Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ путей повышения эффективности работы погружных электронасосных агрегатов 9
1.1 Анализ причин выхода из строя погружных электронасосных агрегатов 9
1.2 Способы увеличения срока службы погружных электронасосных агрегатов 14
1.3 Принципы управления пусковыми режимами асинхронных электроприводов 16
1.4 Обзор современных устройств управления пусковыми режимами асинхронных электроприводов 24
1.5 Принципы построения адаптивных устойств управления 27
1.6 Выводы и постановка задач исследования 31
2 Обоснование показателя плавности процесса пуска погружных электронасосных агрегатов 34
2.1 Анализ единичных показателей плавности 34
2.1.1 Нестационарные гидравлические возмущения при пуске и остановке скважинного электронасоса 35
2.1.2 Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электродвигателе при пуске 42
2.1.3 Энергетические показатели процесса пуска погружных электронасосных агрегатов 46
2.1.4 Интегральный показатель плавности пуска 48
2.2 Выбор мультипликативного показателя плавности пуска 49
2.3 Выводы по главе 51
3 Программа и методика экспериментального исследование процесса пуска системы «софтстартер - погружной электронасосный агрегат -скважина» 52
3.1 Программа экспериментальных исследований 52
3.2 Моделирование на ЭВМ переходных режимов системы «софтстартер —погружной электронасосный агрегат - скважина» 53
3.3 Синтез физической модели погружного электронасосного агрегата 61
3.4 Конструкция экспериментальной установки 72
3.5 Методика проведения эксперимента 77
3.6 Выводы по главе 80
4 Разработка софтстартера с самонастройкой 81
4.1 Результаты экспериментальных исследований 81
4.2 Разработка алгоритм адаптивного плавного пуска погружного электронасосного агрегата (самонастройки софтстартера) 96
4.3 Разработка принципиальной схемы софтстартера с самонастройкой 107
4.4 Выводы по главе 112
5 Анализ технико-экономической эффективности применения разработанного софтстартера с самонастройкой 113
5.1 Расчет показателей эксплуатационной надежности погружных электронасосных агрегатов при применении софтстартера с самонастройкой 113
5.2 Определение экономической эффективности применения софтстартера с самонастройкой 116
5.3 Выводы по главе 126
Общие выводы и рекомендации 127
Литература 129
Приложения 141
- Обзор современных устройств управления пусковыми режимами асинхронных электроприводов
- Энергетические показатели процесса пуска погружных электронасосных агрегатов
- Моделирование на ЭВМ переходных режимов системы «софтстартер —погружной электронасосный агрегат - скважина»
- Разработка алгоритм адаптивного плавного пуска погружного электронасосного агрегата (самонастройки софтстартера)
Введение к работе
Обеспечение сельских населенных пунктов и объектов сельскохозяйственного производства качественной питьевой водой имеет большое значение. Механизация и автоматизация процесса подъема воды позволяет резко снизить затраты труда и уменьшить себестоимость продукции.
Для водоснабжения могут быть использованы воды рек, озер, искусственных водоемов, подземных источников и атмосферные воды. Поверхностные (в реках, каналах и водоемах) в санитарном отношении уступают подземным водам, так как подвержены всевозможным загрязнениям; количество и качество воды, а также ее температура непостоянны и зависят от времени года. Такая вода нуждается в очистке, что значительно удорожает ее стоимость. Например, стоимость 1 м3 воды поверхностного источника с очисткой ее на медленных фильтрах примерно в 4 раза выше стоимости 1 ,3 воды из подземного источника.
Как источники водоснабжения подземные воды имеют большее распространение. Как правило, они лучше поверхностных вод по качеству и имеют незначительные колебания температуры.
В качестве водоподъемного оборудования наибольшее
распространение получили центробежные погружные электронасосные агрегаты (ПЭА) разных типоразмеров.
