Теоретические и прикладные основы автоматизированного управления деятельностью энергетических служб сельскохозяйственных предприятий

УДК 621.311
ББК 31.19

Х81

Рецензенты:
Ю.Г. Кононов — доктор технических наук, заведующий кафедрой
автоматизированных электроэнергетических систем и электроснабжения
ФГАУ ВПО «СевероКавказский федеральный университет»;
Г.В. Никитенко — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой
применения электроэнергии в сельском хозяйстве
ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»

Хорольский В.Я.

Х81
Теоретические и прикладные основы автоматизированного управления деятельностью энергетических служб сельскохозяйственных предприятий : учебное пособие / В.Я. Хорольский, М.А. Таранов, В.Г. Жданов. — М. : ФОРУМ : ИНФРАМ, 2018. — 112 с. — (Высшее образование:
Бакалавриат).

ISBN 9785000911679 (ФОРУМ)
ISBN 9785160115801 (ИНФРАМ, print)
ISBN 9785161039236 (ИНФРАМ, online)

В учебном пособии рассмотрены принципы построения электротехнических служб сельскохозяйственных предприятий и научнометодические
предпосылки создания автоматизированной системы управления деятельностью таких служб. Приведены материалы по синтезу структуры автоматизированной системы управления, организации информационного и математического обеспечения, построению графика плановых работ и его оптимизации, оценке экономической эффективности внедрения АСУ.

Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 35.03.06 «Агроинженерия», и инженернотехнических работников, занимающихся эксплуатацией электрооборудования.

УДК 621.311
ББК 31.19

ISBN 9785000911679 (ФОРУМ)
ISBN 9785160115801 (ИНФРАМ, print)
ISBN 9785161039236 (ИНФРАМ, online)

© Хорольский В.Я., Таранов М.А.,

Жданов В.Г., 2015

© Издательство «ФОРУМ», 2015

Предисловие

Энергослужбы промышленных и сельскохозяйственных предприятий выполняют важные и сложные функции по обеспечению потребителей электрической энергией, поддержанию в работоспособном
состоянии электротехнических изделий. Нарушение работы электроустановок приводит к ряду негативных явлений, связанных с остановкой технологических процессов, простоем оборудования, порчей
продукции. В условиях рыночных отношений это усложняет взаимоотношения между энергоснабжающей организацией и потребителями, увеличивает число разбирательств в арбитражных судах.
Одним из важных направлений повышения надежности работы
электрооборудования является использование плановой системы его
обслуживания. Однако для реализации такой системы необходимы:
разработка специального графика плановопредупредительных работ;
создание соответствующей материальнотехнической базы служб;
четкое выполнение плана работ. Проведенное обследование значительного количества электротехнических служб (ЭТС) сельскохозяйственных предприятий показало, что в настоящее время изза сложности и трудоемкости планирование работ либо не производится,
либо выполняется чисто формально.
Повысить эффективность работы ЭТС можно путем разработки и
внедрения автоматизированной системы управления (АСУ). Помимо
планирования работ, ЭВМ будет целесообразно использовать при
создании и упорядочении баз данных, определении резервного фонда, оценки деятельности ЭТС, выдачи заданий на выполнение эксплуатационных мероприятий и т. д.
При создании АСУ следует учитывать, что персонал ЭТС эксплуатирует от нескольких сотен до нескольких тысяч электротехнических изделий, а информация, связанная с деятельность службы, фиксируется примерно в 15—20 журналах и других документах. Использование ЭВМ для систематизации, упорядочения, эффективного

поиска и использования информации в сложившейся ситуации крайне необходимо.
Создание автоматизированных систем управления — большая и
сложная научная и техническая задача. Теория управления такими
системами возникла сравнительно недавно и продолжает развиваться.
По своему содержанию и методам исследования это новое направление, связанное с математикой, теорией автоматического управления, информатикой, вычислительной техникой, экономикой и другими научными дисциплинами. В электроэнергетике вопросы создания АСУ в наибольшей степени разработаны для электросетевых
предприятий. Что касается АСУ энергослужб промышленных и сельскохозяйственных предприятий, то вопросы теоретического и практического использования их исследованы явно недостаточно.
Таким образом, широкое внедрение АСУ — объективная необходимость, вызванная усложнением задач управления, повышением
объемов информации, которую необходимо перерабатывать в системе
управления, целесообразностью увеличения эффективности функционирования такой важной системы, как электроэнергетика предприятия.

