РЕМОНТ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Ремонт оборудования – это комплекс работ для поддержания работоспособности и требуемых технических характеристик оборудования путем замены или восстановления изношенных или отказавших элементов с последующей регулировкой, наладкой и испытаниями оборудования.

По назначению различают восстановительный ремонт, реконструкцию и техническое перевооружение. Восстановительный ремонт осуществляется без изменения конструкции отдельных узлов и всего устройства в целом. Технические характеристики оборудования остаются неизменными.

По объему работ восстановительные ремонты делятся на текущие и капитальные. При капитальном ремонте проводится полная разборка оборудования с заменой или восстановлением любых его частей. При таком ремонте достигается практически полное восстановление ресурса оборудования.

К текущим ремонтам относятся ремонты, проводимые для обеспечения работоспособности оборудования и состоящие в замене или восстановлении его отдельных частей, например быстро изнашивающихся деталей. Эти ремонты проводятся в период между двумя капитальными ремонтами.

При реконструкции производится изменение конструктивного исполнения отдельных узлов, замена отдельных материалов при практически неизменных технических характеристиках оборудования.

При техническом перевооружении некоторые узлы и материалы заменяются более совершенными, технические характеристики оборудования улучшаются.

Для оценки состояния оборудования после проведения ремонтных работ проводятся испытания, объем которых регламентируется [1,14].

При эксплуатации оборудования происходит не только его физический, но и моральный износ, обусловленный появлением нового оборудования, характеризующегося более высокими технико- экономическими показателями.

При экономической неэффективности восстановительного ремонта, особенно морально устаревшего оборудования, выполняется его утилизация – последняя стадия эксплуатации оборудования.

Ремонтный цикл Трк предствляет собой интервал времени между двумя капитальными ремонтами оборудования, а для нового оборудования - интервал времени между вводом оборудования в эксплуатацию и первым капитальным ремонтом.

Под структурой ремонтного цикла понимают порядок расположения и чередования различных видов технического обслуживания в пределах одного ремонтного цикла.

Главной задачей при определении продолжительности и структуры ремонтного цикла является обеспечение требуемого уровня надежности оборудования при наиболее полном использовании его работоспособности. Кроме того, периодичность обслуживания и ремонтов оборудования является исходной информацией для оценки общего объема работ, численности ремонтного персонала, потребности в материалах и запасных частях.

Контроль работоспособности, ремонтный цикл.Определение продолжительности ремонтного цикла представляет собой сложную многокритериальную оптимизационную задачу, решение которой должно выполняться как по техническим, так и экономическим критериям.

Рассмотрим использование различных критериев лишь для качественной оценки продолжительности ремонтного цикла Трк.

Наиболее просто поставленная задача решается, если в качестве

критерия можно принять предельное значение некоторого параметра (параметров), скорость изменения которого может контролироваться при эксплуатации. В частности, в [1] приводятся предельные показатели для трансформаторного масла (пробивное напряжение, кислотное число, температура вспышки и другие). При приближении показателей масла к предельным значениям выполняется его замена.

Оценку продолжительности ремонтного цикла можно выполнить по нормам ежегодных амортизационных отчислений на капитальный ремонт рк:

(3.1)

где зк – стоимость одного капитального ремонта; К – стоимость оборудования.

Нормы рк отчислений на капитальный ремонт оборудования распределительных сетей составляют [4]:

- силовые трансформаторы – 0,029;

- кабельные линии – 0,003;

- воздушные линии на деревянных опорах – 0,017;

- воздушные линии на железобетонных опорах – 0,006.

Простота исходной информации при использовании выражения (3.1) привлекательна, однако ответ на вопрос о наиболее полном использовании работоспособности оборудования здесь не очевиден.

