CC BY
42
СЕМИНАР 6
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001”
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
44 © А.В. Алентьев, А.И. Деев, 'Чгх В.Д. Духопельников, 2001
УДК 622. 4
А.В. Алентьев, А.И. Деев, В.Д. Духопельников
СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ
ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ
П
о многочисленным данным [1, 2, 3] для механического оборудования шахтных вентиляторных установок главного проветривания (ВУГП): подшипниковых узлов, муфт, подвесных валов, рабочих колес и др. через 12-13 лет непрерывной эксплуатации наступает период интенсивных внезапных отказов, что приводит к потере работоспособности вентилятора и остановке горных работ. При этом 80 % отказов мехоборудования ВУГП вызвано действием недопустимых вибраций, вызывающих усталостное разрушение деталей и узлов.
В этой связи, нами разработана и апробирована на шахтах Ростовской области система технической диагностики и контроля рабочих параметров оборудования крупной шахтной вентиляторной установки главного проветривания (АСТДК «Вентиля-тор») на базе персональных ЭВМ с выводом информации диспетчеру.
Основной целью создания АСТДК »Вентиля-тор» является:
• поддержание в работоспособном состоянии основных узлов, сборочных единиц и всей установки на нормативном уровне (по вибрации);
• повышение эксплуатационной производительности за счет снижения простоев из-за отказов и аварий и за счет своевременного устранения зарождающихся дефектов и неисправностей;
• снижение трудовых и материальных затрат на техническое обслуживание и ремонты (ТОР) оборудования за счет его проведения по фактическому техническому состоянию.
Назначение АСТДК:
• проведение компьютерного технического диагностирования оборудования вентиляторной установки (постоян-но, периодически, по заказу, при экспертизе промышленной безопасности, при техническом освидетельствовании и т.д.);
• контроль качества проведенного ТОР оборудования, контроль качества выполненных работ по ревизии и наладке оборудования.
Система технической диагностики и контроля позволяет определять и контролировать техническое состояние и прогноз остаточного ресурса до отказа подшипниковых опор вентиляторов и электродвигателей; зубчатых муфт; статорных обмоток электродвигате-ля(ЭД), расцентровки ЭД и вала ротора вентилятора, наличие дисбаланса рабочего колеса; контролирует температуру подшипников вентилятора и ЭД.
АСТДК «Вентилятор» состоит из подсистемы сбора информации; подсистемы обработки информации; подсистемы хранения и представления информации; подсистемы передачи и приема информации от вентиляционного ствола к диспетчеру шахты.
АСТДК обеспечивает выполнение следующих функций:
• оценку технического состояния обмоток ЭД, подшипников ротора вентилятора и ЭД, зубчатой муфты, линии вала (расцентровка валов ЭД - ротора вентилятора);
• оценку степени неуравновешенности (дисбаланса) рабочего колеса вентилятора. Эти функции системы должны выполнять по алгоритму: хорошо (норма) - удовлетворительно - допустимо -недопустимо ;
• оценку технического состояния системы смазки подшипников ЭД по алгоритму: удовлетворительно - неудовлетворительно.
Программное обеспечение (ПО) АСТДК «Вентилятор» состоит из следующих программных пакетов:
• ПО подсистемы сбора информации (ПО ПСИ);
* ПО обработки информации (ПО БОИ);
* ПО оперативного контроля (ПО ОК);
* ПО диагностических расчетов (ПО ДР);
* ПО подсистемы хранения и представления информации (ПО БХПИ);
* ПО подсистемы приема и передачи информации "вентиляционный ствол - диспетчер" (ПО БППИ).
1. ПО ПСИ обеспечивает:
* измерение и коммутацию сигналов от 14 датчиков вибрации, от 2-х датчиков рабочего режима, от 2-х трансформаторов тока и напряжения, 4-х датчиков температуры, 1-го датчика давления масла и 1-го датчика-реле протока масла, 2-х магнитных датчиков положения ляд; всего - 28 датчиков;
* усиление и нормирование сигналов до нужного уровня;
* преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму;
* доставку информации к блоку обработки (БОИ).
2. ПО БОИ обеспечивает прием информационных сигналов от ПО ПСИ и от ПО БППИ, обработку, доставку (и хранение) обработанных данных к прикладному программному обеспечению (НПО).
3. ПО ОК обеспечивает:
* переработку полученных от БОИ данных;
* установку предельных уровней сигналов вибрации, температуры, давления масла и др.;
* вывод на дисплей БОИ информации о превышении предельных уровней.
4. ПО ДР включает в себя:
* ПО оценки технического состояния оборудования;
По классификации международного стандарта КО 2372 оценки соответствуют следующему техническому состоянию [4]:
«хорошо» - сборка узлов вентилятора оптимальна, вероятность появления дефектов на протяжении длительной эксплуатации минимальна (Уэф<1,8 мм/с, Sa<0,04 мм; где: Уэф - эффективная скорость колебаний; Sa-амплитуда перемещений);
«удовлетворительно» - сборка узлов обеспечивает минимальную вероятность появления эксплуатационных дефектов на протяжении межремонтного срока (1,8 мм/с<Уэф<4,5мм/с,
0,04мм^а<0,1мм);
«допустимо» - повышенная вероятность преждевременного выхода узлов из строя, венти-
ляционная установка требует ремонта, повышенный уровень механических колебаний должен быть устранен (4,5 мм/с< <Уэф<11,2 мм/с, 1 мм^а<0,25 мм);
«недопустимо» - дальнейшая эксплуатация может привести к аварийному отказу ВУГП (Уэф>11,2 мм/с; Sa>0,25 мм).
