Повышение надежности энергоснабжения удаленных сельскохозяйственных объектов

Размещено на http://www.allbest.ru

Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности

Повышение надежности энергоснабжения удаленных сельскохозяйственных объектов

Джавадзаде Н.

Javadzade N.

Azerbaijan State University of Petroleum and Industry (Baku, Azerbaijan)

IMPROVING THE RELIABILITY OF ENERGY SUPPLY TO REMOTE AGRICULTURAL FACILITIES

Abstract

reliable supply requires appropriate design and analysis, components, production process, testing and installation. When a supplier analyzes the expected reliability of a consumable, it is important to be consistent across databases, models, environmental conditions, and manufacturing to get meaningful results that can be compared across different consumable materials and implementations.

Keywords: agriculture, power source, modern energy, productivity improvement, types of load, reliability of source.

Аннотация

надежное снабжение требует соответствующего проектирования и анализа, компонентов, производственного процесса, тестирования и установки. Когда поставщик анализирует ожидаемую надежность расходного материала, важно быть последовательным в базах данных, моделях, условиях окружающей среды и производстве, чтобы получить значимые результаты, которые можно сравнивать для различных расходных материалов и реализаций.

Ключевые слова: сельское хозяйство, источник питания, современная энергия, повышение производительности, виды нагрузки, надёжность источника.

Сельское хозяйство требует энергии как важного вклада в производство. Сельское хозяйство использует энергию непосредственно в качестве топлива или электричества для работы машин и оборудования, для обогрева или охлаждения зданий, для освещения на ферме и косвенно в виде удобрений и химикатов, производимых вне фермы. На уровне ферм потребление энергии классифицируется как прямое или косвенное. Прямое использование энергии в сельском хозяйстве - это, прежде всего, топливо на нефтяной основе для работы автомобилей, пикапов и грузовиков, а также машин для подготовки полей, посадки и сбора урожая, применения химикатов, а также транспортировки сырья и материалов на рынок и с рынка.

Электротехнические компании предоставляют широкий спектр услуг и оборудования. Компании-производители оборудования, например, поставляют интеллектуальные сети, электродвигатели, генераторы, трансформаторы и все материалы, необходимые для электромонтажа. Другие компании специализируются на услугах и логистике. Компании, предоставляющие электрические услуги, скорее концентрируются на установке, обслуживании и ремонте. В то время как выход из строя завода может привести к дорогостоящим перерывам в нормальной работе здания, следует также иметь в виду, что закрытие объектов для технического обслуживания также может привести к потере производства.

Источник питания -- это электрическое устройство, которое обеспечивает электроэнергией электрическую нагрузку. Основная цель источника питания - преобразовать электрический ток от источника в правильное напряжение, ток и частоту для питания нагрузки. Следовательно, источники питания иногда называют силовыми преобразователями. Возможность использовать электричество для выполнения работы произвела революцию в технологиях, коммуникации, работе и обществе в целом. От лампочек до отопления и охлаждения домов, способов хранения и транспортировки продуктов питания, технологических устройств -- сегодня мир работает на электричестве. Тем не менее, остается фундаментальная проблема, когда речь идет о том, как общество приводит в действие все устройства и системы, которые теперь зависят от электричества.

Трансформаторы: Трансформаторы отвечают за понижение мощности с высоких уровней на более низкие уровни, поскольку домам требуется более низкий уровень мощности.Трансформаторы обычно понижают высокое напряжение переменного тока до более низкого напряжения переменного тока.

Выпрямители: Выпрямители используются для преобразования переменного тока в постоянный. Тогда выходное напряжение представляет собой двухполупериодный выход постоянного тока. Выпрямитель действует как разветвитель и разделяет чередующиеся положительные и отрицательные волны мощности переменного тока на постоянный поток положительной или отрицательной энергии. Для совместимости с бытовой розеткой требуется дополнительная модификация.

Фильтры: Фильтры, также известные как электролитические конденсаторы, проходят процесс, известный как сглаживание, когда постоянный ток соединяется через конденсатор и действует как коллектор энергии, который продвигает энергию вперед, когда постоянный ток падает.

