТ» гаснет. При работе электро-
двигателя сохраняется контроль перекоса фазных напряжений
на вводе электропривода и обеспечивается контроль тока в каж-
дой из фаз.
Увеличение тока в обмотке статора происходит при увеличе-
нии нагрузки на валу электродвигателя, разрушении подшипни-
ков, перекосе фазных токов, при плохом контакте или обрыве на
любом участке полной электрической цепи. Контроль тока в
обмотках статора обеспечивается путем сравнения действующе-
го значения с предельно допустимым, установленным в процессе
наладки и эксплуатации электропривода. При увеличении тока
сверх установленной величины появляется свечение индикаторов
«А», «В», «С», соответственно, и через выдержку времени, об-
ратно пропорциональную перегрузке, электронный блок произ-
водит разрыв цепи управления электродвигателем, при этом за-
горается сигнальная лампа «АВАРИЯ». Возврат в рабочее со-
стояние производится обслуживающим персоналом при нажа-
тии кнопки «S» или снятием напряжения на вводе электропри-
вода на время от 3 до 5 минут. Кроме этого, система «Щит-3»
449
может контролировать температуру электродвигателя, а у по-
гружных насосов - режим «сухого хода».
Контроль температуры осуществляется методом сравнения
температуры датчика, установленного на корпусе (пли в корпу-
се) электродвигателя, с температурой, установленной при налад-
ке системы. При перегреве электродвигателя сверх установлен-
ной величины загорается индикатор «Т» и с выдержкой времени
от 1 до 5 секунд электронный блок разрывает цепь управления
защищаемого электродвигателя, при этом загорается сигнал
«ЗАПРЕТ». После остывания электродвигателя на 20 25°С ин-
дикатор «Т» гаснет, и через выдержку времени от 3 до 5 минут
восстанавливаются цепи управления электроприводом, при этом
индикатор «ЗАПРЕТ» гаснет.
Контроль «сухого хода» осуществляется при помощи конт-
рольного электрода, опущенного в резервуар, или скважину, пз
которых производится забор воды, контрольный электрод под-
ключается вместо датчика температуры. Дополнительная налад-
ка не требуется. Работа блока аналогична контролю температуры.
В качестве примера рассмотрим методику настройки уставки
сопротивления изоляции. Данная операция производится на не-
работающем электродвигателе. При возможности несанкциони-
рованного включения необходимо принять все меры предосто-
рожности. Перед настройкой необходимо собрать и проверить
схему настройки, приведенную на рис. 19.3. После этого необхо-
димо установить величину Rx, равную сопротивлению изоляции
между обмоткой статора и корпусом электродвигателя, при ко-
тором необходимо произвести аварийное отключение. Включив
автоматический выключатель QF1, необходимо убедиться в том,
что светится индикаторная лампа «СЕТЬ». Плавно вращая рео-
хорд многооборотного резистора, необходимо установить его в
точке зажигания индикатора «R». Убедиться в точности наладки
можно, установив сопротивление Rx, по величине равное или
меньше допустимого значения (рис. 19.3). У правильно настро-
енного электронного блока должен засветиться индикатор «R»,
и через время 1-5 секунд - сигнальная лампа «ЗАПРЕТ», при
снятии сопротивления Rx индикация исчезнет и через выдержку
времени от 3 до 5 минут команда «ЗАПРЕТ» погаснет.
Методика настройки остальных защитных режимов доста-
точно хорошо описана в инструкции и поэтому здесь не приво-
дится. В процессе эксплуатации системы «Щит-3» необходимо
один раз в месяц провести тестирование. Для этого: при выклю-
ченном пускателе одну из клемм на выходе пускателя необходи-
мо соединить с заземлением через сопротивление меньшего зна-
450
ченпя, чем величина сопротивления изоляции электродвигателя;
или при выключенном электродвигателе отключите одну из фаз
на вводе; или установите ручку переменного сопротивления
«ПЕРЕГРУЗ» в крайнее положение по часовой стрелке при мак-
симально допустимой нагрузке на валу электродвигателя. В
каждом из перечисленных случаев правильно настроенная и рабо-
тоспособная защита должна отключить электропривод от сети.
Рис. 19.3. Схема настройки величины сопротивления изоляции
19.5. Повышение эксплуатационной надежности
аппаратуры защиты, управления и автоматики
Наиболее тяжелые условия работы аппаратуры наблюдаются
в животноводстве, на обычных фермах, где очень большая
влажность и агрессивность среды, где электрооборудование ра-
ботает в кратковременном режиме. Аппаратура выходит из
строя из-за сильной коррозии черных и цветных металлов
(неподвижные и подвижные контакты, сердечники, кожухи) и
разрушения изоляции. Из выпускаемой аппаратуры защиты и
управления магнитные пускатели получили наибольшее приме-
нение в сельском хозяйстве.
451
Анализ состояния L00 магнитных пускателей, проработавших
только один сезон в животноводческом помещении, показал, что
значительная коррозия, препятствующая дальнейшей их эксплу-
атации, наблюдалась в следующем числе элементов пускателей:
защитных кожухах - 66 шт., конструктивных деталях (стойки,
осн, пружины и другие) - 63; крепежных болтах - 42; контакт-
ных болтах - 31; токоведущих частях (контакты, щиты, панели)
-10 шт. и в магнитопроводе.
Основные меры по повышению эксплуатационной надежнос-
ти аппаратуры в сельском хозяйстве (кроме планового техничес-
кого обслуживания):
• вынос аппаратуры за пределы животноводческих ферм в
специальные помещения. Однако такое размещение аппа-
ратуры требует увеличения числа проводов и усложняет
управление приводами;
• создание микроклимата в шкафах управления. Для посто-
янного поддержания температуры несколько выше темпе-
ратуры окружающей среды в шкафу управления достаточ-
но небольшой контрольной лампы, сигнализирующей о
наличии напряжения в питающей сети. При наличии та-
кого положительного термоградиента (достаточно иметь
перепад температур всего около 10°С) ни влага, ни агрес-
сивные агенты среды не могут поступать в аппаратуру уп-
равления и она хорошо сохраняется. Лампа, неправильно
выбранная по мощности, перегревает воздух внутри шка-
фа;
• создание герметизированных шкафов управления. Про-
мышленность уже выпускает такие шкафы для сельского
хозяйства, но пока очень мало. Кроме того, стоимость та-
ких шкафов выше;
• применение летучих ингибиторов для защиты аппаратуры
от коррозии и замедления процесса старен! ея изоляции.
Этот способ чрезвычайно прост и может быть использо-
ван в любой агрохимической лаборатории хозяйства.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что,
находясь в определенном объеме, летучий ингибитор, ис-
паряясь, адсорбируется на поверхностях, с которыми он
соприкасается, и создает на них самосорбционную
(защитную) пленку.
Важно получить универсальный ингибитор, который защи-
щал бы как черные, так и цветные металлы, а также был пасси-
вен к изоляции аппаратов. В результате проведенных исследова-
ний оказалось, что им может быть хроматный ингибитор, 1 л
452
которого приготовляют следующим образом: 100 г бензотриа-
зола растворяют в 250 мл ацетона и добавляют 10 мл дистилли-
рованной воды, взвешивают 100 г хромаза аммония и неболь-
шими порциями, перемешивая, растворяют в 440 мл 4% или 6%
раствора гидрата окиси метилтриэтиламмония.
При отсутствии гидрата окиси метилтриэтиламмония его
можно заменить любым другим четвертичным аммониевым ос-
нованием. Полученный раствор сливают с ранее приготовлен-
ным раствором бензотриазола и хорошо перемешивают. В по-
лученную смесь добавляют 10 г аммониевой соли синтетических
жирных кислот, снова перемешивают смеси до образования пе-
ны и сливают в емкость с плотно закрывающейся крышкой.
Вместо хроматного ингибитора можно применять ингибитор
на основе диэтиланилина, 1 л которого приготовляю!' следую-
щим образом: 100 г бензотриазола растворяют в 250 г ацетона,
взвешиваюг 10 г п-нитрофенола и смешивают с ранее получен-
ным раствором, в который зачем вливают 10 мл диэтиланилина,
добавляют 630 мл дистиллированной воды, тщательно переме-
шивают и заливают в емкость с притертой пробкой.
Затем приготовляют защитный элемент. Для этого при по-
мощи ватного тампона или губки 250...300 мл ингибитора нано-
сят на картон марки ЭМ площадью 1 м2, после чего его сушат в
течение 5...6 ч при комнатной температуре. Вырезают кусок кар-
тона размером, соответствующим крышке аппарата, и наклады-
ваю!' на ее внутреннюю сторону. Аппарат с защитным элемен-
том до установки на рабочее место в течение суток выдержива-
ют в помещении при температуре не ниже 15 °C и относш ель-
ной влажности не выше 70%. Готовый защитный элемент до ис-
пользования его в аппарате должен храниться обернутым в по-
лиэтиленовую пленку или целлофановую бумагу не более трех
месяцев. При работе с ингибитором нужно соблюдать технику
безопасности, т. е. работать в резиновых перчатках, а при попа-
дании раствора ингибитора на открытые части тела немедленно
смыть его теплой водой с мылом.
Опыт применения описанного ингибитора показал, что срок
службы аппаратов в тяжелых условиях животноводческих ферм
повышается в 3-4 раза, при этом отсутствует коррозия на эле-
ментах аппарата. За счет образования защитной пленки ингиби-
тора на поверхности изоляционных конструкций на них замед-
ляется образование микротрещин, что в какой-то степени стаби-
лизирует сопротивление изоляции. Стоимость ингибитора очень
небольшая и он удобен для применения как при ремонте аппа-
ратуры, так и при ее эксплуатации. Периодически защитный
453
элемент можно заменять новым, что продлевает срок службы
защищаемой ингибитором аппаратуры.
Полезно применять ингибиторы при окраске оборудования,
работающего в агрессивной среде животноводческих ферм. Для
этой цели используют ингибитор, состоящий из бензоната ам-
мония, уротропина и основной углемедной соли в равных отно-
шениях. Смесь компонентов тщательно растирают в фарфоро-
вой ступке до пылевидного состояния, после чего ингибитор
готов к употреблению. Продолжительность хранения ингибито-
ра не ограничена, если он находится в плотно закрывающейся
посуде. Перед окраской поверхности в краску вносят 1...3% ин-
гибитора от общей массы. Для окраски также рекомендуют
применять перхлорвиниловые эмали.
19.6. Контрольные вопросы
В чем заключаются испытания и наладка аппаратуры управле-
ния, защиты и устройств автоматики? Как осуществляется про-
верка полупроводниковых элементов, используемых в системах ав-
томатики и защиты? Расскажите об эксплуатации полупроводни-
ковых устройств. Расскажите об эксплуатации систем автома-
тического управления и защиты погружными двигателями. В чем
заключаются особенности эксплуатации устройств «Каскад» и
системы комплексной защиты «Щит-3»? Как можно повысить экс-
плуатационную надежность аппаратуры защиты и управления?
Глава 20. Эксплуатация теплотехнического
и сантехнического оборудования
20.1. Общие положения. Особенности эксплуатации
котельных агрегатов (щелочение котла,
подготовка котла к работе и т.д.)
При эксплуатации теплотехнического оборудования должны
обеспечиваться:
• надежность и безопасность работы основного и вспомога-
тельного оборудования;
• его номинальные параметры;
• экономичность и бесшлаковый режим работы, установ-
ленный в результате пусконаладочных испытаний и вы-
полнения требований, инструкций заводов-изготовителей
оборудования.
454
Паровые барабанные и водофейные котлы, вводимые вновь
в эксплуатацию, подвергают предпусковому щелочению и тща-
тельной промывке очищенной водой совместно с основными
трубопроводами и другими элементами питательного тракта и
тракта сетевой воды в пределах котельной. Непосредственно
после щелочения и промывки принимаю! меры по защите по-
верхностей нагрева котла от «стояночной» коррозии.
Перед пуском котла после ремонта или длительного резерви-
рования проверяют исправность вспомогательного оборудова-
ния и устройств автоматики. Паровые барабанные и водогрей-
ные котлы перед расгопкой заполняют только деаэрированной
водой с температурой не ниже +5°С. До растопки и при оста-
новке котла топку и все газоходы, включая их обводные участ-
ки, вентилируют дымососом и дутьевым вентилятором в течение
10 мин при сжигании газа и мазута и не менее 5 минут - при
сжигании твердых топлив, за исключением фрезерного торфа,
тогда дымоходы вентилируют только дымососом. При работе
котлов на естественной тяге вентиляцию осуществляют при по-
мощи дутьевых вентиляторов.
С момента растопки парового котла контролируют уровень
воды в барабане. Водоуказательные приборы продувают при
достижении избыточного давления в котле около 0,1 МПа и
второй раз перед включением котла в работу в общий паропро-
вод котельной. В процессе эксплуатации водоуказательные при-
боры проверяют продувкой котлов с рабочим давлением до 2,35
МПа включительно не реже одного раза в смену, у котлов с ра-
бочим давлением от 2,4 МПа до 3,9 МПа включительно - не ре-
же одного раза в сутки. Показания сниженных указателей уров-
ня воды с водоуказательными приборами прямого действия све-
ряю! не реже одного раза в смену. Предварительные уровни во-
ды в барабане не должны превышать уровни, установленные
заводом-изготовителем.
Если до пуска кот ла на нем производились работы, связан-
ные с разборкой фланцевых соединений и лючков, то при избы-
точном давлении от 0,3 до 0,5 МПа обязательно необходимо
подтянуть болтовые соединения. При большем давлении под-
тяжка болтовых соединений запрещается.
Щелочение котла производится для очистки внутренних по-
верхностей котла от грязи, ржавчины, окалины и маслянистых
отложений, образовавшихся при изготовлении, транспортиров-
ке, хранении и монтаже оборудования. Перед щелочением про-
веряют правильность сборки и установки отдельных элементов
котла, трубопроводов и арматуры. Заполнение котла водой пе-
455
ред щелочением и подпитку его во время щелочения проводят
химически очищенной водой при температуре 4О...7О°С, но не
ниже +5°С.
Перед заполнением котла водой заклинивают один из предо-
хранительных клапанов котла (клапан находится в открытом
состоянии) и открывают воздушник водяного экономайзера;
при появлении воды из воздушника экономайзера его закрыва-
ют. Затем уровень воды в барабане доводят до нижнего пре-
дельного уровня. Парообразователь не подвергают щелочению,
его очищают при помощи пара.
Ввод агрегатов и начало щелочения котла в целях экономии
времени и топлива производят за три дня до окончания сушки
обмуровки. Щелочение сопровождается растопкой котла и
подъемом давления. При появлении пара из открытого предо-
хранительного клапана его переводят в рабочее положение. При
давлении пара 0,05...0,01 МПа (по манометру) продувают водо-
указательные приборы и манометры, а также проверяют плот-
ность продувочных линий на ощупь (линия должна быть холод-
ной). Реагенты подают в котел непосредственно дозатором или
через установленный над котлом бачок емкостью 0,5 м3.
Для щелочения применяют следующие реагенты: каустиче-
скую (едкий натр) Na3PO4 или кальцинированную Na2CO3 соду
и тринатрийфосфат Na3PO4-12H2O. Перед вводом в котел реа-
генты растворяют в воде в пропорции приблизительно 1:8 и
вводят в котел через один из штуцеров верхнего барабана. При
вводе реагентов в котел необходимо соблюдать правила техники
безопасности и технической эксплуатации котельных установок.
Порядок ввода реагентов в котел и время, необходимое для про-
ведения операций по щелочению, приведены в инструкции по
эксплуатации котельного агрегата. В приложении 20.2 приведе-
ны примерный порядок и время, необходимые для проведения
щелочения котла типа ДКВР.
После окончания парового опробования котла и продувки
паропроводов снижают давление до нуля, а температуру воды
до 5О...6О°С и спускают воду из котла, затем закрывают лазы
барабанов и лючки коллекторов и тщательно промывают котел
водой под давлением 0,4...0,5 МПа (желательно горячей).
Подготовка котла к работе. После монтажа или капитального
ремонта котельный агрегат до пуска в работу подвергают осви-
детельствованию и техническому осмотру комиссией предприя-
тия, назначенной приказом по хозяйству. При технической при-
емке комиссия проверяет правильность включения котла в об-
щий паропровод (трубопровод горячей воды) или систему отоп-
456
ления и горячего водоснабжения, состояние котельного помеще-
ния, наличие предохранительных устройств, контрольно-
измерительных приборов и средств автоматики, наличие и со-
стояние питательных устройств, инструкций, а также организа-
цию эксплуатации котельной установки в соответствии с требо-
ваниями «Правил устройства и безопасной эксплуатации паро-
вых и водогрейных котлов», «Правил устройства и безопасной
эксплуатации зрубопроводов пара и горячей воды», «Правил
безопасности в газовом хозяйстве».
При подготовке к растопке котла, работающего на газе,
включаемый участок газопровода к котлу продувают газом че-
рез «свечи». При растопке котла, работающего на газе и мазуте,
дутьевые вентиляторы работают с начала растопки. До включе-
ния дымососа убеждаются в том, что ротор не задевает за его
корпус. Непосредственно перед розжигом горелок проверяют
наличие достаточного давления газа в газопроводе перед котлом
(парогенератором), а при подаче воздуха от дутьевого вентиля-
тора также и давление воздуха перед газогорелочным устрой-
ством. Механические мазутные форсунки перед установкой на
место испытывают на водяном стенде с целью проверки произ-
водительности и качества распыления. Применение нетариро-
ванных форсунок запрещается. В котельной должен храниться
запас протарированных форсунок.
Систематически следят за работой мазутных форсунок, не
допуская, чтобы корень факела касался краев амбразуры, во из-
бежание образования коксовых наростов. Работа мазутных фор-
сунок без организованного подвода к ним воздуха не разреша-
ется. Подвод пара для продувки механических форсунок и мазу-
топровода в пределах котла должен исключать возможность
попадания мазута в паропровод.
При работе топки на жидком и газообразном топливе за-
прещается:
• зажигать в топке газ (мазут) без предварительной вентиля-
ции топки и газоходов;
• зажигать газовый (мазутный) факел от раскаленной кладки
топки (без запальника или растопочного факела).
На котлах, сжигающих мазут, должна быть постоянно гото-
вой к действию дробеочистка конвективных поверхностей на-
грева. Пуск мазутных кот лов при неисправной дробеочистки не
разрешается.
457
20.2. Проверка контрольного и вспомогательного
оборудования и испытание котельного агрегата
Проверка предохранительных клапанов. Предохранительные
клапаны котлов, пароперегревателей должны быть отрегулиро-
ваны на давление, не превышающее величин, приведенных в
табл. 20.1.
Таблица 20.1
Регулирование предохранительных клапанов паровых котлов
Избыточное давление, МПа Давление начала открытия предохранительных клапанов
контрольный рабочий
до 1,3 Рпаб+0,02 МПа Рраб+0,03 МПа
от 1,3 до 6,0 1,03Рраб 1,05Рраб
Предохранительные клапаны отключаемого экономайзера
регулируют на начало открытия: со стороны входа воды в эко-
номайзер - при давлении, превышающем рабочее давление в
котле на 25%, и со стороны выхода воды из экономайзера - на
10%. Предохранительные клапаны водогрейных котлов регули-
руют на начало открытия при давлении не более 1,08Рраб- Для
предупреждения прикипания предохранительных клапанов их
подрывают на 2...3 секунды: у котлов с рабочим давлением до
2,4 МПа включительно это делают для каждого клапана - не
реже одного раза в сутки, у котлов с рабочим давлением от 2,4
до 3,9 МПа включительно - поочередно по одному клапану
каждого котла, парообразователя и экономайзера - не реже од-
ного раза в сутки.
Проверка водоуказателей уровня воды в котле. На барабане
котла должно быть установлено не менее двух водоуказательных
приборов прямого действия. У котлов паропроизводительнос-
тью менее 0,2 кг/с (0,7 т/ч), а также у котлов паровозного типа и
локомобильных, разрешается замена одного из водоуказатель-
ных приборов двумя пробными кранами (вентилями) диаметром
не менее 8 мм, допускающими прочистку по прямому направле-
нию.
Водоуказательные приборы прямого действия устанавливают
в вертикальной плоскости или с наклоном вперед под углом не
более 30° и располагают и освещают так, чтобы уровень воды
был хорошо виден с рабочего места машиниста (кочегара). У
водогрейных котлов должен быть установлен пробный кран в
верхней части барабана котла или при отсутствии барабана - на
458
выходе воды из котла в магистральный трубопровод до запор-
ного устройства.
На водоуказательных приборах против допустимого низшего
и высшего уровней воды в котле должны быть установлены не-
подвижные металлические указатели с надписью «низший уро-
вень» и «высший уровень». Низший уровень должен быть не
менее чем на 25 мм выше нижней видимой кромки стекла, а
высший - на 25 мм ниже верхней видимой кромки стекла водо-
указательного прибора.
Проверяют водоуказательные приборы при помощи продув-
ки у котлов с рабочим давлением до 2,4 МПа включительно не
реже одного раза в сутки. Сверяют показания сниженных указа-
телей уровня воды с водоуказательными приборами прямого
действия не реже одного раза в смену.
Проверка манометров. Согласно требованиям Госгортехнад-
зора, на котлах паропроизводительностыо более 2,77 кг/с
(10т/ч) и водогрейных котлах теплопроизводительностью
5 Гкал/ч обязательна установка регистрирующего манометра.
Манометр устанавливают на барабане котла, а при наличии па-
роперегревателя - и за пароперегревателем, до главной задвиж-
ки. Установка манометра на пароперегревателях паровозных,
локомобильных, жаротрубных котлов и котлов вертикального
типа не обязательна.
На водогрейных котлах манометры устанавливаются: на
входе воды в котел и на выходе нагретой воды из котла до за-
порного органа, на всасывающей и нагнетательной линиях цир-
куляционных насосов с расположением на одном уровне по вы-
соте, а также на линиях питания котла или подпитки тепловой
сети.
Манометры, устанавливаемые на котлах, пароперегревате-
лях, экономайзерах и питательных линиях, должны иметь класс
точности не ниже:
• 2,5 - для рабочего давления до 2,25 МПа;
• 1,5 - для рабочего давления от 2,25 до 3,85 МПа.
На шкале манометра должна быть нанесена красная черта по
делению, соответствующему допускаемому рабочему давлению в
котле, а для сниженных манометров - с учетом добавочного
давления от веса столба жидкости. Манометр устанавливают лак,
чтобы его показания были отчетливо видны обслуживающему пер-
соналу, при этом шкала его должна находиться в вертикальной
плоскости или с наклоном вперед до 30°. Диаметр манометра, уста-
навливаемого на высоте до 2 м от площадки наблюдения, принима-
ется не менее 100 мм, на высоте от 2 до 5 м-160 мм и на высоте более
459
5м- 250 мм. Между манометром и паровым котлом должна
быть соединительная сифонная трубка диаметром не менее 10
мм с трехходовым краном.
Аварийная остановка котла выполняется в случаях, предус-
мотренных производственной инструкцией:
• если перестанут действовать более 50% предохранитель-
ных клапанов;
• если давление поднялось выше разрешенного более чем на
10% п продолжает расти, несмотря на прекращение пода-
чи топлива, уменьшение тяги и дутья и усиленное питание
котла водой;
• при упуске воды (подпитка котла водой при этом катего-
рически запрещается);
• если уровень воды быстро снижается, несмотря на усилен-
ное питание котла водой;
• если уровень воды поднялся выше верхней видимой кром-
ки водоуказательного прибора (перепитка) и продувкой
котла не удается снизить его;
• при прекращении действия всех питательных приборов;
• при прекращении действия всех водоуказательных прибо-
ров;
• если в основных элементах котла (барабане, коллекторе,
камере, жаровой трубе, огневой коробке, кожухе топки,
трубной решетке, внешнем генераторе, паропроводе) бу-
дут обнаружены трешины, выпучины, пропуски в их свар-
ных швах, обрывы двух и более находящихся рядом свя-
зей;
• в котельных, работающих на газовом топливе, и в случа-
ях, предусмотренных правилами и инструкциями по безо-
пасности в газовом хозяйстве;
• при взрыве газов в газоходах, прекращении подачи элект-
роэнергии при искусственной тяге, а также при поврежде-
ниях элементов котла и его обмуровки, создающих опас-
ность для обслуживающего персонала или угрозу разру-
шения котла;
• при возникновении пожара в котельной или загорании
сажи и частиц топлива в газоходах, угрожающих обслу-
живающему персоналу или котлу.
Гидравлическое испытание котельного агрегата производит-
ся перед первым запуском вновь смонтированного котла или
после его капитального ремонта. Его проводят с целью провер-
ки плотности и прочности всех элементов парогенератора
460
(котла), пароперегревателя и водяного экономайзера, а также
всех сварных и других соединений. Гидравлическому испытанию
подлежат:
• все трубные, сварные, литые, фасонные и другие элементы
и детали, а также арматура, если они не прошли гидрав-
лическое испытание на местах их изготовления или капи-
тального ремонта в мастерских;
• элементы котлов в собранном виде (барабаны и камеры с
приваренными штуцерами или трубами, блоки поверхнос-
тей нагрева и трубопроводов и др.).
Согласно правилам Госгортехнадзора, гидравлическое испы-
тание котлов, пароперегревателей, экономайзеров и их элемен-
тов производят под давлением, приведенном в табл. 20.2.
Таблица 20.2
Нормы гидравлического испытания котлов
Оборудование Рабочее давление котла, Р Пробное давление
Паровой котел Не более 0,49 МПа 1,5Р, но не менее Р+0,29 МПа
То же Более 0,49 МПа 1,25Р, но не менее Р+0,29 МПа
Отключаемый экономайзер Независимо 1,25Р+0,29 МПа
Водогрейный котел Независимо 1,25Р, но не менее Р+0,29 МПа
Примечание: Пароперегреватель испытывают пробным давлением
для котла, независимо от его рабочего давления.
Под рабочим давлением в котле понимается давление пара
или воды на выходе из котла.
Для гидравлического испытания применяют воду с темпера-
турой +5°С и выше. Давление измеряют по двум проверенным
манометрам, один из которых является контрольным. Давление
поднимают и снижают постепенно. Время выдержки котла, па-
роперегревателя, экономайзера и их элементов под пробным
давлением должно быть не менее 5 мин.
После снижения пробного давления до рабочего тщательно
осматривают все сварные швы и прилегающие к ним участки с
обстукиванием их легкими ударами молотка массой от 0,5 до 1,5
кг (в зависимости от толщины стенки) с закругленным бойком
при соблюдении всех необходимых мер безопасности.
461
Очистка котла от накипи выполняется химическим способом
(кислотным) ингибиторной соляной кислотой, изготовленной
специально для очистки котлов от накипи, содержащей в своем
составе замедлитель «Уникод» и специальный эмульгатор, спо-
собствующий! проникновению кислоты через масляный слой,
которым иногда бывает покрыта накипь.
Удалять накипь можно и обыкновенной соляной кислотой
или фосфорной и хромовой кислотой, но две последние менее
эффективны и дороги. Если накипь содержит труднораствори-
мые соединения, то в раствор соляной кислоты добавляют фто-
ристый натрий или фтористый аммоний.
Концентрация соляной кислоты в зависимости от толщины
слоя накипи приведена в табл. 20.3.
Таблица 20.3
Концентрация соляной кислоты
Толщина слоя накипи, мм До 0,5 0,5-1 1 1,5 1,5-2 2
Концентрация соляной кислоты, % 3 4 5 6 8
Для защиты металла от воздействия соляной! кислоты ис-
пользуют замедлители (ингибиторы): урозропин, формалин,
столярный клей, специальные препараты марок ПБ-5 и ПБ-6.
Количество замедлителя зависит от крепости раствора соляной
кислоты.
Очищают котел от накипи кислотой следующим образом: ко-
тел промывают теплой водой (хорошо сбивать накипь водой нз
брандспойта), отвалившиеся кусочки накипи и шлам удаляют из
котла, затем расгвор соляной кислоты насосом подают в котел.
После этого производят растопку котла и подогревают раствор
до 65-75°С. Эту температуру поддерживают в течение всего вре-
мени, необходимого для химической очистки котла от накипи.
Продолжительность кислотной очистки, в зависимости от со-
става и толщины накипи, составляет 6-8 ч.
После окончания процесса растворения накипи горение в
топке прекращают и в котел подаегся чистая вода, а затем спус-
кают из него разбавленный раст вор. Котел промывают горячей
водой путем наполнения и слива в течение 1,5-2 ч. Далее путем
циркуляции, создаваемой питательным насосом, промывают
котел 2-3%-ным раствором тринатрийфосфата в течение 3-4
часов с целью нейтрализации остатка кислоты. Раствор щелочи
желательно подогреть до максимально возможной температуры.
После щелочения раствор сливают и котел промывают подогре-
той водой.
462
20.3. Аварии, возникающие при работе котельных
установок
Часто тяжелые аварии, возникающие при работе котельных
установок, приводят к их взрывам. Неисправности в работе кот-
ла, их последствия и меры предупреждения приведены в табл. 20.4.
Таблица 20.4
Неисправности в работе котла, их последствия и меры
предупреждения
Неис- прав- ность Прилива Возмож- ные по- следст- вия Мера преду- преждения Действия ма- шиниста (кочегара) котла
1 2 3 4 5
У пуск воды из котла Обманчивый уровень воды в водоуказателе вследствие его неисправности (засорение кра- пов водоуказа- теля). Быстрое падение уровня воды в результа- те утечки ее из котла (из-за не- полного закры- тая вентиля или крана при про- дувке котла) Выпучи- ны. трещи- ны, взрыв котла Содержать во- доуказатель в исправном со- стоянии. на- блюдать за уровнем (он должен слегка колебаться). Проверять каж- дую смену ис- правность пита- тельного насоса и полное закры- тие вентиля или крана При невоз- можности удержать нуж- ный уровень воды в котле удалить из топки горящее топливо. За- крыть пароза- порный вен- тиль, сооб- щить заведу- ющему ко- тельной
Чрез- мерное давле- ние пара в котле Неисправность манометра или предохранитель- ii ого клапана, заклинивание клапана, наве- шивание допол- нительного гру- за, установка заглушки на ме- сто клапана Взрыв котла Проверять каж- дую смену пре- д охранительные клапаны и ма- нометр. Внима- тельно наблю- дать за показа- ниями мано- метра п уровнем воды в барабане котла Уменьшить или прекра- тить горение топлива, уси- лить питание, выпустить пар в атмосферу
463
Продолжение таблицы 20.4
1 2 3 4 5
Взрыв газа в топке Зажигание огня в топке без предва- рительной венти- ляции ее, непол- нота сгорания (большой слой топлива, загряз- ненность колос- никовой решет- ки), при жидком топливе пре- кращение его рас- пыления, непра- вильное включе- ние или выключе- ние форсунки Разру- шение котла или об- муровки Проветривать дымоходы пе- ред растопкой, наблюдать за толщиной по- ступающего слоя топлива и количеством воздуха, свое- временно чис- тить топку, правильно включать и выключать форсунки Немедленно остановить котел и со- общить заве- дующему ко- тельной
Появ- ление выпу- чив поверх- ностей нагрева Образование большого слоя накипи на стенках поверхностей на- грева котла, по- падание в котел масла, присутст- вие в котле посто- ронних предметов Взрыв котла Тщательно осмотреть ко- тел перед пус- ком в работу, непрерывно наблюдать за его работой Немедленно остановить котел
20.4. Эксплуатация теплотехнического оборудования
Эксплуатация теплотехнического оборудования предусмат-
ривает следующие практические мероприятия:
• определение вида и характера ремонтных работ;
• установление продолжительности ремонтных циклов,
межремонтных периодов;
• установление структуры ремонтных циклов для различ-
ных видов оборудования с учетом специфики их работы;
• планирование профилактических работ и контроль за их
осуществлением;
• определение категорий сложности ремонта, различных
видов оборудования;
464
• организацию производственной базы для выполнения ре-
монтных работ;
• внедрение новейшей технологии ремонта;
• организацию снабжения необходимыми для ремонтных
работ и для эксплуатации материалами, запасными дета-
лями, готовыми изделиями и узлами, а также измеритель-
ными приборами, инструментом и принадлежностями;
• составление формуляров с указанием зазоров и допусков;
• составление дефектной ведомости и графика ремонта с
указанием полного объема работ;
• организацию контроля за качеством ремонта и техничес-
кого обслуживания оборудования.
Перед ремонтом подготавливают и инструктируют персонал,
решают вопросы технической и пожарной безопасности. Все
работы по эксплуатации теплотехнического оборудования под-
разделяются на техническое (межремонтное) обслуживание, те-
кущий ремонт (периодические профилактические работы) и ка-
питальный ремонт.
Техническое (межремонтное) обслуживание включает в себя:
• смазку, очистку, наружный осмотр оборудования для вы-
явления степени изношенности деталей и своевременной
замены их, проверку нагрева трущихся поверхностей, со-
стояния масляной и охлаждающих систем дымососов, вен-
тиляторов, насосов и др., продувку и дренаж котлов и
трубопроводов и специальных устройств;
• наблюдение за состоянием оборудоваши и правильным вы-
полнением условий эксплуатации и техники безопасности;
• своевременное регулирование машин и механизмов для
поддержания заданных режимов работы оборудования;
• мелкий ремонт оборудования - исправление мелких де-
фектов, преимущественно на внешних крепежных деталях,
подтяжка креплений, устранение дефектов в проводах и
ограждениях, промывка и протирка их.
Техническое (межремонтное) обслуживание не планируется и
выполняется обслуживающим персоналом в период работы теп-
лотехнического оборудоваши и тепловых сетей.
Текущий ремонт (периодические профилактические работы)
проводят по графику ТР и в него входят следующие операции:
• смена и доливка масла в картерных системах;
• осмотры между плановыми ремонтами;
• профилактические испытания;
465
• разборка основных узлов агрегата, детали которых при-
шли в негодность и мешают нормальной и бесперебойной
работе;
• промывка п очистка масляных и охлаждающих систем
оборудования;
• ремонт пли замена изношенных мелких деталей, в том
числе крепежных, замена приводных ремней;
• регулировка правильности и легкости включения и хода
агрегатов, арматуры:
• проверка состояний подшипников и предохранительных
устройств;
• устранение мелких повреждений на трущихся и других по-
верхностях;
• сборка и проверка правильности режимов работы агрега-
та, заправка и др.;
• местная шпатлевка и окраска наружных поверхностей аг-
регатов;
• составление предварительной ведомости дефектов;
• снят ие зазоров 11 проверка чертежей на запасные детали;
• проверка соот ветствия устройств требованиям техники бе-
зопасности.
