CC BY
14
ратным знаком, получат импульс ЭД данной группы в случае противоположного включения сторонних источников энергии. В итоге разница получаемого импульса может достигать 20-30 %, что является существенной величиной и может непосредственно влиять на безопасность и безотказность инициирования.
Вторая группа графиков соответствует импульсам в ЭД последовательной группы. Картина распределения импульса в зависимости от согласного или противоположного включения сторонних источников энергии аналогична распределению импульсов в ЭД параллельной группы, однако разброс между крайними случаями несколько меньше и составляет 15-20 % , что также может существенно влиять на инициирование электровзрывной цепи.
Третья группа графиков соответствует импульсу в эквивалентном сопротивлении переходных контактов. Из рис. 3 видно, что все три случая включения или отсутствия сторонних источников энергии незначительно влияют на распределение данного импульса и все три графика представляют собой практически одну линию. Абсолютная величина данного импульса также крайне мала и практически неотличима от нуля, что позволяет в дальнейшем не учитывать в расчётах данную величину.
Выводы
Общим выводом является то, что любое стороннее энергетическое влияние на электровзрывную цепь носит негативный характер и должно быть, по возможности, исключено или сведено к минимуму.
Более полные характеристики влияния блуждающих токов на процесс инициирования могут быть получены при использовании не детальной, а вероятностной модели электровзрывной цепи. Вероятностный анализ является следующим этапом исследования воздействия блуждающих токов на процесс инициирования.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Граевский М.М. Справочник по электрическому взрыванию зарядов взрывчатых веществ. М. : Рандеву-АМ. 2000. 448 с.
2. Лурье А.И. Электрическое взрывание зарядов. М. : Недра 1973 273 с.
3. Петров Ю.С. Основы теории электровзрывания // Владикавказ : Терек, 1998. 167 с.
4. Петров Ю.С., Саханский Ю.В., Кодкудаков С.Е. Энергетический баланс в электровзрывной цепи с конденсаторным прибором взрывания» : сб. тр. молодых учёных СКГМИ. Т 4. Владикавказ : Терек, изд. «Терек», 2007.
УДК 621.33 Дульский Евгений Юрьевич,
аспирант кафедры «Электроподвижной состав», Иркутский государственный университет путей сообщения, тел. 8-983-403-46-43
Доценко Наталия Сергеевна, аспирант кафедры «Электроподвижной состав», Иркутский государственный университет путей сообщения, тел. 8-902-578-77-16
Лыткина Екатерина Михайловна, доцент кафедры «Электроподвижной состав», Иркутский государственный университет путей сообщения, тел. 8-952-632-35-88
АНАЛИЗ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМОРАДИАЦИОННОГО МЕТОДА КАПСУЛИРОВАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ВМЕСТО КОНВЕКТИВНОГО В ПРОЦЕССЕ ДЕПОВСКОГО РЕМОНТА
E. Yu. Dulskiy, N. S. Docenko, E. M. Lytkina
ANALYSIS OF TECHNICAL AND ECONOMIC EFFICIENCY OF THERMORADIATIVE METHOD OF ISOLATION'S CAPSULATING INSTEAD OF CONVECTION ONE IN THE DEPOT REPAIR
Аннотация. Статья посвящена обоснованию преимущества использования терморадиационного метода капсулирования изоляции перед конвективным с экономической точки зрения.
В статье представлены необходимые расчёты: капитальных вложений, необходимых для создания установки по капсулированию изоляции лобовых частей обмотки якоря тягового электродвигателя (далее ТЭД) типа НБ-514Б электровозов серии «ЕРМАК»; годовой экономии денежных средств; срока окупаемости при внедрении установки по капсулированию лобовых частей обмотки якоря ТЭД типа НБ-514Б по методу дисконтирования.
