Введение к работе
Актуальность работы. Рабочие машины, агрегаты, как правило, технологически связаны между собой. Отдельные единицы оборудования могут вызывать искажения, оказывающие негативное влияние на работу предприятия в целом. Немаловажное значение при этом имеет система электроснабжения, особенно в настоящее время, в связи с развитием микропроцессорных систем управления, для которых искажения в питающей сети могут вызывать ошибочные переключения и нарушения технологического процесса. Это приводит к недовыпуску или выпуску продукции ненадлежащего качества. Наличие в системах электроснабжения современных предприятий мощной нелинейной нагрузки (электродвигателей с частотными преобразователями) вызывает выделение в сеть высших гармоник тока, взаимодействии которых с элементами системы электроснабжения ухудшает условия функционирования всей системы электроснабжения. Поэтому исследования, направленные на разработку рациональных методов и средств оптимизации взаимосвязей электрического и технологического оборудования, обеспечивающих повышение эффективности функционирования систем электроснабжения и электрооборудования пищевых производств, являются актуальными.
Целью работы является создание методов анализа эффективности функционирования электро-технологических систем и разработке средств и способов, обеспечивающих оптимизацию параметров безотказности систем электроснабжения пищевых производств.
Идея работы состоит в создании методики построения рациональных систем электроснабжения пищевых производств для достижения оптимальных технико-экономических показателей путем изменения параметров избыточности систем, исключения воздействия негативных факторов на электрооборудование, а также подбора оборудования по уровню надежности.
Научная новизна заключается:
- в разработке универсальной методики анализа функционирования электро-технологических систем с избыточностью, отличающейся тем, что в результате моделирования по известным параметрам закона распределения времени восстановления отказов определяются искомые параметры функционирования системы методами численного моделирования;
- в рациональных способах прогнозирования возникновения отказов изоляционных конструкций, основанных на методике определения ресурсов изоляционных систем, отличающейся анализом величины их дополнительного нагрева, возникающего при наличии в сети высших гармоник тока и напряжения, методами численного моделирования;
- в разработанной методике анализа безотказности коммутационных аппаратов, отличающейся восстановлением исходных характеристик безотказности численными методами по заданным производителем характеристикам расходования коммутационного ресурса;
- в созданном способе защиты потребителей электроэнергии от воздействия высших гармонических составляющих, включающий выделение первой и высших гармоник электроэнергии и использование энергии электрической сети, в которой проводится компенсация, отличающийся тем, что с целью обеспечения компенсации высших гармонических составляющих электроэнергии, применяют установку, генерирующую в сеть высшие гармонические составляющие тока, действующие в противофазе с высшими гармониками основной сети.
По материалам разработок получены два патента на изобретения (Способ защиты потребителей электроэнергии от воздействия высших гармонических составляющих: Патент RU № 2289876 С1 кл. МПК HO2J 3/01 (2006.01) HO2J 3/26 (2006.01) 20 декабря 2006 г.; Способ защиты потребителей электроэнергии от воздействия высших гармонических составляющих: Патент RU № 2294044 С1 кл. МПК HO2J 3/01 (2006.01) HO2J 3/26 (2006.01) 20 февраля 2007 г.)
Практическая ценность состоит в том, что реализация разработанных методик оптимизации параметров избыточности электро-технологических систем а также способов ограничения воздействия негативных возмущающих факторов позволяет повысить вероятность нахождения системы в работоспособном состоянии. Разработанные математические модели анализа безотказности систем со структурной и временной избыточностью позволяют осуществлять выбор наиболее эффективных элементов и структуры системы электроснабжения предприятия.
Методы и объекты исследования. При выполнении работы использованы методы математической статистики, математического моделирования и инженерного эксперимента. Теоретические изыскания сопровождались разработкой математических моделей. Экспериментальные исследования проводились в реальных условиях эксплуатации электрического и технологического оборудования пищевых производств. Осуществлена программная реализация решения задач на ЭВМ.
Достоверность результатов и выводов подтверждена: формулировкой задач исследования, сделанной исходя из всестороннего анализа эксплуатации электрического и технологического оборудования; математическим обоснованием разработанных зависимостей; предварительной выборкой данных, полученных в реальных производственных условиях с помощью современных измерительных приборов; хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Реализация работы. Научные и практические результаты диссертационной работы использованы в системах электроснабжения ОАО «Липецкхлебмакаронпром» в виде внедрения методик анализа и обеспечения безотказности функционирования систем электроснабжения пищевых производств. Ожидаемый экономический эффект составил 407,34 тыс. руб. в год с одной производственной линии. Разработки внедрены в учебный процесс ЛГТУ по образовательной программе «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы подробно обсуждались и докладывались на ежегодных Всероссийских и международных научно-технических конференциях «Электроэнергетика и энергосберегающие технологии», Липецк, с 2004 по 2007 годы; «Современные проблемы науки», Тамбов, 2008 год; «Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий», г. Мариуполь, Украина, 2008 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано одиннадцать печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и восьми приложений. Общий объем диссертации 192 с., в том числе 151 с. основного текста, 25 рисунков, 21 таблица, список литературы из 132 наименований, 9 приложений на 40 страницах.
