Содержание к диссертации
Введение
1. Исследование надежности работы и способов диагностирования технического состояния тяговых электрических двигателей локомотивов 10
1.1. Условия работы локомотивов и эксплуатационные факторы, влияющие на надежность и техническое состояние тяговых электродвигателей 10
1.2. Статистический анализ неисправностей тяговых электродвигателей локомотивов 16
1.3. Анализ методов и технических средств диагностирования тяговых электродвигателей локомотивов 22
1.4. Основные выводы 36
1.5. Постановка цели и задач исследования 37
2. Оценка возможности использования тепловизионного метода для контроля технического состояния якоря тяговых электродвигателей локомотивов 38
2.1. Задачи проведения экспериментальных исследований 38
2.2. Разработка стенда для проведения экспериментальных исследований теплового состояния якорей электрических машин постоянного тока 38
2.3. Методика проведения экспериментальных исследований теплового состояния якоря электрической машины постоянного тока 41
2.4. Результаты экспериментальных исследований технического состояния якоря электродвигателя с помощью метода тепловизионного контроля 43
3. Математическое моделирование теплообменных процессов, протекающих в якоре тягового электродвигателя локомотива 51
3.1. Постановка задач исследования 51
3.2. Математическая модель нагрева якоря тягового электродвигателя 52
3.3. Результаты математического моделирования тепловых процессов, протекающих в якоре тягового электродвигателя локомотива 78
3.4. Основные выводы 99
4. Разработка и экспериментальная проверка технологии тепловизионного контроля якорей тяговых электродвигателей локомотивов 100
4.1. Постановка задач исследования 100
4.2. Технология тепловизионного контроля технического состояния тяговых электродвигателей локомотивов 100
4.3. Эксплуатационные испытания разработанной технологии контроля 108
4.4. Основные технические требования по обеспечению контролепригодности тягового электродвигателя для целей диагностирования в процессе обкаточных испытаний 117
4.5. Основные выводы 118
5. Технико-экономическая эффективность внедрения тепловизионнои установки для технического контроля состояния якоря тягового электродвигателя 120
Заключение 125
Список использованных источников 127
Приложение 141
- Статистический анализ неисправностей тяговых электродвигателей локомотивов
- Математическая модель нагрева якоря тягового электродвигателя
- Технология тепловизионного контроля технического состояния тяговых электродвигателей локомотивов
- Технико-экономическая эффективность внедрения тепловизионнои установки для технического контроля состояния якоря тягового электродвигателя
Введение к работе
Актуальность проблемы. Согласно целевой программе «Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации № 877-р от 17 июня 2008 г., одним из восьми основных направлений научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» является повышение надежности работы и увеличение эксплуатационного ресурса технических средств.
Решение указанной проблемы может быть обеспечено комплексными мероприятиями, включающими в себя широкий круг вопросов, связанных с обеспечением устойчивой работы локомотивов и их систем. Эксплуатация локомотивов во многом зависит от надежности работы тяговых электродвигателей (ТЭД), которая определяется качеством выполненного ремонта. Значительный вклад в решение проблемы повышения надежности работы тяговых электродвигателей локомотивов внесли известные ученые В. Д. Авилов, А. С. Космо-дамианский, А. Т. Осяев, В. А. Четвергов, В. В. Харламов, Ш. К. Исмаилов, Е. Ю. Логинова, Н. А. Ротанов, И. П. Копылов, М. Д. Находкин, В. П. Смирнов, М. П. Костенко и др.
Существенное увеличение эксплуатационного ресурса тягового привода локомотивов может быть достигнуто в результате внедрения в систему технического обслуживания и ремонта локомотивов, механизации и автоматизации технологических процессов ремонта, методов безразборной диагностики, результатов научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ. Поэтому разработка технологии тепловизионного контроля технического состояния якорей тяговых электродвигателей является важной составляющей технических мероприятий, направленных на уменьшение количества неплановых ремонтов локомотивов.
