Ауыл шаруашылық ғылымдары

Выводы:

2. Проведенные исследования дают возможность предложить способ и технические средства для обработки озоном зерновой продукции, который выгодно отличается от существующих, тем, что генерирование озона осуществляется непосредственно в самой продукции под действием электрического поля высокого напряжения постоянного тока, чем обеспечивается равномерность обработки по всему объему.

Для осуществления обработки нет необходимости в отдельном генераторе озона и системы вентилирования, кроме того, предложенный способ позволяет обрабатывать продукцию в запечатанных пакетах.

Литература

1. Нормов, Д. А. Повышение энергетической эффективности электроозонаторов / Д.А. Нормов, Д. А. Овсянников // Механизация и электрификация сельского хозяйства.- № 11. – М. : Колос, 2004.- С. 29 – 30.

2. Мишустин, Е. Н. Микробиология зерна и муки / Е.Н. Мишустин, Л. А. Трисвятский. – М.: Изд-во технической и экономической литературы по вопросам хлебопродуктов, 1960.

3. Александрова, Н. Е. Действие озона на плесени хранения зерна / Н.Е. Александрова, О. И. Плясухина, А. В. Алексеева // Биохимия и качество зерна. Вып. 103. – М.: ВНИИЗ, 1983. – С. 35 – 40.

4. Пугин, А. М. Анализ динамики работ в области разработки технологий и оборудования озонирования / А.М. Пугин // Электрификация сельского хозяйства. Вып. 2. – Уфа: БГАУ, 2000. – С. 44 – 49.

5. Болога, М. К. Исследование влияния газового разряда на продуктивность микроорганизмов / М.К. Болога [и др.] // Электронная обработка материалов.- № 2(104). – Кишинев: ИПФ, 1982. – С. 62 – 65.

6. Mudd J. B. et al. Reaction of ozone with Amino Acids and Proteins. – Atmosph. Envir, 1969, v. 3, p. 669 – 682.

7. Mudd J. B. et al. Enhibition Olicolypid Biosynthesis in Chloroplants by ozone and sulfhydryl Reagents. – Plant Physiol., 1971, v. 48, p. 335 – 339.

8. Fruman B. A. et al. Reaction of ozone with phospholipids vesides and Human Erythrocyte Ghosts. – Arch. Biochem. Biophys., 1979, n. 197, p. 264 – 272.

9. Кривопишин, И. П. Действие озона на микроорганизмы / И.П. Кривопишин [и др.] // Труды ВНИТИП. Т. 38. – М.: ВНИТИП, 1974. – С. 32 – 37.

10. Frison P. Ozone et gemic chemigue ozone. Chemistry and technology advances in chemistry. Washington, 1969, n. 21.

11. Оськин, С. В. Предпосевная обработка семян озоном / С.В. Оськин // Механизация и электрификация сельского хозяйства.- № 11. – М.: Колос, 2004.- 7 с.

12. Капцов, Н. А. Коронный разряд и его применение в электрофильтрах / Н.А. Капцов. – М. – Л.: Государственное изд-во Технико-теоретической литературы, 1947. – 226с.

УДК 621.182

Саратовский государственный технический университет

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана

Здесь необходимо отметить, что наибольший контроль за выполнением монтажных работ, а также соответствия монтажа котельной проекту и сложившимся действительным условиям газоснабжения осуществляет ОАО "Саратовгаз" в лице ПТО. В первую очередь проверяется правильность монтажа всего установленного оборудования и приборов КИП и А по наружному газопроводу и внутреннему газооборудованию, затем проверяется работоспособность газового тракта котлов, газоходов и дымовой трубы (проверяется паспорт дымовой трубы, скорости дымовых газов в газоходах и в дымовой трубе) и двумя организациями проверяется правильность установки коммерческого узла учета потребляемого газа и вводимые параметры в электронный корректор счетчика газа.

Остальные разделы проекта практически ни кем не контролируются из существующих инспекций, за исключением контроля монтажа паропроводов и трубопроводов на котлонадзорных котельных (Р1,07 кгс/см²; t115 ^оС). Однако не соответствие монтажа проекту, который прошёл экспертизу промышленной безопасности, может привести к неэффективному использованию котельной и преждевременному выходу её из строя. В данном случае роль контроль за правильностью монтажа котельной должен осуществлять проектная организация в виде авторского надзора по отдельному договору с монтажной организацией с ведением журнала авторского надзора и участием в сдаче объекта в эксплуатацию.

Особенно важен данный контроль при поэтапном вводе объекта в эксплуатацию, когда не все оборудование смонтировано, а некоторое установленное оборудование будет эксплуатироваться в нерасчетном режиме. Здесь в первую очередь необходимо проверить правильную работу ГРУ, узла учета газа, смонтируемых газоходов и дымовой трубы, правильную загрузку сетевых насосов при их работе на меньших расходах сетевой воды, а также проверить обеспечение минимально-допустимыми расходами воды через каждый котел. Во вторую очередь необходимо проверить обеспечивает ли установленная водоподготовительная установка необходимый водный режим котлов и обеспечивается ли требуемая температура горячей воды системы ГВС.

- Проверка правильности всех смонтируемых приборов КИП и А и установка заданных параметров на аналоговых датчиках системы автоматики;

- Проверка работоспособности системы автоматики котлов и наладка всех исполнительных механизмов и пробный пуск котлов до зажигания запальников;

- Заполнение системы водой, вытеснение воздуха из системы отопления, включение циркуляционных (сетевых) насосов. Здесь необходимо отметить, что при запуске котельной при отрицательной температуре наружного воздуха необходимо иметь перемычку в котельной между прямым и обратным трубопроводом, которая позволит запустить котлы в котельной без запуска системы отопления и после проверки работоспособности котлов можно заполнять и запускать систему отопления;

- Поочередный запуск котлов в работу и наладка системы автоматики котлов на различных режимах;

- Режимная наладка котлов на различных режимах с определением оптимальных соотношений "газ – воздух", составление режимных карт на каждый котел и утверждение отчета по режимной наладке котлов;

- Наладка системы водоподготовки и подпитки котельной с составление по наладке водного режима котлов и всей котельной;

- Наладка системы горячего водоснабжения;

- Проведение комплексного опробования работоспособности котельной в течение 72 часов непрерывной работы;

- Подписание акта передачи объекта в эксплуатацию.

