Какие факторы влияют на надежность работы электрооборудования

Конструктивные факторы обусловлены установкой в устройство малонадежных элементов; недостатками схемных и конструктивных решений, принятых при проектировании; применением комплектующих элементов, не соответствующих условиям окружающей среды.

Производственные факторы обусловлены нарушениями технологических процессов, загрязненностью окружающего воздуха, рабочих мест и приспособлений, слабым контролем качества изготовления и монтажа и др.

В процессе монтажа электротехнических устройств их надежность может быть снижена при несоблюдении требований технологии.

Условия эксплуатации оказывают наибольшее влияние на надежность электротехнических устройств. Удары, вибрация, перегрузки, температура, влажность, солнечная радиация, песок, пыль, плесень, коррозирующие жидкости и газы, электрические и магнитные поля — все влияет на работу устройств.

Различные условия эксплуатации по-разному могут сказываться на сроке службы и надежности работы электроустановок. Ударно-вибрационные нагрузки значительно снижают надежность электротехнических устройств.

Воздействие ударно-вибрационных нагрузок может в ряде случае быть значительнее воздействия других механических, а также электрических и тепловых нагрузок. В результате длительного знакопеременного воздействия даже небольших ударно-вибрационных нагрузок происходит накопление усталости в элементах, что приводит обычно к внезапным отказам. Под воздействием вибраций и ударов возникают многочисленные механические повреждения элементов конструкции, ослабляются их крепления и нарушаются контакты электрических соединений.

Физическая природа повышения опасности отказов устройств при их включении и выключении заключается в том, что во время переходных процессов в их элементах возникают сверхтоки и перенапряжения, значение которых часто намного превосходит (хотя и кратковременно) значения, допустимые техническими условиями.

Электрические и механические перегрузки происходят в результате неисправности механизмов, значительных изменений частоты или напряжения питающей сети, загустения смазки механизмов в холодную погоду, превышения номинальной расчетной температуры окружающей среды в отдельные периоды года и дня и т. д.

Перегрузки приводят к повышению температуры нагрева изоляции электротехнических устройств выше допустимой и резкому снижению срока ее службы.

Климатические воздействия, более всего температура и влажность, влияют на надежность и долговечность любого электротехнического устройства.

При низких температурах снижается ударная вязкость металлических деталей электротехнических устройств: меняются значения технических параметров полупроводниковых элементов; происходит «залипание» контактов реле; разрушается резина.

Вследствие замерзания или загустения смазочных материалов затрудняется работа переключателей, ручек управления и других элементов. Высокие температуры также вызывают механические и электрические повреждения элементов электротехнического устройства, ускоряя его износ и старение.

Влияние повышенной температуры на надежность работы электротехнических устройств проявляется в самых разнообразных формах: образуются трещины в изоляционных материалах, уменьшается сопротивление изоляции, а значит, увеличивается опасность электрических пробоев, нарушается герметичность (начинают вытекать заливочные и пропиточные компаунды.

В результате нарушения изоляции в обмотках электромагнитов, электродвигателей и трансформаторов возникают повреждения. Заметное влияние оказывает повышенная температура на работу механических элементов электротехнических устройств.

Под влиянием влаги происходит очень быстрая коррозия металлических деталей электротехнических устройств, уменьшается поверхностное и объемное сопротивление изоляционных материалов, появляются различные утечки, резко увеличивается опасность поверхностных пробоев, образуется грибковая плесень, под воздействием которой поверхность материалов разъедается и электрические свойства устройств ухудшаются.

Качество эксплуатации электротехнических устройств зависит от степени научной обоснованности применяемых методов эксплуатации и квалификации обслуживающего персонала (знание материальной части, теории и практики надежности, умение быстро находить и устранять неисправности и т.п.).

Применение профилактических мероприятий (регламентные работы, осмотры, испытания), ремонта, использование опыта эксплуатации электротехнических устройств обеспечивают их более высокую эксплуатационную надежность.

Источник

Надежность электрооборудования и систем электроснабжения

Основные понятия и определения надежности

Надежность применительно к системам электроснабжения: бесперебойное снабжение электроэнергией в пределах допустимых показателей ее качества и исключение ситуаций, опасных для людей и окружающей среды. При этом объект должен быть работоспособным.

