Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения позволяет провести оценку сравнительной эффективности научной разработки и определить направления для ее будущего повышения.
Целесообразно проводить данный анализ с помощью оценочной карты (см. табл. 1). Для этого необходимо отобрать не менее трех-четырех конкурентных товаров и разработок
При разработке электропривода в отдающем устройстве разработчик руководствовался следующими соображениями: стоимость двигателя постоянного тока больше чем асинхронного двигателя, затраты на его эксплуатацию больше (в сравнении с асинхронным двигателем). Выпуск двигателей постоянного тока сокращается, электропривод постоянного тока заменяется электроприводом переменного тока. Решено использовать электропривод переменного тока с частотным регулированием.
Рассматривалось три варианта исполнения:
1. Преобразователь частоты (далее ПЧ) фирмы Omron A1000 модель 2A0040, двигатель 4А132М6 мощностью 7,5 кВт, 1000 об/мин, редуктор F41 3 H40 P90.
2. ПЧ фирмы Веспер модель E3-9100, двигатель 4А132М6 мощностью 7,5 кВт,1000 об/мин, редуктор F41 3 H40 P90. Для связи с контроллером линии необходим дополнительный модуль связи Device-NET. На разработку устройства и его программирование заложим в стоимость оборудования ориентировочно 40 000 руб.
3. ПЧ фирмы ABB модель ACS880-01-031A-2, двигатель фирмы ABB модель M3BP 160 MLA мощностью 7,5 кВт, 1000об/мин, редуктор ABB 1SDA 073732R1. Не комплектуется модулем связи, необходимо приобрести устройство отдельно.
Таблица 1. Стоимость комплекта.
| Наименование комплектующих | Вариант исполнения | |||||
| марка | стоимость | марка | стоимость | марка | стоимость | |
| ПЧ | Omron A1000 | Веспер E3-9100 | ABB ACS880 | |||
| Редуктор | F41 3 H40 P90 | F41 3 H40 P90 | ABB 1SDA 073732R1 | |||
| Двигатель | 4А132М6 | 4А132М6 | ABB M3BP 160 MLA | |||
| Коммут. аппаратура | комплект | комплект | комплект | |||
| Модуль связи | интегрирован | разрабатывается отдельно | приобретается отдельно | |||
| Сумма за комплект | 122 910 | 143 020 | 151 740 |
Производим выбор варианта (комплекта) с использованием метода экспертных оценок.
Для проведения оценки выбраны следующие показатели: технические –производительность, помехозащищенность, точность, плавность протекания процессов, степень стандартизации и унификации, удобство управления, шум при работе и экономические – капитальные вложения, затраты на эксплуатацию, надежность.
По выбранным критериям с помощью экспертов необходимо присвоить коэффициент весомости, отражение их важности.
По каждому критерию необходимо установить оценку степени обеспечения:
| Цели | низкий | средний | высокий (выше средней) |
| Уровень цели Оценка обеспечения цели | 1.0 | 0.5 |
Таблица 2. Сравнительная характеристика электроприводов
| Критерии оценки | Вес критерия | Баллы | примечание | ||
| Технические критерии оценки ресурсоэффективности | |||||
| 1. Производительность | равная у всех комплектов | ||||
| 2.Помехозащищенность | 0,5 | 0,5 | |||
| 3.Точность | 0,5 | у 3-го комплекта точность выше, но у всех комплектов достаточная | |||
| 4.Плавность протекания процессов | 0,5 | ||||
| 5. Удобство встройки | 0,2 | 0,5 | дополнительные затраты на модуль связи | ||
| 6. Степень стандартизации унификации | 0,3 | 0,5 | 2-й комплект - модуль связи, 3-й двигатель больших размеров | ||
| 7. Удобство управления | 0,5 | 0,5 | |||
| 8. Шум при работе | 0,1 | 0,5 | 0,5 | 3-й комплект имеет лучшие показатели, т.к. ПЧ и АД одного производителя | |
| Экономические критерии оценки эффективности | |||||
| 9. Капитальные вложения | 0,5 | 0,5 | |||
| 10. Затраты на эксплуатацию | 0,8 | ||||
| 11. Надежность | 0,8 | 0,5 | надежность 2-го комплекта ниже, т.к. модуль связи произведен штучно, а не серийно | ||
| Итого | 0,05 | 1,85 | 0,65 |
В результате сравнения и оценки критериев выбран первый вариант исполнения, т.к. у него оптимальные технические показатели при выгодной стоимости проекта. Дальше расчеты производятся для комплекта оборудования с ПЧ фирмы Omron.