Для периода нормальной эксплуатации, когда поток отказов можно считать простейшим, вероятность безотказной работы при продолжительности ремонтного цикла t = Tрк распределяется по экспоненциальному закону

(3.2)

Если задаться допустимым значением вероятности безотказной работы Рд (или вероятности отказа Qд) в пределах ремонтного цикла, то продолжительность этого цикла составит

(3.3)

Использование выражения (3.3) для оценки Трк ограничивается недостаточной исходной информацией, особенно в отношении значения Рд (илиQд).

При выполнении плановых ремонтов полностью не исключается вероятность аварийных отказов оборудования. Поток этих отказов будем считать простейшим, характеризуемым параметром потока отказов ω.

Отсутствие аварийных отказов при вероятности Р(Трк) = ехр(-ωТрк )

обусловит затраты на плановый капитальный ремонт внутри срока Трк.

Наличие отказов при вероятности Q(Трк) = 1-ехр(-ωТрк) обусловит затраты на аварийно-восстановительные ремонты.

Приведем суммарные затраты на плановые капитальные и случайные аварийные ремонты к одному году эксплуатации

(3.4)

где зк – стоимость одного капитального ремонта; за – стоимость одного аварийно-восстановительного ремонта;

То =1/ω – наработка на отказ.

(3.5)

Взяв производную от затрат по продолжительности ремонтного

периода и приравняв ее нулюполучим продолжительность ремонтного цикла, отвечающую минимуму полных затрат

(3.6)

Определение Трк по выражению (3.6) позволяет использовать в расчетах относительное значение затрат зк/за, что заметно сокращает требуемый объем исходной информации.

Существующая в настоящее время периодичность проведения ремонтов некоторых видов оборудования систем электроснабжения приведена в табл. 3.1 [5, 12].

Периодичность проведения ремонтов. Таблица 3.1

Сопоставление систем ремонта оборудования и его эффективности.Поскольку стоимость ремонта электрооборудования входит в себестоимость продукции предприятия, вопрос о сроках и объемах этих работ в большинстве случаев является вопросом технико- экономическим.

Сопоставим три системы ремонта оборудования:

- планово-предупредительную;

- аварийно-восстановительную;

- по действительному техническому состоянию оборудования.

Первая система предусматривает планово-предупредительные ремонты (ППР) оборудования. Эта система ремонта в настоящее время является наиболее распространенной. Основным количественным показателем вывода оборудования в плановый ремонт являетсякалендарное время его работы (без учета режима работы, условий окружающей среды и других факторов).

Основным недостатком системы ППР является возможность вывода в ремонт еще достаточно работоспособного оборудования. Кроме того, применение системы ППР полностью не исключает возможности аварийного отказа оборудования в межремонтном периоде.

Вторая система предполагает восстановление работоспособности оборудования только после его отказа. Эта аварийно-восстановительная система ремонта (АВР) не предусматривает выполнения плановых капитальных ремонтов оборудования. Техническое обслуживание (чистка изоляции, замена смазки) и текущий ремонт (замена быстроизнашивающихся элементов) в системе АВР могут предусматриваться в таком же объеме, как и в системе ППР.

Третья система предусматривает вывод оборудования в ремонт по техническому состоянию (РТС), то есть при достижении оборудованием предельного состояния. Важнейшая роль в этой системе отводится диагностическому контролю состояния оборудования, определению характера и места нахождения дефекта на ранней стадии его развития, прогнозированию дальнейшего технического состояния оборудования.

Применение этой системы, как и системы ППР, полностью не исключает возможности аварийного отказа оборудования в межремонтном периоде.

Поскольку вопрос о выборе системы обслуживания и ремонта оборудования является технико-экономическим, рассмотрим структуру затрат при различных системах [4]:

; (3.7)

; (3.8)

, (3.9)

где Зо, Зк и За затраты на техническое обслуживание, капитальные и аварийно-восстановительные ремонты в системах ППР, АВР и РТС соответственно; Зр3 – экономия затрат от максимального использования работоспособности оборудования в системе РТС, представляющая собой неамортизированную часть стоимости элементов оборудования, заменяемых до истечения нормативного срока службы.