Перечень агрегатов и узлов, подвергающихся различным ви-
дам профилактических работ, устанавливается руководителем
хозяйства, предприятия.
Промывке подвергают оборудование, работающее в условиях
загрязненности и запыленности. При промывке осуществляется:
продувка всех смазочных и прочих трубопроводных систем аг-
регата; замена или ремонт масленок, вентилей, задвижек, клапа-
нов и другой арматуры; заполнение систем свежим маслом и др.
Для промывки используют перерывы в работе агрегата, нерабо-
чие смены, выходные дни.
Смену и доливку масел производят только для части обору-
дования, имеющего централизованные и картерные системы
смазки, по специальному графику, совмещенному с осмотрами и
плановыми ремонтами.
Точность оборудования проверяют после всех видов ремонта
и в соответствии с нормами, предусмотренными ГОСТами и ТУ.
Проверяют точность с целью предупреждения потери техноло-
гичности и определения степени износа взаимодействующих де-
талей и узлов. Выявленные неточности записывают в книгу дефек-
тов и неисправностей и устраняют силами ремонтных слесарей сра-
зу же после проверки или при ближайшем плановом ремонте.
466
Осмотры между текущими ремонтами оборудования прово-
дят по графику ТО слесари-эксплуатационники. При осмотре
выявляют объем и характер работ, которые должны быть прове-
дены при выполнении ремонтов.
Профилактические испытания электрооборудования и элект-
рических сетей выполняют в соответствии с Правилами техниче-
ской эксплуатации энергоустановок промышленных предприя-
тии и другими инструктивными указаниями, изданными Госпн-
спекцией по промышленной энергетике и эиергонадзору Мини-
стерства энергетики и электрификации.
В период текущего ремонта выявляют техническое состояние
энергооборудованпя и его потребность в капитальном ремонте.
Он проводится на месте установки энергетического оборудова-
ния эксплуатационным персоналом пли ремонтной бригадой.
Текущий ремонт производится на месте установки энерго-
оборудованпя или в мастерской ремонтной бригадой совместно
с эксплуатационным персоналом в сроки, предусмотренные го-
довым графиком текущего ремонта энергооборудованпя.
Капитальный ремонт предусматривает восстановление агре-
гата до состояния, равноценного новому, и включает в себя сле-
дующие работы:
• полную разборку всех узлов и механизмов агрегата с по-
следующей заменой или восстановлением изношенных де-
талей;
• устранение всех дефектов, испытание и опробование; ре-
гулировку и выверку всех технических характеристик аг-
регата по нормам ГОСТ и другим техническим условиям;
• отделочные работы, шпатлевку, окраску поверхностей аг-
регатов, трубопроводов, полировку рукояток, маховиков,
рычагов управления, восстановление или нанесение новых
делений и цифр на приборах.
При проведении капитального ремонта следует учитывать
возможность модернизации оборудования.
В приложении 20.1 приведен состав операций по техно еско-
му обслуживанию и текущему ремонту теплотехническ ' о обо-
рудования.
20.5. Расчет трудоемкости при проведении ремошных
работ теплотехнического оборудования
Среднегодовая трудоемкость ремонтных работ по каждому
производству и предприятию определяется суммированием за-
трат на ремонт оборудования для каждого типа машин и аипа-
467
ратов. Затраты на ремонт могут быть определены по различным
методикам. Одна из них была предложена в работах
ВНИПТИМЭСХ, а другая в [1]. С методикой, разработанной
ВНИПТИМЭСХ, мы познакомились на примере расчета затрат
труда на проведение ремонта электротехнического оборудова-
ния. Поэтому более подробно рассмотрим методику, предложен-
ную в [24].
Для однотипного оборудования среднегодовая трудоемкость
ремонта:
_ 8640щ(аг£г + акЬк )К!1О
°тр-----------------------,
т
где m - количество единиц однотипного оборудования;
ат, ак - количество текущих и капитальных ремонтов в меж-
ремонтном цикле, обычно ак=1;
Ьг, Ьк - трудоемкость текущего и капитального ремонтов,
чел-ч;
Кн.о. - коэффициент использования оборудования в произ-
водстве;
т - межремонтный цикл, ч.
Коэффициент использования оборудования в производстве
определяется по календарному времени:
К
1 к
где Тф фактическое время работы оборудования, ч;
Тк _ календарный! фонд времени работы оборудования в тече-
ние года, при непрерывной работе Тк =8640 ч.
Трудоемкость ремонтных работ всего оборудования в произ-
водстве представляет собой сумму трудоемкостей отдельных
групп пли типов оборудования, поименованного в календарном
плане:
i=i
где п - число групп или типов оборудования.
Количест во рабочих, необходимых для выполнения ремонтов,
у_В(1-аХ2
Ф
где a - плановый показатель повышения норм выработки;
Кг _ коэффициент организационной формы ремонта: для ин-
дивидуального ремонта К2=1; для бригадного ремонта К2=0,85;
для централизованного ремонта К2=0,75;
468
Ф - номинальный фонд времени работы одного рабочего в
год или час.
Списочное число рабочих-ремонтников определяется по ква-
лификациям с учетом сменности работы и норм загрузки.
20.6. Организация обслуживания и ремонта
теплотехнического оборудования
На предприятиях применяется несколько форм организации
работы обслуживающего и ремонтного персонала. Наиболее
распространенными являются индивидуальная, бригадная и
централизованная формы труда. К индивидуальной форме от-
носится обслуживание производства дежурным персоналом или
лицами, закрепленными за оборудованием, которые выполняют
работы, связанные с обслуживанием и ремонтами. К бригадной
форме относится такая организация, при которой обслуживание
выполняют аппаратчики или дежурный персонал, а все ремонт-
ные работы выполняет бригада слесарей. Централизованная
форма предусматривает организацию специальных бригад в ре-
монтно-механических мастерских или цехах предприятия.
При централизованной форме ведения ремонтных работ пре-
дусматривается выполнение всех ремонтов оборудования в мас-
терских, для чего малогабаритное неисправное оборудование
снимается с места его установки и заменяется новым или отре-
монтированным.
Для выполнения централизованного ремонта необходимо
иметь парк запасных частей и агрегатов, а также некоторый за-
пас оборудования. Все виды ремонтов оборудования при цент-
рализованном ведении работ более экономичны, так как выпол-
няются более качественно и с меньшим числом ремонтного пер-
сонала. При наличии запасного оборудования и агрегатов капи-
тальные ремонты в производственном цехе сводятся к демонта-
жу и монтажу машин и аппаратов, в связи с чем резко сокраща-
ются сроки простоев.
При централизованном ремонте легче внедряются мероприя-
тия по повышению надежности работы оборудования. Известно,
что коэффициент эксплуатационной надежности определяется из
выражения
Л- -
Тр+£^а1
где ТР суммарное время работы оборудования за эксплуатаци-
онный период;
469
"ДтД - суммарное время простоев оборудования, обусловлен-
ное временем та и числом простоев /, за эксплуатационный пери-
од.
В суммарное время простоев входят все простои, вызванные
непредусмотренными ремонтами, наладками, регулировками,
чисткой, заменой прокладок, сменой масла и другими видами
работ, связанных с устранением неисправностей. Время просто-
ев, вызванных организационными причинами, отсутствием сы-
рья и задела выпускаемой продукции и технологическими при-
чинами, в расчетную величину £та/ не входит. Для большинства
тепломассообменных установок коэффициент эксплуатационной
надежности Кэк находится в пределах от 0,75 до 0,85. Если по
техническим причинам Кэк=0,6, то на производстве необходимо
иметь резервное оборудование.
Своевременная заготовка деталей и узлов оборудования, не-
обходимых для замены при ремонте, обеспечивает значительное
сокращение простоев производства. Для правильной организа-
ции парка запасных частей и выбора необходимого запаса мате-
риалов необходимо разработать номенклатуру сменяемых дета-
лей, агрегатов и оборудования, а также норму хранения их на
основе сроков межремонтного цикла, при этом можно исполь-
зовать уже разработанные нормативы. Определить нормы запа-
са деталей можно по формуле
р = кд-п-м,
т
Р - количество запасных деталей одного наименования;
К - коэффициент уменьшения количества запасных частей в
зависимости от количества их на всех однотипных машинах или
аппаратах;
Д — количество одинаковых деталей в машине или аппарате,
шт.;
П — количество машин или аппаратов одного типа, шт.;
М- запас деталей в месяц (от 3 до 6 шт./мес);
Т - срок службы детали в месяцах, установленный в номенк-
латуре сменяемых деталей.
Значение коэффициента К зависит от количества одинаковых
деталей в машине пли аппарате.
Руководствуясь статистическими опытными данными, коэф-
фициент К можно скорректировать в сторону уменылеши по
данным, приведенным в табл. 20.5.
470
Таблица 20.5
Зависимость коэффициента уменьшения количества запасных
частей от произведения ДП
ДП 1-5 10 20 30 40 55 70 80 100 125
к 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30
Эта формула имеет ограниченное применение, так как запас
деталей определяется на короткий срок от 3 до 6 месяцев, а ко-
эффициент К ограничивается значением ДП=125. Поэтому на
многих предприятиях с большим парком запасных частей мож-
но вести расчеты по упрощенной формуле
нЖ
п
где Zn _ планируемая потребность в данной запасной части, ко-
торая находится из зависимости Za=NnWC;
Nn - количество оборудования одного типа на планируемый
период;
W- количество одинаковых деталей в машине, шт.;
2
С - величина сменяемости, С = СР Ф ;
ЛфИ"
2ср.ф _ среднегодовой фактический расход данной детали, оп-
ределяется по статистическим отчетам за последние 3 года;
_ фактическое количество однотипного оборудования, на-
ходящегося в эксплуатации за отчетный период;
Кг _ коэффициент гарантийное™, который принимается рав-
ным в зависимости от количества потребляемых в год деталей:
более 5000 шт. А7г=1,0-1,2; 1000-5000 шт. А"г= 1,2-1,4; 100-1000 шт.
tfr=l,4-l,6; 10-100 шт. Кг =1,6-1,8; 0-10 шт. К=1,8-2,0;
п - количество поставок, планируемых в год.
Приемка, хранение и выдача запасных частей в хозяйствах
осуществляются на складах, где они находятся в отведенных ме-
стах, ящиках, на полках и т. д. При этом ведется учет прихода и
расхода запасных частей.
Наряду с ведением надлежащего учета и отчетности по ре-
монтной документации отдел главного энергетика ведет конт-
роль за расходованием средств, выделяемых на ремонт оборудо-
вания и строительных сооружений, разрабатывает и проводит
меры по снижению этих расходов путем удлинения срока служ-
бы оборудования и запасных деталей за счет применения луч-
ших материалов, антикоррозионной защиты и других меропри-
ятий, замены более дорогого материала дешевым без ухудшения
471
прочности и срока службы деталей, восстановления изношенных
деталей, внедрения механизации трудоемких ремонтных работ и
применения механизмов, приспособлений и специального инст-
румента, внедрения стандартизации сменных деталей н агрега-
тов, следит за строгим соблюдением правил охраны труда и тех-
ники безопасности, а также правил эксплуатации оборудования.
20.7. Эксплуатация сантехнического оборудования
К сантехническому оборудованию, используемому в сельско-
хозяйственном производстве, можно отнести системы горячего и
холодного водоснабжения. Если рассмотреть их состав, то они
состоят из однотипных элементов, однако тепловые сети эксплу-
атируются в более тяжелых условиях. Поэтому эксплуатацию
этих систем рассмотрим на примере тепловых сетей.
Основной задачей при эксплуатации тепловых сетей пред-
приятия является бесперебойное снабжение потребителей тепло-
вой энергией в виде пара и горячей воды, поддержание задан-
ных параметров теплоносителя, всемерное снижение утечек пара
и горячей воды и тепловых потерь. Тепловые сети предприятия
находятся в ведении главного энергетика, и их эксплуатация
должна осуществляться в соответствии с «Правилами техничес-
кой эксплуатации теплоиспользующих установок и тепловых
сетей» Госэнергонадзора.
Эксплуатация тепловых сетей заключается в систематическом
обслуживании их и в планово-предупредительных ремонтах.
Обслуживание тепловых сетей производится путем обхода и ос-
мотра сети, камер, проходных каналов и тепловых вводов. Об-
ход производится по специальному графику, утвержденному,
главным энергетиком предприятия, но не реже одного раза в
неделю. При обходе проверяется состояние оборудования, арма-
туры, компенсаторов, опор, строительных конструкций, плот-
ность сетей, вводов и местных систем. Результаты обхода фик-
сируются в специальном журнале. Выявленные дефекты следует
устранять в кратчайшие сроки.
При внешнем осмотре трассы неплотности могут быть обна-
ружены по растаявшему снегу, по выступившей на поверхность
воде, по парению на трассе теплопровода и из колодцев, по об-
валам земли на трассе, а также по характерному шуму в колод-
цах при вытекании воды. Среднегодовая утечка теплоносителя в
тепловых сетях не должна превышать 0,25% объема воды в ра-
ботающей сети и в присоединенных к ней местных системах.
Одной из важных задач эксплуатации тепловых сетей являет-
ся своевременное обнаружение и предупреждение наружной и
472
внутренней коррозии. Различают почвенную коррозию и пора-
жение блуждающими токами. Процессы почвенной коррозии
протекают медленнее, чем поражение блуждающими токами.
Однако почвенная коррозия поражает значительные участки
подземных тепловых сетей. Опыт эксплуатации показал, что
средняя глубина коррозии составляет примерно 1 мм в год, а
максимальная достигает 3,5 мм в год. Интенсивность коррозии
возрастает при разрушении тепловой изоляции. Тепловая изо-
ляция быстро разрушается вследствие периодического увлажне-
ния и высыхания. В связи с этим для защиты изоляции от ув-
лажнения промывку подземных трубопроводов следует произ-
водить только теплой водой.
Надзор за состоянием подземдых трубопроводов тепловых
сетей осуществляется путем отрытия шурфов не реже одного ра-
за в два года. На два километра трассы отрывается не менее од-
ного шурфа. При меньшей протяженности трассы отрывается
один шурф один раз в три года. Все работы по проведению
шурфовки ведутся, начиная с зретьего года эксплуатации тепло-
вых сетей. При шурфовом осмотре производится осмотр изоля-
ции, трубопровода под изоляцией и строительных конструкций.
На каждое вскрытие составляется акт, в который вносятся ре-
зультаты осмотра. Контроль за коррозией трубопроводов от
блуждающих токов осуществляется электроразведкой не реже одно-
го раза в три года. При обнаружении электрокоррозии следует
принимать меры для защиты трубопровода от блуждающих токов.
Внутренняя коррозия происходит вследствие присутствия в
сетевой воде, паре и конденсате растворенного кислорода. В па-
ровых сетях она имеет место в период вывода паропровода в
холодный резерв из-за скопления конденсата в нижней части
труб. В водяные тепловые сети кислород может попасть с под-
питочной водой и путем подсоса воздуха в местах образования
разряжения. Наблюдаются также случаи попадания кислорода в
тепловую сеть вследствие заполнения недеаэрированной водой
отдельных участков местных сетей при их опрессовке после ре-
монта. При эксплуатации тепловых сетей должен быть органи-
зован тщательный контроль над качеством подпиточной воды.
Тепловые сети подвергаются текущим и капитальным ремон-
там, которые выполняются по планам, составленным на основа-
нии опыта эксплуатации. Текущие ремонты должны произво-
диться не реже одного раза в год. Капитальные ремонты тепло-
вых сетей, имеющих в течение года перерыв в работе, произво-
дятся один раз в год, а работающих непрерывно - один раз в
два-три года.
473
Перед выводом тепловой сети в капитальный ремонт и после
него производится гидравлическое испытание для выявления
дефектов. Перед выводом в ремонт гидравлическое испытание
производится при рабочем давлении. После ремонта тепловые
сети тщательно промывают (до полного осветления воды) и ис-
пытывают давлением, равным 1,25 рабочего, но не меньшим,
чем рабочее давление плюс 0,3 МПа. Для магистральных сетей и
ответвлений до теплового пункта рабочим давлением считается
принятое в проекте давление в коллекторе котельной, а для вну-
тренних сетей - проектное давление в коллекторе теплового
пункта.
Промывка тепловых сетей водой недостаточно эффективна
вследствие малых скоростей воды (1-3 м/с). Лучшие результаты
при меньшем (в два-три раза) расходе воды достигаются при
гвдропневматической промывке. Гидропневматическая про-
мывка производится водой, к которой добавляется воздух, пода-
ваемый в трубопровод от компрессора. При гвдропневматичес-
кой промывке происходит интенсивное разрушение отложений
за счет пульсации давления и расходов воды, создания гидрав-
лических ударов и вибрации промываемого трубопровода.
20.8. Контрольные вопросы
Опишите особенности эксплуатации котельных агрегатов. Для
чего и как производится щелочение копта? Как выполняется под-
готовка котла к работе? Как выполняется проверка предохрани-
тельных клапанов? Как проверяются водоуказатели уровня воды в
котле? Как проверяются манометры? Опишите методику аварий-
ной остановки котла. Как производится гидравлическое испытание
котельного агрегата? Как выполняется очистка котла от накипи?
Перечислите наиболее характерные аварии, возникающие в процес-
се эксплуатации котельных установок. Как производится эксплуа-
тация теплотехнического оборудования? Какие операции необхо-
димо выполнить при проведении ТО теплотехнического оборудова-
ния? Какие операции необходимо выполнить при проведении ТР
теплотехнического оборудования? Как осуществляется расчет
трудоемкости при проведении ремонтных работ? Опишите орга-
низацию обслуживания и ремонта теплотехнического оборудова-
ния. В чем заключается систематическое обслуживание тепловых
сетей? Как производится надзор за состоянием подземных трубо-
проводов тепловых сетей? Как производится гидропневматическая
промывка тепловых сетей? Как производится пуск тепловых сетей
после ремонта или временной остановки?
474
Приложение 20.1
Состав операций по техническому обслуживанию и
текущему ремонту теплотехнического оборудования.
Техническое обслуживание
1. Общие положения
1.1. Техническое обслуживание теплотехническою оборудо-
вания осуществляется постоянным дежурным оперативным пер-
соналом, прошедшим специальную техническую подготовку.
1.2 Техническое обслуживание установок, не имеющих де-
журного оперативного персонала, осуществляется специализи-
рованными группами энергетических служб хозяйств.
1.3. Работы по эксплуатации, обслуживанию и ремонту теп-
лосилового оборудования в соответствии с его видами произво-
дятся согласно действующим правилам Гостехнадзора; прави-
лам технической эксплуатации теплонспользующих установок и
тепловых сетей Госэнергонадзора Министерства энергетики и
электрификации; рекомендациям по применению и эксплуата-
ции водогрейных котлов; сборнику правил и руководящих мате-
риалов по котлонадзору; правилам устройств и безопасной экс-
плуатации паровых и водогрейных котлов, трубопроводов пара
и горячей воды; правилам безопасности в газовом хозяйстве;
правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, рабо-
тающих под давлением; правилам устройства и безопасной экс-
плуатации трубопроводов пара и горячей воды.
2. Котельное и котельно-вспомогательное оборудование
2.1. Произвести наружный осмотр котлов и оборудования.
2.2. Очистить наружную поверхность оборудования от за-
грязнений.
2.3. Осмотреть и проверить техническое состояние измери-
тельных приборов, предохранительных клапанов, арматуры и
гарнитуры котла.
2.4. Проверить исправность водомерного стекла, при необхо-
димости разобрать, промыть стекло и заменить прокладки.
2.5. Проверить техническое состояние колосниковых реше-
ток, при необходимости заменить непригодные секции.
2.6. Очистить от сажи и золы дымовую коробку и трубу.
2.7. Проверить техническое состояние кожуха и жаровой тру-
бы котла, очистить от сажи, золы и нагара.
475
2.8. Проверить свободное открытие и закрытие всех вентилей.
2.9. Проверить свободное открытие питательного насоса.
2.10. Для котельных, работающих на жидком топливе, прове-
рить состояние форсунок, топливопровода, топливного насоса.
2.11. Устранить выявленные мелкие неисправности путем ре-
монта или замены изношенных пли вышедших из строя деталей
и узлов.
3. Компрессорно-насосное оборудование
3.1. Очистить оборудование от различных загрязнений.
3.2. Проверить отсутствие ненормальных шумов, стуков, ви-
браций.
3.3. Проверить температуру подшипников.
3.4 Проверить уровень, давление и температуру масла и ох-
лаждающей воды.
3.5. Проверить внешнее состояние оборудования, правиль-
ность работы движущихся частей.
3.6. Проконтролировать правильность положения запорной
аппаратуры и предохранительных клапанов и их исправность.
3.7. Обслуживание компрессоров всех видов.
Очистить и промыть клапаны, заменить вышедшие из строя
пружины и пластины. Очистить клапанные коробки от нагара и
грязи. Проверить клапанные гнезда и плотность закрывания
клапанов. Проверить надежность крепления кольца и состояние
деталей крейцкопфа. Проверить состояние поршня и штока, на-
дежность сальниковых и подсальниковых уплотнений, а также
межфланцевых прокладок. Осмотреть и очистить лубрекатор,
обратные клапаны в маслопроводе. Сменить загрязненное мас-
ло. Очистить и промыть масляные и воздушные фильтры. Про-
верить состояние фундамента, анкерных креплений, надежность
шплинтовых шатунных болтов и болтов противовесов. Прокон-
тролировать величины зазоров. Проверить состояние промежу-
точных и конечных холодильников, маслоотделителей, устано-
вок сушки воздуха, ресиверов.
3.8. Обслуживание холодильных машин и аг-
регатов. Проверить состояние конденсаторов, испарителей,
ресиверов, маслоотделителя. Спустить масло и воздух. Устра-
нить неплотности во фланцевых соединениях. Проверить уро-
вень аммиака в вертикально-трубном и кожухо-трубном испа-
рителях. Проверить всю запорную и регулирующий» арматуру.
Прочистить сетку грязеуловителя. Проверить состояние автома-
тических устройств и их регулировку, состояние щитов. Про-
476
контролировать работу насосов, компрессоров и состояние всех
коммутаций.
3.9. Обслуживание насосов. Проверить осевой разбег
и свободное вращение вала, проверить состояние насоса с элект-
родвигателем, а также состояние пальцев соединительной муф-
ты, проверить работу приемного и обратного клапанов, устра-
нить течи между секциями в многоступенчатых секционных на-
сосах, подтянуть направляющие болты.
4. Вентиляционное оборудование
4.1. Проверить состояние подшипников, муфт, шкивов ре-
менной передачи, креплений вентилятора.
4.2. Проверить исправность виброгасящих устройств.
4.3. Осмотреть кожух вентилятора.
4.4. Проверить состояние лопаток ротора, калориферов, ис-
парителей, утепленных клапанов, запорной арматуры, форсунок
и камеры орошения.
4.5. Проверить зазоры между ротором и кожухом вентилято-
ра и разбалансировку ротора.
4.6. Проверить состояние и сопротивление фильтров, плот-
ность прилегания фильтровых кассет к раме, чистоту зафильт-
ровых пространств.
4.7. Проверить правильность и надежность работы шиберов,
клапанов, задвижек, дроссель-клапанов и механизмов управле-
ния ими.
4.8. Проверить герметичность дверей, камер, состояние теп-
ловой изоляции камер, коллекторов, воздуховодов и наличие
уплотняющих прокладок.
4.9. Очистить пылеприемные и пылесборные устройства, пыле-
осадочные камеры, сетки, вентиляционные и железные решетки.
4.10. Проверить прочность крепления шахт, труб, дефлекто-
ров, подвесных воздуховодов.
4.11. Проверить наличие и при необходимости пополнить
смазку вращающихся частей.
4.12. Произвести ремонт или замену изношенных или вы-
шедших из строя деталей и узлов.
5. Трубопроводы
5.1. Очистить трубопроводы от загрязнений.
5.2. Осмотреть трубопроводы с целью выявления неплотнос-
ти в сварных стыках и фланцевых соединениях.
5.3. Проверить состояние теплоизоляции и антикоррозийно-
го покрытия.
477
5.4. Произвести смену запорной арматуры и маховичков (по
необход I imoctu) .
5.5. Произвести перебивку сальников и заменить душевые
сетки (по необходимости).
5.6. Проверить работу конденсатоотводчиков и теплового
пункта.
5.7. Произвести регулировку отопительной системы.
5.8. Проверить состояние масловодоотделителей, установ-
ленных на воздуховодах сжатого воздуха, и спустить из них
конденсаты.
5.9. Проверить состояние канализационных выпусков и
плотность раструбов.
5.10. Для наружных трубопроводов производится, кроме ука-
занных работ, проверка состояния колодцев и колонн эстакады,
подтяжка фундаментальных креплений колонн, подвижных и
неподвижных опор трубопровода, замена отдельных скоб, ре-
монт лестниц, проверка состояния пожарных гидрантов, про-
верка плотности соединений газопровода в колодцах, проверка
устройств электрозащиты трубопроводов.
5.11. По канализационным сетям производится устранение
засоров и проверяется работа нейтрализаторов и жироуловите-
лей.
Текущий ремонт
6. Котельное и котельно-вспомогательное оборудование
6.1. Очистить поверхность котла и котельно-вспомогазсльно-
го оборудования от загрязнений.
6.2. Очистить котел от накипи химическим или механическим
способом.
6.3. Разобрать козел на отдельные узлы (пароперегреватель,
рубашка котла, жаровая камера насоса, арматура и гарнитура
котла).
6.4. Разобрать и осмотреть отдельные узлы и детали, обращая
особое внимание на состояние кожуха котла, водогрейных труб,
жаровой камеры, водонагревазеля, пароперегревателя, предо-
хранительных клапанов.
6.5. Поврежденные участки жаровой камеры вырезать и зава-
рить получившиеся отверстия вставками из соответствующего
металла.
6.6. Перегоревшие водогрейные трубы вырезать и приварить
взамен новые бесшовные стальные трубы соответствующего ди-
аметра.
478
6.7. Устранить вмятины и следы коррозийных разрушении на
наружном кожухе или барабане путем вырезки поврежденных
мест, вставки и приварки накладок.
6.8. Заварить трещины и изломы ушек в корпусе ручного на-
соса, в топочных и зольных дверцах.
6.9. Удалить следы износа на рабочих поверхностях пробко-
вых кранов путем расточки и притирки.
6.10. Заменить прогоревшие колосниковые решетки и отра-
жатели на новые.
6.11. Проверить приборы контроля, вышедшие из строя, и
заменить новыми.
6.12. Поверхности нагрева котла, паропере-
греватель и обмуровка. Осмотреть экранные, кипя-
тильные перепускные и соединю ельные трубы, трубы паропере-
гревателя, коллекторов, барабанов и сухопарников. Очистить
наружную поверхность от сажи, золового уноса и ишачного на-
плыва. Проверить трубы на зоновой износ и на увеличение диа-
метра. Устранить на зрубах свищи, вздутия и вмятины. Очис-
тить внутреннюю поверхность барабана и сухопарника, прове-
рить и очистить штуцера и трубы к водоуказательным колон-
кам. Провести частичную замену отдельных лючков, хвостиков,
шпилек и прокладок. Частично разобрать обмуровку котла и
произвести ее восстановление. Произвести ремонт обвязки котла,
запорной арматуры, теплоизоляции трубопроводов и емкостей.
6.13. Экономайзеры. Произвести осмотр состояния кар-
каса, обшивки и обмуровки. Очистить трубы и газоходы от са-
жи и уноса. Частично заменить змеевики чугунных труб, кала-
чей, фланцев и прокладок. Очистить и промыть внутреннюю
поверхность от шпака и накипи. Произвести ремонт сажеобдув-
ного устройства.
6.14. Газ о мазутные горелки. Разобрать и очистить
привод воздушных регистров, тяг воздушной трубы и других
элементов горелки. Заменить или отремонтировать отдельные
детали. Заменить изношенные детали регулировочных устройств
подачи воздуха, лопастей, завихрителей, рукояток и тяг.
7. Компрессорно-насосное оборудование
7.1. Ко мпрессоры всех назначений. Очистить по-
верхность компрессора от загрязнений. Вскрыть крышки цилин-
дров, очистить цилиндры, поршни от нагара. Произвести час-
тичную замену поршневых колец, проверить износ поршней,
штоков, цилиндров. Проверить шейки коленчатого вала на ко-
нусность и эллипсность, при необходимости проточить и про-
479
шлифовать. Отрегулировать зазор между вкладышами и моты-
левой шейкой коленчатого вала. Проверить и при необходимос-
ти заменить роликовые подшипники. Очистить рубашки цилин-
дров и холодильников от пыли и грязи. Очистить и промыть
картер, сменить смазку, перебрать и отремонтировать сальники
и предсальники. Отремонтировать или заменить запорную ар-
матуру и предохранительные клапаны. Отремонтировать или
заменить всасывающий и нагнетательный клапаны. Отремонти-
ровать и отрегулировать систему регулирования производи-
тельности и аварийной защиты (с заменой отдельных прибо-
ров).
7.2. X о л о д и л ь н ы е машины и агрегаты. Очистить
поверхность от загрязнений. Вскрыть, произвести осмотр и уст-
ранить обнаруженные дефекты в маслоотделителе, конденсато-
ре, ресивере и испарителе. Заменить отдельные трубки в конден-
саторе и испарителе, полностью удалить масло из конденсатора,
очистить поверхность конденсатора от загрязнений и водяного
камня. Проверить ресивер и системы на герметичность. Заме-
нить крепежные детали и прокладки, проверить крепление кор-
пусов к опорным конструкциям.
7.3. Насосы. Вынуть ротор и осмотреть внутренние по-
верхности корпуса. Отремонтировать или частично заменить
диски. Произвести шлифовку вала и его правку. Сменить уплот-
нительные кольца. При необходимости произвести балансиров-
ку ротора. Сменить прокладки. О гремонтировать и перебрать
сальники. Заменить подшипники.
8. Вентиляционное оборудование
8.1. Очистить наружные поверхности от пыли и грязи. От-
ключить и частично разобрать вентиляционную систему.
8.2. Исправить вмятины, поставить заплаты на пробоины и
прокоррозированные места кожухов вентиляторов, вентиляци-
онных камер, коллекторов, воздуховодов, вентиляционных шахт
циклонов и т. д.
8.3. Отремонтировать нарушенные фальцевые клепаные и
сварные соединения. Полностью перетянуть все болтовые соеди-
нения.
8.4. Заменить пришедшие в негодность фланцы, болты, про-
кладки, гибкие вставки, крепления.
8.5. Отремонтировать разделки в местах прохода вентиляци-
онных шахт и воздуховодов через кровлю.
8.6. Отремонтировать и заменить поврежденные и недостаю-
щие вентиляционные плафоны, посадки, решетки, местные отсо-
480
сы, сетки, дефлекторы, а также отрегулировать их положение,
зазоры и сечения.
8.7. Отремонтировать фиксирующие и регулирующие меха-
низмы.
8.8. Полностью очистить воздуховоды, вентиляторы, кало-
риферы и другие элементы вентиляционной системы.
8.9. Заварить трещины ротора, отремонтировать вал, заме-
нить негодные и недостающие лопатки крыльчаток, отрихто-
вать погнутые.
8.10. Смазать все механизмы и оси, очистить от ржавчины все
подвергшиеся коррозии элементы вентиляционных систем и вос-
становить местные поврежденггя окраски и антикоррозионных
покрытий.
9. Трубопроводы
9.1. Произвести наружный осмотр трубопроводов.
9.2. Заменить отдельные участки труб в размере не более 20%
от их протяженности.
9.3. Частично заменить фланцы, прокладки, вышедшую из
строя арматуру.
9.4. Заменить сальниковую набивку в арматуре и компенса-
торах.
9.5. Отремонтировать подвижные и неподвижные опоры тру-
бопроводов, термоизоляцию.
9.6. Восстановить антикоррозийные покрытия, испытать на
плотность трубопроводы и частично окрасить.
9.7. Воздухопроводы сжатого воздуха. Очистить
системы трубопроводов от масляных отложений 5%-ным рас-
твором каустической соды с последующей промывкой горячей
водой. Отремонтировать маслоотделители.
9.8. Отопительные сети. Промыть систему трубопро-
водов. Заменить отдельные группы радиаторов или ребристых
труб регулировочной арматуры. Отремонтировать сливные и
воздушные трубы, вантузлы и расширительные баки, тепловые
пункты.
9.9. Газопроводы. Произвести ремонт газораспредели-
тельного пункта.
9.10. Наружные трубопроводы. Произвести ремонт
колодцев и металлических колонн эстакады. Частично заменить
крепежные детали. Отремонтировать подвижные и неподвижные
опоры, термоизоляцию и ее верхнее покрытие. Произвести про-
верку и ремонт пожарных гидрантов. Отремонтировать и час-
тично заменить защитные устройства.
481
9.11. К анализационные сети. Произвести промывку
трапов, канализационных и коллекторных труб. Очистить си-
фоны, санитарные приборы и вентиляционные стояки от грязи и
наслоений. Заменить поврежденные фасонные части и резьбовые
соединения, пораженные коррозией. Устранить повреждения в
трубах с последующей проверкой их на плотность.
Восстановить расстроенные стыки. Произвести ремонт сис-
темы трубопроводов, нейтрализаторов и жироуловителей, ко-
лодцев и ливневых лотков.
9.12. Арматура. Разобрать, очистить и промыть все дета-
ли. Заменить изношенные детали, протереть клапаны и пробки
кранов. Перебрать сальники. Проверить работу приводной го-
ловки и при необходимости отремонтировать ее.
