CC BY
19
8. Шаманим А. П. О долговечности магистральных V технологических трубопроводов. Международная конференция "Разрушение и мониторинг свойств металлов". Екатеринбург. Май 200! г.
9. Шаманин А. П. Расчет остаточного ресурса нефтепроводов // Технологическое оборудование для -?рной и нефтегазовой промышленности: Сб. докладов Международной научно-технической конференции Екатеринбург: УГГА, 2002. 186 с.
УДК 622.271.4:621.879:621.311
В. А. Голубев
НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЭКСКАВАТОРОВ ЭКГ-8И
Проблема надежности экскаваторного электрооборудования является одной из наиболее важных на современном этапе развит* горной техники и технологии.
Недостаточная надежность электрооборудования не только снижает эффективность использования экскаваторов, но и приводит к большому материальному ущербу.
С целью определения уровня и разработки путей повышения надежности электрооборудования экскаваторов собран и обобщен статистический материал об ею отказах на карьерах Урала и Казахстана за 1977-1997 годы. При этом использовалась разработанная Институтом горного дела УрО РАН информационно-поисковая система (ИПС) с кодовым обозначением номенклатурное названия и адреса работы электрооборудования, его основных систем и подсистем, а также видов и причин их отказов.
В результате обработки полученного информационного массива определено количественное распределение отказов электрооборудования экска заторов, выявлены наиболее ненадежные электрические машины и аппараты, а также характерные виды и причины их отказов.
Анализ материалов об отказах показал, что на экскаваторах ЭК1 -8И наиболее низкую надежность, например, в условиях Качканарского ГОКа иисли: синхронный двигатель СДЭУ глинного преобразовательного агрегата, кабельная сеть, генераторы и двигатели постоянного тока и схемы управления главными приводами; на которые приходится от 9.3 до 24.4 % отказов от общего их количества по всему электрооборудованию экскаватора и от 14,2 до 32.2 % простоев от общей их продолжительности.
В условиях комбината^раласбестантизкую надежность имеют: высоковольтная аппаратура, генераторы и двигатели постоянного тока и схемы управления главными приводами, на которые приходится от 11 до 45,5 % отказов от общего количества по всему электрооборудованию экскаватора и от 8,1 до 33,1 % простоев от общей их продолжительности. Аналогичная картина наблюдается на Соколовско-Сарбайском ГОКе (ССГОК), где отказы генераторов и двигателей постоянного тока, кабельной сети экскаватора и схемы управления главными приводами составляют от 11,5 до 34,2 % от общего их количества по всему электрооборудованию экскаватора, а просгон от 9.1 до 31.5 % простоев от общей их продолжительности.
В расчете ни один экскшштор и условиях Качкиг.ирского ГОКа и течение года приходится 3,7 отказа по генераторам постоянного тока, 5 отказов по двигателям постоянного тока и 5.1 отказа по схемам управления. Продолжительность простоя в расчете на один экскаватор по указанным видам электрооборудования составила соответственно 16,8; 28.5 и 15,2 ч.
В условиях комбинага«Ураласбестзм!о упомянутым видам электрооборудования на один экскаватор приходится соответственно 4,2; 8,0 и 17.6 отказа и 34,9; 64,7 и 49.2 ч простоя.
В целом по всему комплексу электрооборудован тя экскаваторов ЭКГ-8И на каждый экскаватор в течение года приходится: 20.7 отказа в условиях Качканарского ГОКа. 39.0 отказов в условиях комбината^'раласбест>и 17,1 отказа в условиях Соколовско-Сарбайского ГОКа. Продолжительность простоя в расчете на один экскаватор составила соответственно 88.5; 195,8 и 66,1 ч.
Анализируя данные об отказах всего комплекса электрооборудования, были выявлены также конкретные виды электрооборудования, из-за которых снижаются показатели надежности экскаватора. В процессе обработки полученных данных установлено, что по группе «генераторы
постоянного тока» наиболее низкую надежность имеют генератор подъема, генератор напора, генератор поворота, по группе «двигатели постоянного тока» - двигатели подъема, двигатели поворота. Например, на генераторы подъема ПЭМ-151-8К приходится 44,4 % отказа в условиях Качка* нарского ГОКа, 4,3 % - в условиях комби ната«У рал асбеео^и 46,1 % - в условиях Соколовско-Сарбайского ГОКа и соответственно 28,9; 49.2 и 47,6 % простоев от общей их продолжительности по всем генераторам экскава~ора. В расчете на один экскаватор на генераторы подъема приходится 1,6 отказа и 4,9 ч простоя в условиях Качканарского ГОКа. 1.1 отказа и 10 ч простоя в условиях комбината^Ураласбест*и 0,7 отказа и 4,2 ч прсстоя в условиях Соколовско-Сарбайского ГОКа.
