Моделирование эксплуатационной надежности крановых асинхронных двигателей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.01, кандидат технических наук Ведяшкин, Максим Викторович

• Ведяшкин, Максим Викторович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ведяшкин, Максим Викторович

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

1. ВВЕДЕНИЕ

2. АНАЛИЗ РАБОТ ПО НАДЕЖНОСТИ И СИСТЕМАМ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

2.1. Исследования в области надежности асинхронных двигателей Надежности

2.2. Анализ существующих систем технического

обслуживания и ремонта

2.3. Особенности работы крановых асинхронных двигателей

для мостовых кранов

2.4. Постановка задач исследования

2.5. Выводы

3. СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ КРАНОВЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

3.1. Общие положения по формированию исходного массива

данных по эксплуатационной надежности

3.2. Компьютерная модель эксплуатационной надежности

крановых асинхронных двигателей

3.3. Моделирование эксплуатационной надежности обмоток статоров крановых асинхронных двигателей

3.4. Моделирование эксплуатационной надежности обмоток роторов крановых асинхронных двигателей

3.5. Выводы

4. ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ

НАДЕЖНОСТИ КРАНОВЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

4.1. Общее сведения положения и фактические значения

показателей эксплуатационной надежности крановых

асинхронных двигателей

4.2. Математическая модель эксплуатационной надежности

крановых асинхронных двигателей и мостового крана

4.2.1. Расчет эксплуатационной надежности крановых

асинхронных двигателей

4.2.2. Математическая модель эксплуатационной надежности

мостового крана

4.2.3. Моделирование и расчет вероятности безотказной работы и наработки мостового крана по направлению главного подъема

4.2.4. Моделирование и расчет вероятности безотказной работы и наработки мостового крана по направлению вспомогательного

подъема

4.3. Выводы

5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ

ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА КРАНОВЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

5.1. Методологические вопросы теории технической

эксплуатации асинхронных двигателей

5.2. Совершенствование системы технического

обслуживания и ремонта

5.3. Выводы

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ

Приложение 2 БЛОК СХЕМА АЛГОРИТМА РАБОТЫ ПВК

Приложение 3 ИНТЕРВАЛЬНЫЕ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Приложение 4 АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование эксплуатационной надежности крановых асинхронных двигателей»

1. ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Асинхронные двигатели получили широкое применение в различных отраслях народного хозяйства благодаря высокой надежности, экономичности, относительно низкой стоимости и простоте эксплуатации. Они являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и потребляют свыше 60 % всей вырабатываемой в стране электрической энергии. Поэтому асинхронные двигатели (АД) всегда находятся в центре внимания разработчиков, изготовителей и потребителей, особенно в настоящее время при переходе к рыночной экономике.

Эффективность и надежность функционирования электрических машин (ЭМ) зависит от их технического состояния. Современные электрические машины имеют достаточно высокие расчетные показатели надежности, которые заложены при проектировании и обеспечены при изготовлении. В процессе эксплуатации под воздействием различных факторов, условий и режимов работы исходное состояние электрических машин непрерывно ухудшается, снижается эксплуатационная надежность и увеличивается вероятность возникновения отказов. Поэтому надежность электрических машин зависит не только от качества их изготовления, но и от обоснованной системы эксплуатации, правильного технического обслуживания и качественного и своевременного ремонта. Вопросами надежности асинхронных двигателей, мостовых кранов, электрооборудования объектов энергетики занимались Стрельбицкий Э.К., Гольдберг О.Д., Похолков Ю.П., Муравлев О.П., Пястолов А.А, Ванеев Б.Н., Брауде В.И., Александров М.П., Назарычев А.Н. и др. [1 - 11]. В этих работах представлен ряд методик расчета надежности при проектировании и изготовлении асинхронных двигателей. Рассмотрены виды отказов при эксплуатации и причины их возникновения. Это позволяет, в какой-то степени, исключить или снизить вероятность их появления уже на стадии проектирования и изготовления, что

способствует, в общем случае, некоторому повышению надежности асинхронных двигателей на стадии эксплуатации. При таком подходе не определяются количественные значения показателя эксплуатационной надежности: наработка на отказ, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, вероятность отказа и другие показатели, которые являются основой теории надежности. При таком положении получается, что отказы и их количество не связаны в теоретическом плане ни с количественными показателями эксплуатационной надежности электрических машин, ни с системой технического обслуживания и ремонта (ТОиР) асинхронных двигателей в эксплуатации. Следует отметить, что исследованию эксплуатационной надежности асинхронных двигателей до настоящего времени уделялось недостаточно внимания, хотя и больше, чем для других типов ЭМ.

В настоящее время в отечественной промышленности для обеспечения эксплуатации и поддержания технического состояния электрических машин в соответствии с требованиями нормативно-технической документации [10 — 13] применяют систему планово-предупредительного ремонта (ППР). Появление и внедрение системы ППР электрооборудования исторически увязывается с усложнением конструкции оборудования. Это объективная реальность. Усложняется оборудование - повышаются эксплуатационные требования производителя, которые, в свою очередь, требуют реакции от ремонтной службы. Техническая документация регламентирует техническое обслуживание, ресурсные ремонты, которые все более насыщаются по своему составу в зависимости от конструкции, и по срокам исполнения в зависимости от времени реальной наработки оборудования.

Отличительной особенностью нашей системы организации ППР является формальный учет времени работы оборудования, которое принимается за основу при формировании ремонтного цикла. Происходит опережение в планировании, что создает обманчивое впечатление относительно истинного состояния по износу оборудования в процессе

эксплуатации. Только этим можно объяснить другую особенность отечественной системы ППР, которая широко применяется на практике, -структуру ремонтного цикла. В него включен, помимо текущего и капитального ремонтов, средний ремонт [14]. Это вызывает сомнение в эффективности предложенной структуры и состава ремонтного цикла из-за искажений учета рабочего времени оборудования. Различия капитального и среднего ремонтов состоит в следующем: при капитальном ремонте ремонтируются как базовые, так и другие детали и узлы, а при среднем производится капитальный ремонт и восстановление основных изношенных деталей [15]. Оценка технического состояния оборудования в процессе эксплуатации производится с упором на благополучие механической составляющей, которая является лишь одной из составляющих частей конструкции, особенно для электрических машин.

В современных условиях эксплуатации поддержание работоспособности электрических машин переменного тока обеспечивается только с помощью системы планово-предупредительного ремонта, которая не учитывает конкретные условия эксплуатации, нет увязки ремонтных циклов с показателями надежности, и имеет сравнительно высокую трудоемкость технического обслуживания. К настоящему времени в области эксплуатации ЭМ сложилась ситуация, характеризующаяся тем, что разработки, связанные с повышением надежности не полностью оправдывают себя, не достигнут требуемый уровень безотказности, а применяемые мероприятия не дают ожидаемого эффекта. Одна часть деталей и сборочных единиц ЭМ отказывает до наступления плановых сроков ремонта, другая часть, оказавшаяся в более благоприятных условиях и полностью работоспособная, направляется на ремонт преждевременно, в соответствии с планом. Все это приводит к дополнительным затратам. Несмотря на недостатки планово-предупредительных ремонтов, им нет альтернативы при отсутствии диагностики для поддержания работоспособности электрических машин переменного тока. Широкий диапазон условий эксплуатации и режимов

работы электрических машин переменного тока, весьма часто низкий уровень обслуживания обусловливают необходимость разработки новой технологии обслуживания и ремонта на основе оценки технического состояния и прогнозирования надежности ЭМ и их узлов в условиях эксплуатации. На электромашиностроительных предприятиях, возможна оценка эксплуатационной надежности и прогнозирование технического состояния только по данным эксплуатации, а исследованием эксплуатационной надежности занимаются недостаточно.

Настоящая работа является частью проводимых на кафедре «Электромеханические комплексы и материалы» Национального исследовательского Томского политехнического университета комплексных исследований по надежности и совершенствованию технического обслуживания и ремонта асинхронных двигателей, учитывает современное состояние в решении этой проблемы, является актуальной и определяются необходимостью эффективной эксплуатации крановых асинхронных двигателей (КрАД) на мостовых кранах промышленных предприятий.

Целью работы является моделирование эксплуатационной надежности крановых асинхронных двигателей и определение количественных показателей их надежности в реальных условиях для принятия решений, направленных на повышение эффективности эксплуатации.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующий комплекс задач:

1. Произвести исследование и анализ информационного потенциала параметров эксплуатационной надежности крановых асинхронных двигателей и выбрать метод исследования эксплуатационной надежности электрических машин.

2. Разработать компьютерную модель оценки эксплуатационной надежности КрАД, состоящую из математической модели, алгоритмов расчета показателей надежности и программного обеспечения для расчетов на ЭВМ.

3. Определить фактические численные значения показателей эксплуатационной надежности КрАД по статистическим данным наработок, полученным при изучении процесса эксплуатации мостовых кранов на промышленном предприятии.

4. Разработать методику инженерного анализа эксплуатационной надежности асинхронных двигателей, работающих на мостовых кранах.

5. По результатам оценки показателей эксплуатационной надежности определить стратегию совершенствования системы технического обслуживания и ремонта.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются крановые асинхронные двигатели. Предметом исследования являются методы оценки эксплуатационной надежности и принципы и методы технического обслуживания и ремонта асинхронных двигателей.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались методы теории электрических машин, математического и статистического моделирования, теории вероятностей, надежности и математической статистики, опыт эксплуатации и экспериментально-статистический анализ надежности, пакеты прикладных программ MS Word, MS Excel, MathCAD, программное обеспечение по оценке надежности ЭМ по эксплуатационным данным. Экспериментальные исследования по определению эксплуатационной надежности асинхронных двигателей проведены на предприятиях.

Достоверность полученных результатов. Достоверность предложенных моделей и обоснованность результатов исследования обеспечивается корректным применением теоретических методов, сходимостью результатов проведенных исследований и вычислительных экспериментов, а также подтверждается данными, полученными в реальных условиях эксплуатации КрАД и положительным опытом внедрения полученных результатов на промышленных предприятиях.

Научная новизна и значимость полученных результатов заключается в совершенствовании методов количественного расчета показателей надежности крановых асинхронных двигателей с учетом условий эксплуатации, и состоит в следующем:

1. Разработана компьютерная модель расчета количественной оценки эксплуатационной надежности сборочных единиц крановых асинхронных двигателей, состоящая из математической модели, алгоритмов ее реализации и программного обеспечения для ЭВМ. Она позволяет выбирать наиболее подходящие для описания реальных эксплуатационных данных законы распределения времени отказов и фактические значения количественных показателей эксплуатационной надежности, необходимые как для совершенствования двигателей, так и системы их технического обслуживания и ремонта.

2. Создана математическая модель инженерного анализа эксплуатационной надежности для оценки общей надежности двигателей мостовых кранов при изменении их средних наработок на отказ и вероятностей безотказной работы КрАД (приводов моста и тележки, главного и вспомогательного подъема), и выбора оптимальной стратегии повышения показателей надежности двигателей.

3. Впервые систематизированы законы распределения времени отказов и статистические данные о показателях эксплуатационной надежности крановых асинхронных двигателей мостовых кранов.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Для математического моделирования эксплуатационной надежности крановых асинхронных двигателей создан программно -вычислительный комплекс «Расчет эксплуатационной надежности» на ЭВМ, позволяющий оперативно определять вид закона распределения и проводить оценку его параметров.

2. Получены объективные значения количественных показателей эксплуатационной надежности крановых асинхронных двигателей на основе фактических данных эксплуатации, необходимые для совершенствования их проектирования, технологии изготовления и системы технического обслуживания и ремонта, проектирования и изготовления.

3. Разработаны рекомендации по совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта крановых асинхронных двигателей.

Реализация результатов работы. Полученные результаты переданы и используются на ООО «Юргинский машиностроительный завод» для совершенствования системы технического обслуживания и ремонта крановых асинхронных двигателей; на ОАО «Сибэлектромотор» для учета реальных показателей эксплуатационной надежности при проектировании и изготовлении крановых асинхронных двигателей.

Результаты работы используются на кафедре «Электромеханические комплексы и материалы» Национального исследовательского Томского политехнического университета в учебном процессе при подготовке магистрантов и специалистов в курсовом и дипломном проектировании и при проведении научных исследований.

Основные положение диссертации, выносимые на защиту:

1. Компьютерная модель количественной оценки эксплуатационной надежности сборочных единиц крановых асинхронных двигателей (математическая модель, алгоритмы ее реализации и программное обеспечение).

2. Математическая модель инженерного анализа эксплуатационной надежности двигателей мостовых кранов.

3. Программно-вычислительный комплекс для моделирования эксплуатационной надежности асинхронных двигателей.

4. Законы распределения времени отказов и статистические данные о показателях эксплуатационной надежности крановых асинхронных двигателей мостовых кранов.

5. Рекомендации по совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта и обеспечению эксплуатационной надежности КрАД.

Личный вклад в работу. Автор непосредственно участвовал в качестве исполнителя на всех этапах проведенных исследований, включая постановку задач, анализ литературы по проблеме, сбор исходных эксплуатационных данных по надежности, обработку статистического материала и результатов, разработку математических моделей, алгоритмов, создание программного обеспечения, проведение расчетов, обобщение и интерпретацию результатов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и были обсуждены на: Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (ТПУ, г. Томск 2008-2009 гг.); Международной научно-практической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (ТПУ, г. Томск 2007г., 2009г., 2011г.); Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (НГТУ, г. Новосибирск 2008г.); Всероссийской научно -технической конференции «Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования» (ТПУ, г. Томск 2008 г.).

