Диагностирование элементных водонагревателей

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА  И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

РЕСПУБЛИКИ  БЕЛАРУСЬ 
 

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АГРАРНЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 

Кафедра практической

  подготовки студентов 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа

На  тему «Диагностирование  элементных водонагревателей» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: Студент 4-го курса

21эпт группы

Ляхнович  Т.А. 

Руководитель:  Шварц К.Ю. 
 
 
 
 
 

Минск 2010 
 

    Задание на курсовую работу. 

 Тема: Диагностирование элементных водонагревателей.

 Исходные  данные: Место установки электрооборудования - лесообработка.

 Наработка: t=2300 ч.

 Относительные ущербы в результате отказа: y^x=0,2

 Отношения затрат: З_П/З_Р=1/3

 Показатели  эффективности профилактик: α=1,5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    АННОТАЦИЯ 

    Курсовая  работа выполнена в объеме: расчетно-пояснительной записки на страницах машинописного текста, таблиц, рисунков, графическая часть на 1 листе формата А2.

    В работе выполнен расчет: текущих эксплуатационных параметров, ресурса элементов электрооборудования, оптимальной периодичности профилактических мероприятий, годовых затрат на эксплуатацию.

    Также было разработано диагностическое  устройство и рассчитано его ориентировочная  стоимость.

    Ключевые  слова: сопротивление изоляции, сопротивление  контактов, диагностирование, наработка, диагностическое устройство. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Содержание 

    Введение                                                                                                                2

    1. Определение текущих эксплуатационных параметров                                3

    2. Определение ресурса элемента электрооборудования                                 5

    3. Расчет оптимальной периодичности профилактических мероприятий      7

    4. Расчет годовых затрат на эксплуатацию                                                        8

    5. Разработка диагностического устройства                                                      9

    6. Расчет ориентировочной стоимости диагностического устройства          10

    7. Выбор инструментов и приспособлений для диагностирования               11

    8. Выводы                                                                                                             12

    9. Литература                                                                                                       13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                      у

    Введение. 

    Изучение  диагностики электрооборудования  является важным элементом профессиональной подготовки инженера-электрика. Знания систем, способов и методов диагностирования позволяет с высокой точностью определять механическое состояние оборудования. Благодаря этому снижаются затраты на эксплуатацию электрооборудования, повышается его надежность, сокращаются простой оборудования вследствие полнее используется ресурс деталей электрических машин и аппаратов.

    Выполнение  курсовой работы по данной дисциплине позволяет на практике ознакомиться с методами и системами диагностирования конкретных видов электрооборудования, принципами их выбора и применения. Кроме того, в процессе выполнения работы осваивается методика проектирования диагностических устройств и основные принципы его организации диагностирования электрооборудования.

    Условия эксплуатации двигателя: характер среды  – сухие и влажные помещения, режим работы – 24 часа в сутки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Определение текущих эксплуатационных параметров. 

  По таблице 2[1] примем коэффициенты, характеризующие условия среды:

     m = 1        c = 0         n = 1,5        η = 0,7      

  По таблице 3[1] примем и рассчитаем закономерность изменения параметров диагностирования

а) Сопротивление  изоляции

                         (1)

  по таблице 3[1] примем θ = 413 К – установившаяся температура изоляции;

  В = 10200 – коэффициент, зависящий от нагревостойкости изоляции;

  по таблице 5[1] примем R_o = R_ин = 10МОм – начальное сопротивление изоляции;

  R_ип = 0,5 МОм – предельное значение сопротивления изоляции;

  R_и – сопротивление изоляции в момент времени t;

  x = 0– коэффициент, учитывающий влияние электрических сил;

  k = 1.05 – коэффициент длительной перегрузки;

  m, n – коэффициенты, учитывающие условия среды;

  η – относительная влажность воздуха;

  c – коэффициент, учитывающий химически активную среду;

       