Цель диссертационной работы заключается в разработке и совершенствовании методов и средств контроля технического состояния якорей тяговых электродвигателей для повышения эксплуатационной надежности локомотивов.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:
выполнен анализ технического состояния тяговых электродвигателей локомотивов в эксплуатации;
дана предварительная экспериментальная оценка возможности использования тепловизионного контроля для определения технического состояния якорей электрических машин;
разработана математическая модель нагрева якоря тягового электродвигателя локомотива, позволяющая исследовать влияние эффективной площади контакта паяных соединений на параметры температурного поля якоря электродвигателя;
установлена функциональная зависимость между эффективной площадью контакта паяных соединений и параметрами температурного поля якоря тягового электродвигателя;
предложена технология оценки технического состояния якоря тягового электродвигателя с применением компьютерного термографа «ИРТИС 200»;
проведены эксплуатационные испытания разработанной технологии контроля и дана оценка эффективности от ее внедрения.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы математической статистики, математического моделирования основных уравнений теплового баланса, теплопередачи и теории нагревания однородного твердого тела. Для расчета и анализа математических зависимостей применялись электронные таблицы Microsoft Excel 2003 и математического программного обеспечения Math Lab 7.0. Разработка программного продукта производилась на языке программирования Delphi 7.
Научная новизна работы заключается в следующем.
-
Разработана математическая модель нагрева якоря тягового электродвигателя локомотива, позволяющая исследовать влияние эффективной площади контакта паяных соединений на параметры температурного поля якоря электродвигателя.
-
Установлен диагностический параметр для оценки технического состояния якорей ТЭД - температурный перепад между поверхностями коллектора и коллекторного «петушка».
-
Определено критическое значение температурного перепада между поверхностями коллектора и коллекторного «петушка».
-
Предложена безразборная технология тепловизионного контроля технического состояния якорей тяговых электродвигателей локомотивов при проведении испытаний ТЭД после ремонта.
Достоверность научных положении и результатов диссертации подтверждена путем сопоставления результатов моделирования с показателями теплового состояния ТЭД, полученными в ходе экспериментальных исследований. Расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 7 %.
Практическая ценность диссертации заключается в разработке следующих методик и средств:
методика расчета температурного поля на внешней поверхности якоря ТЭД;
функциональная зависимость между эффективной площадью паяных соединений якоря ТЭД и температурным перепадом между поверхностями коллектора и коллекторного «петушка»;
алгоритм, методика, аппаратные и программные средства для проведения тешгавизионного контроля технического состояния якорей ТЭД.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Молодежь, наука, творчество-2007» (Омск, 2007); научно-практической конференции «Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе» (Новосибирск, 2007); всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2008» (Ростов-на-Дону, 2008); всероссийской научно-практической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологий» (Тула, 2008); научно-техническом семинаре ОмГУПСа «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта, объектов промышленной теплоэнергетики, телекоммуникационно-информационных систем, автоматики и телемеханики» (Омск, 2009).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано восемь печатных работ, в том числе одна - в издании, включенном в перечень ВАК Министерства образования и науки РФ
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 118 наименований и приложения. Общий объем диссертации составляет 143 страницы, включая 46 рисунков и 11 таблиц.
Автор выражает глубокую благодарность к.т.н., доценту Балагану Олегу Владимировичу за научные консультации при выполнении диссертационной работы.
Статистический анализ неисправностей тяговых электродвигателей локомотивов
Анализ отчетных данных МПС РФ и ОАО РЖД за период с 1998 по 2005 г. позволил установить в процентном соотношении неисправности основных узлов локомотивов, возникающие в процессе эксплуатации [10, 11, 12, 13, 14].
Согласно отчетным данным МПС РФ, ОАО РЖД 1998 - 2001 г., и отчётов РБ-2Т за 2002 - 2005 год (табл. 1.1) общий процент неисправностей электрического оборудования локомотивов по всем дорогам ОАО «РЖД» составил 31% от всех отказов на ТПС, в том числе 9 - 10 % по ТЭД. Круговая диаграмма распределения неисправностей по основным узлам локомотивов представлена на рис. 1.2.
Анализ отчетных данных позволяет сделать вывод о том, что ситуация с надежностью работы ТЭД, несмотря на широкое внедрение современных средств диагностирования и ремонта, остается без существенных изменений. В среднем за период с 1998 по 2005 год динамика изменения основных неисправностей электрического оборудования приведена на рис. 1.4.