Приложение 20.2
Порядок и время щелочения котла типа ДКВР
Последовательность операций Время при степени ржавчины, час
неболь- шой слой большой слой
1 2 3
Ввод реагентов в конце процесса сушки обмуровки 3 3
Подъем давления до 0,3...0,4 МПа 3 3
Щелочение при давлении 0,3...0,4 МПа и при нагрузке котла от 5 до 10% номиналь- ной паронроизводительности с введением обтяжки болтовых соединений котла 12 12
Продувка и подпитка котла. Снижение давления до атмосферного 1 1
Дополнительный ввод фосфата (вторая порция) - 1
Подъем давления до 1 МПа и щелочение при нагрузке 5... 10% номинальной паро- npoi гзводительносп I 8 12
Продувка котла из нижних точек и под- питка его со снижением давления до 0,3...0,4 МПа 2 2
482
Продолжение приложения 20.2
1 2 3
Новый подъем давления до 1,3 МПа, а для котлов с номинальным давлением 2,3 и 3,9 МПа - до давления 2,3 МПа и щелоче- ние при нагрузке 5... 10% номинальной паропроизвод! ггельносп 1 8 12
Смена котловой воды путем многократ- ных продувок через нижние точки котла с последующими подпитками и доведением показателей котловой воды до эксплуата- ционных норм 8 8
Опробывание котла на паровую плотность и продувка паропроводов с регулировкой клапанов, а для котлов на номинальное давление 3,9 МПа - в том числе подъем давления до 3,9 МПа в течение двух часов 6 6
Всего 51 60
Раздел 5. Проектирование энергетической
службы
Глава 21. Организация сервиса энергетического
оборудования
21.1. Структура управления сельской энергетикой
Структура Министерства сельского хозяйства Российской
Федерации, относящаяся к его энергетике, показана на рис. 21.1.
Рис. 21.1. Схема управления социальной и инженерной
инфраструктурой села
Она приведена в приказе Минсельхозпрода Р.Ф. № 197 от
10.07.96 г. «О мерах по обеспечению сохранности и функциони-
рования социальной и инженерной инфраструктуры села».
484
Представленная структура управления социальной и инженер-
ной инфраструктурой села полностью поясняет предполагаемую
взаимосвязь и подчиненность по вертикали и горизонтали.
На рис. 21.2 приведена структура Департамента социального
развития и охраны труда, поясняющая взаимосвязь между под-
разделениями департамента.
| Начальник Департамента!
Рис. 21.2. Структура Департамента социального развития
и охраны труда
21.2. Технический сервис в сельском хозяйстве
Среди большого числа факторов, от которых зависит эффек-
тивность сельскохозяйственного производства, большое значе-
ние имеют рациональное разделение и кооперация труда. Ра-
ботники сельскохозяйственного предприятия специализируются
на выполнении основных операций технологических процессов.
Остальные операции целесообразно поручать работникам сер-
висных предприятий. Это оправданно в случаях, если их произ-
водительность, эффективность труда и количество работ выше,
чем у сельхозпроизводителей; если совпадают сроки выполнения
основных и дополнительных операций; если нет специального
оборудования, исполнителей нужной квалификации или права
проводить работы.
485
Соотношение объемов самостоятельно выполняемых и пере-
даваемых подрядчикам работ зависит от размеров предприятия,
специфики производства, вида техники и состояния службы сер-
виса в районе и регионе.
Слово сервис означает обслуживание, оказание услуг или ра-
боту по удовлетворению чьих-либо нужд.
Работники сельского хозяйства пользуются услугами различ-
ных сервисных предприятий: агрохимических, зооветеринарных,
перерабатывающих, монтажных, ремонтных и т.п.
Технический сервис - это совокупность услуг по снабжению
сельскохозяйственного производства машинами и оборудовани-
ем, а также обеспечение их эффективного использования и под-
держание надежного функционирования в течение всего периода
эксплуатации.
Услуга - конкретное действие, отдельная операция или комп-
лекс операций, приносящих пользу или помощь какому-либо
предприятию (лицу) в достижении желаемого результата.
Технический сервис выполняется специальными предприяти-
ями, которые в совокупности образуют службу сервиса. Но это
не исключает возможность и целесообразность самообслужива-
ния, т.е. выполнения работ по обслуживанию техники силами
самого товаропроизводителя. Соотношение объемов техниче-
ского сервиса и самообслуживания должно выбираться из усло-
вия наибольшей эффективности производства сельскохозяйст-
венной продукции и деятельности служб сервиса.
Технический сервис реализуется в форме различных услуг.
Первая группа это материально-техническое обеспечение то-
варами и ресурсами производственного назначения, включая
аренду, прокат, лизинг, хранение и переработку продукции.
Вторая группа - осуществление эксплуатации машин и оборудо-
вания, в том числе монтаж и пусконаладочные работы, органи-
зация использования техники, обслуживание, текущий и капи-
тальный ремонт, модификация и восстановление деталей, а так-
же другие работ ы.
21.3. Производители сельскохозяйственной продукции
В настоящее время основными производителями сельскохо-
зяйственной продукции являются предприятия различных форм
собственности. Рассмотрим более подробно их признаки и осо-
бенности.
Акционерное общество - предприятие, капитал которого об-
разован путем объединения капитала физических и (или) юри-
дических лиц. Капитал объединяется путем выпуска и продажи
486
или распределения акции. Например, если акционерное общест-
во образовывается на базе какого-либо ранее действующего
предприятия (предположим, колхоза), то инициативная группа
проводит оценку имущества колхоза и выпускает на эту сумму
акции. Затем эти акции либо распределяются среди будущих ак-
ционеров, либо еще и продаются в открытой продаже. В любом
случае, сумма акций по номиналу должна быть не выше стоимо-
сти имущества, а продаваться они могут по отличной от номи-
нала цене (по курсовой стоимости).
Акционерные общества создаются с целью повышения эф-
фективности работы, так как акционеры владеют акциями пред-
приятия, в росте цены которых они заинтересованы. Следует
помнить, что это цель акционирования, а не действительное по-
ложение дел. У нас в сгране, как показала практика, большинст-
во акционерных обществ ухудшило свое производственно-
финансовое положение, чему есть ряд причин объективного и
субъективного характера. Например, если работник (включая и
руководителя, даже в большей степени руководителя) акционер-
ного общества получает больше материальных благ от растас-
кивания предприятия, чем от роста стоимости акций, то он на-
верняка будет заниматься растаскиванием, а не созиданием.
Акционерные общества бывают открытого (АООТ) и закры-
того (АОЗТ) типов. АООТ выпускают акции для распределения
между работниками этого предприятия и на продажу. АООТ
обычно создаются для быстрого получения наличных денег пли
другого оборотного капитала. АОЗТ выпускают и распределяют
акции только между своими работниками и другими лицами,
которые имеют право быть акционерами (например, пенсионе-
ры этого предприятия). АОЗТ обычно не нуждаются в быстром
получении денег, например, в силу своего прочного производст-
венно-финансового положения.
Товарищество с ограниченной ответственностью (ТОО) -
объединение граждан и (или) юридических лиц для совместной
хозяйственной деятельности. По своей сути ТОО является акци-
онерным обществом закрытого типа, хоть может и не выпускать
акций, как таковых. Уставной фонд ТОО образуется за счет
вкладов (акций) членов товарищества, а та часть прибыли, ко-
торая подлежит распределению, делится в соответствии с долями
вклада каждого участника. Огветственность по своим обязатель-
ствам ТОО несет в пределах имущества товарищества, а не в преде-
лах имущества членов товарищества (отсюда и название ТОО).
Общество с ограниченной ответственностью (ООО) -
более современное название ТОО.
487
Крестьянское (фермерское) хозяйство - сельское предприя-
тие, образованное дееспособными лицами, имеющими в собст-
венности или в пользовании землю. Обычно это одна семья или
родственные семьи, но Законом не запрещается создавать крес-
тьянское хозяйство и семьям, не состоящим в родстве. В отличие
от ООО или ТОО крестьянское хозяйство несет ответственность
в пределах всего имущества членов хозяйства, которое, собст-
венно, и составляет имущество крестьянского хозяйства. Налоги
это хозяйство платит в зависимости от полученного дохода, а не
прибыли.
Крестьянские (фермерские) хозяйства создаются на участках
земельного фонда из земель запаса, а также изымаемых у колхо-
зов, совхозов и других землепользователей и землевладельцев.
Кроме этого, они могут создаваться за счет сельскохозяйствен-
ных угодий, выбывших из оборота, используемых не по целево-
му назначению, земель, предоставленных для сельскохозяйст-
венного производства, но не используемых по назначению в те-
чение года, земель лесохозяйственных предприятий, не покры-
тых лесом, земель продуктивностью менее 20% от нормативной,
а также заложенных в банк, но не выкупленных по закладной.
Такие хозяйства создаются в основном на землях и объектах ре-
формируемых и убыточных колхозов и совхозов с максимально
возможным использованием их машин, оборудования, объектов
производственной и социальной инфраструктуры и трудовых
ресурсов.
Формируются и развпваюзся крестьянские (фермерские) хо-
зяйства земледельческого направления - по производству зерно-
вых культур, картофеля, овощей, кормов для животных, а также
животноводческого - по производству молока, откорму крупно-
го рогатого скота, свиней и овцеводству. Размеры и специализа-
ция хозяйства определяются природными и экономическими
условиями, качеством земельного надела, удаленностью полей
от места жительства, фермы от города, наличием дорог, рабочей
силы, составом и квалификацией членов семьи фермера, наличи-
ем и доступностью приобретения техники, кредитов, строймате-
риалов и т.д.
Учитывая высокую эффективность кооперирования матери-
альных ресурсов, маневрирования трудовыми ресурсами, крес-
тьянские (фермерские) хозяйства регионов объединяются в това-
рищества, союзы, ассоциации, акционерные общества, корпора-
ции, сельскохозяйственные кооперативы для совместного ис-
пользования высокопроизводительной техники, дорогих соору-
жений при производстве семян, кормов, строительстве новых
488
объектов и т.д- При этом фермеры сохраняют независимость и
самостоятельность.
Индивидуально-частное предприятие (ИЧП) - предприятие,
образованное одним, причем частным, лицом. Имеет все при-
знаки предприятия, но имуществом ИЧП является имущество
его владельца, которым он полностью и отвечает по обязатель-
ствам предприятия. Таким образом, ответственность ИЧП вы-
ше, чем у ООО или ТОО. Привлекательной стороной является
упрощенная отчетность перед налоговыми органами. Здесь же
отметим, что наличие только патента на ведение индивидуаль-
но-трудовой деятельности не дает оснований назвать себя пред-
приятием со всеми вытекающими отсюда последствиями
(например, нельзя применять наемный труд).
Личные подсобные хозяйства весьма разнообразны по на-
значению, размерам производства и характеру использования
продукции. Наиболее типичные из них можно разделить на три
группы:
• мелкие приусадебные хозяйства потребительского типа,
обеспечивающие их владельцев продуктами питания в
нужных количествах и ассортименте. Объем производства
определяется потребностями семьи. Это хозяйства работ-
ников колхозов и совхозов, а также сельской интеллиген-
ции (учителя, врачи, специалисты и руководящее звено
сельских предприятий, пенсионеры). К этой группе можно
отнести часть садово-огородных и дачных участков горо-
жан и жителей рабочих поселков;
• полунатуральные личные подсобные хозяйства, произво-
дящие часть сельскохозяйственной продукции на продажу
или для оказания помощи отдельно живущим детям, род-
ственникам;
• товарные личные подсобные хозяйства, производящие ос-
новную массу продукции для продажи и развивающие ин-
теграционные связи с общественным производством и по-
требительской кооперацией. Владельцы таких хозяйств -
супружеские пары с детьми, родственниками. Особо выде-
ляются узкоспециализированные хозяйства, расположен-
ные, как правило, в пригородной зоне или в районах, где
сильны традиции возделывания той или иной культуры
(ранних овощей, семян, цветов и т.п.). Уровень товарности
и производительности труда в хозяйствах этой подгруппы
значительно выше по сравнению с другими типами.
Значительная часть этих высокотоварных и узкоспециализи-
рованных подсобных хозяйств может трансформироваться при
489
соответствующих предпосылках в крестьянские (фермерские)
хозяйства. Этот процесс будет развиваться по мере реорганиза-
ции и приватизации колхозов (совхозов) и улучшения условий
функционирования таких хозяйств, что является наиболее эф-
фективным путем их формирования.
Производство в личных подсобных хозяйствах основано на руч-
ном труде, использовании рабочего скота (лошадей) с минималь-
ным набором орудий или мини-тракторов класса до 0,2, а также
использовании машин и оборудования крупных сельскохозяйст-
венных предприятий для выполнения энергоемких полевых и
транспортных работ, заготовки кормов для животных и т.д.
21.4. Основные исполнители технического сервиса
Основными исполнителями технического сервиса являются
первичные сервисные предприятия: дилерские предприятия; спе-
циализированные сервисные предприятия; универсальные ре-
монтно-обслуживающие предприятия; машинно-технические
станции. Все эти предприятия и объединения оказывают услуги
на коммерческой основе. Рассмотрим характеристики этих
предприятий более подробно.
Первичные сервисные предприятия это экономически са-
мостоятельные юридические лица предпринимательского типа,
образующиеся в совхозах, колхозах и других производителях
сельскохозяйственной продукции (фермерские, подсобные и др.
хозяйства). Наибольшее распространение имеют фермерские
предприятия и их объединение.
Дилерские предприятия могут быть частными с индивиду-
ально-трудовой формой деятельности, акционерными общест-
вами открытого типа и предоставлять потребителям услуги по
договорам от одного пли нескольких электротехнических заво-
дов, изделия которых они продают и обслуживают (ремонтиру-
ют в гарантийный период обязательно, а в послегарантийный -
по заявкам). Зона деятельности - группа фермеров, других пред-
приятий и предпринимателей-владельцев машин, совхоз, колхоз
или часть их, административный район или несколько районов.
Производственной базой дилера может быть ремонтная мас-
терская совхоза (колхоза), несколько мастерских или районная
станция технического обслуживания с различными филиалами.
Кроме стационарной базы, дилер должен иметь передвижные
средства технического обслуживания и ремонта, выездных мас-
теров-наладчиков и ремонтных рабочих.
Задачами дилера служат: изучение конъюнктуры рынка, рекла-
ма, предпродажная подготовка и продажа техники, гарантийное и
490
послегарантийное обслуживание, обеспечение запасными частями,
подготовка информации о качестве и надежности техники и т.д.
Дилеры могут специализироваться по отдельным видам тех-
ники или по отдельным видам работ либо быть универсальным
ремонтно-обслуживающим предприятием.
Специализированные сервисные предприятия могут функци-
онировать на основе индивидуально-трудовой деятельности,
быть частными предприятиями или акционерными обществами
открытого типа, специализирующимися на выполнении услуг
определенного типа, например, на ремонте автотракторного
электрооборудования, силового электрооборудования, пускате-
лей и т.п. Зона деятельности такого предприятия - сельскохозяй-
ственное предприятие пли населенный пункт, часть администра-
тивного сельского района.
Универсальные ремонтно-обслуживающие предприятия (ма-
лые) по ремонту и техническому обслуживанию всей техники,
имеющейся в отделении бывшего совхоза или колхоза, являются
частными предприятиями или акционерными обществами, обра-
зованными на базе бригадного (отделенческого) пункта техни-
ческого обслуживания энергооборудованпя. Для обеспечения
исправности техники используются объекты производственной
ремонтно-обслуживающей базы на центральной усадьбе и в
подразделениях хозяйства. Электрик может обслуживать пред-
приятия всех фермеров, которые сформировались на землях и
объектах бывшего колхоза (или совхоза), и может называться
универсальным электриком. Он обслуживает фермеров незави-
симо от того, объединились они в одну или несколько ассоциа-
ций (корпораций), акционерное общество или производствен-
ный кооператив или не объединились. На объектах ремонтно-
обслуживающей базы колхоза (совхоза) могут работать узкие спе-
циалисты - по конкретным маркам или типам машин, видам услуг.
Нередко их называют независимыми или частными дилерами.
Дилеры, специализированные и универсальные электрики
участков могут учредить товарищество (полное, смешанное, с
ограниченной ответственностью), акционерное общество от-
крытого типа или объединение предприятий для улучшения ко-
ординации деятельности, специализации, использования обору-
дования и сооружений. При этом может быть образован произ-
водственный кооператив в рамках инженерной службы или цеха
механизации, электрификации и снабжения-сбыта бывшего кол-
хоза или совхоза, который представляется в виде одного пред-
приятия - универсального дилера пли машинно-технической
станции.
491
Машинно-технические станции - предприятия с коллектив-
ной или иной формой собственности на средства производства,
имеющие своей целью оказание услуг технического и техноло-
гического сервиса производителям сельскохозяйственной про-
дукции - фермерам, владельцам приусадебных хозяйств, сель-
скохозяйственным предприятиям, акционерным обществам, то-
вариществам и др. По назначению они занимают уровень между
районным объединением Агропромэнерго и инженерным бло-
ком колхоза, совхоза. На территории административного райо-
на могут быть две-три станции на базе филиалов ремонтно-
технического предприятия или на центральной усадьбе крупно-
го реформированного колхоза или совхоза. Машинно-
техническая станция может осуществлять техническое обслужи-
вание, ремонт и хранение техники, включая энергетическое и
тепловое хозяйство на территории, транспортное обслуживание,
прокат техники, обеспечение (снабжение) ею, запасными частя-
ми и другими материальными ресурсами, трудо- и энергоемкие
сельскохозяйственные процессы и специализированные работы
по заявкам и договорам.
Многообразие возможных решений первичных сервисных
предприятий, их объединений зависит от местных условий, ини-
циативы и квалификации механизаторов и предпринимателей.
21.5. Энергообеспечение сельских потребителей
Важной составной частью сервиса, которая определяет соци-
ально-бытовые условия, экологическую обстановку и экономич-
ность отрасли, является рациональное и надежное обеспечение
сельских потребителей электроэнергией, газообразным, жидким
и твердым топливом, а также соответствующим энергетическим,
электротехническим и теплотехническим оборудованием. Ос-
новные проблемы энергообеспечения сельских товаропроизво-
дителей заключаются в следующем:
• формировании и реализации рациональной структуры
топливно-энергетического баланса на предприятиях, в
районах, областях (краях), отраслях, предусматривающей
снижение энергоемкости производства;
• повышении надежности электроснабжения и качества эле-
ктроэнергии, рациональном использовании ночной
«провальной» электроэнергии в часы минимума нагрузки
энергосистемы;
• разработке и внедрении новых электротехнологнй и элек-
трифицированных средств, обеспечивающих использова-
492
ние энергии в технологических процессах воздействия на
обрабатываемый материал, растения и животных;
• повышении уровня электрификации быта и личного под-
собного хозяйства сельского населения на основе создания
и широкого внедрения электрифицированных технических
средств, приборов и оборудования;
• создании электрифицированных и автоматизированных
энергоэкономных технологий, систем машин и оборудо-
вания для комплексной электромеханизации животновод-
ства, хранения и переработки сельскохозяйственной про-
дукции;
• широком вовлечении в энергобаланс нетрадиционных ис-
точников энергии - экологически чистых возобновляе-
мых, вторичных энергоресурсов, местного сырья и на их
основе - создании новых средств и технологий, обеспечи-
вающих экономию дефицитного органического топлива;
• завершении комплексной механизации и электрификации
основных отраслей АПК, повышении технического уров-
ня и надежности машин, оборудования, автоматизации
предприятий для многократного повышения производи-
тельности труда.
В процессе эксплуатации сельские электрические сети долж-
ны обеспечивать нормативные уровни надежности, нормиро-
ванное качество электроэнергии, элекгробезопасность, мини-
мальные затраты на обслуживание и ремонт, адаптацию к рас-
тущим нагрузкам и автоматизацию.
При организации электроснабжения необходимо решить сле-
дующие задачи:
• определить возможности присоединения объекта к сетям
энергосистемы с оценкой необходимых на реконструкцию
затрат материально-технических ресурсов и капитальных
вложений и учетом имеющегося резерва пропускной спо-
собности сетей;
• выбрать рациональный вариант присоединения объекта к
сетям энергосистемы, составить для потребителя наиболее
прогрессивное техническое решение по проектированию и
сооружению электрических сетей;
• рассмотреть возможность использования различных ав-
тономных электростанций и агрегатов в качестве как ос-
новных, так и резервных источников элект роснабжения;
• обосновать режим использования и учет электроэнергии
по льготным тарифам, в связи с этим оснастить сельских
493
потребителей многотарифнымп счетчиками, а использо-
вание электроэнергии в ночное время по льготным тари-
фам существенно сократит затраты на нее и потребности в
ресурсах на реконструкцию электрических сетей;
• повысить ответственность энергоснабжающих организа-
ций за качество поставляемой электроэнергии.
К основным направлениям развития электрических сетей
можно отнести увеличение пропускной способност и линий элек-
тропередачи, сетевое и автономное резервирование потребите-
лей, повышение технического уровня оборудования, автомати-
зации и механизации электрических сетей, снижение потерь в
них. Энергоснабжающие организации обязаны выдавать разре-
шение на устройство в сельских домах трехфазных вводов, под-
ключение электроустановок и бытовых электроприборов.
Кроме электроэнергии, сельское хозяйство обеспечивается
природным и сжиженным газом. Газификация призвана повы-
сить комфортность сельского дома, способствовать развитию
личного подсобного хозяйства, внедрению прогрессивных тех-
нологий сельскохозяйственного производства.
Источники теплоснабжения, применяемые в сельском хозяй-
стве, определяются месторасположением объекта и могут быть
централизованными - находящимися вблизи населенных пунк-
тов, пли децентрализованными - с собственными автономными
тепловыми установками. Основная часть сельскохозяйственных
потребителей обеспечивается децентрализованным зеплоснаб-
жением с использованием паровых котлов низкого давления,
теплогенераторов, водонагревателей малой и средней тепловой
мощности. Децентрализованные системы могут использовать в
качестве энергоносителя твердое, жидкое топливо или газ. Они
более эффективны на мелких рассредоточенных сельскохозяйст-
венных объектах. Системы теплоснабжения обеспечивают отоп-
ление, горячее водоснабжение и вентиляцию. Для производст-
венных помещений малых ферм предпочтительны системы есте-
ственной вентиляции с подогревом воздуха от внешнего источ-
ника тепла. Не менее важным является водоснабжение. Беспере-
бойное обеспечение населения качественной питьевой водой, водо-
снабжение сельскохозяйственного производства, а также очистка
использованных сточных вод - необходимые условия жизнедея-
тельности каждого сельскохозяйственного предприя-шя.
Энергоснабжающие организации, входящие в состав энерго-
системы, осуществляют электроснабжение сельскохозяйственных
потребителей; развитие электрических сетей, их эксплуатацию и
техническое обслуживание - предприятия электрических сетей,
494
их подразделения - районные электрические сети. Взаиморасче-
ты за потребляемую электроэнергию осуществляет служба энер-
госбыта, а контроль за соблюдением правил технической экс-
плуатации электроустановок - служба энергонадзора.
21.6. Обеспечение сервиса энергооборудования
Техническое обслуживание и ремонт энергоустановок произ-
водятся бригадами предприятий системы Агропромэнерго и
энергетическими службами сельскохозяйственных предприятий,
располагающими необходимой материально-технической базой,
квалифицированными кадрами и опытом работы. Организация
рациональной системы и повышение качества эксплуатации
энергохозяйства потребителей рассматриваются как одно из
главных средств использования общего технологического по-
тенциала энергосбережения в сельском хозяйстве.
В фермерских хозяйствах, на других небольших предприяти-
ях по переработке сельскохозяйственной продукции технической
эксплуатацией энергооборудования обычно занимаются их вла-
дельцы. Они заключают договора на обслуживание и проведе-
ние ремонтов с энергетическими службами сельскохозяйствен-
ных предприятий или с предприятиями системы Л1ропромэнер-
го. По мере развития сельского хозяйства актуальным становит-
ся создание объединений и ассоциаций по обслуживанию и ре-
монту энергетического оборудования. Целесообразна организа-
ция фирменного обслуживания заводами-изготовителями по-
ставляемого ими энергетического оборудования. Энергосервпс
может быть отдельным специализированным предприятием или
цехом, участком, пунктом в общей системе агросервиса на осно-
ве различных форм собственности. Он создается для обеспечения
высокопроизводительного использования энергетического обо-
рудования и надежного энергоснабжения сельских товаропроиз-
водителей.
Основой всех профилактических мероприятий может служить
система планово-предупредительного ремонта электрооборудо-
вания на сельскохозяйственных предприятиях (ППРЭсх).
Задачи, решаемые системой энергетического сервиса сельско-
хозяйственных предприятий и крестьянских хозяйств, заключа-
ются в следующем:
• монтаж энергетического оборудования на реконструируе-
мых и строящихся объектах;
• производство пусконаладочных и контрольно-измери-
тельных работ;
495
• комплексное техническое обслуживание п ремонт энерге-
тического оборудования;
• изготовление необходимого нестандартного оборудова-
ния, изделий и материалов для обеспечения проводимых
работ;
• оказание практической помощи в техническом оснащении
и энергообеспечении хозяйств с учетом их специализации
на основе прокатных пунктов, станций по коллективному
использованию техники;
• сервисная подготовка и ремонт подержанной и импорт-
ной техники;
• разработка проектно-сметной документации на капиталь-
ный ремонт и реконструкцию энергетических установок;
• осуществление комплекса мероприятий по проведению
единой технической политики электрогазотеплоснабжения
производства и быта на селе, экономному и рационально-
му расходованию топливно-энергетических ресурсов, за-
щита прав потребителей энергии, установление взаимоот-
ношений с вышестоящими организациями по вопросам
проектирования и строительства новых электрических и
тепловых сетей;
• внедрение достижений науки, техники и передового опы-
та, информационное обслуживание и маркетинг;
• оказание услуг сельским жителям по пусконаладке и мон-
тажу энергетического оборудования, повышение квали-
фикации и обучение фермеров безопасным методам об-
ращения с ними.
Служба энергосервиса на уровне района может иметь в своем
составе выездные ремонтно-монтажные бригады, мастерские
(цехи) по ремонту энергетического оборудования, по производ-
ству нестандартного оборудования, передвижную электротехни-
ческую лабораторию, проектно-сметное бюро, участки опера-
тивного обслуживания и ремонта электрических (1О...О,4кВ) и
тепловых сетей, обменные пункты и склады.
Служба энергосервиса при товаропроизводителях пределав-
ляет собой участки обслуживания, в состав которых входят
группы: аварийно-ремонтная, эксплуатационная, выездная ком-
плексного технического обслуживания и ремонта, теплотехниче-
ская и радиотехников.
Основными задачами производственных участков по обслу-
живанию систем энергетического оборудования фермерских и
других хозяйств являются техническое обслуживание и текущий
496
ремонт, монтаж, оперативное обслуживание и аварийно-восста-
новительные работы, услуги населению, осуществление меро-
приятий по экономии энергии и технике безопасности. Если в
основные задачи включать вопросы технического оснащения и
производственного обслуживания крестьянских хозяйств, то ор-
ганизация системы энергосервиса требует создания на базе
предприятий агросервиса необходимого числа пунктов проката
дефицитной, дорогостоящей электрифицированной техники и
электроприборов, пользующихся большим спросом (сварочные
аппараты, электрогенераторы, малогабаритные электростанции,
электрогазовые плиты, электроводонагреватели, электрофрезы,
электрокотлы, электродробилки, инкубаторы, электростригаль-
ные агрегаты, электронасосы и др.).
Взаимоотношения службы энергосервиса с заказчиками-
фермерами, сельскохозяйственными предприятиями, другими
заинтересованными организациями, пользующимися ее услуга-
ми, осуществляются на основе договоров, регулирующих права
и обязанности сторон, виды, объемы, сроки и качество работ и
услуг, экономические санкции и др.
Необходим дифференцированный подход к определению
расценок на обслуживание энергетического оборудования с уче-
том специализации фермерских хозяйств, затрат на материалы и
транспорт, аварийных ущербов от простоев и порчи продукции,
размеров электрохозяйства. В связи с резким увеличением стои-
мости всех видов энергоносителей следует упорядочить взаимо-
расчеты и учет потребляемой электроэнергии в целях уменьше-
ния ее непроизводительных потерь и экономического ущерба.
Являясь потребителем-перепродавцом, осуществляющим оп-
товую закупку у энергоснабжающих организаций и электро-
станций электрической и тепловой энергии и реализацию ее по-
требителям, предприятие энергосервиса может по согласованию
с потребителем устанавливать надбавки (скидки) к тарифам за
повышение (понижение) надежности электроснабжения.
Для организации обслуживания энергетического оборудова-
ния необходима дальнейшая разработка нормативов трудовых
затрат. При этом следует учитывать:
• номенклатуру, размещение и трудоемкость эксплуатации;
• создание, размещение и оснащение производственно-
технической базы сервиса - типоразмерного ряда пунктов
по обслуживанию и ремонту, обмену и прокату электри-
фицированных приборов, машин и оборудования;
• обоснование разработки иных видов недостающего энер-
гетического оборудования, нормативов и рекомендаций
497
по расчету ущерба из-за перерывов в электроснабжении,
низкого напряжения, системы и методики регулирования
тарифов на потребляемую электроэнергию.
Создание эффективной системы энергетического сервиса поз-
волит обеспечить сельское хозяйство качественным и надежным
энергоснабжением, высокопроизвод! ггельное использование
электрифицированной техники, рациональное расходование
топлива и электроэнергии, увеличить производительность труда
и выпуск сельскохозяйственной продукции.
Создать предприятия сервиса, обеспечить их функциониро-
вание, координацию деятельности инвесторов, производителей
сельскохозяйственной продукции и машиностроителей поможет
система многоцелевых сельскохозяйственных центров районно-
го уровня и объединяющих их региональных корпорации сель-
скохозяйственного производства.
Многоцелевой сельскохозяйственный центр обеспечивает
фермерским, крестьянским, коллективным акционерным и госу-
дарственным хозяйствам транспортное и материально-
техническое обслуживание, строительство, переработку и реали-
зацию продукции, поставку семян и племенного скота, комби-
кормов, средств химической защиты, другие необходимые услу-
ги, лизинговые операции и техническое обслуживание, внедре-
ние передовых технологий, закупку через свой банк, хранение,
переработку и реализацию сельскохозяйственной продукции,
инвестирование, кредитование, страхование, юридическую, ох-
ранно-патрульную службу, обустройство земель, создает инфра-
структуру и учебно-информационные центры. Он фактически
удовлетворяет потребности различных производителей сельско-
хозяйственной продукции во всех видах услуг для наращивания
объемов ее производства.
Для координации деятельности районного звена создаются
региональные (межрегиональные) корпорации сельскохозяйст-
венного производства. Они формируются по принципу объеди-
нения предприятий, организаций, акционерных обществ и това-
риществ, государственных, областных (краевых) и районных
структур с целью значительного и стабильного увеличения про-
изводства сельскохозяйственной продукции. Учредителями ре-
гиональных корпораций являются сельскохозяйственные пред-
приятия и организации, промышленные, строительные, транс-
портные предприятия, банки, биржи, иные коммерческие струк-
туры. На правах учредителя с долевым участием могут высту-
пать и государственные структуры. Учредители вносят свою до-
лю в фонд корпорации в виде денежных средств, машин, обору-
498
довапия, других материальных ресурсов. Она является государ-
ственно-коммерческим формированием.
Региональная корпорация может объединять несколько мно-
гоцелевых сельскохозяйственных центров на территории одной
пли нескольких областей (краев, республик). Несколько таких
корпораций объединяются в межрегиональную. Отношения
между партнерами в корпорации строятся исключительно на
экономических принципах и взаимной выгоде.
21.7. Экономические взаимоотношения исполнителей
сервиса с изготовителями и потребителями техники
Основу организации технической эксплуатации машин и
оборудования в АПК составляет механизм экономических взаи-
моотношений между сельскими товаропроизводителями, с од-
ной стороны, и фирмами-изготовителями машин, оборудования
и службами технического сервиса, с другой.
Все участники производственных отношений в сфере изго-
товления и эксплуатации изделий машиностроения взаимодей-
ствуют как экономически независимые субъекты. На них рас-
пространяется действие Законов Российской Федерации «О
предприятии и предпринимательской деятельности», «О защите
прав потребителей», а также других законодательных и норма-
тивных актов.
Формы экономических взаимоотношений предприятий тех-
нического сервиса с заводами-изготовителями машин (оборудо-
вания), а также сельскими товаропроизводителями (потребите-
лями) определяются самостоятельно и регулируются договором.
В нем устанавливаются функции этих предприятий, взаимные
права и обязанности, коммерческие условия взаимоотношений
(объемы поставок техники, выполняемых работ и услуг, сроки,
качество, цены и т.д.), а также ответственность сторон за нару-
шение условий договора.
Во взаимоотношениях заводов-изготовителей с сельскими
товаропроизводителями предприятия технического сервиса вы-
полняют роль связующего звена или посредника. При продаже
машин (оборудования) они являются продавцами их, но кроме
общих обязанностей имеют дополнительные, которые по дого-
вору передаются изготовителем.
При реализации продукции собственного изготовления, вы-
полнении работ и услуг предприятия технического сервиса пол-
ностью несут всю ответственность за качество, безотказность,
ущерб, причиненный потребителю во время выполнения работ
(услуг), продажи техники ненадлежащего качества, за достовер-
499
ность информации о достоинствах и недостатках продукции.
Однако как в первом, так и во втором случаях предприятия тех-
нического сервиса обязаны передать покупателю машины
(оборудование, запасные части и т.д.), соответствующие по каче-
ству требованиям нормативно-технической документации. Если
машина (оборудование) - ненадлежащего качества, покупатель
(сельский товаропроизводитель) вправе потребовать замены их
или соразмерного уменьшения покупной цены, расторжения до-
говора купли-продажи с возвращением покупки, возмещения
расходов; если ремонт, устранение неисправностей произведены
собственными силами - безвозмездного устранения недостатков.
Завод-изготовитель гарантирует качество машин (оборудова-
ния) в целом, включая комплектующие изделия и составные час-
ти, и возмещает издержки на покрытие расходов по ремонту в
гарантийный срок эксплуатации, если эти работы по договору
выполняет предприятие технического сервиса
Для повышения заинтересованности в выполнении предупре-
дительного технического обслуживания завод-изготовитель мо-
жет предоставить предприятиям технического сервиса скидку с
продажной цены на покрытие потенциальных расходов на ре-
монт в гарантийный период. Если фактические расходы на эти
цели окажутся меньше суммы скидок, разница относится на ре-
зультаты хозяйственной деятельности предприятий техническо-
го сервиса, т.е. увеличение прибыли.