Погружные электронасосные агрегаты обладают целым рядом преимуществ по сравнению с поверхностными насосными агрегатами, предназначенными для водоподъема из буровых скважин. Это, прежде всего, значительно более высокий КПД (50-55%) /1/, малая металлоемкость, отказ от строительства специальных насосных помещений.
Подъем и опускание ПЭА - трудоемкая и продолжительная операция, поэтому профилактические работы в процессе эксплуатации не производятся, чем объясняется их высокая аварийность.
Таким образом, вопросы повышения эксплуатационной надежности ПЭА имеют большое значение, в связи с чем необходимо уделять внимание развитию методов и средств, увеличивающих их срок службы.
Одним из направлений снижения аварийности асинхронных электроприводов является применение устройств плавного пуска (софтстартеров), позволяющих формировать "мягкий" переходный процесс с уменьшением пускового тока, переходного момента и увеличением времени пуска.
В настоящее время серийно выпускается большое количество софтстартеров, однако методики их настройки на конкретных электроприводах проработаны недостаточно. Неправильное задание параметров закона управления пуском, реализованное в софтстартере (начальное напряжение и динамика его увеличения) в ряде случаев может свести на нет ожидаемый эффект или даже ухудшить переходный процесс, сокращая срок службы электропривода. Ряд электроприводов, например ПЭА, отличаются неопределенностью механической характеристики рабочей машины. При этом непосредственный контроль процесса пуска затруднен, поэтому перспективным направлением совершенствования таких электроприводов является разработка софтстартеров, обладающих функцией самонастройки.
Объект исследования - система водоподъема сельскохозяйственного назначения башенного типа.
Предмет исследования - динамические характеристики и пусковые режимы погружного электронасного агрегата.
Методы исследований. В работе использованы элементы теории подобия, методы математической статистики, прикладное программное обеспечение общего назначения и специализированные математические пакеты.
В первой главе «Анализ путей повышения эффективности работы погружных электронасосных агрегатов» в результате аналитического обзора
исследований, опытно-конструкторских разработок и передового опыта установлена актуальность темы, определены цель, объект и предмет исследования для получения новых научных результатов, необходимых для решения поставленных задач.
Во второй главе «Обоснование показателя плавности процесса пуска
погружных электронасосных агрегатов» изложены результаты теоретических
исследований показателей, характеризующих плавность процесса пуска.
Предложен мультипликативный показатель для оценки плавности процесса
пуска погружного электронасосного агрегата. В выводах по главе
сформулированы задачи экспериментальных исследований, необходимых
для проверки теоретических предпосылок использования
мультипликативного показателя плавности при самонастройке софтстартера.
Третья глава «Программа и методика экспериментального исследование процесса пуска системы софтстартер - погружной электронасосный агрегат - скважина» содержит методику исследований, описание приборов, приспособлений и средств измерения, регистрации и обработки результатов, требования к экспериментальной установке, описание методики статистической обработки результатов исследований .
Четвертая глава «Разработка софтстартера с самонастройкой» содержит результаты выполнения программы исследований, представленных в виде таблиц и графиков. Завершается глава разработкой алгоритма самонастройки и принципиальной схемы софтстартера с самонастройкой.
В пятой главе «Анализ технико-экономической эффективности применения разработанного софтстартера с самонастройкой» в соответствии с методическими рекомендациями определены показатели эффективности применения софтстартера с самонастройкой на ферме на 800 голов КРС.
Научная новизна состоит в увеличении срока службы погружного электронасосного агрегата за счет повышения эффективности работы в динамических режимах с софтстартерным пуском, основанной на:
- обосновании показателя плавности процесса пуска погружного
электронасосного агрегата, определяемого путем измерения мгновенного значения тока электродвигателя;
математической модели системы «софтстартер - погружной электронасосный агрегат - скважина»;
теоретическом и экспериментальном исследовании зависимости показателя плавности от параметров закона управления динамическим режимом погружного электронасосного агрегата, реализуемого софтстартером с самонастройкой.