Процентное соотношение основных неисправностей ТЭД выглядит следующим образом: (рис. 1.5) пробой изоляции и межвитковые замыкания якоря - 25 %; выплавление припоя из петушков коллектора - 13 %; низкая изоляция обмоток - 11 %; пробой изоляции и межвитковые замыкания главных и дополнительных полюсов - 11 %; повреждение якорных подшипников - 10 %; попадание смазки в остов - 7 %; трещины подшипниковых щитов - 4 %; биение коллектора - 4 %; повреждение якорных бандажей - 3 %; повреждение соединений между полюсами, выводов катушек полюсов - 3 %; повреждение траверс, кронштейнов, щеткодержателей - 3 %; излом вала - 3 %; повреждение выводных кабелей - 3 %.
Наиболее частой причиной отказов ТЭД являются пробой изоляции и межвитковые замыкания якоря. Данный вид повреждений обусловлен, прежде всего, условиями эксплуатации (большие центробежные силы, возникающие при вращении якоря ТЭД, вибрации, перепады температур обмотки якоря, попадание мельчайших частиц пыли и смазки в остов ТЭД и т. д.), и заложенные конструктивные особенности размещения тягового двигателя на локомотиве.
Значительное число отказов ТЭД происходит также по причине выплавления припоя из петушков коллектора - 13 %. Этот вид неисправностей возникает вследствие того, что двигатель загружается крайне неравномерно, что в свою очередь приводит к большим колебаниям температуры якоря электрической машины. Не последнюю роль играют повышенные уровни вибрации ТЭД в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
В трех вышеперечисленных случаях обмотки под действием нагрева теряют механическую прочность, от воздействия вибрации еще больше нарушается механическая прочность изоляции, витки секции обмотки якоря (а также витки главных и дополнительных полюсов) испытывают сильные динамические воздействия (при опорно-осевом подвешивании при максимальной скорости локомотива ускорения могут достигать 15-25 g). При трогании с места, а также при протекании токов короткого замыкания и в момент отключения защиты от кругового огня в ТЭД возникают достаточно большие амплитуды импульсов перенапряжений, что в свою очередь способствует развитию данных видов неисправностей [15].
Третьей по частоте причиной отказов является пробой изоляции и межвитковые замыкания катушек главных и дополнительных полюсов. В данном случае можно вести речь как о заложенных конструктивных особенностях ТЭД, так и о влиянии условий эксплуатации, прежде всего вибраций, т. е. фактора механической природы и температуры.
Некоторые виды повреждений имеют тенденцию к росту. Это пробой изоляции обмоток остова, якоря, межвитковые замыкания в них, нарушение монолитности коллектора, выплавление припоя из петушков коллектора, размотка бандажей якоря, проникновение смазки в коллекторные камеры и т. д. Здесь, по-видимому, имеют место старение изоляции, накопление остаточных деформаций и, соответственно, внутренних повреждений (износов, сколов, трещин). Анализ основных видов повреждений показывает, что якорь ТЭД имеет несколько меньшую надежность по отношению к остову. На его долю (без круговых огней по коллектору) приходится почти 45% всех отказов, причем почти третью часть из них составляют выплавление припоя из петушков коллектора. На долю повреждений остовов тяговых электродвигателей приходится чуть менее 30% всех отказов. Это объясняется тем, что якорь ТЭД испытывает более сильные динамические воздействия как при вибрациях, воспринимаемых через ось колесной пары от железнодорожного полотна, так и от электродинамических ударов при срабатывании защиты от кругового огня.
Математическая модель нагрева якоря тягового электродвигателя
Для математического моделирования теплообменных процессов, протекающих в якоре ТЭД, в качестве объекта исследований выбран тяговый электродвигатель ЭД-118А, применяемый на тепловозах серий ТЭМ2 и ТЭ10.
Широкое применение электродвигателей типа ЭД118 на локомотивах различного назначения (маневровые и магистральные), а также большое сходство с двигателем ЭД 125Б, обуславливает актуальность выбранного объекта исследования.
На первом этапе моделирования необходимо:
1. Установить источники тепла и величину теплового потока, численно равную мощности потерь, выделяемой на рассматриваемом участке якоря электродвигателя.