Гарантийные обязательства предприятий технического сер-
виса по собственным работам (услугам) могут носить фиксиро-
ванный характер или устанавливаться соглашением сторон.
Фиксированные (нормативные) гарантийные сроки указываются
в технических условиях на выполнение данной работы (услуги).
Затраты на устранение неисправностей в гарантийный период,
если он фиксированный, с заказчиков не взимаются и относятся
предприятиями технического сервиса на издержки производства.
Установление гарантийных сроков по соглашению сторон регу-
лируется отпускными ценами на машины (работы, услуги). От-
дельно подлежит возмещению в полном объеме вред (ущерб),
причиненный покупателю от эксплуатации машины
(оборудования) ненадлежащего качества.
Кроме возмещения прямого экономического ущерба, покупа-
тель вправе потребовать компенсации морального вреда, при-
чиненного вследствие поставки ему продукции (услуг) ненадле-
жащего качества и нарушения условий договора. Размер его
возмещения определяется судом.
В условиях рыночной экономики получение прибыли для
500
предприятий технического сервиса становится основной целью
хозяйственной деятельности. Основной источник доходов -
скидки (наценки) от посреднической деятельности (продажа но-
вых машин, оборудования, запасных частей), а также производ-
ства продукции, выполнения работ (услуг) собственными сила-
ми. Увеличить доходы можно путем тщательного изучения рын-
ка сбыта продукции, работ и услуг, проведения гибкой ценовой
политики, расширения номенклатуры работ и услуг, повышения
репутации.
Предприятия сервиса могут организовывать продажу новой
техники. Имеются все юридические документы, разрешающие
заниматься куплей-продажей подержанных машин и их прока-
том.
Прокат машин. При существующих недостатках поставок
техники и особенно оснащения крестьянских хозяйств возникает
необходимость создания в каждом сельском районе сети про-
катных пунктов (или станций), выполняющих разнообразные
механизированные работы и услуги. За счет применения машин
разными сельскими товаропроизводителями их требуемое коли-
чество сокращается в 2-5 раз по сравнению с тем, когда каждый
из них имел бы собственную машину. При этом повышается ин-
тенсивность использования машин. Появляется возможность
повышения рентабельности производства на 25...30% как у по-
требителя, так и у прокатного пункта.
Купля-продажа подержанных машин. Использование подер-
жанных или отработавших амортизационные сроки машин -
один из путей выхода из кризисного состояния материально-
технического обеспечения сельского хозяйства. Восстановление
и повторное использование их экономически целесообразно.
Это имеет место и в развитых странах, где специальные фирмы
занимаются куплей-восстановлением-продажей машин по ценам
значительно ниже оптовых на новые.
Этому вопросу придается большое значение и в России, осо-
бенно по мере развития свободного предпринимательства, рын-
ка, крестьянских (фермерских) хозяйств. Механизм его решения
заключается в следующем. На базе районного ремонтно-
технического предприятия организуется служба закупки подер-
жанной техники. В мастерских предприятия восстанавливаются
потребительские свойства машин и оборудования, и они пере-
продаются (или выдаются в прокат) по ценам ниже оптовых.
Организационно это оформляется через магазин купли-продажи
машин и оборудования сельскохозяйственного назначения, на-
ходящийся на полном хозрасчете. Наиболее важным моментом
501
является определение закупочных цен за подержанную машину,
а также отпускных, с учетом затрат на восстановление, которые
напрямую зависят от технического состояния, сроков амортиза-
ции, наработки, условий эксплуатации и др.
Диагностические средства для определения технического со-
стояния машины в момент ее купли-продажи позволяют наибо-
лее точно определить остаточный ресурс, а, следовательно, стои-
мость остаточную и восстановления. По разработанным мето-
дикам определения этой стоимости подсчитываются цены для
каждой конкретной машины и оборудования, зоны, региона.
Куплю-продажу машин и оборудования не следует замыкать
только на российских потребностях и возможностях, необходи-
мо постоянно расширять ее, выходя на связи с инофирмами. Ис-
пользование подержанных машин и оборудования расширится
после приватизации ремонтно-технических предприятий и при
фирменном техническом сервисе.
21.8. Формы эксплуатации энергетического оборудования
Форма эксплуатации энергоустановок зависит от объема ра-
бот по техническому обслуживанию энергетического оборудо-
вания в хозяйст ве. Различают следующие формы эксплуатации:
• хозяйственная;
• специализированная;
* комплексная.
Методы обоснования формы эксплуатации энергоустановок
различают по числу учитываемых факторов [34]. В настоящее
время, в связи с разукрупнением сельскохозяйственных предпри-
ятий, наибольшее распространение получат специализированная
и комплексная формы эксплуатации.
По первому методу выбор формы эксплуатации энергоуста-
новок производят по УЕЭ (см. табл. 21.1), при этом учитывают
только годовой объем и номенклатуру работ.
Таблица 21.1
Выбор формы эксплуатации энергоустановок
Объем работ в УЕЭ Форма эксплуатации энергоустановок
>800 Хозяйственная
301...800 Специализированная
<300 Комплексная
502
Но второму методу учитывают не только годовой объем ра-
бот, но и обеспеченность ЭНС электромонтерами (N*), удален-
ность хозяйства от районного центра - L. Для выбора формы
эксплуатации энергоустановок используют номограмму [34],
приведенную на рис. 21.1.
Рис. 21.1. Номограмма для определения формы эксплуатации энергоуста-
новок: 1 комплексная; 2 - специализированная; 3 - хозяйственная
На осн ординат откладывают объем работ ЭНС и проводят
линию до пересечения с лучом N*, соответствующим обеспечен-
ности хозяйства электромонтерами, и с кривой, соответствую-
щей расстоянию от хозяйства до районного центра. Из получен-
ных точек А и В проводят линии, параллельные осп ординат.
Линия, проходящая через точку В, переноаггся, как показано на
рис. 21.1, н находится точка F, которая определяет зону искомой
формы эксплуатации энергоустановок.
При хозяйственной форме обслуживания весь комплекс работ
503
по ТО и ТР энергетического оборудования выполняется энерге-
тической службой хозяйства. Для выполнения капитального ре-
монта, контрольно-измерительных работ, пусконаладочных ра-
бот сложных установок могут привлекаться другие организа-
ции.
При специализированной форме обслуживания хозяйство пе-
редает привлекаемой организации на полное техническое об-
служивание и ремонт отдельные объекты или виды работ
(текущий, капитальный ремонты пли пусконаладочные работы).
При комплексном обслуживании все работы по ТО, TP, КР
энергетического оборудования в хозяйстве выполняются при-
влекаемой организацией.
Правильный выбор формы ЭНС проверяют по следующим
признакам рационального построения ЭНС:
• ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ФОРМА ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГО-
УСТАНОВОК оправдана при достаточно большом объеме
работ по эксплуатации энергетического оборудования в
хозяйстве и хорошей его обеспеченности трудовыми и ма-
териальными ресурсами, а также при значительном удале-
нии хозяйства от районного центра или при плохом со-
стоянии дорог;
• СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ И КОМПЛЕКСНАЯ формы об-
легчают концентрацию усилий на наиболее важных в дан-
ный момент участках, оправданы при дефиците тех или
иных ресурсов. Кроме этого, они позволяют более полно и
интенсивно использовать ремонтно-обслуживающую ба-
зу. Но эти достоинства реализуются лишь при хорошей
диспетчерской службе и надежной транспортной связи с
хозяйствами.
Постоянный рост уровня электрификации и автоматизации
агропромышленного комплекса в условиях кооперации и специ-
ализации производства приводит к росту объемов работ по тех-
нической эксплуатации энергетического оборудования и услож-
няет функции управления ЭНС. Поэтому важно выбрать наибо-
лее рациональную структуру управления формой эксплуатации
энергоустановок. Различают: функциональную, территориаль-
ную и комбинированную (гибкую) структуры ЭНС.
Функциональная структура ЭНС приведена на рис. 21.2. В ее
основе лежит распределение исполнителей и материально-
технических ресурсов по видам выполняемых работ (функций).
Для этого создаются специализированные подразделения
(участки, бригады, группы), которые выполняют только своп
виды работ, но на всех объектах.
504
Территориальная структура ЭНС приведена на рпс.21.3. В ее
основе лежит распределение исполнителей по объектам хозяйст-
ва (отделениям, бригадам, фермам, комплексам). При этом вы-
деленные группы исполнителей осуществляют все эксплуатаци-
онные работы, но только на своих участках.
Рис. 21.2. Функциональная структура ЭНС
Объекты эксплуатации
Рис. 21.3. Территориальная структура ЭНС
505
Гибкая структура ЭНС предполагает возможность ее перест-
ройки в течение года в зависимости от номенклатуры и объема
работ, приходящихся на тот или иной сезон. При этом чередуют
функциональную и территориальную структуры или применяют
их комбинации.
Правильное обоснование структуры ЭНС состоит в том, что
результаты обследования и расчетов сравнивают с известными
преимуществами и недостатками той или иной структуры.
Достоинства функциональной структуры ЭНС заключаются
в следующем: наиболее полно используется индивидуальное ма-
стерство исполнителей; снижается потребность в кадрах высо-
кой квалификации; уменьшается использование дорогостоящих
технических средств и зданий. Недостатки функциональной
структуры ЭНС - возрастает потребность в транспортных и пе-
редвижных средствах; увеличиваются потери времени на переез-
ды (от 10% - при радиусе обслуживания 5 км, до 25% - при ра-
диусе обслуживания 15 км); снижается ответственность исполни-
телей за состояние и использование электрооборудования.
Достоинством территориальной структуры ЭНС является вы-
сокая оперативность обслуживания и устранения отказов. Недо-
статками терригориальной структуры ЭНС являются следующие
- не всегда удастся добиться равномерной загрузки исполните-
лей и технических средств; каждый электромонтер должен иметь
высокую квалификацию
Нужды хозяйства наиболее полно удовлетворяет гибкая
структура ЭНС. Это объясняется тем, что состав и роль факто-
ров, влияющих на выбор рациональной структуры, существенно
зависят от сезона сельскохозяйственных работ. Например, в пе-
риод подготовки ферм к зимовке скота ЭНС имеет функцио-
нальную структуру, а в период зимовки - территориальную
структуру. Возможны и другие перестройки службы в зависимо-
сти от годовой программы и графика ТР. В хозяйстве необхо-
димо разработать график перестройки структуры ЭНС.
Обоснование структуры ЭНС можно выполнить графичес-
ким методом по номограмме, приведенной на рисунке 21.4. На
оси ординат откладывают число электромонтеров N и через эту
точку проводят линию АВ. Из точки В проводят линию до пере-
сечения с лучом среднего коэффициента занятости к3, а затем
перпендикуляр CD к ординате. Точка пересечения линий AD и
CD определяет рациональную структуру ЭНС.
Средний коэффициент занятости можно рассчитать при по-
мощи следующего выражения:
506
V тф
1W
где hj - число электрифицированных объектов (коровников, зер-
нотоков и т.д.);
ггц - число месяцев использования в году;
Ehi - всего электрифицированных объектов в хозяйстве.
Права и обязанности специалистов ЭНС приведены в прило-
жении 22.1.
Рис. 21.4. Номограмма для выбора структуры ЭНС
21.9. Контрольные вопросы
Опишите структуру управления сельской электрификацией.
Что означает понятие «сервис»? Что означает понятие
«технический сервис»? Что означает понятие «услуга»? Перечис-
лите основных производителей сельскохозяйственной продукции и
дайте им характеристику. Какими путями осуществляется реор-
ганизация колхозов и совхозов? Перечислите наиболее типичные
личные подсобные хозяйства. Какие направления предполагает
становление крестьянских (фермерских) хозяйств? Перечислите
основных исполнителей технического сервиса. Дайте характерис-
тику основным исполнителям технического сервиса. Что собой
507
представляет дилерское предприятие? Что собой представляет
специализированное сервисное предприятие? Что собой представ-
ляет универсальное ремонтно-обслуживающее предприятие? Пе-
речислите основные проблемы энергообеспечения сельских товаро-
производителей. Какие задачи решаются при организации электро-
снабжения? Какими источниками энергии, кроме электрической,
обеспечивается сельское хозяйство? Как обеспечивается сервис
энергооборудования на селе? Какие задачи решаются системой
электротеплоэнергетического сервиса сельскохозяйственных пред-
приятий и крестьянских хозяйств? Для чего создаются региональ-
ные (межрегиональные) корпорации сельскохозяйственного произ-
водства? Как регулируются формы экономических взаимоотноше-
ний предприятий технического сервиса с заводами-изготовителями
машин (оборудования), а также сельскими товаропроизводителя-
ми (потребителями)? Какие формы и методы приобретения, оп-
латы и использования машин применяются производителем сель-
скохозяйственной продукции в условиях рынка? Как может осуще-
ствляться прокат машин и оборудования в сельскохозяйственном
производстве? Что собой должна представлять купля-продажа
подержанных машин и оборудования на селе? Какие существуют
формы эксплуатации энергоустановок? Как выбирается форма
эксплуатации энергоустановок? Как выбирается структура ЭНС?
По каким признакам проверяется правильность выбора формы
ЭНС?
Приложение 21
Права и обязанности специалистов ЭНС
Средн основных специалистов ЭНС можно выделить: глав-
ного (старшего) инженера-энергетика, инженера (старшего тех-
ника)-электрика, старшего инженера-теплотехника, инженера
(старшего) по холодильному оборудованию. Рассмотрим их
примерные должностные инструкции в такой последовательнос-
ти - общие положения, должностные обязанности, права и от-
ветственность.
Главный (старший) инженер-энергетик. Общие положения.
1. Главный (старший) инженер-энергетик организует и обес-
печивает эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт
электрических сетей, энергетического оборудования, внутренних
электропроводок, трасс газификации и теплотрасс, теплоэнерге-
тического оборудования, а также теплофикацию, газификацию
и электрификацию хозяйства.
508
Организует и обеспечивает постоянный контроль за соблю-
дением правил охраны труда и техники безопасности, сохране-
нием материально-технических средств и рациональным исполь-
зованием топливно-энергетических ресурсов на стационарных
установках сельскохозяйственного производства.
2. Указания главного энергетика (старшего инженера-энерге-
тика), непосредственно относящиеся к выполнению его обязан-
ностей, являются обязательными для всех подчиненных ему ра-
ботников, а касающиеся эксплуатации и технического обслужи-
вания энергетического хозяйства - обязательны для выполнения
всеми руководителями и специалистами производственных под-
разделений.
3. Подчиняется он руководителю хозяйства, а по техническим
вопросам соответствующему специалисту вышестоящего органа.
4. Главному энергетику (старшему инженеру-энергетику)
подчинены: инженер (старший технпк)-электрик, старший инже-
нер-теплотехник, старший инженер по холодильному оборудо-
ванию, работники по газификации, радиотехник, обслуживаю-
щий и ремонтный персонал.
Должностные обязанности. Главный (старший) инженер-энер-
гетик обязан:
1. Обеспечивать постоянное повышение уровня электрифика-
ции, организовывать эффективную эксплуатацию и своевремен-
ный ремонт энергетического оборудования, электродвигателей и
телефонной связи, экономное расходование электроэнергии и
газа в хозяйстве и его подразделениях, организовывать и конт-
ролировать функционирование холодильных устройств в целях
повышения эффективности производства, обеспечения выполне-
ния плана по выходу и продаже продукции государству уста-
новленного качества.
2. Разрабатывать с участием специалистов энергетической
службы хозяйства планы мероприятий по организации эксплуа-
тации электросетей, электроэнергетического, теплоэнергетичес-
кого, холодильного оборудования, сооружений, магистралей
теплофикации и газификации и технических средств диспетчер-
ской связи.
3. Обеспечивать разработку графиков потребления электро-
энергии и топлива на стационарных энергетических установках
в хозяйстве и осуществлять необходимый контроль.
4. Участвовать в составлении заявок на приобретение необ-
ходимого количества электротехнического, энергетического
оборудования, материалов, запасных частей, измерительных
приборов, инструментов, защитных средств и т. д.
509
5. Организовывать выполнение специализированными орга-
низациями или своими силами монтажных работ по установке
энергетического оборудования и технических средств диспетчер-
ской связи.
6. Организовывать приемку, сборку и испытание энергоуста-
новок и другого энергетического оборудования после проведе-
ния ремонта и сдавать их в эксплуатацию.
7. Участвовать во внедрении в производство обоснованных
норм обслуживания оборудования персоналом энергетической
службы, достижений науки и передового опыта по эксплуатации
и ремонту энергетических установок и оборудования и прово-
дить работы по эксплуатации (включая ремонты), организовать
работу на принципах хозрасчета.
8. Разрабатывать и представлять на утверждение руководите-
лю предприятия графики проведения ремонтных работ по энер-
гетическим установкам, оборудованию, связанных с их времен-
ной остановкой.
9. Контролировать и обеспечивать сохранность и правильное
хранение энергетических установок и оборудования с соблюде-
нием установленных правил технической эксплуатации.
10. Составлять акты на списание техники и представлять их
на утверждение в установленном порядке.
11. Участвовать в подведении итогов эксплуатации энергети-
ческих устройств, электросетей, магистралей, энергетических
мощностей бригадами, фермами и хозяйством в целом, обсуж-
; ,. ь результаты с коллективами, выявлять и устранять выявлен-
ные недостатки.
12. Представлять материалы о поощрении лучших производ-
ственников и специалистов, о наложении взысканий на лиц, на-
рушающих трудовую и производственную дисциплину.
13. Обеспечивать подготовку кадров и повышение их техни-
ческих знаний.
14. Проводить воспитательную работу среди работников,
своевременно рассматривать их предложения и жалобы, прини-
мать по ним решения самостоятельно или добиваться соответст-
вующего решения руководства.
15. Обеспечивать ведение учета, составление и представление
отчетности по энергетике хозяйства в установленном порядке.
16. Следить за обеспечением рабочих спецодеждой, исправ-
ными инструментами, диэлектрическими средствами защиты и
другими средствами обеспечения техники безопасности.
17. Обеспечивать соблюдение подчиненными работниками
трудовой дисциплины, правил по охране труда, техники безо-
510
пасности, производственной санитарии и противопожарной за-
шиты. Устранять причины, вызывающие несчастные случаи на
производстве.
Права. Главный (старший) инженер-энергетик имеет право:
1. Давать указания руководителям и специалистам производ-
ственных подразделений по эксплуатации энергетические уста-
новок, оборудования, сетей и магистралей.
2. В случае необходимости приостанавливать выполнение не-
правильных распоряжений по специальным вопросам, инфор-
мируя об этом руководство хозяйства. Браковать работы, вы-
полненные недоброкачественно, и требовать их переделки.
3. По согласованию с заинтересованными специалистами
вносить изменения в мероприятия по эксплуатации энергетичес-
ких установок, оборудования, сетей и магистралей.
4. Запрещать эксплуатацию энергетического оборудования,
двигателей, сетей и магистралей, состояние которых требует ре-
монта или угрожает безопасности работающих.
5. Запрещать прием из ремонта электродвигателей и другого
энергетического оборудования, не соответствующих условиям
нормальной эксплуатации.
6. Отстранять от работы лиц, нарушающих правила техники
безопасности и противопожарной защиты при эксплуатации
энергетических установок, оборудования, сетей и магистралей.
7. Не допускать к работе лиц, не имеющих квалификацион-
ных удостоверений и не прошедших инструктажа по технике
безопасности и противопожарным правилам.
8. Представлять руководителю хозяйства материалы о поощ-
рении лучших производственников и специалистов и о наложе-
нии взысканий на работников, не выполняющих мероприятий
по технической эксплуатации установок, оборудования и сетей,
а также нарушающих трудовую дисциплину.
9. Вносить руководителю хозяйства предложения по подбору,
расстановке и увольнению кадров энергетической службы.
10. По поручению руководителя хозяйства представлять хо-
зяйство в различных организациях по специальным вопросам.
Ответственность. Главный (старший) инженер-энергетик не-
сет ответственность за:
1. Своевременное выполнение планов мероприятий по элект-
рификации, теплофикации и газификации производства, высо-
копроизводительное использование энергетических установок и
энергетических мощностей, рациональное и эффективное расхо-
дование топливно-энергетических ресурсов, качество выполняе-
мых работ в целях повышения эффективности производства,
511
выполнения плана по выходу и продаже продукции установлен-
ного качества.
2. Внедрение достижений науки и передового опыта в произ-
водство, рациональную организацию труда, соблюдение трудо-
вой и производственной дисциплины.
3. Своевременное составление обоснованных заявок на тех-
нические средства, оборудование, запасные части и материалы.
4. Своевременный и качественный ремонт и обслуживание
энергетических установок, электросетей, находящихся на балан-
се хозяйств, и технических средств связи; правильное использо-
вание энергетических мощностей, оборудования, запасных час-
тей и материалов.
5. Учет, составление и своевременное представление отчетно-
сти в установленном порядке.
6. Соблюдение подчиненными работниками правил по тех-
нике безопасности, производственной санитарии и противопо-
жарной защите.
7. Материальный ущерб, причиненный хозяйству (в установ-
ленном порядке).
Инженер (старший техник)-электрик. Общие положения.
1. Организует и обеспечивает эксплуатацию и техническое
обслуживание электросетей, находящихся на балансе предприя-
тия, электродвигателей, энергетического оборудования и внут-
ренних электропроводок, рациональное использование электро-
.-.г-ргии в производстве и соблюдение правил охраны труда и
техники безопасности.
2. Указания инженера (старшего техника)-электрика, отно-
сящиеся к выполнению его обязанностей, являются обязатель-
ными для всех подчиненных ему работников.
Указания инженера (старшего техника)-электрика, касающи-
еся эксплуатации и технического обслуживания электросетей,
внутренних электропроводок, электродвигателей и энергетичес-
кого оборудования, обязательны для выполнения руководите-
лями и специалистами производственных подразделений.
3. Подчиняется главному (старшему) инженеру-энергетику.
4. В подчинении инженера (старшего техника-электрика) на-
ходятся электрики отделений и электромонтеры.
Должностные обязанности. Инженер (старший техник-
электрик обязан:
1. Организовывать эффективную эксплуатацию и своевре-
менный ремонт энергетического оборудования, электродвигате-
лей, экономное расходование электроэнергии в целях повыше-
512
нпя эффективности производства и выхода и продажи продук-
ции установленного качества.
2. Участвовать в разработке планов электрификации сель-
скохозяйственного производства хозяйства по использованию
электроэнергии производственными подразделениями и отдель-
ными объектами.
3. Разрабатывать и представлять на утверждение главному
(старшему) инженеру-энергетику графики проведения профи-
лактических осмотров, технических обслуживании и ремонта
энергоустановок, оборудования, организовывать своевремен-
ный их ремонт.
4. Участвовать в составлении заявок на приобретение новых
электродвигателей, энергетического оборудования, запасных
частей и инструментов, электроизмерительных приборов, за-
щитных средств и т. д.
5. Организовывать приемку, обкатку, сборку и испытание
электродвигателей и оборудования, после проведения ремонта
сдавать их в эксплуатацию.
6. Участвовать в разработке и внедрении технически обосно-
ванных норм выработки электротехническим персоналом и вне-
дрении достижений науки и передового опыта по эксплуатации
и ремонту энергоустановок и энергетического оборудования
7. Контролировать и обеспечивать правильное хранение и
сохранность энергоустановок и энергетического оборудования с
соблюдением установленных правил технической эксплуатации.
8. Составлять акты на списание техники и представлять их в
установленном порядке на утверждение.
9. Участвовать в подведении итогов эксплуатации энергоус-
тановок, энергетического оборудования и электросетей произ-
водственными подразделениями и хозяйством в целом, выявлять
и устранять недостатки.
10. Представлять материалы о поощрении лучших производ-
ственников и специалистов, о наложении взысканий на лиц, на-
рушающих трудовую и производственную дисциплину.
11. Участвовать в подготовке и повышении технической ква-
лификации кадров.
12. Проводить воспитательную работу среди работников,
своевременно рассматривать их предложения и жалобы, прини-
мать по ним соответствующие решения.
13. Обеспечивать ведение технической документации, состав-
ление и представление отчетности в установленном порядке.
14. Проводить инструктаж и обеспечивать соблюдение правил
по охране труда, технике безопасности и противопожарной защите.
513
Права. Инженер (старшин техник)-электрик имеет право:
1. Давать указания руководителям и специалистам производ-
ственных подразделений по эксплуатации электродвигателей,
энергетического оборудования и электросетей.
2. В случае необходимости приостанавливать выполнение не-
правильных распоряжений по специальным вопросам, поставив
в известность об этом руководство хозяйства, браковать работы,
выполненные недоброкачественно, и требовать их переделки.
3. По согласованию с главным (старшим) инженером-энерге-
тиком, вносить изменения в мероприятия по эксплуатации элек-
тродвигателей, оборудования и электросетей.
4. Запрещать эксплуатацию электродвигателей, энергетиче-
ского оборудования и электросетей, состояние которых требует
проведения ремонта или угрожает безопасности работающих.
5. Запрещать прием из ремонта электродвигателей и энерге-
тического оборудования, не соответствующих условиям нор-
мальной эксплуатации.
6. Отстранять от работы лиц, нарушающих правила техники
безопасности и противопожарной защиты при эксплуатации
энергоустановок и электросетей.
7. Не допускать к работе лиц, не имеющих квалификацион-
ных удостоверений и не прошедших инструктажа по технике
безопасности и противопожарной защите.
8. Представлять руководителю хозяйства по согласованию с
> а.зным (старшим) инженером-энергетиком материалы о поощ-
рении лучших производственников и специалистов и о наложе-
нии взысканий на работников, не выполняющих мероприятий
по технической эксплуатации установок, оборудования и сетей,
а также нарушающих трудовую дисциплину.
9. Вносить главному (старшему) инженеру-энергетику пред-
ложения по подбору, расстановке и увольнению кадров элект-
ромонтеров.
10. По поручению руководителя хозяйства представлять хо-
зяйство в различных организациях по специальным вопросам.
Ответственность. Инженер (старший техник)-электрик несет
ответственность за:
1. Своевременное выполнение планов мероприятий по элект-
рификации производства, высокопроизводительное и рацио-
нальное использование электродвигателей, энергетического
оборудования и электроэнергии, качество выполняемых работ в
целях повышения эффективности производства, выполнения плана
по выходу и продаже продукции установленного качества;
514
2. Внедрение достижений науки и передового опыта в произ-
водство, соблюдение трудовой и производственной дисциплины;
3. Своевременное составление обоснованных заявок на элек-
тротехнические средства, оборудование, запасные части и мате-
риалы;
4. Своевременный и качественный ремонт и обслуживание
энергетических установок, электросетей и других средств;
5. Учет, составление и своевременное представление отчетно-
сти по электрификации сельскохозяйственного производства;
6. Соблюдение подчиненными работниками правил по тех-
нике безопасности, производственной санитарии и противопо-
жарной защите;
7. Материальный ущерб, причиненный хозяйству (в установ-
ленном порядке).
Старший инженер-теплотехник. Общие положения.
1. Организует и обеспечивает эксплуатацию и техническое
обслуживание теплоэнергетического оборудования, канализа-
ционных трасс, газификации и теплофикации хозяйства.
2. Указания старшего инженера-теплотехника, относящиеся к
выполнению его обязанностей, являются обязательными для
всех подчиненных ему работников.
Указания старшего инженера-теплотехника, касающиеся экс-
плуатации и технического обслуживания теплоэнергетического
оборудования газового хозяйства, сетей теплофикации, а также
рационального использования топливно-энергетических ресур-
сов, обязательны для выполнения руководителями и специалис-
тами производственных подразделений.
3. Подчиняется главному (старшему) инженеру-энергетику.
4. В подчинении старшего инженера-теплотехника находятся
работники теплового хозяйства и газификации.
Должностные обязанности. Старший инженер-теплотехник
обязан:
1. Обеспечивать эффективную эксплуатацию и своевремен-
ный ремонт теплотехнического и газового оборудования, эко-
номичное и рациональное использование топлива, тепла, пара и
газа в хозяйстве и его подразделениях в целях повышения эф-
фективности производства, выполнения плана по выходу и про-
даже продукции государству установленного качества.
2. Разрабатывать совместно с другими специалистами хозяй-
ства планы мероприятий по эксплуатации и использованию теп-
лосилового оборудования и магистралей теплофикации и гази-
фикации.
515
3. Разрабатывать графики потребления теплоэнергетических
ресурсов в хозяйстве подразделениями п объектами.
4. Составлять заявки на приобретение необходимого количе-
ства теплового и газового оборудования, запасных частей, инст-
румента, а также твердого и жидкого топлива (кроме ГСМ для
машинно-тракторного парка).
5. Организовывать приемку в эксплуатацию котельного и га-
зового оборудования, монтаж которого уже закончен.
6. Участвовать в разработке и внедрении в производство ме-
роприятий по экономному и рациональному потреблению твер-
дого и жидкого топлива, газа, а также пара и горячей воды.
Разрабатывать и представлять на утверждение главному
энергетику графики проведения технического обслуживания,
текущих ремонтов теплоэнергетических газовых устройств и
оборудования, а также организовывать своевременное их вы-
полнение.
8. Контролировать и обеспечивать надлежащее хранение
топлива, а также оборудования топливного и газового хозяйст-
ва с соблюдением действующих норм и правил.
9. Составлять акты на списание оборудования и представлять
их на утверждение в установленном порядке.
10. Участвовать в подведении итогов эксплуатации энергети-
ческих устройств, мощностей и магистралей бригадами, ферма-
ми и хозяйством в целом, обсуждать результаты с коллективами,
выявлять и устранять обнаруженные недостатки.
11. Представлять материалы о поощрении лучших производ-
ственников и специалистов, о наложении взысканий на лиц, сис-
тематически нарушающих трудовую и производственную дис-
циплину.
12. Организовывать учебу по повышению квалификации персо-
нала, обслуживающего теплоэнергетические и газовые установки.
13. Проводить воспитательную работу среди персонала, об-
служивающего теплоэнергетические установки, своевременно
рассматривать их предложения и жалобы, добиваясь соответст-
вующего решения вопросов по ним у главного энергетика пли
директора совхоза.
14. Вести учет, своевременно представлять отчетность по теп-
лоэнергетике, газовому и топливному хозяйству (кроме ГСМ
машинно-тракторного парка) предприятия в установленном по-
рядке, а также следить за сохранностью теплооборудованпя и
правильным оформлением технической документации.
15. Следить за обеспечением подчиненных работников спец-
одеждой и защитными средствами.
516
16. Обеспечивать соблюдение подчиненными работниками
трудовой и производственной дисциплины, правил по охране
труда и технике безопасности, производственной санитарии и
противопожарной защите. Принимать участие в расследовании
и устранять причины несчастных случаев на производстве.
Права. Старший инженер-теплотехник имеет право:
1. Давать указания руководителям и специалистам производ-
ственных подразделений по эксплуатации теплоэнергетических
и газовых установок, оборудования и магистралей по эконом-
ному и рациональному использованию топливно-энергетичес-
ких ресурсов.
2. В случае необходимости приостанавливать выполнение не-
правильных распоряжений по теплоэнергетическим вопросам,
поставив в известность об этом отдавшего распоряжение, бра-
ковать работы, выполненные недоброкачественно, и требовать
их переделки.
3. По согласованию с главным энергетиком, вносить измене-
ния в мероприятия по эксплуатации теплоэнергетических уст-
ройств и оборудования сетей и магистралей.
4. Запрещать эксплуатацию теплосилового и газового обору-
дования сетей и магистралей, состояние которых требует прове-
дения ремонта или угрожает безопасности работающих.
5. Не принимать из ремонта теплоэнергетическое и газовое
оборудование, не соответствующее действующим правилам и
нормам.
6. Отстранять от работы лиц, нарушающих правила техники
безопасности и пожарной охраны при эксплуатации тепловых,
паровых и газовых устройств, оборудования и сетей.
7. Не допускать к работе лиц, не имеющих квалификацион-
ных удостоверений и не прошедших инструктажа по технике
безопасности и правилам пожарной охраны.
8. Представлять руководителю хозяйства, по согласованию с
главным энергетиком, материалы о поощрении лучших произ-
водственников и о наложении взысканий на лиц, халатно отно-
сящихся к порученной работе, а также нарушающих трудовую
дисциплину.
9. Вносить главному энергетику предложения по подбору,
расстановке и увольнению кадров.
10. По поручению руководителя, представлять хозяйство в
различных организациях по теплоэнергетическим вопросам.
517
Ответственность. Старший инженер-теплотехник несет от-
ветственность за:
1. Своевременное выполнение планов мероприятий по теп-
лофикации и газификации производства, высокопроизводи-
тельное использование теплоэнергетических устройств и мощ-
ностей, качество выполняемых работ, сохранность топлива
(кроме ГСМ машинно-тракторного парка) в целях повышения
эффективности производства, выполнения плана по выходу и
продаже продукции государству установленного качества;
2. Внедрение достижений науки и передового опыта в произ-
водство, рациональную организацию труда, соблюдение трудо-
вой и производст венной дисциплины;
3. Своевременное составление обоснованных заявок на тех-
нические средства, оборудование, запасные части, материалы и
топливо (кроме ГСМ машинно-тракторного парка);
4. Своевременный и качественный ремонт и техническое об-
служивание теплоэнергетического и газового оборудования, се-
тей и магистралей. Правильное использование инструментов,
приспособлений, защитных средств, приборов, запчастей, мате-
риалов и др.;
5. Учет, составление и своевременное представление отчетно-
сти в установленном порядке;
6. Соблюдение подчиненными работниками действующих
правил по технике безопасности, производственной санитарии и
противопожарной защите;
7. Материальный ущерб, причиненный хозяйству (в установ-
ленном порядке).
Инженер (старший) по холодильному оборудованию. Общие по-
ложения.
1. Организует эксплуатацию и техническое обслуживание хо-
лодильного оборудования.
2. В практической деятельности руководствуется постановле-
ниями правительства по электрификации сельскохозяйственного
производства, законодательством страны, приказами и инструк-
тивными материалами сельскохозяйственных органов, произ-
водственными планами, приказами и указаниями руководителя
хозяйства и главного энергетика.
