Диагностирование магнитных пускателей

Курсовая работа

на тему

«Диагностирование магнитных пускателей»

В сельском хозяйстве широко используются агрегаты и машины с электродвигателями переменного и постоянного тока. В процессе эксплуатации электродвигателей с нагрузкой могут возникать повреждения отдельных элементов, что в свою очередь приводит к преждевременному и аварийному выходу оборудования из строя.

Потери от эксплуатации неисправных электродвигателей и внезапного выхода ответственного оборудования из строя дорого обходятся, поэтому основной задачей технических служб является обеспечение заданного уровня надежности электродвигателей путем выявления неисправностей на ранней стадии возникновения, отслеживания динамики развития неисправностей, определения и планирования рациональных сроков проведения ремонтов.

Обеспечение надежной и безопасной эксплуатации электродвигателей невозможно без применения системы (как совокупности методов и средств) точной диагностики их состояния. Система технической диагностики должна включать в себя регулярный мониторинг (контроль) технического состояния электродвигателей, поиск дефектов и повреждений, определение степени опасности дефектов и оценку остаточного ресурса оборудования.

Для предприятий, осуществляющих специализированное сервисное обслуживание и ремонты электродвигателей, задача проведения диагностики состояния электродвигателей не менее актуальна.

Один из этапов при выполнении сервисных и ремонтных работ — мониторинг и оценка фактического состояния оборудования, исходя из которого определяются объемы и сроки необходимых регламентных работ. Таким образом, от точности и эффективности проведенной диагностики напрямую зависят качество и стоимость работ и услуг.

К основным требованиям, которым должен отвечать идеальный современный метод диагностирования состояния электродвигателей, можно отнести следующие:

— высокая достоверность и точность выявления неисправностей и повреждений электродвигателя;

— возможность обнаружения всех или значительной части электрических и механических повреждений электродвигателя и связанных с ним механических устройств;

— проведение диагностических измерений дистанционно, что актуально в тех случаях, когда доступ к оборудованию затруднен;

— низкая трудоемкость диагностических работ (измерений) и простота проведения измерений;

— возможность проведения аналитической обработки полученных результатов измерений за короткое время, с применением вычислительных и программных средств.

Выполнение курсовой работы по данной дисциплине позволяет на практике ознакомиться с методами и системами диагностирования конкретных видов электрооборудования, принципами их выбора и применения. Кроме того, в процессе выполнения работы осваивается методика проектирования диагностических устройств и основные принципы его организации диагностирования электрооборудования.

Условия эксплуатации погружного электродвигателя в картофелехранилище:

Окружающая среда:

Среднее время работы в сутки — 4 ч.

Режим работы — кратковременный

Управление — ручное.

1. Определение текущих эксплуатационных параметров

По таблице 2 примем коэффициенты, характеризующие условия среды: m = 1 c = 0 n = 1.5 з = 0.7

По таблице 3 примем и рассчитаем закономерность изменения параметров диагностирования

а) Радиальный зазор подшипников, мм:

(1)

по таблице 3 примем = 0,02 мм (табл. 5);

к — коэффициент износа, мм; примем по табл. 3

t — величина наработка, ч; примем по условию t= 3000 ч.

Для оценки характера изменения зазора подшипников во времени задаемся рядом значений времени работы, не превышающим t = 3000 ч и проводим расчет для каждого из этих значений. Результаты расчетов заносим в таблицу 1.

Расчет производим для 5 точек.

Таблица 1

По данным расчета строим зависимость ;

Рис. 1. Влияние наработки на радиальный зазор

б) Сопротивление контактов

по таблице 3 [1]

(2)

a₂ = 1, c = 0.018, г = 0.5

по таблице 5 [1]

R_k — сопротивление контактов в момент времени t;

R_o = R_кн = 150 мкОм — начальное сопротивление контактов;

R_кп = 1,8 R_кн =270 мкОм — предельное сопротивление контактов;

при t = 2400 R_k = 282,3 мкОм

при t = 1800 R_k =264,6 мкОм

при t = 1200 R_k = 243,5 мкОм

при t = 600 R_k = 216,1 мкОм

Расчет производим для 5 точек. Данные сводим в таблицу.

Таблица 2

По данным расчета строим зависимость ;

Рис. 2. Зависимость сопротивления контактов от наработки

Ток утечки изоляции, мкА

(3)

Где — начальный ток, мкА таблице 5 [1]

— коэффициент =0,0126

t — время наработки, ч t = 3000 ч

Выполняем расчеты для нескольких значений наработки и сводим в таблицу 3

Таблица 3

Производим построение зависимости Iу = f (t) рисунок 3.