2. Установить направление тепловых потоков от источников тепла к охлаждаемой воздухом поверхности.
3. Определить, через какие поверхности якоря осуществляется теплопередача от источников тепла, а также определить размер поверхностей, участвующих в теплопередаче.
4. Вычислить коэффициенты теплоотдачи а на границе с охлаждающей средой и скорость охлаждающей среды относительно этой поверхности.
5. Определить коэффициенты теплопроводности каждого материала входящего в состав якоря электрической машины.
6. Произвести разбивку тепловыделяющих узлов на части, имеющие одинаковую структуру и рассмотреть их нагревание согласно теории нагревания однородного твердого тела.
7. Оценить ряд допущений, необходимых для упрощения математической модели, с сохранением требуемой точности результатов расчетов.
8. Определить температуру на поверхности якоря электродвигателя относительно охлаждающего воздуха, поступающего в машину.
9. Определить величину температуры перегрева воздуха внутри машины относительно температуры наружного воздуха.
При разработке математической модели необходимо учитывать направление движения охлаждающей среды по каналам тягового электродвигателя.
Источниками тепла в электродвигателе постоянного тока являются:
- коллекторно-щеточный узел электродвигателя;
- обмотка главных полюсов;
- обмотка добавочных полюсов;
- обмотка якоря;
- пакет железа якоря;
- подшипниковые узлы двигателя.
Мощность тепловых потоков, выделяющихся в коллекторно-щеточном узле машины, будет зависеть от:
- потери мощности АРЩ, в результате переходного сопротивления между коллектором и щеткой [41, 42, 43], Вт;
ДРщ=Дищ1я, (3.1)
где Дищ=2- 3 - в зависимости от типа применяемых щеток (армированные, без армирования), падение напряжения под щетками обеих полярностей, В;
1Я - ток, протекающий по обмотке якоря, А;
- потери мощности, вследствие трения в месте контакта коллектор щетка [43, 44, 45, 46, 47], Вт;
АРтщ=9,81Е8щРщдУк, (3.2)
где SSul - общая площадь прилегания щеток к коллектору, см2;
рщ = 0,30 -0,50 - давление на щетку для машин, подверженных воздействию динамических нагрузок (тяговые электродвигатели опрно-осевого исполнения), кгс/см ;
и. = 0,15 4- 0,17 - коэффициент трения щеток по коллектору;
VK - окружная скорость коллектора, м/с;
VK= , (3.3)
60 v )
где DK = 0,4 - диаметр коллектора ТЭД, м;
п - частота вращения якоря ТЭД, мин" .
Представленные потери мощности на коллекторно-щеточном узле ТЭД будут идти только на нагревания коллектора, следовательно, количество теплоты, выделяющееся за определенный промежуток времени dx будет равно: ад« = (лртщ + лрщ)ёт. (з.4) Мощность тепловых потерь, выделяющихся в лобовых частях машины и вызывающих их нагрев, будет зависеть только от активного сопротивления обмоточной меди.
Тепловыделяющими узлами в рассматриваемой части якоря будет выступать часть якорной обмотки находящейся на данном участке (I) (рисунок 3.5). Другими словами, количество выделяемого тепла будет зависеть только от силы тока протекающего по якорной обмотке: где ДР ло — потери мощности, возникающие в якорной обмотке на рассматриваемом участке, за счет активного сопротивления, Вт; j - индекс передней или задней лобовой части якоря; dx - время протекания тока по рассматриваемой обмотке, с. где 1я - ток, протекающий по обмотке якоря в лобовой со стороны коллектора части якоря, А; ил0 ) _ сопротивление якорной обмотки в передней или задней лобовой части якоря, Ом;
Сопротивление элементарного проводника якорной обмотки и обмоток главных и добавочных полюсов, при температуре равной 20 С, определяется:
Нагревание проводника повлечет в свою очередь увеличение удельного сопротивления элементарного проводника, поэтому сопротивление будет составлять [44, 45,48, 49]:
Мощность тепловых потерь, выделяющихся в пакете железа якоря и вызывающих его нагрев, будет зависеть от активного сопротивления обмоточной меди, уложенной в пазах якоря, и потери мощности в стали сердечника и зубцах якоря.