Практическая значимость работы. Использование разработанного софтстартера с самонастройкой позволяет:
увеличить время разгона при плавном пуске до 0,3-0,4с. Уменьшить пусковой ток при плавном пуске в 1,27 - 1,44 раза при оптимальных настройках софтстартера;
увеличить срок службы в 1,28 раза.
Результаты работы были внедрены в федеральном государственном унитарном сельхозпредприятии «Батайское» Министерства обороны Российской Федерации.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены и одобрены на научно-технических конференциях Азово-Черноморсой государственной агроинженерной академии (Зерноград, 2006-2008гг.), научно-практических конференциях Ставропольского ГАУ 2006, 2007гг.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 работ, из которых 1 работа в изданиях, рекомендуемых ВАК.
На защиту выносятся следующие основные положения:
показатель плавности процесса пуска ПЭА;
математическая модель системы "софтстартер - ПЭА - скважина";
результаты математического моделирования и экспериментального исследования зависимости показателя плавности процесса пуска ПЭА от параметров закона управления тиристорами.
Содержание работы. Диссертационная работа содержит введение, пять
глав, общие выводы, библиографический список из 101 наименования и приложения на 19 страницах. Работа изложена на 139 страницах машинописного текста, содержит 69 рисунков, 13 таблиц.
Работа выполнена на кафедре «Информацонно-управляющих систем» Федерального государственного образовательного учреждения «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия» (г. Зерноград, Ростовской обл.), в соответствии с планом НИР академии.
Обзор современных устройств управления пусковыми режимами асинхронных электроприводов
При реализации пусковых режимов, связанных с коммутационными операциями, в асинхронном двигателе, как в специфической активно-индуктивной нагрузке, возникают электромагнитные процессы, обусловленные наличием как вынужденных, так и свободных (периодических и апериодических) составляющих тока. Токи в двигателе не мгновенно достигают установившихся значений, поэтому и моменты, развиваемые двигателем в переходном режиме, существенно отличаются от рассчитанных по статическим характеристикам, так как электромагнитный момент асинхронного двигателя определяется векторным произведением потокосцепления ротора на ток статора. Магнитные поля от вынужденной и свободной составляющей тока, взаимодействуя друг с другом в условиях непостоянства их взаимного расположения, создают электромагнитный момент асинхронного двигателя, имеющий колебательный характер с максимальными значениями, намного превышающими рассчитанные по статическим характеристикам /31, 42, 50, 63, 64/. Свободные периодические и апериодические составляющие моментов имеют затухающий характер. Время, в течении которого проявляется их влияние на момент асинхронного двигателя, зависит от параметров двигателя и его угловой скорости. Исследования многих авторов показывают, что максимальный ударный момент при прямом пуске возникает в первые периоды после подключения питающего напряжения (0,02 - 0,04с).