В некоторых случаях, когда котельная сдается в начале отопительного сезона, и нет возможности произвести режимную наладку котлов на максимальных режимах (из-за отсутствия достаточной отопительной нагрузки), режимная наладка котлов можно произвести позднее в течение отопительного сезона.

Кроме указанных видов работ во втором этапе проводится обучение обслуживающего персонала особенностям эксплуатации данной котельной, отлаживается работа коммерческих узлов учета по газу и теплу и совместно с эксплуатирующей организацией разрабатывается инструкция по обслуживанию котельной.

При наладке системы теплоснабжения котельной необходимо добиться установки расчетных значений давлений в прямом и обратном трубопроводе, причем необходимо помнить, что давление в обратном трубопроводе должно быть чуть выше максимального статического давление системы теплоснабжения (разность геодезических высот самой высокой точки и самой низкой точки в системе теплоснабжения). Если в котельной установлена автоматическая подпитка теплосети, то необходимо настроить датчики давления (min и max) на подпиточных насосах включающие и выключающие подпиточный насос на расчетное давление в обратном трубопроводе. На резервном подпиточном насосе давление включения насоса должно быть на 1 – 2 м вод ст. ниже, чем на датчике давления рабочего насоса. При этом второй насос может работать, и как резервный, и как основной, если потери в сети будут выше нормативных и первый насос не справляется с подпиткой. В случае если давления в прямом и обратном трубопроводе отличаются от проектных значений, а система отопления работает хорошо, то необходимо внести изменения в исполнительную документацию по основным параметрам системы теплоснабжения, если же в отдельных контурах системы отопления недостаточная циркуляция, то необходимо произвести наладку теплосети. Как правило, эта работа должна проводится по отдельному договору. Правильно настроенная система теплоснабжения от котельной проверяется по разности температур между прямой и обратной сетевой водой согласно температурному графику теплосети для различных температур наружного воздуха (необходимо проверять 3 – 4 точки графика).

Последнее время в котельных устанавливаются 3-х ходовые смесительные клапана, обеспечивающие заданную температуру прямой сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха и температуры обратной сетевой воды. При пуско-наладке необходимо отладить данную систему автоматического регулирования температурного графика теплосети и избегать завышенной температуры в обратном трубопроводе. Увеличенная температура обратной сетевой воды свидетельствует о перерасходе тепловой энергии и неправильном определении присоединительной к котельной тепловой нагрузки, или о разрегулировании системы отопления.

Продолжительность второго (пуско-наладочного) этапа может проходить от 1 недели до 2 месяцев в зависимости от сложности котельной, её единичной мощности, степени автоматизации и т.д.

Здесь необходимо отметить, что часто при сдаче котельной в эксплуатацию наладка системы водоподготовки и подпитки котельной не производится, особенно в тех котельных, когда производился капитальный ремонт с заменой основного оборудования, так как никакими надзорными органами эти вопросы не контролируется. Для обеспечения эффективной и долговечной работы котельной проектная организация должна в рамках авторского надзора осуществлять контроль за всеми видами работ при вводе в эксплуатацию котельной.

Необходимо отметить, что обслуживание системы автоматики котельной, после её пуска, производится специализированной организацией по отдельному договору, который заключается до пуска котельной в эксплуатацию.

В зависимости от конструкции котлов периодически (1 раз в 2 месяца, а при необходимости и чаще) необходимо останавливать котлы и производить осмотр внутренних поверхностей нагрева на предмет наличия накипи или шлама и по необходимости откорректировать работу водоподготовки и произвести очистку котлов от шлама. В летнее время обязательно осмотреть внутреннюю поверхность котлов и очистить их при возможности от шлама при помощи брандспойта и в ручную через дренажные люки. При наличии накипи более 2 – 3 мм после года эксплуатации необходимо выяснить причину плохой работы водоподготовки, при необходимости произвести её реконструкцию и произвести химическую чистку котла.

Если во время осмотра на поверхности труб котлов обнаружатся следы кислородной коррозии, то необходимо откорректировать метод обескислороживания подпиточной воды и при необходимости дополнительно установить термическую деаэрацию.

Разрушение изоляции при функционировании элемента проис­ходит, в основном, в результате нагревания токами нагрузок и тем­пературных воздействий внешней среды; механические нагрузки (вибрация, деформация, удары и др.) также вызывают разрушение изоляции.

Если изоляция находится под воздействием высокого напряже­ния, то на процессы старения изоляции заметно влияет электриче­ское поле. Вначале, когда изоляция новая и достаточно однородная, электрическое старение происходит медленно. При эксплуатации, вследствие тепловых и механических воздействий, сопровождающихся расслоением, возникновением воздушных прослоек, пустот, трещин, газовых включений, масла, электрическое старение стано­вится заметным.

Одним из основных факторов старения изоляции является тепловое старение. На основании экспери­ментальных данных было получено известное "восьмиградусное правило", согласно которому повышение температуры изоляции, выполненной на органической основе, на каждые 8 °С в среднем вдвое сокращает срок службы изоляции.

Другим важным фактором, вызывающим интенсивное старение изоляции, является механическая нагрузка, обусловленная электро­динамическими процессами при резких изменениях тока, например при резкопеременной нагрузке силового трансформатора, частых набросах и сбросах нагрузки, сквозных токах КЗ. Механические ха­рактеристики прочности изоляции также зависят от температуры. Так, при ее увеличении предел механической прочности изоляции быстро снижается.

Указанные выше два фактора, влияющие на срок службы изоля­ции, тесно связаны между собой и зависят в значительной степени от качества изготовления электротехнического изделия, от однород­ности материала изоляции.

Опыт эксплуатации основного оборудования систем электро­снабжения промышленных предприятий показывает, а статистика подтверждает, что наименьшее число отказов имеют воздушные и кабельные линии, затем масляные выключатели и другое оборудо­вание.

Повреждения оборудования в системах электроснабжения про­мышленных предприятий являются отказами. Ниже приведены основные причины повреждений воздушных и кабельных линий, силовых трансформаторов и коммутационных аппаратов.