Публикации.

По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ, и получено свидетельство об официальной регистрации программно-вычислительного комплекса «Расчет эксплуатационной надежности» №2012610252 от 10.01.2011 г.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из 6 разделов, и 4 приложений. Общий объем 192 страницы. Основная часть изложена на 168 страницах машинописного

текста, иллюстрирована 32 рисунками, 30 таблицами. Список использованной литературы содержит 108 наименований.

Соответствие темы исследования паспорту специальности 05.09.01 -«Электромеханика и электрические аппараты»:

1. В рамках специальности комплексные исследования научно -технических, производственных и технических проблем производятся с целью повышения энергетической эффективности, технологичности, экологической и эксплуатационной безопасности преобразователей и аппаратов, снижения их себестоимости и эксплуатационных затрат.

2. Разработка подходов, методов, и программ, обеспечивающих проектирование, надежность, контроль и диагностику функционирования электрических преобразователей и электрических аппаратов в процессе эксплуатации, в составе рабочих комплексов.

2. АНАЛИЗ РАБОТ ПО НАДЕЖНОСТИ И СИСТЕМАМ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 2.1. Исследования в области надежности асинхронных двигателей

Проблема обеспечения надежности электрических машин возникла в 50-х годах прошлого столетия на базе теории вероятностей и математической статистики. Особое значение эта проблема имеет для электротехнической промышленности, наиболее массовой продукцией, которой являются электрические машины переменного тока. Асинхронные электроприводы составляют больше половины общего количества электроприводов в промышленности. По существующим прогнозам асинхронные двигатели еще несколько десятилетий останутся основными преобразователями электрической энергии в механическую. Надежность электрических машин переменного тока закладывается при проектировании, обеспечивается в процессе изготовления и поддерживается при эксплуатации. Наиболее значительные работы по теоретическому и экспериментальному исследованиям надежности электрических машин переменного тока на этих стадиях принадлежат Э.К. Стрельбицкому, О.Д. Гольдбергу, Ю.П. Похолкову, A.A. Пястолову, О.П. Муравлеву, Б.Н. Ванееву, и другим авторам [1-6].

Надежность - свойство объекта сохранять по времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования [7, 35].

Теория надежности - это теория, которая устанавливает закономерности отказов объектов и методы их прогнозирования; определяет способы повышения надежности ЭМ при конструировании, изготовлении и поддержания их работоспособного состояния во время эксплуатации;

разрабатывает методы контроля надежности. Под работоспособным состоянием ЭМ понимается такое состояние, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и конструкторской документации. Нарушение работоспособного состояния ЭМ называется событием, получившим название отказ. Наработка до отказа -продолжительность работы от начала эксплуатации до возникновения отказа. Вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ не возникает, называют вероятностью безотказной работы [7, 35, 39, 40].

Надежность является сложным свойством, которое зависит от назначения объекта и условиями его применения определяется сочетанием таких свойств, как безотказность, долговечность и ремонтопригодность. Для электрических машин характерным является сочетание этих трех свойств.

Под безотказностью понимается свойство ЭМ непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторой наработки.

Долговечность - свойство ЭМ сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство ЭМ, заключающееся в приспособленности к предупреждению, обнаружению, причин возникновения отказов, повреждений, а также поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Знание этих свойств и закономерностей их изменения с течением времени позволяет решать многие практические задачи не только по обеспечению определенного уровня надежности, но и по его повышению.

Решение задач надежности должно тесно увязываться с экономическими вопросами. Как правило, мероприятия, направленные на повышение надежности, требуют существенных затрат на их реализацию.

Надежность асинхронных двигателей и систем электроснабжения предприятий является важнейшим фактором, определяющим эффективность электрификации и безопасность труда. Задача обеспечения высокой экономической эффективности электрификации предприятия и безопасности труда рабочих в рамках проблемы надежности в принципе решается тремя способами:

• разработкой и производством высоконадежных асинхронных двигателей;

• проведением технического обслуживания и ремонта электрооборудования;

• применением средств технического диагностирования;

Устойчивая тенденция в проектировании АД до недавнего времени

уменьшать их общую массу при той же мощности привела к более интенсивному использованию их активных частей и неизбежно связана с изменением надежности АД из-за увеличения температуры обмотки статора, снижения толщины витковой и корпусной изоляции и т.д. Вопросы обеспечения надежности АД наиболее полно решаются только тогда, когда им последовательно уделяется внимание на всех стадиях жизненного цикла. Обеспечение качества АД представляет собой совокупность планируемых и систематически проводимых мероприятий, необходимых для создания уверенности в том, что продукция удовлетворяет определенным требованиям к качеству. При обеспечении качества АД решаются задачи, связанные и с обеспечением их надежности.

Надежность и безопасность применения АД в значительной степени зависят от типа и состояния их изоляции. В электрических машинах обычно используется сразу несколько соединенных вместе электроизоляционных материалов (ЭИМ), образующих электроизоляционную конструкцию (ЭИК). Так, в обмотке статора АД могут быть одновременно применены стекловолокно, лакоткань, микаленты, стеклоткани, трубки из эластомеров, слоистые пластики, пластмассы. Некоторые из них содержат в себе

пропиточный лак как связующее, а вся ЭИК после изготовления неоднократно пропитывается другим лаком и подвергается термообработке. Основу ЭИК составляют высокополимерные органические материалы. Именно от их старения, в первую очередь, зависит надежность и срок службы АД. Для АД характерна высокая доля отказов электрической изоляции, которые вызваны, прежде всего, ее термическим старением, а также периодическим нагревом и охлаждением. При термическом старении ЭИМ происходят следующие процессы:

• чисто термическое разложение;

• термоокислительная деструкция, которая обычно играет более существенную роль и зависит от состава полимера [2, 17].

Появляющиеся при термическом старении ЭИМ поры, трещины, сквозные каналы являются затем причиной его разрушения при воздействии механических нагрузок. Пористость и трещины способствуют проникновению влаги внутрь ЭИМ, его увлажнению и гидролитической деструкции. Физические закономерности термического старения ЭИМ подчиняются известному закону Я.Вант-Гоффа - С.Аррениуса, согласно которому логарифм среднего ресурса линейно зависит от величины, обратной температуре [2, 17]. Увлажнение ЭИМ представляет собой проникновение молекул паров воды внутрь материала и дальнейшее их прохождение через него. Проникая внутрь ЭИМ, вода вступает в реакцию с его составляющими, т.е. вызывает гидролитическую деструкцию ЭИМ. Влага может проникать в ЭИМ как диффузионным способом, так и через макроскопические поры, трещины или другие дефекты, образующиеся при нарушениях технологического процесса изготовления и в процессе эксплуатации при воздействии механических нагрузок. Скорость, с которой влага диффундирует через ЭИМ, пропорциональна площади материала и перепаду давления паров в направлении потока влаги. По мере насыщения влагой происходит ухудшение изоляционных свойств ЭИМ. Кроме воздействия на свойства ЭИМ, влажный воздух вызывает также коррозию

металлических деталей АД (корпусов, болтовых соединений, валов и т.п.). Закономерности термического старения, увлажнения и гидролитической деструкции ЭИМ общи для всех видов АД. Изоляция обмоток статора АД в процессе эксплуатации подвергается, кроме того, воздействию электродинамических и термомеханических усилий.

Наиболее характерными видами повреждений подшипников качения АД при нормальных условиях их работы и хорошем состоянии смазки являются усталостные повреждения и бронеллирование поверхностей качения. При работе каждый участок этой поверхности испытывает переменные циклические напряжения. После определенного количества циклов металл в зоне контакта становится неоднородным, на поверхностях качения появляются усталостные трещины, а затем выкрашивание металла, сопровождаемое вибрацией, и разрушение подшипника. Бронеллирование представляет собой возникновение на поверхности качения под воздействием пульсирующих нагрузок лунок круглой или продолговатой формы с шагом, равным расстоянию между телами качения. Причинами этого являются несоосность валов АД и редуктора рабочей машины, дисбаланс ротора резкие колебания нагрузок, внешние удары и вибрационные воздействия, включая появление резонанса при транспортировании АД. Бронеллирование ведет к сильной вибрации подшипника.

На работоспособность подшипников АД большое влияние оказывает состояние смазки. Наиболее существенно на ее физико - химические свойства влияет температура (зависящая, в свою очередь, от механической нагрузки на подшипник и температуры вала и подшипникового щита), а также частота вращения и средний диаметр подшипника. Влияние непосредственно самой нагрузки в контактной зоне на состояние смазки незначительно.

В процессе эксплуатации в смазку попадают твердые частицы, наличие которых в смазке ведет к образованию вмятин на поверхностях качения и их истиранию. Происходит абразивный износ. Поскольку определенная доля

вмятин совпадает с усталостными микротрещинами, абразивный износ приводит к усилению усталостных повреждений и повышается температура подшипника.

По мере теплового старения и окисления смазки из нее выделяется жидкая фаза, которая выбрасывается из подшипника центробежными силами. Старению смазки способствует ее загрязнение, так как пыль абсорбирует влагу и химически взаимодействуют со смазкой и влагой атмосферного воздуха. Вязкость смазки возрастает за счет выделения жидкой фазы и добавления пыли. Ухудшение состояния смазки сказывается на вибрации АД, которая увеличивается на 5-20 дБ. Затем в зоне контактирования появляются задиры и схватывание металла, что ведет к коррозионному износу, дальнейшему росту температуры, появлению на телах качения цветов побежалости, их потемнению и затем к разрушению подшипников [19, 20]. Поэтому основным способом борьбы с износом подшипников качения является их своевременная смазка и техническая диагностика в процессе эксплуатации, что обязательно делается при техническом обслуживании КрАД.

Расчет надежности АД проводится для обмоток статора, ротора, подшипников качения и двигателя в целом. Подробное эти вопросы и количественные показатели надежности будут рассмотрены в последующих разделах работы.

Наименее надежной сборочной единицей АД с короткозамкнутым ротором является обмотка статора. С точки зрения надежности она представляет систему, все элементы которой соединены логически последовательно и резервирование отсутствует. Практически применяются следующие методики расчета: Э.К Стрельбицкого и Ю.П. Похолкова [18], О.Д. Голдберга [2] и Б.Н. Ванеева [6]. Сравнение результатов расчета надежности статорных обмоток с результатами их нормальных испытаний на надежность при номинальном уровне воздействующих факторов показало, что рассчитанные значения вероятности безотказной работы (ВБР) находятся

внутри доверительных интервалов при а *=0,80, полученных по результатам испытаний [6].

Расчет надежности подшипниковых узлов допускается определять только по значению ВБР подшипника по стандартным методикам [19, 20]. Номинальный 90%-ый ресурс подшипников качения обусловлен усталостной прочностью поверхностных слоев металла.

Расчет надежности двигателя в целом проводится по формулам теории надежности [6, 7, 21].

В обеспечении надежности АД существенную роль играют экспериментальные оценки, так как они позволяют оценить фактические показатели надежности, обосновать первоочередные мероприятия по их повышению, служат исходными данными при априорных оценках надежности на стадии проектирования. Количественные показатели надежности экспериментально можно определить по результатам лабораторных ускоренных испытаний и эксплуатационных наблюдений. Определенную информацию можно получить также при испытаниях изделий на стойкость к воздействию климатических и механических факторов и на степень защиты 1Р. Ускоренные испытания на надежность АД проводятся по специальным методикам на заводах-изготовителях. Использование в качестве основного источника информации о надежности результатов эксплуатационных наблюдений серийных образцов АД непосредственно в конкретных условиях эксплуатации имеет следующие достоинства:

• обеспечивается высокая достоверность и объективность статистической информации об отказах, так как под наблюдением может находиться большое количество образцов, которые испытываются в реальных условиях со всеми присущими им особенностями технического обслуживания, режимных, нагрузочных и климатических воздействий;

• учитываются все особенности заводской технологии и качества изготовления, так как испытываются серийные образцы;

• эксплуатационные данные об отказах являются базовыми для других методов испытаний, особенно связанных с моделированием, так как реальная эксплуатация представляет собой недостижимый по своим масштабам при других методах эксперимент и поэтому данные других методов не могут полностью заменить эксплуатационную информацию.

Между тем этому способу получения информации о надежности присущи следующие недостатки:

• велика длительность испытаний, что снижает ценность информации и затрудняет оперативное управление надежностью;

• велика трудоемкость испытаний, связанная с организационными трудностями сбора сведений о территориально разбросанных объектах исследования на различных предприятиях и отсутствием на них надлежащего учета отказов;

• недостаточно высокое качество информации об отказах вследствие недостатка контрольно-измерительной аппаратуры и низкой квалификация персонала ремонтных служб;

• нередкое появление неоднородной информации об отказах вследствие различия в условиях эксплуатации и режимах работы АД.

Несмотря на отмеченные недостатки, специально организуемые эксплуатационные наблюдения являются основным источником информации об отказах ЭМ. К тому же ряд указанных недостатков можно нейтрализовать рациональным планированием и организацией сбора данных по эксплуатации. Наряду с основной целью - оценкой количественных показателей надежности, прогнозированием эксплуатационной надежности и остаточного ресурса - эти испытания позволяют решить еще ряд задач:

• определение причин отказов и повреждений, а также выявление деталей, сборочных единиц и комплектующих изделий, лимитирующих надежность, что дает возможность разработать конкретные рекомендации по ее повышению;

• выявление неудачных конструктивных решений, несовершенства технологии изготовления и методов эксплуатации, что позволяет разрабатывать рекомендации по повышению надежности на стадиях конструирования, изготовления и эксплуатации;

• выявление влияния условий эксплуатации и условий работы на надежность, позволяющее разработать как меры по снижению вредного воздействия эксплуатационных факторов, так и математические модели прогнозирования и управления надежностью;

• нормирование показателей надежности и определение экономического эффекта от их повышения.

