Диагностирование асинхронных двигателей единых серий

Курсовая работа

На тему «Диагностирование асинхронных двигателей единых серий»

Задание на курсовую работу

Тема: Диагностирование асинхронных двигателей единых серий.

Исходные данные: Место установки электрооборудования -мастерская.

Наработка: t=1500 ч.

Относительные ущербы в результате отказа: yx=0,6

Отношения затрат: ЗП/ЗР=1/10

Показатели эффективности профилактик: а=1

АННОТАЦИЯ

В работе выполнен расчет: текущих эксплуатационных параметров, ресурса элементов электрооборудования, оптимальной периодичности профилактических мероприятий, годовых затрат на эксплуатацию.

Также было разработано диагностическое устройство и рассчитано его ориентировочная стоимость.

Ключевые слова: сопротивление изоляции, сопротивление контактов, диагностирование, наработка, диагностическое устройство.

Содержание

Введение

. Определение текущих эксплуатационных параметров

. Определение ресурса элемента электрооборудования

. Расчет оптимальной периодичности профилактических мероприятий

. Расчет годовых затрат на эксплуатацию

. Профилактические испытания электрооборудования

. Определение ущерба от перерывов в электроснабжении и отказов электроснабжения

. Разработка диагностического устройства

. Расчет ориентировочной стоимости диагностического устройства

. Выбор инструментов и приспособлений для диагностирования

Выводы

Литература

Введение

Изучение диагностики электрооборудования является важным элементом профессиональной подготовки инженера-электрика. Знания систем, способов и методов диагностирования позволяет с высокой точностью определять механическое состояние оборудования. Благодаря этому снижаются затраты на эксплуатацию электрооборудования, повышается его надежность, сокращаются простой оборудования вследствие полнее используется ресурс деталей электрических машин и аппаратов.

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 двигателя: характер среды - сухие и влажные помещения, режим работы - 24 часа в сутки.

1. Определение текущих эксплуатационных параметров

По таблице 2[1] примем коэффициенты, характеризующие условия среды:

m = 1 c = 0 n = 1,5 ? = 0,7

По таблице 3[1] примем и рассчитаем закономерность изменения параметров диагностирования

а) Сопротивление изоляции

(1)

по таблице 3[1] примем ? = 390 К - установившаяся температура изоляции;

В = 10200 - коэффициент, зависящий от нагревостойкости изоляции;

по таблице 5[1] примем Ro = Rин = 10МОм - начальное сопротивление изоляции;

Rип = 0,5 МОм - предельное значение сопротивления изоляции;

Rи - сопротивление изоляции в момент времени t;

x = 0.034 - коэффициент, учитывающий влияние электрических сил;

k = 1.05 - коэффициент длительной перегрузки;

m, n - коэффициенты, учитывающие условия среды;

? - относительная влажность воздуха;

c - коэффициент, учитывающий химически активную среду;

Таблица 1- Исходные данные для характеристики .

Наработка, ч037575011001500Сопротивление изоляции, Ом100006970485034502030

Рис.1 Характер изменения диогностического параметра во времени для сопративления изоляции

б) Сопротивление контактов

по таблице 3[1]

(2)

2 = 1, c = 0,018, ? = 0,5

по таблице 5[1]

Rk - сопротивление контактов в момент времени t;

Ro = Rкн = 100 мкОм- начальное сопротивление контактов;

Rкп = 1,8 Rкн =180 мкОм - предельное сопротивление контактов;

=169,7 мкОм

Таблица 2-Исходные данные для характеристики изменения диогностического параметра во времени для сопративления контактов.

Наработка, ч037575011001500Сопротивление контактов, мкОм100134,8149,3159,7169,7

Рисунок 2-Характер изменения диогностического параметра во времени для сопративления контактов.

в) радиальный зазор подшипников

по таблице 3[1]

(3)

= 2·10-6

по таблице 5[1]

a - радиальный зазор подшипников в момент времени t;

ao= aн = 0,01мм - начальный радиальный зазор подшипников;

aп= aп = 0,02мм - предельно радиальный зазор подшипников;

= 0,013мм

Таблица 3-Исходные данные для характеристики

Наработка, ч037575011001500Радиальный зазор, мм0,010,0100,0110,0120,013

Рисунок 3- Характерного изменения диогностического параметра во времени для радиаль зазора.