Расчет нагревания на участке пакета железа якоря (рисунок 3.1) и последующих участках производится подобно расчету лобовой части якоря, однако при расчете температуры пакета железа якоря (участки II, III, IV, V, VI) кроме потерь в якорной обмотке, за счет активного сопротивления, необходимо учитывать мощность потерь в стали, которые вызывают нагревание пакета железа якоря[42, 50]
Технология тепловизионного контроля технического состояния тяговых электродвигателей локомотивов
На основе комплекса выполненных теоретических и экспериментальных исследований, на базе локомотивных депо Топки Западно-Сибирской железной дороги, депо Ужур Красноярской железной дороги разработана технология оценки технического состояния паяных соединений якорей тяговых электродвигателей на основе метода тепловизионного контроля, состоящая из:
- операции подготовки и нагружения электродвигателя методом взаимной нагрузки;
- безразборного оперативного измерения температурных полей на поверхности коллекторно-щеточного узла с помощью портативного термографа ИРТИС 200;
- математической обработки результатов измерения с помощью созданного программного обеспечения;
- выдачи заключения о необходимости замены тягового двигателя, имеющего якорь с неудовлетворительным техническим состоянием коллекторных петушков.
Предлагаемая технология контроля ориентирована на использование портативного тепловизора, адаптированного к применению на станции испытания тяговых электродвигателей после их ремонта в объеме ТР-3; при реализации в системе ремонта и технического обслуживания тяговых электродвигателей. Разработанная технология может быть элементом общего технологического цикла диагностирования электрической машины, либо рассматриваться как самостоятельная задача.
Информативный режим работы тягового электродвигателя в соответствии с результатами математического моделирования - режим нагревания при проведении приемо-сдаточных испытаний. В качестве диагностического параметра, характеризующего техническое состояние коллекторного петушка, используется температурный перепад между температурой на поверхности коллектора и температурой на поверхности коллекторного петушка. На рис. 4.1 представлен алгоритм последовательности выполнения операций подготовки и термосъемки коллекторно-щеточного узла тягового электродвигателя согласно разработанной технологии контроля.
Перед началом проведения испытаний необходимо провести ряд подготовительных операций:
- осуществить проверку тяговых электродвигателей на холостом ходу и произвести последующий их осмотр;
- настроить и проверить работоспособность тепловизора в соответствии с инструкцией по эксплуатации;
- проверить исходное состояние аппаратов управления;
- после начала прокрутки двигателей, на малых оборотах, произвести визуальный осмотр карданного соединения и подшипниковых узлов.
Необходимым условием применения тепловизора для целей диагностирования является то, что в момент проведения съемки поверхность объекта измерения должна находиться в прямой видимости под углом наблюдения не менее 60. Поверхности коллекторно-щеточного узла в период тепловизионных обследований, не должны подвергаться дополнительному тепловому воздействию от посторонних источников, помимо этого, чтобы снизить вероятность появления ложного диагностического сигнала, необходимо исключить воздействие прямых солнечных лучей на объект исследования.
В процессе проведения испытаний необходимо фиксировать значение температуры наружного воздуха.
Поставить переключатель режимов работы в положение 1. Режим работы: " Ml-двигатель, М2-генератор", " Правое вращение ".
Перемещением в рабочем диапазоне рукояток контроллеров ЛП и ВДП плавно установить ток и напряжение ТД испытательного режима.
По истечении 30 минут необходимо остановить испытуемые машины уменьшением сначала напряжения ЛП и затем тока ВДП перемещением рукояток контроллеров до нулевых положений.
Тепловизионные измерения необходимо производить на первой электрической машине, работающей в режиме двигателя.
После проведения измерений теплового поля на поверхности коллекторного узла первого двигателя поставить переключатель режимов работы в положение режим работы: " Ml — генератор, М2 - двигатель ", Левое вращение ".
По истечении 30 минут необходимо остановить испытуемые машины уменьшением сначала напряжения ЛП и затем тока ВДП перемещением рукояток контроллеров до нулевых положений.