Наиболее часто повреждаются линии электропередач (воздуш­ные и кабельные). Это связано с их территориальной рассредоточенностью и подверженностью влиянию внешних неблагоприят­ных условий среды.

Основными причинами повреждений воздушных линий являются:

- гололедно-ветровая нагрузка;

- перекрытия изоляции вследствие грозовых разрядов;

- повреждение опор и проводов автотранспортом и другими механизмами;

- дефекты изготовления опор, проводов, изоляторов;

- перекрытия изоляции из-за птиц;

- несоответствие опор, проводов, изоляторов природно-климати­ческим зонам;

- неправильный монтаж опор и проводов;

- несоблюдение сроков ремонта и замены оборудования.

Указанные причины приводят, в основном, к ослаблению или нарушению механической прочности опор, проводов, изоляторов; поломке деталей опор; коррозии и гниению металлических и дере­вянных частей.

Вибрация, "пляска" и обрыв проводов, разрушение опор или их частей сопровождаются, как правило, короткими замыканиями (КЗ) (одно-, двух- и трехфазны­ми) воздушных линий.

Основной причиной повреждения кабельных линий является наруше­ние их механической прочности землеройными машинами и меха­низмами (до 70 % всех повреждений, что зависит от интенсивности проведения земляных работ в местах прокладки кабелей и способов их прокладки: непосредственно в земле, трубах, блоках, туннелях). Наибольшая повреждаемость возникает при прокладке кабелей не­посредственно в земле.

Значительную долю повреждений кабельных линий составляют электрические пробои в кабельных муфтах (соединительных) и на концевых воронках, участках кабелей, проложенных с большим уклоном [1].

Существенно реже возникают повреждения кабельных линий вследствие старения и износа изоляции (междуфазной и поясной), попадания влаги в кабельную линию, коррозии металлических час­тей (коррозия усиливается при появлении блуждающих токов), воз­никновения неравномерностей в вязкой пропитке по длине кабеля из-за разности уровней по горизонту. Повреждения кабельных ли­ний, так же как и воздушных, сопровождаются КЗ. Продолжитель­ность восстановления кабельных линий намного больше, чем воз­душных, и составляет десятки часов.

Силовые трансформаторы по сравнению с воздушными и кабель­ными линиями повреждаются реже, но их восстановление требует более продолжительного времени (от единиц до сотен часов).

Основными причинами повреждения трансформаторов являются:

- нарушение изоляции обмоток вследствие воздействия внешних и внутренних перенапряжений, сквозных токов КЗ, дефектов изго­товления; причины повреждения изоляции обмоток трансформато­ров — это ее износ и старение вследствие перегрузок, недостаточно­го охлаждения;

- повреждение устройств, регулирующих напряжение (особенно автоматических под нагрузкой);

- повреждение вводов трансформаторов вследствие перекрытия изоляции;

- повреждение контактных соединений;

- упуск масла (для масляных трансформаторов).

Коммутационные аппараты, применяемые в системах электро­снабжения промышленных предприятий, являются более сложны­ми сточки зрения надежности объектами, чем рассмотренные выше воздушные и кабельные линии и силовые трансформаторы.

Основными причинами повреждения коммутационных аппаратов являются:

- несрабатывание приводов;

- механические и электрические повреждения;

- износ дугогасительных камер;

- обгорание контактов;

- перекрытие изоляции при внешних и внутренних перенапряжениях.

Продолжительность восстановления коммутационных аппара­тов возрастает с увеличением номинального напряжения электро­оборудования и, как правило, соизмерима с продолжительностью восстановления воздушных линий (единицы, десятки часов).

Для указанного выше оборудования причинами повреждений могут быть ошибочные действия оперативного персонала, а также неправильное действие релейной защиты и автоматики (ложное срабатывание, неселективное срабатывание, несрабатывание), при­водящие к КЗ [2].

Элементы систем электроснабжения, которые подвергаются ава­рийному ремонту после возникновения повреждений, нередко под­вергаются также и предупредительному профилактическому ремон­ту, осуществляемому в тех случаях, когда отдельные части элементов изношены.

Такой ремонт увеличивает интервал времени между от­казами, что позволяет сделать предположение, что элемент, в дан­ном случае коммутационный аппарат, после аварийного ремонта восстанавливается до состояния "нового".

Литература

1. 
   Конюхова, Е.А. Надежность электроснабжения промышленных предприятий /Е.А. Конюхова, Э.А. Киреева. – М. : НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2001. – С. 30-32
   

УДК 621. 31.

Отказы в работе электрооборудования в зависимости от длитель­ности перерыва и принесенного ущерба считаются авариями или браком в работе. Отказы в работе в период пуска, наладки и испыта­ний нового и реконструированного электрооборудования как ава­рия или брак не регистрируются и учитываются особо. Их учет необ­ходим, так как они характеризуют период приработки и освоения нового электрооборудования и несут важную для проектировщи­ков, эксплуатационников и изготовителей информацию.

Более полные сведения о надежности электрооборудования дает учет всех отказов, включая дефекты. Однако дефекты электрообору­дования, обнаруженные при профилактическом обслуживании, не попадают в систему учета, в то время как их учет дает возможность получить информацию, необходимую для оптимизации систем про­филактики и резервирования.

Для достоверной количественной оценки надежности требуется надлежащая организация сбора статистических данных о повреж­даемости с развернутыми формами и актами, отражающими нару­шения в работе данного электрооборудования. С помощью этих данных можно установить функциональную зависимость повреж­даемости от внешних условий и режимов работы (нагрузки, темпе­ратуры и прочих климатических условий, частоты операций, качест­ва применяемых материалов и т.д.).

Для выбора рациональной системы электроснабжения необходи­мы следующие основные данные, характеризующие надежность ра­боты электрооборудования:

периодичность повреждений, неисправностей и отказов в работе электрооборудования, периодичность отказов, ложных и неправи­льных действий устройств защиты и автоматики; время ликвидации аварии данного вида электрооборудования, трудозатраты и стоимость аварийно-восстановительных работ; периодичность проведения плановых ремонтно-эксплуатационных работ, связанных с выводом электрооборудования из работы, трудозатраты и стоимость эксплуатационно-ремонтных работ.