Плохо спроектированный или неправильно изготовленный источник питания может преждевременно выйти из строя и вызвать необъяснимые или неправильно диагностированные проблемы. Одним словом, важна надежность.

Мы можем отметить некоторые важные моменты.

Сельское хозяйство зависит от своевременного наличия энергии, но снижает общий уровень потребления энергии;

доля энергии в затратах на сельскохозяйственное производство сильно различается в зависимости от вида деятельности, производственной практики и местности.

на уровне ферм прямые затраты на энергию составляют значительную, хотя и относительно небольшую, часть общих производственных затрат в большинстве видов деятельности и производственных процессов.

Современному сельскому хозяйству нужна современная энергия -- они тесно связаны между собой. Для многих развивающихся стран сельское хозяйство является доминирующим сектором в развитии экономики. Повышение производительности и модернизация систем сельскохозяйственного производства являются основными движущими силами глобального сокращения бедности, и энергетика играет ключевую роль в достижении этой целиземли, в значительной степени способствуют наполнению и опустошению атмосферы. Вложение энергии в современные и устойчивые системы сельскохозяйственного производства и переработки является ключевым фактором в переходе от натурального хозяйства к продовольственной безопасности, добавленной стоимости в сельских районах и выходе на новые сельскохозяйственные рынки. Во многих случаях технологии использования возобновляемых источников энергии и гибридные системы могут предоставлять энергетические услуги, которые точно поддерживают производственный процесс, например. путем обеспечения орошения (насосы) или послеуборочной обработки (охлаждение) или обработки (сушка, измельчение, прессование).

Основная часть прямых затрат энергии в мелкомасштабном производстве обеспечивается за счет энергии человека и тягловых животных (DAP). Сельское хозяйство в развивающихся странах в значительной степени зависит от физических возможностей фермеров, при этом производительность зачастую ограничена в зависимости от доступной физической энергии. Здоровый человек потребляет около 250-300 Вт энергии в зависимости от климата, а с отдыхом 10 - 30 минут/час. Эффективность преобразования энергии составляет всего 25 процентов при максимальной выходной мощности 75 Вт. К операциям, требующим человеческого мастерства, относятся такие действия, как посадка, прополка, опрыскивание и сбор урожая, а также использование ручных инструментов. Большинство садовых товаров собирают вручную, в том числе выращенных в высокоразвитых странах.

Процесс повышения надежности начинается с понимания стандартных определений и терминов, поэтому важно отметить, что надежность (R(t)) и интенсивность отказов (X) -- это не одно и то же. Надежность - это вероятность того, что источник питания, работающий в заданных условиях, будет исправно работать в течение заданного периода времени. Интенсивность отказов -- это процент единиц, которые выходят из строя в данную единицу времени. Двумя другими полезными показателями являются MTBF (среднее время наработки на отказ, обратное частоте отказов) и MTTF (среднее время до отказа), определяемое как 1/X. Среднее время безотказной работы полезно для оборудования, которое будет отремонтировано, а затем возвращено в эксплуатацию, но, несмотря на расхожее предположение, оно не гарантирует минимальное время наработки на отказ, а только среднее значение. MTTF технически является более правильным математически, но эти два термина (за исключением нескольких ситуаций) эквивалентны, а MTBF используется чаще.

Есть еще один термин, связанный с надежностью, который требует разъяснения: срок службы. Это количество времени, которое необходимо источнику питания для работы по назначению. Долгий срок службы не обязательно коррелирует с большим средним временем безотказной работы, а в некоторых приложениях требуется большое среднее время безотказной работы, но лишь короткий срок службы.

Интенсивность отказов (X) имеет три ключевых этапа: младенческая смертность, срок службы и износ.

Частота отказов выше на этапе «детской смертности», который обычно длится около нескольких часов с двузначным числом; эти отказы, как правило, происходят из-за плохого качества изготовления и некачественных компонентов, и их можно обнаружить путем прижигания перед отправкой.

Вторая и самая продолжительная фаза -- это «срок полезного использования», в течение которого источник питания работает должным образом. На этом этапе частота отказов низкая и постоянная.