Поскольку в настоящее время наиболее распространенной является система ППР, сравним эту систему с другими системами обслуживания и ремонта оборудования.

Сравнение систем ППР и АВР. Затраты на обслуживание и текущий ремонт в обеих системах будем считать одинаковыми и исключим из рассмотрения.Тогда

(3.10)

(3.11)

Поток отказов оборудования при той и другой системе ремонта будем считать простейшим, а параметр потока отказов представим двумя составляющими

(3.12)

Первая составляющая ω’ обусловлена причинами, не зависящими от деятельности эксплуатационного персонала (например, наезд автотранспорта на опору ВЛ). Вторая составляющая ω” обусловлена причинами, зависящими от деятельности персонала (например, пробой изоляции рабочим напряжением, выгорание контактного соединения).

С учетом (3.12) затраты на аварийно-восстановительные работы в той и другой системе можно представить в виде:

(3.13)

(3.14)

где Тi– период эксплуатации; зоi’ и зоi” – удельные затраты на ремонт.

Очевидно, что:

.

(3.15)

Тогда, принимая Т1=Т2=1, получим

(3.16)

(3.17)

где δ > 1 - коэффициент, учитывающий увеличение отказов оборудования, обусловленных зависящими от деятельности персонала причинами, при системе АВР по сравнению с системой ППР.

Выразим из (3.16) и (3.17) затраты За2 через затраты За1:

(3.18)

где – доля отказов оборудования, обусловленных зависящими от деятельности персонала причинами, в общем количестве отказов.

Из сопоставления выражений (6.41) и (6.49) можно оценить эффективность каждой системы. При выполнении условия

(3.19)

более эффективной является система ППР, а при выполнении условия

(3.20)

более эффективна система АВР.

Для оценки эффективности системы обслуживания и ремона по условиям (3.19) и (3.20) в качестве исходной информации требуются стоимостые показатели ремонта и статистические данные по отказам оборудования различного вида.

В частности, для городских распределительных сетей значение ϕ

составляет 0,3; 0,15 и 0,9…1, а отношение Зк1/За1 находится в пределах

3,0…3,3; 2,5…3,0 и 3,5…4,0 для кабельных, воздушных линий

электропередачи и оборудования трансформаторных подстанций соответственно [4]. Уровень приведенных показателей лишь при δ>10, δ>15 и δ>5 оправдывает применения системы ППР для кабельных, воздушных линий электропередачи и оборудования трансформаторных подстанций городских распределительных сетей.

Сравнение систем ППР и РТС. Сравнение выполним без учета составляющей Зр3 в выражении (6.40) и при равенстве затрат Зк1= Зк3 на проведение капитальных ремонтов. Выражения для затрат будут иметь вид:

(3.21)

(3.22)

Очевидно, что затраты на техническое обслуживание в системе РТС будут в k раз больше, чем в системе ППР. Количество аварийных отказов при использовании системы РТС должно уменьшится в n раз по сравнению с системой ППР. Таким образом, затраты при использовании системы РТС составят

(3.23)

где k > 1, n < 1.

Из сравнения выражений (3.21) и (3.23) следует, что при выполнении условия:

(3.24)

более эффективной является система ППР, а при выполнении условия

(3.25)

более эффективна система РТС.

Для оборудования городских распределительных сетей, в частности, для оборудования трансформаторных подстанций

(n = 0,1…0,5; k ≅ 1,1) применение системы РТС является вполне оправданным [4].

Выполненное (хотя и достаточно упрощенное) сравнение эффективности различных стратегий обслуживания и ремонта оборудования указывает:

- на недостаточную обоснованность наиболее широко применяемой в настоящее время системы ППР;

- возможность использования для оборудования распределительных сетей более простой системы АВР;

- экономическую целесообразность анализа технического состояния оборудования при его обслуживании и ремонте.