Главная страница
Навигация по странице:

  • 3.5. Общие рекомендации по предупреждению увлажнения изоляции электрических машин и защите электроаппаратуры от воздействия окружающей среды применительно к условиям тропического влажного климата

  • ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

    		•

    общий+2011. Повышение эксплуатационной надежности электродвигателей находящиеся в эксплуатации агрофирмы кибрай диссертация магистра на получение степени магистра по


    Скачать 4.01 Mb.
    НазваниеПовышение эксплуатационной надежности электродвигателей находящиеся в эксплуатации агрофирмы кибрай диссертация магистра на получение степени магистра по
    Дата29.05.2022
    Размер4.01 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаобщий+2011.doc
    ТипДиссертация
    #556005
    страница5 из 6
    1   2   3   4   5   6

    3.4. Экспериментальное исследование поведения сопротивления изоляции под воздействием пульсирующего и вращающегося электрических полей.
    В поисках путей увеличения интенсивности обезвоживания (сушки) изоляции межфазовых частей обмоток и уменьшения продолжительности этого процесса был проведен опыт по определению поведения сопротивления изоляции при подаче пульсирующего и вращающегося электрических полей. Три частично разобранных электродвигателя, два из которых (испытуемые) находились под пульсирующим и вращающимся напряжениями, равными 220 В, а третий (контрольный) – без напряжения, оставались в камере искусственного климата. Перед тем как поместить электродвигатель, а климокамеру, Rиз обмоток было доведено до значения “бесконечность”.

    Из полученных кривых видно (рис.3.13), что Rиз фаз относительно корпуса м между фазами испытуемых электродвигатель за 20 часов, в течение которых подавалось напряжение, держалось на уровне выше 6 мОм (участок АБ). В последующее 20 часов потенциал был снят. При этом Rиз испытуемых двигателей снизилось до значения примерно равного Rиз контрольного электродвигатель (участок БВ). Затем повторно было подано напряжение на эти испытуемые электродвигатель. За 4 часа сопротивление межфазовых частей изоляции обоих электродвигатель достигло безопасной для их включения в работу величины (точка Г), а через 6 часов (участок ГД) оно увеличивалось до 0,85 и 2,3 мОм, причем большее значение Rиз соответствует с тем сопротивление корпусной изоляции за это время возросло до значения 1,5 и 3,8 мОМ соответственно (участок ВД).

    Затем поляроность подаваемого напряжения была изменена. В этом случае Rиз всех частей Э.Д. уменьшалось (за 10 часов) до уровня Rиз контрольного электродвигатель (кривые 3, участок ДЕ).

    Анализ опытных зависимостей показывает, что процесс влагоудаления из фазовых частей изоляции при наложении пульсирующего и вращающегося электрических полей происходит быстрее, чем при подаче электростатического поля (см. рис.3.11). Это объясняется тем, что при кратковременных импульсах напряжения с определенной частотой ионы в электролите (влага) совершают колебательные движения в направлении вдоль электрического поля. В этом случае релаксационные тормозящие силы проявляются в меньшей степени и электропроводность влаги, т.е. подвижность заряженных частиц, процесс вытеснения молекул влаги из внутренних слоев изоляции на ее поверхность, откуда постепенно она испаряется в окружающую среду, ускоряется. А при вращающемся поле помимо выше изложенного эффекта осуществляется еще круговое перемещение ионов на поверхностном слое изоляции, благодаря чему процесс испарения молекул влаги с поверхности изоляции в окружающую среду интенсифицируется еще более.

    Результат опыта, кроме того, наглядно демонстрирует эффективность обоих способов предотвращения увлажнения изоляции электродвигатель. Во время их технологических пауз (участок АБ). Преимущества этого способа – простота его практической реализации, кроме того, сокращается время восстановления Rиз, что дает уменьшение энергозатрат. Причем эти затраты во много раз меньше, чем при использовании тепловых методов сушки.

    Следует отметить, что при восстановлении Rиз этим способом не требуется полной разборки электродвигатель. Для повышения эффективности и ускорения процесса испарения влаги в окружающую среду достаточно снять подшипниковый шит со стороны вентилятора или крышку клейменной коробки.

    1. При подаче вращающегося поля; 2. При подаче пульсирующего поля; 3. Без Э.П.