* ПО прогноза остаточного ресурса до отказа;
* ПО расчетов технико-экономических показателей работы вентиляторных установок;
* ПО установления оптимальных режимов работы вентиляторов.
5. ПО БХПИ обеспечивает:
* хранение и представление информации о техническом состоянии оборудования вентиляторов;
* хранение и представление информации об остаточном ресурсе оборудования до отказа;
* хранение и представление информации о рабочих режимах вентилятора за сутки, неделю, месяц и т.д.;
* хранение и поддержание базы данных;
* хранение и представление информации по запросу - перечень первоочередных работ по ТОР оборудования для поддержания его в работоспособном состоянии.
6. ПО БППИ обеспечивает:
* передачу выделенной информации в локальную вычислительную сеть шахты (в т.ч. на ЭВМ диспетчера).
На рис. 1 показана схема установки датчиков вибрации на оборудовании вентиляторной установки [4].
В табл. представлены данные об амплитудах вибрации 4-х подшипниковых опор электродвигателя и вентилятора ВОКД-2,4.
ГЇ
6
ЭД
Рама
і
Гр
_Вр
М1 М2
і
Гр
_Вр
Венти
латор
£
-Вр
Ос
Рис. 1. Схема установки датчиков вибрации;
1-6 - точки установки датчиков; М1 и М2-муфты; Гр, Вр, Ос - горизонтальное, вертикальное и осевое направление измерений на опорах; Рд, Тц- радиальное и тангенциальное направление измерение на ЭД
2
3
4
Таблица
Точки Данные замера
НИ Описание Дата Время Значение Ед-цы измерен.
1 Вр. Эл. двигатель т. 1 Вертикальная 18.11.00 13:19:16 2,2 тт/с
1 Гр. Эл. двигатель т.1 Горизонтальная -«-«- 13:19:43 0,3 тт/с
1 Ос. Эл. двигатель т. 1 Осевая -«-«- 13:20:10 2,4 тт/с
2 Вр. Эл. двигатель т.2 Вертикальная -«-«- 13:22:17 0,7 тт/с
2 Гр. Эл. двигатель т.2 Горизонтальная -«-«- 13:22:36 0,8 тт/с
2 Ос. Эл. двигатель т.2 Осевая -«-«- 13:22:59 0,7 тт/с
3 Вр. Вентилятор т.3 Вертикальная -«-«- 11:31:46 7,6 тт/с
3 Гр. Вентилятор т.3 Горизонтальная -«-«- 11:32:19 35,0 тт/с
3 Ос. Вентилятор т.3 Осевая -«-«- 11:32:56 3,7 тт/с
4 Вр. Вентилятор т.4 Вертикальная -«-«- 12:01:14 1,8 тт/с
4 Гр. Вентилятор т.4 Горизонтальная -«-«- 12:01:49 1,9 тт/с
4 Ос. Вентилятор т.4 Осевая -«-«- 12:02:47 1,7 тт/с
Анализ данных измерений показывает, что амплитуды эффективных значений виброскорости опорных узлов, в основном, соответствуют удовлетворительному техническому состоянию по КО 2372, кроме точки 3 Гр и Вр, где Уэф составляет 35 мм/с и 7,6 мм/с. Такое значение Уэф соответствует недопустимому по КО 2372.
Основной причиной высоких вибраций опорного узла вентилятора в точке 3 является дисбаланс рабочего колеса. Этот вывод подтверждает спектр среднеквадратических значений виброскорости, рис. 2.
Экспериментальная проверка работоспособности разработанной АСТДК «Вентиля-тор» на шахтах ОАО «Гуковуголь» и ОАО «Ро-стовуголь» подтвердила правильность и обо-снованность принятых основных решений.
ЮРГТУ (НПИ) готов передать шахтам и рудникам России и странам СНГ структурные и принципиальные схемы системы, алгоритмы и пакеты программ по измерению, обработке и нормированию
информации о техническом состоянии оборудования ВУГП.
По предварительной, экспертной оценке использование АСТДК «Вентилятор» позволит:
• повысить эксплуатационные показатели надежности оборудования вентиляторных установок на 11-30 % (снижение частоты отказов, прогноз остаточного ресурса до отказа, повышение коэффициента машинного времени, снижение времени простоев и др.) за счет своевременного ТОР по результатам технической диагностики;
• увеличить коэффициент готовности оборудования вентиляторных установок на 40-50 % за счет заблаговременного предупреждения и устранения зарождающихся отказов и неисправностей;
• получать достоверную информацию о рабочем режиме вентиляторов.
Рис.2. Спектр виброскорости опорного узла вентилятора в горизонтальном направлении: _/т=12,5 Гц, 2 fm=25 Гц.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Демочко А.М., Кузнецов
А.В., Паршинцев А.В. Неисправности шахтных вентиляторных установок главного проветривания. Справ. пособие.-М.:Недра, 1990. -188 с.
2. Ковалевская В.И., Бабак Г.А., Пак В.В. Шахтные центробежные вентиляторы. -М.: Недра, 1976. -320 с.
3. Ковалевская В.И., Спивак
В.А., Фальков Б.С. Эксплуатация шахтных вентиляторов. -М.:
Недра, 1983. -333 с.
4. Методика экспертных обследований и оценки состояния вентиляторных установок главного проветривания. -Кемерово, :ВостНИИ, 1998. -67с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ =
^
Алентьев А.В., Деев А.И., Духопельников В.Д. - Южно-Российского государственный технический университет (НПИ).