Рисунок 3. Зависимость тока утечки от наработки

Тангенс угла диэлектрических потерь:

Где — начальный тангенс угла диэлектрических потерь по таблице 5 [1]

по таблице 3 [1]

t=3000 ч

Выполним расчеты для нескольких значений наработки и сводим результаты в таблицу 4

Таблица 4

Производим построение зависимости рисунок 4.

Рисунок 4. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от наработки

Таблица 5

2. Определение ресурса элемента электрооборудования

Определение ресурса элементов электрооборудования производится различными методами прогнозирования. В курсовой работе используем метод линейного прогнозирования, так как зависимость радиального зазора подшипников от времени линейная.

Для применения метода линейного прогнозирования необходимо иметь данные о наработке объекта с начала эксплуатации до момента диагностирования, а также о предельном и начальном значениях диагностического параметра.

Рассчитываем остаточный ресурс безотказной работы:

(5)

— коэффициент остаточного ресурса;

Так как зазор подшипников в процессе эксплуатации увеличивается, то коэффициент остаточного ресурса определим по формуле:

Где , — соответственно предельное, измеренное и начальное значение параметра (радиального зазора).

= =0,07 мкОм

= =0,02 мкОм

= =0,05 мкОм

Для определения ресурса контактов используем метод линейного прогнозирования, так как их сопротивление со временем изменяется практически линейно (рис. 2)

Предельное значение сопротивления контактов получили исходя из выражения

Из расчетов следует, что ресурс контактов был израсходован 573 ч назад.

Для определения ресурса изоляции по току утечки используем график приложения 2, время безотказной работы по току утечки составляет до 500 часов, а по тангенсу угла диэлектрических потерь не менее 1500 часов.

3. Расчет оптимальной периодичности профилактических мероприятий

Оптимальная периодичность профилактических мероприятий определяется по минимуму удельных затрат:

(7)

З_П/З_Р, а, y^x — смотреть задание на курсовую работу

л — интенсивность отказа оборудования определяется измерением интенсивности отказов отдельных элементов:

(8)

л _I — интенсивность отказов i-го элемента;

t_ci — срок службы этого элемента;

либо (10)

а) определим срок службы подшипников:

Интенсивность отказа подшипников:

б) определим срок службы контактов:

Интенсивность отказа подшипников:

в) определим срок службы изоляции по току утечки:

Интенсивность отказа изоляции по току утечки:

Г) определим срок службы изоляции по :

Интенсивность отказа изоляции по :

Инсивность отказа оборудования:

Определим оптимальную периодичность профилактических работ:

Таким образом, оптимальная периодичность профилактических мероприятий ТО составляет 37 часов или около 9,25 дней работы.

4. Расчет годовых затрат на эксплуатацию

Наш погружной электродвигатель относится к 2-ой группе электрооборудования. По таблице 6 определим периодичность технического обслуживания П_то и диагностирования П_д, а также среднюю трудоемкость технического обслуживания Т_то, диагностирования Т_д и текущего ремонта Т_тр.

П_то=4 мес. П_д=8 мес. Т_то=0,75 чел. ч Т_д=1,09 чел. ч Т_тр=0,95 чел. ч

Определим количество диагностирований в год:

(11)

Определим количество технических обслуживаний в год:

(12)

Определим годовые трудозатраты на эксплуатацию:

Т= Т_то +Т_д +Т_тр= 0,75 + 1,09 + 0,95 = 2,79 чел. ч (13)

Определим годовые затраты на оплату труда электромонтеров:

ЗП = С_Т · Т (14)

где С_Т — часовая тарифная ставка оплаты труда

С_Т = 385 р/час

ЗП = С_Т · Т = 385 · 2,79 1074,15 руб./чел.

5. Разработка диагностического устройства

В различных отраслях сельскохозяйственного производства режимы работы магнитных пускателей не одинаковы. Где-то они тяжелее, где-то легче. Сезонность и односменность работы характерные для сельскохозяйственного производства, определяют относительно низкую степень использования установленного электрооборудования в течении суток и на протяжении года. Следует учесть, что на всех кратковременных процессах, как правило, установленные магнитные пускатели общепромышленного исполнения, рассчитаны на длительную работу при номинальной нагрузке. Малая продолжительность использования магнитных пускателей позволяет допускать их перегрузки без ущерба для срока службы. Однако длительность использования магнитных пускателей тесно связана с явлениями теплои влагообмена между автоматическим выключателем и окружающей средой.

Режимы работы пускателей влияют на изоляцию и как следствии, на надёжность выключателей.

Таким образом, режим работы пускателя влияет на состояние изоляции. Поэтому измерение сопротивления изоляции пускателя является очень важным параметром при диагностировании выключателей. Также важным параметром при диагностировании пускателя является сопротивление контактов.

