ИНЖИНИРИНГ ЗЛЕКТРОПРИВОДОВ

Технические задания, требования и условия

Научиться разрабатывать и согласовывать технические задания (ТЗ) на проектирование, технические требования (ТТ) и технические условия (ТУ) твляется одной из наиболее важных задач в процессе обучения и формирова­ния специалиста. Разработка этих документов является неотъемлемой частью дипломного проекта или выпускной работы специалиста, что обязательно дол­жно быть отражено в методических указаниях по дипломному проектирова­нию. Процедура разработки и состав таких документов, как ТТ, ТЗ и ТУ, раскрыты в специальной литературе по проектированию электротехнических етройств и электроприводов [2, 13, 50, 52, 56].

Техническое задание разрабатывают на основе исходных требований заказ - тика, изложенных в заявке, а также на основе результатов выполненных на - - чно-исследовательских и экспериментальных работ, научного прогнозирова­ния. анализа передовых достижений и технического уровня отечественной и зарубежной техники, перспективных типажей систем машин, оборудования и другой техники, изучения патентной документации (на продукцию, предназ­наченную для экспорта, обязательно с учетом требований внешнего рынка). На продукцию машиностроения, имеющую важное значение, ТЗ разрабаты­вают на основе аванпроекта, выполняемого разработчиком по заданию заказ­чика в целях технико-экономического обоснования создания данной продук­ции и изыскания путей реализации в разработке высокоэффективных техни­ческих решений.

Требования, включаемые в ТЗ, должны основываться на современных до­стижениях науки и техники, необходимости обеспечения опережающих пока­зателей технического уровня продукции, использовании прогрессивных изоб­ретений и включать в себя прогнозируемые показатели технического уровня и качества продукции, в том числе уровня ее стандартизации и унификации с учетом наиболее полного удовлетворения потребностей рынка. Техническое задание должно содержать необходимые и достаточные требования для разра­ботки продукции и не ограничивать инициативу разработчика при поиске и выборе им оптимального решения поставленной задачи. При этом ТЗ является исходным документом для разработки продукции и технической документа­ции на нее. Техническое задание на продукцию, разрабатываемую и выпуска­емую по документации, предусмотренной стандартами ЕСКД, должно состо­ять из следующих разделов:

1. Наименование. Область применения (использования) и основание для разработки.

2. Назначение и выполняемые функции.

3. Технические требования.

4. Экономические показатели.

5. Стадии и этапы разработки.

6. Порядок контроля и приемки.

Техническое задание оформляют в соответствии с общими требованиями к текстовым конструкторским документам на листах формата А4 без рамки, основной надписи и дополнительных граф к ней. Номера листов проставляют в верхней части листа над текстом.

В разделе ТЗ «Технические требования» указывают требования и нормы, определяющие показатели качества и эксплуатационные (потребительские) характеристики продукции с учетом действующих стандартов и норм, а также современного технического уровня.

Этот раздел в общем случае должен состоять из следующих подразделов:

3.1. Состав продукции и требования к ее конструктивному устройству;

3.2. Назначение и показатели экономного использования сырья, материа­лов, топлива, энергии;

3.3. Конструктивные параметры;

3.4. Требования к надежности;

3.5. Требования к технологичности и метрологическому обеспечению раз­работки;

3.6. Требования к унификации и стандартизации;

3.7. Требования к безопасности и охране природы;

3.8. Эстетические и эргономические требования;

3.9. Требования к патентной чистоте;

3.10. Требования к составным частям продукции, сырью, неходовым и эк­сплуатационным материалам;

3.11. Условия эксплуатации (использования), требования к техническому обслуживанию и ремонту;

3.12. Дополнительные требования;

3.13. Требования к маркировке и упаковке;

3.14. Требования к транспортированию и хранению;

3.15. Требования к категории качества.

В подразд. 3.1 указывают: наименование, число и назначение основных со­ставных частей продукции; конструктивные требования к самой продукции и ее составным частям (габаритные, установочные, присоединительные разме­ры, способы крепления, регулировки органов управления, соответствие эта­лонам образцов, виды покрытий и т. п.); требования монтажной пригодности; требования к массе продукции и при необходимости к ограничению массы отдельных ее составных частей; требования к удельной материалоемкости; требования к средствам защиты (от влаги, вибрации, шума, вредных испаре­ний, коррозии, микроорганизмов и др.); требования к взаимозаменяемости продукции и ее составных частей; требования устойчивости к моющим сред­ствам, топливу, маслам и др.; требования к виду и составу запасных частей, инструмента и принадлежностей.

В подразд. 3.2 указывают основные технические параметры продукции, оп­ределяющие ее целевое использование, а также свойства, отражающие ее тех­ническое совершенство по уровню потребления сырья, материалов, топлива и энергии при эксплуатации. Например, мощность, производительность, чувствительность, удельный расход сырья (материалов), топлива, энергии, коэффициент полезного действия.