б) Сопротивление  контактов

   по таблице 3[1]

                                    (2)

  a₂ = 1, c = 0,02, γ = 0,5

   по таблице 5[1]

  R_k – сопротивление контактов в момент времени t;

  R_o = R_кн = 200 мкОм– начальное сопротивление контактов;

  R_кп = 1,8 R_кн =370.9 мкОм – предельное сопротивление контактов;

       

в) сопротивление спирали

   по таблице 3[1]

                                              (3)

   по таблице 5[1]

  R_n – сопротивление спирали в момент времени t;

  R_н = 100 Ом– начальное сопротивление спирали;

  R_п = 1,2 R_n =120.00276 Ом – предельное сопротивление спирали;

  α=0,00001

        

результаты расчетов сведем в таблицу 1:                                     

  Таблица  1.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Определение ресурса  элемента электрооборудования. 

   а) определим ресурс изоляции, используя метод многоступенчатого линейного прогнозирования так как зависимость сопротивления изоляции от времени нелинейная.

    Рассчитаем гарантированный ресурс безотказной работы:

                                               (4)

  = 200ч. – период между данным и предыдущим диагностированием;

  – корректирующий коэффициент;

  – определим для изоляции по формуле (1) при

   = =

    = R_ип=0,5 Мом

    = R_ин=10 Мом

    = R_и =1,538Мом

    

  б) определим ресурс контактов используя метод линейного прогнозирования так как зависимость сопротивления контактов от времени линейная:

  Рассчитываем остаточный ресурс безотказной работы:

                                                   (5)

                                                    (6)

    – коэффициент остаточного ресурса;

    = R_кп=370,9 мкОм

    = R_кн=200 мкОм

    = R_к =206,06 мкОм

    

     

   

  в) определим ресурс спирали нагревателя используя метод линейного прогнозирования так как зависимость сопротивления контактов от времени линейная:

  Рассчитываем  остаточный ресурс безотказной  работы:

                                                     (5)

                                                    (6) 

     = R_п=120,00276 Ом;

    = R_н=100 Ом;

    = R_к =100,0023Ом;

    

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Расчет оптимальной  периодичности профилактических мероприятий  

   Оптимальная периодичность профилактических мероприятий определяется по минимуму удельных затрат:

                              (7)

   З_П/З_Р , а , y^x – смотреть задание на курсовую работу

   λ  – интенсивность отказа оборудования определяется измерением интенсивности отказов отдельных элементов:     (8)

  λ _I – интенсивность отказов i–го элемента;

  t_ci  – срок службы этого элемента;

         либо                          (10)

а) определим  интенсивность отказов изоляции:

       

        

б) определим  интенсивность отказов контактов:

       

        

в) определим  интенсивность отказов спирали:

       

        

  Определим интенсивность отказа оборудования:

        =0,0001077+0,0004246+0,0000448=0,0005771 ч^-1

  Определим оптимальную периодичность профилактических работ:

       
 
 
 
 
 
 

4. Расчет годовых  затрат на эксплуатацию. 

   Элементный водонагреватель относится к 2-ой группе электрооборудо-вания. По таблице 6[2] определим периодичность технического обслужи-вания П_то и диагностирования П_д , а также среднюю трудоемкость техничес-кого обслуживания Т_то , диагностирования Т_д и текущего ремонта Т_тр.

   П_то=3мес.    П_д=6мес.     Т_то=2 чел.ч.    Т_д=1,5 чел.ч.    Т_тр=5,5 чел.ч.   

Определим количество диагностирований в год:

     = 12/6 = 2      (11)

Определим количество технических обслуживаний в год:

                  (12)

Определим годовые  трудозатраты на эксплуатацию:

     Т= Т_то +Т_д +Т_тр= 2+1,5+5,5 = 9 чел.ч    (13)

Определим годовые  затраты на оплату труда электромонтеров:

      ЗП = С_Т · Т                          (14)

где С_Т – часовая тарифная ставка оплаты труда

      С_Т = 557.42 р/час

      ЗП = С_Т · Т = 557,42 · 9 =5016,78 руб. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Разработка диагностического  устройства. 