Результаты расчетов сведем в таблицу 4:

Таблица 4.

НаименованиеСопротивление изоляцииСопротивление контактовРадиальный зазорЕдиницы измеренияМоммкОмммЧисленное значение2,03169,70,013Наработка150015001500

2. Определение ресурса элемента электрооборудования

а) определим ресурс изоляции, используя метод многоступенчатого линейного прогнозирования так как зависимость сопротивления изоляции от времени нелинейная.

Рассчитаем гарантированный ресурс безотказной работы:

(4)

= 300ч. - период между данным и предыдущим диагностированием;

- корректирующий коэффициент;

- определим для изоляции по формуле (1) при = 1200ч.

= =Мом

= Rип=0,5 Мом

= Rин=10 Мом

= Rи =2,03Мом

ч.

б) определим ресурс контактов используя метод линейного прогнозирования так как зависимость сопротивления контактов от времени линейная:

Рассчитываем остаточный ресурс безотказной работы:

(5)

(6)

- коэффициент остаточного ресурса;

= Rкп=180 мкОм

= Rкн=100 мкОм

= Rк =203 мкОм

=0,12ч.

=204,5ч.

Контакты выработали свой ресурс.

в) определим ресурс подшипников используя метод линейного прогнозиро-вания так как зависимость радиального зазора подшипников от времени линейная

Рассчитаем остаточный ресурс безотказной работы:

= aп=0,04 мм

= aн=0,01 мм

= a=0,013мм

По формуле (6): =0,9

По формуле (5): =13500ч.

3. Расчет оптимальной периодичности профилактических мероприятий

Оптимальная периодичность профилактических мероприятий определяется по минимуму удельных затрат:

(7)

ЗП/ЗР , а , yx - смотреть задание на курсовую работу

? - интенсивность отказа оборудования определяется измерением интенсивности отказов отдельных элементов: (8)

? I - интенсивность отказов i-го элемента;

tci - срок службы этого элемента;

либо (9)

а) определим интенсивность отказов изоляции:

=3935,9ч.

=0.0003ч-1 (10)

б) определим интенсивность отказов контактов:

=1704,5ч.

=0,0006ч-1 (11)

в) определим интенсивность отказов подшипников:

=15000ч.

=0,000067 ч-1 (12)

Определим интенсивность отказа оборудования:

=0,0003+0.0006+0.000067=0,000967 ч-1 (13)

Определим оптимальную периодичность профилактических работ:

=8ч.

. Расчет годовых затрат на эксплуатацию

Наш электрический двигатель относится к 1-ой группе электрооборудования. По таблице 6[2] определим периодичность технического обслуживания Пто и диагностирования Пд , а также среднюю трудоемкость технического обслуживания Тто , диагностирования Тд и текущего ремонта Ттр.

Пто=2мес. Пд=4мес. Тто=0.75чел.ч Тд=1,09чел.ч Ттр=0.88чел.ч

Определим количество диагностирований в год:

= 12/4 = 3 (14)

Определим количество технических обслуживаний в год:

(15)

Определим годовые трудозатраты на эксплуатацию:

Т= Тто +Тд +Ттр= 0.75+1.09+0.88 = 2.74 чел.ч (16)

Определим годовые затраты на оплату труда электромонтеров:

ЗП = СТ · Т (17)

где СТ - часовая тарифная ставка оплаты труда

СТ = 385 р/час

ЗП = СТ · Т = 385 · 2.74 =1054,9руб.

5. Профилактические испытания электрооборудования

Испытания действующих электроустановок всех потребителей независимо от их ведомственной принадлежности номинальным напряжением до 220 кВ должны производиться в объеме и с периодичностью. При испытании электроустановок номинальным напряжением свыше 220 кВ следует руководствоваться действующими Нормами испытания электрооборудования Минэнерго и инструкциями заводов-изготовителей.