В предыдущих работах была экспериментально доказана выдвинутая в теоретическом плане гипотеза о том, что в случае капсулирования электроизоляционных пропиточных материалов с использованием ИК-энергоподвода вместо конвективного эффективность процесса увеличится многократно. Это научное предпо-
ложение было выдвинуто не только на базе классических законов теплообмена, но и на основании принципов взаимодействия различных методов теплообмена с электроизоляционными пропиточными материалами в процессах нагрева: при запекании теплым воздухом (конвективным) высыхающий вначале верхний слой затрудняет удаление растворителя; кроме того, сравнительную замедленность конвективной технологии определяет несовпадение потока тепла и потока удаляемых паров растворителя; а ИК-энергоподвод отличается распределением энергии по слою покрытия, так как большая часть доставленной инфракрасным излучением энергии поглощается пропитанным материалом и превращается в нём в тепло.
По результатам расчётов, представленных в статье, можно сделать следующий вывод: технико-экономический эффект от применения в процессе деповского ремонта терморадиационного метода капсулирова-ния изоляции обмоток ТЭД типа НБ-514Б вместо конвективного позволит значительно снизить затраты электроэнергии на ремонт; капитальные вложения, составляющие 97,8 тысяч рублей, окупятся в течение 2,2 месяца при общей экономии денежных средств 530 тысяч рублей.
Ключевые слова: изоляция, капсулирование, терморадиационный, технико-экономическая эффективность.
Abstract. Article is devoted to the justification of the advantages of using the thermoradiation method of isolation encapsulation before convective from the economic point of view.
The article presents the necessary calculations: capital investment required to build the installation on the encapsulation of insulation of the armature end-winding of the traction motor type NB- 514B of electric locomotives "ERMAK", annual cost savings, payback period of the introduction of the installation on the encapsulation of the end windings of the armature TED type NB-514B using the discount method.
Previously it was experimentally proved the hypothesis that the encapsulation of insulating impregnating materials using IR instead of convective energy supply will increase efficiency of the process repeatedly. This scientific hypothesis was advanced not only by the classical laws of heat exchange, but based on principles of interaction different methods of heat exchange with insulating impregnating materials in the process of heating: when baking with warm air (convection), drying first topsheet hinders removal of the solvent, moreover, the relative slowness of the convective technology is determined by the mismatch of the heat flaw and the solvent removed vapor stream; IR energy supply is notable for energy distribution on the coating layer, as most of the energy delivered by infrared radiation is absorbed by the impregnated material and turns into heat init.
The calculations presented in this paper can lead to the following conclusion: the techno-economic effect of using in the depot repair process thermoradiation encapsulation method of winding insulation of traction motor type NB-514B instead of convection will significantly reduce electricity costs for repairs, capital investments constituting 97 800 rubles will be repaid within 2,2 months at a total cost savings 530 000 rubles.
Keywords: isolation, encapsulation, heat radiation, technical and economic efficiency.
Ранее в работах [1, 2] были представлены материалы по теории, технологии и технике кап-сулирования изоляции обмоток электрических машин тягового подвижного состава с помощью энергии теплового (инфракрасного) излучения. С теоретической и практической стороны было доказано преимущество использования терморадиационного метода (тепловым излучением) вместо конвективного, используемого в настоящее время в деповском ремонте на сети железных дорог ОАО «РЖД» [2].
В данной статье представлен расчёт капитальных вложений Кв, необходимых для создания установки по капсулированию изоляции лобовых частей обмотки якоря ТЭД НБ-514Б, проводимый по известной методике [3, 4].
Формула для расчёта капитальных вложений на изготовление установки
Кв = Соб + ФОТ + Етц, руб., (1) где Соб - общая стоимость внедряемой в производство установки с учётом расходов на транспортировку, руб.;
ФОТ - фонд оплаты труда работников депо,
руб.;
Есоц - отчисления на социальные нужды работникам депо, руб.
В табл. 1 приведена стоимость элементной базы - оборудования, материалов и комплектующих, необходимой для создания установки по кап-сулированию изоляции лобовых частей обмотки якоря ТЭД НБ-514Б.
