Разработка метода прогнозирования эксплуатационной надёжности электродвигателя на основе вероятностной модели его технического состояния
Введение
Асинхронные электродвигатели являются наиболее широко применяемыми электрическими машинами в промышленности, энергетике, сельском хозяйстве и жилищно-коммунальном хозяйстве. Их доля в общем объёме потребляемой электрической энергии достигает 90 %, что обусловлено простотой конструкции, надёжностью, невысокой стоимостью и удобством эксплуатации. В то же время значительная часть технологических процессов напрямую зависит от бесперебойной работы электродвигателей, что определяет высокие требования к их эксплуатационной надёжности.
Несмотря на конструктивную простоту, асинхронные электродвигатели подвержены различным видам отказов, вызванных как конструктивными и технологическими причинами, так и неблагоприятными условиями эксплуатации. Наиболее распространёнными являются повреждения изоляции обмоток статора, износ подшипниковых узлов, механические дефекты ротора, а также перегрев, возникающий вследствие перегрузок и ухудшения условий охлаждения. Существенную роль в снижении над
Содержание
Введение 5
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АД 8
1.1. Определение объекта исследований и вопросы надежности АД 8
1.2. Вибродиагностика машин и механизмов 15
1.3. Устройства защиты и диагностики АД 17
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АД С НЕИСПРАВНОСТЯМИ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ 21
2.1 Разработка устройства для регистрации потребляемых токов АД 22
2.2. Диагностика АД в составе механизма 27
2.3 Диагностика АД в составе механизма 30
2.4. Оценка степени помех и погрешностей при измерении 33
2.5 Процесс контроля эксплуатируемых АД 37
2.6. Результаты применения методики прогнозирования надежности электродвигателя на основе вероятностной модели его технического состояния 39
2.7 Проведем практических расчет показателей надежности АД в составе электропривода в соответствии со следующим алгоритмом 44
2.8. Выбор способа резервирования для системы управления электроприводом 55
3 Безопасность жизнедеятельности 61
3.1 Опасные и вредные производственные факторы и меры защиты от них 61
3.2 Меры защиты от воздействия вредных и опасных производственных факторов 63
3.3 Методы защиты от воздействия вредных и опасных факторов воздушной среды 66
Выводы по главе 3 69
4. Технико-экономический расчет 70
4.1 Цели проекта 70
4.2 Оценка коммерческого и инновационного потенциала НТИ 70
4.2.1 Потенциальные потребители результатов исследования 70
4.2.2. Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 71
4.2.2. SWOT-анализ 72
1.1.2 Оценка готовности проекта к коммерциализации 75
1.1.3 Методы коммерциализации 77
4.3 Инициация проекта 77
4.4 Планирование управления научно-техническим проектом 79
4.3.1 Иерархическая структура работ проекта 79
4.4 Бюджет научного исследования 80
1.1.1 Основная заработная плата 81
1.1.2 Отчисления во внебюджетные фонды 82
1.1.3 Накладные расходы 82
1.1.4 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 82
4.5 Организационная структура проекта 83
4.5.1 План управления коммуникациями проекта 83
4.5.2 Реестр рисков проекта 84
4.6 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности 84
4.6.1 Оценка абсолютной эффективности исследования 84
Заключение 89
Список литературы 92
Список литературы
1. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. — М.: Юрайт, 2019. — 528 с.
2. Болдырев А. Н. Надёжность электрических машин и аппаратов. — М.: Энергоатомиздат, 2016. — 312 с.
3. Веников В. А. Теория надёжности электрических систем. — М.: Высшая школа, 2015. — 384 с.
4. Гольдберг О. Д. Надёжность электрических машин. — М.: Энергоатомиздат, 2014. — 256 с.
5. Гольдберг О. Д., Фролов В. Я. Диагностика и прогнозирование состояния электрических машин. — М.: Энергия, 2018. — 288 с.
6. Горбунов А. И. Диагностика асинхронных электродвигателей. — СПб.: Лань, 2017. — 240 с.
7. Кацман М. М. Электрические машины. — М.: Академия, 2020. — 496 с.
8. Костюков В. Н., Наумов А. П. Вибрационная диагностика машин и механизмов. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2016. — 352 с.
9. Кузнецов Н. В. Методы диагностики и контроля технического состояния электродвигателей. — М.: Машиностроение, 2015. — 264 с.
10. Леонов А. В. Методы прогнозирования остаточного ресурса электрооборудования. — М.: Энергоиздат, 2018. — 310 с.
11. Платонов А. Н. Надёжность и диагностика электротехнических систем. — М.: Инфра-М, 2019. — 368 с.
12. Семенов Б. Ю. Эксплуатация и диагностика электродвигателей. — СПб.: Питер, 2017. — 272 с.
13. Хуторецкий Г. М. Асинхронные двигатели: надёжность и диагностика. — М.: Энергия, 2016. — 240 с.
14. Чеботарёв В. И. Методы анализа токов
Кроме того, существуют экспертные системы виброакустического контроля технического состояния. Достоинствами виброакустических методов неразрушающего контроля являются относительно высокая чувствительность к мелким дефектам и оперативность индикации. Недостатками являются необходимость высокой чистоты обработки поверхностности контролируемого объекта и наличие мертвых зон, также в работе отмечается, что методы акустической эмиссии недостаточно чувствительны к электрическим повреждениям низковольтных двигателей.
Следует отметить, что система виброакустического контроля при непосредственной установке пьезодатчиков на объект диагностирования обеспечивает надежное обнаружение дефектов. При появлении или росте дефектов в изоляции наблюдается акустическая эмиссия, которая регистрируется пьезодатчиками, установленными на изоляции. Датчики фиксируют амплитуду и частоту импульсов эмиссии. По амплитуде импульсов акустической эмиссии можно судить о размерах дефектов в изоляции, а по частоте - об их числе. Этим критерием пользуются при диагностике состояния изоляции машин большой мощности - турбо- и гидрогенераторов, синхронных компенсаторов и др..
Результаты измерений шума в значительной мере зависят от акустических свойств помещения. Излучаемый испытуемой машиной шум может отражаться от пола, стен, потолка помещения, а также от различны