Конкретные сроки испытаний электроустановок определяются ответственным за электрохозяйство лицом на основе норм и ведомственной или местной системы планово-предупредительного ремонта (ППР) в соответствии с типовыми и заводскими инструкциями в зависимости от местных условий и состояния установок.

Для отдельных видов электроустановок, не включенных в нормы, конкретные сроки и нормы испытаний должны устанавливаться лицом, ответственным за электрохозяйство, на основе инструкций заводов-изготовителей и ведомственной или местной системы ППР.

Электрооборудование производства иностранных фирм подлежит испытанию по нормам ПТЭ после истечения гарантийного срока эксплуатации. Изоляция электрооборудования производства иностранных фирм, которая согласно технической документации испытана напряжением ниже предусмотренного нормами, должна испытываться напряжением, устанавливаемым в каждом отдельном случае с учетом опыта эксплуатации, но не ниже 90 % испытательного напряжения, принятого фирмой, если другие указания поставщика отсутствуют.

Заключение о пригодности электрооборудования к эксплуатации дается не только на основании сравнения результатов испытания с Нормами, но и по совокупности результатов всех проведенных испытаний и осмотров.

Значения параметров, полученные при испытаниях, должны быть сопоставлены с исходными, с результатами измерений параметров однотипного электрооборудования или электрооборудования других фаз, а также с результатами предыдущих испытаний.

Под исходными значениями измеряемых параметров следует понимать значения, указанные в паспортах и протоколах заводских испытаний. При отсутствии таких значений в качестве исходных могут быть приняты значения параметров, полученные при приемосдаточных испытаниях или испытаниях по окончании восстановительного ремонта. Если отсутствуют и эти значения, разрешается за исходные принимать значения, полученные при более раннем испытании.

Электрооборудование и изоляторы на номинальное напряжение, превышающее номинальное напряжение электроустановки, в которой они эксплуатируются, могут испытываться повышенным напряжением по нормам, установленным для класса изоляции данной установки.

При отсутствии необходимой испытательной аппаратуры переменного тока электрооборудование распределительных устройств напряжением до 20 кВ допускается испытывать повышенным выпрямленным напряжением, которое должно быть равно полуторакратному значению испытательного напряжения промышленной частоты.

В нормах приняты следующие условные обозначения видов испытаний:

К - испытания при капитальном ремонте электрооборудования;

Т - испытания при текущем ремонте электрооборудования;

М - межремонтные испытания, т е. профилактические испытания, не связанные с выводом электрооборудования в ремонт.

Оценка состояния изоляции резервного электрооборудования, а также частей и деталей электрооборудования, находящихся в аварийном резерве, производится по нормам, принятым заводом-изготовителем для выпускаемых изделий.

Испытания электрооборудования должны проводиться по программам (методикам), изложенным в стандартах и технических условиях на испытания и электрические измерения, с соблюдением требований правил техники безопасности.

Результаты испытаний должны фиксироваться в протоколах, которые хранятся вместе с паспортами электрооборудования.

При испытаниях электрооборудования повышенным напряжением промышленной частоты к испытательной установке рекомендуется подводить линейное напряжение сети.

Под продолжительностью испытания подразумевается время приложения полного испытательного напряжения, установленного Нормами.

До и после испытания изоляции повышенным напряжением промышленной частоты или выпрямленным напряжением рекомендуется измерять сопротивление изоляции с помощью мегаомметра. За сопротивление изоляции принимается одноминутное значение измеренного сопротивления R60.

Результаты испытания повышенным напряжением считаются удовлетворительными, если при приложении полного испытательного напряжения не наблюдалось скользящих разрядов, толчков тока утечки или нарастания установившегося значения, перебоев или перекрытий и если сопротивление изоляции, измеренное мегаомметром, после испытания осталось прежним.