Произвести тепловизионные измерения температуры коллекторно-щеточного узла второго двигателя.
При проведении термографирования первого и второго тяговых электродвигателей выдача заключения о техническом состоянии паяных соединений якоря производится в соответствии, с алгоритмом, представленном на рис. 4.2.
Тепловое изображение внешней поверхности коллектора и коллекторных петушков (видимая часть поверхности со стороны смотровых лючков) просматривают и снимают "пошаговые" термограммы. При проведении ИК-съемки, якорь разбивается на 12 секторов по 20 вращения якоря вокруг свой оси, для пошагового проведения операции термографирования.
После проведения термосъемки, каждую термограмму обрабатывают в режиме термопрофиля (по двенадцати секторам, на которые разбивается коллектор исследуемого ТЭД) и определяют температуру на поверхности t K и t " в каждом секторе. Далее, с помощью разработанного программного обеспечения (рис. 4.3, 4.4) проводится математический расчет перепада температуры Atp, (согласно выражению (3.44)), в зависимости от начальных условий проведения испытаний электрической машины, затем производится сравнение величины Atp с исходным значением. Таким образом, обрабатывается термограмма каждого сектора коллекторно-щеточного узла и в итоге формируется база данных.
Обнаружение локальных перегревов в области паяных соединений еще не означает, что в исследуемом секторе выявлен дефект. Для подтверждения наличия дефекта в области перегрева необходимо, зная наибольшую температуру локального перегрева, выполнить расчет согласно выражению (3.46) эффективной площади контактного пятна A v и сравнить ее с эталонной А 1/. Если Ау] будет составлять менее 80 процентов от А;;" , то, в соответствии с техническими характеристиками паяных соединений ТЭД [32], можно сделать вывод, что область локального перегрева обусловлена неудовлетворительным техническим состоянием паяного соединения. После этого рассматриваемая область локального перегрева должна быть отмечена маркером.
Особенность конструкции остова тягового электродвигателя ЭД 118 приводит к необходимости съемки коллекторного узла по частям. Программа обработки термограмм позволяет провести совмещение полученных изображений и привести их к единой температурной шкале.
Процесс контроля рекомендуется производить при нахождении электродвигателей на испытательной станции, после прохождения ремонтов в объеме ТР-3, СР и КР. Контроль технического состояния паяных соединений электродвигателей применяемых на тяговом подвижном составе, позволит выявить коллекторные петушки, имеющие неудовлетворительные паяный контакт с выводами якорной обмотки, и тем самым предотвратить неплановый ремонт локомотива, вследствие, возникновения неисправности ТЭД в процессе эксплуатации.
Так как на сегодняшний день на производстве при проведении приемосдаточных испытаний ТЭД отсутствуют средства, позволяющие достоверно оценить техническое состояние рассматриваемых соединений, рекомендуется производить тепловизионныи контроль после прохождения ремонтов в объеме ТР-3, СР и КР, не только на ТЭД постоянного тока имеющих, паяное соединение коллекторного петушка с выводами якорной обмотки, но и в ТЭД, у которых данный вид соединения выполнен при помощи сварки. Поскольку в контакте петушка с выводами обмотки якоря, выполненного при помощи сварки, вследствие воздействия эксплуатационных факторов снижающих надежность ТЭД, также возможно нарушение целостности контакта.
Для реализации предложенной технологии контроля в процессе проведения ремонта тяговых электродвигателей разработано программное обеспечение в среде программирования DELPHI 7 (рис. 4.3, 4.4). программа отличается доступностью и достаточной простотой в применении.
Технико-экономическая эффективность внедрения тепловизионнои установки для технического контроля состояния якоря тягового электродвигателя
Экономический эффект от внедрения тепловизионной установки в процессе диагностики неисправностей тяговых электродвигателей (ТЭД) будет достигаться за счет снижения количества неплановых ремонтов в объеме работ среднего ремонта.
По данным статистики ремонта ТЭД число неплановых ремонтов по причине выплавления припоя из коллекторных петушков электродвигателей составляет 6-8 единиц в год для одного ремонтного депо.
Планируется снизить количество неплановых ремонтов в объеме среденего ремонта на 50 % за счет внедрения разработанной технологии.