На основе собранного и обработанного статистического материа­ла об электрооборудовании определяются экономически обосно­ванные показатели надежности. Последние являются исходными данными для решения задач повышения надежности систем электроснабжения [1].

Надежная работа системы электроснабжения зависит, прежде всего от надежной работы электрооборудования, устройств релей­ной защиты и автоматики. Важно не только правильно выбрать указанное выше оборудование, но и надлежащим образом поддер­живать его надежность в процессе эксплуатации, т.е. должны вы­полняться организационные меры по его хранению, ремонту и ис­пользованию; обеспечиваться технические нормы на профилакти­ческое обслуживание с учетом характеристик износа и старения этого оборудования. Если оно обладает хорошей ремонтопригодно­стью и замена его изношенных деталей осуществляется проверен­ными и приработанными деталями, то в эксплуатации можно обес­печить высокую живучесть оборудования, рассчитанного на много­кратное использование.

В процессе эксплуатации существенное значение имеют субъек­тивные факторы, т.е. степень квалификации обслуживающего пер­сонала и уровень организации эксплуатации. Надежность, которая свойственна данному изделию, может быть, и не реализована из-за этих факторов.

При выборе электрооборудования необходимо исходить из сле­дующих основных положений: электрооборудование должно удов­летворять условиям длительной номинальной работы, режиму пере­грузки (форсированный режим), режиму возможных коротких замыканий (КЗ) (стойкость при сквозных КЗ) и перенапряжений и соответствовать условиям окружающей среды (открытая или закрытая установка, температу­ра, задымленность, влажность и др.)

Одними из главных элементов в системе электроснабжения промышленных предприятий являются выключатели, от работы которых зависит надежное и безопасное функционирование, как отдельных узлов, так и всей системы в целом. Поэтому высокая на­дежность определяет их главное достоинство, так как отказ выклю­чателя ведет к расширению аварии и большим материальным потерям. При выборе выключателей руководствуются следующими требованиями:

Время отключения выключателя должно быть наименьшим, что позволяет уменьшить последствия аварийного режима, а также уве­личить запас устойчивости параллельной работы подстанций и, сле­довательно, пропускную способность линий электропередачи; габаритные размеры выключателя должны быть минимальными, что позволяет уменьшить размеры распределительных устройств, и, следовательно, удешевить установку; коммутационный ресурс выключателя должен быть наиболь­шим, что позволяет упростить эксплуатацию и сократить расходы на ремонт.

Широкое применение в системах электроснабжения промышлен­ных предприятий находят измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН), которые являются основными источниками информа­ции для устройств релейной защиты и автоматики. Точная работа ТТ и ТН обеспечивает надежное и быстрое отключение КЗ и своевре­менное сообщение об опасных перегрузках электрооборудования [2].

От исправности и точности работы ТТ зависят не только правиль­ный повседневный учет электроэнергии, отпускаемой потребите­лям, но и бесперебойность их электроснабжения, сохранность са­мой электроустановки, особенно при КЗ.

При сильном искажении формы вторичного тока ТТ может про­изойти отказ защиты из-за ненадежного замыкания контактов не­которых реле (ЭТ-520, ИМБ, РМБ, РТ-40).

Говоря о надежности устройств релейной защиты и автоматики (РЗА), различают аппаратную на­дежность и надежность функционирования. Аппаратная надежность - надежность устройства, не зависящая от характеристик объекта, на котором установлено данное устройство; надежность функционирования связана с выполнением функций, которые возло­жены на данное устройство, и зависит от свойств защищаемого или автоматизируемого объекта. В отличие от элементов систем элект­роснабжения, отказы которых приводят к выводу их из работы, по­следствием отказа устройств РЗА может быть либо излишнее дейст­вие, либо несрабатывание, когда оно необходимо. Излишнее дейст­вие может быть как в момент отказа устройства - ложное срабатывание, так и при возмущении в системе, на которое устрой­ство не должно реагировать - неселективное срабатывание. Надежность подстанций как элемента системы электроснабже­ния зависит от быстроты и безотказности действия устройств РЗА линий и трансформаторов.

Во время работы системы электроснабжения возникают кратко­временные переходные процессы, вызванные изменениями перето­ков мощности, аварийными режимами, действиями средств противоаварийной автоматики. Эти процессы могут отразиться на режиме работы потребителей электроэнергии, особенно промышленных предприятий с непрерывным технологическим процессом. Опыт эксплуатации систем электроснабжения показал, что зна­чительная часть автоматических отключений линий электропере­дачи вызывается неустойчивыми самоустраняющимися поврежде­ниями. Устройство автоматического повторного включения (АПВ) позволяет в большинстве отключений восстановить нормальную схему электроснабжения. Также успеш­но может быть использовано АПВ, если отключение линии прои­зошло из-за ложной или неселективной работы РЗ. Неустойчивые повреждения могут возникать также на выводах трансформаторов, шинах подстанций, шинных сборках и др. Применение устройств АПВ питающих кабельных линий (6-10) кВ в системах электроснабжения промышленных предприя­тий не всегда целесообразно, так как повреждения в этих случаях, как правило, являются устойчивыми. Действия АПВ при устойчи­вом КЗ на кабельных линиях могут вызвать развитие аварии и еще большие повреждения. Успешное действие АПВ имеет место на воздушных линиях элек­тропередачи; в этих случаях электроснабжение можно восстановить за время, менее 1 с, что позволяет повысить надежность электро­снабжения потребителей.

Другим эффективным средством повышения надежности элект­роснабжения является восстановление питания потребителей с по­мощью автоматическое включение резерва (АВР) источников взамен поврежденных или ошибочно от­ключенных источников питания [3]. На предприятиях разных отраслей промышленности широко ис­пользуются СД мощностью до 5000 кВт (например, для привода на­сосов, компрессоров); на их долю иногда приходится до 75 % всей потребляемой предприятием электроэнергии. Кратковременное (0,15-0,2) c снижение напряжения до 0,6U_ном приводит к выпаде­нию из синхронизма этих двигателей, остановке компрессоров и расстройству технологического процесса. Успешное действие АПВ и АВР в этих схемах не обеспечит бесперебойность работы.

1. 
   Конюхова, Е.А. Надежность электроснабжения промышленных предприятий /Е.А. Конюхова, Э.А. Киреева. – М. : НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2001. – 75-78 с.
   

