Введение к работе
Актуальность темы. Развитие агропромышленного комплекса (АПК) является стратегической задачей государственной деятельности для обеспечения безопасности РФ. Структура АПК многообразна в силу специфических природно-климатических условий. Рыбохозяйственный комплекс, как часть АПК РФ, является поставщиком и потребителем продукции для различных секторов экономики. Предприятия рыбного хозяйства производят 11 % товарной продукции продовольственного сектора РФ. На Европейском Севере, в частности Мурманской области, предприятия рыбного хозяйства являются градообразующими и их деятельность становится определяющей в производстве валового регионального продукта. Рыбохозяйственный комплекс располагает многообразной материально-технической базой, в том числе производственной инфраструктурой, обеспечивающей портовое обслуживание флота.
Согласно «Концепции развития рыбного хозяйства РФ на период до 2020 года», федеральной целевой программе «Повышения эффективности использования и развития ресурсного потенциала рыбохозяйственного комплекса в 2009 – 2013 годах» предусматривается поэтапное увеличение объёма добычи водных биологических ресурсов, что обеспечит увеличение грузооборота рыбными и торговыми терминалами морских портов РФ. Однако в период с 1990 по 2006 значительно снизились темпы обновления основных производственных фондов морских портов, в результате физический и моральный износ оборудования достиг критического уровня.
Техническое обслуживание и ремонт инфраструктуры предприятий рыбохозяйственного комплекса, в частности, электрооборудования рыбных и торговых терминалов морских портов осуществляются на основе систем контроля технического состояния: РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования», «Правила устройства электроустановок», «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации» и т.д. В представленных документах изложены организационные и технические требования по обслуживанию и ремонту электрооборудования, приведены периодичность, объемы и регламент испытаний, рассмотрены общие указания по устройству электроустановок и т.д.
Статистическая обработка данных дефектов, зафиксированных в процессе эксплуатации электрооборудования морского порта г. Мурманска в период 2008 – 2010 г.г., показала, что поток отказов различных элементов электропривода, в частности асинхронных двигателей, значителен.
Планово-предупредительные ремонтные работы не позволяют предотвращать дефекты, например, асинхронных двигателей, коммутирующей аппаратуры, силовой преобразовательной техники на ранней стадии развития.
Можно сделать заключение о целесообразности повышения уровня эксплуатационной надежности электрооборудования АПК путем применения современных методов технической диагностики. В связи с этим, считается целесообразным разработка и внедрение элементов системы контроля технического состояния электрооборудования на базе количественной термографии, основы которой отражены в работах Власова А.Б., Вавилова В.П.
Элементы системы диагностики технического состояния электрооборудования инфраструктуры АПК методом количественной термографии должны применяться в комплексе с другими видами контроля, предусмотренными нормативно-технической документацией.
В настоящее время количественный термографический контроль технического состояния электрооборудования рыбных и торговых терминалов морских портов в литературных источниках не представлен.
Целью исследования является разработка и внедрение элементов системы контроля технического состояния электрооборудования предприятий АПК на основе количественной термографии.
Задачами исследования являются:
– анализ эксплуатационной надёжности электрооборудования предприятий АПК;
– разработка элементов системы контроля технического состояния электрооборудования на базе количественной термографии;
– создание тепловой диагностической модели асинхронного двигателя;
– анализ эффективности применения элементов системы контроля технического состояния электрооборудования методом количественной термографии;
– расчёт экономического эффекта применения элементов системы контроля технического состояния электрооборудования при внедрении методов количественной термографии в практику отдельных предприятий АПК.
Объектами исследования является электрооборудование инфраструктуры АПК, в том числе асинхронные двигатели серии АИР, K21R, Smh и др. мощностью от 1,5 до 110 кВт; преобразователи частоты IndraDrive, Refudrive 500 мощностью от 45 до 250 кВт; сетевые контакторы и реле ES160, ES250, SIDX 31,41, Siemens 3RT10, 3RH19, 3RV14 и др.; электрогидротолкатели EB320, BL200 и др.; элементы трансформаторных подстанций 6/0,4 кВ.