Учитывая специфические особенности сбора данных для определения и прогнозирования эксплуатационной надежности и остаточного ресурса, целесообразно разработать автоматизированную систему сбора данных по эксплуатации. Эта система позволит существенно повысить достоверность определения показателей надежности.

При использовании эксплуатационной информации о надежности АД одним из важнейших этапов является классификация отказов. Она должна проводиться и использоваться как при анализе, оценке и контроле надежности, так и при нормировании показателей, определении влияния на надежность факторов конструкции, изготовления и эксплуатации, разработке мер по устранению отказов, оценке их эффективности, выборе системы технического диагностирования, определении объектов и периодичности операций ТОиР, расчете материально-технического снабжения ремонтных работ. Основные признаки классификации отказов приведены в табл. 2.1 [6]. Кроме того, при проведении испытаний используются следующие дополнительные признаки:

• момент проявления отказа (наработка или календарное время);

• изменение параметра, характеризующего работоспособность, во времени (внезапное, постепенное);

• способ восстановления работоспособного состояния (замена детали, ремонт детали, регулировка, замена сборочной единицы, замена изделия для ремонта в мастерской, замена изделия для отправки в капитальный ремонт (КР) или для списания). Повреждения и отказы АД вызываются рядом организационных причин, которые возможно разделить на прямые, непосредственно вызывающие появление повреждений и отказов, и косвенные, облегчающие их появление.

Таблица 2.1. Классификация отказов и их причин

Признаки классификации Значение признаков классификации

Организационная причина отказа Конструкционная Производственно-технологическая Эксплуатационная Естественный износ и старение Неизвестная

Механизм возникновения отказа Электрический Тепловой Механический Вибрационный Комбинированный

Степень нарушения работоспособности Полная (полный отказ) Частичная (частичный отказ)

Последствия отказа Опасные Взрыв Пожар Поражение током Травмирование Экологическая авария

Неопасные Экономический ущерб Без последствий

Возможность и способ обнаружения Профилактируемые Инстументально

Органолептически

Непрофилактируемые

Период возникновения Во время срока гарантии После срока гарантии

Срочность устранения Аварийное В ремонтную смену При плановом техническом обслуживании

Способ устранения На месте установки В мастерской При капитальном ремонте Неустранимые

Восстанавливаемость работоспособного состояния Полная Частичная

К прямым организационным причинам повреждений и отказов относятся:

• недостатки чертежей и НТД;

• неправильный выбор материалов или их недоброкачественность;

• недостатки технологии изготовления;

• низкая квалификация рабочих и инженерно - технических работников (ИТР);

• поверхностный контроль качества изготовления;

• неправильное транспортирование и хранение готового изделия, неправильный монтаж, недостатки в эксплуатации, несоблюдение норм ТОиР.

К недостаткам чертежей и НТД относятся: ошибки в чертежах; завышенные требования к производственному оборудованию, не совпадающие с его возможностями; несовершенство конструкции АД с точки зрения сборки, монтажа, транспортирования и ТО; недостаточная точность при обработке; неправильные допуски; ошибки при конструкторских расчетах.

Неправильный выбор или недоброкачественность материалов (например, их большая неоднородность или наличие в них дефектов) вызывают не только появление повреждений и отказов, но и необходимость перестройки технологического процесса обработки материалов, изменения ритма работы, повышенный износ или поломку технологического оборудования. Повреждения и отказы по указанным причинам возникают по вине, как технических служб завода-изготовителя, так и его отдела снабжения.

К недостаткам технологии изготовления относятся: изношенность оборудования, приспособлений и инструмента; несоответствие оборудования предъявленным к нему требованиям; неудовлетворительная настройка и ремонт оборудования; плохое состояние транспортных средств и тары для межцеховых перевозок, промежуточных складов и складов готовых изделий

неправильный выбор режимов обработки материалов, деталей и сборочных единиц изделия, неправильное описание операций при разработке и оформлении технологической документации, ошибки рабочих и цеховых инженерно-технических работников.

Низкая квалификация рабочих и инженерно-технических работников оказывает прямое влияние на появление повреждений и отказов из-за увеличения ошибок персонала на всех перечисленных выше этапах разработки и изготовления изделий.

Поверхностный контроль качества изготовления изделий, связанный с отсутствием на заводе-изготовителе наиболее эффективных методов контроля, позволяющих обнаружить наличие в изделии явных и скрытых дефектов изготовления, приводит к тому, что эти дефекты перерастают в повреждения и отказы, особенно в первый, приработочный период эксплуатации [6].

Поскольку отказы АД происходят под влиянием большого числа факторов конструктивного, производственного и эксплуатационного характера, то и проблема повышения надежности должна решаться комплексно на всех стадиях жизненного цикла электрических машин.

Сбор и анализ эксплуатационных данных о виде, характере и технических причинах отказов позволяют выявить наиболее аварийные сборочные единицы, детали и материалы, применяемые в АД, учесть это распределение отказов при расчетах надежности, разработать меры по обеспечению надежности. Данные по дефектам характеризуют относительные доли отказов различных сборочных единиц, и поэтому не позволяют определить показатели надежности изделий в целом и тем более не дают возможности оценить их соответствие предъявленным требованиям. Дефектация в массовом порядке для АД общепромышленного применения в нашей стране не проводилась, но по отдельным отраслям промышленности она имеется [2, 6, 11, 12, 22]. Первым источником сведений об отказах АД является их дефектация на ремонтных заводах при проведении КР, а вторым

- дефектация непосредственно на месте эксплуатации. Эти данные более достоверны, так как в дефектацию не попадают повреждения, полученные при транспортировании, при хранении в ремонтном фонде и т.п. Однако на месте эксплуатации трудно определить причину отказа из-за отсутствия соответствующих приборов и устройств.

Переход промышленности на рыночные условия хозяйствования требует более рационального использования финансовых и материальных ресурсов. В связи с этим особое внимание должно уделяться повышению эксплуатационной надежности АД, от которой во многом зависят технико-экономические показатели работы предприятий.

Оптимальное расчетное проектирование АД заключалось в оптимизации их активных частей и системы вентиляции [23, 24, 25]. Влияние размеров активных частей на показатели надежности АД не учитывалось. Надежность определялась на опытном образце, и после его испытаний проект корректировался исходя из инженерного опыта обеспечения надежности, а результаты корректировки опять проверялись на новых опытных образцах и т.д. Поэтому проблема научного обеспечения надежности АД уже на стадии проектирования оптимального варианта их конструкции, несомненно, актуальна в настоящее время. Для этого необходимо решить следующие задачи:

• учесть показатели надежности в критерии оптимальности АД и разработать методику расчета затрат, зависящих от надежности;

• определить состав и количество дополнительных варьируемых величин, исходных постоянных и лимитируемых показателей АД, связанных с надежностью;

• разработать методику расчета надежности АД в зависимости от их конструктивных параметров.

Расчет оптимального варианта АД в общем случае сводится к задаче минимизировать (или максимизировать) выбранный основной критерий оптимальности при наличии ограничений по нескольким частным критериям.

Различными авторами были предложены следующие критерии оптимальности [6]:

• оптимальное число пазов на полюс и фазу;

• оптимальное отношение масс активных материалов;

• минимум активного объема;

• минимум общей массы при максимальных энергетических показателях;

• минимум себестоимости при заданных потерях или при заданных эксплуатационных параметрах;

• минимум приведенных затрат на производство и эксплуатацию при заданных моментах в пусковом токе;

• тот же критерий и минимум расхода меди;

• минимум приведенных затрат с учетом расходов на ТОиР за нормативный срок службы;

• максимум экономического эффекта от производства и эксплуатации (с учетом затрат на ТОиР за нормативный срок службы), отнесенного к цене.

Решение экономических задач, оптимизация АД по экономическим критериям (минимум активного объема, общей массы, себестоимости, приведенных затрат и т.п.) проводится в электромашиностроении практически с начала проектирования ЭМ и стало традиционным. Однако, с общетеоретических позиций экономической науки именно расчет по минимуму приведенных затрат (критерии 6-8) является наиболее полным и научно обоснованным по сравнению с расчетом по другим критериям. С другой стороны, экономический эффект (критерий 9) представляет собой несколько скорректированную разницу приведенных затрат двух вариантов конструкции АД, и его максимум при постоянных приведенных затратах базовой машины почти в точности соответствует минимуму приведенных затрат, то есть оба критерия равнозначны. Поэтому наибольшее распространение при разработке АД получили расчеты по критерию 8 [6]. К

недостаткам подобного критерия следует отнести то, что в нем в явном виде не учитываются фактическая надежность различных вариантов рассчитываемой АД, в связи с чем коэффициенты изменения срока службы и затраты на КР приняты одинаковыми для всех вариантов расчета, а ущерб от простоя производства по причине отказов не рассматривается. Косвенно надежность учтена лишь путем ввода таких лимитируемых показателей расчета, как допускаемые температура обмотки статора и скорость нарастания температуры обмоток статора и ротора в режиме короткого замыкания.

Проблема критерия одновременной оптимизации конструктивных параметров объекта по экономическому и частным критериям применительно к задачам ЭМ рассматривалась неоднократно [6, 26]. Наиболее полно всем предъявленным требованиям к основному критерию оптимальности отвечает интегральный показатель качества, учитывающий как приведенные затраты на производство и эксплуатацию 3, так и частные критерии относительные значения моментных и энергетических показателей и массы АД. Интегральный показатель наиболее полно отражает необходимость повышения эффективности общественного производства и производительности труда - важнейших сторон социального прогресса, так как при его использовании экономический анализ издержек производства и потребления АД сочетается с анализом ее потребительских свойств. Как локальный критерий оптимальности общественного производства интегральный показатель позволяет оптимизировать качество конкретных видов продукции и затраты на их производство при заданных ассортименте, номенклатуре и ограничениях на капиталовложения. Для реализации оптимального проектирования АД с учетом надежности и затрат на ремонтные работы требуется проведение обширных и дорогостоящих исследований в настоящее время. Поэтому в ближайшие годы повышение конструктивной надежности АД будет происходить после их традиционной оптимизации.

В первую очередь это касается обмотки статора, которая является наиболее слабым звеном и поэтому повышению ее надежности уделяется наибольшее внимание. Исходя из обратной зависимости среднего ресурса ЭИМ от температуры, одним из наиболее эффективных мероприятий по повышению надежности АД традиционно являлось снижение превышения температуры активных частей. Предельные значения этого параметра регламентированы в ГОСТ 183-74 [33]. Основными конструктивными мерами по снижению температуры активных частей АД являются [23, 25, 26, 83]:

• снижение электрических и механических потерь, т.е. повышение КПД и коэффициента мощности;

• снижение скорости нарастания температуры обмоток статора и ротора в режиме короткого замыкания;

• увеличение теплоотвода от активных частей путем улучшения контакта между сердечником статора и станиной, применения эффективных систем охлаждения (внутренняя циркуляция воздуха, наружный обдув, ребра охлаждения на поверхности станины) и применения более теплопроводных ЭИМ.

Если при проектировании новых единых всесоюзных серий АД снижение массы активных материалов было обязательным условием внедрения их в производство, то в условиях рыночной экономики признана необходимость разработки энергосберегающих двигателей. Они имеют повышенные энергетические показатели за счет увеличения массы активных материалов. При этом снижается превышение температуры обмотки статора, изоляция получает дополнительный запас по температуре, что равносильно повышению ее срока службы в 3-4 раза. Еще большее повышение срока службы возможно, если применить более нагревостойкую изоляцию для обмотки статора.

В механической части АД наибольшее число отказов приходится на подшипниковые узлы. Для АД наиболее перспективным является

применение закрытых подшипников серия 180200 и с постоянно заложенной смазкой, имеющих более высокий 90%-ный ресурс. Применение закрытых подшипников позволяет значительно упростить конструкцию и технологию изготовления подшипникового узла. Недостаток этой серии подшипников -нельзя заменить или добавить смазку, что является недопустимым для ряда специальных электрических машин, в том числе и для крановых АД.

К настоящему времени разработаны основные методы теории надежности, а также методы практического обеспечения надежности для большинства видов техники, в том числе и для ЭМ. Условно в проблеме обеспечения надежности можно выделить три направления [21, 39, 40]:

• методы количественной оценки показателей надежности;

• организационное обеспечение;

• методы физического обеспечения.

Первое направление связано с применением специальных математических методов при выполнении работ по оценке количественных показателей надежности, при выполнении работ по обработке статистической информации и планировании испытаний.

Второе направление связано с разработкой организационных программных документов по обеспечению надежности, обоснованием и выделением необходимых материальных ресурсов для проверки надежности, принятием соответствующих организационных мер по накоплению, хранению и использованию информации по свойствам комплектующих ЭМ, элементов, типовых деталей, систем изоляционных материалов, применяемых при проектировании и изготовлении.

Третье направление основывается на решении традиционных конструкторских и технологических задач по созданию высоконадежных ЭМ и формированию системы их технического обслуживания на стадии эксплуатации, необходимой для поддержания технических характеристик. Работы по этим направлениям проводятся на всех этапах разработки, производства, и эксплуатации [21].

