Эксплуатационные свойства электрооборудования

Эксплуатационные свойства электрооборудования — это те признаки качества, которые характеризуют, в какой мере то или иное изделие соответствует требованиям эксплуатации. Чем быст­рее и проще обнаруживают неисправность, тем лучше эксплуата­ционные свойства электрооборудования. Такую возможность зак­ладывают при разработке и изготовлении электрооборудования, а реализуют в процессе его эксплуатации.

Совокупность эксплуатационных свойств можно разделить на общие, присущие всем видам электрооборудования, и специаль­ные, имеющие значение для конкретных групп электрооборудо­вания. К общим свойствам относят надежность и техни­ко-экономические свойства, а к специальным — тех­нологические, энергетические, эргономические и другие свойства.

На рисунке 1.4 приведена примерная классификация эксплуатационных свойств оборудования, используемого в сельском хозяйстве.

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

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

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

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

Надежность. К электрифицированным объектам (процессам) сельскохозяйственного производства предъявляют особые требо­вания по надежности. Для этих объектов обычно наибольшую опасность представляет не факт отказа оборудования, а продол­жительность восстановления его работоспособности, т.е. простой. Если простой объекта превысит некоторое допустимое время, то нарушение технологического процесса приведет к порче продук­ции, гибели животных (растений) и другим нежелательным по­следствиям. Повышение долговечности оборудования зависит от правильного выбора номенклатуры, числа и размещения резерв­ных (запасных) элементов; хорошей организации оперативно-де­журного обслуживания электрохозяйства сельскохозяйственных предприятий.

На практике различают конструкционную и эксплу­атационную надежность. Первая из них характеризует свойства изделия, заложенные при его проектировании, а вто­рая — наблюдаемые при эксплуатации. Для некоторых видов электрооборудования показатели конструкционной надежности приведены в таблице 1.4.

казной работы до капитального ремонта двигателей серии 4А со­ставляет в животноводстве 3,5 года, а в растениеводстве — 4 года, подсобных предприятиях — 5 лет.

Технико-экономические свойства оценивают с помощью пока­зателей — типоразмерного ряда, стоимости приобретения, мон­тажа, обслуживания и ремонта электрооборудования. Типоразмерный ряд составляет номенклатуру конкретного вида электро­оборудования по мощности, напряжению, исполнению и другим параметрам. Чем больше шкала типоразмеров, тем точнее мож­но подобрать электрооборудование к условиям эксплуатации. Чтобы удовлетворить растущие требования к качеству электрообо­рудования со стороны потребителя, в электротехнической про­мышленности непрерывно увеличивают номенклатуру выпуска­емых изделий. Так, первая серия электродвигателей имела 9, вторая — 17, четвертая — более 25 модификаций и специализи­рованных исполнений.

Однако при излишней многономенклатурности затруднена организация рациональной эксплуатации из-за неизбежных слож­ностей приобретения и хранения большого количества запасных деталей, материалов, инструментов и приборов, повышены требо­вания к квалификации эксплуатационного персонала. Поэтому стремятся к выпуску электрооборудования с оптимальной струк­турой его типоразмерного ряда.

С помощью стоимости дают обобщенную и сопоставимую оценку оборудования. Она необходима при обосновании опти­мальной периодичности обслуживания (ремонта) и нагрузки обо­рудования, при расчете резервного фонда и решении ряда других эксплуатационных задач.

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

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

животного может наступить его заболевание. Правильным выбо­ром оборудования по техническим свойствам и поддержанием этих свойств в процессе эксплуатации обеспечивают не только высокое качество технологического процесса, но и экономию энергоресурсов.

Энергетические свойства отражают способность оборудова­ния потреблять (производить, распределять) энергию с высокой эффективностью (высокие КПД, коэффициент мощности и др.), а также его приспособленность к переходным (пуск, тор­можение) и другим режимам работы. Хорошие энергетические свойства должны быть у любого вида оборудования сельскохо­зяйственного назначения. Например, электрооборудование подключают к источнику питания через протяженные электри­ческие сети с многократной трансформацией энергии. Система электроснабжения имеет невысокий КПД (70 %), и поэтому сельские электроприемники с низкими энергетическими свой­ствами вызывают огромные потери электроэнергии, нестабиль­но работают.

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

Эргономические свойства определяют соответствие оборудо­вания психофизиологическим возможностям обслуживающего персонала. Их оценивают по гигиеническим, антропометричес­ким, физиологическим и психологическим показателям. В группу гигиенических показателей входят уровни освещенности, запыленности, шума, вибрации, напряженности магнитного поля и др. Обычно новое электрооборудование имеет удовлет­ворительные гигиенические показатели, но в процессе эксплуа­тации они ухудшаются. Особенно нестабильны механические и магнитные виброшумовые воздействия. Благодаря своевремен­ному и качественному техническому обслуживанию можно под­держивать гигиенические показатели на требуемом уровне. Ан­тропометрические показатели характеризуют соответствие кон­струкции и размещения оборудования росту обслуживающего персонала. При правильном размещении электроустановки лег­ко ее обслуживать. Распределительные щиты и пункты не в полной мере удовлетворяют этим требованиям, так как они обычно расположены в узких проходах, на большой высоте и т. п. Другие эргономические свойства оборудования должны со­ответствовать зрительным, слуховым, силовым и рефлекторным возможностям человека и его трудовым профессиональным на­выкам.

На рисунке 2.1 приведена примерная классификация причин отказов электрооборудования. Для конкретных видов электрообо­рудования и условий эксплуатации некоторые причины отказов доминируют. Например, у асинхронных двигателей отказы проис­ходят в основном за счет объективных эксплуатационных причин и в целом по сельскому хозяйству распределены следующим обра­зом: из-за увлажнения изоляции — 20 %, неполнофазного пита­ния—20, перегрузки — 20, затормаживания ротора—15, прочих причин — 25 %.

У конкретных электроприводов структура отказов может значи­тельно отличаться от средних данных. Например, электроприводы транспортеров с ручной загрузкой и вакуумных насосов доильных установок наиболее часто подвержены перегрузкам (40 %) и затор­маживаниям ротора (30 %), а электроприводы насосов и вентилято­ров — увлажнению (30 %) и неполнофазному питанию (30 %).

По характеру проявления отказы делят на внезапные и посте­пенные. Внезапные отказы характеризуются резким, скачкообразным ухудшением качества электрооборудования под воздействием 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.

Для постепенных отказов характерны медленные изменения свойств элементов электрооборудования и связей между ними. Отказы — следствие старения, износа, накопления установленных повреждений и изменений параметров рабочего процесса. При помощи специальных приборов или специальных испытаний можно прогнозировать момент наступления отказов и применять соответствующие меры повышения надежности электрооборудо­вания.