CC BY
65
Рис 4. Распределение величин абсолютного износа образцов (нормальный икон): 1 - после цемеюации; 2 - после дополнительной виброобработки
Таблица 2
Параметры закона распределения
Параметр Це* енгакия Виброобработка
Математическое ожидание, г 0.0574 0,0266
Дисперсия 3,44 10"* 3,87 10°
Среднеквадратическое отклонение, г 00191 0,0064
Коэффициент вариации 0.3329 0,2412
Статистическая оценка распределения износа образцов показывает уменьшение разброса значений износа после вибрационного упрочнения почти в 3 раза (табл. 2 и рис. 4).
Анализ данных табл. 2 и рис. 4 говорит о высокой эффективности его применения в условиях низкой стабильности качества обработки опоры шарошечных долот
УДК 622.44
А. В. Сигошин
АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ШАХ ГНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ С ИСТЕКШИМ НОРМАТИВНЫМ СРОКОМ ЭКСПЛУАТАЦИИ
По различным оценкам парк шахтных вентиляторов главного проветривания (ШВГП) с истекшим сроком службы до списания [1] в настоящее гремя составляет от 50 до 75 %. Учитывая реально сложившуюся неблагоприятную финансовую ситуацию на многих горных предприятиях России, можно предположить, что в ближайшее время не произойдет существенного обновления парка ШВГП. Вследствие этого складывается ситуация, при которой в ближайшие 5-10 лет на шахтах и рудниках будет эксплуатироваться значительный процент ШВГП с истекшим сроком эксплуатации. Под вентилятором главного проветривания (ВГП), выработавшим свой срок службы до списания, понимается ВГП, срок эксплуатации которого превысил максимальное значение, указанное в технической документации (паспорте), в случае же отсутствия такой документации, срок определяется согласно постановлению Госгортехнадзора (2].
В соответствии с этим постановлением возможность дальнейшей безопасной эксплуатации таких вентиляторов определяется в результате проведения комиссионных обследований, подразумевающих под собой проведение комплекса соответствующих мероприятий с целью определения реального технического состояния ШВГП, на основании которого дастся прогноз остаточного ресурса. Проведением таких комиссионных обследований могут заниматься специализированные организации, имеющие лицензию Госгортехнадзора России на проведение данных работ.
В настоящее время в Уральском регионе единственной организацией, имеющей аккредитацию при Госгортехнадзоре, является Центр диагностики и экспертизы при СМ НУ «Цветметна-ладка». Начиная с 1998 года специалистами данной организации проведено более 60 комиссионных обследований ШВГП с истекшим сроком службы.
Обследования проводились на следующих горных предприятиях: ОАО «СУБР»; РАО «Норильский никель»; ОАО «Богословское рудоуправление»; ЗАО. «Талатуй - Чита»; ОАО «Учалин-ский 1'0К»; АООТ «Приаргунское ПГХО»; ОАО ш. «Западная», г. Инга; ОАО «Интинская угольная компания», г. Инта (шахта «Восточная»).
Таблица I
Типы обследовавшихся вентиляторных установок
Тип вентилятора Количество Средний срок службы. Нормативный срок
лет службы, лет
ВЦП - 16 3 24,3 15
ВЦ - 25 4 28,5 15
ВЦД-31,5 2 26 20
ВЦД- 31,5 М 5 27 20
ВЦ-32 6 26,7 20
ВЦД-32 2 23 20
ВЦД - 32 М 1 31 20
ВРЦД-45 2 30 20
ВЦД - 47 «Север» 6 26 20
ВОКД- 1.8 4 35 15
ВОКР- 1,8 2 34 15
ВУПД- 1,8 5 40,5 15
ВОД-21 I 20 15
ВУПД-2,4 2 42 15
ВОД - 30 4 26 20
ВОКД-3,6 12 29 20
Всего: 61
На основании анализа результатов проведенных обследований установлены следующие основные неисправности, возникающие при эксплуатации ШВГП с истекшим сроком службы (табл.1, 2).
В табл.1, представлены сведения о типах и количестве ШВГП с указанием их нормативных сроков службы и длительности реальной эксплуатации по каждой группе вентиляторов.
Стоит отмстить, что на шахтах встречаются вентиляторные установки, эксплуатирующиеся с 1955 года (ЗАО «Шахта «Западная»», г. Инта,Республика Коми), т. е. срок их эксплуатации составляет 47 лет, что более чем в три раза превышает нормативный, и тем не менее с учетом ряда замечаний и рекомендаций срок их службы был продлен на два года.
Таких примеров довольно много,и это говорит о том, что основные узлы вентиляторов (коренной вал, рабочие колеса) проектировались в свое время с высокими запасами прочности, что и дает сегодня возможность продлять срок службы ШВГП при проведении определенных мероприятий.