Планирование научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ
Планирование необходимо для обеспечения оптимального ведения работ, уменьшение затрат, увеличение производительности труда.
Планирование научно-исследовательских работ
Этапы и содержание НИР сведены в таблицу 3.
Трудоемкость характеризуется количеством живого труда, затраченного на изготовление какой либо продукции. Все этапы работы и значения трудоемкости занесены в календарный план-график, таблица 4.
Таблица 3. Этапы и содержание НИР
| Основные этапы | № раб | Содержание работ | Должность исполнителя |
| 1. Разработка технического задания | 1.1 | Составление и утверждение технического задания | Руководитель темы |
| 2. Подбор литературы | 2.1. | Подбор и изучение материалов по теме | Инженер |
| 3. Расчет параметров, выбор двигателя и ПЧ | 3.1. | Расчет мощности двигателя | Инженер |
| 3.2. | Расчет момента инерции | Инженер | |
| 3.3. | Выбор преобразователя частоты | Инженер | |
| 3.4. | Расчет параметров элементов структурной схемы силового канала. Оптимизация контуров | Инженер | |
| 3.5. | Разработка электрической схемы привода. | Инженер | |
| 3.6. | Анализ результатов | Руководитель, инженер | |
| 4. Моделирование работы привода | 4.1. | Разработка программы исследований модели | Руководитель, инженер |
| 4.2. | Создание имитационной модели в среде Simulink программы Matlab | Инженер | |
| 4.3. | Исследование нелинейной САУ СЭП асинхронного привода с векторным управлением | Инженер | |
| 4.4. | Исследование нелинейной САУ СЭП в заданных режимах работы | Инженер | |
| 4.5. | Исследование двухмассовой системы САУ СЭП | Инженер | |
| 5. Обобщение и оценка результатов | 5.1 | Оценка результатов. Определение целесообразности проведения ОКР | Руководитель, инженер |
Таблица 4. Календарный план-график НИР
Планирование пуско-наладочных работ
Пуско-наладочные работы являются завершающим звеном производства линии, обеспечивающие ввод в эксплуатацию объект. Ниже рассмотрены основные этапы проведения ПНР на линии. Работы выполняются высококвалифицированными специалистами и рабочими по заранее разработанным и согласованным программам. Электротехнические ПНР, согласно [1], должны обеспечивать проверку и испытание электрооборудования в соответствии с действующими правилами устройства электроустановок, технической документацией предприятия-изготовителя оборудования и другими нормативными документами, а также получение заданных проектом электромеханических параметров работы оборудования.
Результат проверок, снятие характеристик аппаратуры, испытания и других работ, входящих в комплекс наладки электроустановок, оформляются в виде протоколов установленной формы, которые прикладываются к акту сдачи объекта в эксплуатацию.
Проведению ПНР в короткие сроки и с высоким качеством в значительной степени способствуют подготовительные мероприятия:
- заблаговременное ознакомление с проектом электроустановки, выявление неточностей, пробелов и других дефектов проекта;
- выявление и подсчёт объёма ПНР, определение необходимого количества наладочного персонала;
- подготовка комплектов наладочной аппаратуры и инструмента;
- составление рабочего графика проведения ПНР и согласование его с монтажной организацией и заказчиком;
- внешний осмотр электрооборудования и установка количества электромонтажных работ;
- определения технических характеристик электрооборудования;
- составление рабочей программы испытаний и наладки электрооборудования с учётом особенностей налаживаемого объекта.
Для того чтобы качественно и в короткие сроки произвести наладку электрооборудования и электрических схем, необходимо хорошее знание данного оборудования, проектные схемы и расчёты электрических параметров. Поэтому наладочный персонал комплектуется из опытных и квалифицированных специалистов.
Цены на проведение ПНР определены, исходя из сложности серийно выпускаемых, освоенных промышленностью электрических устройств, в соответствии с требованиями 3 части СНиП "Организация, производство и приём работ" и технических условий на изготовление и поставку электротехнических устройств.
При составлении смет или расчёте на выполнение работ, когда договором предусматривается промежуточная оплата, следует руководствоваться структурой ПНР, приведённой в таблице 5.