Для измерения этих двух диагностических параметров мною разработано следующее диагностирующее устройство: основным его элементом является комбинированный прибор (непосредственно с его помощью и производят измерения), также в наше устройство входят такие приборы как: автоматический выключатель необходимый для защиты устройства от коротких замыканий и перегрузок, 2 вольтметра для контроля напряжения, амперметр для измерения тока, сигнальная лампа, которая показывает наличие напряжения в сети.

6. Расчет ориентировочной стоимости диагностического устройства

Таблица 2

7. Выбор инструментов и приспособлений для диагностирования

Способ диагностирования — это совокупность и последовательность действий или экспериментов, направленных на определение технического состояния электрооборудования.

В нашей схеме необходимо произвести диагностирование изоляции и контактов. Для измерения сопротивления изоляции используется мегаомметр или вольтметр-амперметр. Диагностирование контактов производится по определяющим и вспомогательным параметрам. К этим параметрам относят: переходное сопротивление, температура нагрева, зазор. Все эти параметры определяются при помощи ниже перечисленных приборов: Р333, Ц4353, Е7−8, КИ6417. Также при диагностировании используют подручный инструмент такой как: отвертки, кусачки, монтерский нож, плоскогубцы и т. д.

8. Расчет снижения ущерба от отказов электрооборудования за счёт диагностирования

Размеры ущерба, причиняемого сельскохозяйственному производству перерывами в подаче электроэнергии или при отказе электрооборудования, определяют с учетом длительности перерыва и простоя, совпадающих по времени с технологическим процессом. Суммарный ущерб складывается из следующих показателей: технологического ущерба (недовыработки продукции), затрат на ремонт оборудования, порчи сырья, гибели животных.

Ориентировочная оценка ущерба может быть определена как сумма технологического ущерба и затрат на восстановление преждевременно вышедшего из строя электрооборудования.

Технологический ущерб от недовыпуска продукции по предприятиям и видам технологического процесса (У_Т руб.) определяют по следующей формуле:

У_Т = N у_Т m Ц R, (15)

где N — количество голов;

у_Т — удельный недовыпуск продукции в 1 час на одну голову.

R — продолжительность простоя сверх допустимой нормы, ч;

m — продуктивность, кг/гол., кг (м²);

Ц — закупочная цена, руб./кг (л);

Среднее значение ущерба (у₀ руб.) на одно необслуженное животное при отказе электроустановки может быть вычислено по формуле

У₀ = у₀ N, (16)

где у₀ — удельный ущерб на одну голову от отказа одной электроустановки, руб.

N — количество голов, гол.

Поскольку отказ электромагнитного пускателя на зернохранилище существенно влияет на технологию хранения, то рассчитываем только затраты на ремонт преждевременно отказавшего электрооборудования.

Затраты на ремонт преждевременно отказавшего электрооборудования при ориентировочных расчетах определяют по формуле:

У_э = 0,6 К₀= 0,6•250=150 тыс. руб. (17)

где К₀ — первоначальная балансовая стоимость отказавшего электрооборудования, равная сумме его цены по прейскуранту и затрат на монтаж, руб. (ориентировочная стоимость 250 тыс. руб.

Выводы

После диагностирования данного оборудования мы получили следующие основные параметры:

Остаточный ресурс подшипников составляет -5000 ч.

Срок службы контактов составлял 2463 ч.

Контакты выработали свой ресурс 537 часов назад.

Срок службы изоляции по току утечки 3500 ч.

Срок службы изоляции по tgд 4500 ч.

Оптимальная периодичность профилактических мероприятий 37 ч.

Периодичность диагностирования составляет 4 месяцев, техническое обслуживание 8 месяца.

Годовые затраты на обслуживание 1074,15 руб. на человека

Ориентировочная стоимость диагностического оборудования с затратами на монтаж 2001,7 тыс. руб.

Ориентировочное значение ущерба при отказе электрооборудования 150 тыс. руб.

Для повышения качества диагностирования нужно повысить организацию в материально-техническом снабжении соответствующим оборудованием, а также повысить уровень подготовки специалистов.

диагностический устройство стоимость профилактический

1. «Диагностика электрооборудования» — методические указания по выполнению курсовой работы. Баран А. Н., Селюк Ю. Н., Минск — 2004.

2. «Диагностика электрооборудования» — методические указания по выполнению лабораторных работ. Макатун В. Л., Селюк Ю. Н., Кущева С. В., Минск — 2003.

3. «Эксплуатация электрооборудования» — Пястолов А. А., Ерешенко Г. П. Минск агропромиздат 1990 г.