4
Предисловие

Глава 1
НАУЧНОМЕТОДИЧЕСКИЕ
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМИ СЛУЖБАМИ

1.1. Принципы построения электротехнических служб
сельскохозяйственных предприятий

Эксплуатацией
электрооборудования
сельскохозяйственных
предприятий обычно занимаются электротехнические службы. При
наличии определенных объемов работ дополнительно создаются подразделения: теплофикации, обслуживания холодильного оборудования, средств диспетчерской связи, контрольноизмерительных приборов и автоматики, газификации, бригада по эксплуатации энергетического оборудования коммунальнобытовых объектов.
Электротехнические службы сельскохозяйственных предприятий
являются вспомогательными службами. Они необходимы для обеспечения основного производства: выращивания зерна; получения мяса,
молока и т. д. Основная цель деятельности таких служб сводится к
обеспечению роста производства сельскохозяйственной продукции,
повышению экономической эффективности хозяйства.
Эксплуатация электрооборудования в сельском хозяйстве может
осуществляться либо электротехническими службами сельскохозяйственных предприятий, либо эксплуатационными участками предприятия Агропромэнерго [27]. С учетом этого можно применить три

формы обслуживания электрооборудования: индивидуальная форма
(сельскохозяйственное предприятие имеет свою ЭТС); централизованная (эксплуатация электрооборудования осуществляется силами
районной организации Агропромэнерго); смешанная форма обслуживания (в хозяйстве имеется ЭТС, но часть работ по договору выполняют специалисты Агропромэнерго).
Преимущества межхозяйственных объединений Агропромэнерго
заключаются в возможности создания единой энергетической службы
сельскохозяйственного района, лучшем использовании финансовых
и материальнотехнических ресурсов. При централизованной форме
обслуживания весь руководящий, обслуживающий и ремонтный персонал ЭТС входит в штаты предприятия, принявшего оборудование
хозяйства на обслуживание. В хозяйстве организуется эксплуатационный участок Агропромэнерго, а работы выполняются на основе договора между сельскохозяйственным предприятием и районной организацией Агропромэнерго.
Районные предприятия Агропромэнерго являются достаточно
мощными организациями, имеющими соответствующую ремонтнообслуживающую базу для решения всего комплекса вопросов эксплуатации электрооборудования и выполнения необходимых объемов
работ по электрификации и автоматизации как крупных сельскохозяйственных предприятий, так и мелких объектов, а также отдельных
фермерских хозяйств.
Помимо
комплексного
обслуживания
электрооборудования
сельскохозяйственных предприятий, районные организации Агропромэнерго имеют возможность выполнять ремонт сложного специализированного оборудования, проводить периодические проверки контрольноизмерительных приборов и автоматики, изготовлять
нестандартное оборудование и выполнять другие работы, которые в
условиях индивидуальных ЭТС труднореализуемы. В таких организациях обычно имеются значительно лучшие условия для повышения квалификации электромонтеров.
К сожалению, в связи с происходившими в нашей стране процессами хозяйственной перестройки сократилось число сельскохозяйственных объединений Агропромэнерго. В силу ограниченных
финансовых возможностей ряд сельскохозяйственных предприятий
был вынужден перейти на создание собственных недостаточно оснащенных и слабо укомплектованных ЭТС. В связи с этим ухудшились
и качество обслуживания электротехнических изделий, оно не всегда

6
Глава 1. Научнометодические предпосылки создания...