Заключительной фазой является фаза «износа», когда источник питания выходит из строя, поскольку его компоненты достигают конца своего срока службы. Обычные механизмы износа включают выход из строя подшипников вентилятора, высыхание электролитических конденсаторов и образование трещин под напряжением после тысяч тепловых циклов.

Невозможно с точностью предсказать, как долго будет работать конкретный блок питания или через сколько часов он выйдет из строя. Тем не менее, мы можем определить ожидаемый срок службы или вероятность отказа с высокой степенью достоверности, используя вероятностные меры и методы, стандартную практику для электронных и механических компонентов и систем.

Надежность источника питания зависит от множества факторов: надежной, консервативной конструкции с достаточным запасом прочности, качественных компонентов с подходящими параметрами, тепловых соображений с необходимым снижением номинальных характеристик и последовательного производственного процесса.

Очевидно, нереально рассчитать интенсивность отказов, соорудив множество блоков и эксплуатировав их в течение многих часов в ожидаемых условиях эксплуатации. Это особенно верно для хорошо спроектированных и правильно изготовленных расходных материалов с чрезвычайно низким уровнем отказов, когда количество расходных материалов и часов, необходимых для получения достоверных результатов, исчисляется тысячами. Вместо этого можно использовать три метода: прогнозирование (во время проектирования), оценку (во время производства) и наблюдение (в течение срока службы). Ни один из методов не может быть лучше других; у каждого есть сильные и слабые стороны.

Разработчики поставок должны быть осторожны при использовании подходов, поскольку они дают разные результаты. Опять же, очень важно быть последовательным в подходе и поддерживающей базе данных, даже в отношении количества частей, поскольку некоторые части могут оказаться более благоприятными в одной базе данных по сравнению с другой.

Оценка является наиболее точным способом прогнозирования частоты отказов, но требует приверженности и времени. При оценке соответствующее количество конечных устройств подвергается ускоренному испытанию на долговечность при повышенной температуре с тщательно контролируемыми и повышенными стрессовыми факторами.

На срок службы источника питания влияют три вида нагрузки: тепловая, механическая и электрическая. Качественный дизайн предвосхищает каждое из них и предпринимает необходимые шаги, чтобы свести к минимуму как их появление, так и их влияние.

Термический стресс является самым сложным и коварным стрессом, потому что он проявляется очень многими способами. Источники питания по своей природе рассеивают тепло: блок питания мощностью 1000 Вт,

работающий с замечательным КПД 90%, по-прежнему производит 100 Вт тепла. надежность энергия износ

Использование компонентов, которые по своей природе более надежны -- по своим физическим свойствам, конструкции, материалам или процессам производства и испытаний -- может значительно снизить общий риск, но увеличивает общую стоимость.

В источниках питания наиболее распространенной точкой отказа является конденсатор, поэтому использование конденсаторов с более длительным сроком службы будет иметь наибольший эффект.

Следует избегать стильных дизайнов, чтобы свести к минимуму количество компонентов. Используя устоявшиеся проверенные подходы, когда это возможно, и максимально полагаясь на проверенный опыт, а также опыт производства и испытаний для поддержки конструкции, можно свести к минимуму изменения в поставках нового поколения или большей емкости.

Список литературы

Pitman's Technical Primer series, Electricity in Agriculture, Arthur H. Allen 9 - 25

Reliability Considerations for Power Supplies CUI INC

Юсифбейли Н.А.,Гусейнгулу Гулиев Айдын Алиев .Voltage Control System for Electrical Networks Based on Fuzzy Sets. Advances in Intelligent Systems and Computing 1323.11th World Conference “Intelligent System for Industrial Automation”. (WCIS-2020). p.55-63. DOI 978-3-030-68004-6_8, © 2021

Юсифбейли Н.А., Гусейнов А.М., Насибов В.Х., Ализаде Р.Р.,Сулейманов К.А. СТРАТЕГИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕ-СКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Хорольский, В.Я. Анализ и синтез автономного электроснабжения сельскохозяйственных объектов / В.Я. Хорольский, МА. Таранов. Ростов -на- Дону: Терра, 2001.

Фомичев, В.Т. Показания надежности сельских распределительных сетей / В.Т. Фомичев, М.А. Юндин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2001. - №8

Размещено на Allbest.ru