Под работоспособностью понимается такое состояние элементов электрооборудования, при котором они способны выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах установленных нормативно-технической документацией. При этом элементы могут не удовлетворять, например, требованиям, относящимся к внешнему виду.

Внезапным называют отказ, который наступает в результате резкого скачкообразного изменения одного или нескольких основных параметров (обрыв фаз кабельных и воздушных линий, разрушение контактных соединений в аппаратах и др.).

Постепенным называют отказ, который наступает в результате длительного, постепенного изменения параметров, обычно по причине старения или изнашивания (ухудшение сопротивления изоляции кабелей, двигателей, увеличения переходного сопротивления контактных соединений и др.). При этом изменения параметра по сравнению с начальным уровнем во многих случаях могут быть зарегистрированы с помощью измерительных приборов.

Принципиальной разницы между внезапными и постепенными отказами нет, т.к. внезапные отказы в большинстве случаев являются следствием постепенного, но скрытого от наблюдения изменения параметров (например, изнашивания механических узлов контактов выключателей), когда их разрушение воспринимают как внезапное событие.

Надежность является одним из свойств электрооборудования и систем электроснабжения, которое проявляет себя только в процессе эксплуатации. Надежность закладывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении, расходуется и поддерживается при эксплуатации.

Надежность является комплексным свойством, которое в, зависимости от специфики электроустановок и условий ее эксплуатации, может включать в себя: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость в отдельности или в определенном сочетании, причем как для электроустановок, так и для отдельных ее элементов.

Иногда надежность отождествляется с безотказностью (в этом случае рассматривается надежность в «узком смысле»).

Безотказность – свойство технических средств непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени. Это наиболее важная составляющая надежности электроустановок, зависящая от безотказности элементов, схемы их соединения, конструктивных и функциональных особенностей, условий эксплуатации.

Долговечность – свойство технических средств сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

В рассматриваемом случае предельное состояние технических средств определяется невозможностью их дальнейшей эксплуатации, что обуславливается либо снижением эффективности, либо требованиями безопасности, либо наступлением морального старения.

Ремонтопригодность – свойство технических средств, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причины возникновения отказов и устранению их последствий путем технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность характеризует большинство элементов электроустнаовок и не имеет смысла только для тех элементов, которые не ремонтируются в процессе эксплуатации (например, изоляторы воздушных линий (ВЛ)).

Сохраняемость – свойство технических средств непрерывно сохранять исправное (новое) и работоспособное состояние в процессе хранения и транспортировки. Сохраняемость элементов ЭУ характеризуется их способностью противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования.

Выбор количественных показателей надежности зависит от вида электроэнергетического оборудования. Невосстанавливаемыми называются такие элементы электроустановок, работоспособность которых в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению в процессе эксплуатации (трансформаторы тока, кабельные вставки и др.).

Восстанавливаемыми являются изделия, работоспособность которых в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в процессе эксплуатации. Примером таких изделий могут служить электрические машины, силовые трансформаторы и др.

Факторы, влияющие на надежность элементов электроустановок

Электроустановки, используемые для преобразования, передачи и распределения электроэнергии, подвергаются воздействию большого количества факторов, которые можно подразделить на четыре группы: воздействия окружающей среды, эксплуатационные, случайные, ошибки проектирования и монтажа.

К факторам окружающей среды, где функционируют элементы электроустановок, относятся интенсивность грозовой и ветровой деятельности, гололедные отложения, обложные дожди, мокрый снег, густой туман, изморозь, роса, солнечная радиация и другие. Большинство из факторов окружающей среды приводятся в климатических справочниках.

Применительно к передаточным устройствам – воздушные линии всех классов напряжений – наиболее характерными факторами, способствующими их отказам, являются моросящий дождь, мокрый снег, густой туман, изморозь и роса, а у силовых трансформаторов, установленных на электроустановках открытого типа, к факторам окружающей среды относятся солнечная радиация, атмосферное давление, температура окружающей среды (фактор, тесно связанный с категорией размещения и климатическими условиями).