3. Указания инженера (старшего) по холодильному оборудо-
ванию, относящиеся к выполнению его обязанностей, являются
обязательными для всех подчиненных ему работников, а указа-
ния, касающиеся эксплуатации и технического обслуживания
холодильного оборудования, обязательны для исполнения руко-
водителями и специалистами производственных подразделений.
518
4. Подчиняется главному (старшему) инженеру-энергетику.
5. В подчинении инженера (старшего) по холодильному обо-
рудованию находятся обслуживающий персонал холодильных
установок и слесари-холодплыцики.
Должностные обязанности. Инженер (старший) по холодиль-
ному оборудованию обязан:
1. Организовывать в хозяйстве и его подразделениях эффектив-
ную эксплуатацию и своевременный ремонт холодильного обору-
дования, обеспечивать необходимые потребности в холоде, эконом-
ное расходование энергоресурсов и хладагентов в целях повышения
эффекгивностп производства, выполнения плана по выходу и про-
даже 11родукции государству установленного качества.
2. Участвовать в разработке планов потребности в холоде для
производства и по использованию холода подразделениями и
отдельными объектами.
3. Разрабатывать и представлять на утверждение главному
энергетику графики проведения профилактических осмотров,
технического обслуживания и ремонта холодильных установок и
устройств кондиционирования воздуха, организовывать свое-
временный их ремонт.
4. Составлять заявки на приобретение новых холодильных
установок и кондиционеров, запасных частей и хладагентов, а
также инструмента и приспособлений.
5. Организовывать приемку, обкатку, сборку и испытание
холодильных установок и кондиционеров.
6. Участвовать в разработке и внедрении технически обосно-
ванных норм труда и технологии выполняемых работ с исполь-
зованием хладагентов, прогрессивных форм оплаты, достиже-
ний науки и передового опыта по эксплуатации холодильных
установок, а также обеспечивать контроль и организацию эко-
номного и рационального использования энергоресурсов по
хозяйству.
7. Контролировать и обеспечивать правильное хранение и
сохранность холодильных установок и оборудования с соблю-
дением установленных правил.
8. Составлять акты на списание техники и представлять их на
утверждение в установленном порядке.
9. Участвовать в подведении итогов эксплуатации энергетичес-
кого оборудования по своей отрасли, в производственных подраз-
делениях и хозяйстве в целом, Выявлять и устранять недостатки.
10. Представлять материалы о поощрении лучших производ-
ственников и специалистов, о наложении взыскании на лиц, на-
рушающих трудовую и производственную дисциплину.
519
11. Постоянно изыскивать пути и возможности улучшения со-
хранности сельскохозяйственной продукции с помощью холода.
12. Проводить воспитательную работу среди производствен-
ного персонала, своевременно рассматривать предложения и
жалобы работников, принимать по ним соответствующие реше-
ния самостоятельно или через главного энергетика и руководи-
теля хозяйства.
13. Обеспечивать ведение технической документации, состав-
ление и представление отчетности в установленном порядке.
14. Проводить инструктаж и обеспечивать соблюдение пра-
вил по охране труда, производственной санитарии, технике бе-
зопасности и противопожарной защите.
15. Организовывать учебу по повышению квалификации пер-
сонала, обслуживающего холодильные установки.
Права. Инженер (старший) по холодильному оборудованию име-
ет право:
1. Давать указания руководителям и специалистам производ-
ственных подразделений по эксплуатации холодильного обору-
дования.
2. В случае необходимости приостанавливать выполнение не-
правильного распоряжения по специальным вопросам, брако-
вать работы, выполненные недоброкачественно, и требовать их
переделки.
?. По согласованию с главным энергетиком, вносить измене-
ния в мероприятия по эксплуатации холодильных установок.
4. Запрещать эксплуатацию холодильного оборудования, со-
стояние которого требует проведения ремонта, угрожает безо-
пасности работающих или может привести к порче продукции.
5. Не принимать из ремонта холодильные установки, не со-
ответствующие действующим правилам и нормам.
6. Отстранять от работы лиц, нарушающих правила техники
безопасности и противопожарной защиты при эксплуатации
холодильных установок.
7. Не допускать к работе лиц, не имеющих квалификацион-
ных удостоверений и не прошедших инструктажа по технике
безопасности и правилам пожарной охраны.
8. Требовать от должностных лиц безусловного выполнения
мероприятий, необходимых для предотвращения потерь про-
дукции при обработке и ее хранении с помощью хладагентов.
9. Представлять руководителю хозяйства, по согласованию с
главным энергетиком, материалы о поощрении лучших произ-
водственников и о наложении взыскании на лиц, не выполняю-
520
щих мероприятий по эксплуатации холодильных установок, а
также нарушающих трудовую и производственную дисциплину.
10. Вносить главному энергетику предложения о подборе,
расстановке и увольнении кадров.
11. По поручению руководителя хозяйства, представлять хо-
зяйство в различных организациях по вопросам, входящим в его
компетенцию.
Ответственность. Инженер (старший) по холодильному обо-
рудованию несет ответственность за:
1. Рациональное и высокопроизводительное использование
холодильных установок, обеспечение хозяйства необходимым
количеством холода, экономное расходование хладагента, каче-
ство выполненных работ (в целях повышения эффективности
производства, выполнения плана по выходу и продаже продук-
ции государству установленного качества);
2. Внедрение достижений науки и передового опыта в произ-
водство, соблюдение трудовой и производственной дисциплины;
3. Своевременное составление обоснованных заявок на холо-
дильное оборудование, запасные части, материалы и хладагенты;
4. Своевременный и качественный ремонт и техническое об-
служивание холодильных установок;
5. Учет, своевременное составление и представление отчетно-
сти по подведомственному хозяйству;
6. Соблюдение подчиненными ему работниками правил по
технике безопасности, производственной санитарии и противо-
пожарной защите;
7. Материальный ущерб, причиненный хозяйству (в установ-
ленном порядке).
Глава 22. Проектирование энергетической службы
(ЭНС)
22.1. Задачи проектирования. Система показателей
работ ЭНС
Обслуживание энергооборудованпя сельскохозяйственных
предприятий осуществляется энергетическими службами (ЭНС)
хозяйств или эксплуатационными участками организаций Аг-
ропромэнерго. Центральной задачей деятельности таких служб
является своевременное и качественное проведение профилакти-
ческих мероприятий.
Упорядочить работу персонала ЭНС, обеспечить своевре-
менное и качественное выполнение ими плановых заданий мож-
521
но при наличии графиков технических обслуживании (ТО) и
текущих ремонтов (ТР). Составление такого графика представ-
ляет достаточно сложную и трудоемкую задачу и занимает зна-
чительную долю времени руководителя ЭНС (начальника экс-
плуатационного участка Агропромэнерго).
График ТО и ТР представляет собой основную часть проекта
ЭНС. С его использованием решаются вопросы определения
численности персонала ЭНС, материально-технического снаб-
жения, финансирования. Вместе с тем, при обосновании ЭНС
сельскохозяйственного предприятия также подлежат решению
задачи по принятию рациональной структуры ЭНС, формиро-
ванию ремонтно-обслуживающей базы, обоснованию резервно-
го фонда и т.д.
Цель проектирования состоит в разработке такой энергети-
ческой службы (ЭНС), которая обеспечивает увеличение объема
и снижение себестоимости продукции сельскохозяйственным
предприятием АПК за счет рациональной эксплуатации энерго-
оборудования. Исходя из этого, перед ЭНС ставятся следующие
основные задачи:
• обеспечение надежного функционирования энергообору-
дования;
• повышение производительности труда электромонтеров;
• снижение эксплуатационных затрат;
• дальнейшее развитие электрификации и автоматизации
предприятий и самой ЭНС.
Система показателей работ ЭНС. Годовой отчет ЭНС содер-
жит свыше 2 тыс. возможных показателей частного и общего
порядка. Чтобы иметь о ней исчерпывающую информацию, не-
обходимо технико-экономические показатели работы выбирать
на основе принципов представительности, избирательности и
чувствительност! I.
Отчетные показатели должны служить повышению ответст-
венности ЭНС за увеличение производства сельскохозяйствен-
ной продукции, за качество и сроки выполнения работ и оказа-
ния услуг, а также для усиления заинтересованности в достиже-
нии высоких конечных результатов и роста экономической эф-
фективности сельскохозяйственного производства. Они должны
способствовать внедрению прогрессивных форм труда сельских
электромонтеров и заинтересовать их в снижении эксплуатаци-
онных издержек хозяйства.
При оценке итогов технической эксплуатации за основные
показатели принимают:
• достигнутый уровень безотказности работы энергообору-
522
дования, который определяют выходом из сгроя энергоус-
тановок (в процентах к числу установленного оборудова-
ния) за отчетный период (месяц, квартал, год);
• достигнутый уровень простоя технологического оборудо-
вания из-за отказа, выхода из строя пли несвоевременной
подготовки к работе энергооборудования;
• экономию затрат на техническую эксплуатацию, которую
определяют как разность между лимитными и фактичес-
кими затратами за отчетный период (квартал, год).
При оценке энергетического и технологического эффектов
основными показателями служат:
• выполнение договорных обязательств по всем видам ра-
бот, которое определяют объемом выполненных работ в
стоимостном выражении - рублях за отчетный период
(месяц, квартал, год);
• прирост и достигнутый уровень энергонасыщенностп
сельскохозяйственных угодий или энерговооруженности
труда.
Нормативные значения показателей устанавливают на осно-
вании действующих положений, утвержденных в установленном
порядке. Они не должны быть хуже (выше или ниже в зависимо-
сти от вида показателя) фактического уровня, достигнутого в
среднем за три предшествующих года. С этой целью каждые три
года в нормативные значения показателей вносятся прогрессив-
ные изменения.
Средние по хозяйству нормативы выхода из строя соответст-
вующего вида энергооборудованпя определяют по формуле
_
"в~ Nx+Np+Nu
где пж, Пр, пп - нормативы выхода из строя электродвигателей
или электротермического оборудования соответственно в жи-
вотноводстве, растениеводстве и подсобных предприятиях;
Нк, Np, Nn - число электродвигателей или электротермичес-
кого оборудования, используемого в соответствующих отраслях.
Нормативы продолжительности простоя технологического
оборудования из-за отказа определяют таким допустимым про-
стоем, в течение которого не возникают значительные наруше-
ния в технологических процессах получения сельскохозяйствен-
ной продукции. С момента получения (обнаружения) сведений о
простое из-за отказа или несвоевременной подготовки к работе
энергооборудованпя ЭНС должна устранить простой независи-
мо от причин в сроки, указанные в табл. 22.1.
523
Таблица 22.1
Допустимая длительность простоев электрифицированного
оборудования для мелких и средних животноводческих ферм,
зернотоков и хранилищ
Объект Производственный процесс Допустимая длительность простоя, ч
Молочные фермы Доение и первичная обработка молока 3.0
Отопление и вентиляция по- мещений для животных 6,0
Кормоприготовлепие, кормле- ние и поение животных 3,5
Удаление навоза 8.0
Свиноводческие фермы Вентиляция и отопление по- мещений для свиней 6,0
Кормоприготовлепие. кормле- ние и поение животных 3.5
Удаление навоза 8,0
Фермы по откорму крупного рогатого скота Кормоприготовлепие, кормле- ние и поение животных 3,5
Удаление навоза 8.0
Вентиляция и отопление 6.0
Птицеводческие фермы Вентиляция помещений пти- цефермы 2,0
Инкубатории 2,0
Дополнительное освещение 1,0
Остальные процессы 3,5
Теплицы,парники Все процессы 1,0. ..2,0
Зернотока, храни- лища Зерно обработка. Хранение овощей 8,0
Оценку деятельности ЭНС дают путем сравнения фактичес-
ких и нормативных показателен. Результаты анализа служат
основанием для поощрения работников службы пли предъявле-
ния санкции к ним. Годовой лимит затрат на техническую эксплу-
атацию энергооборудованпя определяют на основании утвержден-
ных нормативов затрат на техническое обслуживание и ремонт
энергооборудованпя отдельных машин (агрегатов, установок).
Хозяйства должны предусматривать в своих производствен-
но-финансовых планах лимиты затрат на техническую эксплуа-
524
тацию энергооборудования, исходя из количества энергоустано-
вок или планируемого и согласованного с Энергосбытом по-
требления электроэнергии за год по отраслям и ранее приведен-
ного лимита удельных затрат.
Фактические затраты на техническую эксплуатацию могут
совпадать или отличаться от лимитных затрат. ЭНС системати-
чески внедряет новые способы и технические средства обслужи-
вания и ремонта энергооборудования, обучает электромонтеров
передовым приемам выполнения работ, снабжает необходимы-
ми инструментами, приборами и приспособлениями. Кроме это-
го, она также проводит разъяснительную работу с персоналом,
обслуживающим технологическое оборудование, по предотвра-
щению аварийных режимов работы технологического оборудо-
вания, по рациональным приемам использования энергообору-
дования - все это позволяет повысить производительность труда
электромонтеров, снизить расход материалов, запасных частей и
оборудования на ремонтно-эксплуатационные нужды и, следо-
вательно, фактические затраты на техническую эксплуатацию
энергооборудования. При условии соблюдения нормативной
безотказности и продолжительности простоев достигнутая эко-
номия (разность между лимитными и фактическими затратами)
служит положительным показателем деятельности ЭНС.
Показатели безотказности и простоя - основные показатели
для премирования электромонтеров и руководителя эксплуата-
ционного участка. Размер премии (в процентах к основной за-
работной плате) устанавливают в соответствии с принятыми в
хозяйстве нормативами.
Организация эксплуатации энергооборудованпя, при кото-
рой конечными результатами ЭНС являются безотказность
энергооборудования, продолжительность простоя из-за отказов
энергооборудования и экономия затрат на эксплуатацию, а не
объем выполненных работ, измеряемый в стоимостном выраже-
нии и являющийся эксплуатационными издержками хозяйства,
ориентирует ЭНС на достижение высокой эффективности про-
изводства обслуживаемого хозяйства и заинтересовывает элект-
ромонтеров в повышении производительности труда и внедре-
нии прогрессивных форм работ.
22.2. Анализ деятельности ЭНС
Анализ деятельности ЭНС проводят с целью контроля за хо-
дом эксплуатации энергооборудования и своевременного выяв-
ления резервов повышения эффективности ее работы. Результа-
ты анализа помогают руководству ЭНС при оперативном уп-
525
равнении и планировании перспективного развития службы, по
ним осуществляют материальное и моральное стимулирование
исполнителей.
ЭНС, какую бы форму она ни имела, существует для обслу-
живания основного производства и всегда является вспомо-
гательной службой предприятий АПК. Поэтому анализ
деятельности должен производиться, исходя из оценки влияния
работы ЭНС на конечные результаты основного производства.
В ряде случаев то, что кажется выгодным для ЭНС, что улучша-
ет ее финансовые показатели, может быть невыгодным для хо-
зяйств. В связи с этим важно строго соблюдать принципы выбо-
ра оценок работы ЭНС. Общая методика анализа содержит три
этапа. На первом этапе определяют фактические значения
технико-экономических показателей работы ЭНС за некоторый
период (месяц, год) по отчетным документам или по результа-
там специального обследования состояния дел. На втором
этапе сравнивают фактическое значение с базисными. За ба-
зисные принимают плановые или средние (за ряд лет или по
группе ЭНС), или лучшие (перспективные) значения показате-
лей. Во всех случаях базисные значения не должны быть хуже
фактического уровня, достигнутого в среднем за 3...5 предшест-
вующих лет. На третьем этапе по результатам сравнения
принимают решение о работе ЭНС. При этом сравнение выпол-
няют при помощи индексов (отношение фактического значения
к базисному) или в виде изменения показателей (разность фак-
тического и базисного значения).
Различают общий и специальный анализ (себестоимости ра-
бот, трудозатрат и т. и.). При общем технико-экономическом
анализе рассматривают такие основные показатели, которые
позволяют оценить, в какой мере ЭНС выполняет своп задачи:
поддержание требуемого технического состояния энергообору-
дования; рациональное использование энергооборудованпя;
обеспечение экономичности эксплуатации; повышение уровня
электрификации и автоматизации сельскохозяйственного про-
изводства. Необходимые показатели выбирают из числа техни-
ко-экономических оценок, приведенных в табл. 22.2. Техничес-
кое состояние оценивают по интенсивности отказов «X.», коэф-
фициенту простоев «т» и комплексному коэффициенту техничес-
кого состояния «кт»:
; т = ^; Ат = (1-Х.) (1-т), (22.1)
и Т„
526
Таблица 22.2
Основные показатели работы ЭНС по эксплуатации
энергооборудования
Показатель Условные обо- значения и рас- четные формулы
1 2
Входные показатели, характеризующие ресурсы и условия работы
Число работающих, чел. N
Основные фонды ЭНС, руб. Фо
Мощность обслуживаемого энергооборудо- вания, кВт р
Стоимость выделенных ресурсов, руб. —
Выходные показатели, характеризующие результаты работы
Число обслуживаемого энергооборудования, у. е. э. Q
Интенсивность отказов, о. е. &И А- — И
Суммарная продолжительность простоев техники по вине ЭНС, ч
Количество потребляемой в хозяйствах элек- троэнергии, кВт-ч 1Г
Эффект (ущерб), руб. дэ
Показатели эффективности работы
Коэффициент технического состояния энер- гооборудования Ат =(1-А)(1-т)
Производительность работников ЭНС, у.е.э./чел. q=Q/N
Число часов использования установленной мощности энергооборудования, ч TV=W/P
Себестоимость наработки энергооборудова- ния, руб/(кВт-ч) S=S/W
Обобщенный показатель эффективности —
где и, А/? - число установленного и отказавшего энергооборудо-
вания;
T^=W/P - число часов использования установленной мощнос-
ти энергооборудования;
И7- годовое потребление электроэнергии;
527
Тп средневзвешенная продолжительность простоев техники
по вине ЭНС,
1 Ди
л >=i
У - суммарный ущерб;
Tm, Vi - продолжительность и ущерб от i-ro отказа.
Степень использования энергооборудованпя оценивают по
числу часов использования установленной мощности в течение
года.
Экономичность эксплуатации оценивают по затратам на
единицу наработки энергооборудованпя «з» и производительно-
сти электромонтеров:
3=3/W, q=Q/N, (22.2)
где 3 - суммарные затраты на эксплуатацию за некоторый пери-
од;
W - количество электроэнергии, полезно использованной за
этот же период (наработка), кВт-ч;
Q - число обслуженного энергооборудованпя, у.е. э.;
N- число работников ЭНС, чел.
Полную комплексную оценку работ ЭНС по технической
эксплуатации дает обобщенный критерий эффективности, кото-
рый учитывает взаимосвязь ранее указанных частных критериев:
3=f(kT,q,S,TB).
Обобщенный критерий может выражаться в виде суммы или
произведения частных критериев:
Э' = +а2</ +oc3S' +a4TB ;
Э" = (С,')"1 (?")“2 • (З”)“3 • (О“4. (22.3)
где <Xj - весовые коэффициенты (показатели), которые определя-
ют значение целей работы.
Итоги дальнейшего развития электрификации оценивают по
объему работ, связанных с развитием электрификации и автома-
тизации производства и приросту электровооруженности труда:
3=£з;; ДР = —; ДИ'М = —, (22.4)
м Л/ м М
где 3i - стоимостная оценка выполненных работ, руб.;
ДР, AW - прирост установленной мощности энергоустановок
и потребленной электроэнергии, кВт (кВт-ч);
Л/ - число среднегодовых работников хозяйства, чел.
При изучении закономерностей развития ЭНС все перечис-
ленные оценки рассматривают совместно с основными конеч-
528
ными результатами обслуживаемых хозяйств: выпуском валовой
продукции на среднегодового работника (на 100 га пашни сель-
хозугодий), размером прибыли (убытка), энерговооруженностью
труда, уровнем электрификации и т. п. Для этого используют и
дополнительные показатели: фондовооруженность работников
ЭНС, количество сэкономленной электроэнергии, число пода-
ных рационализаторских предложений и г. п.
Базисная величина эксплуатационных затрат на единицу на-
работки соответствует среднему оптимальному значению
_ з If ' + з И' + зпИ''
— zt\ ЛЧ г г 11 11
иж+ир+ип
(22.5)
где зж, зр, зп - оптимальные эксплуатационные удельные затраты
для энергооборудования, используемого в животноводстве, рас-
тениеводстве и подсобных предприятиях (руб/кВт-ч);
WM, Wp, W„, - количество потребляемой электроэнергии в со-
ответствующих отраслях хозяйства, кВт-ч.
В ходе анализа деятельности ЭНС необходимо обратить
внимание на техническое состояние энергооборудованпя (интен-
сивность отказов, коэффициент простоя и т.п.); число часов ис-
пользования установленной мощности. Эти показатели характе-
ризуют главные задачи деятельности ЭНС. Если они хуже ба-
зисных, то хорошие значения остальных показателей нельзя
признать положительными.
Таким образом, целевой подход к анализу деятельности ЭНС
позволяет на основе ограниченного числа отчетных данных по-
лучить всестороннюю и объективную оценку достигнутого
уровня, а также выявить резервы улучшения эксплуатации энер-
гооборудования.
22.3. Расчет объема работ, числа обслуживающего персонала
ЭНС и штата инженерно-технических работ ников
Расчет объема работ по обслуживания энергооборудования.
Известны различные подходы при определении трудоемкости
работ по техническому обслуживанию (ТО), текущему (ТР) и
капитальному ремонту (КР) энергооборудованпя. Первый из
них основан на измерении объема работ и условных единицах
эксплуатации (УЕЭ). Условные единицы разработаны для расче-
та количества эксплуатационного персонала ЭНС хозяйства
МСХ СССР (см. указания Министерства сельского хозяйства
СССР от 30 января 1974 г., № 15). В 1987 г. УЕЭ были перерабо-
таны, они приведены в приложении 22.1. Во втором случае объ-
ем работ определяется непосредственно в единицах трудоемкос-
529
ти (нормо-часах). В третьем случае энергооборудование сначала
переводят в условные единицы ремонта (УЕР), а затем по трудо-
емкости одной УЕР определяют зрудоемкость отдельных видов
работ (ТО, ТР, ЗС и КР). На практике наиболее распространены
первый и третий методы расчета.
Для расчета общего числа персонала ЭНС рекомендуется ис-
пользовать первый вариант. Второй - для выбора пунктов тех-
нического обслуживания и штата инженерно-технических ра-
ботников (ИЗ'Р). Третий - для определения затрат труда по видам
технического обслуживания для каждого электрифицированного
объекта хозяйства и определения численности электромонтеров в
группах по видам работ (группа ТО, ТР, ЗС и КР) и для выбора
пунктов технического обслуживания и ремонта энергооборудова-
ния. Расчет ведется в форме таблицы (см. табл. 22.3).
Энергооборудование для каждого электрифицированного
объекта хозяйства, определенное на основании журнала учета
энергооборудования, заносят в графу 2, а количество оборудо-
вания в каждой группе - в графу 4. В графы 5, 6 и 7 заносят ус-
ловное обозначение среды, в которой работает оборудование
(см. табл. 22.4), число часов работы оборудования в сутки и ко-
эффициент сезонности, соответственно. Коэффициент сезоннос-
ти работы энергооборудования определяется путем деления чис-
ла месяцев работы оборудования на число месяцев в году.
Объем работ на единицу оборудования в УЕЭ определяется
по приложению 22.1 и заносится в графу 8. При этом следует
учесть, что в объем работ в УЕЭ силового оборудования входит
также и объем работ по ТО и ТР аппаратуры управления и элек-
тропроводки. Поэтому графы 8 и 9 расчетной табл. 22.3 запол-
няются только для силового оборудования (см. приложение
22.1), а для аппаратуры управления графы 8 и 9 остаются неза-
полненными.
Объем работ по каждой группе оборудования определяется
путем перемножения данных, приведенных в графах 4 и 8. Об-
щий объем работ по участку обслуживания определяется сумми-
рованием УЕЭ в графе 9.
Для определения физического количества ремонтов необхо-
димо по данным табл. 22.5, в зависимости от места установки и
длительности работы в сутки, определить годовое количество
ТО, ТР, ЗС и КР на единицу оборудования и занести соответст-
венно в графы 10, 11, 12, и 13. Если оборудование ставится на
консервацию, необходимо к годовому количеству физических
технических обслуживаний по нормам (графа 10) добавить одно
ТО (на консервацию). Для электродвигателей замена смазки
530
Таблица 22.3
№ Наименование и характеристи- ка оборудования Еди- ница изме- рен w Коли чес- тно С р д а Объем работ в усл. единицах (УЕЭ) Годовое количест- во физических ремонтов на еди- ницу измерения по нормам, пгг. Коэффициент пере- вода физических ре- монтов в условные Количество условных ремон- тов в год, шт.
ед. общ. то ТР зс КР ТО ЗС ТР КР то ТР КР
1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21
БРИГАДА №1
1 Цех на 46 тыс. цыплят
Шкаф силовой. 8 групп шт 4 1 24 1 0.32 1.28 12 2 0 0,25 2.8 0 2,92 0 134,4 23.4 0
Щит осветительный, 6 групп шт 27 1 24 1 0 0 2 0 0 0 1.2 0 0 0 64,8 0 0
Магнитные пускатели, до 25 А шт 14 4 б 1 0 0 24 2 2 0,18 0.4 0 0,25 0 134,4 7.0 0
Пакетные переключатели шт 1 4 б 1 0 0 24 2 2 0.18 0.3 0 0,31 0 7.2 0.62 0
Электропечи шт 14 4 6 1 0.25 3,5 24 2 2 0.18 1.4 0 1,46 1.6 470,4 40,9 4.03
Светильники с ламп, накал. шт 23 4 8 1 1,4 3,22 4 0 0 0 0,52 0 0 0 4.78 0 0
Светильники слюмин. ламп. шт 105 4 8 1 2.07 21.74 4 0 0 0 0.62 0 0 0 26.04 0 0
Облучатели шт 18 4 б 1 2,43 4,37 4 0 0 0 1,04 0 0 0 74,88 0 0
Провод АПВ-2,5 м 4637 4 24 1 0 0 4 0 0 0 1 0 0 0 18.55 0 0
Кабель АВРГ-4*2,5 м 253 4 24 1 0 0 4 0 0 0 1.2 0 0 0 12.14 0 0
Электродвигатели. 4А, 1,1/1500 шт 9 4 24 1 1,28 11,52 24 2 2 0,18 0.8 0.8 0.9 0.8 19,2 1.8 0,14
Электродвигатели, 4А, 3/1000 шт 1 4 4 1 1,28 1.088 24 2 2 0,18 0,88 ),88 0.99 0,88 21,12 1.98 0,16
Электродвигатели. 3/1500 шт 1 4 6 1 1.28 1,28 24 2 2 0,18 0.8 0.8 0.9 0.8 19.2 1.8 0.14
Электродвигатели. 4А 5,5/1000 шт б 4 4 1 1.28 6,528 24 2 2 0,18 1,1 1,1 1.1 1.1 158.4 13,2 1.19
ВСЕГО 54,525 1319 105 6,82
Примечание. В расчетной таблице следует строго соблюдать распределение энергооборудования но населенным
пунктам (бригадам, отделениям), отраслям, производственным объектам и технологическим машинам (агрегатам,
установкам). Условное обозначение среды в зависимости от места установки энергооборудования поясняется в
табл. 22.4.
выполняется при их мощности, превышающей 75 кВт. Это свя-
зано с тем, что электродвигатели меньшей мощности комплек-
туются закрытыми подшипниками.
Таблица 22.4
Условное обозначение среды в зависимости от места установки
энергооборудования
Место установки энергооборудованпя Условное обозна- чение среды Примерный перечень помещений
Чистые сухие помещения с нормальной средой (отно- сительная влажность по- мещения не превышает 60%, температура 30° С). 1 Конторы, клубы, отапли- ваемые склады, подсоб- ные помещения, механи- ческие мастерские и др.
Пыльные помещения (по условиям производства содержится технологичес- кая пыль) 2 Кормоцехи, деревообра- батывающие мастерские, зерноочисп тельные пункты и др.
Влажные (относительная влажность выше 60% , но не превышает 75%), сырые помещения и открытый воздух (относительная влажность превышает 78%) 3 Неотапливаемые склады, залы столовых, отапли- ваемые подвалы и ово- щехранилища, доильные залы, молочные, водо- качки, кормокухни и др.
Особо сырые с химически активной средой (относи- тельная влажность близка к 100%), длительно или проточно находятся пары аммиака и других газов невзрывоопасных концен- траций, но разъедающих изоляцию и токоведущпе части энергооборудованпя 4 Коровники, телятники, свинарники и другие жи- вотноводческие помеще- ния при отсутствии в них установок по созданию микроклимата
532
Таблица 22.5
Годовое количество технических обслуживании (ТО), текущих
ремонтов (ТР), замен смазок (ЗС) и капитальных ремонтов (КР)
энергооборудования в зависимости от места его установки и
времени работы в сутки
Электроз ехничес- кое оборудование и место его установки Число часов работы энергооборудования в сутки
до 8 час. до 16 час. более 16 час.
ТО ТР ЗС КР ТО ТР ЗС КР ТО ТР ЗС КР
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13
Электродвигатели, сварочные транс( юрматоры. щиты, сборки, пуско-
регулирующая аппарату эа и прочее электротехническое оборудование:
- в сырых помеще- ниях с выделением аммиака; 24 2 2 0,18 34 2 2 0,25 57 3 3 0,42
во влажных и сырых помещениях, на открытом возду- хе или под навесом; 16 2 1 0,14 22 2 1 0,2 37 3 2 0,33
в пыльных поме- щениях 7 2 1 0,14 10 2 1 0,2 17 3 2 0,33
- в чистых сухих помещениях с нор- мальной средой 5 1 1 0,11 7 1 1 0,15 12 2 3 0,25
Электроводонагрев атели электродные и котлы электрод- ные паровые 5 1 0,3 5 1 - 0,3 5 1 - 0,3
Электроводонагрев атели емкостные и проточные (элементные) 5 1 0,2 5 1 - 0,2 5 1 0,2
Установки электро- калориферные 5 1 - - 5 1 - - 5 1 - -
Электропроводки, щитки, светильни- ки:
- чистые сухие по- мещения 2 - - - 2 - - - 2 - - -
- сырые, пыльные, загазованные по- мещения и на от- крытом воздухе 4 - - - 4 - - - 4 - - -
533
Продолжение таблицы 22.5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13
Наземная часть зазем- ляющих устройств (за- земляющие машелрали) 4 - - 0,07 4 - - 0.07 4 - - 0,07
Заземляющие устрой- ства 4 - - 0,07 4 - - 0.07 4 - - 0,07
Воздушные линии:
- на деревянных опо- рах - на металлических и железобетонных опо- рах 3 1 - 0,17 3 1 - 0,17 3 1 - 0.17
3 1 - 0.11 3 1 - 0,11 3 1 - 0,11
Кабельные линии 3 1 - 0.08 3 1 - 0,08 3 1 - 0.08
Распределительные устройства подстанций 3 1 - 0,33 3 1 - 0,33 3 1 - 0,33
Силовые трансформа- торы подстанций 2 0,33 - 0.14 2 0,33 - 0,14 2 0,33 - 0,14
Примечание. Замена смазки производится во вращающихся электри-
ческих машинах мощностью более 70 мВт .
Количество условных ремонтов в год (графы 18, 19, 20, 21)
определяют путем умножения годового количества физических
ремонтов (графы 10, 11, 12, 13) на коэффициенты перевода фи-
зических ремонтов по группам оборудования (графы 14, 15, 16,
17) (приложение 22.2), на количество (графа 4) и на коэффициент
сезонности (графа 7). Общий годовой объем работ по ТО, ТР,
ЗС и КР для участка обслуживания или хозяйства определяют в
физических и условных ремонтах как сумму объемов работ по
электрифицированным объектам (итоги граф 18...21).
Содержание энергетического оборудования в технически ис-
правном состоянии на протяжении всего амортизационного пе-
риода обеспечивается выполнением плановых и внеплановых
мероприятий по обслуживанию и ремонту. К плановым меро-
приятиям относя гея техническое обслуживание, текущие ремон-
ты, замена смазки и капитальные ремонты. К неплановым ме-
роприятиям относится оперативное (дежурное) техническое об-
служивание, выполняемое оперативным персоналом.
Годовые затраты для каждого вида работ определяются пу-
тем умножения трудоемкости условной единицы ремонта
(табл. 22.6) на количество условных ремонтов соответствующего
вида работ. Результаты расчетов удобнее поместить в таблицу
(см. табл. 22.7).
534
Таблица 22.6
Норматив трудоемкости на одну условную единицу ремонта,
чел.-час.
Виды работ Норматив трудоемкости на 1 ус- ловную единицу ремонта, чел.-час.
Техническое обслуживание 0,50
Текущий ремонт 4,80
Замена смазки 0,25
Капитальный ремонт 12,5
Для удобства составления графиков текущих и капитальных
ремонтов, а также графиков ТО следует определить затраты
труда по отдельным объектам хозяйства, а не в целом по хозяй-
ству.
Таблица 22.7
Расчет затрат труда
№ Объекты хозяйства Количество условных ремонтов в год, шт. Затраты труда на прове- дение видов работ, чел.-час.
то ТР | ЗС | КР ТО 1 ТР I ЗС 1 КР 1 до
БРИГАДА 1
Коровник 150 75 | - | 5 75 1360 | - 162,5 165,25
В графу 2 табл. 22.7 заносят объекты хозяйства из табл. 22.3.
Из этой же таблицы (графы 18-21) заполняют 1рафы 3, 4, 5 и 6,
соответственно. Затраты труда на проведение видов работ
(графы 7-10) получают путем умножения трудоемкости вида
работ (см. табл. 22.6) на количество условных ремонтов в год на
данном объекте (1рафы 3-6). Затраты труда на проведение де-
журного (оперативного) обслуживания можно определить по
формуле:
Здо = Кд -(Зто +3ТР +3ЗС),
где Кд - коэффициент долевого участия и затрат труда на дежур-
ное обслуживание, Кд= 0,15;
Зто + 3ТР +3зс - затраты труда на выполнение планируемых
ТО, ЗС, ТР, чел.-час.