Особое внимание при создании ЭМ уделяется вопросам обеспечения требуемых уровней показателей качества (технических характеристик) на всех этапах жизненного цикла. Основной упор по развитию методов обеспечения технических характеристик переведен на ранние этапы создания образцов и в первую очередь - на этап проектирования. Практически и в полной мере технические характеристики ЭМ закладываются при проектировании. Одним их подходов оценки технических характеристик, в том числе и надежности, составляют методы расчетно-экспериментального прогнозирования отказов всей системы при известных свойствах составных частей на разных иерархических уровнях. Основными недостатками аналитических методов является их большая трудоемкость, ограниченный охват перечня физических процессов, определяющих отказы в элементах, и поэтому ограниченная точность. При проведении расчетов требуется перебор большого числа различных состояний элементов и стремление упростить процедуры расчета вынуждают вводить допущения, которые снижают достоверность результатов. Исследуемый объект как бы замораживается во времени и используются усредненные технические характеристики с заданными законами распределения [21, 27].

Для повышения достоверности и точности расчетов применяют имитационное моделирование, которое позволяют учесть динамику процессов отказов и восстановления, влияние внешних и внутренних факторов, имеющих стохастический характер. В имитационных моделях возможен одновременный учет параметров технических характеристик, полученных как в натурных испытаниях, так и на основе аналитических расчетов и имитационных моделей элементов. Имитационное моделирование признано наиболее перспективным подходом для оценки технических характеристик и надежности ЭМ на этапе проектирования [28]. Большая дороговизна работ, отсутствие необходимого количества объектов испытаний, сложность организации натурных исследований заставляет развивать и переносить основную тяжесть работ на расчетные методы

обеспечения надежности ЭМ. Применяемые конструктивные меры по обеспечению показателей надежности ЭМ влияют на массу и габариты, на технологию изготовления, а также на их цену. При эксплуатации они влияют на параметры системы технического обслуживания и ремонта, на виды и объем выполняемых работ при обслуживании ЭМ, периодичность их проведения и приспособленность к ремонту. Поэтому надежность является одним из главных факторов, определяющих в дальнейшем размеры экономических затрат на эксплуатацию [39, 40].

Показатели качества ЭМ - совокупность технических параметров (включая и надежность), определяющих способность выполнять предписанные функции, отраженные в соответствующих технических условиях и требованиях. На рис. 2.1 изображены эксплуатационно-технические характеристики ЭМ, связанные с надежностью и эксплуатацией.

Рис. 2.1. Эксплуатационно-технические характеристики электрических машин

При эксплуатации на ЭМ действует комплекс различных внешних и внутренних воздействующих факторов (механические, климатические и другие факторы), в том числе: вибрации, удары, повышенная и пониженная температура, влажность, иней, роса, пары специальных сред и другие виды

воздействий. Условия эксплуатации и функциональное назначение определяют основные свойства, которые характеризуют надежность данных ЭМ. Для этих свойств надежности в дальнейшем определим как номенклатуру показателей надежности конкретных ЭМ, так и принимаемые меры по их обеспечению.

На всех этапах разработки, производства и эксплуатации проводятся расчетные работы по оценке показателей надежности. При выполнении этих работ в качестве методологической основы используются фундаментальные положения, разработанные отечественными и зарубежными специалистами по теории надежности [21, 27, 39, 40]. Учитывая особенности каждого конкретного типа ЭМ как в части его конструктивного исполнения, так и по условиям эксплуатации и производства, для выполнения расчетных и теоретических работ разрабатываются отдельные методики расчета показателей надежности, а также методики оценки показателей по результатам испытаний, производства и эксплуатации. Применяемые в этих методиках методы расчета показателей надежности называются классическими, когда учитываются только отказавшие двигатели. На стадии эксплуатации производится сбор статистической информации о надежности ЭМ. По этой информации осуществляется контроль достигнутых значений показателей надежности, а также проводятся работы по разработке и, в случае необходимости, внедрению мероприятий по обеспечению надежности, исходя из реального технического состояния ЭМ. В этом случае также применяются классические методы расчета показателей надежности [21,27].

По мере роста надежности ЭМ все чаще возникают ситуации, когда определенная часть испытываемых или контролируемых электрических машин не отказывала за период наблюдения, а другая часть - отказала. В таких случаях возникает необходимость проведения статистического анализа надежности на основе специфических выборок, основной особенностью которых является отсутствие сведений о моментах отказов части

контролируемых изделий. Это явление носит название цензурированных данных, а получаемые в результате выборки - цензурированных выборок [12, 30, 31, 32, 43, 81]. В нашей работе объем выборок при изучении эксплуатационной надежности КрАД является достаточным для применения классической теории надежности [21, 39, 40, 81, 82].

Одной из сложных задач является прогноз эксплуатационной надежности и остаточного ресурса в конкретных условиях применения ЭМ. Вопросы прогнозирования технического состояния привлекают все большее внимание специалистов различных отраслей техники, как в нашей стране, так и за рубежом. Без прогнозирования нельзя управлять состоянием системы электроснабжения на предприятиях, в которую составной частью обязательно входят электрические машины, и своевременно предупреждать аварийные ситуации. Теория прогнозирования технического состояния электрооборудования находится в состоянии становления и развития. Она располагается на стыке ряда научных дисциплин и теорий, таких как теории надежности, вероятностей, математической статистики, нейронных сетей, технической диагностики и других. Прогнозирования технического состояния тесно связано с надежностью, так как главная его цель заключается в своевременном обнаружении неблагоприятного состояния ЭМ и разработке рекомендаций, которые направлены на повышение их надежности и эффективности. Есть все основания предполагать, что в дальнейшем развитии теории надежности вопросы прогнозирования займут одно из главных мест. В настоящее время применение методов прогнозирования не получило достаточно широкого распространения в инженерной практике [29].

Прогнозирование технического состояния ЭМ позволяет исследовать надежность конкретных изделий в процессе их работы. Это обстоятельство приобретает особую важность для высоконадежных ЭМ, для которых совершенно недопустима ориентация на оценку надежности по числу зафиксированных отказов, так как главным требованием является

предупреждение отказов. Прогнозирование технического состояния и надежности ЭМ осуществляется на различных стадиях создания и использования: проектирования, производства и эксплуатации. На этих стадиях математические основы прогнозирования сохраняются общими, но конкретные методики и алгоритмы различны. На стадии проектирования целевая направленность прогнозирования - создание конструкции, которая наилучшим образом удовлетворяет будущим условиям работы. На стадии эксплуатации исходными данными являются предполагаемые закономерности изменения технических параметров реальной электрической машины. Целью прогнозирования технического состояния при эксплуатации является своевременное предупреждение отказов и создание таких рабочих условий и обслуживания ЭМ, которые наилучшим образом отвечают задаче обеспечения надежности. Решить эту задачу невозможно без изучения количественных показателей эксплуатационной надежности. Существует два этапа: на первом этапе показатели надежности исследуются экспериментально статистическими методами с использованием теории надежности, а на втором - рассматриваются физические процессы, происходящие в материалах сборочных единиц и деталей ЭМ при их эксплуатации в реальных условиях. В настоящей работе рассмотрен первый этап изучения эксплуатационной надежности КрАД [21, 27, 80].

Результаты исследований по отказам ЭМ и, в частности, по АД стали публиковаться после 1960 года. Характерная особенность первых публикаций - доля отказов сборочных единиц различается в 1,3 - 7,0 раз и больше в зависимости не только от типа АД, его мощности и частоты вращения, общей конструкции (с короткозамкнутым или фазным ротором), но и, главным образом, от типа рабочей машины и режимов работы. Систематически изучением отказов ЭМ стали заниматься с 60-х годов прошлого столетия для АД общепромышленного применения, собственных нужд тепловых электростанций, взрывозащищенных и ЭМ прокатных цехов металлургических заводов. Была получена очень разнородная картина по

доли отказов АД даже при изготовлении их на одном заводе и эксплуатируемых в практически одинаковых условиях.

Основные исследования, проведенные по эксплуатационной надежности АД общепромышленного назначения позволяют отметить следующие результаты. В работах Кузнецова Н.Л. [7] установлено, что в большинстве случаев отказы АД с короткозамкнутым ротором (85 - 95%) происходят из - за повреждения обмоток статора и распределяются следующим образом: межвитковые замыкания - 93%, пробой междуфазной изоляции - 5%, пробой пазовой изоляции - 2%. На подшипниковый узел приходится 5 - 8% отказов и остальные относятся к прочим отказам. Причины отказов автор дифференцирует следующим образом: технологические составляют примерно - 35%, эксплуатационные - 50% и конструкционные - 15 %. В течение года капитально ремонтируют около 20% установленных электрических машин [7].

Наибольшее количество работ по исследованию надежности и построению математических моделей с помощью активного многофакторного эксперимента сделано для взрывозащищенных АД. Анализ опубликованных в 1968-1995 г.г. работ по надежности этих АД показал, что объектами исследования выбираются следующие сборочные узлы и элементы (в % от общего числа экспериментов) [6]:

• витковая изоляция обмоток и обмоточных проводов - 24,6%;

• контактно-щеточные узлы и контактные щетки - 16%;

• обмотки статора в целом - 12,3%;

• электроизоляционные материалы -11,1%;

• подшипниковые узлы и их смазка - 9,8%;

• корпусная изоляция обмоток - 8,7%;

• обмотка ротора - 2,5%;

• прочие - 7,5%.

Аналогичное соотношение должно сохраниться в ближайшие десятилетия, так как согласно данным статистки дефектации на ремонтных

заводах обмотка статора и подшипниковые узлы, а для АД с фазным ротором

- обмотка ротора и контактно-щеточный узел по-прежнему относятся к наиболее аварийным сборочным единицам. Отказы взрывозащищенных АД: (60 - 80%) происходят из-за повреждения обмоток статора и распределяются следующим образом: межвитковые замыкания - (50 - 70%), пробой междуфазной изоляции - (5 - 15%), пробой пазовой изоляции - (3 - 10%), снижение сопротивления изоляции (попадание воды и эмульсии внутрь АД)

- (3 - 45%). На подшипниковый узел приходится (5 - 20% отказов и остальные относятся к прочим отказам. Иногда встречаются отрывочные данные по наработкам на отказ.

Основная часть экспериментов по исследованию надежности ЭМ (46,5%) проводилась в области разработки методов испытаний на надежность. К области технологии относилось 36,8%, а эксперименты в области конструкции проводились более редко (7,9%). В остальных экспериментах (8,8%) исследовались как параметры испытаний, технология и конструкция ЭМ, так и их электромеханические и технико-экономические параметры. Такое соотношение характерно для начальной стадии развития науки о надежности ЭМ, когда главной задачей исследователей было в первую очередь научиться оценивать соответствие надежности ЭМ требованиям нормативно-технической документации путем моделирования эксплуатационных факторов, а лишь потом разобраться в причинах недостаточной надежности и искать резервы ее повышения [6]. В будущем основное внимание должно уделяться проблемам повышения надежности за счет регулирования конструктивных и технологических факторов. К сожалению, в период перестройки экономики работы по надежности ЭМ были практически прекращены, и лишь в последние годы начинаются новые работы по исследованию эксплуатационной надежности ЭМ различных типов.

Методы и математические модели комплексной оценки надежности электрооборудования электростанций и подстанций, в том числе и данные по

эксплуатации АД, приведены в работе [10]. Особенность этого метода -наработка определяется по количеству пусков, но данные для расчета приведены по серии АД, которая давно не выпускается.

Наиболее новые данные получены в АК «АЛРОСА» [12, 30 - 32]. Для исследования эксплуатационной надежности АД общепромышленного назначения были использованы статистические материалы по оборудованию, поступившему в ремонт структурного подразделения «Алмазэнергоремонт» АК «АЛРОСА» в период с 2000 г. по 2007 г., и материалы эксплуатационных наблюдений, зафиксированных в агрегатных журналах. В эксплуатационные данные были включены отказы и повреждения ЭМ переменного тока по рудникам, фабрикам, драгам, котельным установкам, насосным станциям и другим объектам алмазодобывающего комплекса. Полученный статистический материал был классифицирован по мощностям: среди АД до 10 кВт количество отказов составило 2099, от 10 кВт до 100 кВт - 715, от 100 кВт до 1000 - 131 и свыше - 57 отказов. Анализ эксплуатационной информации показал, что для АД наиболее распространенными причинами отказов и повреждений являются разрушение изоляции обмотки статора и ротора, увлажнение обмоток, износ подшипников, нарушение центровки, технологические перегрузки. Наблюдается значительный разброс и неравномерность наработки на отказ как АД в целом, так и их отдельных узлов. Преобладают отказы АД с частотой вращения от 1000 об/мин и выше. Определяющие факторы, обуславливающие данные отказы, часто связаны с возрастающим уровнем вибрации и недостаточной уравновешенностью вращающихся частей машины или ее небалансом, а также с технологической культурой эксплуатации.

Следует отметить, что все исследования в области надежности асинхронных двигателей определены Государственными стандартами [33 -37].

В начале настоящего столетия возрождается большой интерес к исследованиям по надежности ЭМ, расширяется их диапазон по видам

применения для различных отраслей народного хозяйства - в промышленности, энергетике, металлургии, при добыче алмазов и других полезных ископаемых. Значительно увеличилось количество публикаций по вопросам надежности промышленных устройств и механизмов. Изучение теории надежности органически вписывается в программы специальных курсов в вузах. Такой повышенный интерес к надежности вызван экономическими факторами при ее обеспечении и повышении, а это мощный и долговременный стимул для развития. Для быстрого получения результатов и окупаемости затрат целесообразно начинать исследования с эксплуатационной надежности. При этом методы исследования должны выбираться статистические на основе теории надежности, теории вероятностей и математической статистики [7, 21, 27, 38 - 43].

