3. Выбор электрооборудования по экономическим критериям

Электротехническая промышленность выпускает большое чис­ло исполнений и типоразмеров взаимозаменяемых видов электро­оборудования. Выбирая его по техническим характеристикам, можно найти несколько вариантов изделий, удовлетворяющих одним и тем же исходным данным. Задача выбора по техническим характеристикам имеет несколько решений. Чтобы среди равно­ценных по техническим возможностям решений найти оптималь­ный вариант, применяют выбор электрооборудования по эконо­мическим критериям.

Положительные или отрицательные последствия выбора могут сказываться не только на работоспособности или экономических показателях электрооборудования, но и на других, связанных с ним элементах системы электроснабжения технологического объекта. Поэтому при выборе по экономическому критерию необ­ходимо рассматривать совокупность элементов, названную ранее системой И—Э—Т—С.

Исходные данные, характеризующие элементы системы, раз­деляют на четыре группы: 1 — условия электроснабжения (мощ­ность потребительской подстанции, длина и марка проводов низковольтной линии и т. п.); 2 — условия использования (на­значение привода, эквивалентная мощность и частота вращения рабочего органа машины, занятость в течение суток и года, допу­стимая продолжительность простоя из-за отказа, размер техно­логического ущерба и т. п.); 3 — дестабилизирующие воздействия (климатические условия, характер окружающей среды, интен­сивность и структура аварийных режимов и т. п.); 4 — показатели технической эксплуатации (затраты на обслуживание, интенсив­ность отказов, фактическая продолжительность устранения отка­зов и т. п.).

Выбор электрооборудования по исполнению. Пусть первоначаль­но для электропривода рабочей машины выбран электродвигатель общего назначения. Требуется определить по критерию приведен­ных затрат экономическую целесообразность применения на этой машине двигателя такой же мощности, но сельскохозяйственного исполнения.

В первом варианте двигатель имеет балансовую стоимость , годовые затраты на его капитальный ремонт , технологичес­кий ущерб . Во втором варианте стоимость двигателя возрастет до (из-за более надежного исполнения), но затраты на капи­тальный ремонт и размер ущерба снизятся соответственно до и У₂. Прочие составляющие приведенных затрат сравниваемых ва­риантов можно принять одинаковыми — З_пр.

С учетом изложенного запишем уравнения приведенных затрат рассматриваемых вариантов:

Комплектование электропривода двигателем сельскохозяй­ственного исполнения будет оправдано, если приведенные затра­ты на второй вариант будут меньше, чем на первый, .

Подставим в это равенство уравнения (4.2) и после преобразо­вания получим искомое условие выбора двигателя сельскохозяй­ственного исполнения:

Отсюда видно, что двигатель сельскохозяйственного исполне­ния целесообразно применять только тогда, когда дополнитель­ные затраты на приобретение и установку меньше экономии зат­рат на его капитальный ремонт и покрытие ущерба, достигаемой за расчетный срок

Чтобы обобщить условие (4.3), выразим годовые затраты на ка­питальный ремонт через интенсивности отказов рассматриваемых двигателей , и стоимости одного капитального ремонта в со­ответствующих вариантах , учетом того, что , . Благодаря более совершенному ис­полнению второго двигателя его отказы снизятся на величину . Тогда получим связь показателей надежности .

Принимая допущение, что , из выражения (4.3) находим обобщенное условие выбора исполнения электро­оборудования по экономическому критерию

где — относительный технологический ущерб, приходящийся на один отказ электрооборудования (У — стоимость технологического ущерба при отказе; — стоимость капитального ремонта электрооборудования, вызывающего про­стой технологического процесса).

Целесообразность применения более совершенного электро­оборудования зависит не только от параметров окружающей сре­ды, но и от интенсивности отказов электрооборудования базового исполнения, доли отказов, устраняемых за счет более совершен­ного изделия, и от ответственности электроустановки по размеру технологического ущерба. Для выбора исполнения по экономи­ческому критерию необходимо определить по (4.4) допустимое удорожание электрооборудования нового исполнения и сравнить с фактическим (прейскурантным). Если оно не больше допусти­мого, то целесообразно выбрать электрооборудование более со­вершенного исполнения.

На основании расчетов по условию (4.4) показано, что при­менение двигателей сельскохозяйственного исполнения эконо­мически оправдано при любых сочетаниях X._t и р на ответствен­ных рабочих машинах, имеющих . На объектах с малым технологическим ущербом их целесообразно применять лишь при большой общей интенсивности отказов ( ), в числе которых более 30 % приходится на отказы из-за увлажнения изоляции.

Выбор электрооборудования по мощности. При помощи кри­терия приведенных затрат можно более точно решать задачи выбора мощности электрооборудования. Известно, что при выборе по техническим характеристикам принимают электро­оборудование, номинальная мощность которого больше или равна расчетной мощности, то есть приближенно. Для элект­рооборудования массового применения, например двигателей, погрешности выбора приводят к большому суммарному ущер­бу (применение двигателей заниженной мощности снижает его надежность и ограничивает производительность рабочей машины, а использование двигателей завышенной мощности ухудшает его энергетические показатели и удорожает электро­привод).

Экономический критерий позволяет более точно указать целе­сообразный диапазон нагрузок для каждого типоразмера электро­оборудования, эти диапазоны называют экономическими интерва­лами нагрузок. Их определяют путем исследования системы уравне­ний приведенных затрат, составленных для каждого типоразмера электрооборудования с учетом ожидаемых условий эксплуатации. Условие выбора имеет вид , где , — соответ­ственно нижняя и верхняя граница экономических интервалов на­грузок для двигателя (трансформатора) с номинальной мощностью, — расчетная нагрузка.

Метод определения экономических интервалов нагрузок осно­ван на сравнении приведенных затрат на единицу наработки смежных по мощности двигателей (трансформаторов) из всей шкалы их типоразмеров. Абсолютные границы экономических интервалов нагрузок определяют точками пересечения кривых приведенных затрат, т. е. на экономическом интервале нагрузок данный двигатель имеет среди всех типоразмеров наименьшее значение приведенных затрат.

В таблице 4.1 приведены экономические интервалы нагрузок двигателей серии 4А, найденные при помощи ЭВМ для условий сельскохозяйственного производства.

Примечание. По классификации ВИЭСХ при легких условиях эксплуатации нет повышенной влажности, химически активной среды, запыленности, вибра­ции и резких суточных колебаний температуры; при нормальных условиях дей­ствует один из перечисленных факторов; при тяжелых — действуют два и более фактора.

Границы экономических интервалов нагрузок трансформаторов приведены в руководящих материалах по проектированию электро­снабжения сельского хозяйства (РУМ), разработанных для пяти зон стран СНГ: Центр, Северный Казахстан, Средняя Азия, Сибирь и Дальний Восток. В таблице 4.2 указаны интервалы нагрузок для трансформаторов, эксплуатируемых в Центральной зоне.

Примечание. Для трансформатора мощностью 40кВ • А интервалы нагрузок принимают между указанными для 25 и 63 кВ • А, для 100 кВ • А — между 63 и 160 кВ А и т.д. При выборе мощности необходимо учитывать коэффициент сис­тематической перегрузки ( = 1,3...1,7).

При помощи экономических интервалов нагрузок выбирают марки проводов для воздушных линий. Примерные интервалы для четырехпроводных воздушных линий 0,38 кВ имеют следующие значения: провод А25 — 3,7...15; А35 — 15...21; А50 — 21...30 кВА.