Адаптация технического обслуживания и текущего ремонта электрооборудования к особенностям сельскохозяйственного производства

На правах рукописи

Бакиров Сергей Мударисович

АДАПТАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И

ТЕКУЩЕГО РЕМОНТА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ К ОСОБЕННОСТЯМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО

ПРОИЗВОДСТВА

Специальность: 05.20.02 – Электротехнологии и

электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Саратов 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им Н.И. Вавилова»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Ерошенко Геннадий Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Угаров Геннадий Григорьевич

кандидат технических наук,

Каргин Виталий Александрович

Ведущая организация: Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия (ФГОУ ВПО ВГСХА)

Защита состоится 24 ноября 2011 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.03 при ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им Н.И. Вавилова» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова».

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл. 1, ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат диссертации разослан «__» октября 2011 г. и размещен на сайтах Минобрнауки РФ и http://sgau.ru .

Ученый секретарь

диссертационного совета Н.П. Волосевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Длительное время главным фактором эффективности электрификации сельского хозяйства служил уровень электровооруженности труда. Затем на первое место вышел уровень эксплуатации установленного электрооборудования. Выявилось негативное влияние производственно-технологических условий сельскохозяйственных предприятий на результаты эксплуатации. Приспособление к этим условиям ведется по двум направлениям: путем создания электрооборудования сельскохозяйственного назначения и путем совершенствования нормативных эксплуатационных документов. Выпуск специального электрооборудования для сельскохозяйственных нужд прекращен. Основными стали организационные меры: в 1979 и в 1987 годах перерабатывались системы планово-предупредительных работ электрооборудования сельского хозяйства (ППРЭсх). В настоящее время готовится третий вариант.

Однако единые для всей страны нормативы не способны учесть все особенности эксплуатации электрооборудования конкретных сельскохозяйственных предприятий. Это приводит к увеличению числа отказов оборудования, а впоследствии к значительному ущербу от недовыпуска продукции, к болезни и часто гибели животных (растений). Для предприятий, стремящихся к получению наибольшей прибыли, данный фактор является сдерживающим. Решить такую проблему можно путем совершенствования эксплуатационных мероприятий электрооборудования за счет учета особенностей производственных процессов.

Необходимо провести адаптацию графиков технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (ТР) электрооборудования к особенностям сельскохозяйственного производства. Цель адаптированного графика – своевременное и правильное обслуживание электрооборудования с учетом производственно-технологических особенностей сельского хозяйства.

Исследования проводились по плану НИОКР ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова» в соответствии с темой № 6: «Повышение эффективности энергетического обеспечения систем АПК» и в рамках Федерального закона РФ от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности».

Цель работы. Повышение эффективности технической эксплуатации электрооборудования за счет адаптации графиков ТО и ТР к производственно-технологическим особенностям сельского хозяйства.

Объект исследования. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий и процесс его технической эксплуатации.

Предмет исследования. Закономерности процессов технической эксплуатации электрооборудования с учетом особенностей сельскохозяйственного производства.

Научная новизна.

1. Усовершенствована классификация условий эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве.

2. Выделен объект планирования профилактических работ в качестве производственного участка, и установлено 9 показателей этого участка. Обосновано три категории эксплуатационной ответственности производственных участков по относительному технологическому ущербу. Для первой категории электрооборудования обосновано адресное резервирование.

3. Теоретически обоснован и подтвержден в производственных условиях выбор оптимальной стратегии технической эксплуатации по критерию минимума затрат для производственного участка.

4. Теоретически обоснована и подтверждена в производственных условиях эффективность корректирования периодичности профилактических работ.

5. Разработана методика и программа построения адаптированного графика технического обслуживания и текущего ремонта электрооборудования (программа в MS Office Excel 2007).

Практическая значимость. Адаптированный график ТО и ТР электрооборудования направлен на повышение эффективности технической эксплуатации электрооборудования сельскохозяйственных предприятий. Использование адаптированного графика позволяет учитывать особенности сельскохозяйственного производства при эксплуатации электрооборудования, снижать интенсивность отказов на 7,0…10,0 % и общие эксплуатационные затраты за счет уменьшения численности электромонтеров на 10,0…15,0 %. Производственная проверка в ОАО «Совхоз - Весна» подтвердила названные результаты.

На защиту выносятся:

1. Расширенная классификация условий эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве.

2. Концепция адаптации технической эксплуатации электрооборудования к особенностям сельскохозяйственного производства, включающая в себя 4 составляющих способа адаптации графика ТО и ТР:

- планирование по комплектам электрооборудования производственных участков;

- использование категорий эксплуатационной ответственности;

- выбор оптимальной стратегии технической эксплуатации;

- корректирование периодичности ТО и ТР.

