دور أجهزة الحماية في تحسين موثوقية المحركات الكهربائية

تُفهم موثوقية الجهاز الفني على أنها قدرته على أداء وظائفه لفترة زمنية معينة.

يعد MTBF أحد أهم مؤشرات الموثوقية ، والذي يقاس بعدد ساعات التشغيل حتى الفشل الأول. كلما زاد هذا الرقم ، زادت موثوقية المنتج.

التمييز بين الموثوقية الهيكلية والتشغيلية للمحرك الكهربائي.

تعتمد الموثوقية الهيكلية للمحرك الكهربائي على جودة المواد المستخدمة في الماكينة ، وعلى جودة إنتاج الوحدات والعناصر الفردية ، وعلى تحسين تقنية التجميع وعوامل أخرى.

تتأثر الموثوقية التشغيلية للمحرك الكهربائي بجودة تصنيع الماكينة ، والظروف البيئية أثناء التشغيل ، وتوافق خصائص المحرك الكهربائي مع متطلبات آلة العمل والعملية التكنولوجية ، ومستوى الصيانة.

يتم تحديد الكفاءة الاقتصادية لاستخدام المحركات الكهربائية ليس فقط من خلال تكلفتها الأولية ، ولكن أيضًا من خلال تكاليف التشغيل.

يتطلب إنتاج المحركات الكهربائية غير الموثوقة تكاليف عالية للحفاظ عليها في حالة عمل جيدة. يؤدي الاستخدام غير السليم ونقص الصيانة المناسبة إلى منتجات عالية الجودة لا توفر عملية خالية من المتاعب. وبالتالي ، من أجل الاستخدام الفعال لجميع الاحتمالات الكامنة في المحرك الكهربائي ، هناك حاجة إلى مجموعة من التدابير ، بدءًا من التصميم الصحيح للمحرك الكهربائي وانتهاءً بالوقت المناسب يدعم وإصلاح الجودة. لا يسمح انتهاك أحد الروابط في هذه السلسلة بتحقيق التأثير المطلوب.

هناك ثلاثة أنواع نموذجية من الأعطال المتأصلة في المحركات الكهربائية.

1. اختراقات في حوادث المحركات الكهربائية التي حدثت خلال فترة التشغيل الأولى. مظهرهم مرتبط بعيوب في عملية الإنتاج في المصانع. بقيت دون أن يلاحظها أحد ، فإنها تعبر عن نفسها في الفترة الأولى من العمل.

2. الأعطال المفاجئة للمحركات الكهربائية أثناء التشغيل العادي.

3. الأعطال الناتجة عن تآكل الأجزاء الفردية للمحركات الكهربائية. تحدث إما بسبب تطوير أجزاء الموارد أو الاستخدام غير السليم أو الصيانة. إصلاح أو استبدال الأجزاء البالية من المحرك الكهربائي في الوقت المناسب يمنع هذا النوع من التلف.

تتوافق أنواع الفشل المذكورة أعلاه مع ثلاث فترات من "عمر" المحرك الكهربائي: فترة التسرب وفترة التشغيل العادية وفترة التقادم.

فترة V من معدل فشل انتهاء الصلاحية للمحركات الكهربائية أعلى من التشغيل العادي. يتم تحديد وتصحيح معظم عيوب التصنيع أثناء الاختبار.ومع ذلك ، في الإنتاج الضخم من المستحيل اختبار كل قطعة. قد تحتوي بعض الأجهزة على عيوب خفية تسبب تلفًا خلال الفترة الأولى من التشغيل.

تعد مدة وقت التصريف مهمة يتم خلالها تحقيق الموثوقية المقابلة للتشغيل العادي. لا تؤثر أعطال الفترة الأولى على موثوقية الجهاز في الفترات اللاحقة لاستخدامه.

أثناء التشغيل العادي ، عادة ما تكون الأعطال في تشغيل المحركات الكهربائية عشوائية. يعتمد مظهرها إلى حد كبير على ظروف تشغيل الجهاز. الأحمال الزائدة المتكررة ، والانحرافات عن أوضاع التشغيل التي تم تصميم المحرك الكهربائي من أجلها ، تزيد من احتمال حدوث عطل. خلال هذه الفترة ، تعد صيانة الانحرافات عن ظروف العمل العادية وإزالتها في الوقت المناسب من الأهمية بمكان. تتمثل مهمة موظفي الخدمة في التأكد من أن فترة التشغيل العادي لا تقل عن الوقت القياسي.

الموثوقية العالية تعني معدل فشل منخفض في التشغيل وبالتالي فترة تشغيل أطول. إذا تم إنشاء صيانة وقائية منهجية للمحرك الكهربائي في الممارسة العملية ، فإن مدة تشغيله العادي تصل إلى قيمة التصميم - 8 سنوات.

