CC BY
71
© В.Н. Гетопанов, И.А. Полосина М.Г. Рахутин, 2002
УДК 621.311.621.926/927
В.Н. Гетопанов, И.А. Полосина, М.Г. Рахутин
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ НАДЕЖНОСТИ ДРОБИЛЬНО-ФРЕЗЕРНОЙ МАШИНЫ ДФМ-11А ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СМЕРЗШЕГОСЯ УГЛЯ НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ
В
качестве средств механизации первичного измельчения крупнокускового и смерзшегося угля, доставляемого железнодорожным транспортом на тепловые электростанции, оборудованные вагоноопрокидывате-лями, все еще достаточно широко используются дробильно-фрезерные машины (ДФМ), созданные в конце 20-х годов прошлого столетия и представляющие собой самоходные установки, перемещающиеся на колесах по рельсам, проложенным по краям бункера-накопителя измельченного угля перпендикулярно от ротора вагоноопрокидывателя.
Исполнительным органом ДФМ является барабан с горизонтальной осью вращения и расположенными на его поверхности режущими элементами. При перемещении машины по рельсам над бункером крупные куски и смерзшееся угольное топливо, выгруженное на приемную решетку, разрушается режущими элементами и проваливается в бункер, а затем поступает в дробилки и мельницы для тонкого измельчения.
Как отмечается в [1], многолетний опыт эксплуатации дробильно-фрезерных машин показал, что они не лишены ряда серьезных недостатков, вследствие чего не обеспечивается необходимый уровень их надежности и эффективности.
Однако результаты количественной оценки надежности ДФМ необходимы для оценки их производительности и правильного выбора режимных и конструктивных параметров в литературе, и на тепловых электростанциях отсутствуют.
В этой связи кафедрой «Горные машины и оборудование» МГГУ, выполняющей с 1996 г. исследования в области совершенствования технических средств первичного измельчения смерзшегося и крупнокускового угольного топлива, были проанализированы отказы дробильно-фрезерных машин на ТЭЦ-22 Москвы, которая в зимние периоды помимо газа сжигает также и угольное топливо от 5 до 7 тыс. т ежесуточно.
ТЭЦ-22 оборудована двумя комплексами ного измельчения (один резервный), каждый из которых имеет в своем ставе роторный вагоноопрокидыватель и три дробильно-фрезерные машины типа ДФМ-11А, каждая из которых имеет следующие технические данные: диаметр исполнительного органа (по концам режущих элементов) - 850 мм;
активная зона резания по длине исполнительного органа - 5430 мм; частота вращения ис-тельного органа - 800 об/мин; скорость подачи исполнительного органа - 10,3 м/мин; тяговое усилие (расчетное) - 45 кН; масса -23,44 т; (с балластом) - 30 т; тановленная мощность электродвигателей - 157,5 кВт.
При работе комплекса длина современных железнодорожных полувагонов позволяет разрушать уголь только на две смежные приемные решетки бункера-накопителя, поэтому при измельчении топлива функционируют только две рядом расположенные ДФМ-11А. Наиболее загруженной поэтому является ДФМ, расположенная в средней части, и при ее отказе комплекс работать не может. В связи с этим уровень надежности средней машины предопределяет возможное число разгрузок вагонов железнодорожного транспорта за определенный период времени.
Для выявления характерных отказов ДФМ были использованы имевшиеся на ТЭЦ журналы учета отказов и трудоемкости их ликвидации.
В журналах в течение нескольких лет (4 зимних периода) было зафиксировано 29 подобных отказов (п = 29) общий объем угольного топлива, выгруженного для переработки ДФМ-11А, расположенной в середине комплекса, составил ^^сум = 841050 т.
Средняя наработка на отказ ДФМ-11А составила при этом:
Т =
Q,
сум
841050
= 29001,7т
п 29 и может быть принята равной 29 тыс. т.
Ниже приведен вариационный ряд реализаций qi тыс. т: 1,85; 1,9; 3,7; 3,8; 5; 6,8; 7; 7,5; 8,6; 8,8; 12,3; 16 18; 19; 20; 22; 29; 30; 32; 33; 36,5; 45; 48,7; 56; 60 62,3; 65; 71,5; 114,8.
С целью установления закона распределения случайных значений наработок ДФМ-11А между отказами, полученные значения qi были сгруппированы в интервалы. Ввиду малого объема выборки (п = 29) для группирования реализаций qi использовался метод равночастотных интервалов [2].
Результаты группирований представлены в таблице.
По данным колонок 1 и 5 таблицы построена гистограмма, приведенная на рис. 1, по поводу которой можно предположить, что полученные реализации qi подчиняются экспоненциальному закону распределения.
Д|, тыс. т п/п У т/п / (Ч) = ‘ , (тыс. т)1 пА!
0 - 6,9 6 0,2069 0,2069 0,02998
6, 9 1 7 6 0,2069 0,4138 0,02048
17 - 31 6 0,2069 0,6207 0,01473
3 1 5 00 6 0,2069 0,8276 0,00766
58 - 114,8 5 0,1724 1,0000 0,00303
случайной величины q, который находится из соотношения:
уя /т ,
1 п
где Бд =-------------V(qi -Т )2 - дисперсия случайной ве-
4 п-1 ,
І=1
личины q.