3. Методика построения адаптированных графиков ТО и ТР электрооборудования, в которой учитываются выделенные особенности сельского хозяйства.

Реализация научно-технических результатов. Методика построения адаптированных графиков ТО и ТР ЭО сельского хозяйства одобрена на «Восьмом Всероссийском эксплуатационном семинаре» в Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (АЧГАА) в 2010 г. Результаты исследований использованы и внедрены на сельскохозяйственном предприятии ОАО «Совхоз - Весна» Саратовской области. Теоретические результаты исследований используются в учебном процессе при изучении дисциплины «Проектирование электротехнических служб» студентами специальностей 110302.65 и 110300.62.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского ГАУ им Н.И. Вавилова в 2009 - 2011гг.; на Всероссийской научно-практической Международной конференции «Вавиловские чтения» в 2009 - 2010 гг.; на Научно-практической конференции «Энергетика предприятий АПК и сельских территорий» в 2010 г., Санкт-Петербургский ГАУ; на Научно-практических конференциях «Актуальные проблемы энергетики АПК», 2010 – 2011 гг., Саратовский ГАУ; на «Восьмом Всероссийском эксплуатационном семинаре» в 2010 г., Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия (АЧГАА).

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК РФ. Объем публикаций 3,16 печ. л., 2,53 печ. л. принадлежат соискателю.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка используемой литературы, включающая в себя 101 источник, и приложения. Работа изложена на 141 странице и содержит 22 таблицы и 16 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, представлена её общая характеристика и определены основные направления исследования.

В первой главе «Анализ состояния технической эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве. Задачи исследования» проведен обзор состояния эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве, определены этапы его развития.

На первых этапах развития науки об электрификации сельского хозяйства вопросы эксплуатации электрооборудования являлись составной частью каждого соответствующего направления применения электрической энергии. Впоследствии эксплуатация электрооборудования сформировалась как самостоятельное научное направление. Большой вклад в нее внесли Мусин А.М., Пястолов А.А., Сырых Н.Н., Ерошенко Г.П., Таранов М.А., Некрасов А.И., Хорольский В.Я. и др.

Анализ литературы показывает, что несогласованность технической эксплуатации с требованиями сельскохозяйственного производства приводит к снижению надежности электрооборудования, которое проявляется в увеличении интенсивности отказов до 30 %.

Для достижения поставленной цели сформулированы задачи исследования:

1. Выделить особенности сельскохозяйственного производства, которые необходимо учитывать при эксплуатации электрооборудования.

2. Обосновать способ адаптации графика ТО и ТР электрооборудования к особенностям сельскохозяйственного производства.

3. Теоретически обосновать категории электрооборудования по эксплуатационной ответственности и стратегии технической эксплуатации, а также провести корректирование периодичности эксплуатационных мероприятий.

4. Разработать методику и программу построения адаптированного графика ТО и ТР электрооборудования.

5. Выполнить производственную проверку полученных результатов и провести их экономическую оценку.

Во второй главе «Теоретическое обоснование способа адаптации графика технического обслуживания и текущего ремонта электрооборудования к производственно-технологическим особенностям сельского хозяйства» даны теоретические предпосылки к исследованию взаимосвязи производства с технической эксплуатацией электрооборудования.

На основе системного подхода проведен анализ производственно-технологических особенностей. С учетом этого был развит объект изучения и разработана классификация условий эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве (рисунок 1).

Для учета особенностей разработаны составляющие способа адаптации:

1. Выделение в качестве объектов планирования комплекты электрооборудования производственных участков (ПУ).

Рис.1. Схема объекта изучения: И – источник электроснабжения, Э – электрооборудование (Эи – источника, Эп – приемника, Эт – технологического объекта), Т – технологический объект, С – электротехническая служба

2. Разделение ПУ на категории по эксплуатационной ответственности.

3. Выбор оптимальной стратегии технической эксплуатации электрооборудования каждого ПУ по критерию минимума затрат.

4 Корректирование периодичности ТО и ТР комплекта электрооборудования ПУ (рисунок 2).

Первая составляющая способа адаптации. Часть особенностей сельскохозяйственного производства можно учесть путем выделения в качестве объекта планирования комплект электрооборудования производственных участков предприятия. ПУ – это сельскохозяйственный объект, на котором реализуется отдельная завершенная стадия производственного процесса. Такими ПУ служат коровники, телятники, свинарники, гаражи, склады и т.п. Здесь реализуется конкретный технологический процесс сельскохозяйственного производства, проявляются его особенности. Всё используемое на ПУ электрооборудование находится в одинаковых условиях окружающей среды, электроснабжения. Примеры ПУ представлены в таблице 1. При этом каждый производственный участок должен иметь эксплуатационную документацию, на которой указываются девять основных особенностей участка, а также список используемого электрооборудования с указанием его количества, периодичности, трудоемкости работ, как для каждого оборудования, так и для участка в целом. Форма эксплуатационной документации указана на рисунке 3.