выполняется своевременно, и повысилась аварийность выхода из
строя электрооборудования. На многих сельскохозяйственных предприятиях парк электроустановок значительно устарел, а его модернизация проводится крайне медленно.
В сложившейся ситуации, разрабатывая методическое обеспечение планирования работ, основное внимание уместно сосредоточить
на индивидуальных ЭТС как наиболее распространенных в настоящее
время службах, хотя, с точки зрения создания АСУ, нет принципиальной разницы между ЭТС и эксплуатационными участками Агропромэнерго.
Электротехническая служба ведет работы по трем направлениям:
техническая эксплуатация электрооборудования; электрификация и
автоматизация сельскохозяйственного производства; совершенствование системы эксплуатации. Помимо основной задачи, связанной с
проведением технических обслуживаний и текущих ремонтов электрооборудования, специалисты ЭТС разрабатывают план комплексной электрификации и автоматизации хозяйств и участвуют в его
реализации, в частности, принимают в эксплуатацию новое электрооборудование, занимаются вопросами материальнотехнического
снабжения и т. д.
С точки зрения функциональных обязанностей персонала ЭТС
сельскохозяйственных предприятий и закрепления его за отдельными
видами работ структура ЭТС может быть трех видов: функциональная, территориальная, гибкая.
В основе функциональной структуры построения ЭТС лежит
принцип распределения исполнителей и материальнотехнических
ресурсов по видам выполняемых работ или функций: техническое обслуживание (ТО), текущий ремонт (ТР), оперативное обслуживание,
монтаж электрооборудования. Для удобства построения графика плановых работ введем общее наименование технических обслуживаний
и текущих ремонтов — ТОР.
При внедрении функциональной структуры ЭТС более полно используются дорогостоящее оборудование и индивидуальное мастерство исполнителей, снижается потребность в кадрах высокой квалификации. Вместе с тем, существенно увеличиваются транспортные
расходы (потеря времени на переезды может составлять до 25 % рабочего времени). Но главный недостаток заключается в снижении ответственности исполнителей за качество проводимых работ и техническое состояние электрооборудования.

1.1. Принципы построения электротехнических служб...
7

Перечисленные недостатки устраняются при использовании территориальной структуры, при которой специалисты ЭТС распределяются по отдельным участкам предприятия. В этом случае бригада или
отдельный исполнитель выполняет весь объем эксплуатационных мероприятий по поддержанию работоспособного состояния электрооборудования. Однако при таком подходе к организации эксплуатации электроустановок сельскохозяйственных предприятий не всегда
удается добиться равномерной загрузки исполнителей в течение года,
повышаются требования к квалификации электромонтеров, так как
каждый из них должен уметь проводить техническое обслуживание,
текущий ремонт, испытания, наладку, консервацию электрооборудования и другие работы.
Помимо перечисленных, ЭТС может иметь гибкую структуру, когда в течение года в зависимости от объема и типа выполняемых работ меняются состав и форма организации. Так, на животноводческих комплексах в летнее время может быть функциональная структура для проведения максимально возможного объема работ по
подготовке к зиме, а зимой целесообразно перейти на территориальную структуру построения ЭТС.
При выборе рациональной структуры построения службы следует
учитывать обеспеченность кадрами, состояние материальнотехнической базы, удаленность объектов от пункта технического обслуживания и ремонта, номенклатуру выполняемых работ, сезонность сельскохозяйственного производства и другие факторы.
При построении системы технических обслуживаний электрооборудования большое значение имеет принятие стратегии обслуживания, которая устанавливает основные технические принципы
обслуживания и тем самым определяет затраты труда, средств и времени.
Обслуживание электрооборудования в сельском хозяйстве может
быть аварийным и плановопредупредительным. К сожалению, на
многих сельскохозяйственных предприятиях ремонтные работы проводятся только после выхода электрооборудования из строя («нулевая
стратегия»). В этом случае показатели надежности электрооборудования оказываются весьма низкими.
Плановопредупредительное обслуживание можно подразделить
на два вида: проводимое в зависимости от длительности работы или
по фактическому состоянию. В сельском хозяйстве России рекомендуется обслуживание электрооборудования производить через опре8
Глава 1. Научнометодические предпосылки создания...

