автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка метода определения объемов и периодичностей регионального электроремонта

Л /) Д / у / /■

' ' -ч/ ч/' / '

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

г) у I/

(ТЕХНИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

ИСАЕВ Андрей Станиславович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМОВ И ПЕРИОДИЧНОСТЕЙ

РЕГИОНАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОРЕМОНТА (НА ПРИМЕРЕ НОВОМОСКОВСКОГО ПРОМЫШЛЕННОГО УЗЛА)

Специальность 05. 09. 03 - Электротехнические комплексы и системы, включая

их управление и регулирование

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель д.т.н., профессор - Б.И. Кудрин

Москва -1998

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................4

1.0С0БЕН0СТИ ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО УЗЛА......................................11

1.1 Особенности организации эксплуатации

электрооборудования технологических комплексов.............................11

1.2 Состояние и тенденции развития электроремонта на

предприятиях химической промышленности.......................................19

1.3 Система ППР и периодичность ремонта оборудования..........................25

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.......................................................................31

2.СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ МНОЖЕСТВА ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ

И ВЫВОДИМЫХ В РЕМОНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН.....................33

2.1 .Моделирование конечного множества электротехнического оборудования..............................................................................33

2.2 Модернизация математического аппарата Н-распределения...................40

2.3 Дискретное моделирование электроремонтных потоков........................48

2.4 Оценка структуры сложных электротехнических систем и комплексов......55

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.......................................................................61

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СИСТЕМЫ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ МАШИН......................................................62

3.1 Видовая структура генеральной совокупности электрических

машин крупного химического объединения........................................62

3.2. Идентификация структуры установленного и

ремонтируемого оборудования......................................................70

3.3 Динамика временных рядов............................................................75

3.4. Прогнозирование параметров Н-распределения..................................84

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.......................................................................89

4.П0ВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОРЕМОНТА НА

ОСНОВЕ УПРАВЛЕНИЯ ВИДОВОЙ СТРУКТУРОЙ...............................91

4.1 Прогнозирование объёмов ремонта групп

электрических машин.....................................................................91

4.2. Распределение объёмов электроремонтных работ между

ремонтными организациями по видовым критериям............................100

4.3 Практические приложения модернизированного аппарата Н-распределения........................................................................107

4.4 Программный комплекс анализа и прогнозирования ремонтного

потока для специализированного ремонтного предприятия....................111

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ...............................................................118

ЛИТЕРАТУРА...............................................................................120

ПРИЛОЖЕНИЯ..............................................................................129

-4-

ВВЕДЕНИЕ.

Постоянный рост электровооружённости производственных процессов современного промышленного предприятия приводит к непрерывному увеличению количества установленного электрооборудования и его усложнению. При любом менеджменте электрического хозяйства возникает проблема обслуживания и ремонта всего парка установленного электрооборудования и электрических сетей. Объём капитального ремонта асинхронных электродвигателей в настоящее время равен их годовому выпуску. Затраты на ремонтно-эксплуатационные работы, трудоёмкость этих работ и количество персонала, занятого электроремонтом, на порядок превышают аналогичные показатели электротехнической промышленности /6/. Так изготовлением двигателей до недавнего времени было занято около 100 тыс. человек, электроремонтом - более 1 млн. /22/. Поэтому актуальной является проблема определения и планирования сроков и объёмов ремонтно-эксплуатационных работ.

Проблема ремонта электрооборудования возникла во время процесса индустриализации. Уже в первых проектах 1926-31 гг. Магнитогорского и Новокузнецкого металлургических комбинатов, Сталинградского тракторного, Березниковского химического, Уралмаша и Ростсельмаша отдельной строкой выполнялись проекты электроремонтных цехов, участков и отделений. Прорабатывалась сама организация эксплуатации, ремонта внутризаводского электроснабжения, цехового электрооборудования и сетей /87/. Проектирование электроремонтных цехов основывалось на исследовании полного списка электродвигателей, которые как исходные данные предоставлялись технологами и служили базой, как для организации ремонта, так и для расчета нагрузок и определения удельных расходов электроэнергии /58/.