На двигатели подъема ДЭ-816 в условиях Качканарского ГОКа приходится 57,9 % отказов от общего их количества по двигателям постоянного тока, в условиях комбината У рал асбест -34,1 % и в условиях ССГОКа - 40,2 %. Простои экскаваторов из-за отказов двигателя подъема соогветствснно составляют 51,6, 32,9 и 40,2 % от общей продолжительности простоев из-за отказов двигателей постоянного тока. В среднем в расчете на один экскаватор по двигателям подъема приходится: в условиях Качканарского ГОКа - 2,9 отказа и 14.7 ч простоя, в условиях Ураласбесв- 1.6 отказа и 12,1 ч простоя, в условиях ССГОКа - 1.6 отказа и 8.4 ч простоя.
На двигатели напора ДЭ-812 соответственно по указанным выше предприятиям приходился 17,3; 38,7 и 26,2 отказов и 18,7; 37,6 и 29,7 % простоев от общей их продолжительности. В расчете на один экскаватор на эти двигатели приходится на Качканарском ГОКе 0,9 отказа и 5,3 ч простоя, на комбинате<*<Ураласбсст>>- 1,8 отказа и 14,3 ч простоя, на ССГОКе - 1.0 отказа и 6.2 ч простоя.
В процессе обработки информационного массива об отказах удалось определить характерные виды и причины отказов всего комплекса электрооборудования экскаваторов ЭКГ-8И. Например. у генераторов и двигателей постоянного тока были выявлены следующие характерные виды отказов: обгоранне и оплавчение коллекторных пластин, витковое замыкание обмотки якоря, износ коллектора, излом подшипника, излом щеточного аппарата. У генератора постоянного тока в условиях Качканарского ГОКа указанные виды отказов составляют от 7,1 до 24,2 % по количеству и от 11,0 до 19,6 % по продолжительности простоя. В условиях комбината«Ураласбест»ыход из строя генераторов постоянного тока по указанным выше видам отказов составляет 8 ... 44.3 % по количеству и от 7,5 до 44,8 % по продолжительности простоев, в условиях ССГОКа соответственно от 5,5 до 27,8 % и от 6,5 до 42,5 %. У двигателей постоянного тока указанные выше виды отказов составляют: в условиях Качканарского ГОКа - от 6 до 21.8 % по количеству и от 13 до 26,5 % по продолжительности простоя; в условиях ко.мЗииатаА'раласбсст» от 6 до 18.4 % по количеству и от 8,3 до 22,4 % по продолжительности прсстоя; в условиях Соколовско-Сарбайского ГОКа соответственно от 6,5 до 43 % и от 5,8 до 52,5 %.
При анализе и оценке эксплуатационной надежности электрооборудования экскаваторов важно не только выявление наиболее слабых и ненадежных систем, подсистем и характерных видов их отказов, но и установление обоснованных причин их возникновения. Анализ данных эксплуатации свидетельствует о том, что основными причинами частных отказов генераторов и двигателей постоянного тока являются: старение изоляции, воздействие вибрации и ударных нагрузок, неудовлетворительное техническое обслуживание, заводской дефект, перегрузка, естественный износ, неправильная центровка и т. д. В условиях Качканарского ГОКа на эти причины приходится: по генераторам - от 5,1 до 19,2 % отказов с продолжительностью простоя от 9,1 до 18,9 % от общей их продолжительности по всем причинам (их 16); но двигателям постоянного тока - от 6 до 17,3 % отказов, продолжительность которых составляет от 5,4 до 16,7 % простоев. В условиях комбината^Ураласбест>»на упомянутые выше причины отказов приходится: по геиераю-рам - от 8 до 20.4 % с продолжительностью простоя от 6,5 до 18,5 %; по двигателям постоянного тока - от 5,1 до 19.8 % с продолжительностью простоя от 5,2 до 20,2 %.