Подводя итоги нашего анализа исследований в области надежности асинхронных двигателей, необходимо отметить следующее.

1. Проблема обеспечения надежности асинхронных двигателей актуальна в настоящее время, является важнейшим фактором, определяющим эффективность и безопасность труда. Эта проблема в настоящее время решается совместно с вопросами энергосбережения. Обеспечение повышенной надежности и энергосбережения соответствует интересам как производителей для поддержания конкурентоспособности выпускаемой продукции, так и потребителям, которые смогут существенно снизить затраты при эксплуатации АД.

2. Надежность АД определяется состоянием изоляции обмотки статора и подшипникового узла. Повышение надежности обмотки статора находится в противоречии с традиционными методами проектирования - при разработке новой серии обязательно снижали массу активных и конструктивных материалов (меди, электротехнической стали, алюминия, материалов для станины и подшипниковых щитов). Это приводило к повышению нагрева и к снижению надежности. В настоящее время при проектировании энергосберегающих АД повышенной надежности для

регулируемого электропривода при получении новых свойств двигателей необходимо увеличение расхода активных материалов. Увеличение цены АД для потребителя будет скомпенсировано повышением надежности статорных обмоток за счет снижения их нагрева; уменьшением потерь и повышением коэффициента полезного действия; снижением затрат на техническое обслуживание и ремонт в эксплуатации. Проектирование АД, когда для получения новых свойств (обеспечение энергосбережения и надежности, снижение затрат на ТОиР при эксплуатации) увеличивается масса активных материалов, можно считать устойчивой тенденцией совершенствования асинхронных двигателей. Надежность подшипниковых узлов можно увеличить повышением точности обработки размеров посадочных поверхностей, влияющих на нее, и применением более качественных подшипников. Обеспечение повышенной надежности и энергосбережения соответствует интересам как производителей для поддержания конкурентоспособности выпускаемой продукции, так и потребителям, которые смогут существенно снизить затраты при эксплуатации АД.

3. Рассмотрены результаты исследования отказов АД общепромышленного применения, показатели надежности, классификация отказов и их причин, отмечены наиболее аварийные сборочные единицы и детали, показано, что совместная оптимизация технических характеристик и надежности АД пока затруднена и требует проведения дополнительных научных работ.

4. Активные исследования надежности АД начались в 60-х годах прошлого столетия и в период перестройки экономики разрушили научную систему обеспечения качества и надежности ЭМ (ликвидировали отраслевые НИИ и службы качества и надежности). В настоящее время интерес к надежности вызван экономическими факторами и идет, в первую очередь, по исследованию эксплуатационной надежности. При этом методы исследования выбираются статистические на основе теории надежности, теории вероятностей и математической статистики.

2.2. Анализ существующих систем технического обслуживания и

ремонта

В настоящее время заметно обострилась проблема поддержания требуемого технического состояния производственного фонда предприятий. От персонала, обслуживающего технологическое оборудование, требуется четкое выполнение программы технического обслуживания и ремонта электрических машин, которые часто работают в тяжелых условиях производства. Они подвергаются воздействию высоких механических нагрузок, износу и старению изоляционных материалов. Во многих случаях износ узлов ЭМ влияет на качество изготовляемой продукции. Снижение рисков ухудшения ее качества, возникновения аварийных ситуаций, особенно для ЭМ, находящихся за пределами сроков амортизации, возможно совершенствованием системы ТОиР, что также позволит оптимизировать численность ремонтного персонала, снизить объемы ремонтов и уменьшить затраты на их проведение за весь период эксплуатации. Наряду с высокой степенью износа производственного оборудования, одна из серьезных проблем постоянно прогрессирующая динамика его старения. Нарастание объема износа и отсутствие возможности его быстрого восстановления, вводит предприятие в зону повышенного риска технологических отказов и аварий [44].

Несмотря на то, что износ производственных фондов промышленности России достигает почти 70%, большинство предприятий применяет устаревшие методики планирования ремонтов: ремонты по аварийной остановке и графику планово-предупредительных ремонтов. Большая часть электротехнического оборудования исчерпала свой амортизационный срок, требует замены или восстановительного капитального ремонта [10-12, 45]. Следующая причина такого состояния дел заключается в том, что уровень управления не соответствует масштабу и сложности проблемы. Решение вопросов замены изношенного оборудования осуществляется на уровне

акционерных обществ, у которых нет единой технической и экономической политики, и не достаточно согласована система управления финансовыми потоками. Кроме того, имеет место причина из-за низких темпов демонтажа и списания производственных фондов, которые в несколько раз отстают от нормативных темпов. Поэтому постоянно растет доля полностью с амортизированных, но находящихся в эксплуатации ЭМ. В условиях высокой степени износа технологических агрегатов, амортизационных отчислений, направляемых на простое воспроизводство, недостаточно.

Износ и старение подшипниковых узлов и изоляции обмоток асинхронных двигателей приводят к изменениям в их параметрах и техническом состоянии. Из-за этого возникают отказы и аварии, приводящие к простоям, ухудшаются условия труда на предприятиях и производительность труда. Возникающие отрицательно воздействующие факторы вызывают образование дополнительных расходов. Это требует постоянного совершенствования системы профилактических и предупредительных мероприятий по поддержанию основных производственных средств в нормальном техническом состоянии и системы технического обслуживания и ремонта. Достижение существенных для предприятия эффектов от внедрения системы технического обслуживания и ремонта асинхронных двигателей, число которых непрерывно увеличивается при усложнении технического оборудования практически во всех отраслях народного хозяйства, возможно при создании эффективной информационной системы для оценки эксплуатационных данных. Эта информация необходима для реализации прогрессивной методики в области технической эксплуатации электрооборудования.

Существует достаточно много систем технического обслуживания и ремонта, но большее внимание обращается на следующие виды [10, 11 ,44 -47]:

• неплановая система по отказу (аварийно-восстановительного типа);

• регламентированная (планово-предупредительная) система;

• система технического обслуживания и ремонта по техническому состоянию.

Система аварийно-восстановительного (непланового) технического обслуживания и ремонта предусматривает восстановление работоспособности объектов только после внезапного выхода из строя, и плановые ремонты не предусматриваются. Сумма расходов на проведение аварийно-восстановительных работ при большом числе отказов превышает соответствующие расходы при системе планово-предупредительных работ. ТОиР при такой системе или вообще не проводится или входит составной частью в систему ППР.

Регламентированная система ТОиР (планово-предупредительного типа) наиболее широко распространена в настоящее время [44]. В стандартах предприятия обычно указывается необходимость применения ППР. Это требование обусловлено тем, что стоимость аварийного ремонта, как правило, в 2-10 раз больше, чем планового. Основными принципами планово-предупредительного ТОиР является плановость и профилактическая направленность. Принцип плановости предполагает заблаговременное определение составов и объемов и периодичности определения ТОиР оборудования на основании данных о ресурсах и скорости их расходования. Профилактическая направленность обеспечивается выполнением операции ТОиР до поступления отказов оборудования. Объем и регламент ТОиР обычно определяет изготовитель, и часть работ может быть определена надзорными органами. Существуют отраслевые руководящие документы по рекомендациям структуры ремонтных циклов и их периодичности. Кроме того, на конкретных предприятиях развивают и дополняют эту систему. После нормативного срока эксплуатации электрических машин обычно изменяется механизм накопления повреждений в процессе эксплуатации, и необходимо корректировать систему ремонта.

Система ППР электрооборудования характеризуется высокой степенью централизации управления, жесткими положениями, определяющими сроки

и продолжительность ремонтных работ. Объемы ремонтных работ для каждого вида оборудования определяются типовыми нормативами. В основу системы ППР положены следующие положения:

• выполнение профилактических работ должно осуществляться строго по заранее составленным календарным графикам;

• при обосновании периодичности выполнения профилактических работ необходимо учитывать условия окружающей среды, временные режимы работы оборудования, степень ответственности технологических процессов и пр.;

• объем и трудоемкость выполняемых профилактических работ предусматривается усреднено, и в каждом конкретном случае уточняются в зависимости от технического состояния оборудования;

• конструктивное исполнение оборудования должно соответствовать условиям окружающей среды и режиму работы исходя из требований нормативных документов.

ППР представляет собой комплекс работ, направленных на поддержание и восстановление работоспособности оборудования. В зависимости от характера и степени износа оборудования, от объема, содержания и сложности профилактических работ он включает межремонтное техническое обслуживание (ТО), текущий (ТР), средний (СР), и капитальный (КР) ремонты. Межремонтное обслуживание носит профилактический характер. Оно состоит из регулярной чистки и смазки оборудования, осмотра и проверки работы его механизмов, замены деталей с коротким сроком службы, устранения мелких неисправностей. Эти работы обычно выполняются без остановки оборудования в процессе эксплуатации. ТР - это комплекс ремонтных работ, проводимых между двумя очередными КР и состоящий в замене или восстановлении отдельных частей. ТР производится без полной разборки оборудования, но он требует кратковременного останова и вывода из работы оборудования со снятием напряжения. При ТР оборудования производится наружный осмотр, чистка, смазка, проверка

работы механизмов, ремонт изношенных деталей без выемки ротора. Этот ремонт выполняется для обеспечения или восстановления работоспособности электрооборудования посредством устранения отказов и неисправностей, возникающих в процессе работы. Во время ТР проводятся необходимые измерения и испытания, позволяющие выявить дефекты оборудования на ранней стадии их развития. При СР производится разборка отдельных узлов для осмотра, чистки деталей и устранения обнаруженных неисправностей, ремонт или замена быстроизнашивающихся деталей или узлов, не обеспечивающих нормальной эксплуатации электрооборудования до очередного капитального ремонта. В последние годы из-за недостатка финансирования и больших сверхплановых объемов работ при старении оборудования СР исключается из структуры ремонтных циклов или выполняется в объеме капитального ремонта. При КР производится вскрытие и ревизия оборудования с внутренним осмотром, измерениями технических параметров и устранением обнаруженных неисправностей. КР выполняется в конце срока межремонтного периода, устанавливаемого для каждого вида оборудования. Работы связаны с длительной остановкой электрооборудования, привлечением значительного количества высококвалифицированных специалистов, большого объема испытаний и сложных приспособлений, особенно при ремонте обмоток ЭМ. Следует отметить, что КР электрооборудования в ряде случаев выполняют специализированные организации [44, 48, 49].

Основной задачей технического обслуживания и ремонта является поддержание работоспособного технического состояния

электрооборудования в течение межремонтного периода на заданном уровне, установленном технической документацией. Существующая система ППР позволяет:

• снижать вероятность внезапного отказа оборудования и минимизировать время простоя его в ремонтах;

• подготавливать управляемую и прогнозируемую долгосрочную ремонтную программу: по типам оборудования, объектам и отрасли в целом;

• осуществлять долгосрочное планирование профилактических мероприятий и предварительную подготовку ремонтных работ, прогнозируя материальные, финансовые и трудовые ресурсы, необходимые капитальные вложения в развитие производственной базы ремонта.

Наряду с положительными сторонами, система ППР имеет следующие недостатки [44]:

• планирование профилактических работ осуществляется регламентно и не зависит от фактического технического состояния электрооборудования к моменту начала ремонта;

• планы-графики профилактических работ не устанавливают приоритета вывода в ремонт различных видов электрооборудования;

• система ППР не исключает возможности применения диагностики, но не решает задачи о том, как должны учитываться ее результаты;

• при составлении планов-графиков не предусматривается их оптимизация с позиции рационального управления эксплуатацией и более полного расходования ресурса каждой электрической машины;

• при проведении профилактических работ через полученные статистическим путем усредненные периоды, даже при наличии поправочных коэффициентов на условия и режимы эксплуатации, без точного определения технического состояния нельзя гарантировать, что в межремонтный период не будут возникать отказы отдельных сборочных единиц оборудования;

• в структуре ремонтных циклов не учитывается фактическое время работы электрооборудования.

Принципиальные положения системы ППР не изменялись на протяжении нескольких десятилетий. Однако, периодически уточняются

нормативы по объему профилактических работ, в зависимости от изменения режимов работы и конструкции ЭМ, а также допускается возможность использования результатов технической диагностики. Существующая система ППР не соответствует условиям перехода страны к рыночной экономике, не учитывает изменения в сфере экономики, энергетики и ремонта. Неадекватность системы ППР современным условиям носит многоплановый характер. Она зависит от внешних и внутренних факторов, сопровождающих реформирование экономики страны и влияющих на состояние энергетики и электрооборудования. Их негативная сторона заключается в несоответствии целей, задач и содержания системы ППР современным условиям эксплуатации. Поэтому совершенствование системы ППР относится к одной из основных задач обеспечения эксплуатационной надежности электрических машин при снижении затрат на ремонт.

Анализ состояния технического обслуживания и ремонта электрооборудования в странах Западной Европы, США, Японии и Канады показывает, что там отсутствует единый нормативный документ, регламентирующий деятельность в сфере ремонта [44].

В Соединенных штатах Америки характерны такие направления для организации обслуживания и ремонта технологического оборудования, обеспечивающие исполнение основных задач ремонтной службы предприятий [59, 60]:

• неукоснительное исполнение предписаний производителя оборудования по техническому обслуживанию;

• строгая централизация выпуска запасных частей к наиболее распространенным моделям оборудования, ремонтные работы сводятся, главным образом, к замене изношенных деталей и сборных единиц;

• непременным условием организации ППР является повседневный учет неисправного оборудования;

• регламентные работы проводятся централизованными бригадами предприятия, а капитальный ремонт - внешними специализированными предприятиями.