Стоимость проведения планового среднего ремонта составляет 87 694 руб., а непланового среднего ремонта составляет 131 541 руб., поэтому при выявлении неисправности ТЭД проводится его плановый ремонт, вместо непланового за счет чего и достигается экономия денежных средств.
Годовой экономический эффект, получаемый в результате применения новых технологических решений:
Эг =AS-N-S3, (5.1)
где AS - разность стоимости проведения непланового и планового среднего ремонта ТЭД, руб./ед.;
N - ожидаемое среднегодовое количество сокращений средних неплановых ремонтов ТЭД, ед./год, на основе вышеизложенного принимается равным 4 ед./год;
S3 - годовые эксплуатационные расходы, связанные с внедрением новой технологии, руб./год;
Годовые эксплуатационные расходы на тепловизионную установку будут включать в себя только амортизационные отчисления и налог на имущество организации, так как для использования установки не планируется вводить новых штатных единиц рабочих и поэтому дополнительных затрат на заработную плату не потребуется.
S3=Sa+SH, (5.2)
где Sa - годовые амортизационные отчисления по тештовизионной установке, руб./год;
SH - годовые затраты связанные с уплатой налога на имущество организаций (учитываются так как тепловизионная установка ставится на баланс в депо), руб./год.
Годовые амортизационные отчисления по тепловизионной установке рассчитываются по формуле линейного метода начисления амортизации:
Sa=7 -, (5-3)
где К - стоимость тепловизионной установки, руб, принимается равной 450 тыс. руб.
Тсл - срок службы тепловизионной установки, лет, при ресурсе работы тепловизора 15 000 часов, принимается равным 10 годам.
Sa = = 45 000 руб./год. (5.4)
Годовые затраты связанные с уплатой налога на имущество организаций вычисляются по выражению:
SH=cK, (5.5)
где с - ставка налога на имущества, в соответствии с [119, глава 30], принимается равной 2,2%.
Годовые эксплуатационные расходы по тепловизионной установке: S3 =45000 + 9900 = 54900 руб./год. (5.7)
Таким образом, годовой экономический эффект от применения одной установки в одном ремонтном депо составит:
Срок окупаемости затрат связанных внедрением новой техники и технологии рассчитывается по выражению:
Вместе с вышеизложенным следует отметить, что внедрение новых технических решений способствует повышению безопасности движения, сокращению числа неплановых ремонтов и задержек поездов.
Для более точного расчета показателей эффективности внедрения разработанной технологии необходимо произвести расчет общей эффективности, с использованием системы дисконтирования [120]. Сущность дисконтирования заключается в приведении будущих финансовых результатов и затрат к современной оценке, т. е. к начальному периоду инвестирования. В основу дисконтирования положен принцип неравноценности текущих и будущих затрат и результатов. Будущие денежные средства всегда дешевле сегодняшних и не только из-за инфляции.
Критерием эффективности проекта является выполнение условия ЧДД 0. Для рассматриваемого случая величина доходов на каждом шаге дисконтирования (кроме нулевого года) постоянна и равна произведению величин разности стоимости проведения непланового и планового среднего ремонта ТЭД и ожидаемого среднегодового количества сокращений неплановых ремонтов за счет внедрения новой технологии диагностирования:
R = (131 541-87694)-4 = 175388 руб./год. (5.12)
Величина текущих издержек принимается равной общим затратам на внедрение новых технологических решений для нулевого года, а для остальных лет она равна величине экплуатационных расходов рассчитанных по формуле (5.7).
Расчет чистого дисконтированного дохода для нормативного срока службы оборудования представлен в таблице 5.1 и на рис. 5.1.
ЧДЦ за нормативный срок службы оборудования (10 лет) составит 290 347 р., таким образом, выполняется условие ЧДД 0 и, следовательно, рассматриваемый проект эффективен с экономической точки зрения.
Для более полной характеристики проекта необходимо рассчитать индекс доходности или рентабельность инвестиций по следующей формуле:
Рассчитанное значение индекса доходности свидетельствует о том, что общие затраты на внедрение установки тепловизионного контроля ТЭД, окупятся более чем в 1,5 раза за нормативный срок службы оборудования.