На начальном этапе также наиболее резко выражена колебательность переходного момента /39/. Электромагнитный переходный процесс, возникающий при подключении двигателя к сети, практически полностью затухает за время разгона двигателя до скорости, соответствующей критическому скольжению. Изменение параметров электропривода - момента инерции системы j и момента сопротивления рабочей машины Мс практически не влияет на величину максимального ударного момента при прямом пуске, но определяют время затухания свободных составляющих момента /19/. Максимальные ударные моменты в асинхронных электроприводах могут достигать недопустимо больших значений по условиям механической прочности механизмов, что влияет на надежность и долговечность работы электропривода. Механические перегрузки при пуске погружных электронасосов ведут к повышенному износу деталей и узлов, повреждению шпоночного соединения валов электродвигателя и насоса, разрушению резьбового соединения нагнетательного трубопровода и насоса и т.д. /65/. Электромагнитные переходные процессы существенно влияют на время пуска. Эта величина может в несколько раз отличаться от рассчитанной по статической механической характеристике /39/. При использовании тиристоров возникает возможность направленного воздействия на пусковые режимы асинхронного электропривода. Применение фазового управления тиристорными коммутаторами, которые являются практически безинерционными регуляторами переменного напряжения, дает возможность формировать переходные процессы, например, ограничивать во всем диапазоне угловых скоростей величины ударного момента до уровня критического, ограничивать ускорение до требуемого значения и т.д. Принципиально возможны три пути воздействия на динамику асинхронного электропривода погружного электронасоса с тиристорным управлением /31/ 1. Ограничение производной потока во времени. 2. Уменьшением предела изменения магнитного потока за счет ограничения его установившегося значения. 3. Создание первоначального магнитного потока и компенсация им свободных составляющих при детерминированном подключении фаз двигателя к питающей сети. При постоянной частоте питающей сети единственным методом управления током намагничивания и создаваемым им магнитным потоком является воздействие на систему приложенных к двигателю напряжений. Поэтому первый способ сводится к воздействию на скорость изменения приложенного к статору двигателя напряжения, второй — к изменению этого напряжения, а третий - к дискретной пофазной подаче напряжения к статору двигателя для создания необходимых ненулевых начальных условий. Третий способ нельзя признать универсальным, т.к. он позволяет лишь снижать ударные моменты при переходных процессах. Наиболее рациональным является воздействие на динамику пуско-тормозных режимов асинхронного двигателя формированием необходимых законов изменения во времени напряжения, питающего двигатель. Если двигатель подключается к сети при пониженном напряжении, то уменьшаются величины токов и обусловленных ими полей, что приводит к снижению ударных моментов. С другой стороны, так как максимальные моменты возникают в певые периоды питающего напряжения, то может оказаться достаточным кратковременное снижение напряжения на двигателе с последующим увеличением напряжения до номинального, когда успеют затухнуть свободные составляющие момента. Параметром управления, воздействующим на величину переменного напряжения, питающего двигатель, а, следовательно, и на вид механической характеристики, является угол открывания тиристоров а. Как показали исследования /39/, вид зависимости a = f(i) или зависимости U = f{t) не играет существенной роли при направленном формировании переходных процессов.
Энергетические показатели процесса пуска погружных электронасосных агрегатов
В настоящее время массово выпускаются полупроводниковые преобразователи частоты и тиристорные устойства плавного пуска (софтстартеры).
Современные софтстартеры /101/ являются многофункциональными устройствами, помимо функций управления пуском и остановом, на них как правило возлагают и защитные функции /43/. В таблице 1.1 приведены функции софтстартеров, выпускаемых некоторыми производителями /44, 45, 46, 47, 48/. Из таблицы 1 видно, что софтстартеры различаются только набором дополнительных функций (тип интерфейса дистанционной настойки, количество заводских предустановок, количество режимов, при которых срабатывает защита). Основные функции - настройка времени разгона, настройка начального напряжения присутствуют во всех моделях.
Применительно к ПЭА при настройке софтстартера могут возникнуть трудности с настройкой оптимального значения времени пуска и величины начального напряжения, т.к. при малом времени регулирования напряжения пуск может сопровождаться гидроударами, а при большом времени регулирования увеличивается время протекания пусковых токов. Если при этом выбрана небольшая величина начального напряжения, то при пуске двигатель не страгивается до тех пор, пока напряжение не увеличится. Рекомендации по настройке софтстартеров для различных типов нагрузок дает только фирма ABB. В рекомендациях указываются только пределы регулирования уставок /49/. Для насосов производители рекомендуют выбирать время разгона в диапазоне 10-30с. На практике после установки софтстартера проверяют правильность настроек визуально по уровню вибраций при пуске. Такой метод неточен, а применительно к погружным электронасосным агрегатам он не применим из-за удаленности наблюдателя.
Из рассмотренных устройств плавного пуска только устройство "Энерджи сейвер" способно в какой-то степени оценивать процесс пуска, благодаря функции построения кривой разгона (огибающие положительных полуволн тока) по трем отрезкам.