3. Андреев, В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения / В.А. Андреев. - М. : Высшая школа, 1991. – 496 с.

УДК 621. 31.

СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Н.С. Жексембиева, канд. техн. наук, Н.В. Лелеш, магистрант
Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана
Статьяда электрмен жабдықтау жүйесіндегі электр жабдықтар сенімділігінің корсеткіштері қарастырылған. Бұл көрсеткіштер ретінде электрмен жабдықтау жүйесінің жұмысының қалыпты режимде бұзылу саны және ұзақтығы, жоспарланған жөндеу және пайдалану жұмыстарының өткізілу мен тозу периодтары келтірілген.
В данной статье рассматриваются показатели надежности электрооборудования в системах электроснабжения, в качестве которых принимают число и длительность нарушений нормального режима работы системы электроснабжения, периодичность отказов и проведения плановых ремонтно-эксплуатационных работ.
Parameters of reliability of electric equipment in systems of electrosupply, which are accepted as number and duration of infringements of normal operating mode of system of electrosupply, periodicity of refusals and carrying out of scheduled repair-operational works are considered in this article.
Надежность электрических станций, подстанций, линий электропередачи, систем электроснабжения, преобразовательных установок, источников питания является основным техническим требованием, предъявляемым к таким установкам.

В широком смысле под надежностью понимают свойство системы или изделия сохранять свои параметры в заданных пределах при заданных условиях эксплуатации. Применительно к системам электроснабжения нормальным следует считать режим, при котором потребители обеспечиваются электроэнергией заданного качества и количества в точном соответствии с графиком ее спроса и схемой электроснабжения, предусмотренной для условий длительной работы.

Надежность системы электроснабжения определяется надежностью ее отдельных элементов (генерирующих агрегатов, линий электропередачи, коммутационной аппаратуры, устройств защиты и автоматики и др.), схемы (степенью резервирования) и режима (запасами статической и динамической устойчивости), а также жизнеспособностью или живучестью системы, т.е., ее способностью выдерживать системные аварии без катастрофических последствий. Отказы оборудования в работе неизбежны даже при хорошем качестве оборудования и высоком уровне эксплуатации. Отказы происходят в силу ряда объективных причин случайного характера и, прежде всего, из-за того, что в условиях эксплуатации оборудование может подвергаться нерасчетным воздействиям, учет которых потребовал бы неоправданно больших запасов.

В зависимости от постановки задачи надежность можно характеризовать различными показателями. Применительно к системам электроснабжения в качестве основных показателей надежности принимают число и длительность нарушений нормального режима системы электроснабжения. На основе количественных оценок надежности возможна оценка экономической эффективности системы электроснабжения.

Оптимальный уровень надежности электроэнергетических установок определяют, оценив ущерб, нанесенный потребителям перерывом электроснабжения, а также убытки, обусловленные аварийным ремонтом, и расходы, связанные с повышением надежности. Система электроснабжения должна работать так, чтобы при ограниченной надежности ее элементов обеспечивалась оптимальная надежность электроснабжения.

Требования к надежности системы электроснабжения определяют выбор объемов и способов резервирования.

Отказы элементов системы электроснабжения определяются большим числом факторов, носящих случайный характер, и поэтому могут рассматриваться как случайные события. Это и предопределяет необходимость анализа надежности на основе теории вероятностей.

Понятие элемента системы электроснабжения является в определенной степени условным. Дело в том, что в зависимости от постановки задачи одна и та же часть системы электроснабжения может рассматриваться и как система, и как элемент. Например, при анализе общей надежности системы электроснабжения предприятия, цеховые подстанции (ЦП) или распределительные устройства (РУ) могут приниматься за элементы системы электроснабжения. Однако при анализе надежности электроснабжения отдельных цехов эти же ЦП или РУ целесообразно рассматривать как систему.

Если мы принимаем РУ как систему и оцениваем его надежность, то элементами этой системы могут быть комплектные устройства, составляющие данную подстанцию. В свою очередь, если нашей целью является изучение надежности комплектного устройства, то оно будет представлять собой систему, состоящую из отдельных элементов-разъединителей, выключателей, трансформаторов тока, шин и т.д.

Показателем надежности принято называть признак, по которому оценивается надежность элемента, а характеристикой надежности - количественное значение этого показателя для этого элемента.

Модель отказов и восстановления силового трансформатора. Рассмотрим трансформатор как элемент, условно состоящий из двух последовательно соединенных элементов, в одном из которых могут появляться внезапные отказы, а в другом – постепенные. Внезапные отказы появляются вследствие резкого, внезапного изменения основных параметров под воздействием одного или нескольких случайных факторов внешней среды либо вследствие ошибок обслуживающего персонала. При постепенных отказах наблюдается плавное, постепенное изменение параметра элементов в результате износа отдельных частей или всего элемента в целом [1].

Вероятность безотказной работы представим произведением вероятностей

где Р_в(t) и Р_и(t) — соответственно вероятности безотказной работы условных элементов, соответствующих внезапному и постепенному отказу вследствие износа.

В теории надежности в качестве основного распределения времени безотказной работы при внезапных отказах принимается показательное распределение

. (2)

Постепенные отказы трансформатора происходят в основном по причине износа изоляции. Износ можно описать законом распределения Вейбулла-Гнеденко

где t₀ — порог чувствительности, то есть элемент гарантировано не откажет, в интервале времени от 0 до t₀ может быть равно нулю. Тогда окончательно имеем

Причинами внезапных отказов трансформатора являются повреждения вводов трансформатора вследствие перекрытия контактных соединений, утечка масла. Причинами постепенных отказов в свою очередь будут нарушения изоляции обмоток вследствие возникновения внешних и внутренних перенапряжении, сквозных токов коротких замыканий и дефектов изготовления. На основании принятых критериев выделим два статистических ряда для внезапных и постепенных отказов (таблица 1).

Параметр показательного закона  находим по формуле:

где х_ср— среднее значение наработок на отказ.

Среднее время безотказной работы определим по формуле:

(6)

Известно, что оборудование может находиться в следующих состояниях с соответствующими временами: в работе - Т_раб; в аварийном простое - Т_ав; в плановом ремонте - Т_пл; в резерве – Т_рез; в эксплуатационном останове - Т_эксп.