Рис. 2. Способ адаптации графика ТО и ТР электрооборудования к особенностям сельскохозяйственного производства

Таблица 1.

Пример классификации ПУ

Производственный участок	Стадия производства
Коровник – молочное отделение	Производство молока
Коровник – родильное отделение	Содержание и выращивание телят
Кормоприготовительный цех	Приготовление кормов
Птичник - бройлерник	Содержание и выращивание цыплят - бройлеров
Птичник для кур несушек	Производство яиц
Свинарник - маточник	Содержание и выращивание поросят
Теплица овощная	Производство овощей
Теплица цветочная	Содержание и выращивание цветов
Механическая мастерская	Ремонт и восстановление изделий
Склад продукции	Хранение продукции
Склад производственный	Хранение сырья
Зерноочистительный цех	Очистка зерна

Рис. 3. Эксплуатационная документация ПУ

Вторая составляющая способа адаптации. Среди способов учета особенностей сельскохозяйственного производства большое значение имеет введение понятий категории эксплуатационной ответственности для каждого ПУ по аналогии с категориями сельскохозяйственных потребителей по надежности электроснабжения. Под эксплуатационной ответственностью понимают последствия отказа электрооборудования, оцениваемые размером наносимого ущерба. Чем выше ущерб, тем выше ответственность электрооборудования.

В общем случае ущерб содержит три компонента: ущерб предприятия, ущерб смежных отраслей и ущерб энергосистемы. Для учета особенностей сельскохозяйственного производства достаточно учитывать только ущерб предприятия. Он складывается из затрат на восстановление или капитальный ремонт (замену) отказавшего электрооборудования УЗ (руб.) и технологического ущерба УТ (руб.)

, (1)

где – категория ПУ, то есть относительный технологический ущерб, выраженный в долях от затрат на ремонт (замену) отказавшего оборудования, о.е.

Если u = о, то отказ электрооборудования приводит только к затратам на ремонт (замену) отказавшего изделия. Если u > 1, то дополнительно будет проявляться технологический ущерб. Анализ электрооборудования показывает, что значения и могут изменяться от 0 до 100. На этом интервале необходимо выделить категории ответственности с конкретным значением и.

Можно принять 2, 3, 4 и более категорий. При большем числе категорий возникает произвол при отнесении ПУ к конкретной категории. Чтобы более детально определить границы категорий, воспользуемся методом ранжирования неопределенных факторов. Согласно данному методу, всю зону неопределенного фактора разбивают на зоны, в которых доминируют одни варианты действий над другими.

Теоретическое обоснование трех категорий выполнено на основе определения экономических интервалов нагрузок для асинхронных двигателей:

, (2)

где – коэффициенты нарастания параметров типоразмерного ряда двигателей, о.е.; где Кq, Kr – стоимость сравнивающих двигателей, руб.; Kpq, Kpr – затраты на ремонт сравниваемых вариантов, руб.; – интенсивность отказов, год-1; u – относительный технологический ущерб, о.е.; Р – мощность нагрузки, кВт; Pq, Pr – номинальные мощности сравниваемых двигателей, кВт.

Полученное выражение дает искомые районы неопределенного фактора, нами принято: к первой категории относятся участки, у которых при отказе электрооборудования размер технологического ущерба превышает затраты на его замену в три и более раз u1 3,0; ко второй категории – 1,0 u2 3,0; к третьей – 0 u3 1,0. Категории некоторых процессов указаны в таблице 2.

Учет малой допустимой продолжительности простоев при отказах электрооборудования нами предлагается введением адресного резервирования.

Условием определения адресного резервирования электрооборудования будет неравенство

УТ > (УР + С), (3)

где УР – затраты на ремонт (замену) отказавшего оборудования, руб.; С – стоимость резервного оборудования, руб.

Таблица 2.

Категории технологических процессов по эксплуатационной ответственности

№ п/п	Объекты	Категория	Размер ущерба
1	Поточные технологические линии в животноводстве и птицеводстве		>3,0
2	Доильные установки		>3,0
3	Отдельные рабочие машины кормоприготовления и кормораздачи		1,0…3,0
4	Машины для уборки производственных помещений
5	Поточные технологические линии в растениеводстве		>3,0
6	Отдельные рабочие машины в растениеводстве
7	Прочие рабочие машины и механизмы