В схемах управления главными приводами выявлены следующие характерные виды отказов: повреждение контактов, замыкание в цепях управления, нарушение установленных наладочных параметров, повреждение диодов, на которые приходится от 14.4 до 32.1 % отказов и от 12.2 до 25,7 % простоев. Основными причинами этих видов отказов являются: механические повреждения, воздействие вибрации и ударных нагрузок, воздействие температуры, разрегулирование. На экскаваторах ЭКГ-8И на эти причины отказов в схемах управления приходится от 9.6 до 22 % отказов от общего их количества и от 7.7 до 18,4 % простоев от обшей продолжительности простоев.
Если причины отказов электрооборудования экскаваторов сгруппировать по условиям эксплуатации, технического обслуживания, конструирования, режимов управления, то можно получить оценку факторов, влияющих на его надежность. В процессе обработки полученных статистических данных на этой основе установлено, что, например, у генераторов подъема ПЭМ-151-8К 15 % отказов обусловлено горнотехническими условиями эксплуатации, 14 % - по-годно-климатическими условиями эксплуатации, 30 % отказов обусловлено конструктивными недостатками. 18 % - стратегией восстановления, 17 % - режимами управления и 8 % - факторами материально-технического обеспечения. У генератора поворота ПЭМ-141-4К 13 % отказов обусловлено горнотехническими условиями, 15 % отказов - погодно-климатическими условиями, 28 % - конструктивными недостатками, 18 % - стратегией восстановления, 17 % - режимом управления и 7 % - факторами материально-технического обеспечения. Аналогичная картина наблюдается и по двигателям постоянного тока. Так, у двигателя напора ДЭ-812 25 Уо отказов обусловлено горнотехническими условиями эксплуатации, 20 % - погодно-климатическими условиями, 35 % конструктивными недостатками, 10 %-стратегией восстановления. 10% режимами управления. Анализ приведенных данных свидетельствует о том, что наибольшее количество отказов генераторов и двигателей постоянного тока экскаваторов обусловлено конструктивными недостатками самих электрических машин. Следовательно, для повышения надежности электрооборудования экскаваторов ЭКГ-8И необходимо прежде всего создать новые машины постоянного тока, отвечающие специфическим условиям открытых горных работ (ОГ'Р) и лишенные выявившихся в эксплуатации конструктивных недостатков. Создание таких электрических машин для экскаваторов возможно только при полном учете еще на стадии проектирования технических требований предприятий, эксплуатирующих эти машины. Исходя из этого. Институт горного дела УрО РАИ разработал и выдал предприятиям электротехнической промышленности в установленном порядке тематическую карточку и технико-экономические требования на создание и освоение в производстве новых генераторов подъема и поворота, двигателей подъема и напора. Однако, предприятия и организации электрической промышленности, ответственные за создание этих машин, в силу различных финансовых и технических причин работ по освоению нового экскаваторного электрооборудования проводят в недостаточном темпе и объеме.
УДК 621.643
Н. П. Дергунов
НОВЫЕ АСПЕКТЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ ГОРНЫХ МАШИН
Математические модели теории надежности горных машин могут быть разбиты на две большие группы (I]. Первая группа - это структурные модели. Они основаны на лог ических схемах взаимодействия элементов, входящих в систему с точки зрения сохранения работоспособности системы в целом. При этом используют статистическую информацию о надежности элементов без привлечения сведений о физических свойствах материалов, деталей и соединений, о внешних нагрузках и воздействиях, о механизмах взаимодействия между элементами. Структурные модели представляют в виде блок-схем и графов (например, деревьев событий), а исходную информацию ■задают в виде известных значений вероятности безотказной работы элементов, интенсивности отказов и т. п.
Другая группа математических моделей теории надежности (традиционные направления теории надежности машин и конструкций) учитывает механические, физические и другие реальные процессы, которые ведут к изменению свойств объекта и его составляющих (статистический анализ нагрузок, воздействий и механических свойств материалов, обоснование расчета выбранных нагрузок и их сочетаний, методология назначения коэффициента запаса). Поведение этих объектов существенным образом зависит от их взаимодействия с окружающей средой, от характера и интенсивности процессов эксплуатации. Для предсказания поведения деталей машин и эле-