تتميز الفترة الثالثة من "عمر" المحرك الكهربائي - فترة الشيخوخة - بزيادة سريعة في درجة الفشل. لا يكون لاستبدال أو إصلاح الأجزاء الفردية أي تأثير ، فالماكينة بأكملها تبلى. يصبح استخدامه الإضافي غير مربح. إن تآكل الآلة بأكملها له أهمية نظرية أساسية.نادرًا ما يكون من الممكن تصميم وتشغيل آلة بطريقة تجعل جميع أجزائها تتآكل بشكل متساوٍ. عادة ما تفشل أجزائه ووحداته الفردية. أضعف نقطة في المحركات الكهربائية هي اللف.

إن أهم مؤشر تعتمد عليه موثوقية تشغيل الجهاز الفني هو قابليته للصيانة ، والتي تُفهم على أنها القدرة على اكتشاف وإزالة الأضرار والأعطال أثناء الصيانة والإصلاح. يتم تحديد قابلية الإصلاح من خلال الوقت وتكاليف العمالة المطلوبة لاستعادة الجهاز الفني إلى إمكانية الخدمة.

يمكن أن تكون أنماط فشل المحرك مختلفة. يستغرق الأمر أوقاتًا مختلفة لاستعادة الوظائف الكاملة. ومع ذلك ، تظهر الملاحظات أن متوسط ​​وقت الاسترداد لمستوى معين من الصيانة شائع لجميع التركيبات. تعتبر هذه القيمة خاصية الصيانة.

لا تحدد MTBF بشكل كامل موثوقية الجهاز الفني ، ولكنها تحدد فقط الفترة الزمنية التي يعمل خلالها الجهاز بشكل لا تشوبه شائبة. بعد حدوث الفشل ، يستغرق الأمر وقتًا لاستعادة أدائه.

مؤشر التعميم الذي يقيم مدى استعداد الجهاز لأداء وظائفه في الوقت المناسب هو معامل التوافر الذي تحدده الصيغة

kT = tcr / (tcr + tv)

حيث tcr هو متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل ؛ tв - يعني وقت الشفاء.

وبالتالي ، kT - نسبة متوسط ​​مدة العمل إلى مجموع وقت العمل ووقت الاسترداد.

يمكن تعويض الموثوقية المنخفضة للجهاز عن طريق تقليل وقت الاسترداد.

يمكن أن يكون انخفاض MTBF ووقت الاسترداد الطويل سببًا في انخفاض توفر الجهاز. تعتمد أولى هذه القيم على موثوقية المنتج ومستوى تشغيله الفني. كلما ارتفعت جودته ، زاد متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل. ومع ذلك ، إذا استغرق الاسترداد والصيانة وقتًا طويلاً ، فلن يزيد توافر المعدات. بمعنى آخر ، يجب استكمال استخدام معدات عالية الجودة بمستوى عالٍ من الصيانة والإصلاح... فقط في هذه الحالة يمكن تحقيق التشغيل المستمر.

من وجهة نظر الإنتاج ، من المهم أن يكون لديك معدات جاهزة للاستخدام وخالية من المتاعب بشكل عام. كما أن جاهزية وحدة الطاقة الرئيسية (المحرك الكهربائي) تعتمد أيضًا على موثوقية تشغيل معدات بدء التشغيل لـ الحماية والتحكم.

لا يمكن للحماية أن تمنع تلف المحرك ، حيث لا يمكن أن تؤثر على العوامل التي تخلق حالة طوارئ.

دور أجهزة حماية الزائد هو منع تلف المحرك الكهربائي عن طريق إيقاف تشغيله في الوقت المناسب. هذا يمكن أن يقلل بشكل كبير من وقت استعادة المعدات الكهربائية. يستغرق القضاء على السبب الذي تسبب في وضع الطوارئ وقتًا أقل من إصلاح أو استبدال المحرك التالف.

من ناحية أخرى ، لا ينبغي السماح بالإغلاق المبكر غير المبرر للمحرك الكهربائي ، لأن هذا يقلل من موثوقية المعدات ككل. مهما كان السبب فإن الرحلة فاشلة. تؤدي الضمانات غير الكافية إلى تقليل MTBF وبالتالي توفرها.

في بعض الحالات ، يُنصح بعدم إيقاف تشغيل التركيبات الكهربائية ، ولكن يُنصح بالإشارة إلى وضع الطوارئ.

باستخدام مصطلحات نظرية الموثوقية ، يمكننا القول أن الغرض العام من الحماية هو تقليل وقت استعادة التركيبات الكهربائية ككل عن طريق منع تلف المحرك الكهربائي. يجب أن تستجيب الحماية لنفس الأحمال الزائدة التي تشكل في الواقع خطر تلف المحرك الكهربائي.

يجب التغلب على بعض أنواع الازدحام باحتياطي الطاقة. تقلل عمليات الإغلاق الكاذبة من موثوقية المعدات وتتسبب في تلف الإنتاج. لا ينبغي السماح لهم.