    Э.П. – электрическое поле
    3.5. Общие рекомендации по предупреждению увлажнения изоляции электрических машин и защите электроаппаратуры от воздействия окружающей среды применительно к условиям тропического влажного климата.
    В настоящее время в сельскогохозяйственним производстве Республики эксплуатируется около 50 тыс. электродвигатель, 2/3 которых установлено вместе с технологическим оборудованием в наиболее тяжелых условиях (на открытом воздухе, насосных станциях, животноводческих фермах и т.п.), где окружающая среда оказывает существенное влияние на надежность их работы. В аналогичных условиях находится пускозащитная аппаратура и электрические проводки к электродвигатель, переключающим устройствам и осветительным установкам.

    Исходя из проведенных за сумежном исследований по определению количественных показателей надежности и причин отказов сельских электроустановок и разработанных рядом авторов (6, 68,92.93,95) мероприятий по повышению их надежности, были разработаны общие рекомендации для защиты электродвигатель и электроаппаратуры от воздействия окружающей среды применительно к условиям влажного климата. Это следующие рекомендации:

    - Выбор электродвигатель в соответствии с условиями окружающей среды и режимом работы. В помещениях с высокой влажностью (насосные станции, кормоцеха, молочные фермы, пункты первичной переработки молока). В животноводческих помещениях и на открытых площадках, где относительная влажность воздуха изменяется в течение года от 60 до 100%, а температура от +10 до 450С и нерабочая пауза технологического процесса более длительна, следует устанавливать электродвигатель влажного исполнения. В пыльных помещениях (комбикормовые заводы, мельницы, деревообрабатывающие мастерские), на подсобных предприятиях (фрукта и овощехранилищах, консервных заводах), как правило, можно использовать электродвигатель тропического исполнения.

    - Централизация и размещение пускозащитной аппаратуры в изолированных от агрессивной среду помещениях. Одним из целесообразных способов защиты электрических аппаратов, например, в животноводстве, является их установка вне помещения для содержания животных. Кроме того, для предотвращения коррозии металлических кожухов их нужно покрывать лакокрасочными материалами и антикоррозийными эмалями. В условиях наиболее агрессивной среду рекомендуется добавлять в лакокрасочный материал порошкообразный летучий ингибитор.

    - Модернизация электродвигатель при капитальном и текущем ремонте. Капсулирование обмоток электродвигатель при ремонте является одним из эффективных методов их модернизации. При этом с целью сохранения ремонт пригодности электродвигатель желательно использовать компаунды на основе эскапона (синтетического каучука), а не эпоксидных смол.

    При капитальном ремонте от электроизоляционных материалов, используемых для пропитки, кроме обычных свойств требуется более высокий класс влагостойкости и нагревостойкости. В условиях влажных не рекомендуется применять такие изоляционные материалы как бумага, картон, фибру, дерево, хлопчатобумажные и шелковые ткани. Некоторые синтетические материалы как-то – полиэтилен, поливинилхлорид, фторопласт, текстолит, стеклотекстолит, винипласт, а также материалы из бесщелочного стеклянного волокна, слюды, асбестового волана, пропитанного лаками или смолами. Простое погружение а пропиточный материал при атмосферном давлении недостаточно эффективно. Перед пропиткой изоляционные материалы, детали и устройства должны быть тщательно высушены. Сушка производится при повышенной температуре сначала при атмосферном давлении, а затем в вакууме. Пропитка в вакууме должна повторяться не менее 2 раз. После каждой из них необходимо обеспечить полное высыхание лака по всему сечению. После пропитки в вакууме следует проводить поверхностную пропитку, в большинстве случаев- путем погружения. Окончательная обработка поверхности заключается в нанесении двух слоев поверхностного лака или эмали. После всех этих операций поверхность должна быть гладкой и твердой.

    Процесс пропитки включает в себя следующие этапы:

    1. сушка обмоток

    2. Первая пропитка

    3. Первая сушка лака;

    4. Вторая пропитка в вакууме;

    5. Вторая сушка лака;

    6. Первая поверхностная пропитка погружением;

    7. Третья сушка лака;

    8. Вторая поверхностная пропитка погружением;

    9. Поверхностная защита пигментированной изоляционной эмалью.

    На этом завершающем этапе процесса пропитки рекомендуется применять пары летучих ингибиторов, способствующих защите системы изоляции обмоток электродвигатель предназначенных для эксплуатации в наиболее агрессивных средах, от увлажнения.

    Как видно, требует много времени и расходов. Поэтому при ее осуществлении часто стараются пропустить которые этапы. Таким образом, при ремонте (или изготовлении) электродвигатель. Необходимо обеспечить тщательный контроль, обращая особое внимание на выполнение требований относительно число пропиток, на правильно сушки и режим отвердевания пропитанных обмоток.