Расчет числа обслуживающего персонала и штата инженер-
но-технических работников. Количество персонала в группах
обслуживания и ремонта определяется по формуле [4,6/
535
где Nx - количество персонала в группе;
3, - годовые затраты труда на выполнение i-ro вида работ,
чел.-час.
Министерство труда и социального развития рекомендует
производить расчет действительного фонда рабочего времени в
следующем порядке:
1) при пятидневной рабочей неделе с двумя выходными дня-
ми в году определяется количество рабочих дней:
dp=dK- dH-2 - dn=365-52-2-10=251 (день),
где dp - количество рабочих дней в году;
dK - количество календарных дней в году;
dH - количество недель в году, dH =52;
dn - количество праздничных дней в году, согласно КЗоТ, dn =10;
2) действительный фонд рабочего времени может быть опре-
делен по формуле:
ФД = ((<*/>
где dp - количество отпускных дней в году, согласно КЗоТ, do =20;
t - средняя продолжительность рабочей смены (при двух вы-
ходных днях в неделю 8,0 ч);
п - число часов, на которое укорочен предпраздничный день,
(обычно 1 час);
dnn _ количество предпраздничных дней в году, согласно КЗоТ
dnn =8;
т|р - коэффициент, учитывающий потери рабочего времени
по уважительным причинам, т|р =0,95-гО,96.
Число электромонтеров в группе дежурного обслуживания
может быть определено из следующего выражения:
м = Зто +3ТР + Ззс ,к ,
Фд
где Кд - коэффициент, учитывающий затраты труда на дежурное
обслуживание, Кд=0,15.
Зная численность электромонтеров по bi щам работ, можно
определить среднегодовое число электромонтеров:
N= ЕН+ N„.
Для учета различных способностей, опыта, квалификации
электромонтеров рассчитывают гарантированное число элект-
ромонтеров, обеспечивающих выполнение максимально воз-
536
можного объема работ при напхудших условиях. Для этого
можно воспользоваться выражением, приведенным в работе:
Nr=N (1+рКа)(1+рКф),
где N - среднегодовое число электромонтеров;
р - оценка доверительного интервала изменения случайных
величин, р=1...3;
Ка - коэффициент вариации объема работ исполнителей,
Ка=0,05...0,10;
Кф - коэффициент вариации производительности исполните-
лей, Кф=0,07...0,15.
Значения коэффициентов Ка и Кф определяются по результа-
там обследования ЭНС. В приближенных расчетах используют
формулы нормального распределения случайных величин:
ту _ Ч"тах ^min ту _ /пах /nin
Ка~ ~ > Кф - 77 ’
6Т * 6f
где гпмх, т - наибольшие, наименьшие и средние трудозат-
раты на ТО (ТР) однотипных электродвигателей одним п тем же
исполнителем;
fmax, fmm, f, - наибольший, наименьший и средний расход вре-
мени различными исполнителями на ТО (ТР) однотипных элек-
тродвигателей.
Пример: По результатам обследования получено, что
Тщах = 12 ч, Tmill = 8 ч. Тогда т = 10 ч, =• 11ч, = 8 ч, f = 9,5 ч,
N = 10 чел.
Решение:
к = ImaCLEmm = = 0.067 ,
6т 6-10
к = /max "/min = JJLJL = 0.056 .
Ф 6f 6-9,5
Nr=N(l +рКа)(1+рКф)=10(1+2-0,067)( 1 +2-0,056)= 12,6 чел.
Окончательное решение о количестве электромонтеров при-
нимают при обосновании структуры ЭНС и оно должно нахо-
диться в пределах от N до Nr.
Должности руководителей ЭНС выбирают согласно данным,
приведенным в табл. 22.8.
537
Таблица 22.8
Типовые штаты службы главного энергетика
сельскохозяйственных предприятий
Должность руко- водителя ЭНС Нормативы для введения должности
1. Главный энерге- тик 1 на хозяйство, имеющее энергоустановок не более чем 1500 УЕЭ и потребляющее более 1,5 млн. кВт-ч эл. энергии на произ- водственные цели
2. Старший инже- нер-энергетик на правах главного 1 на хозяйство, имеющее энергоустановок от 1001 до 1500 УЕЭ и потребляющее более 1,0 млн. кВт-ч эл. энергии на производст- венные цели
3. Старший инже- нер-энергетик 1 на хозяйство, имеющее энергоустановок от 500 до 1000 УЕЭ и потребляющее более 0,5 млн. кВт-ч эл. энергии на производст- венные цели
4. Инженер- электрик 1 на хозяйство, имеющее энергоустановок от 251 до 500 УЕЭ и потребляющее менее 0,5 млн. кВт-ч эл. энергии на производст- венные цели
5. Старший тех- ник-электрик 1 на хозяйство, имеющее энергоустановок от 101 до 250 УЕЭ и потребляющее менее 0,5 млн. кВт-ч эл. энергии на производст- венные цели
Инженерно-технических работников выбирают на основании
нормативов, приведенных в [2-4J (см. табл. 22.9).
Таблица 22.9
Штатные нормативы службы главного энергетика
сельскохозяйственных предприятий
Должность ИТР Нормативы для введения должности
1. Инженер-электрик 1 должность на каждые 1100 УЕЭ
2. Старший техник- электрик 1 должность на каждые 650 УЕЭ
538
22.4. Разработка графиков технического обслуживания
и текущего ремонта
Техническое обслуживание энергооборудованпя заключается
в разработке годового и квартальных графиков ТР и ТО.
Разработку графиков следует начинать с годового графика
ТР, а за тем на его основании построить квартальные графики
технического обслуживания и ремонта. Годовой график ТР ре-
комендуется для отдельных, объединенных общим технологиче-
ским процессом, объектов (МТФ, СТФ, мехток и др).
При разработке графиков должны учитываться периодич-
ность (количество) ремонтов, особенности технологии сельско-
хозяйственного производства, трудоемкость работ по техниче-
скому обслуживанию энергооборудованпя, а также действитель-
ный фонд рабочего времени персонала в соответствии с разра-
ботанной структурой электротехнической службы.
Сам график ТО и ТР имеет специальную форму (приложение
22.3), он составляется с помощью следующих рекомендаций. В
качестве интервала времени при построении графика следует
принять неделю (в году будет 52 недели, их целесообразно раз-
бить на 4 квартала по 13 недель каждый). Планируются отпуска
электромонтеров и отмечаются недели, когда электромонтеры
находятся в отпусках. Определяется еженедельная нагрузка бри-
гады электромонтеров из расчета 40-часовой рабочей недели и
принятой удаленности объектов от пункта текущего ремонта.
Составление графика ТО и 'ГР следует начинать с объектов се-
зонного использования. Время проведения первого ТО и ТР в
планируемом году устанавливается в зависимости от даты про-
ведения таких мероприятий в предыдущем году и нормативных
значений периодичности. Если даты проведения предшествую-
щих мероприятий отсутствуют, то время проведения ТО и ТР
выбирается произвольно с учетом общего количества их в год и
периодичности проведения при условии выполнения всего комп-
лекса мероприятий в планируемом году. Необходимо стремить-
ся к равномерной загрузке электромонтеров по неделям. Поми-
мо этого, следует добиваться, чтобы электромонтеры выполняли
возможно больший объем работ на одном объекте. Производст-
во трудоемких работ целесообразно предусматривать на период
наименьшей загрузки энергооборудованпя (пребывание скота на
летних пастбищах, перерыв в работе электронагревательных
установок и т.д.). Допускается смещение проводимых мероприя-
тий в пределах ±35% нормативной периодичности.
539
Мероприя тия на графике отмечаются числами, соответствую-
щими трудозатратам на проведение работ, например, для ТО с
трудозатратами 14,7 чел.-час на одно обслуживание проставля-
ется число 14,7. При проведении для части энергооборудования
ТР, а для остального оборудования ТО трудозатраты простав-
ляются в виде дроби: в числителе - трудозатраты на ТР, а в зна-
менателе - трудозатраты на ТО, например, 39,6/1,8.
Чтобы не превышать недельную загрузку бригады электро-
монтеров, по мере составления графика ведется понедельный
учет трудоемкости выполненных работ путем суммирования
трудозатрат после рассмотрения очередного объекта. Для работ,
имеющих трудозатраты на одно профилактическое мероприятие,
превышающее недельную загрузку бригады, следует предусматри-
вать их выполнение в течение двух или нескольких недель.
22.5. Разработка ремонтно-обслуживающей базы
Ремонтно-обслуживающая база (РОБ) ЭНС хозяйства фор-
мируется с учетом формы и способа организации работ. РОБ
представляет собой комплекс стационарных и передвижных тех-
нических средств, расположенных на территории хозяйства. В
состав РОБ хозяйства должны входить:
• посты технического обслуживания;
• пункт технического обслуживания и ремонта энергообо-
рудования (ПТОРЭ);
• электроремонтная измерительная лаборатория;
• транспортные средства.
РОБ энергетических служб хозяйств формируется из техниче-
ских средств и объектов первого и второго уровней. Состав объ-
ектов и средств на каждом уровне определяется не только слож-
ностью работ, но и их собственными технико-экономическими
характеристиками. Это значи т, что для выполнения работ следу-
ет подобрать наиболее подходящие по специализации и произ-
водительности средства.
РОБ для первого уровня целесообразно размещать в одном
из помещений обслуживаемых ферм или комплексов. Оборудо-
вание РОБ первого уровня позволяет выполнять все операции
технического обслуживания основных видов энергоустановок,
мелкий ремонт и несложные слесарные работы. Технические
средства второго уровня РОБ энергетической службы включают
стационарные ПТО, мастерские, цехи и передвижные мастер-
ские. Ниже приведена краткая характеристика некоторых из мо-
бильных технических средств ремонтно-обслуживающей базы
ЭНС хозяйства.
540
Автопередвпжная мастерская ММТОЖ-53 предназначена для
монтажа, пусконаладки, текущего ремонта и технического об-
служивания животноводческих ферм. Для расширения мастер-
ской и обеспечения выполнения операций технического обслу-
живания н текущего ремонта энергооборудованпя на местах ус-
тановки ее рекомендуется доукомплектовать стендом УН-13,
предназначенным для настройки защитных устройств и сушки
электрических машин, прибором кон троля сопротивления петли
фаза-нуль - М-417, измерительным комплектом К-505 и индика-
тором напряжения Н-91.
Передвижная электродиагностическая лаборатория ЭДЛ-1
предназначена для проведения технического обслуживания, тех-
нической диагностики и текущего ремонта энергооборудованпя
напряжением до 1000 В. Комплект оборудования ЭДЛ-1 позво-
ляет измерить сопротивление изоляции и рабочий ток энерго-
оборудованпя, напряжение, сопротивление заземляющих уст-
ройств, сопротивление петли фаза-нуль, температуру сборочных
единиц электрических машин, обеспечивает настройку защит-
ных устройств, сушку обмоток электрических машин, зарядку
аккумуляторов. На базе электродиа гностической лаборатории
можно выполнять электромонтажные, слесарные, покрасочные,
сварочные и грузоподъемные работы.
Автопередвпжная электроремонт пая мастерская типа
АНЭМ-2М предназначена для выполнения работ по техничес-
кому обслуживанию и текущему ремонту сельских электростан-
ций и элек трических сетей.
22.6. Способы повышения эффективности эксплуатации
Для удовлетворения непрерывно растущих потребностей на-
селения необходимо непрерывно совершенствовать АПК, его
электроэнергетическую основу и эксплуатацию энергооборудо-
ванпя. Это приводит к необходимости систематического поиска
способов, улучшения работы электромонтеров, инженерно-
технических работников и электротехнической службы в целом.
Способы повышения эффективности эксплуатации энерго-
оборудования, так же как и способы повышения использования
другой техники, можно условно разделить па технические, орга-
низационно-технологические и социальные.
Технические способы связаны с повышением возможностей
энергооборудованпя, а организационно-технологические - с
улучшением технологических процессов сельскохозяйственного
производства. Социальные способы относятся к моральным,
трудовым и бытовым факт орам стимуляции специалистов ЭНС.
541
Реализация одной части способов не требует дополнительных
затрат и достигается рационализацией процессов без добавоч-
ных ресурсов. Для реализации другой части способов требуются
незначительные дополнительные издержки эксплуатации. Нако-
нец, третья часть способов может быть приведена в действие за
счет дополнительных капиталовложений. Поэтому, выявив в
результате анализа способы повышения эффективности эксплу-
атации энергооборудованпя, следует обосновать очередность их
реализации с учетом технических и экономических возможнос-
тей ЭНС и хозяйства.
Технические способы повышения эффективности эксплуата-
ции энергооборудованпя разнообразны по своему содержанию,
но все они связаны с улучшением надежности, КПД и другими
эксплуатационными свойствами энергооборудованпя.
Важным способом улучшения технического состояния энер-
гооборудования служит укрепление ремонтно-обслуживающей
базы ЭНС. В каждом подразделении хозяйства (бригаде, ферме
и т. и.) должны быть посты электриков, укомплектованные не-
обходимыми инструментами и приборами, а на центральной
усадьбе - пункт технического обслуживания и текущего ремонта
энергооборудования, обеспечивающий производительное и ка-
чественное выполнение всей номенклатуры работ.
В связи с разбросанностью электрифицированных объектов на
большой зерриторни сельские ЭНС должны уделять повышенное
внимание развитию диспетчерской связи и оснащению своих под-
разделений транспортными средствами, передвижными мастерски-
ми, лабора ториями и испыта тельными установками. Все это позво-
ляет ликвидировать простои технологических объектов из-за слу-
чайных отказов энергоустановок, сократить трудозазраты и непро-
изводительные потери времени электромонтеров.
. Одно из важных условий поддержания энергооборудованпя в
исправном состоянии - правильная организация его хранения.
Это обусловлено непродолжительной занятостью многих энер-
гоустановок в течение года. Около 30% энергооборудованпя
используется 2...3 месяца, 50% - 6...7 месяцев и лишь 20% - ис-
пользуют круглогодично. Как показывает опыт эксплуатации,
при несоблюдении требований к хранению или консервации, в
период простоя энергооборудование более подвержено разру-
шительному действию окружающей среды, чем при работе. Из-
за неконтролируемых воздействий температуры, влажности и
солнечной радиации происходит не только коррозия металличе-
ских частей, но и необратимые структурные изменения в изоля-
ции. Возникает необходимость в дополнительных затратах на
542
ремонт. Неправильное хранение часто приводит к разукомплек-
тованию энергоустановок. Правила консервации и хранения
изложены в ГОСТ 7751-71, а также в рекомендациях ВИЭСХ.
Среди организационных факторов улучшения эксплуатации
энергооборудовання первостепенное значение имеет повышение
квалификации электротехнического персонала, целенаправлен-
ное формирование трудовых коллективов и совершенствование
ЭНС.
Передовые профессиональные навыки обслуживающего пер-
сонала и глубокое знание ими энергооборудовання служат ос-
новой эффективности работы ЭНС. По мере усложнения энер-
гооборудования и интенсификации сельскохозяйственного про-
изводства возрастает роль специалистов ЭНС. Организация сис-
тематического повышения квалификации электромонтеров и
инженерно-технических работников стала основной задачей
ЭНС.
Важное значение имеет целенаправленное формирование
коллективов ЭНС. Методические рекомендации по комплекто-
ванию ЭНС подробно рассматриваются в главе 24.
Способы совершенствования ЭНС заключаются прежде всего
в более полном и глубоком учете целей и особенностей эксплуа-
тации энергооборудовання в сельском хозяйстве. Пока эти
службы еще во многом заимствуют или шаблонно переносят в
свою сферу опыт работы строительно-монтажных подразделе-
ний, которые являются самостоятельными хозяйственными
предприятиями. ЭНС - это вспомогательная служба сельскохо-
зяйственного производства. Игнорирование этого принципиаль-
ного отличия приводит к самому опасному: противопоставлению
целей ЭНС и обслуживаемых ею хозяйств. На этой основе нельзя
добш ься эффективной эксплуатации энергооборудовання.
22.7. Контрольные вопросы
Расскажите о влиянии ЭНС на конечные результаты сельскохо-
зяйственного производства. Дайте характеристику системы пока-
зателей работы ЭНС. По каким принципам выбирают технико-
экономические оценки работы ЭНС? В чем заключается анализ
деятельности ЭНС? Как рассчитывается объем работ по обслу-
живанию энергооборудовання? Как определить число обслужива-
ющего персонала ЭНС? Как выбирается штат инженерно-
технического персонажа ЭНС? Опишите методику’ составления
графиков технического обслуживания и текущего ремонта. Пере-
числите типы ремонтно-обслуживающих баз ЭНС. Опишите ме-
543
тодику выбора ремонтно-обслуживающих баз ЭНС. Перечислите
технические средства второго уровня РТБ. Назовите способы по-
вышения эффективности эксплуатации энергооборудованпя.
Приложение 22
Извлечение из укрупненных нормативов трудоемкости тех-
нического обслуживания и текущего ремонта энергетического
оборудования сельскохозяйственных предприятий Госагропро-
ма СССР от 30.05.1987 г.
Приложение 22.1
Таблица условных единиц для определения объема работ,
выполняемых электромонтерами в хозяйствах
Наименование энергооборудованпя Переводной коэффициент
1 2
1. Линии электропередачи воздушные (на 1 км) до 1 кВ свыше 1 кВ 2. Кабельные линии (на 1 км) 3,93 3,0
до 1 кВ 1,29
свыше 1 кВ 1,9
3. Электростанции дизельные (на 1 агрегат)
менее 100 кВт 10,0
100...300 кВт 20,0
свыше 300 кВт (для агрегатов в холодном резерве берется 0,15 от переводного коэффициента) 30,0
4. Трансформаторные подстанции (на 1 под- станцию) 4
открытые 2,2
закрытые с 1 трансформатором 2,5
закрытые с 2 трансформаторами 3,5
5. Электропривод с асинхронным электродвига- телем
5.1. В сухих и влажных помещениях
до 1 кВт 0,44
1,1...1О кВт 0,61
10,1-40 кВт 0,72
свыше 40 кВт 0,92
544
Продолжение приложения 22.1
1 2
5.2. В сырых и пыльных помещениях до 1 кВт 1,1—10 кВт 10,1...40 кВт свыше 40 кВт 5.3. В особо сырых, с агрессивной средой до 1 кВт 1,1.„10 кВт 10,1.„40 кВт свыше 40 кВт 5.4. В открытых установках до 1 кВт 1,1—10 кВт 10,1.„40 кВт свыше 40 кВт 0,67
0,92
1,13
1,38
0,88
1,28
1,55
1,8
1,07
1,52
1,84
2,24
Примечание. Указанные коэффициенты берутся, если двигатель ра- ботает 6... 10 ч в сутки; если работает менее 6 ч, у.е.э. умножаются на 0,85, если более 10 ч - на коэффициент 1,2.
6. Электротермические установки (на 1 установку)
6.1. Электроводонагреватели водогрейные до 100 кВт 101.„160 кВт свыше 160 кВт 3,22
4,12
5,52
6.2. Электродные паровые котлы до 160 кВт свыше 160 кВт 5,54
6,23
6.3. Электронагреватели с ТЭН до 200 л 201.„400 л 401„.800л свыше 800 л 1,09
1,66
2,64
3,49
6.4. Электронагреватели бытовые (6... 100 л) 0,98
6.5. Электроплиты «Томь»,»Лысьва», на плиту 0,25
6.6. Электроплиты стационарные других ти- пов (на 1 кВт мощности) 0,05
6.7. Электрокалориферы (на 1 установку) до 40 кВт 41.„60 кВт свыше 60 кВт 3,16
3,38
3,78
545
Продолжение приложения 22.1
1 2
6.8. Сушильные шкафы (на 1 установку) 0,53
6.9. Электрообогреваемые коврики (на 1 шт.) 0,15
6.10. Электрообогрев полов (на 100 м2 помещ.) 0,73
6.11. Электрообогрев почвы (на 100 м2парника или теплицы) 0,8
7. Сварочные установки (на 1 установку) генераторы сварочные до 300 А свыше 300 А трансформаторы сварочные до 300 А свыше 300 А преобразователи сварочные до 300 А свыше 300 А 2,88
3,26
0,99
1,24
1,99
2,41
8. Выпрямители зарядные (на 1 установку) со стабилизацией режима без стабилизации режима 1,8
0,53
9. Конденсаторные батареи для компенсации реактивной мощности (на 1 установку) 1,84
10. Электроосветительные установки (на 10 свети. 10.1. В сухих и влажных помещениях с 1...2 лампами накаливания с 3...6 лампами накаливания с 1...2 люминесцентными лампами с 3...6 люминесцентными лампами пьников) 0,65
0,99
0,86
1,41
10.2. В сырых и пыльных помещениях с лампами накаливания с люминесцентными лампами с дуговыми лампами высокого давления 0,91
1,74
1,03
10.3. В особо сырых, с химически активной средой с лампами накаливания с люминесцентными лампами с дуговыми лампами высокого давления 1,4
2,07
1,61
10.4. Наружное освещение с лампами накаливания с дуговыми лампами 1,35
1,56
11. Облучатели (на 10 облучателей) инфракрасного излучения ультрафиолетового излучения комбинированные 0,97
1,65
2,43
546
Продолжение приложения 22.1
1 2
12. Щиты автоматики, имеющие более 5 реле (koi и более 10 транзисторов (тиристоров) на 1 щит реле, контакторы транзисторы, тиристоры микросхемы электронные лампы потенциометры, мосты 1та кторов) 0,04 0,01 0,02 0,02 1,1
Примечание. Щиты управления, содержащие до 5 реле (контакто- ров) и до 10 транзисторов (тиристоров), учтены в условных единицах электроприемника, для которого они предназначены.
13. Электроизгороди (на 1 установку) 0,5
14. Ящики учета электроэнергии (на 1 ящик) 0,3
15. Электропроводки жилых домов:
на 1 квартиру на частный дом 0,1 0,15
Примечание. В число у.е.э. включены вводные щиты, общедомовая и квартирная электропроводка.
Приложение 22.2
Коэффициенты пересчета количества физических технических
обслуживании (ТО), текущих ремонтов (ТР) и капитальных
ремонтов (КР) энергооборудованпя в условные ремонты
№ Наименование электротехнического обору- дования Коэффициенты пересчета для:
ТО ТР КР
1 2 3 4 5
1 Агрегаты зарядные с аппаратурой управления 1,62 1,64 2,08
2 Аппаратура сигнальная, на 10 единиц 0,4
3 Арматура электроосветительная, на 10 светильников
- с одной лампой накаливания 0,52
- с ртутными лампами высокого давления 1,04
- с люминесцентными лампами, до 2 штук 0,62
- с люминесцентными лампами, до 4 штук и более 0,83
4 Выключатели конечные 0,44 0,27
547
Продолжение приложения 22.2
1 2 3 4 5
5 Выключатели автоматические с током, А: до 50 0,5 0,42
200 0,5 0,42
400 0,6 0,62
600 0,8 0,83 0,96
6 Генераторы переменного тока мощностью, до 10 кВА 2,2 2,38 4,24
15 2,4 2.83 4,24
30 2,8 3,73 5,48
60 3,2 4,25 7,16
100 3,6 5,33 8,88
150 4,0 6,71 9,54
7 Генераторы многоамперные низковольт- ные постоянного тока, с током, А:
до 300 3,0 1,46 3,2
500 3,4 2,08 4,0
1000 4,0 2,92 5,2
8 Заземляющие устройства 0,48 4,0
9 Котлы электродные паровые, регулируе- мые мощностью, кВт:
до 160 5,2 4,84 5,4
250 6,8 6,06 6,4
10 Ключи универсальные и переключатели с ч ДО 4 ислом 0,08 гекцш 0,08 i:
8 0,10 0,10
12 0,16 0,17
16 0,20 0,23 0,22
11 Кнопки управления (на 10 шт) с числом кнопок:
2 0,04 0,04
3 0,06 0,06
4 0,10 0,10
9 0,20 0,21
12 Контакты с током, А: до 160 0,50 0,52
400 0,70 0,73
630 0,90 0,94 1,12
13 Конденсаторные установки, кВАр: до 80 2,00 2,08 2,40
100 2,80 2,92 3,20
548
Продолжение приложения 22.2
1 2 3 4 5
250 4,00 4,17
330 4,80 5,00
400 5,60 5,83
500 7,00 7,29
14 Контрольный кабель сечением 1,5 мм2, npoj на 1000 м, с числом жил: 4-7 тожени 2,40 ЫЙ В 3 емле,
10...19 3,00
27...37 3,60
15 Контрольный кабель сечением 1,5 мм2, про. проходных каналах и в трубах, на 1000 м, с 4-7 пожени число 3,60 ый в м жил ie-
10...19 4,40
27...37 5,40
16 Контрольный кабель сечением 1,5 мм2, проло личным и бетонным основаниям, на 1000 м, с 4-7 женньп числом 3,00 I ПО KI 1жил: ip- 4,00
10-19 3,60 4,00
27-37 4,20 5,60
17 Линии воздушные до 1000 В на деревянных однолинейного провода сечением, мм2: до 35 опора 1,80 х, на 1 1,88 000 м 2,40
50 2,40 2,50 3,20
70 3,00 3,13 4,00
95 и более 3,60 3,75 4,80
18 Линии воздушные до 1000 В на металлических i опорах, на 1000 м однолинейного провода сечен до 35 железе ием, mn 1,20 >бегош 12: 1,25 1ЫХ 1,60
50 1,80 1,88 2,40
70 2,40 2,50 3,20
95 и более 3,00 3,13 4,00
19 Линии кабельные до 10 кВ, проложенные в линии, сечением, мм2: до 35 земле, 3,00 на 10( Ю м 4,00
70 4,60 6,00
95 и более 5,40 7,20
20 Линии кабельные до 10 кВ, проложенные п бетонным основаниям, на 1000 м линии, се до 35 о кирп ысипсх 3,60 ИЧНЫК [, мм2: 1 и 4,80
70 6,00 7,60
549
Продолжение приложения 22.2
1 2 3 4 5
95 и более 7,00 8,80
21 Линии кабельные до 10 кВ, проложенные в налах и трубах, на 1000 м линии, сечением, до 35 непро? мм2: 4,80 содны к ка- 6,40
70 7,20 9,60
95 и более 9,00 11,60
22 Микропереключатели и тумблеры 0,08
23 Муфты электромагнитные с передаваемым 100 момен 0,40 ГОМ, к 0,42 Гс*м: 0,48
160 0,60 0,62 0,64
24 Муфты электромагнитные для дистанцион! моментом сцепления, кГс*м: 1,6...6,3 лого уг 0,40 [равле 0,42 НИЯ с 0,48
10,0...25,0 0,42 0,43 0,56
40... 160 0,54 0,56 0,72
25 Пакетные выключатели на ток, А: до 100 0,30 0,31
250 0,40 0,42
400 0,60 0,63
26 Предохранители 0,26 0,13
27 Проводки в сельских домах, включая об- служивание вводного устройства, на 1 дом (присоединен! ie) 2,72
28 Приборы электроизмерительные (на один г показывающие 1рибор 0,30 i: 0,31 0,36
самопишущие 0,66 0,69 0,96
29 Приборы для измерения и регулирования д жения: манометры, мановакуумметры, ваку- умметры показывающие авлени 0,20 я и ра 0,21 зря- 0,28
манометры, мановакуумметры, ваку- умметры с электрической дистанцион- ной передачей 0,20 0,21 0,28
тягометры, напорометры и тягонагю- рометры 0,50 0,52 0,32
реле давления 0,32 0,33
регуляторы давления и сигнализаторы 0,50 0,52 0,29
550
Продолжение приложения 22.2
1 2 3 4 5
вакуумметры ионизационно- термопарные 0,30 0,31 0,34
30 Приборы для измерения и регулирования температуры:
термопары платт шо-платинородиевые, хромель-копелевые и хромель-алюми- ниевые - - О,’-- ,
термометры манометрические показыва- ющие ртутные, газовые и жидкостные 0,24 0,25 i i 0,2';
термометры манометрические самопи- шущие ртутные, газовые и жидкостные 0,60 0,63 0,43
термометры манометрические показы- вающие пневматические, газовые и жидкостные 0,40 0,42 0,38
термометры манометрические бес- шкальные, пневматические, газовые и жидкостные 0,30 0,31 0,34
пирометры излучения 0,60 0,63 0,44
31 Приборы для измерения и регулирования рас счетчики газовые ротационные хода и 0,50 количс 0,52 5ства: 0,40
водомеры 0,30 0,31 0,32
32 Пускатели магнитные для электродвигателей до 17 мощно 0,4 стью, 0,25 кВт:
30 0,5 0,29 0,37
40 0,60 0,33 0,47
55 0,60 0,62 0,80
75 0,80 0,83 0,96
33 Регуляторы автоматические прямого дейсп регуляторы температуры РПД шя: 0,40 0,42 0,32
регуляторы давления диаметром, мм: до 50 100... 150 0,36 0,38 0,36
0,50 0,52 0,48
200...300 0,60 0,63 0,60
регуляторы давления газа диаметром, мм: 0,40 0,42 0,64
до 50
70...100 0,60 0,63 0,96
регуляторы давления мазута 0,24 0,25 0,16
регуляторы уровня воды в баках 0,50 0,52 0,64
регуляторы питания для поддержания уровня воды в баках 1,2 1,25 1,60
551
Продолжение приложения 22.2
1 2 3 4 5
34 Регуляторы электрические: реле температурное типа ТР-200 0,20 0,21
терморегуляторы дистанционные 0,20 0,21 0,20
регуляторы для регулирования подачи топлива, воздуха 0,60 0,63 0,64
регуляторы температуры 0,80 0,83 0,76
35 Электронные регулирующие устройства 0,80 0,83 1,12
36 Электронные следящие приборы 0,60 0,63 0,60
37 Следящие механизмы, работающие в ком- плекте с регулятором 0,90 0,94 0,68
38 Реле и датчики: реле давления сигнальное реле давления дифференциальное реле потока газа или жидкости реле импульсной сигнализации 0,60 0,63
1,8 1,88 -
0,60 0,63 -
1,6 1,67 -
39 Электрозапальнт ж 0,40 0,42 -
40 Датчик реле температур 0,40 0,42 -
41 Датчик реле давления 0,80 0,83 -
42 Датчик реле напора и тяги 0,80 0,83 -
43 Реле управления и защиты: промежуточное реле 0,20 0,21
реле электромагнитные, напряжения и тока 0,26 0,27 -
реле времени электромеханические 0,30 0,31 -
реле контроля скорости 0,30 0,31 0,36
реле времени программное 2,00 2,08 2,40
реле программные 0,30 0,31 -
реле торможения 0,40 0,41 -
фотореле 0,30 0,31 -
44 Реостаты с током, А: до 40 1,20 1,25 1,44
100 1,60 1,67 1,76
200 2,00 2,08 2,40
45 Рубильники с центральной рукояткой, трехфазные, на ток, А: до 400 0,16 0,17
600 0,18 0,19 0,20
800 0,20 0,21 0,24
1000 0,28 0,29 0,32
1500 0,40 0,42 0,48
552
Продолжение приложения 22.2
1 2 з 4 _ 5
46 Распределительные устройства подстанций (без учета работ на обслуживание и ремонт силового трансформатора) для трансформаторов до 10 кВА:
- внутренней установки мощностью, кВА: до 250 6,00 8,34 8,80
630 6,00 10,40 12,00
1000 11,00 18,8 16,0
- наружной установки мощностью, кВА:
до 250 400 9,00 11,45 11,20
630 1000 11,0 25,00 24,00
47 Силовые трансформаторы, трехе разные дву масляные до 20 кВ, мощностью, :LZ.: кобмот 4,00 очные 5,21 10,40
100 4,00 6,26 12,00
160 5,00 7,10 13,00
250 6,00 8,30 15,20
400 7,00 9,27 17,60
630 8,00 10,40 20,0
1000 9,00 12,30 24,00
48 Сварочные траНсформат ры мсщностчю д< 10 э кВт: 0,40 1,25 1,6
24 0,60 1,85 2,40
34 0,80 2,5 3,20
49 Сварочные преобразователи с аппаратурой номинальный сварочный ток, А: 120 управ 4,80 тения 5,00 на 5,60
300 5,60 5,83 6,40
500 8,00 8,34 9,61
1000 12,00 12,50 14,40
50 Трансформаторы для местного освещения, цепей управления и пр., мощностью Вт: до 250 выпря» 0,30 лителе 0,31 Й, 0,40
630 0,34 0,35 0,48
1000 0,50 0,52 0,64
1600 0,60 0,63 0,80
2500 1,00 1,04 1,20
51 Трансформаторы тока однопредельные класса 0,2 0,32 0,33 0,40
553
Продолжение приложения 22.2
1 2 3 4 5
52 Трансформаторы тока с несколькими пре- делами измерений класса 0,2 0,54 0,56 0,64
53 Трансформаторы напряжения однопре- дельные класса 0,2 0,40 0,42 0,48
54 Трансформаторы напряжения с несколь- кими пределами измерений класса 0,2 0,60 0,63 0,72
55 Устройство для электрообогрева полов в животноводческих помещениях, парниках и теплицах на 50 м2 площади обогреваемо- го пола (без аппаратуры управления) 0,9 - -
56 Установки электрокалориферные мощност] до 25 ыю, kBi 1,03 г: 1,06 1,60
40 1,52 1,35 1,80
60 1,52 1,68 2,00
100 1,94 2,14 2,70
57 Щитки осветительные распределительные с числом автоматических выключателей, шт.:
до 2-3 0,70 - -
4 1,00 - -
8 1,20 - -
16 1,60 - -
58 Сеть электросиловая на 100 м одного проводг - в трубах при сечении провода, мм: 1, проле )женн< )го:
ДО 6 0,40 - -
15 0,50 -
35 0,70 - -
70 0,84 - -
более 70 1,00 - -
58 - по кирпичным и бетонным основаниям при сечении провода, мм 2:
ДО 6 1,00 - -
16 1,60 - -
35 2,00 - -
70 2,40 - -
более 70 3,00 - -
59 Сеть осветительная из кабеля, провода, шнура, проложенно- го по кирпичным и бетонным основаниям на 100 м провода с количеством и сечением жил, мм2:
2 х 1,5-4 1,20 -
554
Продолжение приложения 22.2
1 2 3 4 5
60 3 х 1,5 4 1,20 - -
То же при скрытой проводке с количест- вом и сечением жил, мм2:
2x1,5 4 0,50 - -
3 х 1,54 1,20 - -
61 Сеть заземления (заземляющие магистра- ли) на 100м 3,00 - -
62 Стабилизаторы напряжения мощностью, Вт:
160 0,5 0,52 0,64
280 0,60 0,63 0,88
500 0,80 0,83 1,28
900 1,40 1,46 1,60
63 Счетчики электрической энергии, однофазные 0,20 0,21 0,22
64 Счетчики трехфазные для учета активной и реактивной энер- гии (не входящие в комплект подстанций, сборок и т.д.):
для трехпроводной системы 0,26 0,27 0,27
для четырехпроводной системы 0,28 0,29 0,30
65 Шкафы силовые, распределительные пункт с количеством установочных трехфазных ai выключателей (групп), шт.: до 2-3 Ы, СИЛС помат! 1,20 )вые с зческ! 1,25 зорки IX
4 1,60 1,67 -
6 2,00 2,08 -
8 2,80 2,92 -
10 3,20 3,33 -
66 Шкафы сушильные мощностью, кВт: 2 0,60 0,62 0,80
5 1,00 1,04 1,2
10 1,40 1,45 1,60
67 Штепсельные розетки 0,20 0,21 -
68 Электродвигатели асинхронные с короткоз ром 1500 об/мин, мощностью, кВт: до 1,0 амкнут 0,80 ым ро 0,81 то- 0,78
1,1-3,0 0,80 0,90 0,80
3,1 -5,5 1,00 1,00 1,00
5,6 10,0 1,20 1,14 1,43
10,1-22,0 1,40 1,25 2,29
22,1 -40,0 1,40 1,55 3,75
555
Продолжение приложения 22.2
1 2 3 4 5
40,1 -55,0 2,40 2,50 4,40
55,1 75,0 3,0 3,11 5,51
75,1 - 100,0 3,60 3,75 6,78
100,1 - 125 4,40 4,58 8,80
126,0-160 5,40 5,62 10,40
160 - 200 6,0 6,25 11,20
201 250 6,60 6,88 12,40
251 - 320 7,20 7,50 14,00
321 400 8,00 8,34 15,60
69 Электромагниты тянущие и толкающие 0,60 0,63 0,64
70 Электромагниты грузоподъемные, тс:
6 8,40 8,75 9,6
16 10,0 10,42 15,20
20 15,0 15,62 20,0
71 Электромагниты тормозные переменного т усилием, кгс: 35 ока ст 0,80 яговы 0,83 м 0,96
70 1,2 1,25 1,36
115 1,6 1,67 2,00
140 “। 2,20 2,29 2,40
72 Электропечи сопротивления (камерные) мо до 15 ЩНОСГ1 1,4 >ю, кВ 1,46 т: 1,60
30 2,00 2,08 2,40
45 2,80 2,92 3,20
60 3,40 3,55 4,00
75 4,00 4,18 4,80
90 4,80 5,00 5,60
100 5,60 5,83 6,40
110 6,40 6,67 7,20
73 Электроводонагреватели емкостные объеме до 60 >м, лит 0,60 зов: 0,57 0,78
100 0,64 0,66 0,82
200 0,70 1,33 0,91
400 0,82 1,64 1,00
600 1,00 2,18 1,29
800 1,14 2,60 1,47
1600 1,60 3,90 2,07
556
Продолжение приложения 22.2
1 2 з 4 5
74 Электроводонагревателп проточные производительностью .титров в час:
до 350 0,80 0,75 1,03
600 1,34 1,56 1,73
75 Электроводонагревателп электродные, мои до 25 щосты 2,75 о, кВт 1,58 3,50
60 2,80 2,00 3,62
100 3,00 2,25 3,88
175 3,40 3,23 4,39
200 4,26 4,04 5,51
76 Электровулкаш ваторы с аппаратурой уп- равления 1,02 1,02 1,32
77 Электрические автоклавы с аппаратурой управления 2,28 2,29 2,95
78 Электростанции, используемые в качестве а ва и передвижные, мощностью, кВт: до 100 варип! 14,95 того р 16,43 езер- 19,35
300 29,90 32,66 38,70
500 44,85 49,29 58,05
Примечание-
1. Вводятся следующие поправочные коэффициенты:
для светильников, расположенных выше 4 м, - 1,2;
- для аппаратуры во взрывобезопасном исполненпп - 1 ,б;
- для рубильников с боковой рукояткой 1.2;
- для реверсивных магнитных пускателей 1,8;
- для двухполюсных рубильников, включателей автоматических и пус-
кателей магнитных - 0,75;
- для осветительных щитков с пробочными предохранителями 0,75;
- для сетей, проложенных по деревянным основаниям 0.75;
- для сетей и кабельных липин, проложенных на высоте более 2,5 м 1,1:
- для контрольных кабелей сечением 2,5 мм2 1,2; а сечением 4,0 мм2 1,4;
- для электродвигателей при частоте вращения, об/мин: 3000 0.8; 1000
- 1,1; 750 1,2; 600 - 1,4; 500 и ниже - 1,5;
для электродвигателей с фазным ротором, взрывозащищенных, кра-
новых, погружных и многоскоростных 1,3.