Общая стоимость Соб внедряемой в производство установки с учётом расходов на транспортировку на 2013 год составляет 57530 рублей.
Тарифная заработная плата Сс, руб., за монтаж установки в пропиточный цех локомотиво-ремонтного депо по данным отдела труда и заработной платы представлена в табл. 2.
Фонд оплаты труда (ФОТ) работников депо рассчитывается по формуле
ФОТ = Еозп + Едзп, (2)
где ЕОЗП - основная заработная плата деповского работника;
Едзп - дополнительная заработная плата деповского работника.
Современные технологии. Транспорт. Энергетика. Строительство. _Экономика и управление_
m
Т а б л и ц а 1
Наименование Количество Цена за шт., руб. Стоимость, т. руб.
Асинхронный двигатель типа AHPM90L4y3 1 шт. 3300 3300
Редуктор 1Ц2У 100 1 шт. 12500 12500
Преобразователь типа ASC 150 1 шт. 13500 13500
Генератор теплового излучения 1 шт. 5000 5000
ИК-излучатель типа ESC-2 3 шт. 600 1800
Галогенные ИК-излучатели типа FQE 3 шт. 200 600
Рефлектор-отражатель типа ECR-2 6 шт. 250 1440
Станина 1 шт. 10000 10000
Букса 1 шт. 1000 1000
Опорные ролики 3 шт. 250 750
Магнитный пускатель ПМЛ 1 шт. 500 500
Кнопочный пост ПКЕ 1 шт. 100 100
Автомат ABB 3 4 шт. 500 2000
Провода, гофры, клеммы - - 2000
Элементы крепления (комплект болт-гайка) 50 шт. 300 300
Итого с учетом транспортных расходов (5 %) 57530
Т а б л и ц а 2
Тарифная заработная плата на монтаж установки_
Вид операций Разряд работ Тарифная ставка, руб. Трудоемкость, чел.-час. Заработная плата, руб.
Сборка установки 5 81,75 150,5 12303,375
Настройка параметров 6 88,89 1,5 133,335
Проверка схемы 6 88,89 1,3 115,557
Проверка работоспособности 6 88,89 0,7 62,223
Итого 12614,49
Отчисления на социальные нужды Есоц определяются по формуле
Есоц = 0,3- ФОТ, (3)
где 0,3 - страховые взносы (пенсионный фонд -22 %; «Федеральный фонд обязательного медицинского страхования» (ФФОМС) - 5,1 %; «Фонд социального страхования» (ФСС) - 2,9 %).
Основная и дополнительная оплата труда для деповских работников рассчитывается по следующим формулам:
Еозп = Сс(1+КпР)(1+КР+Кс), (4)
Едзп 9 %Еозп, (5)
где Кпр - коэффициент премии (30 %);
Кр - районный коэффициент, Кр = 1,3;
Кс - северный коэффициент, равный 30 %.
Таким образом, после подстановки численных значений в выражения (2), (3), (4) и (5) получаем Еозп = 26238,13 руб., Едзп = 2361,43 руб., ФОТ = 30960,99 руб. и Есоц = 9288,29 руб.
Подставив численные значения в формулу (1), получаем значение капитальных вложений на изготовление установки по капсулированию изоля-
ции лобовых частей обмоток якоря ТЭД НБ-514Б КВ = 97779,28 руб.
Как говорилось ранее, конвективный энергоподвод по сравнению с терморадиационным является в значительной мере энергозатратным.
Произведём расчёт годовой экономии денежных средств при использовании терморадиационного метода капсулирования вместо конвективного при ремонте якорей ТЭД типа НБ-514Б на примере Нижнеудинского локомотиво-ремонтного депо ТЧР-22.