    - Электронагрев электродвигатель во время их технологических пауз. Данный способ заключается в пропускании постоянного, переменного или пульсирующего тока через обмотки электродвигатель находящегося в нерабочем состоянии, так, чтобы его температура превышала температуру окружающей среды на 5 – 100 С. При этом ток ограничивают конденсаторами, тиристорными устройствами и т.д. Электронагрев электродвигатель большой мощности (200 кВт и более), например, электродвигатель насосных агрегатов, целесообразно осуществлений, которые встраивают в корпус двигателя (по согласованию с проектантом – заводом – изготовителем). Дополнительные расходы, связанные с прокладкой отдельной сети для питания схемы обогрева, оправданы тем, что при выходе из строя не предохраняемого электродвигатель величина нанесенного ущерба будет значительна.

    - Наложение пульсирующего электрического поля на обмотки неработающего электродвигатель. При этом необходимо соблюдать требования техники безопасности эксплуатации электродвигатель, находящегося под напряжением, т.е. сигнализация, зануление, заземление и инструктаж.

    - Научно обоснованная система ППРЭСХа применительно к местным условиям Республики. Организационные формы эксплуатации оказывают существенное влияние на надежность и эффективность работы электродвигатель и электроаппаратуры. Проведение профилактического осмотра контроля, технического обслуживания, текущего и капитального ремонта по научно обоснованному графику, учитывающему местные условия, позволяет снизить количество отказов и увеличить срок службы электрооборудования.
    3.6. Оценка технико-экономической эффективности применения предлагаемого способа предупреждения увлажнения изоляции обмоток электрических двигателей.
    Технико- экономический анализ приведен с использованием методики определения экономической эффективности капиталовложений устанавливающей в качестве критерия эффективности капиталовложений минимум приведенных затрат.

    Определим экономический эффект от применения предлагаемого способа предупреждения увлажнения изоляции обмоток электродвигатель наложением пульсирующего трехфазного электрического поля по сравнению с известным методом предотвращения увлажнения изоляции прогревом электрическим током, ограничивающимся конденсаторными батарейками.

    В молочного направления оно включает в себя: вакуумный насос, холодильную установку со смесителем молока, нагреватель воды. Кроме того, на каждой ферме имеется насос для мойки коров с целью их дезинфекции и насос для водоснабжения фермы.

    Из общего количества электродвигатель работающих 420, т.е. 22,3%, нуждается в профилактике для защиты изоляции их обмоток от увлажнения. Из них 210 электродвигатель мощностью 3 кВт, используемых на водоснабжение, эксплуатируются под открытым небом и работает по 1,5 ч в сутки, а 210 мощностью 7,5 кВт, используемых второй вариант.

    Количество потребляемой электроэнергии от сети пренебрежимо мало и составляет для электродвигатель мощностью от 0,6 до 10 кВт примерно 0,5 Вт на каждый электродвигатель. Расход электроэнергии определим по формуле:

    WII = 365*Pc *10-3 tn *NЭД (3.6.1)

    II.I. На водоснабжение:

    WII.I = 365*0,5*10-3*22.5*210=862,3 кВт.ч (3.6.2)
    II.2. На дезинфекцию и мойку коров:

    WII.2= 8664*0,5*10-3*210=909,7 кВт.ч (3.6.3)
    Стоимость расходумой энергии (С2) определим по выражению:

    CII = WII * q (3.6.4)

    CII = 1772*0,01 = 17,72 сум (3.6.5)
    Вычислим капиталовложения по формуле:
    KB= (1 + kM + kT +kH) Ц0 (3.6.6)
    где: kM – коэффицент монтажа, kM= 0,2;

    kТ - коэффицент транспортировки, kТ = 0,17;

    kH – коэффицент, учитывающий наценку снабженческого – сбытовых организаций, kH = 0,08;

    Ц0 – оптовая цена.

    Первый вариант.

    Стоимость конденсаторов определяется по формуле:

    Ц0 =Q *qуд (3.6.7)
    где: Q – мощность конденсатров,

    qуд – удельная стоимость конденсатров, qуд =3,8 сум. кВар.

    Здесть Q= 3 U.c, U – фазное напряжение, В ;  - угловая частота, с-1;

    С – емкость конденсатроа, мкф (для Э.Д. мощностью 3 кВт с= 60мкф, а для Э.Д. мощностью 7,5 кВт с= 114 мкф.