В подразд. 3.8 отражают требования технической эстетики и эргономиче­ские требования: степень удобства обслуживания, уровень комфортабельно­сти, усилия, необходимые для управления и обслуживания и т. д.

В подразд. 3.10 приводят требования к сырью, комплектующим, жидко­стям, краскам, смазочным и другим материалам, намечаемым для примене­ния в составе разрабатываемой продукции, при ее изготовлении и эксплуата­ции, а также указывают физико-химические, механические и другие свойства материалов, возможность их применения и ограничения в применении дефи­цитных материалов и комплектующих.

В подразд. 3.11 описывают условия эксплуатации, при которых обеспечива­ется использование продукции: допустимое воздействие климатических усло­вий (температуры, влажности, пыли, агрессивных сред), допустимые меха­нические воздействия и др.

В разделе ТЗ «Экономические показатели» указывают ориентировочную экономическую эффективность и срок окупаемости затрат на разработку и освоение производства новой продукции, предполагаемую ее годовую потреб­ность, а также экономические преимущества разрабатываемой продукции по сравнению с лучшими отечественными и зарубежными образцами.

Техническое задание является обязательным исходным документом для раз­работки новых и модернизации старых электроизделий и технической докумен­тации к ним. Требования к продукции должны задаваться в ТЗ с учетом действу­ющих государственных стандартов, а также рекомендаций международных орга­низаций (ИСО, МЭК и др.).

Общие правила составления ТЗ рассмотрим на примере проектирования элек­тротехнических устройств преобразовательного типа [50].

В процессе проектирования ТЗ может корректироваться и уточняться.

Рассмотрим содержание отдельных пунктов технического задания.

1. Наименование — электротехническое устройство (ЭТУ). После анализа и описания работы конкретизируется назначение данного преобразовательного устройства. Например:

Симметричный коммутатор для включения и отключения асинхронного двигателя;

Регулятор напряжения с токоограничением и последующим шунтировани­ем контактором;

Тиристорно-контакторное пусковое устройство; регулятор напряжения (скорости) асинхронного двигателя; трехфазный регулятор напряжения постоянного тока; широтно-импульсный преобразователь; автономный инвертор напряжения (тока); преобразователь частоты с непосредственной связью и т. д.

2. Назначение и выполняемые функции: формирование пусковых режимов; ограничение пусковых токов;

Защита от перегрузок и аварийных токов; регулирование угловой частоты вращения; обеспечение повышенной частоты включений в час; сигнализация о включенном и отключенном состояниях; обеспечение различных режимов управления: ручного, автоматического, дистанционного и т. д.

3. В технических требованиях указывают показатели качества, по которым сравниваются заданные устройства, условия (У) проектирования и ограниче­ния (О) при проектировании, производстве и эксплуатации.

• Состав и требования к конструктивному устройству ЭТУ. Здесь описыва­ется состав устройства с выделением функционально законченных узлов и аппаратов, не разрабатываемых в проекте. Например, автоматический выклю­чатель, преобразователь, блок питания и пульт управления, размещенные в несущей оболочке, выполненной в виде блока (подвесного устройства, шка­фа, стойки, панели, модуля и тому подобное с выносным пунктом управле­ния).

• Показатели ЭТУ:

Напряжение питания, частота с допустимыми отклонениями; мощность электрической машины;

Диапазон токоограничения в пусковых и тормозных режимах; допустимая мощность для собственных нужд или потребляемая мощность; номинальные выходное напряжение, ток и частота; диапазон изменения выходных параметров и т. п.

• Конструктивные параметры:

Степень защиты 1Р, т. е. обеспечение защиты от твердых тел размером..., а также от попадания воды и влаги;

Ограничения по габаритным размерам (Н< ...; L < ...; В <...) и массе (т <...) согласно степени зашиты;

Обеспечение подключения к сети медным (алюминиевым) кабелем сверху, а нагрузки снизу, наличие элементов крепления кабелей; уровень помех не более 40 дБ при частотах < 104 Гц;

Далее указывают ограничения на расположение элементов и аппаратов, а также ограничение на монтаж электрических цепей и нагрев составных частей ЭТУ устройства.

• Надежность:

Коэффициент готовности (0,95...0,98);

Среднее время наработки на отказ 10ООО...30ООО ч;

Среднее время восстановления 1 ч;

Гарантийный срок эксплуатации не менее двух лет.

• Показатели технологичности — удельная трудоемкость, энергоемкость, материалоемкость. Численные значения некоторых из этих показателей рас­считываются после определения параметров несущей конструкции ЭТУ.

• Показатели стандартизации и унификации определяются объемом при­менения типовых элементов, профилей и модулей. Для оценки уровня стан­дартизации устройства используется коэффициент применяемости £пр стан­дартизированных, нормализованных и унифицированных его составных час­тей. Хорошим считается значение knv = 0,6.