Софтстартер фирмы Solcon позволяет производить так называемый "ударный способ пуска". Сначала на двигатель в течении 5 периодов подается полное напряжение сети. Это так называемый "первый импульс", необходимый для уверенного страгивания ротора двигателя, т.е. преодоление момента сопротивления покоя. После этого на двигатель подается низкое напряжение, которое постепенно увеличивается до номинального, при этом двигатель разгоняется до номинальной частоты вращения. Увеличение напряжения достигается за счет изменения угла открытия а. Недостатком такого способа пуска является то, что именно в первые 3-6 периодов напряжения сети ток и момент асинхронного электродвигателя имеют максимальные ударные величины и наибольшую амплитуду колебаний.
Применение токовой отсечки дает возможность уменьшить токи в переходных процессах, а, следовательно, снизить потери и выбирать тиристоры на меньшие токи. Недостатком такого способа является достижение токами ударных значений в первый полупериод пуска вследствие запаздывания обратной связи на 0,01с /50/. Адаптация в кибернетике - процесс накопления и использования информации в системе, направленный на достижение определенного, обычно оптимального в некотором смысле, состояния или поведения системы при начальной неопределенности и изменяющихся внешних условиях. При адаптации могут изменяться параметры и структура системы, алгоритм функционирования, управляющие воздействия и т.п /51/. Адаптация применяется в тех случаях, когда воздействующие на систему факторы являются полностью или частично неизвестными. В процессе адаптации система накапливает данные об этих факторах и определяет их характеристики. Адаптация реализуется в адаптивных системах управления, частным случаем которых являются самонастраивающиеся системы. В процессе функционирования самонастраивающейся системы автоматически изменяются некоторые параметры управляющей части, с тем, чтобы обеспечить заданное качество регулирования в условиях нестационарности объекта управления, задающих и возмущающих воздействий. Различают самонастраивающиеся параметрические системы и системы экстремального регулирования. Основная особенность самонастраивающихся параметрические систем заключается в цели самонастройки - стабилизации или оптимизации динамических свойств системы в процессе ее работы; а достижение этой цели осуществляется с помощью параметрической связи, т.е. дополнительной цепи, которая изменяет параметры управляющего устройства (коэффициент усиления, постоянную времени) в зависимости от некоторой координаты системы или параметрического возмущения.
Классификацию самонастраивающихся параметрических систем можно осуществить по: принципу управления; способу получения информации о динамических свойствах системы.
По принципам управления можно выделить две группы систем: самонастраивающиеся параметрические системы замкнутого типа с обратной связью по показателю качества — аналог обычных систем, в которых используется принцип управления по отклонению (рисунок 1.6); самонастраивающиеся параметрические системы разомкнутого типа со связями по параметрическим возмущениям - аналог обычных систем регулирования, в которых используется принцип управления по возмущению.
Моделирование на ЭВМ переходных режимов системы «софтстартер —погружной электронасосный агрегат - скважина»
В настоящее время разработано много программных продуктов для решения инженерных задач. Среди универсальных систем компьютерной математики можно выделить следующие: Mathcad, Maple V, Mathematica, MATLAB. Преимущества пакета MATLAB /77, 78/ следующие: множество пакетов расширения системы (в том числе пакет имитационного моделирования блочно заданных систем Simulink); легкость адаптации к задачам пользователя; высокая скорость вычислений.
Моделирование перходных процессов системы тиристорный коммутатор — ПЭА - скважина произведено в пакете имитационного моделирования блочно заданных систем Simulink. Обработка полученных результатов проводилась в среде MATLAB.
В модели реализован вертикальный метод управления тиристорами /79/. Модель разбита на блоки (подсистемы) по функциональному признаку.