1 2 В рассматриваемом случае Dq =— [(1,85-29) +
28
+(1,9-29)2+(3,7-29)2+(3,8-29)2+(5-29)2+...+(60-29)2 + +(62,3-29)2+(65-29)2+(71,5-29)2+(114,8-29)2] =
= 21004,53/28 = 750,16 тыс. т.
Коэффициент вариации при этом составил:
Рис. 1. Гистограмма (1) и выравнивающая кривая (2) экспоненциального распределения случайных величин наработок между отказами дробильно-фрезерной машины
vq =у]750,16/29 = 0,944 .
^q
Таким образом, не только вид гистограммы, но и близость к единице коэффициента вариации подтверждает правомерность выдвинутой гипотезы о законе распределения исследуемой случайной величины.
Для экспоненциального закона распределения функция распределения (интегральная функция) F(q) и плотность вероятности распределения (дифференциальная функция) ^) имеют в нашем случае следующие аналитические выражения:
q
1 -
q
F( q ) = 1 - £ 29 и /( q ) = — £ 29
Как следует из рис. 1, кривая экспоненциального распределения ^), построенная по точкам, соответствующим границам интервалов группирования значений qi, удовлетворительно сглаживает неровности хода гистограммы.
В качестве критерия для проверки согласованности эмпирического и выбранного теоретического распределений при выборках небольшого объема целесообразно использовать критерий Юп2 Мизеса [2].
а2п =-
12п
1 +1 £ [Р( Чі) - ^2
2
і=1
где I - порядковое значение случайной величины в вариационном ряду: F(q¡) - значение теоретической функции распределения для конкретных реализаций q I.
Было установлено, что Юп2 = 0,001605, и гипотеза
70
60
50
40
30
20
10
0
^ К0 ,%
■ 48,27
34,48
Исполнительный орган 13,79
Привод
Режущая часть
24,13
20,69
ч:
о
СО
С
Ф
о
г I
X *
2,44
27,6
Система
подачи
17,24
Прочие
элементы
70
60
50
40
30
20
10
0
Ктр,%
66,45
42,97
23,48
О
С
Режущая
часть
25,15
23,48
О
С
Ф
о § § х
1,67
Система
подачи
8,4
4,2
Конц.
выкл.
Прочие
элементы
Рис. 2. Диаграммы относительного количества отказов элементов ДФМ
Рис. 3. Диаграммы относительной трудоемкости ликвидации отказов элементов ДФМ
об экспоненциальном законе распределения реализаций qi может быть принята с достаточно высоким уровнем значимости а не менее 0,5.
Таким образом, вероятность безотказной работы дробильно-фрезерной машины для различных наработок q может рассчитываться по формуле - _£_
Р (q) = £ 29 .
Из общего количества зафиксированных отказов большая их часть 48,27 % приходится на режущую часть дробильно-фрезерной машины, 24,13 % отказов приходится на систему подачи и 27,6 % составляют прочие отказы (поломки концевых выключателей, лыж, пантографов).
Наибольшая трудоемкость ликвидации отказов 66,45 % от общей трудоемкости 477 чел.-ч приходится также на режущую часть, 25,15 % на систему подачи и 7,4 % на прочие отказы.
Как следует из приведенных диаграмм относительного количества отказов Ко % элеменов ДФМ (рис. 2) и относительной трудоемкости Ктр % ликвидации отказов элементов (рис. 3), высокие значения Ко и Ктр для режущей части ДФМ связаны со значительным количеством отказов исполнительного органа (Ко = 34,48 %) и высокой трудоемкостью их ликвидации (Ктр = 42,97 %).
1. Эффективные средства первичного измельчения угля на тепловых электростанциях. Г.П. Берлявский, Б.И. Пасько, Л.А. Бойко, В.Е. Саратов. - Киев, Техника, 1992. -106 с.
В системе перемещения наибольшее количество отказов (Ко = 20,69 %) и трудоемкость их ликвидации (Ктр = 23,48 %) приходятся на привод ходовых колес.
Что же касается самого исполнительного органа, то 70 % его отказов вызваны необходимостью восстановления работоспособности его режущих элементов, отказывающих в результате поломок и изнашивания, а трудоемкость ликвидации этих отказов составила 74,15 % от трудоемкости восстановления работоспособного состояния исполнительного органа в целом.
Необходимо отметить, что в журналах учета отказов, имеющихся на ТЭЦ, были зафиксированы главным образом поломочные отказы элементов ДФМ, трудоемкость ликвидации которых составляла не менее 4 чел.-ч. При ликвидации отказов исполнительного органа, восстанавливалась работоспособность от 12 до 60 режущих элементов. Естественно, что в таких количествах режущие элементы не отказывали единовременно (за исключением двух случаев, когда было оторвано 16 и 20 элементов кусками металла, оказавшимися в угольном топливе).
Отказы отдельных режущих элементов без их оперативной ликвидации вызывают снижение производительности ДФМ в результате существенного возрастания производительности ее рабочего цикла.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Гетопанов В.Н. Надежность горных машин и оборудования. - М.: Изд МГИ, 1990. -42 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------------------------------------------
Гетопанов Владимир Николаевич - профессор, доктор технических наук, кафедра «Горные машины и оборудование«, Московский государственный горный университет.
Полосина И.А. -горный инженер, аспирант кафедра «Горные машины и оборудование«, Московский государственный горный университет.
Рахутин Максим Григорьевич - доцент, кандидат технических наук, кафедра «Горные машины и оборудование«, Московский государственный горный университет.