2. Коэффициенты перевода учитывают станочные работы в резерве
до 10% и прочие - до 10%.
557
558
Приложение 22.3
Фрагмент годового графика текущих ремонтов
№ Объект, электро* обору- дование Годовое к-во теку- щих ремон- тов. шт. Затраты труда, на ТР, чел.-час ВЫПОЛНЯЕМЫЕ РАБОТЫ
1 КВАРТАЛ 2 КВАРТАЛ
ЯНВАРЬ | ФЕВРАЛЬ МАРТ АПРЕЛЬ МАЙ ИЮНЬ
НЕДЕЛИ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
Бригада 1
1 Коровник 2 180 60 30
2 Мастерские 1 120 90
3 Контора 1 40 40
4 Котельная 2 120 60
выполи; 1ЕМЫЕ РАБОТЫ
3 КВАРТАЛ 4 КВАРТАЛ
№ ИЮЛЬ АВГУСТ СЕНТЯБРЬ ОКТЯБРЬ НОЯБРЬ ДЕКАБРЬ
1 ТЕД ЕЛИ
27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
1 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55
1 60 30
2
3
4 60
Примечание. Пример графика ТР дан для бригады электромонтеров в составе 3 человек, при 40-часовой рабо-
чей неделе.
Продолжение приложения 22.3
ГРАФИК ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
№ Объект, электро- обору- дование Годовое к-во теку- щих ремон- тов, шт. Затраты труда, на ТР, чел,-час ВЫПОЛНЯЕМЫЕ РАБОТЫ
ЯНВАРЬ
1 НЕДЕЛЯ 2 HI ЗДЕЛЯ 3 НЕДЕЛЯ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
№ ВЫПОЛНЯЕМЫЕ РАБОТЫ
4 НЕДЕЛЯ
22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
1 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39
Глава 23. Проектирование энергоремонтных
предприятий
23.1. Классификация энергоремоитных предприятий
В ремонтно-обслуживающей базе выделяют три уровня: об-
ластной, районный и хозяйственный. Они отличаются по зоне
обслуживания, составу работ и техническим средствам.
Областной уровень составляют крупные (областные и зо-
нальные) электромонтажные предприятия, электромонтажные
организации, базы снабжения.
Районный уровень составляют производственные подразде-
ления по текущему ремонту электрооборудования, изготовле-
нию монтажных заготовок или нестандартного оборудования,
участки централизованного выполнения испытаний, измерений,
пусконаладочных работ, пункты обмена и комплектации и т. д.
На уровне хозяйств и эксплуатационных участков база
включает центральный пункт технического обслуживания и ре-
монта (ПТОРЭ), расположенный в центральном отделении сель-
скохозяйственного предприятия, и посты электриков, организу-
емые в бригадах (отделениях) пли крупных фермах. Все участки
снабжены передвижными техническими средствами.
23.2. Оптимизация характеристик энергоремоитных
предприятий
С ростом уровня потребления энергетических ресурсов в
сельском хозяйстве увеличивается объем капитального ремонта
энергооборудовання и возрастает роль централизованных энер-
горемонтных предприятий. Эффективность их работы зависит
от правильного выбора основных характеристик ремонтных баз:
радиуса зоны обслуживания «г», км; годовой производственной
программы Q, УЕР; числа производственных рабочих N, чел.
Задача оптимизации характеристик электроремонтиого
предприятия (ЭРП) состоит в следующем. Увеличивая радиус
зоны обслуживания, можно создавать крупные ЭРП, на которых
есть возможность полного использования материалов, техноло-
гического оборудования и внедрения передовых технологиче-
ских процессов. В результате снижается себестоимость ремонта.
Но вместе с тем крупные ЭРП требуют от хозяйств больших
транспортных затрат на доставку ремонтного фонда и возврат
отремонтированного электрооборудования. Поэтому с расши-
рением зоны снижается себестоимость ремонта, но увеличпва-
560
ются транспортные расходы. При некотором радиусе обслужи-
вания достигается такое сочетание размера себестоимости и
транспортных расходов, которое обеспечивает минимум сум-
марных приведенных затрат. Такой радиус зоны обслуживания
и соответствующие ему характеристики ЭРП будут оптималь-
ными.
При определении зоны обслуживания учитывают равномер-
ное распределение ремонтного фонда на территории зоны. За
единицу площади берут элементарную площадку - круг со сред-
ним радиусом перевозок гп= 1 км и радиусом зоны г = 1,5 км.
В данном случае критерием оптимальности служат приведен-
ные затраты, состоящие из суммы нормативных отчислений от
капиталовложений на строительство ЭРП, себестоимости ре-
монта, транспортных расходов и ущерба сельскохозяйственных
предприятий от простоя электрооборудования в период ремон-
та. Точное математическое описание функции затрат от радиуса
зоны связано с определенными трудностями. Поэтому исполь-
зуют результаты статистического анализа деятельности ряда
действующих ЭРП. Это позволяет представить уравнение наз-
ванных суммарных затрат на УЕР в следующем виде:
Зу = Eaq"”r2”+£><? mr“2m + tPr + c, (23.1)
где Е - коэффициент нормативных отчислений;
q - расчетная плотность размещения ремонтного фонда
(УЕР/км2);
а и b удельные затраты, руб/УЕР;
с - постоянные затраты, не зависящие от радиуса зоны;
tp - удельные транспортные расходы [руб/(км-УЕР)];
n, m - показатели степени, определяемые по статистическим
данным.
Анализ выражения (23.1) позволяет сделать вывод о том, что
при малых транспортных расходах (перевозки осуществляют
крупными партиями автомобильным транспортом по хорошим
дорогам) оптимальный радиус зоны обслуживания составляет
180 км. С увеличением транспортных затрат оптимальный ради-
ус снижается до 45 км при перевозках ремонтного фонда и гото-
вой продукции малыми партиями. При этом возрастает мини-
мальное значение удельных заграт, а в области оптимума они
изменяются более круто - небольшие отступления от оптималь-
ного радиуса резко снижают эффективность ремонтного пред-
приятия. В целом же отступления в сторону большего радиуса
обслуживания менее чувствительны к увеличению затрат, чем
отступления в сторону снижения размеров зоны обслуживания.
561
Особенно резко увеличивается себестоимость ремонта на ЭРП,
радиус зоны обслуживания которых меньше 40 км.
Оптимальные характеристики ЭРП зависят от плотности
размещения ремонтного фонда, но существенное влияние оказы-
вают при q<l УЕР/км2. Это объясняется тем, что при больших
плотностях ЭРП достигает таких размеров, когда положитель-
ный экономический эффект от концентрации ремонтного про-
изводства компенсируется ростом транспортных расходов. При-
чем оптимальная годовая программа и радиус зоны обслужива-
ния напрямую зависят от стоимости горюче-смазочных материа-
лов (как основной части транспортных расходов).
Для любых других исходных данных оптимальные характе-
ристики ЭРП можно рассчитать по выражениям:
А
'ь =-?==;
Qo = Q '> (23.2)
0 Ф
где А - обобщенная характеристика ЭРП (А=9,0 для специали-
зированных и А=7,0 для неспециализированных ЭРП);
тк - нормативные трудозатраты на проведение капитального
ремонта;
Ф - годовой фонд рабочего времени исполнителя.
Полученные зависимости помогают обосновывать рацио-
нальную структуру, размещение и специализацию ремонтно-
обслуживающих баз районных и областных предприятий Агро-
промэнерго. Из них видно, что ни маленькие, ни большие ЭРП
не целесообразны для капитального ремонта энергооборудова-
ния, используемого в сельском хозяйстве. Наивысшую эффек-
тивность имеют ЭРП с оптимальными характеристиками.
23.3. Выбор зоны обслуживания и расчет
производственной программы
Общую площадь земельного участка, выделяемого для строи-
тельства районной базы ЭРП, определяют по формуле
/7р=/рСр. (23.3)
где Qp - парк электрооборудования зоны, УЕЭ;
fp - удельная площадь, fp= (1,0... 1,2) 10-6 га/УЕЭ.
При разработке планировки базы необходимо предусматри-
вать возможность свободного подъезда к основным участкам и
562
полную механизацию погрузочно-разгрузочных работ. Основ-
ная часть площади должна быть отведена под производственные
помещения.
Генеральный план районной базы ЭРП должен предусматри-
вать следующее: административно-производственные здания;
склады для материалов; склады для обменного фонда; склад для
крупногабаритных изделий; погрузочно-разгрузочные площад-
ки; склады для вторичного сырья; противопожарные резервуа-
ры; эстакады для мойки транспорта; крытые стоянки для транс-
порта; гаражи; монтажную площадку; электроремонтный цех.
Оптимизация показателей ЭРП состоит в выборе таких зна-
чений ro, Qo, No, при которых достигается минимум народнохо-
зяйственных затрат на УЕР. Отступление от оптимума в сторону
увеличения показателей приводит к возрастанию затрат за счет
роста транспортных расходов и продолжительности ремонта, а в
меньшую сторону - за счет роста себестоимости ремонта из-за
неполного использования оборудования ЭРП.
При расчете оптимального радиуса обслуживания админист-
ративный район, в котором проектируется ЭРП, принимают за
базисный. Определяют состав и число электрооборудования,
используемого в хозяйствах этого района (иИ1), а также площадь
его территории (дБ). По результатам обследования или по нор-
мативным данным принимают продолжительность ремонтного
цикла 7„, и рассчитывают ремонтный фонд в физических едини-
цах ир,.-
"г* = ^~
Далее ремонтный фонд переводят в УЕР, предварительно
сгруппировав его по мощностям:
(23.4)
Q r + d2iR2, +...+dmiRmi), (23.5)
z~-n 100 ' " ” mi пи J9 v •
где /?],, R2l, ... Rmi - категория сложности m-й группы по мощнос-
ти z-ro электрооборудования;
di„ d2i ... dm, - доля /w-й группы в общем ремонтном фонде
энергооборудовання, (%).
С целью определения специализации ЭРП анализируют
структуру ремонтного фонда района. В качестве основного ре-
монтируемого электрооборудования принимают то, на которое
приходится более 50% ремфонда. Объем Qs оборудования в
УЕР, на ремонте которого специализируется предприятие, ис-
пользуют в дальнейших расчетах с учетом перспективы развития
563
района на 5...7 лет. По полученным данным Q6 п площади ба-
зисного района FB определяют плотност ь размещения ремонтно-
го фонда (УЕР/км2):
Чб - г
''ь
Для любых других исходных данных оптимальные характе-
ристики ЭРП можно рассчитать по выражениям 23.2.
Штатный состав ЭРП включает инженерно-технических ра-
ботников (ИТР) 8% от численности производственных рабо-
чих, младший обслуживающий персонал (МОП) - 3% и счетно-
конторский персонал (СКП) 4%.
При составлении штатного расписания ЭРП следует учиты-
вать, что из общего числа производственных рабочих примерно
должно быть: электрослесарей (слесарей) 20%, обмотчиков -
40%, электромонтеров - 10%, станочников - 15%, работников
других специальностей - 15%.
23.4. Технологическая компоновка энергоремонтного
предприятия
Выбор схемы технологического процесса и метода ремонта.
Схема технологического процесса определяет последователь-
ность и взаимосвязь операций при выполнении ремонта. Для
ЭРП, специализирующихся по ремонту одного вида, например,
электрооборудования, принимают типовые схемы [1]. В неспе-
циализированных ЭРП для каждого оборудования принимают
свою схему или разрабатывают совмещенную для нескольких
или всех видов ремонтируемого электрооборудования.
Для обоснования метода ремонта рассчитывают основные
показатели производственного процесса: такт ремонта (1), про-
должительность ремонта (П) и фронт ремонта (/). С целью уп-
рощения расчет выполняют на одну условную единицу ремонта.
Такт производства - это промежуток времени, через
который поступает в ремонт или выходит из ремонта оборудо-
вание в одну УЕР:
Ф
t= — ,
Qo
где Фп - годовой фонд рабочего времени предприятия
(Фп=2000 ч для односменной работы, Фп=4000 ч - для двухсмен-
ной).
Продолжительность ремонта - это время от нача-
ла первой операции до конца последней.
564
Приближенно можно считать, что для ЭРЦ - П=(0,9...1,0)тк,
для ЭРЗ П=(0,8... 0,9)тк, где тк - трудоемкость капитального
ремонта УЕР, тк =12,5 ч. Более точно продолжительность ре-
монта можно определить по графику согласования работ.
Фронт рабо т это число объектов, одновременно нахо-
дящихся в ремонте:
Зная такт ремонта t, продолжительность пребывания в ре-
монте П, длительность - наиболее трудоемкой и длитель-
ность tmin - наименее трудоемкой операций процесса ремонта
данного объекта, можно ориентировочно выбрать метод ремон-
та: при 1<тк _ индивидуальный или бригадный; при tmax<t<TK _
бригадный или бригадно-узловой; при tmin<t<trnax - поточно-
узловой.
Определение состава участков и производственного оборудо-
вании. Участком называется часть площади ЭРП, на которой раз-
мещается однотипное оборудование и выполняются одна или не-
сколько смежных операций (работ) технологического процесса.
Состав участков зависит от принятой схемы технологическо-
го процесса и метода ремонта. Обычно на специализированном
по ремонту электродвигателей ЭРП имеются следующие участ-
ки: разборочный, обмоточный, сборочный, испытательный, сле-
сарно-механический, пропитки и сушки.
Неспециализированные ЭРП дополнительно имеют участки:
ремонта силовых трансформаторов, ремонта сварочных транс-
форматоров, ремонта аппаратуры, ремонта автотракторного
оборудования, аккумуляторный и др.
Кроме этого, необходимо предусмотреть бытовые помещения
(умывальники, душевые, гардеробные, помещение для инженер-
но-технического и счетно-конторского персонала), а также скла-
ды (ремонтного фонда, готовой продукции, инструментов и ма-
териалов).
Все оборудование, необходимое для выполнения операций
ремонта, можно разделить на пять групп:
• типовое оборудование (металлорежущие станки, прессы,
намоточные станки и т. д.);
• нетиповое оборудование (пропитывающие ванны, моеч-
ные машины и т. п.);
• инвентарь (шкафы, стеллажи, тумбочки и т. д.);
• приспособления (для выемки ротора, для загрузки стато-
ров в пропиточную ванну и т. д.);
565
• специальный инструмент (для продораживания коллекто-
ра, для укладки обмотки и т. д.).
Состав оборудования должен в полной мере соответствовать
номенклатуре ремонтного фонда, технологии и методу ремонта.
Число этого оборудования выбирают по типовой номенклатуре [2].
Расчет площадей и технологическая компоновка предприя-
тия. Расчет площадей целесообразно выполнять в три этапа.
На первом этапе определяю! общую производственную пло-
щадь (F) предприятия, включая складские помещения, по удель-
ной норме (4) на одного производственного рабочего:
F=/yN, (23.6)
где fy удельная площадь на одного рабочего, fy =10...20 (для
мелких ЭРЦ -J^=20 м2 на рабочего, для крупных ЭРЗ - fy =10 м2
на рабочего);
Лг - число рабочих.
На втором этапе суммарную площадь распределяют между
отделениями, участками, бытовыми помещениями и т.д. При
этом необходимо учитывать номенклатуру ремонтного фонда и
особенности технологического процесса. Площадь бытовых по-
мещений рассчитывают по удельной норме на одного работника
в соответствии с санитарными нормами.
На третьем этапе выполняют технологическую компоновку
предприятия и окончательно уточняют площади каждого участ-
ка. Принципы компоновки заключаются в следующем. Главные
размеры здания должны соотвегствовать строительным нормам
(ширина кратна 3 или 6; отношение длины к ширине не более
3:1). Все отделения необходимо условно разделить на основные,
через которые проходит основной грузопоток (разборочное,
сварочное, обмоточное, испытательное н др.), и вспомогатель-
ные, в которых выполняют дополнительные операции (слесарно-
механическое, аккумуляторное, бытовое и т. и.).
Размещение всех отделений должно строго соответствовать
технологическому процессу ремонта по принятой схеме движе-
ния (прямой поток пли замкнутый). При этом для энергоре-
монтной мастерской (ЭРМ) принимают, как правило, замкну-
тый поток, а для других предприятий - прямой.
С целью максимального обеспечения грузового потока подъ-
емными и транспортными средствами основные отделения
должны размещаться в главном пролеге без разделения их капи-
тальными стенами. Вспомогательные отделения обычно отго-
раживают капитальными стенами или строят как отдельные по-
мещения, вторым этажом и т. д. При расстановке оборудования
566
необходимо выполнять требования техники безопасности и
сгроптельные нормы.
План помещения рекомендуется выполнить начерно на мил-
лиметровой бумаге. Вначале проставляют основные размеры,
затем выделяют часть под основные отделения и вспомогатель-
ные. Далее, начиная от одной из торцевых стен, намечают (по
рассчитанным ранее площадям) по ходу технологического про-
цесса основные отделения, а в соответствующих по грузопотоку
местах на смежных площадях отмечают вспомогательные участ-
ки. После расстановки оборудования уточняют (уменьшают пли
увеличивают) площади отделении и окончательно принимают
размеры здания.
23.5. Краткая характеристика технических средств
для капитального ремонта
На специализированных ремонтных предприятиях с боль-
шим объемом ремонта, достигающим 80-100 тыс. единиц ремон-
та в год, предусматривается высокоэффективная механизация
технологических процессов и использование современного обо-
рудования.
Механизация подъемно-транспортных работ обеспечивается
применением электрокаров, грузоперевозчиков, кранов, тельфе-
ров, монорельсов для перемещения тяжелых деталей между ра-
бочими местами на участках разборки, сборки в обмоточном и
сушильно-пропиточном отделениях. Для захвата деталей приме-
няют различные палочные приспособления. Широко использу-
ют всякого рода механизированные конвейеры тележечные,
ленточные, подвесные, а также рольганги.
Разборку оборудования выполняют с помощью специальных
механизмов, установок и приспособлений. Удаление поврежден-
ной обмотки может быть выполнено различными способами,
например, при помощи выжигания.
Промывка и сушка деталей машины без обмоток осуществ-
ляются в современных моечных машинах большой производи-
тельности, обеспечивающих мойку и сушку комплекта деталей в
течение нескольких минут. Детали промывают специальным
раствором при температуре 70-80°С.
Изготовление обмоток обеспечивается на высокопроизводи-
тельных намоточных станках различных конструкций, а про-
питка их - на вакуумных установках.
Эффективен способ пропитки на установке с применением
ультразвука. Принципиальная схема такой установки показана
567
на рис. 23.1. Нижнее отделение установки заполнено водой, в
которой размещены излучатели, питаемые током высокой час-
тоты, верхнее отделение - лаком, в который помещают пропи-
тываемые детали. Время пропитки по сравнению с методом оку-
нания сокращается во много раз. Лак проникает в мельчайшие
поры обмотки за счет передачи колебания воды с ультразвуко-
вой частотой.
Рис. 23.1. Банна для ультразвуковой пропитки обмоток: I - нижнее отде-
ление, 2 - верхнее отделение, 3 - перегородка (мембрана) из фтористой
бронзы, 4 - излучатель
На предприятиях ремонта трансформаторов для дополни-
тельной изолировки обмоточных проводов могут быть исполь-
зованы оплеточные устройства.
Сушку обмоток на предприятиях ремонта трансформаторов
производят в высокоэффективных вакуумных печах. Выемную
часть трансформатора загружают на тележке в печь (рис. 23.2) с
герметически закрываемыми дверями или опускают в печь свер-
ху и закрывают герметической крышкой. Холодная вода подо-
гревается в котле 2. Насос 12 обеспечивает циркуляцию подогре-
той воды по змеевику 9, создавая необходимую температуру.
Насос 6 создает нужный вакуум, в среде которого происходит
лучшее удаление влаги из пор обмотки.
568
В состав ремонтного предприятия входит испытательная
станция, которая должна иметь следующее оборудование и из-
мерительные приборы для выполнения комплекса испытаний и
измерении до ремонта (в целях выявления дефектов оборудова-
ния), во время ремонта (межоперационный контроль) и после
ремонта (при выпуске отремонтированного оборудования):
• испытательные трансформаторы высокого напряжения;
• аппараты и приборы для испытания изоляции масла и
твердых электроизоляционных материалов;
• двигатели-генераторы постоянного и переменного токов
для испытания машин;
• стенды для испытания машин под нагрузкой;
• измерительные приборы для измерения напряжения, тока,
коэффициента мощности, частоты, сдвига фаз, сопротив-
ления изоляции, диэлектрических потерь, сопротивления
обмоток.
Рис. 23.2. Схема вакуумной печи для сушки изоляции трансформаторов:
I - подача холодной воды, 2 - котел с электроподогревом, 3 - выводной
изолятор для присоединения обмоток и контроля сушки, 4 - съемная
крышка, 5 и 10 - теплоизоляция, б - вакуум-насос, 7 - вакуумметр,
8 - термометр, 9 - змеевик нагрева. II сушильная камера,
12 - насос для подачи горячей воды
569
23.6. Технико-экономические показатели работы ЭРП
Экономический эффект работы ЭРП в общем случае склады-
вается из ряда таких составляющих, как трудовой, энергетичес-
кий, технологический эффекты.
Трудовой эффект заключается в сокращении числа
эксплуатационного персонала ЭТС пли персонала, занятого на
электрифицированных объектах, благодаря повышению надеж-
ности электрооборудования, применению прогрессивных техни-
ческих средств или новых способов организации труда. Он про-
является тогда, когда дополнительные капиталовложения, дав-
шие высвобождение рабочих, не превышают в 9... 13 раз стои-
мость годовой экономии живого труда.
Энергетический эффект состоит в снижении потерь
или удельных расходов электроэнергии, благодаря лучшей ра-
боте ЭРП (ограничение холостого хода и рациональная загрузка
электрооборудования, устранение утечек энергоносителя, вы-
равнивание графика нагрузки и т. д.). Он проявляется при стро-
го ограниченных условиях.
Технологический эффект заключается в увеличении
выпуска, улучшении качества или снижении потерь (брака) про-
дукции, благодаря устранению простоев электрооборудования,
более точному регулированию технологических процессов, внед-
рению новых электроустановок и т. п. Эта составляющая - ос-
новной экономический фактор влияния ЭРП на результаты ра-
боты сельскохозяйственных предприятий.
В качестве первого (основного) показателя экономической
эффективности работы ЭРП, учитывающего все названные со-
ставляющие, принимают снижение приведенных затрат денеж-
ных средств на единицу «э» inn на весь объем полученного по-
ложительного результата «9» (наработка электрооборудования,
потребление электроэнергии, выпуск продукции и т. п.):
3=s6-sH, (23.7)
Э = (хб - sH К = Г_ AK+CJ, (23.8)
где Е - коэффициент нормативной эффективности капитало-
вложений;
Кб, Кн - капиталовложения базового и нового вариантов;
Сб, Сн - себестоимость годовой продукции (работы) в базо-
вом и новом вариантах;
As, Ая - годовая продукция (работа) сравниваемых вариантов
в принятых единицах измерения, кг, т, кВт-ч, УЕР, УЕЭ и т.п.
570
Размер эффекта не нормируется, если в рассматриваемых ва-
риантах он достигнут при одинаковых капитальных затратах.
При необходимости привлечения дополнительных капитало-
вложений эффект должен быть таким, чтобы они окупались за
определенный период времени. Поэтому вторым показателем
оценки проекта служит срок окупаемости дополни-
тельных капиталовложений:
/€ — К
Ток=—-----~^ТН, (23.9)
Jб ~-’н
где Эб, Эн - годовые эксплуатационные затраты базового и но-
вого вариантов.
Нормативный срок окупаемости Тн=1/Ен=6,7 лет. Обычные
проекты ЭРП имеют ТОК=4...6 лет. Если при сравнении двух ва-
риантов срок окупаемости Ток получается значительно меньше
нормативного, то это свидетельствует только о том, что один из
сравниваемых вариантов или они оба далеки от оптимального.
Поэтому при строгой оценке проекта за базисный уровень сле-
дует брать не исходное состояние ЭРП, а лучшее, оптимальное
предприятие. Если и при этом Ток значительно меньше Тн, то
найденное проектное решение можно признать революционным
для данной отрасли деятельности (техники).
Для оценки степени использования материальных, трудовых,
энергетических и других ресурсов предлагаемой ЭРП применяют
третий показатель - у р о в е н ь рентабельности:
Ур = и,~3н 100, (23.10)
'^н
где Ц - цена продукции или лимитные (нормативные) затраты
единицы работы;
Зн - удельные затраты ЭРП на единицу работы (потреблен-
ной хозяйством электроэнергии) или себестоимости продукции.
Для энергоремонтных предприятий уровень рентабельности
составляет 10... 15%, а для электротехнических служб хозяйств -
1...5% (при лимитных затратах на единицу потребленной элект-
роэнергии и нормируемой безотказности электроустановок).
Чтобы раскрыть источники эффективности и выявить неис-
пользованные резервы, требуется рассчитать ряд других показа-
телей работы ЭРП.
Число часов использования установленной мощности парка
энергооборудованпя или основных электроустановок ЭРП:
(23.11)
571
где W - годовое потребление электроэнергии;
Рэ - установленная мощность электроуст ановок.
Фондовооруженность исполнителей:
фи=^-, (23.12)
где Фк, .У - фонды и число рабочих электроремонтного предпри-
ятия.
В зависимости от конкретных задач могут быть использова-
ны и другие показатели: выпуск продукции или нагрузка на од-
ного исполнителя; энерговооруженность рабочих; выпуск про-
дукции на единицу производственной площади и т. д.
Разработка проекта ЭРП должна заканчиваться, а лучше на-
чинаться, с разработки бизнес-плана.
23.7. Бизнес-план: основные понятия и определения
Прежде чем приступить к строительству ЭРП или другого
предприятия, необходимо составить бизнес-план. Разработаны
методические рекомендации для составления бизнес-плана, ко-
торые содержат 40 разделов.
Современная экономическая ситуация, связанная с переходом
к рыночным отношениям, диктует предприятиям новый подход
к внутрифирменному планированию. Они вынуждены искать
такие формы и модели планирования, которые обеспечивали бы
максимальную эффективность принимаемых решений. Опти-
мальным вариантом достижения таких решений является новая
прогрессивная форма плана - бизнес-план. Это связано с тем,
что предпринимательство - это процесс принятия решений, их
реализации и оценки результатов предпринятых действий, а
план дает основу для принятия рациональных решений. Работа
без плана является реакцией на совершающиеся события, дея-
тельность на основе плана - реакция на предвиденные и запла-
нированные явления.
Успех в мире бизнеса решающим образом зависит от трех
элементов:
• понимания общего состояния дел на данный момент;
• представления того уровня, который Вы собираетесь до-
стичь;
• планирования процесса перехода из одного состояния в
другое.
Бизнес-план позволяет решить эти проблемы. Он включает
разработку цели и задач, которые ставятся перед предприятием
572
на ближайшую и дальнюю перспективу, оценку текущего состо-
яния экономики, сильных и слабых сторон производства, анализ
рынка и информацию о клиентах. В нем дается оценка ресурсов,
необходимых для достижения поставленных целей в условиях
конкуренции.
Имея бизнес-план, можно предупредить и достойно встре-
тить многие неизбежные проблемы в развитии бизнеса. Конеч-
но, он не может исключить всех ошибок, но дает возможность
продумать свои действия. Он является инструментом, с помо-
щью которого возможен контроль и управление производством.
Бизнес-план позволяет управлять по предварительному плану, а
не просто реагировать на события.
Бизнес-план позволяет показать выгодность предлагаемого
проекта и привлечь возможных контрагентов, потенциальных
финансовых партнеров. Он может убедить инвесторов в том, что
Вы нашли привлекательные возможности развития производст-
ва, позволяющие эффективно осуществлять намеченное, и пред-
приятие имеет эффективную, реалистичную и последовательную
программу осуществления целей и задач проекта. Инвестор вло-
жит свои средства лишь в тот проект, который с достаточной веро-
ятностью гарантирует ему получение максимальной прибыли.
Бизнес-план, описывая все основные аспекты будущего пред-
приятия, анализируя проблемы, с которыми оно может столк-
нуться, и определяя способы решения этих проблем, должен от-
ветить на вопрос: «Стоит ли вообще вкладывать средства в этот
проект и принесет ли он доход, который окупит все затраты?».
Бизнес-план может носить характер текущего (один год) или
перспективного (3-5 лет) плана. Последовательность составле-
ния бизнес-плана представлена на рис. 23.3.
Рис. 23.3. Последовательность составления бизнес-плана
573
На этом рисунке показана последовательность взаимодейст-
вия между отдельными элементами бизнес-илана; обозначения,
использованные на схеме, приведены ниже:
1 - принятие решения о создании нового предприятия или
внедрения мероприятий совершенствования действующего
предприятия;
2 - анализ собственных возможностей и способности взяться
за реализацию задуманного проекта;
3 - выбор изделия или услуг, которые будут являться целью
задуманного проекта;
4 - исследование возможного рынка сбыта;
5 - составление прогноза объемов сбыта (для первого года -
помесячно, для второго - поквартально);
6 - выбор места для осуществления коммерческой или произ-
водственной деятельности;
7 - разработка плана производства;
8 - разработка плана маркетинга;
9 - разработка организационного плана;
10 - разработка юридической схемы будущей коммерческой
деятельности;
11 - решение вопросов организации бухгалтерского учета;
12 - решение вопросов страхования;
13 - разработка финансового плана;
14 - написание резюме к бизнес-плану.