Для выбора схем электрических соединений электростанций, подстанций, электрических сетей и систем электроснабжения в целом, а также для определения величины и места размещения резерва необходимы следующие показатели, характеризующие надежность работы электрооборудования:

1) периодичность повреждений, неисправностей и отказов в работе оборудования, периодичность отказов, ложных и неправильных действий устройств защиты и автоматики;

2) время ликвидации аварии данного вида оборудования или установки, трудозатраты и стоимость аварийно-восстановительных работ;

3) периодичность проведения плановых ремонтно-эксплуатационных работ, связанных с выводом оборудования из работы, трудозатраты и стоимость ремонтно-эксплуатационных работ.

Рассмотрим эти показатели применительно к электрооборудованию.

Параметр потока отказов (или удельная повреждаемость) определяется как отношение количества Δn₀(t) отказавших единиц оборудования в единицу времени Δt к числу m(t) единиц оборудования, работающих в данный отрезок времени:

(7)

Средняя наработка на отказ представляет собой среднее значение времени работы между отказами оборудования данного типа и определяется по экспериментальным данным:

где t_ip - время работы оборудования данного типа между (i-1) и i-м отказами; k - число отказов.

Число отказов, а, следовательно, и интервалы между ними для линий электропередачи зависят от длины линий, поэтому в этом случае интервалы между авариями должны приводиться к одной длине (например, l = 100 км) по формуле:
, (9)

где t_iф - фактический интервал; l_ф - фактическая длина линии.

Среднее время наработки на отказ, или, иначе говоря, продолжительность работы между отказами, можно определить приближенно за год
. (10)

Ресурс - продолжительность, или объем, работы Т_рес в часах непрерывной работы или в числе операций до предельного состояния. Например, для выключателей ресурсом является допустимое число отключенных коротких замыканий до внепланового ремонта. При этом учитывается как среднее время проведения ремонтных работ по восстановлению повредившегося или отказавшего оборудования, так и среднее время, необходимое для проведения оперативных переключений по восстановлению нормальной схемы электроустановки или замене отказавшего оборудования резервным. Среднее время восстановления определяется на основе эксплуатационного опыта и рассчитывается по формуле

где t_iв - время ремонта или оперативных переключений (с учетом времени отыскания неисправности или повреждения); k - число отказов.

Коэффициент вынужденного простоя может быть вычислен и непосредственно через основные показатели надежности:

.

(12)

Если приводится в часах, то

Таким образом, вероятность состояния отказа элемента за достаточно большой промежуток времени (не менее года) равна произведению среднего времени восстановления и параметра потока отказов (интенсивность отказов), т.е. практически по удельной повреждаемости оборудования и среднему времени восстановления можно определить средние вероятности состояния отказа и рабочего состояния [2].

Время вывода элемента в плановый ремонт обычно выбирают таким образом, чтобы вызванное отключением элемента снижение надежности было бы наименьшим.

Например, капитальный ремонт генерирующих агрегатов электростанций проводится, в основном, во время летнего провала графика нагрузки системы. Очевидна нецелесообразность вывода линий электропередачи в плановый ремонт, когда по прогнозу ожидаются неблагоприятные климатические условия - гроза, гололед. При отказе одного элемента вывод в плановый ремонт другого элемента, его резервирующею, как правило, может быть отложен и т.п. Эти обстоятельства принимаются во внимание при учете влияния плановых ремонтов на надежность электроснабжения [3].

2. 
   Кудрин, Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для вузов / Б.И. Кудрин. - М : Энергоатомиздат, 1995. – 30-32 с.
   
3. 
   Фокин, Ю.А. Оценка надежности систем электроснабжения / Ю.А. Фокин, В.А. Туфанов. - М. : Энергоатомиздат. 1981, – 45-47 с.
   

УДК 697.7

Рост цен на энергоносители, нестабильное теплоснабжение, больше теплопотери от источника тепла к объекту – становится преградой на пути к получению необходимого тепла на производстве.

В последнее время для обогрева промышленных площадей и помещений больших объемов производятся системы инфракрасного газового лучистого отопления (ГЛО).

ГЛО – это пример использования передачи тепла от объекта к объекту в виде длинноволнового инфракрасного излучения.

Газовое лучистое отопление организуется с помощью газовых инфракрасных излучателей. Основным элементом излучателя является газовый инжектор, струя газа выходящего из сопла, полностью инжектирует необходимый для горения воздуха. Полученная газовоздушная смесь продавливается через отверстия в керамической насадке и сгорает без пламени на ее поверхности. При этом массив насадки нагревается до температуры 800 С и выше. Высокотемпературная поверхность насадки выполняет функцию нагревательного прибора, который обеспечивает теплоотдачу в помещение преимущественно излучением (до 60 С). Направленное излучение теплового потока достигается с помощью металлического рефлектора с коэффициентом поглощения -0,04.

Газовые инфракрасные излучатели входят составной частью в отопительные приборы радиационного действия (газовые камины) или же используются как самостоятельные нагревательные приборы в системах газового лучистого отопления.

Излучатели размещаются вдоль наружных стен здания или под потолком перекрытия на высоте не менее 2,5 м от поверхности пола. Подводка газа к излучателям осуществляется стационарными трубопроводами.

Регулирование теплопроизводительности системы отопления производится автоматически с помощью терморегуляторов или вручную путем выключения отдельных излучателей в зависимости от температуры воздуха в помещении.

Важным преимуществом газовых лучистых систем отопления по сравнению с конвективными является значительная экономия тепловой энергии, которая обеспечивается за счет снижения градиента температуры воздуха в помещении.

Инфракрасное излучение проходит сквозь воздух, не нагревая его, и превращается в тепло при попадании на поверхность твердых предметов, пол, оборудование, рабочие места и т.д.

При традиционном отоплении величина температурного градиента составляет 1,0 – 1,5 С на каждый метр высоты. При лучистом отоплении указанный градиент снижается до 0,3 – 0,4 С. Таким образом, если в рабочей зоне помещения (на высоте 1,5 м) температура внутреннего воздуха t_в=18⁰ С, то на высоте 10 м указанная температура составляет 30,8 ⁰ С (конвективное отопление) и 21,4 ⁰ С (лучистое отопление). Повышение температуры внутреннего воздуха на 1⁰С увеличивает среднегодовые теплопотери здания на 4 – 5 %. Следовательно, перерасход теплоты в верхней зоне помещения при конвективном отоплении достигает 37,6 %.