Блок Source - трехфазный источник питания (стандартный блок Simulink). Блок SIFU (рисунок 3.2) - схема импульсно-фазового управления. Блоки Simistorl, Simistor2 и Simistor3 моделируют симисторы соответственно для фазы А, В и С. Блок Asynchronous Machine - модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (стандартный блок Simulink), обмотки двигателя соединены по схеме звезда без нулевого провода. Блок Load моделирует момент сопротивления рабочей машины.
Блок Measurement служит для измерения тока статора, ротора, а также момента и пускового импульса. Схема импульсно-фазового управления распределяет управляющие импульсы тока на все симисторы и, кроме того, сдвигает управляющие импульсы тока для каждого симистора относительно соответствующего фазного напряжения, т.е. осуществляет регулирование угла а управления симисторами.
Входными сигналами для блока SIFU являются напряжения фаз А, В и С соответственно A In, В In и С In. Выходными сигналами являются управляющие импульсы тока. Для фаз А, В и С соответственно A Out, В out и С Out. Управляющие импульсы формируются компараторами (Comparator_A, Comparator_B, Comparator_C), сравнивающими пилообразное напряжение, синхронизированное с фазным (Pila_A, Pila_B, Pila_C), с напряжением от блока FUOT (формирователь угла открытия симисторов).
Структура подсистемы FUOT В библиотеке Simulink отсутствует блок, реализующий модель симистора. В предлагаемой модели симистор реализован с помощью встречно-параллельного соединения двух тиристоров и блоков логики, которые определяют какой тиристор должен открываться при подачи сигнала от блока SIFU. На рисунке 3.5 показана структура блока Simistorl.
На рисунке 3.8 показана структура блока Measurement. Блок Machines Measurement входит в библиотеку Simulink. Входным сигналом (In) для блока Measurement является выходной сигнал блока Asynchronous Machine.
Выходные сигналы - ток ротора (ir), статора (is), частота вращения (N(rpm)) и импульс тока (Impuls). Ипульс пускового тока вычисляется в блоке Atomic Subsystem (рисунок 2.9). В блоке Memory (рисунок ЗЛО) происходит запись значений импульса тока (Impuls), тока статора (Istator), частоты вращения (N) момента двигателя (Те) и текущего модельного времени (Time) в память на каждом шаге расчета.
Разработка алгоритм адаптивного плавного пуска погружного электронасосного агрегата (самонастройки софтстартера)
Современный уровень развития электроники позволяет реализовать софтстартер с самонастройкой на программируемом микроконтроллере.
Одна из самых популярных серий универсальных микроконтроллеров это микроконтроллеры AVR выпускаемые американской фирмой Atmel /88, 89, 90, 91, 92/. Выбираем микроконтроллер ATmega8535
Как и все микроконтроллеры AVR фирмы «Atmel», микроконтроллеры семейства Tiny являются 8-разрядными микроконтроллерами, предназначенными для встраиваемых приложений. Они изготавливаются по энергоэкономичной КМОП-технологии, которая в сочетании с усовершенствованной RISC-архитектурой позволяет достичь наилучшего соотношения быстродействие/энергопотребление. Удельное быстродействие этих микроконтроллеров может достигать значения 1 MIPS/МГц (1 миллион операций в секунду на 1 МГц тактовой частоты). Микроконтроллеры описываемого семейства предназначены в первую очередь для низкостоимостных («бюджетных») приложений и соответственно являются самыми дешевыми из всех микроконтроллеров AVR. Важной особенностью этих микроконтроллеров является эффективное использование выводов кристалла, почти все выводы (кроме выводов питания и некоторых специализированных измерительных) могут использоваться в качестве линий ввода/вывода. На рисунке 4.36 приведена принципиальная схема устройства самонастройки. Данное схемное решение может применяться совместно с софтстартерами заводского изготовления, имеющими интерфейс связи RS 485. Функционально устройство состоит из датчика тока, микроконтроллера DA1 и преобразователя интерфейса RS-485/RS-422 на основе микросхемы ADM485 фирмы Analog devices.
