Исследование показателей надежности оборудования цеховых электрических сетей

УДК 621.313

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ ЦЕХОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Калимуллина Р.М., Калимуллина Д.Д., Гафуров А.М. ФГБОУ ВПО «КГЭУ»

В работе используется теория планирования эксперимента для формирования моделей, позволяющих вычислять практические показатели надежности участков цеховых электрических сетей и учитывающих условия эксплуатации.

Ключевые слова: цеховые электрические сети, надежность элементов цеховой сети, полиномиальные модели.

В современных условиях экономического кризиса надежное электроснабжение промышленных объектов является одним из необходимых условий их нормального функционирования и развития. Повышение качества и надежности функционирования электрооборудования цеховых электрических сетей - наиболее актуальные проблемы промышленного электроснабжения. Надежность является важнейшим технико -экономическим показателем качества функционирования любой технической системы.

В настоящее время отсутствуют достаточно полные статистические сведения о причинах и частоте выхода из строя электрооборудования различного типа в разных условиях эксплуатации. Поэтому на практике недостает еще пока конкретных и достоверных данных по количественным показателям надежности выпускаемого промышленностью электрооборудования. В связи с этим требуется систематический сбор сведений о выходе из строя электрооборудования в различных условиях эксплуатации и уточнение методов обработки и использования этих данных.

Технологические процессы в промышленной сфере в значительной степени зависят от надежного электроснабжения, т.е. надежность стала важным критерием качества электроснабжения. Исследования прогнозируемой надежности проводятся для описания поведения системы электроснабжения на заданный период времени. Эксплуатация же, напротив, должна обеспечивать надежность в определенный момент времени. Для контроля за текущей надежностью системы служит расчетная модель отказа.

Для обеспечения высокой надежности электроснабжения необходимо улучшить как планирование режимов системы, так и процесса ее эксплуатации. Для планирования надежности необходимо решить задачу про-

18

гнозирования поведения существующей или моделируемой системы электроснабжения в заданный период времени.

В отличие от прогнозируемой надежности эксплуатационная надежность рассматривается относительно текущего момента времени и описывается детерминированными величинами. В процессе эксплуатации цеховых промышленных предприятий возникает необходимость в построении зависимостей, описывающих уровень надежности узлов от показателей надежности отдельных элементов. Эти зависимости могут быть получены с помощью методов планирования эксперимента.

Для определения степени влияния на надежность узлов цеховых сетей различных эксплуатационных воздействий осуществляется эксперимент в форме опытной эксплуатации. При использовании данных многолетней эксплуатации и группировке этих данных таким образом, чтобы каждой группе наблюдений соответствовали условия одного из опытов факторного эксперимента, можно получить условную оценку степени влияния факторов в форме полинома регрессии.

Действия ряда факторов, определяющих надежность узлов цеховых сетей, невозможно описать в форме известных законов. Такая ситуация складывается при обработке статистических данных эксплуатации различных объектов одного класса с различными, но не фиксированными условиями функционирования.

Зависимость надежности узла сети от надежности основного электрооборудования представляется в виде уравнения:

где у - результирующий фактор экспериментов (расчетов) или функция цели; Ъ0,ЪьЪц - неизвестные параметры (коэффициенты), которые необходимо вычислить; т - количество элементов в сети; хь х}- - факторы, варьируемые на двух уровнях. Уравнение (1) подвергают статистическому анализу: проверке значимости коэффициентов Ъ0,Ъ,,Ъ] по критерию Стьюдента и адекватности Фишера.

Построение выражения (1) заключается в расчете показателей надежности узлов сети (результаты у) при аналогичных показателях надежности электрооборудования, фигурирующих в качестве исходных данных (факторы хг). Из-за вероятностного появления отказов оборудования показатели надежности варьируют в пределах от максимального до минимального значений [1].

т

19

В результате исследования по данным эксплуатации электрооборудования Казанского ОАО «Сантехприбор» для линий цеховой сети от шин цеховой трансформаторной подстанции до приемника электроэнергии получены следующие значения интенсивности отказов (Я) для элементов цеховой сети, выбранных в качестве факторов эксперимента: х - интенсивность отказов автоматического выключателя марки ВА88 -40; х2 - интенсивность отказов автоматического выключателя марки ВА88-32; х3 -интенсивность отказов кабельной линии марки АВВГ; х4 - интенсивность отказов асинхронного двигателя марки 4А90А мощностью 3 кВт.

Верхние и нижние уровни варьирования согласно статистическим данным представлены в таблице.

Таблица. Уровни варьирования интенсивности отказов

Фактор, х1 Основной уровень, х,-0 Интервал варьирования, Ах, Верхний уровень, х, тах Нижний уровень, х, тт

X Яэ , год-1 0,105 0,035 0,14 0,07

Х2 ^ Кв , год-1 0,35 0,15 0,5 0,2

Аш , год-1 0,25 0,15 0,4 0,1

х4 —» ЯАД , год-1 3 1 4 2

В результате расчетов получено уравнение регрессии в следующем виде: у = 3,65 + 0,02-*! +0,095-*2 +0,092-*3 +1,33-*4,

где у - результирующий фактор, в данном случае - интенсивность отказов узла цеховой сети.

Выражение (2) показывает, что надежность эксплуатации рассматриваемого участка цеховой сети определяется в большей степени (Ь4 = 1,33) надежностью работы приемника электроэнергии (асинхронного электродвигателя) и в меньшей степени (Ь1 = 0,02; Ь2 = 0,095; Ь3 = 0,092) - надежностью работы коммутационных аппаратов и кабельной линии. Используемые в расчетах эксплуатационные статистические данные имеют значительные расхождения со справочными данными на аналогичные типы оборудования [2].

Полиномиальные модели можно использовать для оценки максимальных и минимальных возможных значений показателей надежности

20

узлов цеховых сетей, а также для анализа надежности участков цеховых сетей при различных условиях эксплуатации и для прогнозирования поведения системы в определенный период времени.

Применение полиномиальных моделей можно использовать при проектировании цеховых сетей промышленного электроснабжения, надежность которых будет удовлетворять заданному уровню ее показателей.

Источники

1. Грачева Е.И., Сафин А.Р. Реализация метода прогнозирования параметров надежности низковольтных коммутационных аппаратов // Промышленная энергетика. 2011. №11. С. 16-25.

2. Грачева Е.И., Наумов О.В. Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных значений сопротивлений коммутационных аппаратов // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2003. №11-12. С. 176-180.

STUDY OF RELIABILITY OF THE EQUIPMENT SHOP NETWORKS

Kalimullina R.M., Kalimullina D.D., Gafurov A.M. A theory of planning experiment is used to formate the models for calculation of practical reliability indexes in workshop system. The models also keep count working conditions of electrical system. Keywords: guild electric networks, reliability elements shop network, polynomial models.

Дата по ступления 28.11.2015.

21