2020-10-10
137
Анализ технологии производства особо точных деталей, а также анализ современного станочного оборудования позволяет сделать ряд выводов о существенном влиянии энергообеспечения на эффективность производства. Современное технологическое оборудование обладает высокой степенью автоматизации при изготовлении продукции. Большая часть технологического оборудования начинает давать сбои в работе при несоблюдении требований по качеству напряжения. Сбой в работе станка из-за низкого качества питающего напряжения, как правило, ведет к браку, срывам сроков выполнения контрактов, и соответственно к убыткам. Особенностью такого парка станков является то, что они все построены с использованием процессоров в качестве основного управляющего и контролирующего элемента. Кроме того, такие станки имеют в своем составе и другие электромеханические системы, снабженные целым рядом защитных электронных устройств, позволяющих защищать эти элементы от нештатных ситуаций.
В случае, если парк станочного оборудования представлен импортными образцами, то предъявляются очень высокие требования к качеству энергообеспечения. Для выполнения требований по качеству энергообеспечения необходимо внедрять специальные технические устройства и системы. При заказе дорогостоящего оборудования также необходимо предусматривать индивидуальные устройства регулирования напряжения, которые должны обеспечивать поддержание напряжения на нагрузке в заданных для нее пределах. Так, например, средства индивидуального регулирования напряжения для станочного парка должны обеспечивать нормальную работу оборудования при отклонении фазного напряжения в диапазоне 195-245В.
В связи с вышеизложенным, при разработке мер по повышению эффективности производства следует обратить особое внимание на мероприятия, которые будут способствовать улучшению энергообеспечения производства.
Кроме прямых потерь, появляются потери косвенные: это восстановление программного обеспечения, которое сбрасывается в случае непредвиденных отключений электроэнергии, это замена вышедшего из строя режущего инструмента, из-за нарушения режимов резания. Могут выходить из строя блоки управления различными агрегатами станка. Суммарно за год эти потери для предприятия составляют сотни тысяч рублей.
Для электрических сетей следует предусматривать технические мероприятия по обеспечению качества напряжения электротехнической энергии в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
В ГОСТ 13109-97 описываются свойства электроэнергии, характеризующиеся нормируемыми показателями качества электроэнергии:
1. Отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения напряжения, для которого установлены следующие нормы:
- нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения d Uy на выводах приемников электрической энергии равны соответственно ±5 и ±10% от номинального напряжения электрической сети по ГОСТ 721-77 «Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения свыше 1000В» и ГОСТ 21128-83 «Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000В» (номинальное напряжение);
- нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения в точках общего присоединения потребителей электрической энергии к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ и более должны быть установлены в договорах на пользование электрической энергией между энергоснабжающей организацией и потребителем с учетом необходимости выполнения норм настоящего стандарта на выводах приемников электрической энергии. Определение указанных нормально допустимых и предельно допустимых значений проводят в соответствии с нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.
2. Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:
- коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;
- коэффициентом n -ой гармонической составляющей напряжения.
3. Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:
- коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;
- коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.
Рассматривая вопросы влияния энергообеспечения на эффективность производства, следует более глубоко и детально остановиться на способах повышения качества электроэнергии, поступающей на подстанции завода и далее к станочному оборудованию. Выше упоминалось о показателях качества электроэнергии, предусмотренных ГОСТ 13109-97, следует также коротко сказать и о надежности электроснабжения, как о важнейшем критерии в оценке эффективности производства.
Рассмотрим более детально способы повышения качества энергообеспечения станочного оборудования.
В качестве первой меры (способа) повышения качества электрической энергии следует рассмотреть компенсацию реактивной мощности.
Нарушения качества электроэнергии, виновники ухудшения, последствия нарушения и способы борьбы с ними
| Нарушения качества электроэнергии | Наиболее вероятные виновники ухудшения КЭ | Последствия нарушения КЭ | Способы борьбы с нарушением КЭ |
| Отклонение напряжения | Энергоснабжающая организация | - снижается срок службы ламп освещения; - при снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15% момент снижается на 25%, т.е.двигатель, может не запуститься или остановиться; - при снижении напряжения увеличивается потребляемый от сети ток, что влечёт разогрев обмоток и снижение срока службы двигателя; - при повышении напряжения на 1% увеличивается потребляемая двигателем реактивная мощность на 5...7%, т.е. снижается эффективность работы привода и сети; - при снижении напряжения могут возникать сбои в компьютерах, приводящие к потере данных; - отказ блоков питания вследствие повышенного тока потребления при пониженном напряжении и их перегрева при повышенном; - при снижении напряжения существенно ухудшается технологический процесс и увеличивается себестоимость производства; - при повышении напряжения снижается срок службы оборудования, повышается вероятность аварий; - при значительных отклонениях напряжения может произойти срыв технологического процесса из-за срабатывания систем защиты станочного оборудования и его останова. | - установка электромеханических стабилизаторов; - регулировка трансформаторов; - установка устройств компенсации реактивной мощности; - выделение потребителей с резкопеременной нагрузкой на отдельные трансформаторы или расщепленные обмотки трансформаторов. |
| Несимметрия трехфазной системы напряжений | Потребитель с несимметричной нагрузкой, дуговые сталеплавильные печи, электросварочные машины | - в электрических сетях возрастают потери электроэнергии от дополнительных потерь в нулевом проводе; - однофазные, двухфазные потребители и разные фазы трёхфазных потребителей электроэнергии работают на различных не номинальных напряжениях; - в электродвигателях, кроме отрицательного влияния не несимметричных напряжений, возникают магнитные поля, вращающиеся встречно вращению ротора; - общее влияние несимметрии напряжений на электрические машины, включая трансформаторы, выливается в значительное снижение срока их службы. | - балансировка трансформаторов; - равномерное распределение нагрузки по фазам; - применение симметрирующих устройств. |
| Несинусоидальность напряжения (гармонические искажения) | Потребитель с нелинейной нагрузкой | - сбои чувствительного оборудования; - дополнительные потери в ферромагниитных системах трансформаторов и двигателей, что увеличивает потери и может привести к перегреву; - перегрузки трансформаторов, вынуждающие завышать запас по установленной мощности; - перегрузки и выход из строя конденсаторов в установках компенсации реактивной мощности; - резонансные явления в трансформаторах; - большие токи нейтрали в 4-х проводных сетях; - перегрев проводников в результате поверхностного эффекта (нагрева поверхностного слоя) | - пассивные и активные фильтры; - фильтро-компенсирующие установки; |
| Короткие (коммутационные) импульсы | Коммутационное оборудование | - воздействуют на регулируемый электропривод, что может привести к нарушению синхронизации на производственных линиях, где она критически важна; | EMI-фильтры |
| Колебания напряжения и фликер | Потребитель с несимметричной нагрузкой, дуговые сталеплавильные печи, электросварочные машины | Стабилизаторы электронные или электромеханические, ИБП | |
| Прерывание подачи электроэнергии | Энергоснабжающая организация, аварии в собственной сети | - срабатывание систем защиты станочного оборудования и их останов; | Источник бесперебойного питания (ИБП), резервирование |