В ГЛО не используется промежуточный теплоноситель, а осуществляется прямой нагрев. Вследствие направленного излучения в нижнюю зону помещения отсутствует необходимость приращивания мощности установки на высоту помещения.

В верхней зоне нет скопления теплых воздушных масс, а, следовательно, и больших теплопотерь.

В помещениях отапливаемых ГЛО, температура воздуха ниже традиционной расчетной, в то время как поверхности полов, стен и оборудования имеют температуру выше. В целом, получается тоже ощущение комфорта, лучистое отопление при температуре внутреннего воздуха 12 ⁰С обеспечивает такое же состояние теплового комфорта, что и конвективное отопление при температуре 20⁰ С.

Отопительными приборами фирмы FRACCARO S.r.I, работающими по принципу инфракрасного теплового излучения, являются приборы PANRADO, GIRAD, SUNRAD.

PANRAD – инфракрасный излучатель «темного» типа с трубными модулями 6-9-12 м и мощностью горелки 20-30-40 кВт. Температура излучателя – 400 – 450 ⁰ С. Высота установки от 6 до 35 м.

GIRAD – инфракрасный излучатель «темного» типа с трубным модулем до 330 м и тепловой мощностью до 300 кВт. Температура излучателя – 150 – 250⁰ С. Высота установки – от 4 до 20 м.

Возможен вынос блока горелки за пределы помещения.

SUNRAD – это инфракрасный излучатель «светлого» типа. Здесь используется метод беспламенного сжигания газа на керамических пластинах. Тепловая мощность от 7 до 36 кВт. Назначение – отопление помещений большой высоты.

В блок-горелках FRACCARO, благодаря их особой конструкции, получается газо-воздушная смесь с наилучшими стехиометрическими характеристиками, что позволяет повысить КПД до 93%. При этом показатели выброса в атмосферу СО, СО₂, NO_x значительно ниже установленных норм.

Преимущества ГЛО:

- отпадает необходимость строительства котельных и прокладки теплотрасс;

- отсутствие постоянного обслуживающего персонала;

- быстрый монтаж, демонтаж приборов;

- исключается замерзание системы отопления;

- быстрый прогрев помещения (15 – 30 минут);

- равномерное распределение тепла по помещению;

- низкая температура воздуха в помещении;

- локальный/зональный обогрев;

- экологическая совместимость.

Выгода от использования ГЛО:

- по капиталовложениям (нет котельной);

- по эксплуатационным расходам;

- по удобству обслуживания – техобслуживание один раз в месяц;

- надежность элементной базы;

- многофункциональность лучистых обогревателей.

Снижение температуры внутреннего воздуха на 1⁰С уменьшает среднегодовые потери здания на 4 – 5%. Следовательно, применение лучистых газовых систем отопления сберегает до 32 – 40% тепловой энергии.

Основной задачей на сегодняшний день является широкая кампания по информированию руководителей предприятий о возможностях, которыми обладают системы лучистого инфракрасного отопления.

УДК 556.113:550.814:622.245

Большая часть современного знания о воде получена лишь во второй половине ХХ в. В результате продолжающегося развития исследований на воду количество накопленных научных фактов непрерывно возрастает. По этому поводу В.И. Вернадский отмечал: «По-видимому, даже многократные открытия одной и той же истины, приближения к ней с разных сторон, в разных местах, в разные времена, прежде чем она будет осознана, понята и войдет в науку, является обычным явлением в истории науки» [1].

К настоящему времени стали широко известными аномальные свойства омагниченной воды [2], явление диа-и парамагнетизма водных растворов [3,4], которые испоьзуются в промышленности, сельском хозяйстве, биологии и лечебной медицине [5]. Значительно раньше начали использовать лечебно-питьевые и бальнеологические свойства минеральных источников, содержащих специфические лечебно-активные макрокомпоненты и газы. Издревне известны лечебно-бальнеологические свойства соляных озер и грязей. Получило использование в сельском хозяйстве (замачивание семян и пр.) применение дегазированной воды, получаемой путем нагревания до кипения и быстрого охлаждения [6], или активированной воды, подвергнутой интенсивной термобарической обработке [7].

Тем не менее продолжают оставаться малоизвестными чрезвычайно важные физические свойства воды и водных растворов, успешно применяемые в рудопоисковой геологии и нефтепромысловой практике.

Как известно, процесс гидротермального рудоотложения во многом зависит от свойств единого растворителя – воды. Как показали исследования ее структуры, вода обладает уникальными свйствами полиморфных превращений в особых температурных точках: 4, 40, 85, 165, 225, 270, 340, 410⁰С, в которых происходит импульсное изменение кислотности растворителя, что определяет основные условия осаждения металлов из гидротермальных растворов [8,9].

Учитывая, что ведущим фактором гидротермального рудоотложения является структурная перестройка воды, в целях выделения особых точек ее полиформизма А.В.Кокиным [10] были изучены декриптометрические свойства минералов из 14 гидротермальных месторождений Якутии. Результаты статистической обработки анализов 3594 мономинеральных проб кварца, сульфидов и золота позволили выделить 7 температурных максимумов ваккуумной декриптизации и гомогенизации включений вблизи температурных точек полиформизма воды: 49 11, 85 7, 160 5, 2228, 2657, 3409, 43017⁰ С.

Физическая сущность совпадения выделенных температурных максимумов при декриптизации включений в минералах различных по возрасту и генезису гидротермальных месторождений с точками полиморфизма воды состоит в том, что на границе этих структурных превращений происходит выпадение широкого круга рудных минералов, в том числе и кварца вне зависимости от существования внешних физико- химических барьеров. В точках полиморфизма воды и, по-видимому, кварца сапороизвольно создаются такие «импульсные» изменения кислотности растворителя, которые определяют направленность реакции в гидротермальном рудообразующем растворе и оказывают влияние на состав растворенной твердой фазы [9]. При переходе этих температурных границ выпадение металлов из растворов подчиняется закону действующих масс, но не в каждом температурном интервале структурных превращений воды, а только в определенных температурных точках в зависимости от геологических условий рудообразования. Анализ частоты встречаемости групп включений в минералах позволяет выделить определенную закономерность, которая сводится к тому, что в 55-80 % всех случаев в рудных минералах гидротермальных месторождений формируются три основные температурные группы включений в диапазоне 85- 265⁰С [10].