Таким образом, бизнес-план предстает как определенная мо-
дель деятельности предприятия, которая использует все нара-
ботки традиционного планирования применительно к категори-
ям рыночной экономики: бизнесу, конкурентной борьбе, дея-
тельности маркетинговых служб, коммерческому риску, страте-
гии финансирования, достижению безубыточности и необходи-
мого уровня рентабельности, качественному обслуживанию по-
требителя.
Бизнес-план в нашей стране до недавнего времени рассмат-
ривался как план какого-то одного мероприятия (что также вер-
но) или как план становления и развития небольшого предприя-
тия. Но опыт таких крупнейших зарубежных корпораций, как
«Дженерал моторе», «Тоста», «Сименс», убедительно показыва-
ет, что бизнес-план применим и для управления крупным произ-
водством, регламентируя всю его деловую жизнь. Отличие бпз-
нес-плапа от ранее применявшегося планирования производства
в том, что он не только организует всю внутреннюю сторону
процесса производства на предприятии, но и стремится увязать
ее с рыночными требованиями.
574
Состав, структура и объем бизнес-плана определяется специ-
фикой вида деятельности, размером предприятия и целью со-
ставления. Очевидно, что чем крупнее фирма, тем сложнее ее
функциональная деятельность, тем полнее и обоснованнее раз-
работка разделов плана. Бизнес-план небольшого предприятия
значительно проще по составу, структуре и объему, чем такой
же план крупного производства.
Состав и структура бизнес-плана также зависят от размеров
предлагаемого рынка сбыта, наличия конкурентов и перспектив
роста создаваемого предприятия. Поскольку чем крупнее рынок
сбыта, тем большее количество его сегментов необходимо учи-
тывать, а наличие большого количества конкурентов требует
изучения наиболее крупных из них, их товаров и услуг, что тре-
бует усложнения структуры бизнес-плана. Особенно важные для
предприятия сегменты рынка пли наиболее важные конкуренты
могут быть вынесены в особый раздел плана для более при-
стального изучения.
В зависимости от цели составления бизнес-плана (в качестве
плана обоснования инвестиций, для финансовых партнеров,
привлечения партнеров, контрактов с персоналом фирмы) раз-
делы могут разрабат ываться с той или иной степенью конкрети-
зации. Не существует жестко регламентированной формы и
структуры бизнес-плана.
Однако, как правило, в нем предусматриваются разделы, в
которых раскрываются основная идея и цели бизнеса, характе-
ризуется специфика продукта предприят ия и удовлетворения им
потребностей рынка. Дается оценка рынка и устанавливается
стратегия поведения фирмы на определенных рыночных сегмен-
тах, определяется организационная и производственная струк-
тура, формируется финансовый проект дела, включая стратегию
финансирования и предложения по инвестициям, описываются
перспект ивы роста предприятия.
Для лучшего усвоения материала можно воспользоваться по-
стоянно обновляемыми материалами, помещенными в сети
Internet по адресу: sales@finans.ru.
23.8. Контрольные вопросы
Классификация ЭРП. Как оптимизируются характеристики
ЭРП? Как выбирается зона обслуживания ЭРП? Как рассчитыва-
ется производственная программа ЭРП? Опишите методику тех-
нологической компоновки ЭРП. Дайте краткую характеристику
технических средств для проведения капитального ремонта элект-
рооборудования. Перечислите технико-экономические показатели
575
работы ЭРП. От каких основных элементов зависит успех в мире
бизнеса? Перечислите то, что позволяет сделать бизнес-план. По-
кажите последовательность составления бизнес-плана. Какие раз-
делы предусматриваются в бизнес-плане?
Глава 24. Основы инженерной деятельности
24.1. Труд руководителя
Служба сервиса оказывает разностороннее влияние иа работу
сельскохозяйственных предприятий. Этот вклад учитывается
формальными аналитическими методами путем расчета трудо-
затрат, продолжительности выполнения заданий, увеличения
(уменьшения) себестоимости продукции и других характеристик
службы сервиса. По этим данным намечались способы совер-
шенствования сервиса. При этом не учитывались взаимоотно-
шения в коллективе исполнителен и роль руководителя службы.
Результаты эксплуатации оборудования значительно зависят
от формальных и неформальных отношений между членами
службы и человеческих качеств исполнителей. Совершенствова-
ние сервиса связано с непрерывным углублением знаний не
только о технических устройствах, но и о персонале и о деятель-
ности руководителя. До последнего времени в инженерных дис-
циплинах изучению роли исполнителей и руководителя уделя-
лось недостат очное внимание.
Руководитель как личность имеет определяющее влияние на
эффективность службы. Он не только обеспечивает решение
производственных, социальных и бытовых задач, но формирует
психологический климат в коллективе. Личный успех руководи-
теля и успех всего подразделения зависит от типа руководителя,
стиля руководства и его авторитета.
Различают следующие типы руководителей: а) гармоничный
руководитель; б) специалист; в) организатор; г) наставник. Вы-
деляют комбинации типичных качеств: специалист-наставник,
специалист-организатор и т.п.
Гармоничный руководитель имеет высокие морально-
этические качества, профессиональную компетентность, органи-
заторские способности, воспитательные навыки и коммуника-
бельность. Признаком высоких морально-этических качеств
служит соблюдение приоритета интересов общества перед дру-
гими целями; приоритета интересов коллектива при соблюдении
интересов общества; приоритета собственных интересов, если
576
они не противореча т интересам общества и коллект ива. Профес-
сиональная компетентность оценивается уровнем знаний, уме-
ний и навыков работы, уровнем владения техникой и технологи-
ей, уровнем учета социальной психологии труда. Низкая про-
фессиональная компетентность руководителя ориентирует его
на постоянное ожидание «указаний сверху», сдерживает инициа-
тиву коллектива и порождает нерешительность.
Организаторские способности подразумевают умение создать
рациональную структуру предприятия, умение мобилизовать
исполнителей, умение стимулировать высокую активность ис-
полнителей и объективную требовательность к себе и другим.
Для этого надо знать личные качества подчиненных и распреде-
лять задания с учетом их способностей и интересов.
Воспитательные способности - это умение убеждать (и своим
примером), передавать свои знания, самокритично оценивать
обстановку н критиковать других, не оскорбляя их. Коммуника-
бельность подразумевает уравновешенную общительность с
эмоционально положительным фоном, доброжелательность,
приветливость и доверительность. Когда названные качества
развиты у человека в разной степени, тогда руководитель отно-
сится к негармоничному типу. Преобладание компетентности
формирует руководителя-специалиста, преобладание воспита-
тельных способностей руководителя-наставника и т.п.
Стиль руководства - это система правил, которые использует
руководитель в работе с подчиненными. Автократический стиль
характеризуется тем, что руководитель передает указания выше-
стоящих организаций в виде неконкретных распоряжений, опи-
рающихся лишь на сроки выполнения. При этом стиле проявля-
ется «понукание» исполнителей, назидание и наставления по
мелочам. Демократический стиль предполагает использование
организационной структуры и функциональных обязанностей
исполнителей для достижения целей на основе развития личной
ответственности и инициативы каждого члена коллектива. Ру-
ководитель при этом освобождается от мелких текущих забот и
имеет возможность сосредоточиться на решении стратегических
проблем.
Авторитет руководителя - это его способность направить
действие исполнителей на достижение целей, не прибегая к при-
нуждению. Он устанавливается на общепризнанном неформаль-
ном влиянии руководителя, основанном на знаниях, нравствен-
ном достоинстве и опыте руководителя. Эффективным приемом
для появления исходного авторитета служит поддержка
«авторитетом сверху», когда вышестоящий руководитель пред-
577
ставляет вновь назначенного и подчеркивает его качества, про-
явленные на прежней работе. Затем важно непринужденно фор-
мировать «авторитет снизу», когда исполнители не допускают
необъективной критики, но систематически отмечают успешные
решения руководителя.
24.2. Формирование коллектива
Для успешной работы службы сервиса важное значение имеет
целенаправленное формирование коллектива исполнителей.
Благодаря коллективизму, взаимопомощи, функциональному
разделению и кооперации труда, осознанию производственной
цели и ответственности за результаты работы, создаются усло-
вия значительного повышения производительной силы звена,
группы, бригады.
Сплоченный, творческий и надежный коллектив создается
постепенно, проходя в своем развитии три этапа. На первом
этапе руководитель изучает характерные психологические чер-
ты, мотивы поведения, отношение к зруду и другие качества ис-
полнителей. По этим данным выявляется и формируется ядро
актива из исполнительных, дисциплинированных работников.
Здесь преобладает директивный стиль руководства. На втором
этапе расширяется число членов, участвующих в обсуждении и
решении дел всего коллектива. Обнаруживается переход от ди-
рективного к коллективному стилю руководства. Информиро-
ванность о положении дел, о задачах и трудностях службы по-
вышает у всех членов коллектива ответственность за конечные
результаты труда. На третьем этапе коллектив характеризуется
возросшей дисциплинированностью, сознательностью и демо-
кратическим стилем управления, например, советом бригады.
Другими словами, вначале создается формальная группа для
выполнения конкретной деятельности. Целенаправленное фор-
мирование коллектива состоит в создании неформальной груп-
пы, когда людей объединяют не только служебные связи, а со-
здается единство представлений о мире, о ценностях и других
аспектах жизни. В этом смысле можно приветствовать, когда
рабочий коллектив превращается в группу друзей.
На всех этапах требуется постоянный учет индивидуальных
особенностей членов коллектива. Несмотря на большое разно-
образие людей, врожденные качества отдельного человека мож-
но отнести к конкретной группе (см. табл. 24.1). Эти знания поз-
воляют более эффективно реализовать его способности.
578
Таблица 24.1
Характеристика человека
По темпераменту По восприимчиво- сти информации По суточной работоспособ ности
Холерик - жажда деятель- пости, пренебрежение ком- фортом, большая энергия; недостаточная интуиция, понимание других и взрыв- чатый характер. Сангвиник - стремление к комфорту, общительность, теплота; поверхностность, малая целеустремленность. Флегматик - нет ороплив, основателен, упорен, плохо переносит суету и изменчи- вость среды. Меланхолик - впечатлите- лен, интерес к умственным занятиям; утомляемость, некоммуникабельность. Нормальный тип объективное вос- приятие внешней информации. Тревожный т ип - переоценивает ма- лозначимые фак- торы, оценивает объемную задачу как сложную. Инертный тип - недооценивает важные факторы, оценивает обыч- ную задачу как легкую. «Жаворонки» - работоспо- собность по- вышена по утрам. «Совы» -_ра- ботоспособ- ность повы- шена вече- ром. «Средний человек» - работоспособ ность повы- шена днем.
При всех индивидуальных различиях каждый человек пред-
расположен к труду благодаря присущей ему материальной, мо-
ральной и познавательной заинтересованности. Материальная
заинтересованность основывается на том, что труд выступает
главным условием существования человека и удовлетворения его
потребностей. От полноты и разносторонности удовлетворения
этих потребностей зависит психологическая предрасположен-
ность к труду. Материальное стимулирование охватывает боль-
шое число разнообразных приемов: оплата труда по его количе-
ству и качеству; поощрительные доплаты за повышение резуль-
татов труда; улучшение жилищно-бытовых условий и условий
груда, а также отдыха; четкая организация режима работы и т.п.
Моральный интерес к труду возникает как результат коллект ив-
ного общения и признания всеми общественной значимости и
полезности личного вклада в успехи коллектива. Моральное
стимулирование состоит в широкой гласности обсуждения по-
ложшельных итогов труда исполнителя, объявление устных и
письменных благодарностей, награждение грамотами, медалями
579
и т.п. Познавательный интерес основан на постоянном (естес-
твенном) стремлении человека к совершенствованию и развитию
личности. Это заставляет учиться, повышать квалификацию,
расти по службе, продвигаясь от однообразной, рутинной рабо-
ты к творческому труду. Находить предпосылки для удовлетво-
рения познавательного интереса и развития творческих способ-
ностей особенно важно для молодых членов коллектива.
24.3. Принятие инженерных решений
Необходимость принимать решения возникает в бытовых и
производственных ситуациях, когда для достижения поставлен-
ной цели есть либо несколько путей, либо недостает каких-то
ресурсов. Если существует одна линия поведения, и нет ограни-
чений на ресурсы, то выбора нет, решение принимать не требу-
ется - оно очевидно.
Среди большого числа разнообразных задач имеется специ-
фическая группа инженерных задач. Их особенность состоит в
том, что они имею т технический характер. Можно выделить три
варианта постановки инженерных задач:
• выбрать ресурсы (трудовые, энергетические, материаль-
ные и т.п.) для достижения цели с помощью заданных тех-
нических средств и технологий;
• выбрать технические средства (электродвигатель, элек-
тронагреватель и т.п.) для достижения цели при выделен-
ных ресурсах;
• оценить ожидаемый результат от применения выделенных
ресурсов и технических средств.
В зависимости от способа оценки результата выделяют
принцип оптимизации и принцип ограничения. По количеству
критериев, используемых для оценки результатов, различают
однокритерпальные и многокритериальные задачи. По качеству
исходной информации задачи разделяют на две группы: в усло-
виях определенности и в условиях неопределенности. В зависи-
мости от особенностей конкретной задачи выбирают наиболее
эффективные методы решения. Сейчас разрабозаны разнооб-
разные и многочисленные методы:
• классическое исследование функций;
• линейное и нелинейное программирование;
• алгоритмические решения;
• коллективные методы и т.п.
Процесс принятия обычно состоит из нескольких этапов. В
примитивном рутинном варианте используют три этапа:
580
• осознанные задачи;
• поиск схожих ситуаций;
• принятие решения по аналогии со схемной ситуацией.
Когда используют прогрессивные, научно-обоснованные ме-
тоды, количество этапов резко увеличивается, поиск расширяет-
ся п углубляется - все это позволяет найти самое лучшее реше-
ние.
Алгоритмический подход состоит в том, что процесс решения
сложной задачи сводится к поэтапному и взаимосвязанному ре-
шению ряда более простых задач. Например, алгоритм ЦОЗАР
включает лишь 5 узловых моментов процесса принятия реше-
ний:
1 - обоснование цели (этап Ц);
2 - выделение объекта (этап О);
3 - постановка задачи (этап 3);
4 поиск альтернатив достижения цели (этап А);
5 - принятие решения (этап Р).
Этап Ц дробится на подэтапы: обосновать актуальность за-
дач; описать главную цель системы; описать конкретную цель в
терминах критериев достижения цели.
Этап О: определить место и роль задачи в системе; выделить
пространственные и временные границы условий задачи; обос-
новать расчетную схему объекта (процесса) изучения.
Этап 3: выявить факторы, влияющие на достижение цели;
выделить неуправляемые и управляемые факторы или исходные
и искомые данные; сформировать задачу с указанием принятых
допущений и ограничений.
Этап А: решить задачу на качественном уровне (описатель-
ном); выполнить численное решение; составить список альтер-
нативных достижений цели.
Этап Р: проверить альтернативы на реализуемость; опреде-
лить критерии достижения цели и по ним принять лучшую аль-
тернативу; сформировать решение.
Сокращенное изложение принятия решения по алгоритму
ЦОЗАР дано на примере инженерной задачи «Разработать уста-
новку для сушки изоляции обмоток асинхронных двигателей на
мелкосерийном электроремонтном предприятии». Рассмотрим
этот пример.
Этап Ц: Задача актуальна в связи с необходимостью сниже-
ния энергозатрат на ремонт. Установка (объект) входит в состав
оборудования электроремонтного предприятия (система). Цель
системы - обеспечит ь высокое качество и низкую себестоимость
ремонта электрооборудования. Отсюда следует: цель задачи -
581
создать новую установку, которая должна обеспечить требуемые
решения сушки изоляции всех ремонтируемых электродвигате-
лей и иметь расход энергии в 2...3 раза меньше, чем традицион-
ная сушильная камера.
Этап О: Разрабатываемая установка предназначена для уча-
стка сушки. В технологическом потоке ее используют после
пропитки обмотки лаком. Через нее проходит основной грузо-
поток предприятия. Для сушки установка должна иметь источ-
ник тепла, зону для размещения статоров, вентиляторов для от-
вода паров растворителя и влаги, приборы для контроля и регу-
лирования режима сушки, приспособления для погрузки и вы-
грузки статоров. Известные сушильные печи и установки с ин-
фракрасными обогревателями малоэффективны при мелкосе-
рийном ремонте из-за больших энергозатрат. Следует разрабо-
тать токовую сушку. Таким образом, объект разработки - прин-
ципиальная и конструктивная схемы установки токовой сушки
изоляции обмоток электродвигателей.
Этап 3. Неуправляемые факторы: установка предназначена
для токовой сушки трехфазных электро двигая елей мощностью
от 0,5 до 20 кВт. Напряжение установки 380/220 В. Необходим
равномерный нагрев изоляции до 120°С, плавное регулирование
тока сушки и безопасность эксплуатации. Управляемые факто-
ры: род тока (постоянный, переменный, синусоидальный, им-
пульсный и т.п.); способ регулирования (контактный, бескон-
тактный); элементная база (тиристоры, индукционные регулято-
ры и т.п.) Критерий: расход энергии и стоимость установки. Да-
лее составляет расчетную схему и функцию цепи.
Этап А. Выбираем род тока, учитывая равномерность нагре-
ва и КПД энергопреобразования. При выборе элементной базы
- стоимость, габариты и КПД энергопреобразования. Оконча-
тельно составляем список вариантов: 1 - однофазная тиристор-
ная схема с фазовым управлением; 2 - трехфазная с фазовым
управлением; 3 - однофазная с широтно-импульсным управле-
нием; 4 - ярехфазная с широтно-импульсным управлением.
Этап Р. Конструктивное исполнение выделенных вариантов
примерно одинаково. Все они реализуемы. Трехфазные схемы не
дают существенных преимуществ по КПД, но усложняюз уст-
ройство. (Разовое управление достигается при меньших затразах.
Таким образом, для сушки обмоток электродвигателей при
малосерийном ремонте целесообразно выбирать 1 вариант -
двухтиристорный коммутатор с фазовым управлением от одно-
фазной сети 220 В. Далее приводят техническое описание уста-
новки.
582
24.4. Учет неопределенностей при выборе решения
При решении инженерных задач обычно полагают, что ис-
ходные и другие данные известны с «инженерной» точностью
+5%. Получаемый результат решения имеет такую же точность.
Такую ситуацию называют «задачи в условиях определенности»
или «детерминированные задачи».
В действительности не всегда удается получить данные с тре-
буемой точностью, а некоторые данные не известны. В этих слу-
чаях возникает «задача в условиях неопределенности» или
«недетерминированная задача».
При строгом подходе следует считать, что все практические
задачи, в отличие от академических, связаны с неопределеннос-
тью. Поэтому разработаны специальные методы учета неопре-
деленности, которые позволяют повысить эффективность инже-
нерных решений.
Простейший учет неопределенности состоит в следующем.
Всю информацию разделяют на четыре группы: 1 детермини-
рованная, известна с требуемой точностью; 2 неопределенная
стохастическая - случайная величина с известными характерис-
тиками; 3 - неопределенная стратегическая - факторы, значения
которых зависят от выбранной стратегии поведения; 4 - неопре-
деленная концептуальная - нет четких целей (критериев) на дол-
говременную перспективу. Затем подбирают методы учета каж-
дого вида информации.
Пример учета стохастической неопределенности npi i расчете
числа электромонтеров ЭТС предприятия. Обычно полагают,
что каждый вид эксплуатационных работ для каждого типа эле-
ктрооборудования строго соответствует нормируемой трудоем-
кости, а каждый электромонтер использует каждый час рабочего
времени с нормируемой производительностью. Тогда число эле-
ктромонтеров «N» определяют по формуле
где Т - средние годовые затраты труда ЭТС;
Ф - средний годовой фонд рабочего времени электромонте-
ра.
Практика показывает, что такое допущение не выполняется.
Если для отдельного электродвигателя трудозатраты на ТО, ТР
и КР равны нормативному значению, то для другого однотип-
ного двигателя в силу неизбежного отличия качества монтажа и
составных элементов, а также других факторов, затраты будут
583
иметь другое значение. Поэтому для электрооборудования, вы-
бранного наугад, трудозатраты на типовые работы будут отли-
чаться от норматива, т.е. будут случайной величиной. Следова-
тельно, годовой объем работ всей ЭТС - случайная величина:
Т -Т±ргог,
где от - среднеквадратическое отклонение;
рг - оценка доверительного интервала.
Электромонтеры как исполнители отличаются один от дру-
гого способностями, опытом, квалификацией и другими при-
знаками. Поэтому одна и та же операция разными электромон-
терами выполняется за разное время, то есть индивидуальная
производительность, а следовательно, и годовой фонд рабочего
времени - случайные величины
Ф = Ф±Рф°ф,
где Оф - среднеквадратическое отклонение;
p^ - оценка доверительного интервала.
Для учета стохастической неопределенности рассчшывают
гарантированное число электромонтеров, обеспечивающих вы-
полнение максимально возможного объема работ при наимень-
шей производительности:
д; =^-РтС-т .
Ф-РфЪф
Анализ показывает, что N,/N = 1,2т 1,7. Зная N и Nr, руково-
дитель имеет возможность уточнить выбор числа электромонте-
ров в условиях неопределенности.
Пример учета стратегической неопределенности при расчете
трудозатрат на диагностирование. Пусть требуется определить
состояние электрооборудования поточной технологической ли-
нии (ПТЛ). Необходимые трудозатраты на диагностирование
зависят от объема проверки - полной или частичной. Объем за-
висит от состояния ПТЛ, которое заранее не известно. Здесь
имеется стратегическая неопределенность - трудозатраты зави-
сят от вида проверки, который заранее не указан. Если выбрать
полную проверку, то надо остановить ПТЛ и прекратить выпуск
продукции. Если провести частичную проверку, то нет гарантии
обнаружения неисправности и ПТЛ выйдет из строя в аварий-
ном порядке. Наконец, если ПТЛ исправна, то нет необходимос-
ти в проверке. Итак, прежде чем рассчитать трудозатраты, надо
определить стратегию действий.
584
В таких ситуациях можно применять матричные методы
оценки стратегий. Для этого составляю! столбец альтернатив-
ных действий - стратегий а, и строку вариантов возможных ус-
ловий у,- Для всех возникших сочетаний, стратегия - условия,
т.е. на пересечениях столбцов и строк определяют результат дей-
ствий 3,у. Далее все результаты сравнивают и по одному из кри-
териев: Вальда, Сэвиджа, Гурвица и т.п. выбирают лучшую
стратегию, а по ней искомые трудозатраты.
Для рассматриваемого примера альтернативные стратегии:
aj - полная проверка;
а2 частичная проверка;
а3 - отказ от проверки.
Варианты условий:
У1 - неисправностей нет;
у2_ частичные неисправности;
Уз _ аварийное состояние.
Результаты реализации оцениваются выигрышем, учитыва-
ющим доход на проверку, на ремонт ПТЛ и на покрытие потерь
от простоя ПТЛ. Для условного примера выбора стратегии мат-
рица приведена в табл. 24.2.
По критерию Вальда, оптимальной считается стратегия, при
которой гарантируется наибольший вариант при наихудших
условиях:
Зопт = max min Зу .
> j
Таблица 24.2
Матрица выбора стратегий
ai/Yi Ух У2 Уз min i max 3ij
Й| 25 22 20 20 20
а2 31 23 14 14
а3 0 24 40 0
Правило выбора: матрица решений дополняется столбцом из
наименьших результатов по каждой строке; из этого столбца
выбирается наибольший результат, который определяет строку с
лучшей стратегией.
По этому критерию в нашем примере наплучшей стратегией
является полная проверка. Можно продолжить анализ по дру-
гим критериям. Таким образом, учет неопределенности откры-
вает возможность повышать эффективность инженерных реше-
ний.
585
24.5. Контрольные вопросы
Какое влияние оказывает руководитель на эффективность ра-
боты ЭНС? Какие типы руководителей различают? Дайте харак-
теристику типам руководителей. Чем оценивается профессио-
нальная компетентность руководителя? Что подразумевается под
организаторскими способностями? Какие стили руководства ис-
пользуются при работе с подчиненными? Что подразумевается
под авторитетом руководителя? Какими способами можно сфор-
мировать коллектив? Перечислите этапы формирования коллек-
тива. По каким качествам можно провести классификацию лю-
дей? Как можно охарактеризовать человека по темпераменту?
Как можно охарактеризовать человека по восприимчивости ин-
формации? Как можно охарактеризовать человека по суточной
работоспособности? На основании каких инстинктов (какой заин-
тересованности) предрасположен к труду человек? Как принима-
ются инженерные решения в производственных ситуациях? В чем
заключается суть алгоритма ЦОЗАР? Как учитываются неопре-
деленности при выборе решений? На какие группы можно разде-
лить информацию?
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила технической эксплуатации электроустановок по-
требителей и правила техники безопасности при эксплуата-
ции электроустановок потребителей. - М.: Энергоатомиз-
дат, 1986.
2. Система планово-предупредительного ремонта и техничес-
кого обслуживания электрооборудования, используемого в
сельском хозяйстве (ППРЭсх). - М.: ВИЭСХ, 1982.
3. Методические указания ио организации эксплуатации
энергетического оборудования в колхозах, совхозах и дру-
гих сельскохозяйственных предприятиях. - М. - Зерноград:
ВПИПТИМЭСХ, 1980.
4. Ерошенко Г.П., Пяспю.чов А.А. Курсовое и дипломное проек-
тирование но эксплуатации электрооборудования. - М.: ВО
Агропромиздат, 1988.
5. Надежность и эффективность в технике: Справочник. В
Ют. /Под ред. д.т.н. А.И. Рембезы. Т. 1. Методология. Ор-
ганизация. Технология. М.: Машиностроение, 1986.
6. Пястолов .4.Л., Мешков А.А., Вахрамеев А.Л. Монтаж, экс-
плуатация и ремонт электрооборудования. - М.: Ко-
лос, 1981.
7. Кокс У.Р. Микроэлектроника в сельском хозяйстве / Пер. с
англ, и предпсл. В. М. Лурье, Р. Л. Танкелевича. М.: Агро-
промпздат, 1986. - 280 с.
8. Рапупюв Б.М. Эксплуатация аппаратуры автоматики сель-
скохозяйственных электроприводов. М.: Колос, 1977.
9. Прищеп Л.Г. Учебник сельского электрика. - 2-е изд., доп. и
перераб. - М.: Колос, 1982.
587
10. Устойчивость эиерговодосиабжения механизированных
животноводческих ферм / Е. Д. Рывкин, Н. И. Щербинин,
А. И. Индейкин и др. - Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-
нпе, 1990.
11. Сельскохозяйственная техника: Каталог / Под общ. ред.
В.И. Черноиванова. Т. 3. Машины для комплексной меха-
низации производственных процессов в животноводстве. -
М.: Информагротех, 1992.
12. Федан В.И. Механизация производства молока. - М.: Ко-
лос, 1984.
13. Афанасьев Н.А., Юсупов МА. Система технического обслу-
живания и ремонта оборудования энергохозяйств промыш-
ленных предприятий (Система ТОР ЭО). - М.: Энергоатом-
нздат, 1989.
14. Курсовое проектирование по эксплуатации электрообору-
дования: Учебное пособие для вузов по специальности
31.14.00 «Электрификация и автоматизация сельского хо-
зяйства» / М.А.Таранов, В.Я.Хорольский, В.Г. Жданов,
Ю.А. Медведько. - Зерноград, АЧГАА, 1999.
15. ГОСТ 27.003-83. Выбор и нормирование показателей на-
дежности. Основные положения. - М.: Изд-во стандар-
тов, 1983.
16. Ванурин В.И. Обмотки асинхронных двигателей. - М.: Ко-
лос, 1978.
17. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяйнов Ф.А. Проектирова-
ние электрических машин. - М.: Энергия, 1969.
18. Практикум по монтажу, эксплуатации и ремонту электро-
оборудования /А.А. Пястолов, А.А. Попков, А.А. Больша-
ков и др. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1976.
19. Проектирование электрических машин: Учеб, пособие
для вузов /И.П. Копылов, Ф.А. Горяйнов, Б.К. Клоков и
др.; Под ред. И.П. Копылова. - М.: Энергия, 1980.
20. Жерве Г.К. Расчет асинхронного двигателя при перемотке.
- М.: Энергия, 1967.
21. Маршак Е.Л. Расчет асинхронных двигателей при ремонте.
- М.: Колос, 1974.
588
22. Обмотки электрических машин /В.И. Зимин и др. - Л.:
Энергия, 1975.
23. Жерве Г.К. Обмотки электрических машин - Л.: Энергоато-
миздат. Ленингр. отд-ние, 1989.
24. Ванурин В.И. Статорные обмотки современных короткозам-
кнутых электродвигателей /Учеб, пособие для слушателей
ФПК.: Зерноград, ПМГ ВНИПТИМЭСХ, 1990.
25. Тембель П.В., Геращенко Г.В. Справочник по обмоточным
данным электрических машин и аппаратов. - 3-е изд., пере-
раб. - Киев.: Техшка, 1981.
26. Обмоточные данные асинхронных двигателей /Под ред.
П.И. Цибулевского. М.-Л.: Энергия, 1966.
27. ГОСТ 26606-85. Провода обмоточные с эмалево-
волокнистой, волокнистой, пластмассовой и пленочной
изоляцией. - М.: Изд-во стандартов, 1985.
28. Тихомиров П.М. Расчет трансформатора. М.: Энергия.
1976.
29. Вернер В.В., Вартанов Г.Л. Электромонтер-ремонтник:
Учебник. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш, школа,
1982. -221 с.
30. Алякритский Н.П., Мандрыкин С.А. Сушка электрических
машин и трансформаторов. - М.: Энергия, 1974.
31. Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин /Под ред.
Р.Б. Уманцева. - 9-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатом-
издат. Ленингр. отд-ние, 1989.
32. Правила устройства электроустановок. - 6-е изд., перераб. и
доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987.
33. Правила технпческойэксплуатацпп электрических станций
и сетей Минэнерго. - М.: Энергоатомиздат, 1989.
34. Пясто.юв А.А., Ерошенко Г.П. Эксплуатация электрообору-
дования. - М.: Агропромиздат, 1990.
35. Медведько Ю.А., Таранов М.А. Конспект лекций по дисцип-
лине «эксплуатация электрооборудования». - Зерноград;
АЧГАА, 1996.
589
36. Ермолин Н.П., Жерихин Н.П. Надежность электрических ма-
шин. - Л.: Энергия, 1976.
37. Мантров М.И. Расчет изоляции электрических машин. - М.:
МЭИ, 1964.
38. Хвальковский А.В. Вопросы надежности изоляции статорных
обмоток генераторов. - М.: Энергия, 1966.
39. Меламедов И.М. Физические основы надежности. Л.: Энер-
гия, 1970.
40. Гольдберг О.Д. Качество и надежность асинхронных элект-
родвигателей. - М.: Энергия, 1968.
41. Подшипники качения: Справочное пособие /Под ред.
Н.А. Спицина и А.И. Спришевского. М.-Л.: Машгиз, 1961.
42. Бакластов А.М., Горбенко В.А., Удыма П.Г. Проектирование,
монтаж и эксплуатация тепло-массообменных установок:
Учеб, пособие для вузов / Под ред. А. М. Бакластова. - М.:
Энергоиздат, 1981.
43. Панин В.И. Справочник по теплотехнике в сельском хозяй-
стве. - М.: Россельхозиздат, 1979.
44. Методические указания по организации эксплуатации
энергетического оборудования в колхозах, совхозах и дру-
гих сельскохозяйственных предприятиях и организациях
/Сост. А.Н. Михальчук, Т.П. Лобышев, В.Г. Зеленский и др.
- М.-Зерноград, 1980.
45. Технический сервис в сельском хозяйстве /П.А. Андреев,
В.М. Баутин, В.Ю. Грицык, Л.М. Пильщиков, А.Э. Север-
ный, А.А. Сергеев, Н.А. Сычев, В.И. Черноиванов. - М.:
Колос, 1993.
46. Система планово-предупредительного ремонта и техничес-
кого обслуживания энергооборудованпя сельскохозяйст-
венных предприятий /Госагропром СССР. - М.: ВО Агро-
промиздат, 1987.
47. Определение объемов и стоимостей технического обслужи-
вания и ремонта энергооборудованпя в хозяйствах: Реко-
мендации / ВНИПТИМЭСХ. - Зерноград, 1972.
590
48. Ремонтно-обслуживающая база энергетических служб в
сельском хозяйстве: Рекомендации /ВНИПТИМЭСХ. - Зер-
ноград, 1983.
49. Славин Р.М. Научные основы автоматизации производства
в животноводстве и птицеводстве. - М.: Колос, 1974.
50. Интернет: sales@finans.ru
51. Пепих А.С., Кизилова Т.Г., Промченко А.Г. Бизнес-план. -
М.: Изд-во «Ось-89», 1998.
Учебное издание
Геннадий Петрович Ерошенко, д.т.н., профессор
Юрий Алексеевич Медведько, к.т.н., доцент
Михаил Алексеевич Таранов, к.т.н., профессор
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ЭНЕРГООБОРУДОВАННЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
Главный редактор В.В. Дашевская
Редактор Н.П. Лучинкина
Технические редакторы Ю.А. Медведько, В.И. Сергеев
Корректор В. С. Сидоров
Сдано в набор 20.02.2001. Подписано в печать 03.04.2001.
Формат 60х841/1б. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.
Усл. п. л. 34,41- Тираж 1000 экз. Заказ № 2325.
Издательство ООО «Терра»
344049, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 175 А.
ДР № 65-61 от 24.01.2000.
Отпечатано в типографии ООО «Терра».
344049, г. Ростов-на-Дону. ул. Пушкинская, 175 А.
ПЛД № 65-110 от 15.07.97.