В табл.2 представлена классификация выявленных в ходе комиссионных обследований неисправностей ШВГП.
Для наглядности представления конечных результатов рассмотрим все выявленные неисправности, связанные с механической частью вентиляторных установок (центробежных и осевых) в процентном соотношении (см. рисунок).
Таблица 2
Количественное соотношение основных выявленных неисправностей механической части ВГП
Наименование параметров, узлов Общее кол-во дефектов Количество дефектов по типам вентиляторов
ВЦП - 16 ВЦ - 25 V-! ! <о _ и . - ^ сч '*"> 7 я £ ВРЦД 4.5 ВЦД - 47 «Север» X ос ОС 1 1 1 ^ й. ^ =«: * с: о о 22 22 22 ВОД-21 1 > 22 ВОД-30 ГЛ —ч ^ О
1. Фундаменты 11 - 1 - - 1 1 3 - 1 4
2.Вентиляционные каналы 16 - 2 2 2 1 3 3 1 1 - 1
3. Крепление узлов на фундаментах, рамах 21 - 2 4 5 - 3 4 - 1 •
4. Ротор с рабочими колесами и лопатками 18 - I 3 2 1 3 4 1 1 - 2
5. Подшипниковые узлы 48 3 7 8 8 2 3 5 1 4 1 6
б.Соединительные муфты. Центровка валов 28 - 2 4 5 2 4 7 - 2 2
7. Направляющие и спрямляющие аппараты 14 1 1 2 4 1 - 2 - 3 -
8.Электродвигатели 14 . 1 1 - 2 2 1 1 1 2
9. Силовая аппаратура и схемы электроснабжения 5 1 1 - - - - 1 1 1 1 1 -
10. Аппаратура и схемы управления (в т. ч. дистанционного), аппаратура КИП и А 30 - 3 2 5 1 - 7 - 2 2 8
11. Превышение уровня вибрации 13 - - 1 4 1 3 - - - - 4
12. Аэродинамический режим 13 - - 1 2 | 1 • 2 1 1 3 2
13.Техническая документация 21 - 2 3 1 1 3 4 1 - 1 5
М.Технические отчеты, протоколы по ревизии, наладке 32 - 1 2 2 4 3 1 1 6 12
Всего: 284
Из рисунка видно, что подавляющая часть неисправностей связана с подшипниковыми узлами вентиляторов - 28,4 %. В основном эти дефекты связаны с износом и ослаблением посадки обойм подшипников роторов, а также со значительным увеличением радиальных зазоров. На втором месте по значимости стоят дефекты соединительных муфт - 16,6 %, что проявляется в значительном износе муфт, биением во время выбега, шумом во время работы. Данные неисправности возникают, в основном, при неудовлетворительной центровке валов. Причем дефекты, связанные с подшипниковыми узлами, характерны для центробежных ВГП, а неисправности соединительных муфт наблюдаются, как правило, у осевых вентиляторов. Значительное количество дефектов - 12,4 % связано с недостаточным креплением узлов установок на фундаментах и рамах (ослабление фундаментных рам ходовой части вентиляторов, отсутствие фиксаций от смешений, отсутствие прокладок между корпусами и опорными плитами и т. п.), что говорит о недостаточном уровне обслуживания и ремонтов. Также стоит отметить дефекты, выявленные при обследовании роторов и рабочих колес вентиляторов - 10,6 %, основными из которых являются неуравновешенность роторов, рассогласование углов установки лопаток, дефекты шпоночного соединения, искривления роторов и т. п. Следует отметить, что дефектов валов, требующих немедленной остановки и их замены, не обнаруже»ю.
28.4 %
Процентное соотношение основных выявленных неисправностей
ШВГП:
I - подшипниковые узлы; 2 - соединительные муфты: 3 - крепление узлов на фундаментах и рамах: 4 • ротор с рабочими колесами; 5 • вентиляционные каналы: 6 • направляющие и спрямляющие аппараты; 7 - превышение уровня вибрации: 8 - фундаменты
При сопоставлении диаграммы с ранжированным рядом по степени тяжести последствий аварий узлов ШВГП получаем значительное сходство, за исключением первого пункта - поломка коренного вала. Как уже отмечалось выше, дефектов валов, требующих немедленной ооановки вентилятора, не было выявлено и, тем не менее на этот узел следует обратить самое пристальное внимание, поскольку поломка коренного вала является самой тяжелой аварией на ШВ1 II. которая приводит к длительному выходу из строя всей установки или же ее полной замене. В габл.2 показано общее количество выявленных случаев, когда уровень вибрации подшипниковых опор превышает допустимые нормы [3]. Разрушение деталей и узлов, длительно работающих в условиях повышенной вибрации, вблизи резонанса (с повышенными напряжениями из-за дополнительного динамического прогиба ротора) происходит не по классическим теориям, а по несколько иным законам. На сегодняшний день достоверных инженерных методик оценки остаточного ресурса по выносливости роторов, работающих в таких условиях, нет. Следствием этого является невозможность достоверного определения остаточного ресурса ШВГП. работающих в условиях повышенной вибрации.