При измерении параметров изоляции электрооборудования должны учитываться случайные и систематические погрешности, обусловленные погрешностями измерительных приборов и аппаратов, дополнительными емкостями и индуктивными связями между элементами измерительной схемы, воздействием температуры, влиянием внешних электромагнитных и электростатических полей на измерительное устройство, погрешностями метода и т.д

6. Определение ущерба от перерывов в электроснабжении и отказов электроснабжения

Технологический ущерб от недовыпуска продукции по предприятиям и видам технологического процесса определяется по следующей формуле:

- количество кг (1000 кг);

уТ - удельный недовыпуск продукции в 1 час (100);

R - продолжительность простоя сверх допустимой нормы, ч (10);

m - продуктивность, кг (100)

Ц - закупочная цена, руб/кг (1000);

Среднее значение ущерба на одно необслуженное животное при отказе электроустановки вычисляется по формуле:

руб.

У0 - удельный ущерб на одну голову от отказа одной электроустановки.

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

руб.

К0? первоначальная балансовая стоимость отказавшего электрооборудования, равная сумме его цены по прейскуранту и затрат на монтаж, руб.

7. Разработка диагностического устройства

В различных отраслях сельскохозяйственного производства режимы работы электродвигателей 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 электрические двигатели общепромышленного исполнения, рассчитаны на длительную работу при номинальной нагрузке. Малая продолжительность использования электродвигателей позволяет допускать их перегрузки без ущерба для срока службы. Однако длительность использования электродвигателей тесно связана с явлениями тепло- и влагообмена между изоляцией электродвигателя и окружающей средой.

Режимы работы эл.двигателей влияют на изоляцию обмоток и как следствие , на надёжность электродвигателей . При малом времени использования эл.двигателей особую значимость приобретают режимы пуска. Пуск эл.двигателей в с.х. производстве из-за большой протяженности воздушных распределительных сетей и относительно малой мощности трансформаторов может оказаться затяжным .

Исследования показали , что наиболее слабый элемент асинхронного двигателя - обмотка , на долю которой приходится свыше 80% отказов от их общего числа.

Таким образом, режим работы эл.двигателя влияет на состояние изоляции его обмотки. Поэтому измерение сопротивления изоляции обмоток эл.двигателя является очень важным параметром при диагностировании двигателей. Также важным параметром при диагностировании двигателя 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, вольтметр для контроля напряжения, амперметр для измерения тока, сигнальная лампа, которая показывает наличие напряжения в сети.

Определение сопротивления изоляции фазных обмоток проводим следующим образом: к выводам комбинированного прибора подсоединяем начало и конец одной фазы, точно также замеряем сопротивление двух других фаз. Для определения сопротивления контактов один из выводов комбинированного прибора подсоединяем к корпусу, а второй к выводу фазы, таким образом снимаются эти параметры.

. Расчет ориентировочной стоимости диагностического устройства

Таблица 5.

#№Название элементовКоличество Шт.Стоимость единицы. Руб. РБОбщая стоимость Руб. РБ11Автоматический выключатель ВА 51 Г 25-34 25А, ВА 51 Г 25-34 6А, 2 35100 7020022Сигнальная лампа16600660033Автотрансформатор 0-380 В(3-х фазный)194200094200024Мегаомметр ЭСО250/3185000850005Вольтметр на 0-500 В переменного тока1632506325046Амперметр на 0-25 А переменного тока35400016200057Ваттметр 0-3000 Вт39450028350068Электродвигатель 4А90L2У311200000120000079Пирометр 0-1500С12400024000Общая ориентировочная стоимость5418050

. 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.

Выводы

После диагностирования данного оборудования мы получили следующие основные параметры:

для изоляции гарантированный ресурс безотказной работы

составляет - 3935,9ч

для контактов гарантированный ресурс безотказной работы

составляет - 1704,5ч.

для подшипников гарантированный ресурс безотказной работы

составляет - 15000ч.

Периодичность диагностирования составляет 4 месяцев, техническое обслуживание 2 месяца.

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

Литература

1.Диагностика электрооборудования - методические указания по выполнению курсовой работы. Б?ран А.Н., Селюк Ю.Н., Минск - 2009.

2.Диагностика электрооборудования - методические указания по выполнению лабораторных работ. Макатун В.Л., Селюк Ю.Н., Кущева С.В., Минск - 2010.

.Эксплуатация электрооборудования - Пястолов А.А., Еременко Г.П. Москва агропромиздат 2008г.