Суммарная годовая экономия денежных средств при сокращении расходов электроэнергии в результате замены конвективных электрических печей типа СДО1 на установку по капсулирова-нию изоляции лобовых частей обмоток якорей ТЭД определяется по формуле
ЭЭЭ 1 2 Аконвект 2 Атерморад) СкВтч , (6)
где 2 Ак
конвект
суммарный расход электриче-
ской энергии при конвективном методе капсули-рования;
X А
±терм орад - суммарный расход электроэнергии при терморадиационном методе капсули-рования;
С^тч - среднесетевая стоимость электроэнергии 1 кВтч. По данным 2013 года, средняя стоимость электрической энергии по ВСЖД - филиалу ОАО «РЖД» составила = 1,21478 руб.
Суммарный расход электрической энергии
при конвективном методе капсулирования
п • п • ? • Р ' , (7)
X А
я п к
конвект
12
где 12 - количество якорей, одновременно помещаемых в печах;
пя - количество пропитываемых якорей; пп - количество работающих печей С ДО 1; ^к - время процесса капсулирования конвективным методом, ч.,
Рк - мощность одной печи, кВт.
Таким образом, суммарный расход электрической энергии при конвективном методе капсу-лирования равен X Аконвект = 440000 кВтч.
Суммарный расход электрической энергии при использовании терморадиационного метода капсулирования определяется как
(8)
X
Атерморад П я ^т Рт '
Ток = Кв / Эээ. (9)
В результате получаем срок окупаемости равный Ток ~ 0,184 года ~ 2,2 мес.
Далее произведём расчёт срока окупаемости по методу дисконтирования.
Чистый дисконтированный доход позволяет достоверно оценить эффективность от использования терморадиационного метода капсулирова-ния вместо конвективного в объёме деповского ремонта ЭМ ТПС.
Чистый дисконтированный доход (ЧДД) определяется как сумма текущих эффектов за весь расчётный период, приведённая к номинальному году, или как превышение интегральных результатов над интегральными затратами и рассчитывается по формуле
чдд=X & - З, )
1
(10)
где . - время процесса капсулирования терморадиационным методом, ч. ;
Р. - мощность установки для капсулирования изоляции обмоток якорей ТЭД ИК-излучением, кВт.
После подстановки численных значений в формулу (8) получаем, что суммарный расход электрической энергии при использовании терморадиационного метода капсулирования равен
X Атерморад = 3687,75 кВтч.
В итоге суммарная экономия денежных средств при сокращении расходов электроэнергии составляет Эээ = 530023,4 руб.
Кроме того, замена конвективного метода капсулирования терморадиационным позволит сэкономить денежные средства в связи со снижением количества отказов ТЭД по причине пробоев изоляции лобовых частей их обмоток. Снижение показателей отказов будет связано с улучшением качества процесса капсулирования при использовании терморадиационного метода, что неоднократно подтверждалось в данной работе.
Срок окупаемости при внедрении установки по капсулированию изоляции лобовых частей обмотки якоря ТЭД НБ-514Б можно рассчитать по следующей формуле:
,=0 (1 + Е)!"
где Я7 - результат, достигнутый в 7-м году; З7 - затраты в 7 -м году; Е - норма дисконта, принимаем Е = 10 %; ^ - горизонт расчёта, г. (принимаем равный 1 году).
С целью расчёта срока окупаемости в качестве затрат в 7 -м году З7 была принята сумма капитальных вложений Кв на изготовление установки по капсулированию изоляции лобовых частей обмоток якоря ТЭД НБ-514Б, а в качестве показателя эффективности - годовая экономия денежных средств при замене конвективного метода капсу-лирования терморадиационным методом.
Подставив численные значения в формулу (10), получим ЧДД = 427,96 тыс. руб.
График распределения ЧДД по годам, в течение срока окупаемости, равного 2,2 месяца, изображён на рис. 1.
Рис. 1. Распределение ЧДД при внедрении установки по капсулированию изоляции лобовых частей обмоток якоря ТЭД НБ-514Б