В Канаде одним из показателей износа является отношение времени простоев оборудования из-за неисправностей к общему фонду рабочего времени. В остальном система организации ремонта практически не отличается от США.

Во Франции обеспечение ТР и КР оборудования осуществляются обычно внешними специализированными организациями. По исполнению ТР встречается вариант: исполнение ремонтными бригадами самого предприятия при консультационной поддержке внешних специализированных бригад [59]. По остальному составу система ТОиР не отличается от США.

В Германии организация ремонта построена на активном использовании фирменного ремонта силами производителей оборудования или ремонта с помощью специализированных на ремонте оборудования организаций. Этому способствует их мобильность из-за относительно малых расстояний до предприятий-потребителей сервисных услуг.

В Японии к системе ППР относятся как основному инструменту поддержания оборудования в работоспособном состоянии [61]. Широко применяется «общая эксплуатационная система», которая определяется как эксплуатация оборудования всеми служащими через деятельность малых групп [62]. Проверка и мелкий ремонт оборудования силами самих рабочих на линии является чисто японским нововведением [63]. Следовательно, приходим к выводу, что стабильность работы оборудования на предприятиях зарубежного машиностроения обусловлена:

• сбалансированным ремонтным циклом (по составу, соответствующему требованиям производителя оборудования);

• присутствием оригинальных комплектующих для ремонта оборудования;

• производством регламентных и ремонтных работ

специализированным персоналом. Для различных видов оборудования предусматриваются профилактические ремонты, регламент которых (сроки и объемы) приводится в нормативно-технических документах электротехнических фирм-производителей электрооборудования. Согласно этим документам, вывод оборудования в ремонт, как правило, осуществляется по данным о выработке их технического ресурса. Для этого необходимо обязательное наличие в нормативной документации данных о ресурсных характеристиках оборудования. Стратегия технического обслуживания и ремонта, основанная на выводе оборудования из эксплуатации по достижении назначенного в технической документации ресурса, преобладает в практике сервисной (фирменной) эксплуатации оборудования зарубежных компаний. Такая стратегия ремонта служит основой для перехода к стратегии ремонта по техническому состоянию, которая основана на индивидуальной оценке фактического состояния оборудования по результатам комплексного диагностирования и определения выработанного ресурса.

Суть совершенствования существующей системы ППР заключается в переходе от системы с жесткой структурой ремонтного цикла к системе ремонта, учитывающей фактического состояния электрооборудования на основе определения выработанного ресурса, вычисляемого по результатам диагностирования или по эксплуатационной надежности, определяемой по данным эксплуатации. Выбор стратегии ремонта для конкретного электрооборудования должен основываться на экономико-математических расчетах, в которых учитывается как техническое состояние оборудования, так и ущерб от его отказа [44].

Техническое обслуживание и ремонт по техническому состоянию ЭМ является современным направлением развития системы ремонта. Цель ТОиР по текущему состоянию (ТС) является повышение надежности и снижение эксплуатационных расходов. В этом случае работы по ТОиР проводятся в

зависимости от технического состояния конкретного объекта и предполагаемого его состояния в процессе эксплуатации. Опыта применения ТОиР по ТС для электрических машин пока нет, но результаты в других отраслях заслуживают внимания [46]:

• снижение затрат на обслуживание на 75%;

• снижение количества обслуживания на 50%;

• снижение числа отказов на 70% за первый год работы.

Основа этой системы является техническое диагностирование (ТД), информационные данные по эксплуатации и прогнозирование состояния электрической машины [12, 45]. Необходимые условия применения ТОиР по техническому состоянию:

• экономическая целесообразность;

• наличие приборной базы или системы сбора информации для оценки эксплуатационной надежности;

• методика определения технического состояния и его прогнозирование;

• подготовленный персонал для использования ТОиР по ТС.

Прогнозируемыми параметрами могут быть [12]:

• эксплуатационные параметры, измеряемыми приборами системы управления технологическим процессом без вывода оборудования из эксплуатации;

• параметры технического состояния, измеряемые переносными приборами с остановкой оборудования и определяемые при частичной или полной разборке;

• эксплуатационная надежность и уменьшение ресурса, которые определяются по данным эксплуатации.

Прогнозирование основано на исходных данных по определению параметров по времени, которые определяются в процессе эксплуатации. Система по текущему состоянию определяет вид ремонта, срок и необходимый объем работ, которые являются функцией выявленных

49

дефектов. Переход на ремонт по техническому состоянию связан с новой организацией обслуживания, когда есть необходимые средства, позволяющие оценить состояние объекта в данный момент времени, проследить изменения состояния во времени и спрогнозировать возможность его функционирования на ближайшее будущее. Проблема принятия решения связана с выбором альтернатив в условиях неопределенности имеющейся информации [12, 45, 47]. Все виды неопределенностей имеют место при исследовании эксплуатационной надежности асинхронных двигателеи. ь классической теории надежности, имеющей хорошо разработанный математический аппарат, на основе которого строятся графики ТОиР по системе ППР, не учитывается воздействие ряда факторов: окружающей и производственной среды, человеческого фактора и особенностей технического обслуживания. Кроме того, характеристики надежности -безотказность и долговечность - могут отличаться от нормативных при варьировании отмеченных факторов. Согласно теории надежности, только усредненные свойства однотипных асинхронных двигателей и оценивают интегральные свойства всей совокупности. Поэтому ни один показатель надежности не может быть отнесен к конкретной электрической машине, если он определяется методами теории вероятностей и математической статистики [21]. Для решения этой задачи используются методы технической диагностики. Особенности, методические и информационные основы диагностирования электрооборудования многочисленны, разнообразны и достаточно подробно описаны в специальной литературе [7 , 49-58].

Таким образом, на основе проведенного анализа можно выделить основные принципы организации системы ТОиР ЭМ по техническому состоянию при реформировании промышленности в настоящее время: оценка технического состояния выполняется при периодическом или непрерывном диагностировании; плановое техническое обслуживание по мере нормативной выработки ресурса, определяемой техническими требованиями на ЭМ; текущий ремонт при снижении надежности ниже

установленного уровня; капитальный ремонт при достижении ЭМ предельного состояния.

На основании проведенного анализа можно сделать следующие выводы:

• проведен анализ основных публикаций и исследований в области обеспечения надежности и существующих систем ремонта, который показал, что данная проблема с позиций оптимальной организации и эффективного функционирования системы ТОиР ЭМ по техническому состоянию отражена в них недостаточно полно;

• сформулированы основные принципы системы ТОиР ЭМ по техническому состоянию, которые базируются на следующих положениях: оценка технического состояния выполняется при периодическом или непрерывном диагностировании; плановое техническое обслуживание по мере нормативной выработки ресурса, определяемой техническими требованиями на ЭМ; текущий ремонт при снижении надежности ниже установленного уровня; капитальный ремонт при достижении ЭМ предельного состояния;

• анализ системы ППР ЭМ выявил существенные недостатки и проблемы, связанные с рядом объективных изменений при эксплуатации ЭМ и обоснована необходимость совершенствования системы ТОиР для обеспечения эксплуатационной надежности асинхронных двигателей с учетом их технического состояния особенно для ЭМ, находящихся за пределами сроков амортизации.

2.3. Особенности работы крановых асинхронных двигателей для

мостовых кранов

В проблеме осуществления научно-технического прогресса значительную роль отводят подъемно-транспортному машиностроению, перед которым поставлена задача широкого внедрения во всех областях народного хозяйства комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, ликвидация ручных погрузочно-разгрузочных

работ и исключения тяжелого ручного труда при выполнении основных и вспомогательных технологических операций. Поэтому подъемно-транспортное оборудование в настоящее время превратилось в один из основных решающих факторов, определяющих эффективность производства. Правильный выбор подъемно-транспортного оборудования влияет на нормальную работу и обеспечение высокой производительности производства. Нельзя обеспечить его устойчивый ритм на современной ступени интенсификации без согласования безотказной работы средств механизации внутрицехового и межцехового транспортирования сырья, полуфабрикатов и готовой продукции на всех стадиях обработки и складирования. Для поддержания безотказности и долговечности этого оборудования необходимо совершенствование системы технического обслуживания и ремонта электрооборудования мостовых кранов, что практически невозможно сделать без изучения эксплуатационной надежности всех составляющих сборочных единиц и деталей мостового крана. Наиболее широко в промышленности используются мостовые электрические краны. На рис. 2.2 и 2.3 показаны мостовой электрический кран и его тележка [9].

Рис. 2.2. Мостовой электрический кран

Рис. 2.3. Тележка мостового электрического крана

Мостовой кран, представленный на рис. 2.2, состоит из моста 11, перемещающегося на ходовых колесах 3, установленных в концевых балках 4 моста крана, по подкрановым путям 2. Эти пути уложены на подкрановых продольных балках, закрепленных на консольных выступах колонн цеха. По верхнему (а в некоторых конструкциях - по нижнему) поясу балок моста поперек пролета цеха передвигается крановая тележка 8 с подъемным механизмом 7 с грузозахватным элементом. В зависимости от назначения крана на тележке можно размещать различные типы механизмов подъема или два механизма подъема, один из которых является главным 7, а второй (меньшей грузоподъемности) - вспомогательным 6. Механизм 13 передвижения крана установлен на мосту крана, механизм 12 передвижения тележки - непосредственно на тележке. Управление всеми механизмами совершается из кабины 1, прикрепленной к мосту крана.

Расстояние по горизонтали между осями крановых рельсов называют пролетом, а расстояние между осями передних и задних колес или балансирных тележек - базой крана.

Питание электродвигателей осуществляется от цеховых троллеев, обычно изготовляемых из стали уголкового профиля и прикрепляемых к стене здания. Для подачи напряжения на кран применяют токосъемники скользящего типа, прикрепляемые к металлоконструкции крана, и их башмаки скользят по троллеям при перемещении моста крана. Для обслуживания цеховых троллеев на кране предусмотрена специальная площадка 10. Для осуществления токоподвода к двигателям, расположенным на тележке, обычно используют троллеи из круглой или угловой стали. Для их установки требуются специальные стойки на площадке, идущей вдоль главной балки. Поэтому в последних конструкциях мостовых кранов токоподвод к тележке осуществляется с помощью гибкого кабеля 5. В этом случае между двумя стойками, установленными около концевых балок, натягивается проволока 9, к которой на специальных подвесах подвешен

гибкий кабель. Применение гибкого токопровода позволяет упростить конструкцию, повысить надежность эксплуатации и снизить массу крана.

Проведенный анализ позволяет выделить основное электрооборудование мостового крана: механизм передвижения крана, установленный на мосту крана; механизм передвижения тележки, расположенный на раме тележки и механизмы главного и вспомогательного подъема. Каждый из этих механизмов состоит из соответствующего электрического привода с крановым асинхронным двигателем, редуктора, тормоза и ограничителей хода механизма. Объектом исследования настоящей работы являются крановые асинхронные двигатели для электрических приводов мостового крана:

Заключение диссертации по теме «Электромеханика и электрические аппараты», Ведяшкин, Максим Викторович

5.3. Выводы

1. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что современные существующие стратегии технического обслуживания и ремонта ЭМ связаны с процессами старения при их эксплуатации, количественные показатели которых могут быть определены методами теории надежности. Определить техническое состояние КрАД с помощью методов технической диагностики не представляется возможным и для системы технического обслуживания и ремонта крановых асинхронных двигателей необходима смешанная стратегия, которая имеет следующие составляющие - ремонт двигателя происходит по техническому состоянию при отказе обмотки статора. Двигатель полностью разбирается, и производится ремонт обмотки статора и дефектация состояния ротора и подшипников, которая определяет техническое состояние обмотки ротора, колец, бандажей и подшипников. В соответствии с состоянием производится проточка или замена колец ротора, ремонт бандажей обмотки ротора и заменяются подшипники при необходимости. Другая часть системы технического обслуживания и ремонта крановых асинхронных двигателей, связанная с техническим обслуживанием, проводится по программе планово-предупредительного ремонта, в соответствии с которой происходит замена или добавление смазки в подшипниках двигателя, замена щеток и пружин щеточного аппарата без разборки КрАД и снятия его с моста крана.

2. Третий комплексный показатель надежности - коэффициент готовности зависит от средней наработки на отказ и среднего времени восстановления работоспособного состояния КрАД, которое для ООО «Юргинский машиностроительный завод» составляет - 120 - 144 ч, а для ОАО «Сибэлектромотор» - 672 ч. Абсолютное значение коэффициента готовности находится в пределах для первого случая от 0,980 до 0,986, для второго от 0,913 до 0,936. По результатам расчета видно, что восстанавливать отказавшие двигатели необходимо на предприятии, где они работают. Из сказанного следует вывод о необходимости организации современной ремонтной службы на предприятии потребителе КрАД.

3. При существующей системе ремонтов на ООО «Юргинский машиностроительный завод» фактическая средняя наработка на отказ КрАД составляет от 7500 до 9990 ч, пропитка обмотки статора осуществляется окунанием и лаком МЛ-92, который имеет класс нагревостойкости В. Это объясняет причину низкой фактической наработки двигателей. На ОАО «Сибэлектромотор» крановые асинхронные двигатели выпускаются по классу изоляции Б и Н с применением вакуумной пропитки, что обеспечивает гарантируемую среднюю наработку двигателей - 17500 ч.