    Таким образом, мощность конденсаторных батарей, требуемая для подгрева Э.Д. мощностью 3 и 7,5 кВт, составляет 2,7 и 5,2 к Вар соответственно. При этом
    Ц0.1.1 = 2,7 * 3,8 = 10,26 сум, (3.6.8)
    Ц0.1.2 = 5,2 * 3,8 = 19,76 сум. (3.6.9)

    Тогда

    КВ.1.1. = (1 + 0,2 + 0,17 + 0,08) 10,26 = 14,87 сум (3.6.10)

    КВ.1.2. = (1 + 0,2 + 0,17 + 0,08) 19,26 = 28,65 сум (3.6.11)
    т.е. 14,80 и 28,65 сум, капиталовложений приходится в расчете на один Э.Д, мощностью 3 и 7,5 кВт соответственно.

    Общая сумма капиталовложений по первому варианту (кВ1) составит:

    КВ1 = kвI*1*NЭД.I.1+ kвI.2 *NЭД.I.2 (3.6.12)
    КВ1 = 14,80*210+ 28,65 *210 (3.6.13)
    КВ1 = 9124,5 сум (3.6.14)

    Второй вариант.

    Оптовая цена (Ц0) одного диода на 400 В –12 коп.

    Тогда

    КВ.11. = (1 + 0,2 + 0,17 + 0,08) 3* 0,12 * 420 (3.6.15)
    КВ.11. = 219,24 сум (3.6.16)
    Определим приведенные затраты:
    ПЗ = С + (ЕН +Ра) кв (3.6.17)

    Где: ПЗ – приведенные затраты;

    Ен – норимативный коэффицент окупаемости капиталовложений,

    Ен = 0,15;

    Ра – коэффицент, учитывающий отчисления на амортизацию, ремонт и техническое обслуживание, Ра = 0,1

    Первый вариант:

    ПЗI = 1712,53 +(0,15 + 0,1) * 9124,5 = 3993,65 сум. (3.6.18)

    Втрой вариант.

    ПЗII = 17,12 +(0,15 + 0,1) * 219,24 = 72,53 сум. (3.6.19)

    Вычислим годовой экономический эффект:

    Эг =ПЗI - ПЗII (3.6.20)

    Эг =3993,65 – 72,53 = 3921,12 сум. (3.6.21)
    То есть годовой экономический эффект составляет примерно 8 сум или 9 песо в расчете на каждый Э.Д., для защиты от увлажнения которого был применен указанный способ.

    Вычислим срок окупаемости предлагаемого способа:
    (3.6.22)
    (3.6.23)


    ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
    1. Анализ состояния эксплуатации электрооборудования в сельскохозяйственном производстве Республики показал, что в настоящее время в хозяйствах отсутствует какая- либо система планово-предупредительных ремонтов и технического обслуживания (ППРЭ сх). Вся служба сводится лишь к ликвидации аварийных отказов. Допускаются нарушения правил технической эксплуатации, техника безопасности и противопожарных норм при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ и ПТБ). Эти правила применительно к местным условиям не доработаны. Таким образом, необходимо разработать научно обоснованную систему ППРЭ сх и ПТЭ и ПТБ, учитывающие особенности местных условий.

    2. Проведенный анализ показал, что основными причинами выхода из строя электрооборудования, в частности электродвигателей являются:

    - воздействие агрессивной окружающей среды на элементы электроустановок;

    - отсутствие надежной защиты от аварийных режимов;

    - низкий уровень эксплуатации электроустановок.

    На первую причину приходится до 60% от общего количество повреждений в электроустановках, на вторую – около 20%, а на третью – до 20%.

    3. Теоретические и экспериментальные исследования показатели, что электродвигатель, находящиеся можно рассматривать как открытую термодинамическую систему, обменивающуюся с окружающей средой теплотой и массой. Электродвигатель находящиеся во влажной среде, во время их технологических пауз работают как термодинамическая система-насос, всасывающая и накапливающая влагу при резких колебаниях температуры окружающей среды. При этом процесс проникновения и накопления влаги в полости электродвигатель происходит циклически.

    4. Теоретический анализ процесса влагопереноса в изоляции под действием электрического поля показал, что при приложении разности потенциалов (отрицательный полюя источника напряжения подключается к токоведущей части, а положительный – к корпусу) создается направленный поток избыточных отрицательных ионов, который за счет сил электрического притяжения, молекулярного сцепления и трения захватывает и увлекает за собой дипольные молекулы воды, унося их в сторону положительного электрода (к корпусу). При подаче напряжения обратной полярности положительный эффект не наблюдался. Данный процесс состоит из двух режимов: переходного и установившегося, в каждом из которых приложенный потенциал распределяется по объему увлажненного изоляционного материала не одинаково.

    5. Экспериментальными исследованиями выявлено, что сохранения допустимого значения изоляции при длительных нерабочих паузах на уровне, позволяющем производи очередной пуск электродвигатель можно достигнуть следующими способами:

    1. Наложением электростатического поля между обмотками электродвигатель и изолированной от его корпуса металлической пластинкой (подаваемое напряжение (U =5 – 1 кВ).

