Завдання до теми

Проаналізувати вартість нового двигуна і порівнявняти з вартістю витрат на ремонт, а також на втрати електроенергії при використанні пошкодженого двигуна. Визначити економічний ефект і зробити порівняльну оцінку ефективності методу та провести попередній техніко-економічний розрахунок.

Дані витрат для розрахунку приведено в таблиці 10.1, які взяті на основі статистичних даних по ремонтним цехам виробництва.

Таблиця 10.1 – Витрати внаслідок аварійного виведення двигуна

Варіант	Р2,, кВт	Сумарний економічний ефект,	Економія коштів,
1	1	95	25
2	4	380	100
3	3	100	20
4	4	280	60
5	1	90	15
6	3	95	20
7	4	110	50
8	1	250	80
9	3	350	100
10	4	200	85

Приклад виконання практичного заняття

В процесі експлуатації асинхронні двигуни часто працюють в важких умовах зовнішнього середовища. Негативні явища, які виникають внаслідок цього, знижують термін служби обладнання. Найбільш частими факторами, що впливають на термін служби електричних машин, є температура обмотки, вплив електричного поля, механічні зусилля, вплив зовнішнього агресивного середовища. Внаслідок наявності вище приведених факторів виникає теплове старіння ізоляції обмоток.

Для визначення терміну служби ізоляції асинхронного двигуна використовується «правило восьми градусів», згідно якого перевищення температури на кожні вісім градусів вище гранично допустимої скорочує термін служби ізоляції вдвічі. Аналітично дане правило записується наступним чином:

, (10.1)

де – термін служби ізоляції при температурі ; – температура нагріву ізоляції; – умовний термін служби ізоляції при ( років при років і ); – коефіцієнт терміну служби ізоляції.

Дані приведено для асинхронних двигунів класу ізоляції А. Тому, враховуючи, що при зниженні класу ізоляції її старіння відбувається швидше для даної температури, величина складає для класу ізоляції В 10 ⁰С.

На основі аналізу результатів моделювання втрат в асинхронному двигуні за наявності пошкоджень обмоток ротора можна зробити висновок про вплив додаткових втрат у двигуні при наявності обривів стрижнів ротора.

Як відомо, наявність теплових втрат у двигуні збільшує температуру обмоток асинхронного двигуна пропорційно величині цих втрат, тобто:

, (10.2)

де – номінальні теплові втрати в асинхронному двигуні; – номінальне значення температури обмоток.

З урахуванням вищесказаного доцільним є розрахунок відносного значення теплових втрат при наявності обривів стрижнів ротора. Середнє значення додаткових втрат при наявності пошкоджень обмоток ротора складає 79 Вт.

Отже, при наявності обривів стрижнів ротора значення теплових втрат зростає на 8,6%, що зумовлює підвищення температури обмоток також на 8,6%. Таким чином, з урахуванням підвищення температури обмоток отримуємо термін служби ізоляції для двигуна, що має пошкодження:

років. (10.3)

З прайс-листів вартості двигунів знаходимо, що новий асинхронний двигун потужністю 4 кВт можна придбати за 330 у.о. У розрахунку на національну валюту отримуємо 2775 грн. При виявленні пошкодження двигун підлягає ремонту. В даному випадку капітальний ремонт двигунів складає 95 грн/кВт, середній ремонт складає 25 грн/кВт. Таким чином, витрати на капітальний ремонт для двигуна потужністю 4 кВт складають 380 грн., витрати на середній ремонт – 100 грн.

З урахуванням того, що в двигуні є пошкодження, а саме – наявність обривів стрижнів ротора, мають місце гріючі втрати, які спричиняють додаткові витрати електроенергії.

Сумарний економічний ефект складається:

(10.4)

де – економія за рахунок підвищення терміну служби двигуна, яка складає:

(10.5)

– економія коштів за рахунок виключення простоїв за відсутності будь-яких пошкоджень.

Даний параметр розраховуємо, виходячи з прорахунку електроенергії, яка витрачається додатково на гріючі втрати за наявності обривів стрижнів ротора. За отриманими даними в ході математичного моделювання з’ясовуємо, що за наявності пошкодження обмотки ротора в двигуні за кожну годину його роботи втрачається 79 Вт потужності.

Враховується, що двигун бере участь в технологічному процесі 250 днів на рік по 8 годин на добу. Капітальний ремонт двигуна у зв’язку з пошкодженнями обмоток ротора проводиться в середньому 3 рази в рік. З урахуванням вартості електроенергії (тариф для виробництва складає 0,282 грн за кВт/год), вартості старого двигуна (20% від вартості нового), а також вартості капітального ремонту двигуна (380 грн) можна обчислити річні витрати на додаткову електроенергію за наявності пошкоджень або ж економію засобів за рахунок виключення простоїв:

(10.6)

Таким чином, сумарний економічний ефект складає 2160 грн.

Річний економічний ефект складе:

Е_НС_С, (10.7)

де Е_Н = 0,2 – нормативний коефіцієнт капітальних вкладень; – витрати на впровадження комплексу.

Річний ефект від впровадження нового устаткування складає:

З урахуванням розрахованого ефекту можна отримати термін окупності нового устаткування:

. (10.8)

Таким чином, можна стверджувати, що наявність пошкоджень електричних машин спричиняє збільшення втрат потужності, і як наслідок необхідність використання додаткових енергоресурсів. З урахуванням ступеню пошкодження проведення капітальних ремонтів обладнання можна або скоротити, або проводити повну заміну несправних двигунів на нове устаткування. Очевидно, що при меншому ступеню пошкоджуваності втрати потужності асинхронного двигуна менші, а тому при своєчасному реагуванні на наявність дефекту можна скоротити затрати коштів на заміну несправного обладнання новим.

Таким чином, можна зробити наступні висновки:

1. Розраховано термін служби ізоляції асинхронного двигуна з урахуванням наявності обривів стрижнів ротора. За результатами розрахунку термін служби ізоляції асинхронного двигуна складає приблизно 5,7 років.

2. Досліджено вплив обривів стрижнів ротора на значення гріючих втрат і як наслідок, збільшення витрат енергоресурсів. Проведено розрахунок економічного ефекту та терміну окупності обладнання.