Результаты математического моделирования эксплуатационной надежности КрАД позволяют рекомендовать изготовление обмоток статоров с применением вакуумной пропитки лаком КО 916 или аналогом для класса нагревостойкости Б с использованием материалов соответствующих этому классу, что существенно повысит среднюю наработку на отказ КрАД. Учитывая производственные мощности, ООО «Юргинский машиностроительный завод» установку для вакуумной пропитки может изготовить собственными силами.

4. Средняя наработка на отказ мостового крана по фактическим показателям эксплуатационной надежности составляет: по направлению «мост-тележка-главный подъем» - 6177 ч, по направлению «мост-тележка-вспомогательный подъем» - 5553 ч, а для мостовых кранов с установленными КрАД, которые изготовлены на ОАО «Сибэлектромотор» она будет составлять для обоих направлений - 12760 ч, что говорит об эффективности предложенной рекомендации по организации ремонта обмоток статоров.

5. Полученные по результатам моделирования функции вероятности безотказной работы мостового крана по направлениям главного и вспомогательного подъемов наглядно показывают значительно более высокую среднюю наработку КрАД, когда их надежность соответствует государственным стандартам.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Оценка показателей эксплуатационной надежности электрических машин является одной из важнейших задач электромеханики. Актуальность рассмотренных диссертационной работе задач связана с высоким уровнем износа и нарастанием темпов старения электрооборудования. Рассмотрение и анализ материалов, представленных в диссертации, указывает на то, что решен комплекс научно-практических задач, заключающихся в получении объективных показателей эксплуатационной надежности крановых асинхронных двигателей на основе оценки фактических данных эксплуатации, которые позволят совершенствовать проектирование, технологию и систему технического обслуживания и ремонта КрАД. В диссертационной работе получены разработанные автором теоретические положения и практические рекомендации, имеющие существенное значение для обеспечения надежности электрических машин. Проведенные теоретические исследования, математико-статистическая обработка данных по фактической наработке КрАД и их элементов, а также внедрение разработанного программного обеспечения позволяют получить новые научные результаты. На основе глубокого анализа эксплуатационной информации были получены следующие основные научные и практические результаты:

1. Впервые в практике эксплуатации ЭМ получены фактические данные по эксплуатационной надежности КрАД, установлены законы распределения наработок на отказ обмоток статоров и роторов и двигателей в целом и определены параметры этих законов. Для отказов обмоток статоров и двигателей в целом выбран нормальный закон распределения, а для обмоток роторов - принято распределение Вейбулла. Средние наработки на отказ обмоток статоров - 7082-9986 ч, обмоток роторов - 17320-19269 ч. Исследование эксплуатационной надежности КрАД проводилось в течение 2005-2009 г.г. на современном предприятии ООО «Юргинский машиностроительный завод», на котором все мостовые краны выработали установленный ресурс 25 лет, что характерно для большинства машиностроительных предприятий России.

2. Получены данные по видам отказов для всех мостовых кранов, работающих как в стандартных окружающих условиях (отказы обмотки статора - 66 %, обмотки ротора - 31 %, подшипниковых узлов - 3 %), так и для специальных подъемно-транспортных механизмов, которые работают при повышенной окружающей температуре и при наличии агрессивной среды (70 %, 29 %, 1 % - соответственно).

3. Разработана компьютерная модель эксплуатационной надежности крановых асинхронных двигателей, состоящая из математической модели, представляющей собой совокупность математических объектов и связей между ними, отражающих необходимые свойства объекта моделирования, математического аппарата, используемого для получения количественных результатов с помощью математической модели и программного комплекса, реализующей модель на компьютере.

4. Разработан программно-вычислительный комплекс «Расчет эксплуатационной надежности» для определения показателей и исследования эксплуатационной надежности крановых асинхронных двигателей, основанный на математической модели эксплуатационной надежности КрАД и ее алгоритмах, который может быть использован для различных типов ЭМ.

5. Построены гистограммы и функции плотности распределения наработок на отказ обмоток статоров и обмоток роторов для всех приводов, которые необходимы для определения показателей эксплуатационной надежности и сравнения принятых законов распределения с экспериментальными данными.

6. Инженерный анализ эксплуатационной надежности связан с надежностью КрАД как цельного объекта. Вероятность безотказной работы КрАД определяется надежностью обмоток статора и ротора и подшипникового устройства. Проведенные расчеты позволяют принять с достаточной для инженерного анализа точностью, что надежность КрАД полностью определяется надежностью обмотки статора.

7. Для проведения инженерного анализа разработана математическая модель надежности мостового крана, которая определяет взаимосвязь наработок и вероятностей безотказной работы всего мостового крана и его приводов - привода моста, тележки, главного и вспомогательного подъема.

8. Основной результат инженерного анализа эксплуатационной надежности заключается в том, что разработана методика определения средней наработки на отказ мостового крана по средним наработкам двигателей приводов. Так для направления главного подъема «мост-тележка-главный подъем» при Тср.м= 7561 ч, Тсрт= 8889 ч, Тсргп= 9986 ч средняя наработка на отказ МК составляет 6177 ч, которая определена по ВБР МК.

9. Создана методика количественной оценки изменения средней наработки мостового крана при изменении средних наработок приводов МК, которая позволяет найти наиболее эффективный вариант повышения средней наработки на отказ моста мостового крана.

10. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что современные существующие стратегии технического обслуживания и ремонта ЭМ связаны с процессами старения при их эксплуатации, количественные показатели которых могут быть определены методами теории надежности. Определить техническое состояние КрАД с помощью методов технической диагностики не представляется возможным и для системы технического обслуживания и ремонта крановых асинхронных двигателей необходима смешанная стратегия, которая имеет следующие составляющие - ремонт двигателя происходит по техническому состоянию при отказе обмотки статора, а; другая часть системы технического обслуживания и ремонта крановых асинхронных двигателей, связанная с техническим обслуживанием, проводится по программе планово-предупредительного ремонта.

11. Третий комплексный показатель надежности - коэффициент готовности зависит от средней наработки на отказ и среднего времени восстановления работоспособного состояния КрАД, которое для ООО «Юргинский машиностроительный завод» составляет - 120 -144 ч, а для ОАО «Сибэлектромотор» - 672 ч. Абсолютное значение коэффициента готовности находится в пределах для первого случая от 0,980 до 0,986, для второго от 0,913 до 0,936. Восстанавливать отказавшие двигатели необходимо на предприятии где они работают, учитывая, что при существующей системе ремонтов на ООО «Юргинский машиностроительный завод» фактическая средняя наработка на отказ обмоток статоров КрАД составляет от 7500 до 9990 ч, пропитка обмотки статора осуществляется окунанием и лаком МЛ-92, который имеет класс нагревостойкости В. Это объясняет причину низкой фактической наработки двигателей. На ОАО «Сибэлектромотор» крановые асинхронные двигатели выпускаются по классу изоляции Б и Н с применением вакуумной пропитки, что обеспечивает гарантируемую среднюю наработку двигателей - 17500 ч. Результаты математического моделирования эксплуатационной надежности КрАД позволяют рекомендовать предприятию ООО «Юргинский машиностроительный завод» изготовление обмоток статоров с применением вакуумной пропитки лаком КО 916 или аналогом для класса нагревостойкости Б с использованием материалов, соответствующих этому классу нагревостойкости, что существенно повысит среднюю наработку на отказ КрАД. Учитываю производственные мощности, установку для вакуумной пропитки предприятие может изготовить собственными силами.

12 Средняя наработка на отказ мостового крана по фактическим показателям эксплуатационной надежности составляет: по направлению «мост-тележка-главный подъем» - 6177 ч, по направлению «мост-тележка-вспомогательный подъем» - 5553 ч, а для мостовых кранов с установленными КрАД, которые изготовлены на ОАО «Сибэлектромотор» она будет составлять для обоих направлений - 12760 ч, что говорит об эффективности предложенной рекомендации по организации ремонта обмоток статоров.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АД - асинхронный двигатель

ВБР - вероятность безотказной работы

ВП - вспомогательный подъем

ГП - главный подъем

ИТР - инженерно-технические работники

КМ - компьютерная модель

КР - капитальный ремонт

КрАД - крановый асинхронный двигатель

МК - мостовой кран

ММ - математическая модель

ОР - обмотка ротора

ОС - обмотка статора

ППР - планово-предупредительный ремонт

ПТМ - подъемно-транспортные механизмы

СПУ - специальные подъемные устройства

СР - средний ремонт

ТД - техническое диагностирование

ТО - техническое обслуживание

ТОиР - техническое обслуживание и ремонт

ТР - текущий ремонт

ТС - текущее состояние

ЭИК - электроизоляционная конструкция

ЭИМ - электроизоляционный материал

ЭМ - электрическая машина

ЭН - эксплуатационная надежность

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ведяшкин, Максим Викторович, 2012 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Стрельбицкий Э.К. Исследование надежности и качества электрических машин: Автореферат... дис. докт. техн. наук. - Томск: 1967. -44 с.

2. Гольдберг О.Д. Качество и надежность асинхронных двигателей.

- М.: Энергия, 1968.- 176 с.

3. Похолков Ю.П. Разработка методов исследования, расчета и обеспечения показателей надежности и долговечности изоляции обмоток асинхронных двигателей: Автореферат... дис. докт. техн. наук. - Москва: 1978.-39 с.

4. Муравлев О.П. Теория точности электрических машин и ее развитие в Томском политехническом университете // Известия Томского политехнического университета. - 2005. - Т.308. - № 4. - С. 236-242.

5. Пястолов A.A. Научные основы эксплуатации электросилового оборудования. - М: Колос, 1968. - 224 с.

6. Обеспечение надежности асинхронных двигателей / П.И. Захарченко, И.Г. Ширнин, Б.Н. Ванеев, В.М. Гостищев. - Донецк: УкрНИИВЭ, 1998. - 324 с.

7. Кузнецов Н.Л. Надежность электрических машин: учеб. пособие для вузов / Н.Л. Кузнецов. - М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - 432 с.

8. Брауде В.И., Семенов Л.Н. Надежность подъемно-транспортных машин. - Л.: Машиностроение, 1986. - 183 с.

9. Александров М.П. Грузоподъемные машины: Учебник для вузов.

- М.: Изд-во МГТУ - Высшая школа, 2000. - 552 с.

10. Назарычев А. Н., Андреев Д.А. Методы и математические модели комплексной оценки технического состояния электрооборудования. - Иваново: Иван. гос. энерг. ун-т, 2005. - 224 с.

11. Назарычев А. H. Методы и модели оптимизации ремонта электрооборудования объектов энергетики с учетом технического состояния. -Иваново: Иван. гос. энерг. ун-т, 2002. - 168 с.

12. Инженерный анализ эксплуатационной надежности электрических машин / О.П. Муравлев, В.В. Гусев; Том. политехи, ун-т. -Томск, 2011. - 185 е.: ил. - Библиограф.: 119 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 01.11. 2011, № 475 - В 2011.

13. Колпачков В.И., Ящура А.И. Производственная эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт энергетического оборудования (Справочник). - М.: Энергосервис, 1999. - 439 с.

14. Романов A.A. Техническое перевооружение электроэнергетики. Необходимость и проблемы // Техническое перевооружение и ремонт энергетических объектов / Под ред. В.В. Барило. - М.: ИПК госслужбы, ВИПК энерго, 2002. - С. 10 - 18.

15. Егоров И.М. Ремонт и уровень современных требований. - М.: Экономика и организация промышленного производства, 3/1985. - С. 23-33.

16. Сабденов О. Экономико-статистические и сетевые методы в планировании и организации ремонтных работ. - М.: Машиностроение, 1984.-94 с.

17. Яманов С.А., Яманова JI.B. Старение, стойкость и надежность электрической изоляции - М.: Энергоатомиздат, 1990 - 176 с.

18. ОСТ-16. 0. 800. 821. 88. Машины электрические асинхронные мощностью свыше 1 кВт до 400 кВт включительно. Двигатели. Надежность. Расчетно-экспериментальные методы определения. М.: Информэлектро, 1988.210 с.

19. Подшипники качения. Динамическая грузоподъемность и базовая номинальная долговечность. Международный стандарт ИСО 261/1-1977 (Е), часть 1: методы расчета. 1977.

20. Перель Л.Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор. Справочник. - М.: Машиностроение, 1983 - 490 с.

21. Животкевич И.М., Смирнов А.П. Надежность технических изделий. - М.: Олита, 2003. - 472 с.

22. Работоспособность электрических машин в горнодобывающей промышленности / В.П. Шевчук, О.П. Муравлев, В.П. Шевчук, О.П. Муравлев Том. политехи, ун-т. - Томск, 2007. 220с.: ил. - Библиогр.: 200 назв. - Рус,- Деп. В ВИНИТИ 17.12.2007. №1182-В2007.

23. Асинхронные электродвигатели общего назначения / Е.П. Бойко, Ю.В. Гаинцев, Ю.М. Ковалев и др. Под ред. В.М. Петрова и А.Э. Кравчика. -М.: Энергия, 1980.-488 с.

24. Сорокер Т.Г., Воскресенский А.П., Даниленко С.Е. и др. Оптимальное проектирование серий асинхронных двигателей на ЦВМ. Сб. трудов ВНИИЭМ. - М.: 1976. - Т 47. - С. 22-30.

25. Оптимальное проектирование асинхронных взрывозащищенных двигателей. / В.Ф. Горягин, В.И. Загрядский, Т.А. Сычева и др. - Кишинев: Штиинца, 1980.-200 с.

26. Лопухина Е.М., Семенчуков Г.А. Проектирование асинхронных микродвигателей с применением ЭВМ. - М.: Высш. Школа, 1980. - 359 с.