В 1936г. Наркомтяжмашем был издан приказ о создании системы ПНР. где применительно к черной металлургии были установлены текущие ремонты

и техническое обслуживание, выполняемые цеховым персоналом, средние и капитальные ремонты, выполняемые централизованными службами. Для проектирования электроремонтных цехов в 30-50-е годы были выделены, так называемые, двигатели-типопредставители /66/. В 50-60-е годы количество двигателей в цехах возросло на два-три порядка, что привело к увеличению разнообразия и появлению специализированных видов машин и потребовало более сложной технологии организации ремонтных работ, включая сложности разборки и мойки. Усложнение ремонтных операций потребовало нового подхода к проектированию ремонта для цеха, предприятия, региона и страны в целом. В 60-70-е годы в результате обширных дискуссий была создана система вневедомственного ремонта на базе Минтехпрома со специализированным централизованным конструкторским бюро электроремонта (ЦКТБЭР), на которое были возложены обязанности разработки проектов электроремонтных цехов и проектирование специализированного технологического оборудования и оснастки. В базовых отраслях промышленности в продолжение линии 30-х годов было принято решение о создании внутризаводских централизованных служб. Были выпущены типовые проекты ремонтных цехов первого, второго и третьего габаритов. Со строительством и модернизацией крупных заводов в черной металлургии были построены крупные ремонтные цеха на ЗападноСибирском, Череповецком, Липецком и ряде других комбинатов. Одновременно был сдан в эксплуатацию один из крупнейших в мире ремонтных блоков на Оскольском металлургическом комбинате /61/. Позднее в результате дискуссий был рекомендован переход к системе технического обслуживания и ремонта (ТОиР)/17/. Но по ряду отраслей были выпущены собственные ведомственные нормы.

С начала 90-х в связи с общим падение производства отмечался некоторый спад объёмов ремонтных работ. Однако, начиная с 1996г., вновь проявляется повышение интереса к электроремонту. Это нашло отражение в завершении в 1997г. строительства на Западно-Сибирском металлургическом комбинате крупного ремонтного цеха, приобретении балансировочного

оборудования (фирма «Диамех»), поставке в Россию австрийского пропиточного оборудования. При этом нет единой концепции производства, направленной на поддержание оптимальной унификации изделий, нет контроля над ассортиментом выпускаемой продукции.

Актуальность ремонта связана с рядом факторов: 1. Всегда существовали и будут существовать уникальные электродвигатели, встроенные и жестко привязанные по габаритам к технологическим агрегатам. Из-за информационной отсталости России при этом в ряде случаев нет возможности заказа всех необходимых комплектующих. 2. Ремонт менее материалоемок по сравнению с изготовлением нового оборудования. 3. При ремонте есть возможность оперативного ремонта двигателей массовых серий.

По-прежнему возникает вопрос об организационных формах ремонта. Для городов и районов, где есть системообразующие предприятия, наиболее рационален централизованный электроремонт/60/. Но для большей части территории (даже для таких индустриальных регионов как Тульская область) России возникает необходимость в ремонте самых различных двигателей, принадлежащих фирмам, занимающихся различной деятельностью:

V V» "Т—V

производственной, социальной, инвестиционной и т.д. В этом случае единственным выходом представляется функционирование наряду с организациями, занимающимися монтажом и наладкой оборудования и энергоаудитом, регионального специализированного ремонтного предприятия. Успешная деятельность этого предприятия требует необходимость исследования всего парка установленного электрооборудования, для прогнозирования всего спектра электротехнического оборудования, которое может поступить в ремонт. Решением проблемы определения сроков и объёмов различных видов ремонтов является применение методов статистического моделирования ремонтных потоков.

Цель работы заключается в разработке метода, позволяющего на основании перспективной оценки параметров входного ремонтного потока

обоснованно планировать сроки и объёмы ремонтных мероприятий для специализированного регионального ремонтного предприятия.

В соответствии с поставленной целью решены следующие задачи:

1. Анализ проблем обслуживания и ремонта электрооборудования региона, где базовой отраслью промышленности является химическая.

2. Системный анализ эксплуатируемых и централизовано ремонтируемых в отрасли электрических машин.

3. Исследование структуры множества электрических машин региона.

4. Использование временных рядов для определения частоты появления в ремонтных выборках определенных видов электрических машин.

5. Разработка математических моделей разнообразия установленного и выводимого в ремонт электрооборудования.

6. Разработка методики перспективного определения периодичности, номенклатуры и объёмов технического обслуживания и ремонта электрических машин.

7. Разработка программного комплекса анализа и перспективного определения параметров ремонтного потока.

Методы исследования опирались на положения теории систем, теории множеств, теории вероятности, теории случайных функций, методы математической статистики и теории моделирования. Теоретические исследования сопровождались разработкой различных математических моделей, в том числе имитационных моделей на ЭВМ и в виде программных средств. При выполнении работы использованы научные труды российских и зарубежных специалистов, нормативные и справочные материалы, материалы научно-технических конференций и семинаров.

Выводы и предложения основываются на анализе статистики, полученной при обследовании предприятий г.Новомосковска Тульской обл. различных отраслей промышленности. Статистические данные содержат более 20 выборок и генеральных совокупностей предприятий различных отраслей

промышленности, охватывающих более сорока пяти тысяч электрических машин, общей повторяемостью по типоразмерам близкой к трём.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Проведён системный анализ множества электрических машин, эксплуатируемых на предприятиях химической промышленности Европейской части России и доказана принадлежность их ремонтных выборок различного объёма, состава и времени к видовым Н-распределениям.