Воздействие внешних климатических факторов приводит к возникновению дефектов в процессе эксплуатации: увлажнение масла в трансформаторах и масляных выключателях, увлажнение внутрибаковой изоляции и изоляции траверс масляных выключателей, увлажнение остова вводов, разрушение опорных и проходных изоляторов при гололедных, ветровых нагрузках и т.п. Поэтому для каждого климатического района при эксплуатации электроустаноко необходим учет факторов окружающей среды.

К эксплуатационным факторам относятся перегрузки элементов электроустановок, токи коротких замыканий (сверхтоки), различные виды перенапряжений (дуговые, коммутационные, резонансные и др.).

Для силовых трансформаторов наиболее чувствительными из эксплуатационных факторов являются их перегрузка, механические усилия на обмотках при сквозных токах коротких замыканий. Значительное место в эксплуатационных факторах занимают квалификация персонала и сопутствующие им воздействия (ошибки персонала, некачественный ремонт и обслуживание и т.п.).

Небольшую группу влияющих на показатели надежности электроустановок в эксплуатации составляют случайные факторы: наезд транспорта и сельскохозяйственных машин на опоры, перекрытие на движущийся транспорт под проводами ВЛ, обрыв провода и т.п.

Надежность электроснабжения потребителей

Технически возможно создание таких систем, а которых отказы будут происходить редко (высоконадежные элементы с совершенной системой тонического обслуживания, применение схем с многократным резервированием и т.д.). Но создание таких систем потребует увеличения инвестиций и эксплуатационных расходов. Поэтому решения по повышению надежности имеют экономический аспект: стремятся не к максимально достижимой надежности, а к рациональной, оптимальной по какому-либо технико-экономическому критерию.

Для стандартных проектных решений ПУЭ не требует расчетов надежности: выделены категории электроприемников по надежности электроснабжения (в общем случае отличаются величиной ущерба от перерыва в электроснабжении), для которых регламентируется резервирование сетей (число независимых источников) и наличие противоаварийной автоматики (допустимая длительность перерыва питания).

В отношении обеспечения надежности электроснабжения ПУЭ разделяет электроприемники на три категории: первой, второй и третьей. Отнесение электроприемника к той иди иной категории по надежности должно происходить на основании нормативной документации, в также технологической части проекта (т. е. определяется проектировщиками-технологами).

Подробнее об особенностях каждой категории смотрите здесь: Категории надежности электроснабжения электроприемников

Источник

1.4. Понятие об исправности и работоспособности оборудования

Техническое состояние – состояние оборудования, которое характеризуется в определённый момент времени при определённых условиях внешней среды значениями параметров, установленных регламентирующей документацией.

Исправность – техническое состояние оборудование, которое характеризуется соответствием всем требованиям, установленным документацией.

Если объект не соответствует хотя бы одному из требований нормативных документов, состояние оборудования характеризуется как неисправное.

Работоспособность – техническое состояние оборудования, характеризуемое способностью выполнения оборудованием заданных технологических функций.

Невыполнение хотя бы одной из заданных функций или выход параметров работы за заданные границы характеризует неработоспособное состояние оборудования.

Виды неисправностей [1]:

Отказ – событие, связанное с необратимым нарушением характеристик объекта, приводящим к нарушению работоспособного состояния.

Сбой – событие, при котором в результате временного изменения параметров объекта возникают помехи, воздействующие на работоспособность, которая в дальнейшем восстанавливается.

Перечень ссылок

Вопросы для контроля

Материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович.

Подобные посты

2.4.4. Аппараты управления

Аппараты управления (рисунок 2.20) предназначены для обеспечения возможности манипулирования механизмами грузоподъёмных кранов и машин крановщиком (машинистом). Рисунок 2.20 – Аппараты управления: а) с пола; б) из кабины Требования к аппаратам управления грузоподъёмных кранов и машин изложены в п. 4.12 Правил [1]: 4.12.1. Аппараты управления должны быть выполнены и установлены так, чтобы управление в сидячем положении […]

2.4.3. Приборы и устройства безопасности

К приборам и устройствам безопасности грузоподъёмных кранов и машин относят [2]: ограничители грузоподъёмности; ограничители пути движения (рабочих движений крана); ограничители перекоса металлоконструкции крана (применяют на специальных козловых кранах большой грузоподъёмности с большими пролетами); блок-контакты; противоугонные устройства; упоры и буферы; опорные детали; предохранительные щитки; устройства электробезопасности; анемометры. 0 0 голоса Рейтинг статьи