Предметом исследования являются элементы системы контроля технического состояния электрооборудования предприятий АПК на основе количественной термографии.
Базовыми методологическими научными работами в области количественной термографии являются работы Вавилова В.П., Власова А.Б.; в области тепловых расчётов электрических машин и аппаратов работы Сипайлова Г.А., Санникова Д.И., Жадана В.А., Борисенко А.И., Бурковского А.Н., Гурина Я.С., Радина В.И., Ройзена Л.И.; в области теории теплопередачи работы Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомела А.С., Лыкова А.В., Михеева М.А.; в области математической статистики работы Кремера Н.Ш., Блохина В.Г., Рябинина И.А.; в области отраслевой энергетики работы Бородина И.Ф., Стребкова Д.С., Карпова В.Н., Гессена В.Ю., Епифанова А.П. и др.
Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечена применением сертифицированных средств измерения исследуемых величин; применением методов математической статистики; экспертизой патента и программы ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ.
Научная новизна работы:
– разработан метод количественной термографии для диагностики технического состояния электрооборудования предприятий АПК;
– создана тепловая диагностическая модель асинхронного двигателя; проанализирована возможность использования модели в различных тепловых режимах; произведён анализ влияния параметров, учитываемых в модели, на результаты расчёта температуры обмотки статора;
– предложен математический аппарат статистической обработки данных дефектов электрооборудования, полученных на базе количественной термографии в результате периодических термографических обследований объектов инфраструктуры предприятий рыбного хозяйства.
Практическая значимость работы. Разработаны и внедрены в производство отдельных предприятий элементы системы диагностики технического состояния электрооборудования на основе количественной термографии, состоящие из объектов исследования, диагностической модели, методики статистической обработки данных дефектов, регламента испытаний.
На примере асинхронного двигателя показана эффективность разработанной диагностической модели, позволяющей производить оперативный контроль текущего технического состояния электрической машины методом количественной термографии для различных стадий теплового режима.
Предложенная и теоретически обоснованная методика и созданное программное обеспечение могут быть использованы при дальнейшем развитии элементов системы контроля технического состояния электрооборудования инфраструктуры АПК по данным количественной термографии.
Реализация работы. Элементы разработанной системы контроля технического состояния электрооборудования на базе количественной термографии внедрены в производственный процесс ОАО «Мурманский морской торговый порт», ОАО «Окат».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были представлены в виде докладов на всероссийской научной конференции молодых учёных «Наука. Технологии. Инновации», Новосибирск, 2010; международной молодёжной научно-практической конференции «Научно-практические исследования и проблемы современной молодёжи», Елабуга, 2010; международной научно-технической конференции «Наука и образование – 2011», Мурманск; научно-техническом конкурсе молодых учёных и специалистов ОАО «Объединённая судостроительная корпорация», 2012; международной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава в г. Пушкин, Санкт-Петербург, 2012, международной научно-технической конференции «Наука и образование – 2012», Мурманск; международной научно-практической конференции по строительной механике корабля в г. Санкт-Петербурге, 2012.
Публикации. Основные научные результаты диссертационной работы опубликованы в 17 печатных работах, 6 из которых опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для опубликования основных научных результатов на соискание учёной степени кандидата наук. Получен 1 патент РФ, 1 свидетельство о регистрации программ для ЭВМ.
Основными научными положениями и результатами, выносимыми на защиту, являются:
– разработанные элементы системы по контролю технического состояния электрооборудования инфраструктуры АПК на базе количественной термографии;
– созданная тепловая диагностическая модель асинхронного двигателя, объективно характеризующая текущее техническое состояния машины для различных стадий теплового режима;
– разработанная методика расчёта показателей эксплуатационной надёжности электрооборудования по данным количественной термографии.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы и приложений. Общий объем 181 стр., основного текста 114 стр., 38 рисунков, 38 таблиц, приложений на 49 стр. (38 рис., 4 таблицы), список литературы из 178 наименований. В приложение включены акты внедрения и использования результатов работы на предприятиях, свидетельства о регистрации патента и программы ЭВМ.