Именно в этом интервале температурных максимумов и соответствующих им точках полиморфизма воды проявляются границы выпадения избыточных элементов из гидротермальных растворов, образующих скопления полиметаллических и редкометальных оруденений и отражающих зональность циклично-периодической деятельности флюидного режима земной коры на этапах прогрессивного и регрессивного литогенеза.

В практике подготовки нефтяных скважин к эксплуатации первоначальным звеном служит вскрытие пласта – комплекс операций для сообщения продуктивного пласта со скважиной. В этом комплексе операций важное место отводится вторичному вскрытию- созданию перфорационных отверстий и каналов после спуска и цементирования обсадной (эксплуатационной) колонны.

Вторичное вскрытие продуктивного пласта производят перфораторами различных конструкций. В числе нескольких типов перфораторов в настоящее время наиболее употребительным является гидроструйный метод перфорации.

При гидроструйной перфорации образование перфорационных отверстий и каналов происходит за счет ударного действия движущейся с большой скоростью струи жидкости. Для повышения абразивного воздействия в жидкость добавляют песок.

Неожиданный на первый взгляд эффект получается при добавлении к воде небольших добавок полимера- абразивное действие струи усиливается – полимерный раствор пробивает металл лучше, чем смесь воды с песком и даже воды со стальными частицами. Обьясняется это следующим. Полимер представляет собой вязкоупругую систему, для которой характерна немгновенная связь между нагрузкой и деформацией, т.е. деформация запаздывает по отношению к нагрузке. Это запаздывание оопределяется реологическим параметром- временем релаксации. Если при ударе полимерной частицы о преграду время контакта меньше времени релаксации, то частица не успевает деформироваться и ведет себя как абсолютно твердое тело. При ударе песчинки или стальной частички, которые являются упругими телами, происходит их мгновенная деформация, на которую тратится часть кинетической энергии частицы. Поэтому пробивная способность водопесчаной или водометаллической смеси меньше, чем водополимерной [11].

Другие примеры использования физических свойств воды при подготовке нефтяных скважин к эксплуатации связаны с ее магнитной обработкой.

В процессе первичного вскрытия продуктивного пласта основными факторами, определяющими эффективность данной операции, являются состав и свойствами используемой промывочной жидкости (плотность, реологические характеристики, водоотдача). При этом для предотвращения набухания глин и увеличения начального градиента давления между скважиной и пластом (репрессии) используют различные способы обработки промывочного раствора (внесение специальных добавок и пр.) К более дешевым и надежным относится магнитная обработка воды.

При контакте обработанной в постоянном магнитном поле воды с глинами монтмориллонитовой группы последние практически не набухают. Более того, обработка уже набухшей глины омагниченной водой приводит к восстановлению начальной проницаемости и снятию начального градиента давления.

Следующий пример использования омагниченной воды связан с технологией освоения нефтяных скважин. В числе технологических схем разобщения пластов в многопластовых залежах известен метод разобщения пластов изолирующими магнитными пробками. В основе этого способа лежит магнитно-реологический эффект – изменение реологических параметров магнитной жидкости под действием магнитного поля. В качестве магнитной жидкости применяют жидкость с большой вязкостью и добавкой магнитного вещества.

При наложении внешнего магнитного поля жидкость «твердеет» и образовавшаяся пробка оказывается в состоянии выдерживать требуемые перепады давления.

Приведенные методы и технологии далеко не исчерпывают широкий спектр физических свойств и особенностей такого уникального природного тела, как вода, стоящего особняком в истории нашей планеты.

1. Аксенов, Г. Вернадский ЖЗЛ / Г. Аксенов . – М.: Молодая гвардия, 2001.- 165 с.

2. Классен, В.И. Омагничивание водных систем / В.И. Классен. –М.: Химия, 1978.- 238с.

3. Курмангалиев, Р.М. Явление диа- парамагнитного эффекта водных растворов / Р.М. Курмангалиев.-Уральск. Западно-Казахстанский ЦНТИ, 1995. №85-С. 95.-5.

4. Курмангалиев, Р.М. Биологическая роль диа-и парамагнетизма водных растворов / Р.М. Курмангалиев // Вода в биосферных процессах. –Уральск, 2001. – С. 80-91.

5. Курмангалиев, Р.М. Основы гидрогеомагнитной экологии / Р.М. Курмангалиев, Уральск.- 2004.- 52 с.

6. Зелепухин, В.Д. Ключ к «живой» воде / В.Д. Зелепухин, И.Д. Зелепухин, Алматы: Кайнар, 1987. - 176 с.

7. Летников, Ф.А. Активированная вода / Ф.А. Летников, Т.В. Кащеева, А.Ш. Минцис, Новосибирск: Наука, 1976. -135 с.

8. Масалович, А.М. Геология рудных месторождений / А.М. Масалович.- М., 1975.-Т.51.- № 2. – С. 59-69.

9. Овчинников, Л.Н. Основные параметры природных процессов эндогенного рудообразования / Л.Н. Овчинников, А.М. Масалович, Новосибирск: Наука, 1979.- Т.1.- С. 66-76.

10. Кокин, А.В. Соответствие ступеней минералообразования температурным точкам полиморфизма воды и кварца в гидротермальных месторождениях Якутии / А.В. Кокин // Докл. АН СССР, 1982.- Т. 262.- № 1. – С.198-201.

11. Мирзаджанзаде, А.Х. Технология и техника добычи нефти / А.Х. Мирзаджанзаде, И.М. Ахметов [и др.]. – М.. Недра, 1986.-С. 25-38.

УДК 631.874:631.37
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРАНСПОРТИРОВКИ ЗЕЛЕНЫХ КОРМОВ НА КРУПНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Т. Райтер

Алоис Пёттингер Машиненфабрик ГмбХ, Австрия