Вдосконалення системи технічного сервісу електрообладнання з використанням штучної нейронної мережі

Abstract

В Україні існують цілий ряд великих птахофабрик, сучасних тваринницьких комплексів та фермерських господарств, підприємств закритого ґрунту, заводів з виробництва кормів, автоматизованих насосних станцій, комплексів з післязбиральної обробки та зберігання зерна, підприємств з переробки сільськогосподарської продукції тощо. Добитися підвищення експлуатаційної надійності енергетичного обладнання, подовжити термін його роботи можна шляхом впровадження системи ефективного ремонту і технічного обслуговування, яка поєднує в собі сукупність організаційно-технічних заходів щодо планування, організації та проведення комплексу робіт з обслуговування і ремонту, а також діагностування. Внаслідок застосування електрообладнання в особливій специфiчній виробничій атмосфері, порушення умов монтажу та експлуатацiї електрообладнання аграрного комплексу щорiчно мають відмови приблизно 20% електродвигунів, 17% електромагнiтних пускачiв та 15% автоматичних вимикачiв. За часів незалежності в організації ремонту електрообладнання на промислових та сільськогосподарських підприємствах країни відбулися докорінні зміни. Після закриття більшості вказаних підприємств перестали існувати управління та служби головного механіка і головного енергетика, які здійснювали координацію організації ремонту обладнання. Майже одночасно у всіх галузях припинилися розробка, перегляд та видання нормативних документів з планового ремонту обладнання, які забезпечували підприємства методичною та нормативною базою для планування і організації ремонту енергообладнання. Розпалася система централізованого постачання підприємств обладнанням, запасними частинами, ремонтним оснащенням та ремонтними матеріалами. Припинився перегляд норм амортизаційних відрахувань (термінів служби обладнання), ремонтних нормативів, норм витрати матеріалів, порядку і фінансування ремонту. Завантаження діючих підприємств різко знизилось. На практиці використовують в основному систему планово-запобіжного ремонту і технічного обслуговування (ПЗР і ТО), яка передбачає періодичне проведення технічного обслуговування і ремонтів через певні, наперед встановлені строки. Недоліком системи ПЗР є порівняно велика трудомісткість технічного обслуговування і ремонтів електрообладнання, бо багато робіт є регламентованими (наприклад, розбирання електрообладнання для визначення технічного стану тощо). Крім того реальні умови роботи електрообладнання (змінний характер навантаження, нерівномірність використання протягом доби чи року, мінливість середовища з різними змінами температури, вологи, шкідливих домішок тощо) та зростання кількості деталей і електромагнітних навантажень на активні матеріали затрудняють застосування системи ПЗР, тому що обсяги робіт під час міжремонтного обслуговування технічних доглядів і ремонтів залежать від кількості годин роботи обладнання. Енергоремонтні служби підприємств втратили до 50% кваліфікованих працівників. Велика частина промислового обладнання (понад 70%) вичерпала свій амортизаційний термін, вимагає заміни або капітального відновлювального ремонту. Для збільшення строку експлуатації обладнання розумно і економічно вигідно проводити діагностування, технічне обслуговування та своєчасну заміну складових одиниць і окремих деталей, що в подальшій експлуатації можуть вийти з ладу. Досвід експлуатації електрообладнання у високорентабельних господарствах показує, що основним заходом, який забезпечує високу експлуатаційну надійність електрообладнання, є введення в дію системи технічного обслуговування і ремонту електрообладнання. Вона включає в себе організаційні і організаційно-технічні заходи з планування, підготовки, проведення і обліку необхідних видів робіт з технічного обслуговування (ТО) і поточного ремонту (ПР) та здійснення діагностування із застосування сучасних приладів та діагностичних лабораторій. Задачі моніторингу, або діагностування асинхронного електродвигуна, передує задача ідентифікації, тобто можливості визначення конкретного двигуна із сукупності сигналів, які утворюються внаслідок роботи інших двигунів, різних перешкод тощо. Задачі ідентифікації та діагностики АД належать до задач класифікації, коли визначається приналежність вхідного набору даних з декількох раніше відомих класів електрообладнання або типів несправностей. Серед існуючих засобів класифікації даних достатньо поширеними є нейронні мережі, які характеризуються доброю стійкістю до шумів, прийнятним часом навчання, адаптованістю. Технічна діагностика розглядається як елемент Системи планово запобіжного ремонту (ПЗРЕсг) і визначає справність обладнання та прогнозування, при цьому мають бути переглянуті вимоги та форми ремонтної та експлуатаційної документації в умовах технічної експлуатації обладнання при ринкових господарських відносинах. При стабільній економіці і цінах на ринку товарів основними джерелами істотного підвищення конкурентоспроможності, рентабельності і прибутковості підприємства є впровадження нових технологій і зниження експлуатаційних витрат на виробництві. Вирішенню цього питання сприяв бурхливий розвиток мікропроцесорної і комп'ютерної техніки, розвиток на їх базі методів і засобів контролю і аналізу поточного технічного стану устаткування. Мета досліджень - рoзрoбка кoмплeксу мeтoдiв, тeхнiчних засобів та вдосконалення захoдiв для вирiшeння питань обгрунтування сучасної системи технічного сервісу силового електрообладнання з використанням штучної нейронної мережі (зокрема, для асинхронних електродвигунів). Для досягнення поставленої мети необхідно вирiшити наступні завдання: 1. Провести аналітичний огляд літератури щодо технічного сервісу електрообладнання та системи технічного сервісу електричного обладнання, на прикладі асинхронних електричних двигунів та обґрунтувати необхідність впрoваджeння у рoбoту eлeктрoтeхнiчнoї служби пiдприємства сучасних мeтoдiв та засобів для технічного обслуговування eлeктрoобладнання. 2. Запропоновати кoмплeксний мeтoд дiагнoстики асинхрoнних eлeктрoдвигунiв на oснoвi викoристання штучних нeйрoнних мeрeж. 3. Здiйснити розрахунок eкoнoмiчної ефективності застосування сучасних установок для обслуговування і діагностування електрообладнання. Об’єкт дослідження: система електрообладнання господарства та систeма технічного сервісу силoвoгo eлeктрooбладнання (асинхронних eлeктрoдвигунiв потужністю до 10 кВт). Предметом дослідження: фізико-механічні процеси, що відбуваються в системі електрообладнання та кoмплeкс приладoвoгo забeзпeчeння рoбiт з діагностування та технічного сервісу, якi викoристовуються eнергетичною службoю пiдприємства. Методи дослідження та апаратура: розрахунково-аналітичний на базі теорії інформації із застосування технічних і приладових засобів. Експериментальні данi оброблялись з використанням методiв математичної статистики та теорiї ймовiрностей при використанні програми «MathCAD 7 Professional». Теоретична цінність отриманих результатів полягає в проведенні аналізу варіантів реалізації стратегій забезпечення експлуатаційної надійності електрообладнання в агропромисловому комплексі, обґрунтуванні вторинних параметрів оцінення технічного стану електродвигунів; запровадженні трирівневого процесу ухвалення рішення щодо стратегії експлуатації обладнання. Практична цінність отриманих результатів полягає в застосуванні методу спектрального аналізу гармонік струму для діагностування асинхронних електродвигунів замість віброакустичного діагностування та використанні комплексного методу діагностики на основі штучних нейронних мереж.