    2. Наложением электростатического поля между обмотками и корпусом электродвигатель (U =500 – 50 кВ).

    3. Наложением пульсирующего поля, при котором заземленный электродвигатель подключается в трехфазную сеть через обратно включенные выпрямительные диоды (U =220 кВ).

    Третий способ – более эффективный и безопасный. Кроме того, простота практической реализации и низкая стоимость делают его предпочтительным перед другими.

    6. Практическое применение разработанных рекомендаций по защите электроаппаратуры от воздействия окружающей среды и предупреждению увлажнения изоляции электрических машин, эксплуатируемых в условиях влажных тропиков, позволяет повысить надежность их работы и уменьшить экономический ущерб, связанный с выходом электрооборудования из строя.

    7. Годовой экономический эффект при применении предлагаемого способа предупреждения увлажнения изоляции обмоток. Электродвигатель во время нерабочей паузы достигается за счет уменьшения капиталовложений и расхода электроэнергии и составляет около 32сум в расчете на один электродвигатель.


    Литература

    1. Каримов И.А. По пути безопасности и стабильного развития: Т.6.: «Узбекистан», 1998, 380с.

    2. Ганелин А.М., Коструба С.И. Справочник сельского электрика.- М.: Агропромиздат, 1988.- 236 с.

    3. Прищеп Л.Г. Учебник сельского электрика.- М.: Агропромиздат, 1985.- 215 с.

    4. Асинхронные электродвигатели серии 4А: Справочник / А.Э.Кравчик, М.М.Шлаф, В.И.Афонин, Е.А.Соболенская.- М.: Энергоатомиздат, 1982.- 400 с.

    5. Тембель Г.В., Геращенко Г.В. Справочник по обмоточным данным электрических машин и аппаратов.- Киев: Техника, 1981.- 240 с.

    6. Справочник по электрическим машинам: В 2-х т. 1-ый т./ Под общ. ред. И.П.Копылова, Б.К.Клокова.- М.: Энергоатомиздат, 1988.- 383 с.

    7. Справочник по электрическим машинам: В 2-х т. 2-ой т./ Под общ. ред. И.П.Копылова, Б.К.Клокова.- М.: Энергоатомиздат, 1989.- 550 с.

    8. Практикум по технологии монтажа и ремонта электрооборудования/ Под ред. А.А.Пястолова.- М.: Агропромиздат, 1990.- 140 с.

    9. Кокарев А.С. Справочник молодого обмотчика электрических машин.- М.: Высш. шк., 1985.- 218 с.

    10. Ван Бо. Математическая модель оценки влияния электромаг­нитных нагрузок на показатели качества асинхронных двига­телей // XVI Международная научно - практическая конфе­ренция студентов, аспирантов и молодых ученых «Совре­менные техника и технологии» - Томск: Изд. ТПУ, 2010.

    11. Копылов И.П. и др. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов. - М.: Энергия, 2002. – 767 с.

    12. Автоматика электроэнергетических систем: Учеб. Пособие для вузов/ О.П.Алексеев, В.Е.Казанский, В.Л.Козис и др. ; Под ред. В.Л.Козиса и Н.И.Овчаренко –М.: Энергоиздат, 1981. 338 c.

    13. Шихин А.Я. и др., Электротехника. М:. «Высшая школа» 1991 г.

    14. Электротехнический справочник: Т.З. Производство, передача и распределение электрической энергии. Под обод. Ред.профессоров МЭИ. – М:. Издательство МЭИ, 2004.

    15. Пястолов А.А., Ерошенко Г.П. Эксплуатация электрооборудования. –М.: Агропромиздат, 1990, 287 с.

    16. Анищенко В.А. Эффективность в электроэнергетике, Электропотребле-ние, энергоснабжение, электрооборудование: Тез. Докл. Всероссийской научно-технической конференции.-Оренбург. 1999. 416 с.

    17. Коба В.Г. и др. - Механизация и технология производства продукции животноводства. – М.: Колос, 1999. -540 с.

    18. Рыбаков М.И. - Проектирование механизации производственных процессов в животноводстве.Алма-Ата, КазСХИ, 1986.

    19. Алешкин В.Р.,Рошин П.М.- Механизация животноводства. М:, Агропромиздат, 1995.-320с.:

    20. Правила устройства электроустановок.- М., Атомиздат., 1982г. 473с.

    21. www.electro.ru

    22. www.ziyonet.uz/uz.478/doc289/index
    1   2   3   4   5   6

    написать администратору сайта