2.4.2. Гидропривод

Основными преимуществами гидравлического привода по сравнению с электроприводом, которые обусловили его применение в грузоподъёмных машинах, являются: плавное бесступенчатое регулирование скорости движения рабочих органов машин; большая перегрузочная способность; меньшая масса и размеры, приходящиеся на единицу передаваемой мощности; малая инерционность привода; сравнительная простота осуществления автоматизации управления и защиты; высокая надежность и долговечность. 0 0 голоса Рейтинг статьи

Источник

Важность обеспечения надежности оборудования в процессе эксплуатации технических систем

Под производственной системой понимают устройство, предназначенное для выполнения определенных операций при выработке продукции или для обеспечения нормальной организации и ведения технологических процессов.

В агрегатной мельнице элементами системы в зависимости от ее устройства (структуры) будут:

в поточной линии — отдельные виды сопряженных машин (технологических, транспортирующих и др.);

различные средства автоматического управления технологическими операциями, производственными процессами — следящие, программирующие, стабилизирующие;

в сборочных единицах — устройства, самостоятельно выполняющие определенные функции (опоры валов и осей; зубчатые, цепные и ременные передачи; компенсирующие, упругие, сцепные, предохранительные муфты; крепежные и другие фиксирующие изделия).

Для технических систем необходима оценка их надежности, с целью определения устойчивой возможности их использования по назначению в процессе функционирования, и она имеет подчиненное значение по отношению к категории «качество», носящей более общий характер.

Надежность — это комплексное свойство, которое состоит из ряда относительно самостоятельных свойств, характеризующих безотказность, долговечность, ремонтнопригодность, сохраняемость.

Надежность обеспечивает техническую возможность использования изделия по назначению в нужное время и с требуемой эффективностью.

В зависимости от назначения объекта (степени его сложности) могут быть доминирующими отдельные свойства или их совокупность. Количественная оценка одного или нескольких указанных свойств представляет показатель надежности технических (производственных) систем (объектов). Надежность оборудования проявляется в реальных условиях его непрерывного или периодического использования по назначению с расходованием технического ресурса.

Прогнозирование надежности оборудования осуществляют на этапах:

изготовления опытного образца или установочной серии;

эксплуатации и модернизации оборудования серийного производства.

Количественную надежность оборудования оценивают посредством единичных или комплексных показателей; выбор их зависит от особенностей и интенсивности эксплуатации оборудования, а также от последствий отказов — событий, заключающихся в нарушении его работоспособности.

Работоспособность оборудования — это состояние, при котором оно способно устойчиво выполнять заданные функции, сохраняя значение заданных (основных) выходных параметров.

Оборудование может выполнять заданные функции постоянно (с перерывами на ремонт) и периодически по заявке — команде, даваемой вручную персоналом (при упаковке готовой продукции) или автоматически под воздействием чувствительных элементов (датчиков).

Исправность — состояние оборудования, при котором оно соответствует как эксплуатационно-техническим параметрам, предопределяющим нормальное выполнение заданных функций, так и эргономическим, эстетическим, обеспечивающим оптимальные условия труда.

Переход из исправного в неисправное, из работоспособного в неработоспособное состояние происходит в результате повреждения или отказа.

Повреждение — это событие, заключающееся в нарушении исправности оборудования или его элементов из-за влияния внешних воздействий, интенсивность которых было выше заданных параметров. Если причиной нарушения работоспособности будет существенное повреждение, то оно равносильно отказу. Со временем несущественное повреждение может становиться существенным, обусловливая отказ.

Последствием отказа может быть авария или экономический ущерб, обусловленный работой оборудования на пониженных режимах и с ухудшенными выходными параметрами, а также необходимостью прекратить функционирование оборудования для устранения причин отказа.

Безотказность — это свойство оборудования непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого периода времени или некоторой наработки; она характеризуется вероятностью того, что в пределах заданной наработки отказ не произойдет.

