Глава 7. Стоимость эксплуатации

Задача № 7.1

Оценить экономическую эффективность замены 20 ламп накаливания мощностью 75 Вт с ресурсом 1000 ч стоимостью 10 р. «энергосберегающими» лампами дневного света мощностью 13 Вт с ресурсом 8 000 ч стоимостью 180 р. при цене 1 р. за 1 кВт/ч электроэнергии.

Решение

Стоимость эксплуатации будет складываться из «стоимости производства» C_п (первоначальные затраты на закупку ламп), стоимости электроэнергии C_ээ и стоимости расходных материалов C_м (ламп на замену сгоревших).

Первоначальные затраты есть произведение цены лампочки на их количество:

C_пн = nc_н = 200, C_пд = nc_д= 3600.

Стоимость электроэнергии можно вычислить, умножив суммарную мощность на цену ватта и на продолжительность эксплуатации

C_ээ = nP₁ tc,

где n – количество ламп, шт; P₁ – мощность одной лампы, кВт; t – продолжительность эксплуатации, ч; c – цена кВт/ч, р.

Для ламп накаливания и ламп дневного света это будет соответственно

C_ээн = 1,5t р., C_ээд = 0,26t р.

Количество отказов k за время t есть произведение частоты отказов на продолжительность интервала времени k(t) = t, откуда C_м = ntc_л, где  = 1/T.

Для ламп накаливания и ламп дневного света это будет соответственно

C_мн= 0,2t, C_мд= 0,45t.

Общая стоимость эксплуатации составляет

C_н = 200 + 1,7t, C_д = 3600 + 0,71t.

На графике (рис. 4.9) представлены зависимости стоимости оборудования, электроэнергии и суммарная стоимость эксплуатации. Видно, что первоначальные затраты (при t = 0) различаются на 3400 р. Затраты на покупку ламп дневного света выше, чем ламп накаливания (0,45t против 0,2t), но затраты на электроэнергию ламп накаливания растут быстрее (1,5t против 0.26t), что приводит к окупаемости затрат на лампы дневного света через, примерно, 3500 часов наработки (3500/0,99 = = 3434,34). Это составляет от года до полутора лет, при средней интенсивности эксплуатации от 9 до 6 часов в сутки, или 5 месяцев непрерывной работы.

Рис. 4.9

Следует отметить, что повышение надежности ламп накаливания не существенно повлияет на результат, поскольку коэффициент энергопотребления у них перекрывает суммарный коэффициент ламп дневного света.

Ч а с т ь V

Индивидуальные задания Постановка задачи

В соответствии с вариантом (табл. 5.1) определить предельное время наработки, при котором значения заданного параметра находятся в пределах границ, указанных в технических условиях, с вероятностью 80 % для заданного закона старения элементов (t – в часах). Закон распределения значений элементов считать нормальным.

Т а б л и ц а 5.1

Вари- ант	Схема	Стареющие элементы	Тех. условия
1	1	Rк = 3203 + 0,2t Ом  300 Ом Rос = 49 + 0,05t Ом  5 Ом	ty  1,8 мкс
2	1	Rк = 3203 + 0,3t Ом  5 % Rос = 49 + 0,001t Ом  5 %	16  Kвых  24
3	1	Rк = 3203exp{–0,00001t} Ом  5 % Rос = 49 + 0,003t Ом  5 %	100 пФ  Свх  200 пФ
4	2	С1 = 0,5  exp{–0,00005t}  0,05 мкФ С2 = 0,5  exp{–0,00004t}  0,05 мкФ Си = 47  exp{–0,00005t}  4,7 мкФ Rз1 = 200 + 0,0007t кОм  20 кОм Rз2 = 274 + 0,0007t кОм  30 кОм	||  3 %
5	3	Rк = 91exp{2  10–5t} Ом  5 %	||  3 %
6	3	Rк = 91exp{2  10–5t} Ом  5 %, L= 0,33(2–exp{7  10–6t}) мкГн  5 %	tу  16 нс
7	1	Rк = 3203 + 0,2t Ом  10 % Rос = 49 + 0,05t Ом  5 %	ty  1,8 мкс

О к о н ч а н и е т а б л. 5.1

Вари- ант	Схема	Стареющие элементы	Тех. условия
9	1	Rк = 3203exp{6  10–6t} Ом  5 % Rос = 49exp{2  10–6t} Ом  5 %	100пФ  Свх  200 пФ
8	1	Rк = 3203 + 0,3t Ом  300 Ом Rос = 49 + 0,001t Ом  5 Ом	16  Kвых  24
10	2	С1 = 0,5  exp{–0,00005t}мкФ  10 % С2 = 0,5  exp{–0,00004t}мкФ  10 % Си = 47  exp{–0,00005t}мкФ  10 % Rз1 = 200 + 0,0007t кОм  10 % Rз2 = 274 + 0,0007t кОм  10 %	||  3 %
11	3	Rк = 91(2 – exp{–210–5t}) + + 0,001 Ом  10 Ом	||  3 %
12	3	Rк = 91exp{–310–6t} Ом  5 Ом, L = 0,33exp{210–7t} мкГн  16,5 нГн	tу  16 нс