• Патентно-правовые показатели.

• Эргономические показатели, оцениваемые по балльной системе.

• Требования или показатели безопасности определяют ГОСТ 18.142 — 80 и 12.1.004-84.

Ограничения и требования к составным частям и материалам устройства. Здесь могут быть указаны форма устройства, цвет, материал покрытия, обес­печение запоров, расположение лицевой панели или пульта управления. На­пример, панель управления при вертикальном расположении должна иметь элементы включения и отключения установки, управления уровнем парамет­ров (напряжения на входе и выходе, тока на выходе), контроля и сигнализа­ции (о включении устройства, готовности его к работе, срабатывании защит с указанием уставок защит).

• Условия эксплуатации, хранения и транспортирования (устойчивость к внешним воздействиям) приводятся согласно климатическому исполнению и категории размещения.

4. Экономические показатели наряду с другими показателями качества за­даются в виде весовых коэффициентов, которые учитываются при выборе элементов, материалов и несущей конструкции устройства в процессе проек­тирования.

Для систем электропривода ТЗ должно содержать требования по системе автоматизации управления, блокировкам, диагностике, защите (с указани­ем уставок защиты, контроля, диагностики и сигнализации, а также рода и вида сигналов защиты, контроля, диагностики, технологических и защит­ных блокировок).

Так как в современных системах управления электроприводом и системах автоматизации широко применяются информационно-управляющие микро­процессорные средства, в ТЗ на их проектирование должен быть введен раздел Требования к видам обеспечения», содержащий требования к математичес­кому, информационному, лингвистическому, программному и другим видам обеспечения.

Например, ГОСТ 34.602—89 устанавливает необходимость введения в ТЗ следующих разделов.

• Для математического обеспечения системы приводят требования к соста­ву, области применения (ограничения) и способам использования в системе математических методов и моделей, типовых алгоритмов и алгоритмов, под­лежащих разработке.

• Для информационного обеспечения системы приводят требования: к составу, структуре и способам организации данных в системе; информационному обмену между компонентами системы; информационной совместимости со смежными системами; использованию унифицированных документов и классификаторов, действу­ющих на данном предприятии;

Применению систем управления базами данных;

Структуре процесса сбора, обработки, передачи данных в системе и пред­ставлению данных;

Защите данных от разрушений при авариях и сбоях в электропитании си­стемы;

Контролю, хранению, обновлению и восстановлению данных.

• Для лингвистического обеспечения системы приводят требования к при­менению языков программирования высокого уровня, языков взаимодействия пользователей и технических средств системы, а также требования к кодирова­нию и декодированию данных, языкам ввода-вывода данных, языкам мани­пулирования данными, средствам описания предметной области (объекта ав­томатизации) и способам организации диалога.

• Для программного обеспечения системы приводят перечень покупных про­граммных средств, а также требования:

К независимости программных средств от используемых средств вычисли­тельной техники и операционной среды;

Качеству программных средств и способам его обеспечения и контроля; необходимости согласования вновь разрабатываемых программных средств с фондом алгоритмов и программ.

• Для технического обеспечения системы приводят требования:

К видам технических средств, в том числе к видам комплексов технических средств (КТС), программно-технических комплексов и других комплектую­щих изделий, допустимых к использованию в системе;

Функциональным, конструктивным и эксплуатационным характеристикам средств технического обеспечения системы.

• Для метрологического обеспечения системы приводят: предварительный перечень измерительных каналов;

Требования к точности измерения параметров и (или) метрологическим характеристикам измерительных каналов;

Требования к метрологической совместимости технических средств системы; перечень управляющих и вычислительных каналов системы, для которых необходимо оценивать точностные характеристики;

Требования к метрологическому обеспечению технических и программных средств, входящих в состав измерительных каналов системы, средств встроен­ного контроля, метрологической пригодности измерительных каналов и средств измерений, используемых при наладке и испытаниях системы;

Вид метрологической аттестации (государственная или ведомственная) с указанием порядка ее выполнения и организаций, проводящих аттестацию.

Технические условия, являясь неотъемлемой частью комплекта технической документации, должны содержать все требования к продукции, ее изготовле­нию, контролю, приемке и поставке, которые нецелесообразно указывать в проектно-конструкторской документации. В ТУ входит совокупность всех по­казателей, норм, правил и положений, установленных для данного типа про­дукции. Построение ТУ следующее: вводная часть, технические требования, правила приемки, методы контроля (испытаний, анализа, измерений), транс­портирование и хранение, указания по эксплуатации (применению), гаран­тии поставщика.

В соответствии с особенностями объекта допускается дополнять ТУ каки­ми-либо другими разделами или не включать в них отдельные указанные раз­делы.