   В различных отраслях сельскохозяйственного производства режимы работы электродвигателей не одинаковы. Где-то они тяжелее, где-то легче. Сезонность и односменность работы характерные для сельскохозяйственного производства, определяют относительно низкую степень использования установленного электрооборудования в течении суток и на протяжении года.

   Эксплуатация  и ремонт водонагревательных установок сводится в основном к очистке их от пыли и грязи и замене перегоревших нагревательных элементов. Необходимо учитывать некоторые особенности эксплуатации электроводогрейных котлов. Нагрев воды в котлах может быть элементным или электродным. Ремонт первых заключается в простой замене перегоревших элементов новыми. При обслуживании котлов необходимо, чтобы элементы располагались внизу котла и всегда были залиты водой. При отсутствии воды элементы сразу перегорают. Кроме того, необходимо следить за герметичностью элементов, так как ее нарушение приводит к попаданию воды на спираль элемента и, следовательно, вода и корпус котла оказываются под напряжением. Корпус котла обязательно нужно заземлять.

   Следовательно, в процессе работы элементного водонагревателя  необходимо контролировать параметры элементов влияющие на работоспособность все установки в целом: сопротивление изоляции ТЭНа, сопротивление нагревательной спирали.

   Для определения параметров элементов  водонагревателя (ТЭНов), мною бала разработана  установка, схема которой приведена  в графической части. Схема позволяет осуществлять контроль сопротивления изоляции ТЭНа с помощью встроенного мегаомметра, сопротивление нагревательной спирали определяется исходя из параметров работы ТЭНа.

   Кроме того схемой предусмотрено испытание  как 3-х фазных так и 1-о фазных ТЭНов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   6. Расчет ориентировочной  стоимости диагностического  устройства:

                                                                                                            Таблица 2.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   

   

   7.Выбор инструментов и приспособлений для диагностиро-вания. 

   Способ  диагностирования – это совокупность и последовательность действий или  экспериментов, направленных на определение  технического состояния электрооборудования.

   В нашей схеме необходимо произвести диагностирование изоляции и контактов. Для измерения сопротивления изоляции используется мегаомметр или вольтметр-амперметр. Диагностирование контактов производится по определяющим и вспомогательным параметрам. К этим параметрам относят: переходное сопротивление, температура нагрева, зазор. Все эти параметры определяются при помощи ниже перечисленных приборов: Р333, Ц4353,     Е7-8, КИ6417. Также при диагностировании используют подручный инструмент такой как: отвертки, кусачки, монтерский нож, плоскогубцы и т.д.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   8.Выводы. 

   После диагностирования данного оборудования мы получили следующие основные параметры:

   для изоляции гарантированный ресурс безотказной  работы

составляет  – 6985,29ч.

   для контактов остаточный ресурс безотказной работы

составляет  – 55,2ч.

   для нагревательной спирали остаточный ресурс безотказной работы

составляет  – 19997,7ч.

   Периодичность диагностирования составляет 6 месяцев, техническое обслуживание 2 месяца.

   Для повышения качества диагностирования нужно повысить организацию в материально-техническом снабжении соответствующим оборудованием, а также повысить уровень подготовки специалистов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   

   

   9.Литература. 

1. Диагностика электрооборудования - методические указания по выполнению курсовой работы. Бăран А.Н., Селюк Ю.Н., Минск – 2004.
2. Диагностика электрооборудования - методические указания по выполнению лабораторных работ. Макатун В.Л., Селюк Ю.Н., Кущева С.В., Минск – 2003.
3. Эксплуатация электрооборудования - Пястолов А.А., Еременко Г.П. Москва агропромиздат 1990г.