К снижению работоспособности оборудования приводят: недостатки конструктивного характера (неудачная компоновка сборочных единиц, незащищенность их от действия влаги и тепла, абразивной пыли и агрессивных сред, несовершенство смазочной системы);

технолого-машино-строительные недостатки, приводящие к снижению надежности из-за применения недоброкачественных материалов, наличия в них скрытых дефектов;

нарушение технологии монтажа и наладки оборудования; несовершенная организация и ведение эксплуатации, низкое качество технического обслуживания и ремонта оборудования, допущенные отклонения от нормальных режимов его применения.

Один и тот же объект, в зависимости от условий и этапа эксплуатации, может быть как восстанавливаемым, так и невосстанавливаемым, если дальнейшее его применение из-за предельного состояния должно быть прекращено.

Долговечность — это свойство оборудования сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Предельное состояние оборудования — состояние, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена. Различают:

предельное состояние оборудования, при котором его применение по назначению следует прекратить из-за невозможности эффективного функционирования оборудования; при этом и капитальный ремонт не может обеспечить необходимое восстановление работоспособности или его проведение требует значительных затрат материально-технических, трудовых и финансовых ресурсов;

предельное состояние, при котором работоспособность может быть восстановлена лишь в результате капитального ремонта;

предельное состояние, наступление которого обусловлено моральным износом, в связи с появлением более эффективного оборудования данного эксплуатационного назначения (здесь необходимо помнить и практика подтверждает, что моральный износ машин на рынке мини-мельниц налицо, ввиду наличия более прогрессивного оборудования аналогичного назначения).

Технический ресурс (или, коротко, ресурс) и срок службы, характеризуя долговечность оборудования, является соответственно его наработкой и календарной продолжительностью эксплуатации от начала (или от капитального ремонта) и до достижения предельного значения любого выходного параметра, или до списания по техническому состоянию. Показатели, измеряемые календарной продолжительностью эксплуатации, учитывают процессы, которые развиваются во времени и не зависят от наработки.

Необходимость увеличения долговечности оборудования диктует не только неуклонное повышение требований к непрерывности его действия, но и значительная трудоемкость ремонта.

Ремонтопригодность оборудования значительно влияет на безотказность и долговечность, а также на эксплуатационные и экономические показатели. От ремонтопригодности зависят: продолжительность плановых и нерегламентированных ремонтов, затраты на ремонтное, профилактическое обслуживание и, как следствие, суммарный ресурс и срок службы.

Ремонтопригодность — свойство оборудования, заключающееся в его приспособленности к предотвращению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений, а также к устранению их последствий, путем технического обслуживания и ремонтов.

Поддержание высокого уровня надежности оборудования в эксплуатации базируется на:

создании благоприятных условий функционирования оборудования (рациональной интенсивности загрузки, оптимальных кинематического и динамического режимов, высокой эффективности действия рабочих органов), т.е. устойчивости заданного режима работы;

передовой культуре обслуживания оборудования профессионально квалифицированным персоналом;

организации действенного контроля за техническим состоянием оборудования;

планомерном проведении профилактических и восстановительных ремонтов.

Реализация таких принципов позволяет существенно повысить уровень интенсивного и экстенсивного использования сопряженного оборудования в поточно-технологических линиях.

Важен срок гарантии — период, в течение которого завод- изготовитель гарантирует потребителю, что оборудование, при соблюдении правил технической эксплуатации, будет функционировать с установленной эффективностью и безотказностью.

запас сменных деталей и сборочных единиц: основные и вспомогательные ремонтные материалы; инструменты, инвентарные принадлежности, приспособления.

Система ЗИП предусматривает составление каталога деталей и сборочных единиц, применяемых в оборудовании определенных типов и моделей. Он должен содержать:

сведения о количестве, взаимозаменяемости, конструктивных особенностях и материале деталей, а также сборочных единиц;

нормы расхода сменных частей по видам ремонта и в течение определенного срока эксплуатации.

С развитием и совершенствованием применяемой техники, с усложнением реализуемых технологических процессов, а также при все более широком внедрении автоматизированных и автоматических систем управления производственными процессами существенно усиливается значимость надежности оборудования в процессе его эксплуатации.

Повышение надежности техники и технологических процессов становится обязательным условием улучшения качества выпускаемой продукции.

Источник