27. Шор Я.Б. Статистичесие методы анализа и контроля качества и надежности. - М.: Сов. радио, 1962. - 552 с.

28. Шэннон Р. Имитационное моделирование систем - искусство и наука. - М.: Мир, 1978. - 418 с.

29. Гаскаров Д.В., Голинкевич Т.А., Мозгалевский A.B. Прогнозирование технического состояния и надежности радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. Т.А. Голинкевича. - М.: «Сов. радио», 1974. - 224 с.

30. Гусев В.В. Показатели безотказности электрических машин в реальных условиях эксплуатации алмазодобывающего комплекса // Известия Томского политехнического университета. - 2010 - Т. - №4 - С. 178-183.

31. Муравлев О.П., Гусев В.В., Шевчук В.П. Стадия эксплуатации электрических машин в алмазодобывающем комплексе как объективный

процесс оценки показателей надежности машин // Известия вузов. Проблемы энергетики. - 2010. - № 3.4/1. _ с. 27-37

32. Муравлев О.П., Шевчук В.П., Гусев В.В. Информационное обеспечение для оценки надежности электрических машин // Известия вузов. Проблемы энергетики. - 2008. - №7-8/1. - С. 183-191.

33. ГОСТ 183 - 74. Машины электрические. Общие требования. -Введ. 1976-01-01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.

34. ГОСТ 18322-78. Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения. - Введ. 1980-01-01. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 1991.

35. ГОСТР53480-2009. Надежность в технике. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 2009.

36. ГОСТ 27.003 - 90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности. - Введ. 1992-01-01. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 2002.

37. ГОСТ 27.310 - 95. Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения. - Введ. 1997-0101. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2002.

38. Кузнецов H.JI. Сборник задач по надежности электрических машин: Учеб. пособие. - М.: Изд.дом МЭИ, 2008. - 408 с.

39. Половко A.M., Гуров C.B. Основы теории надежности. - 2-е изд. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 704 с.

40. Острейковский В.А. Теория надежности: Учебник для вузов / В.А. Острейковский. - 2-е изд. - М.: Высш. шк., 2008. - 463 с.

41. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - M : Академия, 2003. - 576 с.

42. Митропольский А.К. Техника статистичесих вычислений. - М.: Наука, 576 с.

43. Половко A.M., Гуров C.B. Основы теории надежности. Практикум - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 560 с.

44. Ящура А.И. Система технического обслуживания и ремонта энергетического оборудования. Справочник. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006. -504 с.

45. Котеленец Н.Ф. Испытания, эксплуатация и ремонт электрических машин: Учебник. - М.: Академия, 2003. - 342 с

46. Азовцев Ю.А., Баркова H.A., Доронин В.А. Диагностика и прогноз технического состояния оборудования целлюлозно-бумажной промышленности в рыночных условиях [электронный ресурс]. URL: http://www.Yibrotek.ru/russian/bibHoteka/bookl7. Дата обращения: 10.09.2011 г.

47. Селиванов А.И. Основы старения машин. - М.: Машиностроение, 1971.-417 с.

48. Партала О.Н. Справочник по ремонту электрооборудования. -СПб.: Наука и техника. 2010. - 416 с.

49. Жиркин Ю.В. Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин: Учебник. - Магнитогорск: МГТУ, 2002. - 330 с.

50. Биргер И. А. Техническая диагностика. - М.: Машиностроение, 1978. - 240 с.

51. Верзаков Г.Ф., Киншт Н.В., Рабинович В.И. Введение в техническую диагностику. - М.: Энергия, 1968. - 224 с.

52. Основы технической диагностики (Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза) / Под ред. П.П. Пархоменко. - М.: Энергия, 1976. - 464 с.

53. Основы технической диагностики (Оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратные средства) / Под ред. П.П. Пархоменко. - М.: Энергия, 1981.-320 с.

54. Осипов О.И., Усынин Ю.С. Техническая диагностика автоматизированных электроприводов. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 160 с.

55. Технические средства диагностирования. Справочник. / Под ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1989. - 762 с.

56. Скляров В.Ф., Гуляев P.A. Диагностическое обеспечение энергетического производства. - Киев: Техника, 1985.- 184 с.

57. Савельев В.А. Методы, средства и системы контроля и управления техническим состоянием электрооборудования собственных нужд электростанций: Автореферат... дис. докт. техн. наук. / ЛГТУ - 1991. -35 с.

58. Осотов В.Н. Некоторые аспекты оптимизации системы диагностики силового электрооборудования (на примере Свердловскэнерго): Автореферат... дис. канд. техн. наук. / УГТУ-УПИ. - 2000. - 21 с.

59. Климов А.Н., Попова Л.Г. Организация ремонта производственного оборудования машиностроительных предприятий. - СПб: Машиностроение, 1988. - 144 с.

60. Братухин А.Г., Давыдов Ю.В., Елисеев Ю.С. и др. CALS в авиастроении. - М.: Издательство МАИ, 2000. - 304 с.

61. Колегаев Р.Н. Экономическая оценка качества и оптимизации системы ремонта машин. - М.: Машиностроение. 1980. - 239 с.

62. Как работают японские практики. Под редакцией Мондена Я. -М.: «Экономика», 1989.-261 с.

63. Шонбергер Р. Японские методы управления производством: Девять простых уроков. - М.: «Экономика», 1988. - 251 с.

64. Электрооборудование кранов / А.П. Богословский, Е.М. Певзнер, Н.Ф. Семерня и др. - М.: Машиностроение, 1983. - 310 с.

65. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. Крановый электропривод: Справочник -М.: Энергоатомиздат, 1988. - 344 с.

66. Ивашков И.И. монтаж, эксплуатация и ремонт подъемно-транспортных машин: Учебник для вузов - М.: Машиностроение, 1991- 400 с.

67. Справочник по кранам: В 2 т. Т.1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчетов, их приводов и металлических конструкций / В.И.

Брауде, М.М. Гохберг, И.Е. Звенягин и др.; Под общ. ред. М.М. Гохберга. -М.: Машиностроение, 1988. -536 с.

68. Справочник по кранам: В 2 т. Т.2. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов/ М.П. Александров, М.М. Гохберг, A.A. Ковин и др.; Под общ. ред. М.М. Гохберга. - М.: Машиностроение, 1988. -559 с.

69. Intelligent protection and control of motors / Westerholt Jorg // Eng. and Autom. [Siemens Energ. und Automat.]. - 1997. - 19, № 6. - C. 12-13.

70. Leng Hui-wen, Wang Dong-xing (School of Mechanical Enginee-ring and Automation, Anschan Institute of I. & S. Technology, Anschan 114002, China) Aschan gangtie xueyuan xuebao=J. Anschan Inst. Iron and Steel Technol. -2000. - 23, № 2. - C. 126-128.

71. Pat. 5675497 (США), Int.Cl. С 01 P 23/00. Method for monito-ring an electric motor and detecting a departure from normal operation / Petsche Thomas, Garrett Charles. - Опубл. 7.10.97.

72. Nowa jakosc w zabezpieczeniach silnikow trojfazowych // Wiad. ekektrotechn. - 1999. - 67, № 11. - C. 581.

73. Inteligente zabezpieczanie i sterowanie silnika / Westerholt J. // Wiad. ekektrotechn. - 1999. - 67, № 6 - C. 327.

74. Pat. 5386183 (США), Int.Cl. H 02 P 3/00. Method and apparatus for sensing a ground fault in a motor control system / Cronvich James Т., Farag Samir F., De Cicco Daniel J., Culligan John J. - Опубл. 31.1.95.

75. Pat. 5070290 (США), Int.Cl. H 02 P 3/26. Alternating current motor control system with emergency control responsive to failure of power supply / Iwasa Masao. - Опубл. 3.12.91.

76. Pat. 19816046 (Германия), Int.Cl. H 02 H 7/093, H 02 P 6/00. Sicherheitsvorrichtug für einen Antrieb / Boesche Guenter, Weber Rupert, Kunz Olaf.-Опубл. 28.10.99.

77. Pat. 1299644 (Канада), Int.Cl. H 02 P 7/28. Apparatus for overload protection / Creelman Gregory S., Trussler Ronald C., Derr Dale. - Опубл. 16.2.89.

78. Pat. 5317244 (США), Int.Cl. H 02 P 6/02. Motor control unit provided with anti-burning device / Ishikura Takuro. - Опубл. 31.5.94.

79. Pat. 5570256 (США), Int.Cl. H 02 H 5/04. Induction machine protection device / Schoen Randy, Habetler Thomas G. - Опубл. 29.10.96.

80. Ефремов JI.В. Практика инженерного анализа надежности судовой техники. - Л.: Судостроение, 1980. - 176 с.

81. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. - М.: Мир, 1969. - 396 с.

82. ГОСТ 27.201 - 81. Надежность в технике. Оценка надежности при малом числе наблюдений с использованием дополнительной информации. Введ. 1992-01-01. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 2002.

83. Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П., Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов / И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев. Под редакцией И.П. Копылова. .-3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 2002. - 757 с.

84. Программно вычислительный комплекс «Расчет эксплуатационной надежности» заявка №2011617897 от 24.10.2011г. регистрационное свидетельство №2012610252 от 10.01.2010 г. номер дела 141/11м.

85. Птах Г.К. Методологические аспекты разработки компьютерных моделей электромеханических преобразователей // Известия вузов. Электромеханика. - №1. - 2003. - С.7-11.

86. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: учебник / И.П. Копылов.-3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 2001.-327 с.

87. Глушаков C.B. Математическое моделирование MathCAD 2000, MatLab5: Учебный курс / С.В.Глушаков, И.А.Жакин,Т.С.Хачиров.-Харьков. : Фолио : ACT, 2001.-524 с.

88. Серебряков A.C. Mathacadn решение задач электротехники: учебное пособие / A.C. Серебреков, В.В.Шумейко.- М.: Маршрут, 2005.-240 с.

89. Купцов A.M. MathCAD с примерами по электротехнике / A.M. Купцов; Томский политехнический университет (ТПУ). - Томск, 2007.-52 с.

90. Горский JI.K. Статистические алгоритмы исследования надежности. - М.: Наука, 1970. - 400 с.

91. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. - М.: Физматлит, 2006. - 816 с.

92. Электронный учебник Life Data Analysis Reference www.veibull.com/ LifeDataWeb/leastsquares.htm.

URL: www.veibull.com/ lifedatawebcontents.htm.

93. Гмурман B.E. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие для вузов - М.: Высшая школа, 2004- 479 с.

94. Ведяшкин М.В. Особенности информационных данных при изучении эксплуатационной надежности асинхронных двигателей // XIV Международная научно-практическая конференция СТТ 24-28 марта 2008 г. г. Томск: ТПУ / сборник трудов в 3-х томах. Т. 1,- С. 350-352.

95. Ведяшкин М.В. Оценка технического состояния и надежности электрических машин в процессе эксплуатации. // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы Международной научно-технической конференции 17-19 октября 2007 г. г. Томск: ТПУ. - С. 49-51.

96. Ведяшкин М.В., Муравлева О.О. Оценка ресурса асинхронных двигателей на этапах жизненного цикла. // Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования. Всероссийская научно-техническая конференция 12-14 мая 2008 г. г. Томск: ТПУ. - С. 214-216.

97. Ведяшкин М.В. Анализ методов оценки надежности электрических машин. Всероссийская научная конференция студентов,

аспирантов и молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» НГТУ, г. Новосибирск 4-7 декабря 2008г. - Т.З. - С. 60-62.

98. Ведяшкин М.В. Сбор и анализ данных по эксплуатационной надежности асинхронных двигателей // XV Международная научно-практическая конференция СТТ 4-8 мая 2009 г. / сборник трудов в 3-х томах. Т. 1. - С. 377-378.

99. Ведяшкин М.В. Роль информации по эксплуатации в оценке надежности асинхронных двигателей. // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы IV Международной научно-технической конференции 13-16 октября 2009 г. г. Томск: ТПУ. - С. 87-91.

100. Ведяшкин М.В., Муравлев О.П. Оценка эксплуатационной надежности элементов крановых асинхронных двигателей. // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы V Международной научно-технической конференции 12-14 октября 2011 г. г. Томск: ТПУ.-С. 106-112.

101. Ведяшкин М.В., Муравлев О.П. Оценка параметров законов распределения отказов обмоток статоров при эксплуатации крановых асинхронных двигателей // Известия ТПУ. Энергетика. - 2011. Т. 319 - №4. -С. 117-122.

102. Муравлев О.П., Ведяшкин М.В. Эксплуатационная надежность асинхронных двигателей мостовых кранов // Известия вузов. Электромеханика. - 2011. - №6. - С. 34-38.

103. Технический отчет № БМШИ.520086.332. Расчет показателей надежности электродвигателей типа 4МТМ225М8У1, 4МТМ280П0У1. 1990. С. 35.

104. Рябинин И.А. Основы теории и расчета надежности судовых электроэнергетических систем. Л., Судостроение, 1971. -241с.

105. Пронинов A.C. Надежность машин. М., Машиностроение, 1978. -

345с.

106. ГОСТ 28.001-ГОСТ 28.001-83. Система технического юбслуживания и ремонта техники. Комплекс стандартов. - М.: Идательство стандартов, 1984.

107. РД 54-003-025-089 Система технического обслуживания и ремонта авиационной техники. Термины и определения - М.: Идательство стандартов, 1990.

108. Смирнов Н.И., Ицкович A.A. Обслуживание и ремонт авиационной техники по состоянию.-2е изд., перераб. и доп.- М. Транспорт, 1987.-272 с.