Согласно [3,4],режим работы ШВГП при повышенном уровне вибрации подшипниковых опор является аварийным режимом. Поддержание вибрационного уровня ВГП в границах, обусловленных эксплуатационными нормами, требует его постоянного измерения. Для этого необходимо внедрять на главные вентиляторные установки контрольно-сигнальную виброизмерительную аппаратуру, которая позволяет обнаруживать дефекты на ранней стадии их возникновения. В качестве такой аппаратуры может использоваться аппаратура для непрерывкою контроля вибрации «Амплитуда», входящая в агрегатированный комплекс средств измерения вибраций (АСИВ). или ее современные аналоги. Данная аппаратура при достижении уровня вибрации, соответствующего нижней границе эксплуатационной нормы, выдает предупредительный сигнал, а достижении верхней эксплуатационной нормы - аварийный с последующим отключением контролируемого оборудования, что и способствует предотвращению аварии. К сожалении} в настоящее время в России очень мало горных предприятий, использующих такую аппарату ру, что объясняется ее высокой стоимостью и необходимостью иметь высококвалифицированный обслуживающий персонал. По этой причине не представляется возможным накопление большого объема информации по вибродиагностике, что, в свою очередь, позволило бы сделать очередной шаг к созданию системы контроля, позволяющей по изменению параметров вибрации прогнозировать возникновение какой-либо неисправности.
Анализируя результаты комиссионных обследований, мэжно сделать следующие выводы: 1. Основные узлы ШВГП проектировались и изготавливались со значительными запасами прочности и при надлежащем уровне технического обслуживания эти установки могут эксплуатироваться значительно большее время, чем максимально допустимые сроки их эксплуатации, указанные в технической документации. Это подтверждает тот факт, что из 61 обследованной вентиляторной установки 59 были признаны пригодными к дальнейшей эксплуатации с определенными замечаниями и рекомендациями, и лишь работа двух устансвок (ВРЦД - 4,5 №1,2 ЮВС рудника «Комсомольский» АО «Норильский никель») была признана неудовлетворительной вследствие совпадения собственных частот колебаний фундамента с рабочими частотами.
2. Дзя исключения возможности возникновения серьезных аварий на ШВГП с истекшим сроком эксплуатации необходимо производить непрерывный мониторинг уровня вибрации подшипниковых опор вентилятора, являющегося интегральным показателем технического состояния механической части вентилятора. В случае отсутствия такой возможности следует периодически (в зависимости от технического состояния ВГП, но не реже чем один раз в год) производить замеры уровня вибрации и при необходимости выполнять точную балансировку подшипников до получения уровня допустимой вибрации [3].
3. Установлено, что при дальнейшей эксплуатации ВГП с истекшим нормативным сроком службы увеличиваются расходы, связанные с поддержанием установки в работоспособном состоянии (увеличиваются затраты на запасные части, электроэнергию, дополнительные расходы на проведение обязательных комиссионных обследований и т. п.) и как правило одновременно снижается КПД установки в целом. Однако, этот факт еще не говорит однозначно о том, что дальнейшая эксплуатация таких машин экономически неэффективна. В ряде случаев, например при доработке месторождений, а также в случаях, когда на предприятии ожидается значительное сокращение добычи, эксплуатация вентиляторов с истекшими нормативными сроками службы может оказаться экономически более выгодной, чем замена на новые машины. При этом окончательное решение может быть принято только после соответствующего технико-экономического анализа
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Методические указания но определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов поднадзорных Госгортехнадюру России. Утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 17.11.95., №57.
2. Временные методические укатания но проведению комиссионных обследований вентиляторов главного проветривания с истекшим сроком службы. Утверждены постановлением Госгортсхнадзо-ра России от 10.06.98. №08-10/464.
3. Гофман. А. С., Меламед И. С., Цуцык И. Т. и др. Руководство по ревизии и наладке главных вентиляторных установок шахт. М.: Недра, 1981. 336 с.
4. Демочко С. И., Кузнецов А. В., Паршннцсв В. 1К. Неисправности шахтных вентиляторных установок главного проветривания: Справочное пособие. М.: Недра, 1990. 192 с.
УДК 622.24(039)
С. А. Банных
СИНТЕЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ КАРЬЕРНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Существует множество методов определения пропускной способности схем путевого развития Из них можно выделить два основных метода: аналитический и метод с применением имитационного моделирования. Прн аналитическом методе отказы схсмы путевого развития рассчи-