Для вновь вводимых в эксплуатацию водонапорных башен экономически целесообразно выполнять станцию управления на микроконтроллере. Принципиальная схема станции управления погружным электронасосным агрегатом представлена на рисунке 4.37. В станции реализован плавный пуск двигателя с помощью тиристорных модулей, подключенных последовательно с двигателем к фазам питающей сети. Для синхронизации управляющих импульсов используются 3 трансформатора напряжкния LV-25P фирмы АТОФ. В качестве датчика тока используется датчики тока ASM 50 фирмы TALEMA, SB1 - SB7 кнопки управления. SB1 -RESET, SB2 — выбор режима работы (автоматический/ручной), SB3 — управление насосом в ручном режиме, SB4 — включение режима настройки, SB5-SB7 настройка защиты, XS1 - разъем для подключения панели индикации при настройке защиты.
Расчет элементов софтстартера приведен в приложении.В, остальные элементы принимаем согласно рекомендациям изготовителей. Спецификация элементов софтстартера приведена в приложении Г. 1. Зависимость мультипликативного показателя плавности от параметров настройки софтстартера имеет один минимум, что дает возможность использовать его в процедуре самонастройки софтстартера. 2. Для каждого привода существуют оптимальные настройки параметров софтстартера, при которых переходные процессы максимально ограничиваются по времени и амплитуде. 3. Экспериментальные исследования процесса пуска погружного электронасосного агрегата показали, что разгон до номинальной частоты вращения при прямом пуске происходит за 0,2 - 0,35с, а при плавном пуске за 0,3-0,4с. Пусковой ток при плавном пуске уменьшается в 1,27 - 1,44 раза при оптимальных настройках софтстартера. 4. При изменении момента трогания от 0,1Мн до 0,37Мн оптимальное значение ан изменяется на 20%, а т на 14%, а коэффициент плавности изменится не более чем на 10%, поэтому процесс самонастройки софтстартера возможно провести один раз в начале эксплуатации конкретного ПЭА. 5. В алгоритме самонастройки целесообразно использовать метод двумерной оптимизации Гаусса - Зейделя, и метод одномерной оптимизации золотого сечения. По /93/ наработкой до отказа называется наработка объекта от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа. Коэффициент готовности является комплексным показателем надежности. Рисунок 5.1 — Схема для расчета надежности погружного электронасосного агрегата В работе /15/ представлены статистические данные о наработках до отказа и причинах выхода из строя погружных электронасосов ЭЦВ в сельхозпроизводстве. Наработка до отказа вала и насоса подчиняется закону распределения Вейбулла с Тср=8640 часов для насоса и Тср=6505 часов для вала: Зная параметры закона распределения наработки на отказ каждого элемента ПЭА, можно применить для исследования на надежность метод Монте - Карло /94, 95, 96/. При исследовании надежности с помощью метода Монте - Карло вначале разыгрываются наработки на отказ для каждого элемента, а затем находится наработка на отказ всего электронасоса. где tm — наработка на отказ электродвигателя; tB — наработка на отказ насоса; tH — наработка на отказ вала. Средняя наработка находится по формуле: где N — количество опытов; tj — значение t, полученное в j-том опыте. Точность є зависит от количества опытов N и времени наработки на отказ Т. При доверительной вероятности заданной точности 0,99 точность определяется по следующему выражению: где а — среднее квадратическое отклонение средней наработки на отказ. Расчет параметров надежности проводился в программе Excel, т.к. в ней имеются все необходимые вероятностные функции. Методика расчета надежности ПЭА с помощью метода Монте - Карло на языке BASIC приведена в работе /19/. При параметрах закона распределения приведенных в работе /11/ и времени восстановления 24 часа, средняя наработка до отказа составила 2740 часов, или в 1,25 года (при 2200 часах использования насоса в год). При такой наработке коэффициент готовности равен 0,991.