Таблица 5. Структура ПНР
| № | Состав работы | Стоимость ПНР (%) от общей сметной стоимости |
| Подготовительные работы | ||
| Наладочные работы, проводимые до индивидуальных испытаний технологического оборудования | ||
| Наладочные работы в период индивидуальных испытаний технологического оборудования | ||
| Комплексное опробование | ||
| Оформление отчётной и приемно-сдаточной документации |
Ценами учтены затраты на следующие работы:
1. Подготовительные работы - организаторскую и инженерную подготовку работ; изучение электротехнической части проекта и ознакомление с технической документацией; получение от заказчика согласованных установок устройств защиты и автоматики; подготовку парка приборов, а также программ наладки и комплекта протоколов.
2. Внешний осмотр электрооборудования на соответствие проекту; проверку и настройку отдельных элементов и функциональных групп; сборку испытательных схем; проверку параметров и снятие характеристик отдельных устройств; измерение сопротивления изоляции; проверку соединения обмоток; регулировку релейной аппаратуры.
3. Наладку электрооборудования под напряжением, включая силовые цепи; снятие и получение необходимых характеристик, сопоставление их с расчётными данными проекта; испытание и наладку оборудования в холостую и под нагрузкой совместно с технологическим оборудованием.
4. Обеспечение взаимных связей устройств в составе электроустановки и механизмов в составе агрегата; согласование входных и выходных параметров и характеристик отдельных механизмов в составе агрегата; обеспечение на агрегатах электрических и электромеханических параметров и режимов, предусмотренных проектом.
Составление в одном экземпляре протоколов ПНР и испытаний; внесение в протокол схем, которые были изменены в процессе работы.
Таблица 6. Этапы и содержание ПНР
| Основные этапы | № раб | Содержание работ | Должность исполнителя |
| 1. Подготовительный этап | 1.1. | Ознакомление с проектом, выявление неточностей. Составление рабочего графика проведения ПНР. | Руководитель, представитель заказчика, бригада наладчиков |
| 1.2. | Подготовка аппаратуры и инструмента; | Бригада наладчиков | |
| 1.3. | Внешний осмотр электрооборудования и проверка готовности; | Бригада наладчиков | |
| 1.4. | Определение соответствия техническим характеристикам; | Бригада наладчиков | |
| 1.5. | Составление рабочей программы испытаний и наладки с учетом особенностей объекта. | Бригада наладчиков |
Таблица 6. Продолжение
| 2. Проверочные работы: | 2.1. | Проверка количества электромонтажных работ и их соответствие к рабочим чертежам проекта | Бригада наладчиков |
| 2.2. | Проверка установленной аппаратуры, градуировка и снятие в необходимых случаях характеристик | Бригада наладчиков | |
| 2.3. | Проверка правильности выполнения схем | Бригада наладчиков | |
| 2.4. | Проверка работы электрических систем, блокировок и автоматики. | Бригада наладчиков | |
| 3. Наладочные работы: | 3.1. | Ввод параметров двигателя в преобразователь частоты, проверка работы системы; | Бригада наладчиков |
| 3.2. | Проверка работы и функционирования блоков сигнализации и защиты | Бригада наладчиков | |
| 3.3. | Ввод параметров системы в преобразователь частоты | Бригада наладчиков | |
| 3.4. | Проверка диапазона изменения напряжения преобразователя, настройка устройства задания скорости | Бригада наладчиков | |
| 3.5. | Итоговая проверка защиты | Бригада наладчиков | |
| 3.6 | Настройка и снятие необходимых характеристик элементов автоматического управления в соответствии с требованиями технологического процесса, испытание оборудования в холостую | Бригада наладчиков | |
| 4. Комплексное опробование | 4.1. | Обеспечение взаимных связей устройств в составе электрической установки; | Бригада наладчиков |
| 4.2. | Согласование входных и выходных параметров на входе и выходе характеристик отдельных механизмов | Бригада наладчиков | |
| 4.3. | Проверка режимов работы системы при управлении с пульта управления | Бригада наладчиков | |
| 5.1. | Составление протоколов ПНР | Бригада наладчиков |
| 5.2. | Приемка линии. Внесение в один экземпляр принципиальных схем проекта и изменений, внесенных во время ПНР | Руководитель, представитель заказчика, бригада наладчиков |