деленные, заранее установленные календарные сроки в соответствии
с системой плановопредупредительных ремонтов и технических обслуживаний электрооборудования сельскохозяйственных предприятий (система ППРЭсх) [21].
По своему содержанию этот вид обслуживания является групповым, так как базируется на осредненном опыте эксплуатации однотипных групп оборудования. Основной недостаток такого подхода заключается в отсутствии учета фактического состояния электрооборудования, при этом некоторые работы могут оказаться лишними, и при
этом не исключается выход из строя изделия в период между очередными текущими ремонтами.
В целом, эффективность применения системы ППРЭсх в сельском хозяйстве очевидна и подтверждена практикой ее использования в ряде хозяйств. В результате внедрения такой системы удалось
снизить аварийность электрооборудования с 25—30 % в год имеющегося парка до 15—18 %, а в отдельных хозяйствах — до 5—8 % [21].
С учетом этого систему ППРЭсх следует рассматривать как одно из
важных направлений повышения качества использования электротехнических изделий в АПК, а ее использование — в числе основных
задач деятельности персонала ЭТС.
Более прогрессивной по сравнению с плановопредупредительной системой является система технических обслуживаний и ремонтов по фактическому состоянию электрооборудования, учитывающая
его технологические и конструктивные особенности. Однако для ее
реализации нужно располагать необходимым диагностическим оборудованием, иметь обобщенный диагностический параметр для каждого типа изделия. Зная изменения этого параметра во времени, можно прогнозировать сроки наступления предельного состояния и выполнять упреждающие профилактические мероприятия.
В настоящее время проводятся научные исследования по данному
направлению. Расчеты показывают, что при внедрении системы обслуживания электрооборудования по текущему состоянию объем работ, проводимых ЭТС, может быть сокращен на 30 %.
В качестве недостатков рассматриваемого метода обслуживания
электрооборудования следует отметить:

• его сложность;

• повышенные требования к персоналу ЭТС, средствам и методам, используемым при проведении работ по диагностике.

1.1. Принципы построения электротехнических служб...
9

1.2. Концепция, цель и задачи построения
автоматизированной системы управления
электротехнической службой

В последние годы возрос интерес к вопросам эффективного
управления производственными процессами в сельском хозяйстве.
Указанное обстоятельство обусловлено рядом факторов. Среди них
необходимо отметить: значительные потери при простое технологических установок; бурное развитие вычислительной техники, алгоритмического и программного обеспечения многих научных задач;
интенсивное внедрением ЭВМ в практику работы сельскохозяйственных предприятий.
Деятельность ЭТС можно рассматривать как совокупность различных организационнотехнических мероприятий, объединенных
решением единой задачи — поддержанием бесперебойной работы
электрооборудования при одновременном обеспечении рационального использования энергетических ресурсов и уменьшении потерь
электроэнергии в процессе преобразования ее в другие виды энергии.
Специфика работы ЭТС состоит в несовершенстве управления ее
подразделениями; преобладании ручного труда; многоплановости и
непостоянстве выполняемых функций; неупорядоченности нормативов и информационной базы; вероятностном характере планируемых
мероприятий изза возможности выполнения непредвиденных работ;
в отсутствии в достаточном количестве запасных частей, материалов,
оборудования.
Всякая система управления решает три основных задачи: сбор и
передача информации об управляемом объекте, переработка информации, и, наконец, выдача управляющих воздействий на объект
управления. Функционирование ЭТС подтверждает это. Данные о состоянии электрооборудования представляют собой исходную информацию. График технических обслуживаний и текущих ремонтов и
действия оперативного персонала ЭТС преследуют цель переработки
имеющейся информации. Проведение ремонтновосстановительных
мероприятий составляет предмет воздействия на электрооборудование с целью поддержания его работоспособного состояния.
Автоматизированная система управления — это система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления в различных сферах человече10
Глава 1. Научнометодические предпосылки создания...