2. Для крупных химических объединений доказано несоответствие структур установленного и ремонтируемого оборудования.

3. Разработана методика прогнозирования типоразмеров электрических машин входного ремонтного потока.

4. Создана информационная база данных по установленным электрическим двигателям промышленных предприятий г.Новомосковска, для которой выполнен прогноз с целью определения объёмов ремонтных работ регионального ремонтного предприятия.

Практическая ценность заключается в создании математической модели прогнозирования выхода в ремонт электрооборудования, анализ которой может дать результаты для оптимизации ремонтных мероприятий при проведении различных видов ремонта. Полученные результаты могут быть использованы как на специализированных ремонтных предприятиях, так и на промышленных предприятиях химической промышленности, имеющих в своём составе крупные ремонтные цеха. Комплекс программных средств для анализа видового разнообразия может служить информационной базой электроремонта.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 120 страницах машинописного текста с таблицами и иллюстрациями. Список использованной литературы включает 109 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. Приложение представлено на 58 страницах. Работа состоит из введения, четырех глав и заключения.

Во введении обосновывается актуальность, и формулируются цели работы.

-9В первой главе рассмотрено состояние и тенденции развития электроремонта на современных отечественных и зарубежных предприятиях. Проанализированы методы планирования периодичностей ремонтных мероприятий, показана сложность формирования входного ремонтного потока регионального ремонтного предприятия.

Во второй главе показана необходимость рассмотрения множества электрических машин региона как некоторой целостности. Выделены необходимые и достаточные признаки классификации вида электрических машин как структурных единиц системы. Рассмотрены различные математические модели описания системы электрических машин. Проведена модернизация аппарата Н-распределения для решения задач оптимизации электроремонта.

В третьей главе показана невозможность прогнозирования входного ремонтного потока экстраполяционными методами. На основе анализа видовой структуры множества электрических машин доказана невозможность идентификации структур установленного и ремонтируемого электрооборудования.

В четвертой главе предложена методика прогнозирования типоразмеров и трудоемкости ремонтного потока электрических машин специализированного ремонтного предприятия. Предложено распределение объемов ремонтных работ по видовым критериям.

В заключении обобщаются основные результаты работы.

Реализация полученных результатов. "Методика повышения эффективности ремонта электрических машин на основе структурных закономерностей входного ремонтного потока " внедрена на Энергомеханическом заводе (ЭМЗ) г.Новомосковска. Комплекс программных средств для анализа видового разнообразия внедрён в локальных компьютерных сетях ряда промышленных предприятий г.Новомосковска и передан в отраслевой банк данных " САПРЧермет". Акты внедрения прилагаются (Приложение №2).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийских, международных конференциях и семинарах: "Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование"

(г.Москва, 1995г.), "Математическое описание ценозов и закономерностей технетики" (г.Новомосковск, 1996г.),"Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование" (г.Новомосковск, 1996г.), "Крайний Север 96. Технология, методы, средства." (г.Норильск, 1996г.), "Модернизация систем централизованного теплоснабжения" (г.Тула, 1997г.), Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование" (г.Новомосковск, 1998г.). Работа выполнена в соответствии с координационным планом исследований в рамках Федеральной программы «Энергосбережение» по проблеме «Разработка структурных моделей электрохозяйства промышленных предприятий с учетом системных ограничений для управления электропотреблением при решении задач электроснабжения в народном хозяйстве». По результатам работы получен грант на проведение фундаментальных исследований «Разработка научных основ математического моделирования электрохозяйства промышленных предприятий » (Код ГРНТИ 65Гр-98 от 15.12.97г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в семи печатных работах /39, 40, 41, 44, 45, 46, 47/, опубликован один научно-технический отчёт /48/.

-111. ОСОБЕННОСТИ ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО

УЗЛА.

1.1 ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ.

В стране работа по исследованию и рационализации ремонтного дела началась в 1923 г. Уже в 1927г. была составлена первая инструкция по планированию текущего ремонта /66/. В 1931 г. опубликованы результаты многолетних исследований плановых методов предупредительных ремонтов и производства запасных частей и комплектующих. При строительстве Урало-Кузнецкого металлургического комбината вопрос был решен строительством электроремонтных цехов /8/. В 1936 г. Наркомтяжмаш издал приказ о порядке организации планово-предупредительных ремонтов на заводах /66/. С этого момента в стране начинаются исследования и разработки нормативных материалов и видов систем ППР, по которым до настоящего времени ведутся дискуссии / 68, 69, 88, 90/.

При разработке системы ППР был использован опыт и результаты исследования крупнейших индус